KR101715843B1 - 광추출 효율이 향상된 발광 소자 - Google Patents

광추출 효율이 향상된 발광 소자 Download PDF

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Abstract

광추출 효율을 향상시킬 수 있는 광추출층을 구비하는 유기 발광 소자(OLED)가 개시된다. 개시된 발광 소자는, 투명 기판, 상기 투명 기판 상의 투명 전극, 상기 투명 전극 상에 배치된 투명한 광추출층, 상기 투명 전극 상에 배치된 발광층, 및 상기 광추출층과 발광층을 덮도록 배치된 반사 전극을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 광추출층과 발광층은 상기 투명 전극 상에서 서로 교호하면서 반복적으로 형성될 수 있다.

Description

광추출 효율이 향상된 발광 소자 {Light emitting device having improved light extraction efficiency}
개시된 실시예들은 광추출 효율이 향상된 발광 소자에 관한 것으로, 특히 광추출 효율을 향상시킬 수 있는 광추출층을 구비하는 유기 발광 소자(Organic Light Emitting Device; OLED)에 관한 것이다.
유기 발광 소자(OLED)는, 예를 들어 화합물 반도체 재료로 이루어지는 점광원 소자인 LED(Light Emitting Diode)와는 다르게, 면발광이 가능할 뿐만 아니라, 낮은 소비전력, 높은 야외시인성, 가요성(flexible) 등과 같은 많은 장점을 가지고 있다. 이러한 이유로 OLED는 디스플레이 장치뿐만아니라 조명 분야에서도 많은 관심을 받고 있다. 그런데, OLED는 통상적으로 발광된 빛의 약 20% 정도만이 외부로 방출될 정도로 광추출 효율이 낮은 편이다. 이러한 낮은 광추출 효율은 주로 유기 발광층과 외부의 공기 사이의 굴절률 차이에 기인한다. 즉, 유기 발광층에서 발생하는 빛 중에서 특정한 각도 영역의 빛만이 외부로 방출되고, 나머지 각도 영역의 빛은 공기와의 계면에서 발생하는 전반사로 인해 OLED 내부에서 흡수되어 사라지게 된다.
OLED의 광추출 효율을 향상시키기 위해 다양한 구조의 광추출층이 사용되고 있다. 예를 들어, 기판의 외부 표면 상에 마이크로렌즈 어레이 형태의 광추출층을 부착할 수 있다. 그러나, 기판의 외부 표면에 형성된 외부 광추출층은 OLED 내부의 층들 사이에서 발생하는 광손실을 방지할 수 없어서 효율 향상에 한계가 있다.
이에 따라, OLED 내부에 광추출층을 구현하기 위한 다양한 구조들이 제안되고 있다. 예를 들어, 이러한 내부 광추출층은 기판과 투명 전극 사이에 배치되는 것이 일반적이다. 내부 광추출층은 빛의 경로를 외부로 바꾸기 위해 통상적으로 요철이나 산란체를 포함하고 있는데, 이로 인해 투명 전극의 표면 평탄도가 저하될 수 있다. 투명 전극의 표면 평탄도가 저하되면, 정공 및 전자와 같은 전하들이 특정 영역에 집중되어 OLED의 전기적 특성이 악화될 수 있다. 따라서, 이를 방지하기 위하여 광추출층과 투명 전극 사이에 평탄층이 더 추가될 수 있다.
개시된 실시예들은 광추출 효율이 향상된 발광 소자를 제공한다.
일 유형에 따른 발광 소자는, 투명 기판; 상기 투명 기판 상에 배치된 투명 전극; 상기 투명 전극 상에 부분적으로 배치된 투명한 광추출층; 상기 투명 전극 상에 배치된 발광층; 및 상기 광추출층과 발광층을 덮도록 배치된 반사 전극;을 포함하며, 상기 광추출층과 발광층은 상기 투명 전극과 상기 반사 전극 사이에서 서로 교호하면서 반복적으로 배치될 수 있다.
상기 광추출층의 굴절률은 상기 발광층의 굴절률보다 높을 수 있다.
상기 광추출층은 다수의 단위 셀을 갖는 격자 구조로 형성될 수 있다.
상기 발광층은 상기 광추출층의 단위 셀 내에 배치될 수 있다.
상기 발광층과 접하고 있는 상기 광추출층의 측면은 경사면일 수 있다.
또한, 상기 광추출층은 투명한 매질, 및 상기 투명한 매질 내에 분산된 다수의 산란체를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 다수의 산란체는 상기 투명한 매질과 굴절률이 상이한 투명한 입자 및 빛을 반사하는 표면을 갖는 반사성 입자 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 상기 광추출층은 투명한 매질, 및 상기 투명한 매질 내에 배치된 것으로 상기 투명한 매질의 굴절률과 상이한 굴절률을 갖는 다수의 투명한 산란 패턴을 포함하고, 상기 다수의 산란 패턴은 상기 투명 전극과 상기 투명한 매질의 계면 및 상기 반사 전극과 상기 투명한 매질의 계면 중에서 적어도 하나의 계면에 형성될 수 있다.
상기 광추출층과 상기 반사 전극의 계면이 요철 형상으로 형성될 수 있다.
상기 발광 소자는 상기 광추출층의 상부 표면의 중심부에 형성된 홈을 더 포함하며, 상기 광추출층의 상부 표면의 중심부의 높이는 상기 발광층의 상부 표면의 높이보다 낮을 수 있다.
상기 발광 소자는 상기 광추출층의 상부 표면의 중심부에 형성된 돌출부를 더 포함하며, 상기 광추출층의 상부 표면의 중심부의 높이는 상기 발광층의 상부 표면의 높이보다 높을 수 있다.
다른 유형에 따르면, 상기 발광 소자는, 투명 기판; 상기 투명 기판 상에 배치된 투명 전극; 상기 투명 전극 상에 부분적으로 배치된 투명한 광추출층; 상기 투명 전극과 상기 광추출층을 덮도록 배치된 발광층; 및 상기 발광층을 덮도록 배치된 반사 전극;을 포함하며, 여기서 상기 광추출층과 상기 투명 전극의 계면 및 상기 발광층과 상기 투명 전극의 계면은 서로 교호하면서 반복적으로 배치될 수 있다.
상기 광추출층은 투명한 매질, 및 상기 투명한 매질 내에 배치된 것으로 상기 투명한 매질의 굴절률과 상이한 굴절률을 갖는 다수의 투명한 산란 패턴을 포함하고, 상기 다수의 산란 패턴은 상기 투명 전극과 상기 투명한 매질의 계면에 형성될 수 있다.
또 다른 유형에 따르면, 상기 발광 소자는, 투명 기판; 상기 투명 기판 상에 부분적으로 배치된 투명한 광추출층; 상기 투명 기판 상에 배치된 투명 전극; 상기 투명 전극 상에 배치된 발광층; 및 상기 광추출층과 발광층을 덮도록 배치된 반사 전극;을 포함하며, 여기서 상기 광추출층과 상기 투명 기판의 계면 및 상기 투명 전극과 상기 투명 기판의 계면은 서로 교호하면서 반복적으로 배치되어 있으며, 상기 광추출층의 측면은 상기 발광층과 인접할 수 있다.
상기 광추출층은 다수의 단위 셀을 갖는 격자 구조로 형성될 수 있으며, 상기 투명 전극과 상기 발광층은 상기 광추출층의 단위 셀 내에 배치될 수 있다.
또 다른 유형에 따르면, 상기 발광 소자는, 투명 기판; 상기 투명 기판 상에 부분적으로 배치된 투명한 광추출층; 상기 투명 기판 상에 배치된 투명 전극; 상기 투명 전극과 상기 광추출층을 덮도록 배치된 발광층; 및 상기 발광층을 덮도록 배치된 반사 전극;을 포함하며, 여기서 상기 광추출층과 상기 투명 기판의 계면 및 상기 투명 전극과 상기 투명 기판의 계면은 서로 교호하면서 반복적으로 배치되어 있으며, 상기 광추출층의 측면은 상기 발광층과 인접할 수 있다.
개시된 실시예에 따른 발광 소자는 기판과 투명 전극 사이에 광추출층이 배치되지 않고, 투명 전극 위에서 발광층들과 함께 광추출층이 배치될 수 있다. 그 결과, 투명 전극의 평탄도가 광추출층에 의해 영향을 받지 않기 때문에 투명 전극의 평탄도를 높이기 위하여 별도의 평탄층을 사용할 필요가 없다. 따라서 발광 소자의 공정성이 향상되고 제조 시간 및 제조 비용을 저감할 수 있다. 또한, 광추출층이 발광층과 함께 배치되어 있기 때문에 발광 소자의 광추출 효율이 향상될 수 있다.
도 1a는 일 실시예에 따른 발광 소자의 예시적인 구조를 개략적으로 보이는 단면도이다.
도 1b는 도 1a에 도시된 발광 소자의 광추출층의 형태를 개략적으로 보이는 평면도이다.
도 2a 내지 도 2e는 광추출층의 다양한 구조를 예시적으로 보이는 개략적인 단면도이다.
도 3은 다른 실시예에 따른 발광 소자의 예시적인 구조를 개략적으로 보이는 단면도이다.
도 4는 또 다른 실시예에 따른 발광 소자의 예시적인 구조를 개략적으로 보이는 단면도이다.
도 5는 또 다른 실시예에 따른 발광 소자의 예시적인 구조를 개략적으로 보이는 단면도이다.
도 6은 또 다른 실시예에 따른 발광 소자의 예시적인 구조를 개략적으로 보이는 단면도이다.
도 7은 또 다른 실시예에 따른 발광 소자의 예시적인 구조를 개략적으로 보이는 단면도이다.
도 8은 또 다른 실시예에 따른 발광 소자의 예시적인 구조를 개략적으로 보이는 단면도이다.
도 9는 또 다른 실시예에 따른 발광 소자의 예시적인 구조를 개략적으로 보이는 단면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여, 광추출 효율이 향상된 발광 소자에 대해 상세하게 설명한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다. 또한, 이하에 설명되는 실시예는 단지 예시적인 것에 불과하며, 이러한 실시예들로부터 다양한 변형이 가능하다. 또한 이하에서 설명하는 층 구조에서, "상부" 나 "상"이라고 기재된 표현은 접촉하여 바로 위에 있는 것뿐만 아니라 비접촉으로 위에 있는 것도 포함할 수 있다.
먼저, 도 1a는 일 실시예에 따른 발광 소자의 예시적인 구조를 개략적으로 보이는 단면도이다. 도 1a를 참조하면, 일 실시예에 따른 발광 소자(10)는, 투명 기판(11), 상기 투명 기판(11) 상에 배치된 투명 전극(12), 상기 투명 전극(12) 상에 부분적으로 배치된 투명한 광추출층(13), 상기 투명 전극(12) 상에 배치된 발광층(14), 및 상기 광추출층(13)과 발광층(14)을 덮도록 배치된 반사 전극(15)을 포함할 수 있다.
투명 기판(11)은 예컨대 투명한 유리나 플라스틱 재료로 이루어질 수 있으며, 투명 전극(12)은 예를 들어 ITO(Indium Tin Oxide)나 IZO(Indium Zinc Oxide)와 같은 투명 전도성 산화물로 이루어질 수 있다. 또한, 투명 전도성 산화물 이외에도, 그래핀(graphene)을 사용하거나, 또는 금속을 빛이 투과할 수 있는 매우 얇은 두께로 형성하여 투명 전극(12)으로서 사용할 수도 있다. 광추출층(13)은 발광층(14)에서 발생한 빛을 투명 기판(11)을 통해 외부로 방출시키기 위한 역할을 한다. 이를 위해 광추출층(13)은 투명 기판(11)의 굴절률과 유사한 굴절률을 갖거나 발광층(14)의 굴절률보다 큰 굴절률을 갖는 재료로 이루어질 수 있다. 이러한 광추출층(13)의 최적의 굴절률은 광추출층(13)의 광추출 방식에 따라 달라질 수 있다. 또한, 광추출 효율을 높이기 위해 광추출층(13)은 광흡수가 적은 재료로 이루어질 수 있다. 예를 들어, SiO2, TiO2와 같은 투명산화물이나 포토레지스트와 같은 유기물 등이 광추출층(13)의 재료로서 사용될 수 있다. 또한, 반사 전극(15)은 예를 들어 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al) 등과 같이 반사성이 우수한 도전성 금속 재료로 이루어질 수 있다.
발광층(14)은 예를 들어 유기 발광 재료로 이루어질 수 있다. 그러나, 본 실시예는 이에 한정되는 것은 아니며, 유기 발광 재료 이외에도 발광층(14)의 재료로서 예를 들어 양자점과 같은 무기 발광 재료나 다른 발광 재료를 사용할 수 있다. 도면에는 상세히 도시되지 않았지만, 투명 전극(12)이 양극이고 반사 전극(15)이 음극인 경우에, 투명 전극(12)과 발광층(14) 사이에는 정공 주입층과 정공 수송층이 더 개재될 수 있으며, 반사 전극(15)과 발광층(14) 사이에는 전자 주입층과 전자 수송층이 더 개재될 수도 있다. 또한, 투명 전극(12)이 음극이고 반사 전극(15)이 양극인 경우에는, 투명 전극(12)과 발광층(14) 사이에 전자 주입층과 전자 수송층이 더 개재될 수 있으며, 반사 전극(15)과 발광층(14) 사이에 정공 주입층과 정공 수송층이 더 개재될 수도 있다.
도 1a의 단면도에 도시된 바와 같이, 광추출층(13)과 발광층(14)은 투명 전극(12)의 상부 표면 위에 함께 형성될 수 있으며, 투명 전극(12)의 상부 표면 위에서 서로 교호하면서 반복적으로 배치될 수 있다. 또한, 도 1b의 평면도에 도시된 바와 같이, 광추출층(13)은 투명 전극(12)의 전체 표면을 따라 다수의 단위 셀들을 갖는 규칙적인 또는 불규칙적인 격자 구조로 분포될 수 있다. 도 1b에는 예시적으로 단위 셀의 형태가 정방형인 격자 구조가 도시되어 있으나, 단위 셀의 형태가 삼각형이나 육각형과 같은 다각형 또는 원형인 격자 구조로 광추출층(13)이 형성될 수 있다. 그리고, 광추출층(13)의 단위 셀 내부에 발광층(14)이 위치할 수 있다. 이러한 구조에서, 발광층(14)에서 발생한 빛 중에서 투명 기판(11)을 향해 수직으로 진행하는 빛은 전반사 없이 투명 전극(12)과 투명 기판(11)을 통과하여 외부로 방출될 수 있다. 또한, 발광층(14)에서 발생한 빛 중에서 비스듬하게 진행하는 빛은 광추출층(13)에 의해 진행 경로가 변경된 후 투명 전극(12)과 투명 기판(11)을 통과하여 외부로 방출될 수 있다.
도 1a의 단면도에서는 광추출층(13)이 편의상 단순한 수직 기둥 형태로 도시되어 있지만, 발광층(14)에서 발생한 빛을 투명 전극(12)으로 방출시키기 위하여 광추출층(13)은 더욱 복잡한 형상을 할 수 있다. 도 2a 내지 도 2e는 광추출 효율을 향상시키기 위한 광추출층(13)의 다양한 구조를 예시적으로 보이는 개략적인 단면도이다.
먼저, 도 2a에 도시된 바와 같이, 광추출층(13)은 발광층(14)과 접하고 있는 측면이 경사지도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 광추출층(13)은 사다리꼴의 형태로 형성될 수 있다. 도 2a에는 아래쪽 표면이 넓고 위쪽 표면이 좁은 형태로 도시되어 있지만, 이와 반대로 아래쪽 표면이 좁고 위쪽 표면이 넓은 형태로 광추출층(13)을 형성할 수도 있다. 광추출층(13)의 경사 각도는 투명 기판(11)의 굴절률, 투명 전극(12)의 굴절률, 광추출층(13)의 굴절률, 발광층(14)의 굴절률들 사이의 관계에 따라 달라질 수 있는데, 발광층(14)으로부터 입사하는 빛이 광추출층(13)의 표면에서 굴절되어 반사 전극(15)이나 투명 전극(12)을 향해 경로가 바뀔 수 있을 정도면 된다.
또한, 도 2b를 참조하면, 광추출층(13)은 투명한 매질(13a) 내에 분산된 다수의 산란체(13b)를 포함할 수 있다. 투명한 매질(13a)은 단순한 수직 기둥 형태일 수도 있지만, 도 2a에 도시된 것과 같이 경사질 수도 있다. 또한, 상기 다수의 산란체(13b)들의 크기는 균일할 수도 있지만, 랜덤한 크기의 다양한 산란체(13b)들을 사용할 수도 있다. 각각의 산란체(13b)는 투명한 매질(13a)과 굴절률이 상이한 투명한 입자로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 산란체(13b)는 기공(pore)일 수 있다. 대신에, 산란체(13b)는 빛을 반사하는 표면을 갖는 반사성 나노 입자일 수도 있다. 또는, 산란체(13b)는 투명한 재료로 이루어진 것들과 반사성 입자로 이루어진 것들이 혼합될 수도 있다.
또한, 도 2c를 참조하면, 광추출층(13)은 투명한 매질(13a) 및 상기 투명한 매질(13a)과 투명 전극(12)의 계면에 형성된 다수의 산란 패턴(13c)들을 포함할 수 있다. 다수의 산란 패턴(13c)은 투명한 매질(13a)과 굴절률이 서로 다른 투명한 재료로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 산란 패턴(13c)의 굴절률이 투명한 매질(13a)의 굴절률보다 높을 수 있다. 이러한 산란 패턴(13c)은 주기적으로 반복되는 미세한 요철 패턴일 수 있다. 예컨대, 산란 패턴(13c)은 미세 프리즘 어레이일 수 있다. 대신에 산란 패턴(13c)은 불규칙적인 형태의 미세 패턴일 수도 있다.
도 2c에는 투명 전극(12)에만 산란 패턴(13c)이 도시되어 있지만, 도 2d에 도시된 바와 같이, 투명한 매질(13a)과 반사 전극(15)의 계면에도 다수의 산란 패턴(13d)들이 더 형성될 수 있다. 또는, 투명 전극(12)에는 산란 패턴(13c)이 형성되지 않고 반사 전극(15)에만 산란 패턴(13d)들이 형성될 수도 있다.
마지막으로, 도 2e에 도시된 바와 같이, 광추출층(13)과 반사 전극(15)의 계면(16)이 요철 형상으로 이루어질 수도 있다. 이러한 계면(16)은 주기적인 미세 패턴의 형태를 가질 수도 있지만, 불규칙적인 요철 형태를 가질 수도 있다.
도 2a 내지 도 2e에서 설명한 광추출층(13)의 형태들은 단지 예시적인 것이며, 다른 형태의 광추출층(13)도 가능하다. 또한, 광추출층(13)은 도 2a 내지 도 2e에서 설명한 어느 하나의 형태로 단독으로 구현될 수도 있지만, 적어도 하나의 다른 형태들과 결합하여 구현될 수도 있다. 예를 들어, 발광층(14)과 접하는 측면이 경사면이며, 투명 전극(12)에 산란 패턴(13c)이 형성되어 있고, 광추출층(13)과 반사 전극(15)의 계면(16)이 요철 형상일 수도 있다.
또한, 광추출층(13)의 상부 표면의 중심부에 홈을 형성하거나 돌출부를 형성하여 반사 전극(15)의 반사면에 굴곡이 형성되도록 할 수도 있다. 예를 들어, 도 3을 참조하면, 광추출층(13)의 상부 표면의 중심부에 홈이 형성되어 있어서, 광추출층(13)의 중심부의 높이가 발광층(14)의 상부 표면의 높이보다 낮게 형성될 수 있다. 이에 따라, 광추출층(13)의 중심부와 접하는 영역에서 반사 전극(15)의 반사면의 높이는 발광층(14)과 접하는 영역에서 반사 전극(15)의 반사면의 높이보다 낮을 수 있다. 또한, 도 4를 참조하면, 광추출층(13)의 상부 표면의 중심부에 돌출부가 형성되어 있어서, 광추출층(13)의 상부 표면의 중심부의 높이가 발광층(14)의 상부 표면의 높이보다 높게 형성될 수 있다. 이에 따라, 광추출층(13)의 중심부와 접하는 영역에서 반사 전극(15)의 반사면의 높이는 발광층(14)과 접하는 영역에서 반사 전극(15)의 반사면의 높이보다 높을 수도 있다. 이러한 다양한 광추출층(13)의 형태를 이용하여 발광 소자(10)의 광추출 효율을 더 향상시킬 수 있다. 도 3과 도 4에서 광추출층(13)의 측면이 경사면인 것으로 도시되어 있으나, 도 2b 내지 도 2e에 도시된 예들도 도 3 및 도 4의 실시예에 각각 적용될 수 있다.
위와 같은 본 실시예에 따르면, 투명 기판(11)과 투명 전극(12) 사이에 광추출층(13)이 배치되지 않고, 투명 전극(12) 위에 광추출층(13)이 배치되기 때문에, 투명 전극(12)의 평탄도가 광추출층(13)에 의해 영향을 받지 않는다. 따라서, 투명 전극(12)의 평탄도를 높이기 위하여 별도의 평탄층을 사용할 필요가 없다. 이에 따라, 발광 소자(10)의 공정성이 향상되고 제조 시간 및 제조 비용을 저감할 수 있다. 또한, 광추출층(13)이 발광층(14)과 함께 인접하여 배치되어 있기 때문에 발광 소자(10)의 광추출 효율이 더욱 향상될 수 있다.
한편, 도 5는 다른 실시예에 따른 발광 소자(20)의 예시적인 구조를 개략적으로 보이는 단면도이다. 도 5를 참조하면, 발광층(14)이 광추출층(13)을 덮도록 형성될 수도 있다. 도 1 내지 도 4에서는 광추출층(13)의 단위 셀 내에 발광층(14)이 배치되고, 반사 전극(15)은 광추출층(13)과 발광층(14)에 모두 접하도록 배치되어 있으나, 이 경우 발광층(14)을 형성하기 위한 공정이 복잡해질 수도 있다. 따라서, 도 5에 도시된 바와 같이, 투명 전극(12) 위에 광추출층(13)을 형성한 후, 투명 전극(12)과 광추출층(13)을 모두 덮도록 발광층(14)을 형성하고, 그 위에 반사 전극(15)을 형성할 수도 있다.
지금까지, 광추출층(13)이 투명 전극(12) 위에 배치되는 것으로 설명하였으나, 광추출층(13)이 투명 기판(11) 위에 직접 배치될 수도 있다. 예를 들어, 도 6은 또 다른 실시예에 따른 발광 소자(30)의 예시적인 구조를 개략적으로 보이는 단면도이다. 도 6을 참조하면, 일 실시예에 따른 발광 소자(30)는, 투명 기판(11), 상기 투명 기판(11) 상에 부분적으로 배치된 투명한 광추출층(13), 상기 투명 기판(11) 상에 배치된 투명 전극(12), 상기 투명 전극(12) 상에 배치된 발광층(14), 및 상기 광추출층(13)과 발광층(14)을 덮도록 배치된 반사 전극(15)을 포함할 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 투명 전극(12)과 광추출층(13)은 투명 기판(11)의 상부 표면 위에 함께 형성될 수 있으며, 투명 기판(11)의 상부 표면 위에서 서로 교호하면서 반복적으로 배치될 수 있다. 또한, 광추출층(13)의 측면은 상기 투명 전극(12) 위에 형성된 발광층(14)과도 인접할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 광추출층(13)은 투명 기판(11)의 상부 표면을 따라 다수의 단위 셀을 갖는 격자 형태를 가질 수 있으며, 투명 전극(12)과 발광층(14)은 광추출층(13)의 단위 셀 내에 배치될 수 있다. 이러한 구조에서, 광추출층(13)은 투명 기판(11)과 직접 접하고 있기 때문에, 발광층(14)에서 발생한 빛을 투명 기판(11)으로 직접 전달할 수 있다. 따라서, 발광 소자(30)의 광추출 효율이 더욱 향상될 수 있다.
도 6에 도시된 광추출층(13)의 구조는 도 2a 내지 도 2e에 도시된 형태로 구현될 수 있다. 다만, 도 2c 및 도 2d의 예에서, 다수의 산란 패턴(13c)들은 투명 전극(12) 대신에 투명 기판(11) 위에 형성될 수 있다. 또한, 도 3 및 도 4에 도시된 구조도 도 6에 도시된 광추출층(13)에 적용될 수 있다. 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 광추출층(13)의 중심부에 홈이 형성되어 있어서, 광추출층(13)의 중심부의 높이가 발광층(14)의 표면 높이보다 낮게 형성될 수 있다. 이에 따라, 광추출층(13)의 중심부와 접하는 영역에서 반사 전극(15)의 반사면의 높이는 발광층(14)과 접하는 영역에서 반사 전극(15)의 반사면의 높이보다 낮을 수 있다. 예를 들어, 광추출층(13)의 중심부의 홈의 표면은 투명 전극(12)의 상부 표면과 동일한 높이에 형성될 수 있다. 또한, 도 8을 참조하면, 광추출층(13)의 중심부에 돌출부가 형성되어 있어서, 광추출층(13)의 중심부의 높이가 발광층(14)의 표면 높이보다 높게 형성될 수 있다. 따라서, 광추출층(13)의 중심부와 접하는 영역에서 반사 전극(15)의 반사면의 높이는 발광층(14)과 접하는 영역에서 반사 전극(15)의 반사면의 높이보다 높을 수도 있다.
또한, 도 5에 도시된 실시예에서와 마찬가지로, 도 6에 도시된 실시예에서도 발광층(14)은 광추출층(13)을 덮도록 형성될 수도 있다. 예를 들어, 도 9를 참조하면, 일 실시예에 따른 발광 소자(40)는, 투명 기판(11), 상기 투명 기판(11) 상에 부분적으로 배치된 투명한 광추출층(13), 상기 투명 기판(11) 상에 배치된 투명 전극(12), 상기 투명 전극(12)과 상기 광추출층(13)을 덮도록 배치된 발광층(14), 및 상기 발광층(14)을 덮도록 배치된 반사 전극(15)을 포함할 수 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 투명 전극(12)은 광추출층(13)의 단위 셀 내에 배치되며, 발광층(14)은 투명 전극(12)과 광추출층(13)을 모두 덮도록 형성될 수 있다. 여기서, 투명 전극(12)에 인접하는 광방출층(13)의 측면의 높이는 투명 전극(12)의 상부 표면의 높이보다 높게 형성될 수 있어서, 발광층(14)이 광방출층(13)의 측면의 일부분과 접할 수 있다.
지금까지, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 광추출 효율이 향상된 발광 소자에 대한 예시적인 실시예가 설명되고 첨부된 도면에 도시되었다. 그러나, 이러한 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이고 이를 제한하지 않는다는 점이 이해되어야 할 것이다. 그리고 본 발명은 도시되고 설명된 설명에 국한되지 않는다는 점이 이해되어야 할 것이다. 이는 다양한 다른 변형이 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일어날 수 있기 때문이다.
10, 20, 30, 40.....발광 소자 11.....투명 기판
12.....투명 전극 13.....광추출층
14.....발광층 15.....반사 전극

Claims (33)

  1. 투명 기판;
    상기 투명 기판 상에 배치된 투명 전극;
    상기 투명 전극 상에 부분적으로 배치된 투명한 광추출층;
    상기 투명 전극 상에 배치된 발광층; 및
    상기 광추출층과 발광층을 덮도록 배치된 반사 전극;을 포함하며,
    상기 광추출층과 발광층은 상기 투명 전극과 상기 반사 전극 사이에서 서로 교호하면서 반복적으로 배치되어 있고,
    상기 광추출층의 상부 표면의 중심부에 형성된 홈을 더 포함하며 상기 광추출층의 상부 표면의 중심부의 높이는 상기 발광층의 상부 표면의 높이보다 낮고,
    상기 광추출층의 중심부와 상기 반사 전극이 접하는 영역에서 상기 반사 전극의 반사면의 높이가 상기 발광층과 상기 반사 전극이 접하는 영역에서 상기 반사 전극의 반사면의 높이보다 낮은 발광 소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광추출층의 굴절률은 상기 발광층의 굴절률보다 높은 발광 소자.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 광추출층은 다수의 단위 셀을 갖는 격자 구조로 형성되어 있는 발광 소자.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 발광층은 상기 광추출층의 단위 셀 내에 배치되어 있는 발광 소자.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광층과 접하고 있는 상기 광추출층의 측면은 경사면인 발광 소자.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 광추출층은 투명한 매질, 및 상기 투명한 매질 내에 분산된 다수의 산란체를 포함하는 발광 소자.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 다수의 산란체는 상기 투명한 매질과 굴절률이 상이한 투명한 입자 및 빛을 반사하는 표면을 갖는 반사성 입자 중에서 적어도 하나를 포함하는 발광 소자.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 광추출층은 투명한 매질, 및 상기 투명한 매질 내에 배치된 것으로 상기 투명한 매질의 굴절률과 상이한 굴절률을 갖는 다수의 투명한 산란 패턴을 포함하고, 상기 다수의 산란 패턴은 상기 투명 전극과 상기 투명한 매질의 계면 및 상기 반사 전극과 상기 투명한 매질의 계면 중에서 적어도 하나의 계면에 형성되어 있는 발광 소자.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 광추출층과 상기 반사 전극의 계면이 요철 형상으로 형성되어 있는 발광 소자.
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  18. 투명 기판;
    상기 투명 기판 상에 부분적으로 배치된 투명한 광추출층;
    상기 투명 기판 상에 배치된 투명 전극;
    상기 투명 전극 상에 배치된 발광층; 및
    상기 광추출층과 발광층을 덮도록 배치된 반사 전극;을 포함하며,
    상기 광추출층과 상기 투명 기판의 계면 및 상기 투명 전극과 상기 투명 기판의 계면이 서로 교호하면서 반복적으로 배치되어 있으며, 상기 광추출층의 측면은 상기 발광층과 인접하고,
    상기 광추출층의 상부 표면의 중심부에 형성된 홈을 더 포함하며 상기 광추출층의 상부 표면의 중심부의 높이는 상기 발광층의 상부 표면의 높이보다 낮고,
    상기 광추출층의 중심부와 상기 반사 전극이 접하는 영역에서 상기 반사 전극의 반사면의 높이가 상기 발광층과 상기 반사 전극이 접하는 영역에서 상기 반사 전극의 반사면의 높이보다 낮은 발광 소자.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 광추출층은 다수의 단위 셀을 갖는 격자 구조로 형성되어 있는 발광 소자.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 투명 전극과 상기 발광층은 상기 광추출층의 단위 셀 내에 배치되어 있는 발광 소자.
  21. 제 18 항에 있어서,
    상기 발광층과 접하고 있는 상기 광추출층의 측면은 경사면인 발광 소자.
  22. 제 18 항에 있어서,
    상기 광추출층은 투명한 매질, 및 상기 투명한 매질 내에 분산된 다수의 산란체를 포함하는 발광 소자.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 다수의 산란체는 상기 투명한 매질과 굴절률이 상이한 투명한 입자 및 빛을 반사하는 표면을 갖는 반사성 입자 중에서 적어도 하나를 포함하는 발광 소자.
  24. 제 18 항에 있어서,
    상기 광추출층은 투명한 매질, 및 상기 투명한 매질 내에 배치된 것으로 상기 투명한 매질의 굴절률과 상이한 굴절률을 갖는 다수의 투명한 산란 패턴을 포함하고, 상기 다수의 산란 패턴은 상기 투명한 매질과 상기 투명 기판 사이의 계면 및 상기 투명한 매질과 상기 반사 전극 사이의 계면 중에서 적어도 하나의 계면에 형성되어 있는 발광 소자.
  25. 제 18 항에 있어서,
    상기 광추출층과 상기 반사 전극의 계면이 요철 형상으로 형성되어 있는 발광 소자.
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