KR101776917B1 - 샌드위치형 미세패턴 복합 발광소자 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 발광소자에 있어서, 기판, 상기 기판 상부에 구성된 전극층 및, 상기 전극층 상부에 일정 형상의 발광부와, 상기 발광부 내부에 일정간격 이격되어 교대로 설치된 다수개의 전자수송부 및 정공수송부를 포함하여 구성된 복합 발광체를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 샌드위치형 미세패턴 복합 발광소자에 관한 것으로, 기존의 백라이트 편광방식의 공정을 대체할 수 있으며 ITO와 같은 투명전극이 불필요하며, 전자수송부, 발광부, 정공수송부가 선형으로 배열되기에 샌드위치 패턴으로 미세패턴도 매우 용이할 뿐만 아니라, 소자안정성이 상승되는 효과가 있다. 또한 다층구조를 단층으로 복합하여 얇아진 구조로 인해 열의 방출이 용이하고 사용소재의 총량이 감소하고 ITO등의 층 생략으로 인한 투과가 향상되며 미세화 패턴의 공정이 저렴한 비용으로 기존의 백라이트 편광방식 및 여러차례 증착공정이 요구되는 기존공정에 비해 원가 및 생산단가 및 공정시간이 절감되는 장점이 있는 것이다.

Description

샌드위치형 미세패턴 복합 발광소자{Composite light-emitting element of the sandwich-type fine pattern}
본 발명은 발광소자에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무기발광소재, 유기발광소재 등으로 구성된 발광부를 가진 발광소자에 관한 것이다.
일반적으로 유기 물질을 사용하는 광전자 소자는 많은 이유로 점점 더 바람직하게 되고 있다. 그러한 소자를 제조하는데 사용되는 많은 물질은 비교적 저렴하며, 따라서 유기 광전자 소자는 무기 소자에 비하여 비용 이점에 대한 잠재성을 갖는다. 또한, 가요성(flexibility)과 같은 유기 물질의 고유의 특성으로 인해 이러한 유기 물질은 연성기판(flexible substrate) 상에서의 제작과 같은 특정 응용에 매우 적합할 수 있다. 유기 광전자 소자의 예에는 유기 발광 소자(OLED, Organic Light Emitting Diode), 양자점 발광소자(QLED), 유기 포토트랜지스터, 유기 광기전력 전지 및 유기 광검출기가 포함된다.
유기 발광 소자(OLED)의 경우, 유기 물질은 통상의 물질에 비하여 성능 이점을 가질 수 있다. 예를 들어, 유기 발광체가 방출하는 광의 파장은 일반적으로 적절한 도펀트를 사용하여 용이하게 조정될 수 있다.
상기 OLED는 소자를 가로질러 전압이 인가될 때 광을 방출하는 유기 박막을 사용한다. 즉, OLED는 양극에 정공, 음극에 전자가 주입되고 발광체에서 이들이 재결합(Recombination)될 때, 여기상태(Excited State)에서 안정상태로 돌아오면서 방출된 에너지가 특정한 파장의 빛으로 변하여 발산되는 원리로 구동되며, 발광체를 구성하고 있는 유기물질의 종류에 따라 빛의 색깔이 달라지는데, 이러한 OLED는 평판 디스플레이, 조명 및 백라이팅(backlighting)과 같은 응용에 사용하기 위한 기술로서 점점 더 관심을 끌고 있다.
발광소재는 전기적 특성이 더욱 용이한 무기재료인 형광체 주입 GaN과 같은 백색광 발광재료를 주로 사용하고 있으나 다른 무기재료도 사용가능하며, 투명성과 플랙서블 및 색상 용도에 따라 프린팅 공정법의 유기재료도 사용한다.
국내등록특허공보 등록번호 제1002081080000(1999.04.14)호에는 n형 전극은 전류 차단 영역에 대향하도록 전류 경로 조정층 상에 제공된다. p형 GaAs 기판은 다수의 홈이 형성된 홈형성 영역을 갖고 기판 상에 성장된, 도펀트로서 Zn과 Se를 함유하는 전류 경로 조정층의 도전형은 홈의 각 경사면의 방위와 기판 표면의 평탄 영역의 방위에 따라 결정된 전류 차단 영역과 전류 통과 영역으로 이루어지는 전류 경로 조정층이 활성층을 포함하는 층 구조가 공개되어 있고,
국내공개특허공보 공개번호 제1020130114578(2013.10.17)호에는 LED광원은, 1개 또는 복수의 LED광원장치 100을 포함한다. 각 LED광원장치 100은, 제1의 발광면 11과, 제1의 발광면 11과 반대측의 제2의 발광면 12을 갖는 LED소자 10와, LED소자 10의 제1의 발광면 11과 제2의 발광면 12에 위치하는 2개의 형광 부재 20,30를 포함한다. 이것에 의해, LED소자 10는, 위치결정이 된다. 이것에 의해, LED소자 10로부터 발생하는 광선은, 제1의 발광면 11및 제2의 발광면 12으로부터 2개의 형광 부재 20,30을 통과한다. LED광원장치 100는, 180도를 초과하는 조명효과를 제공하고, LED소자 10의 모든면 위는 효율적으로 열을 전달하여 분산된 방열 효율이 높은 LED광원이 공개되어 있고,
국내등록특허공보 등록번호 제1006441510000(2006.11.02)호에는 활성층(6), 양극 측 클래딩층, 음극 측 클래딩층(4), 윈도우층(9) 및 비도핑 AlInP층을 포함한다. 양극 측 클래딩층은 0.5㎛의 두께를 갖도록 성장한 비도핑 AlInP층(7) 및 p형 전도성을 띠도록 도핑되고 비도핑 AlInP층 및 윈도우층 간에 중간 에너지 밴드갭을 갖는 중간층(8)을 포함한다. 상기 중간층상의 윈도우층은 도펀트로서 기능하는 Ze의 존재하에 730℃이상의 온도 및 7.8㎛/시간 이상의 성장 속도로 성장된 Gap층이다. 음극 측 클래딩층에는 0.1㎛ 이상의 두께를 갖는 비도핑 AlInP층이 제공된다. 상기 구성에 있어서, 발광 다이오드 소자는 윈도우층의 결정화를 증대하고 고온 공정에 의한 결함의 산출을 방지하며 황-녹 밴드 내에 있는 파장에서의 고휘도화를 얻을 수 있는 이중 헤테로 구조 발광 다이오드 소자가 공개되어 있음을 알 수 있다.
1. 국내등록특허공보 등록번호 제1002081080000(1999.04.14)호 2. 국내공개특허공보 공개번호 제1020130114578(2013.10.17)호 3. 국내등록특허공보 등록번호 제1006441510000 (2006.11.02.)호
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 개발된 것으로, 상기와 같은 종래의 기술들은 유기 발광 반도체의 경우 전기전도도가 그리 좋지 않아 양쪽 모서리 끝에 전극을 형성하여 전자와 홀을 주입하려면 전기전도도가 높지 않아 아주 높은 전압의 인가가 필요하며, 유기 반도체와 전극 사이의 접촉저항 또한 아주 높아질 듯 보인다. 발열 등으로 인한 열화 현상이 클 것이 예상되고, 종래의 일반적인 전자수송부와 정공수송부 등도 역시 유기물(일부 무기물이기는 하지만)이므로 역시 전기전도도가 높지 않아, 전자와 홀을 결합시키기 위해서 높은 전압이 필요할 것이고, 높은 효율을 기대하기 어려운 문제점과, 전압이 높아지므로 구동하는 Tr 역시 커지는 문제점이 본 발명이 해결하고자 하는 과제로, 그러한 문제점을 해결할 수 있도록 하는 샌드위치형 미세패턴 복합 발광소자를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 본 출원인이 선출원한 국내특허출원번호 제10-2014-0070125호 (등록번호 제10-1494339호), 발명의 명칭 샌드위치형 발광체를 이용한 디스플레이장치를 개량한 것으로서, 발광체에 일정간격 이격되며 전자수송부와 정공수송부가 교대로 다수개 설치된 구조이며, 상기 발광체의 하부에 더 설치되는 전극전도층으로 구성된 샌드위치형 미세패턴 복합 발광소자를 제공하는 것이 본 발명의 과제 해결수단인 것이다.
본 발명은 기존의 백라이트 편광방식의 공정을 대체할 수 있으며 ITO와 같은 투명전극이 불필요하며, 전자수송부, 발광부, 정공수송부가 선형으로 배열되기에 샌드위치 패턴으로 미세패턴도 매우 용이할 뿐만 아니라, 소자안정성이 상승되는 효과가 있다. 또한 다층구조를 단층으로 복합하여 얇아진 구조로 인해 열의 방출이 용이하고 사용소재의 총량이 감소하고 ITO등의 층 생략으로 인한 투과가 향상되며 미세화 패턴의 공정이 저렴한 비용으로 기존의 백라이트 편광방식 및 여러차례 증착공정이 요구되는 기존공정에 비해 원가 및 생산단가 및 공정시간이 절감되는 장점이 있는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 샌드위치형 미세패턴 복합 발광소자의 구성을 도시한 도면
도 2는 본 발명에 따른 샌드위치형 미세패턴 복합 발광소자 실시예를 도시한 도면
도 3은 도 2의 분해 및 조립 상세도
도 4는 본 발명에 따른 샌드위치형 미세패턴 복합 발광소자에 전선이 연결된 상세도
도 5는 본 발명에 따른 샌드위치형 미세패턴 복합 발광소자 또다른 실시예를 도시한 도면
도 6는 본 발명에 따른 샌드위치형 미세패턴 복합 발광소자 또다른 실시예를 도시한 도면
도 1은 본 발명에 따른 샌드위치형 미세패턴 복합 발광소자의 구성을 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 샌드위치형 미세패턴 복합 발광소자(100)는 발광체에 일정간격 이격되며 전자수송부(130)와 정공수송부(140)가 교대로 다수개 설치된 구조로, 일정 형상(예: 직육면체 형상)의 발광부(120)와, 발광부(120)의 내부에 일정간격 이격되어 교대로 설치되는 다수개의 전자수송부(130) 및 정공수송부(140)로 구성된다.
즉, 발광소자(100)의 기판(미도시)과, 상기 기판 상부에 구성된 전극층(미도시) 및, 상기 전극층 상부에 직육면체 형상(다른 형상을 가질 수 있음)의 발광부(120)와, 상기 발광부(120) 내부에 일정간격 이격되어 교대로 설치된 다수개의 전자수송부(130) 및 정공수송부(140)를 포함하여 구성된 복합 발광체로 구성된다.
그리고, 본 발명에 따른 샌드위치형 미세패턴 복합 발광소자(100)는 동일평면상배열을 기반으로 한 발광소자 구조로, 향후 프린팅기술 접목 디스플레이 신시장 창출을 위한 것이다.
기판은 발광소자(100)의 기판으로, 기판위에 전극을 형성한다.
전극층은 일반 발광소자의 구조가 상단의 전극을 올리기 위해 증착장비를 이용하여 금속전극을 코팅하는 공정이 필요하지만, 본 발명은 평면상의 구조로 기판위에 전극을 형성하고 이후에 발광소자의 정공수송부와 활성층 등이 인쇄기법이나 스핀-코팅 기법을 이용하여 설치할 수 있다. 또한 종래의 기술은 전극간 거리가 두 전극간에 채워지는 발광소자의 두께를 고려하여 결정되어지나, 본 발명은 발광소자의 두께에 관계없이 전극간의 거리를 설정할 수 있기 때문에 전극간 거리조절을 통해 인가된 전계의 크기 조절이 자유롭게 될 수 있다.
복합 발광체는 일정 형상(예: 직육면체 형상)의 발광부(120)와, 발광부(120)의 내부에 일정간격 이격되어 교대로 설치되는 다수개의 전자수송부(130) 및 정공수송부(140)로 구성된다. 상기 전자수송부(130)와 정공수송부(140)가 교대로 설치되며 상기 전자수송부(130)와 정공수송부(140)가 서로 접촉하지 않고, 상기 전자수송부(130)와 정공수송부(140)의 사이에 발광부(120)가 설치되며, 연속적으로 샌드위치 형태로 배열되어서, 전자 주입 면적 및 전자 재결합이 극대화된다. 픽셀의 크기는 샌드위치 발광체 패턴의 반복된 형태로 조절될 수 있다. 그리고, 발광면적 극대화(저전압 고효율)를 위해, 전계형성부 즉, 상기 전자수송부(130)와 정공수송부 (140) 적어도 어느 하나 이상의 전계형성부 층의 폭을 최소화시킴으로 발광부 폭을 최대화시킨다.
CCM 방식을 이용하여 발광체를 개별 RGB로 나타내는 경우를 가정하면, 발광부(120)를 청색광이 방출되는 발광부로 구성하고, 그 청색광이 방출되는 발광부로 된 복합 발광체 상부에 색변환막(예: R,G,B,W)(미도시)을 구성하여 청색광을 기반으로 한 R,G,B,W 컬러를 구현할 수 있다. 그리고, 정공수송부(140)를 생략하고 발광부(120)를 청색광 인광형 발광부로 대체 구성할 수 있다. 즉, 정송수송부(140), 발광부(120)를 청색광 인광형 발광부로 대체 구성할 수 있다. 발광부(120), 정공수송부(140), 전자수송부(130)의 폭의 비율은 '발광부(140)의 폭 > 전자수송부(130)의 폭 > 정공수송부(140)의 폭'으로도 배치할 수 있다. 상기 발광소자(100)는 백색광 발광부의 상부에 컬러를 형성하여 개별픽셀로 디스플레이 소자로도 사용할 수 있다. 본 발명은 무기발광소재, 유기발광소재 등으로 구성된 발광부(120)에 전자수송부(n-ETL)(130)와 정공수송부(p-HTL)(140)를 이온주입(임플란트) 리쏘그라피, 프린트 등의 반도체공정 제조법을 응용하여 제조된 것이다.
본 발명에서 사용되는 정공수송부(140)는 PEDOT:PSS("PEDOT"는 "Poly(3,4-Ethylenedioxythiophene)"이고, "PSS"는 "poly(styrenesulfonate)"이다.), NPB(NPB: 2,2'-bis(N-(naphthyl)-N-phenyl-amino) biphenyl), TPD(TPD: "N,N'-diphenyl-N,N'-bis(3-methylphenyl)1-1'biphenyl-4,4'-diamine") 정도의 소재를 사용할 수 있으며, 전자수송부(130)는 ALq3(tris-(8-hydro-xyquinoline) aluminium)를 사용할 수도 있다. 발광소자의 제조는 진공증착법, 화학기상증착법, 고분자의 경우 스핀코팅 혹은 프린팅 방식을 통해 형성된다. 발광소자의 발광체에 설치되는 전자수송부(n-ETL)와 정공수송부(p-HTL)는 이온주입(임플란트), 리쏘그라피 프린트로 패턴형성이 가능하고, 무기, 유기 소재 및 기타 제조법 어느 것을 사용해도 상관없다. 발광소자의 재료는 일반적으로 알려진 유기, 무기 투명 불투명 발광재료 어느 것을 사용하여도 상관없다. 예상되는 공정기술은 다음과 같다. 기존의 공정은 1) 나노인쇄전자기술로 하부 전극 형성, 2) 리쏘그래피(포토레지스턴스, 마스크, 에칭), 3) 증착공정으로 전자수송부, 발광부 각각 형성, 새로운 공정기술 도입 선형 3D프린팅 공정 -> 전자수송부, 발광부 동시에 선형으로 주입, 기타 10나노급 초미세 나노 인쇄 기술 개발(KAIST)(http://www.etnews.com/20141111000755), 대면적 OLED 선형 상·하향식 증착장치(KRISS)의 공정기술이 예상된다. 그렇게 하여, 단층구조로 고가의 투명전극(등)의 제약에서 벗어나 고효율 대체 전극 사용 기존 전면/배면발광이 아닌 가칭'측면발광' 형태로 빛의 손실을 줄여 투과율이 증가하고, 단층배열로 사용소재 총량 및 두께 감소 열방출이 용이하다. 그리고, 미세패턴으로 전극간의 간격조절로 전계조절이 용이하며 두께조절로 빛의 세기를 조절하기 용이하고, 저전압 고효율 발광소자 제작이 가능하며, 증착구조에서 탈피 선형미세구조를 이루기 때문에 프린팅 적용기술에 기존기술보다 적합하고, 공정용이성으로 공정단순화는 프린팅 공정기술 향상에 비례하며, 기술발달과 더불어 생산설비, 공정시간, 공정단가 절감이 예상된다.
도 2는 본 발명에 따른 샌드위치형 미세패턴 복합 발광소자 다른 예를 도시한 도면, 도 3은 도 2의 분해 및 조립 상세도이다.
도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 샌드위치형 미세패턴 복합 발광소자의 하나의 실시예는 발광체의 하부에 더 설치되는 전극전도층으로 구성된 샌드위치형 미세패턴 복합 발광소자로, 전자수송부(n-ETL)(130), 발광부(120), 정공수송부(p-HTL)(140)를 포함한 복합 발광체 및 전자수송부(n-ETL)(130), 정공수송부(p-HTL)(140) 하부에 각각 해당하는 극의 전극전도층을 설치하여 전자수송부(130)와 정공수송부(140)가 서로 접촉하지 않도록 하였고, 기생전류를 최소화하는 구조로 개량한 것이다.
즉, 발광부(120)의 하부에 더 설치되는 전극전도층(200)이 구성되고, 상기 전극전도층(200)은 정공수송부(140)에 연결되는 애노드전극(210)과, 전자수송부(130)에 연결되는 캐소드전극(220)으로 구성되며, 상기 전극전도층(200)은 '∃' 형태의 애노드전극(210)과 'E' 형태의 캐소드전극(220)이 서로 접촉하지 않는 범위 내에서 엇갈리게 배열된 구조이다.
상기 전극전도층(200)은 정공수송부(140)에 연결되는 애노드전극(210)과, 전자수송부(130)에 연결되는 캐소드전극(220)으로 구성되며, 상기 전극전도층(200)은 '∃' 형태의 애노드전극(210)과 'E' 형태의 캐소드전극(220)이 서로 접촉하지 않는 범위 내에서 엇갈리게 배열된 구조이다. 개념적으로 볼 때 보다 넓은 의미에서의 상기 전극전도층(200)은 상기 정공수송부(140)에 연결되는 애노드전극(210)과, 상기 전자수송부(130)에 연결되는 캐소드전극(220)으로 구성되고, 상기 전극전도층(200)은 상기 애노드전극(210)과 상기 캐소드전극(220)이 다수의 단자핀이 형성된 양극단자와 음극단자로 구성되며, 상기 양극단자와 음극단자가 대향되게 배치되어 맞결합되되 각각의 단자핀의 일정 부분이 상호 접촉하지 않는 범위 내에서 서로 중첩되게 결합되는 구조이다. 예를 들어, 상기 구조는 상기 애노드전극(210)과 상기 캐소드전극(220)이 '∃' 형태의 다수의 단자핀이 형성된 양극단자와 'E' 형태의 다수의 단자핀이 형성된 음극단자로 구성되며, 상기 '∃' 형태의 양극단자와 상기 'E' 형태의 음극단자가 대향되게 배치되어 맞결합되되 각각의 단자핀의 일정 부분이 상호 접촉하지 않는 범위 내에서 서로 중첩되게 결합되는 구조이다.
이하, 도 1 내지 도 3의 본 발명에 따른 샌드위치형 미세패턴 복합 발광소자의 동작을 설명한다.
본 발명에 따른 샌드위치형 미세패턴 복합 발광소자는 상기 발광소자(100)의 하부에 설치된 전극전도층(200)의 애노드 전극(210)이 대향하는 위치에 캐소드 전극(220)이 형성된 후, 상기 애노드 전극(210) 및 캐소드 전극(220)에 직류 전압이 걸리게 되는 경우 각각의 전극과 발광소자(100)의 경계에서 정공(hole)은 양극에서 정공수송부(140)를 향하고, 전자는 전자수송부(130)를 거쳐 양극으로 이동하게 된다.
양극에서는 정공이 정공수송부(140)의 도움으로 발광부(120)로 이동하게 되어 발광부(120)에서 만난 전자와 정공이 재결합되면서 여기전자를 형성하고, 여기전자가 낮은 에너지 상태로 천이되면서 빛이 방출된다.
따라서, 상기 전자수송부(130)와 정공수송부(140) 간의 거리가 짧아져 발광부(120)의 전기저항이 최소화되고, 전자 수송 효율이 상승되어 고효율의 발광을 얻을 수 있는 효과가 있게 된다.
이상과 같이, 본 발명은 발광체에 일정간격 이격되며 전자수송부와 정공수송부가 교대로 다수개 설치된 구조이며, 상기 발광체의 하부에 더 설치되는 전극전도층으로 구성되어, 종래의 기술들은 유기 발광 반도체의 경우 전기전도도가 그리 좋지 않아 양쪽 모서리 끝에 전극을 형성하여 전자와 홀을 주입하려면 전기전도도가 높지 않아 아주 높은 전압의 인가가 필요하며, 유기 반도체와 전극 사이의 접촉저항 또한 아주 높아질 듯 보인다. 발열 등으로 인한 열화 현상이 클 것이 예상되고, 종래의 일반적인 전자수송부와 정공수송부 등도 역시 유기물(일부 무기물이기는 하지만)이므로 역시 전기전도도가 높지 않아, 전자와 홀을 결합시키기 위해서 높은 전압이 필요할 것이고, 높은 효율을 기대하기 어려운 문제점과, 전압이 높아지므로 구동하는 Tr 역시 커지는 문제점을 해결한다.
그리고, 본 발명은 기존의 백라이트 편광방식의 공정을 대체할 수 있으며 ITO와 같은 투명전극이 불필요하며, 전자수송부, 발광부, 정공수송부가 선형으로 배열되기에 샌드위치 패턴으로 미세패턴도 매우 용이할 뿐만 아니라, 소자안정성이 상승되는 효과가 있다. 또한, 다층구조를 단층으로 복합하여 얇아진 구조로 인해 열의 방출이 용이하고 사용소재의 총량이 감소하고 ITO등의 층 생략으로 인한 투과가 향상되며 미세화 패턴의 공정이 저렴한 비용으로 기존의 백라이트 편광방식 및 여러차례 증착공정이 요구되는 기존공정에 비해 원가 및 생산단가 및 공정시간이 절감되는 장점이 있는 것이다.
본 발명의 또다른 실시예에 있어서, 발광소자의 복합 발광체의 발광부가 다양한 색상을 낼 수 있도록 구성될 수 있다. 기판, 상기 기판 상부에 구성된 전극층 및 상기 전극층 상부에 일정 형상의 발광부와, 상기 발광부 내부에 일정간격 이격되어 교대로 설치된 다수개의 전자수송부 및 정공수송부를 포함하여 구성된 복합 발광체를 포함한다. 상기 복합 발광체의 발광부는, 청색광이 방출되는 발광부로 형성될 수 있지만 이러한 색상에 제한되는 것은 아니다. 상기 복합 발광체가 단일색파장을 지닌 발광부를 포함하는 경우, 컬러 필터 또는 CCM 방식을 이용하여 RGB 개별 색상을 구현하도록 구성될 수 있다. 즉, 단일색파장이 백색광을 기반으로 하는 경우 컬러 필터 방식이 이용되며, 단일색파장이 청색광을 기반으로 하는 경우 CCM 방식이 이용될 수 있다. 이와 같은 발광부의 색상 제어 방식은 이하 설명되는 실시예들에서도 적용될 수 있다.
상기 애노드전극과 상기 캐소드전극에 형성된 다수의 양극단자와 음극단자 사이에는 기생저항을 방지하기 위한 차단막(격막)이 형성될 수 있다. 차단막은 일반적으로 절연체로 구성될 수 있다. 상기 차단막은 기생저항을 방지하기 위한 목적이 가장 크지만, 그 외에 샌드위치 패널 구조의 안정화를 또다른 목적으로 추구할 수 있다. 예를 들어, 현재 샌드위치 패널에서 발광체, 전자수송부, 정공수송부 등이 캐소드전극과 어노드전극만으로 지지되는 경우 각 구성요소의 비틀림 등이 발생될 가능성이 있다. 차단막으로 어노드전극 및 캐소드전극의 사이를 메우는 경우 기생저항(Parasitic resistance) 방지 뿐만 아니라 발광부, 전자수송부, 정공수송부를 올려놓은 평면의 굴곡을 감소시켜 안정적인 지지력을 확보할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 샌드위치형 미세패턴 복합 발광소자에 전선이 연결된 상세도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 샌드위치형 미세패턴 복합 발광소자는 복합 발광체 하부의 전극전도층에 전선(400)을 연결하여 사용할 수도 있다.
즉, 샌드위치형 미세패턴 복합 발광소자 전극전도층(200)의 정공수송부(140)에 연결되는 (+) 전선과, 전자수송부(130)에 연결되는 (-) 전선이 추가하여 연결된 구조임을 알 수 있다. 이러한 구조는 이하 설명되는 실시예들에도 적용될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 정공수송부가 생략된 형태의 샌드위치형 미세패턴 복합 발광소자를 나타낸다. 즉, 도 5에 개시된 실시예는 전극수송부 및 발광체만으로 발광복합체를 구성하고 있다. 최근 WO2013047981 A1 (발명의 명칭 : 최소 적층 구조의 청색 인광 유기 발광소자)에서 공개된 바에 따르면 최소 적층 구조의 청색 인광 유기 발광소자가 제공된다. 발광층의 폭을 최대화시키면서 전극수송부와 정공수송부의 폭을 최소화시키기 위해 WO2013047981 A1 에서는 발광층이 양극과 연결되는 호스트와 도판트를 동시에 포함하도록 구성되어 있다. 즉, 발광층이 포함하는 도판트를 통해 정공수송부의 역할을 대체할 수 있게 됨으로써 발광복합체는 전자수송층과 발광층만으로 구성될 수 있게 된다. 따라서, 발광복합체에서 발광부가 차지하는 비율이 더 높아질 수 있게 된다.
본 실시예의 발광소자는 위 근거에 기반하여 기판, 상기 기판 상부에 구성된 전극층 및 상기 전극층 상부에 일정 형상의 발광부와, 상기 발광부 내부에 일정 간격을 두고 반복적으로 다수개가 설치된 전자수송부를 포함하여 구성된 복합 발광체를 포함한다.
상기 전극층은, 상기 복합 발광체의 하부에 설치되는 전극전도층으로 된 것이고, 상기 전극전도층은, 상기 발광부 일단에 연결되는 애노드전극과, 상기 전자수송부에 연결되는 캐소드전극으로 구성된다. 상기 전극전도층은, 상기 애노드전극과 상기 캐소드전극이 다수의 단자핀이 형성된 양극단자와 음극단자로 구성되며, 상기 양극단자와 음극단자가 대향되게 배치되어 맞결합되되 각각의 단자핀의 일정 부분이 상호 접촉하지 않는 범위 내에서 서로 중첩되게 결합될 수 있다.
도 5에서 묘사되어 있듯이, 상기 애노드전극과 상기 캐소드전극이 '∃' 형태의 다수의 단자핀이 형성된 양극단자와 'E' 형태의 다수의 단자핀이 형성된 음극단자로 구성되며, 상기 '∃' 형태의 양극단자와 상기 'E' 형태의 음극단자가 대향되게 배치되어 맞결합되되 각각의 단자핀의 일정 부분이 상호 접촉하지 않는 범위 내에서 서로 중첩되게 결합될 수 있다. 양극 단자는 발광부의 일단에 연결되고, 음극단자는 전자수송층의 일단에 연결된다. 여기서 전자수송부의 폭은 최소로, 발광부의 폭은 최대로 구성될 수 있다.
추가적인 실시예로, 상기 캐소드전극 및 애노드전극 대신, 상기 발광부에 연결되는 (+) 전선과, 상기 전자수송부에 연결되는 (-) 전선을 포함하여, 샌드위치형 미세패턴 복합 발광소자를 구성할 수 있다.
본 실시예에서도 상기 애노드전극과 상기 캐소드전극에 형성된 다수의 양극단자와 음극단자 사이에는 기생저항을 방지하기 위한 차단막이 형성될 수 있다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자수송부 및 정공수송부가 생략된 형태의 샌드위치형 미세패턴 복합 발광소자를 나타낸다. 즉, 도 6에 개시된 실시예는 발광체만으로 발광복합체를 구성하고 있다. NovaledTM는 OLED분야의 세계적인 선도기업이며, 최근 전도성이 높은 발광보조층으로 전극 및 전자수송부를 대체하여 사용할 수 있는 복합발광재료를 개발하였다. 따라서 이러한 복합발광재료를 이용하여 발광복합체를 구성하는 경우 전자수송부 또는 전극의 생략이 가능하다. 또는 현재 이용중인 전극 자체를 일종의 전극수송부로 사용한 것 또한 가능할 것이다. 또다른 실시예로서 ZnO 폴리머 전극을 이용한 나노로드 등을 통해 전극수송부를 생략한 발광복합체의 구성이 가능하다.
위 논의에 근거하여, 도 6에 따른 실시예는 기판, 상기 기판 상부에 구성된 전극층, 및 상기 전극층 상부에 배치되는 일정 형상의 발광부를 포함하여 구성되는 복합 발광체를 포함한다. 상기 전극층은, 상기 복합 발광체의 하부에 설치되는 전극전도층으로 된 것이고, 상기 전극전도층은, 상기 발광부의 일단에 각각 연결되는 애노드전극과 캐소드전극으로 구성되고, 상기 전극전도층은, 상기 애노드전극과 상기 캐소드전극이 다수의 단자핀이 형성된 양극단자와 음극단자로 구성되며, 상기 양극단자와 음극단자가 대향되게 배치되어 맞결합되되 각각의 단자핀의 일정 부분이 상호 접촉하지 않는 범위 내에서 서로 중첩되게 결합되는 구조로 구성된다.
상기 구조는, 상기 애노드전극과 상기 캐소드전극이 '∃' 형태의 다수의 단자핀이 형성된 양극단자와 'E' 형태의 다수의 단자핀이 형성된 음극단자로 구성되며, 상기 '∃' 형태의 양극단자와 상기 'E' 형태의 음극단자가 대향되게 배치되어 맞결합되되 각각의 단자핀의 일정 부분이 상호 접촉하지 않는 범위 내에서 서로 중첩되게 결합된다. 또한 상기 애노드전극과 상기 캐소드전극에 형성된 다수의 양극단자와 음극단자 사이에는 기생저항을 방지하기 위한 차단막이 형성될 수 있다. 차단막은 일반적으로 절연체로 구성될 수 있으며, 현재 샌드위치 패널에서 발광체, 전자수송부, 정공수송부 등이 캐소드전극과 어노드전극만으로 지지되는 경우 각 구성요소의 비틀림 등이 발생될 가능성도 있다. 차단막으로 어노드전극 및 캐소드전극의 사이를 메우는 경우 기생저항(Parasitic resistance) 방지 뿐만 아니라 발광부, 전자수송부, 정공수송부를 올려놓은 평면이 반듯하게 되어 안정적인 지지력을 확보할 수 있다. 더 나아가 상기 전극들 대신 상기 발광부에 (+) 전선과 (-) 전선이 연결되어 샌드위치형 미세패턴 복합 발광소자가 구성될 수 있다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 발광소자 120 : 발광부
130 : 전자수송부 140 : 정공수송부
200 : 전극전도층 210 : 애노드 전극
220 : 캐소드 전극 400 : 전선

Claims (14)

  1. 발광소자에 있어서,
    기판;
    상기 기판 상부에 구성된 전극층; 및
    상기 전극층 상부에 일정 형상의 발광부와, 상기 발광부 내부에 일정간격 이격되어 교대로 설치된 다수개의 전자수송부 및 정공수송부를 선형으로 배열하여 포함해서 구성된 연속적인 샌드위치 형태 배열의 복합 발광체;
    를 포함하며,

    상기 복합 발광체는
    상기 발광부와 상기 다수개의 전자수송부 및 정공수송부가 동일평면상 배열(수평형 병렬적 나열)을 기반으로 하여 된 발광소자 구조이고,

    상기 전극층은,
    평면상의 구조로 상기 기판 상부에 형성하며, 상기 복합 발광체의 하부에 설치되는 전극전도층으로 된 것이고,

    상기 전극전도층은,
    상기 정공수송부에 연결되는 애노드전극과, 상기 전자수송부에 연결되는 캐소드전극으로 구성되고,

    상기 전극전도층은,
    상기 애노드전극과 상기 캐소드전극이 다수의 단자핀이 형성된 양극단자와 음극단자로 구성되며, 상기 양극단자와 음극단자가 대향되게 배치되어 맞결합되되 각각의 단자핀의 일정 부분이 상호 접촉하지 않는 범위 내에서 서로 중첩되게 결합되는 구조인 것을 특징으로 하는 샌드위치형 미세패턴 복합 발광소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 구조는,
    상기 애노드전극과 상기 캐소드전극이 '∃' 형태의 다수의 단자핀이 형성된 양극단자와 'E' 형태의 다수의 단자핀이 형성된 음극단자로 구성되며, 상기 '∃' 형태의 양극단자와 상기 'E' 형태의 음극단자가 대향되게 배치되어 맞결합되되 각각의 단자핀의 일정 부분이 상호 접촉하지 않는 범위 내에서 서로 중첩되게 결합되는 구조인 것을 특징으로 하는 샌드위치형 미세패턴 복합 발광소자.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 캐소드전극 및 애노드전극 대신, (+) 전선 및 (-)전선 각각을 상기 발광부 및 상기 전자수송부 각각에 연결하는 것을 특징으로 하는 샌드위치형 미세패턴 복합 발광소자.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 발광소자에 있어서,
    기판;
    상기 기판 상부에 구성된 전극층; 및
    상기 전극층 상부에 일정 형상의 발광부와, 상기 발광부 내부에 일정 간격을 두고 반복적으로 다수개가 설치된 전자수송부를 포함하여 구성된 복합 발광체;
    를 포함하며,
    상기 전극층은,
    상기 복합 발광체의 하부에 설치되는 전극전도층으로 된 것이고,

    상기 전극전도층은,
    상기 발광부 일단에 연결되는 애노드전극과, 상기 전자수송부에 연결되는 캐소드전극으로 구성되고,

    상기 전극전도층은,
    상기 애노드전극과 상기 캐소드전극이 다수의 단자핀이 형성된 양극단자와 음극단자로 구성되며, 상기 양극단자와 음극단자가 대향되게 배치되어 맞결합되되 각각의 단자핀의 일정 부분이 상호 접촉하지 않는 범위 내에서 서로 중첩되게 결합되는 구조인 것을 특징으로 하는 샌드위치형 미세패턴 복합 발광소자.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 구조는,
    상기 애노드전극과 상기 캐소드전극이 '∃' 형태의 다수의 단자핀이 형성된 양극단자와 'E' 형태의 다수의 단자핀이 형성된 음극단자로 구성되며, 상기 '∃' 형태의 양극단자와 상기 'E' 형태의 음극단자가 대향되게 배치되어 맞결합되되 각각의 단자핀의 일정 부분이 상호 접촉하지 않는 범위 내에서 서로 중첩되게 결합되는 구조인 것을 특징으로 하는 샌드위치형 미세패턴 복합 발광소자.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 캐소드전극 및 애노드전극 대신, (+) 전선 및 (-)전선 각각을 상기 발광부 및 상기 전자수송부 각각에 연결하는 것을 특징으로 하는 샌드위치형 미세패턴 복합 발광소자.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 발광소자에 있어서,
    기판;
    상기 기판 상부에 구성된 전극층; 및
    상기 전극층 상부에 배치되는 일정 형상의 발광부를 포함하여 구성되는 복합 발광체;
    를 포함하며,
    상기 전극층은,
    상기 복합 발광체의 하부에 설치되는 전극전도층으로 된 것이고,

    상기 전극전도층은,
    상기 발광부의 일단에 각각 연결되는 애노드전극과 캐소드전극으로 구성되고,

    상기 전극전도층은,
    상기 애노드전극과 상기 캐소드전극이 다수의 단자핀이 형성된 양극단자와 음극단자로 구성되며, 상기 양극단자와 음극단자가 대향되게 배치되어 맞결합되되 각각의 단자핀의 일정 부분이 상호 접촉하지 않는 범위 내에서 서로 중첩되게 결합되는 구조인 것을 특징으로 하는 샌드위치형 미세패턴 복합 발광소자.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 구조는,
    상기 애노드전극과 상기 캐소드전극이 '∃' 형태의 다수의 단자핀이 형성된 양극단자와 'E' 형태의 다수의 단자핀이 형성된 음극단자로 구성되며, 상기 '∃' 형태의 양극단자와 상기 'E' 형태의 음극단자가 대향되게 배치되어 맞결합되되 각각의 단자핀의 일정 부분이 상호 접촉하지 않는 범위 내에서 서로 중첩되게 결합되는 구조인 것을 특징으로 하는 샌드위치형 미세패턴 복합 발광소자.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 발광부에 (+) 전선과 (-) 전선이 연결되는 것을 특징으로 하는 샌드위치형 미세패턴 복합 발광소자.
  14. 삭제
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