KR102675677B1 - 터치기능을 구비한 유기 조명장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 터치센서가 내장된 조명장치에 관한 것으로, 기판; 상기 기판 위에 형성된 제1전극, 제1유기발광층, 제2전극으로 구성된 제1유기발광소자와 상기 제1전극과 접속되어 상기 제1전극에 신호를 인가하는 보조전극을 포함하는 조명영역; 및 상기 기판 위에 형성된 제1터치전극을 포함하는 터치영역으로 구성되며, 상기 제1터치전극은 조명영역의 보조전극 및 제1전극중 적어도 하나와 동일한 물질로 구성된 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 터치패널이 내장된 유기 조명장치에 관한 것이다.
현재 조명장치로는 주로 형광등이나 백열등을 사용한다. 이중에서, 백열등은 연색지수가 좋으나 에너지효율이 매우 낮은 단점 있고, 형광등은 효율은 좋으나 연색지수가 낮고 수은을 함유하고 있어 환경문제가 있었다.
이러한 종래 조명장치의 문제를 해결하기 위해, 근래 발광다이오드(LED)가 조명장치로서 제안되고 있다. 발광다이오드는 무기물 발광물질로 구성되며, 청색 파장대에서 발광효율이 가장 높으며, 적색과 시감도가 가장 높은 색인 녹색 파장대역으로 갈수록 발광효율이 저하된다. 따라서, 적색발광다이오드, 녹색발광다이오드, 청색발광다이오드를 조합하는 백색광을 발광하는 경우, 발광효율이 낮아진다는 문제가 있었다. 또한, 적색발광다이오드, 녹색발광다이오드, 청색발광다이오드를 사용하는 경우 각각의 발광피크(peak)의 폭이 좁기 때문에 색연색성도 저하된다는 문제도 있었다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 적색발광다이오드, 녹색발광다이오드, 청색발광다이오드를 조합하는 방식 대신에, 청색발광다이오드와 황색컬러의 형광체를 조합하여 백색광을 출력하는 조명장치가 제안되고 있다. 이러한 구성의 발광다이오드가 제안되는 이유는 발광효율이 낮은 녹색발광다이오드를 사용하는 것보다 효율이 높은 청색발광다이오드만을 사용하고 나머지 색은 청색광을 받아 황색광을 발산하는 형광물질을 이용하는 방법이 더 효율적이기 때문이다.
그러나, 청색 발광다이오드와 황색컬러의 형광체를 조합하여 백색광을 출력하는 조명장치의 경우에도 황색(옐로우) 광을 발광하는 형광물질 자체가 발광효율이 좋지 않기 때문에, 조명장치의 발광효율을 향상시키는데에 한계가 있었다.
상기와 같이 발광효율이 저하되는 문제를 해결하기 위해, 유기발광물질로 이루어진 유기발광소자를 이용한 조명장치가 제안되고 있다. 일반적으로 유기발광소자는 무기발광소자에 비해 녹색 및 적색의 발광효율이 상대적으로 양호하다. 또한, 유기발광소자는 무기발광소자에 비해 청색, 적색, 녹색의 발광피크(peak)의 폭이 상대적으로 넓기 때문에 색연색성이 향상되어 발광장치의 광이 좀더 태양광과 유사하게 되는 장점이 있다.
이러한 조명장치는 형광등이나 백열에 비해 얇은 두께로 형성될 수 있기 때문에, 일반적인 건물의 내부에 설치될 수 있을 뿐만 아니라 자동차의 실내등과 같은 다양한 용도로 적용될 수 있다.
유기발광소자를 이용한 유기조명장치는 다양한 용도로 사용될 수 있다. 예를 들어, 유기조명장치는 건물 내부의 실내등이나 자동차의 실내등으로 사용될 수 있다. 그런데, 이러한 유기조명장치를 사용하기 위해서는 사용자가 직접 조작스위치를 조작해야만 한다. 건물 내부의 실내등으로 조명장치를 사용하는 경우 스위치조작에 아무런 문제가 없지만, 자동차의 실내등으로 조명장치를 사용하는 경우 사용자가 운전중에 직접 버튼과 같은 기계적인 스위치를 조작해야만 해야만 하는데, 운전중의 이러한 스위치버튼의 조작은 운전자의 주위를 흐트려서 운전자를 위험에 빠트릴 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 표시장치에 적용되는 터치패널을 조명장치에 설치하여 운전자가 단순히 조명장치를 터치함으로써 조명장치를 구동할 수 있지만, 이 경우 별도의 터치패널을 조명장치 전면에 설치해야만 하므로 조명장치의 두께가 증가하고 제조비용이 증가하게 된다.
본 발명의 상기와 점을 감안하여 이루어진 것으로, 터치센서가 내장되어 두께가 작고 제조비용을 절감할 수 있는 유기발광소자를 구비한 조명장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 터치센서의 주위에 터치센서의 위치를 인식할 수 있는 광을 발광하는 인덱스영역을 형성하여 사용자가 용이하게 터치센서를 조작할 수 있는 유기발광소자를 구비한 조명장치를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 조명장치는 기판; 상기 기판 위에 형성된 제1전극, 제1유기발광층, 제2전극으로 구성된 제1유기발광소자와 상기 제1전극과 접속되어 상기 제1전극에 신호를 인가하는 보조전극을 포함하는 조명영역; 및 상기 기판 위에 형성된 제1터치전극을 포함하는 터치영역으로 구성되며, 상기 제1터치전극은 조명영역의 보조전극 및 제1전극중 적어도 하나와 동일한 물질로 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 터치영역 주위에는 인덱스영역이 배치되어 상기 터치영역의 위치를 표시하며, 상기 인덱스영역은 제3전극, 제2유기발광층, 제3전극으로 구성된 제2유기발광소자를 포함한다. 이때, 상기 제3전극은 제1전극과 동일한 물질로 구성되고 제4전극은 제1전극과 동일한 물질로 구성되며, 제2유기발광층은 제1유기발광층과 동일한 물질로 구성된다.
또한, 조명영역, 상기 인덱스영역 및 상기 터치영역에는 밀봉재가 도포되고 밀봉재 외부에는 금속포일을 부착되며, 이때 금속포일은 접지되어 제1터치전극과 자기용량방식 터치센서를 형성한다.
또한, 밀봉재가 조명영역 및 인덱스영역에 도포되고 밀봉재 외부에는 금속포일이 부착되며, 터치영역의 제1터치전극 상부에는 필름이 배치될 수 있다.
상기 터치영역은 기판의 4모서리중 적어도 일측에 형성되거나 기판의 4변중 적어도 일변에 형성될 수 있다. 인덱스영역은 백색광 또는 단색광을 출력한다.
본 발명에서는 조명장치에 터치센서를 구비함으로써 사용자가 용이하게 조명장치를 조작할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에서는 터치센서를 조명장치에 내장함으로써 조명장치의 두께 및 부피가 증가하는 것을 방지할 수 있으며, 제조비용이 증가하는 것을 방지할 수 있게 된다.
더욱이, 본 발명에서는 터치센서의 주위에 터치센서의 위치를 표시하는 인덱스영역이 형성되므로, 사용자가 조명장치에서의 터치센서의 위치를 용이하게 파악함으로써 조명장치를 용이하게 조작할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 조명장치를 간략하게 나타내는 평면도.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 조명장치를 간략하게 나타내는 단면도.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 조명장치의 구조를 구체적으로 나타내는 평면도.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 조명장치의 구조를 구체적으로 나타내는 단면도.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 조명장치의 다른 구조를 구체적으로 나타내는 단면도.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 조명장치의 구조를 구체적으로 나타내는 단면도.
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 조명장치의 구조를 구체적으로 나타내는 단면도.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 제4실시예에 따른 조명장치의 구조를 간략하게 나타내는 평면도.
도 9a-도 9d는 본 발명에 따른 조명장치의 제조방법을 나타내는 평면도.
도 10a-도 10d는 본 발명에 따른 조명장치의 제조방법을 나타내는 단면도.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 조명장치를 간략하게 나타내는 단면도.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 조명장치의 구조를 구체적으로 나타내는 평면도.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 조명장치의 구조를 구체적으로 나타내는 단면도.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 조명장치의 다른 구조를 구체적으로 나타내는 단면도.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 조명장치의 구조를 구체적으로 나타내는 단면도.
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 조명장치의 구조를 구체적으로 나타내는 단면도.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 제4실시예에 따른 조명장치의 구조를 간략하게 나타내는 평면도.
도 9a-도 9d는 본 발명에 따른 조명장치의 제조방법을 나타내는 평면도.
도 10a-도 10d는 본 발명에 따른 조명장치의 제조방법을 나타내는 단면도.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급한 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
시간 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~후에', '~에 이어서', '~다음에', '~전에' 등으로 시간적 선후 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.
제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성 요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
본 발명에서는 무기물질로 이루어진 무기발광소자를 포함하는 조명장치가 아니라 유기물질로 이루어진 유기발광소자를 포함하는 조명장치를 제공한다. 유기발광물질로 이루어진 유기발광소자는 무기발광소자에 비해 녹색 및 적색의 발광효율이 상대적으로 양호하다. 또한, 유기발광소자는 무기발광소자에 비해 청색, 적색, 녹색의 발광피크(peak)의 폭이 상대적으로 넓기 때문에 색연색성이 향상되어 발광장치의 광이 좀더 태양광과 유사하게 되는 장점도 있다.
특히, 본 발명에서는 조명장치의 내부에 터치센서를 구비하여 상기 터치센서를 접촉함으로써 조명장치를 용이하게 구동할 수 있는 유기발광소자를 구비한 발광장치를 제공한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 유기발광소자를 이용한 조명장치(100)의 구조를 개념적으로 나타내는 평면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 조명장치(100)는 면발광 조명장치로서, 신호가 인가됨에 따라 발광함으로써 외부로 광을 출력하는 조명영역(EA)와, 사용자의 터치에 의해 상기 조명장치(100)를 구동하는 터치영역(TA)과, 상기 터치영역(TA) 주위에 배치되어 사용자에게 상기 터치영역(TA)의 위치를 표시하는 인덱스영역(index)로 구성된다.
상기 조명영역(EA)은 조명장치(100)의 대부분의 영역에 걸쳐 형성된다. 이후 설명되지만, 상기 조명영역(EA)에는 유기발광층을 구비한 유기발광소자가 형성되어 외부로부터 신호가 인가됨에 상기 유기발광층이 발광함에 따라 광이 출력된다. 이때, 상기 유기발광소자는 조명영역(EA) 전체에 걸쳐 형성되고 상기 조명영역(EA)이 조명장치의 대부분의 영역에 걸쳐 형성되므로, 상기 조명장치(100)의 실질적인 전체 영역을 통해 면발광이 출력된다.
터치영역(TA)은 조명장치(100)의 상부 좌우 영역에 배치된다. 상기 터치영역(TA)에는 터치센서가 형성되어, 조명장치(100)의 상부에 사용자의 손가락이나 스타일러스펜과 같은 터치도구가 접촉함에 따라 상기 조명영역(EA)의 유기발광소자를 구동한다.
상기 터치센서는 조명장치(100)의 내부에 내장된 인셀(in-cell)방식으로 형성될 수 있다. 이러한 인셀방식의 터치센서는 조명장치의 전극을 터치를 인식하기 위한 터치전극으로 사용한다. 그런데, 조명장치에서는 구동중 유기발광층의 양면에 배치된 애노드와 캐소드에 계속 전류가 인가되므로, 즉 터치전극에 계속 전류가 인가되므로, 터치가 인식되는 경우에도 터치구동소자로 정전용량의 변화량이 전달되지 않아 터치를 인식할 수 없게 된다. 이러한 이유로 이해, 유기발광소자를 이용한 조명장치에서는 터체센서가 인셀방식으로 형성될 수 없다고 알려져 있다.
이러한 인셀방식 대신에, 조명장치에 배치되는 위치에 따라 별도의 터치센서를 제작하여 조명장치에 부착하는 부착(Add-on)방식, 조명장치의 상면에 터치패널을 직접 형성하는 온셀(On Cell)방식이 현재 조명장치의 터치센서로서 제안되고 있다.
그러나, 이러한 부착방식 또는 온셀방식의 터치센서의 경우, 별도의 터치센서를 제작하여 조명장치의 전면에 배치해야만 하므로, 조명장치의 두께 및 부피가 증가할 뿐만 아니라 제조비용이 증가하는 문제가 있다.
본 발명에서는 조명장치의 내부에 터치센서를 내장함으로써 인셀방식 터치센서를 구비한 조명장치를 제공한다. 특히, 본 발명에서는 조명영역(EA)과 터치영역(TA)을 일정 거리 이격시켜 분할하여, 유기발광소자의 전극을 터치센서의 전극으로 사용하는 경우에 이들 전극을 전기적으로 단선시킴으로써 터치센서에서 터치에 의한 정전용량의 변화량을 터치구동소자에 용이하게 전달할 수 있게 된다.
본 발명에서는 터치영역(TA)에 주로 정전용량 방식 터치센서를 내장하며, 특히 자기용량방식 및 상호용량방식의 터치센서를 내장한다. 그러나, 본 발명이 이러한 정전용량방식 터치센서에 한정되는 것은 아니다.
상기 인덱스영역(index)은 터치영역(TA)의 근처에 형성되어 조명장치에서의 터치영역(TA)의 영역을 표시하여 사용자가 조명장치(100)중 터치영역(TA)의 위치를 용이하게 파악할 수 있게 한다. 이때, 상기 인덱스영역(index)에는 유기발광소자가 배치되어 광을 출력하며, 상기 인덱스영역(index)의 유기발광소자는 조명영역(EA)에 배치되는 유기발광소자는 조명영역(EA)의 유기발광소자와 동일한 구조로 형성될 수 있다.
상기 조명영역(EA)의 유기발광소자는 구동신호, 즉 터치영역(TA)의 터치인식이나 스위치조작에 의해 구동신호가 인가되는 경우 발광하며 다시 터치인식이나 스위치조작에 의해 구동신호가 차단되는 경우 발광을 하지 않는 반면에, 상기 인덱스영역(index)의 유기발광소자는 터치인식이나 스위치조작과는 무관하게 항상 발광하여 터치영역(TA)의 위치를 표시함으로써 필요할 때는 언제든지 사용자가 터치영역(TA)의 위치를 파악할 수 있도록 한다.
예를 들어, 일반적인 건물의 전등이나 자동차의 실내등으로 사용하는 경우 상기 인덱스영역(index)의 유기발광소자에는 항상 구동신호가 인가되어 24시간 동안 발광하여 터치영역(TA)의 위치를 표시할 수 있다. 또한, 자동차의 실내등으로 사용하는 경우, 자동차에 시동을 걸기 이전에는 인덱스영역(index)의 유기발광소자에 구동신호가 인가되지 않고 시동을 거는 순간 이후부터만 인덱스영역(index)의 유기발광소자에 구동신호가 인가되어 운전자가 시동후에는 항상 터치영역(TA)의 위치를 용이하게 파악할 있도록 할 수도 있다.
또한, 상기 인덱스영역(index)의 유기발광소자로부터 발광되는 광은 조명영역(EA)의 유기발광소자로부터 발광되는 광과 다를 수 있다. 조명영역(EA)은 실내 또는 차량의 내부를 밝히기 위한 것이므로 설정된 조도 이상의 광을 발광해야 하는 반면에, 인덱스영역(index)은 단순히 터치영역(TA)의 위치를 표시하는 것이므로 조명영역(EA)의 조도에 비해 낮은 조도의 광을 발광하도록 설정할 수 있다. 또한, 조명영역(EA)으로부터는 백색광이 출력되지만, 인덱스영역(index)에서는 사용자의 주의를 끌기 위한 특정 컬러의 광이 출력될 수도 있다.
도면에서는 이러한 조명영역(EA), 터치영역(TA) 및 인덱스영역(index)이 조명장치(100)의 특정한 위치에 형성되지만, 조명영역(EA), 터치영역(TA) 및 인덱스영역(index)이 조명장치(100)의 특정 위치에만 형성되는 것은 아니다. 터치영역(TA)은 사용자의 터치에 의해 조명장치(100)를 구동하기 위한 것이므로 사용자의 터치가 용이한 어떠한 위치에도 형성될 수 있으며, 인덱스영역(index)은 터치영역(TA)의 위치에 따라 다양한 위치에 형성될 수 있다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 조명장치(100)의 개념적인 단면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 조명장치(100)는 조명영역(EA)과, 인덱스영역(index) 및 터치영역(TA)를 포함한다.
유리나 플라스틱과 같은 투명한 기판(110) 위에 조명영역(EA)에는 조명용 유기발광소자(130)가 배치되고 인덱스영역(index)에는 인덱스용 유기발광소자(140)가 배치되며, 터치영역(TA)에는 터치센서(150)가 배치된다.
상기 조명용 유기발광소자(130)는 제1전극(132)과 제1유기발광층(134) 및 제2전극(136)으로 구성되며, 인덱스용 유기발광소자(140)는 제3전극(142)과 제2유기발광층(144) 및 제4전극(146)으로 구성된다. 또한, 터치센서(150)는 터치전극(152)을 포함한다.
상기 조명용 유기발광소자(130)의 제1전극(132), 인덱스용 유기발광소자(140)의 제3전극(142), 터치센서(150)의 터치전극(152)은 동일한 도전물질로 구성될 수 있고 다른 도전물질로 구성될 수도 있다. 예를 들어, 상기 조명용 유기발광소자(130)의 제1전극(132), 인덱스용 유기발광소자(140)의 제3전극(142), 터치센서(150)의 터치전극(152)은 모두 투명한 도전물질로 구성될 수 있으며, 기 조명용 유기발광소자(130)의 제1전극(132), 인덱스용 유기발광소자(140)의 제3전극(142)은 투명한 도전물질로 구성되고 터치센서(150)의 터치전극(152)은 전도성이 좋은 금속으로 구성될 수도 있다.
상기 조명용 유기발광소자(130)의 제1유기발광층(134)과 인덱스용 유기발광소자(140)의 제2유기발광층(144)은 동일한 유기발광물질로 구성될 수도 있고 다른 유기발광물질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 조명용 유기발광소자(130)의 제1유기발광층(134)은 백색 유기발광물질로 구성되어 백색광을 출력할 수 있으며, 청색 유기발광층, 적색 유기발광층, 녹색 유기발광층으로 구성되어 백색광을 출력할 수도 있다. 또한, 인덱스용 유기발광소자(140)의 제2유기발광층(144)은 백색광을 출력할 수 있으며, 청색 유기발광층, 적색 유기발광층 또는 녹색 유기발광층과 단색의 유기발광층으로 구성되거나 다른 특정 컬러의 광을 출력하는 유기발광층으로 구성되어 특정 컬러의 광을 출력할 수도 있다.
상기 기판(110)에는 전체에 걸쳐 밀봉재(170)가 도포되어 조명영역(EA)의 조명용 유기발광소자(130), 인덱스영역(index)의 인덱스용 유기발광소자(140), 터치영역(TA)의 터치전극(152)의 상면 및 측면이 모두 밀봉되어 외부의 수분이나 열로부터 상기 유기발광소자(130,140)를 보호한다. 또한, 상기 밀봉재(170) 위에는 금속포일(180)이 부착되어 조명장치(100)를 완전히 밀봉하고 조명장치(100)를 외부의 환경으로부터 보호한다.
한편, 터치영역(TA)에서 상기 금속포일(180)은 터치전극(152)과 함께 터치센서(150)를 형성한다. 즉, 상기 터치영역(TA)에서 상기 금속포일(180)과 터치전극(152) 사이에는 밀봉재(170)가 배치되므로, 상기 터치전극(152)에 터치구동소자로부터 센싱전압이 인가되면 상기 금속포일(180)과 터치전극(152) 사이에 정전용량이 형성된다. 사용자의 손가락이나 별도의 터치도구가 접촉되는 경우 금속포일(180)과 터치전극(152) 사이의 정전용량에 변화가 발생하며, 상기 터치구동소자가 상기 정전용량의 변화를 감지함으로써 조명장치(100)의 터치를 인식할 수 있게 된다.
이때, 상기 금속포일(180)은 접지되어 터치센서(150)가 자기용량(self capacitance)방식으로 작동할 수도 있고, 상기 금속포일(180)과 터치영역(TA)이 모두 터치용 구동소자에 연결되어 상기 금속포일(180)과 터치영역(TA)에 모두 터치신호가 인가되는 상호용량(mutual capacitance)방식으로 작동할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에서는 터치센서(150)를 조명장치(100)의 내부에 형성함으로써, 인셀터치방식의 조명장치(100)를 제공한다. 또한, 본 발명에서는 인덱스영역(index)을 형성하여 터치센서(150) 주위에 설정된 조도 및 컬러의 광을 발광함으로써 터치영역(TA)의 위치를 표시함으로써 사용자가 용이하게 터치영역(TA)을 인식하고 터치할 수 있게 된다
특히, 본 발명에서는 터치센서(150)의 터치전극(152)을 조명영역(EA)의 유기발광소자(130)의 제1전극(132)과 동일한 공정에 의해 동일한 공정으로 형성되므로, 구조를 단순화하고 공정을 최소화하여 제조시간을 단축하고 제조비용을 절감할 수 있게 된다.
이하에서는 본 발명의 제1실시예에 따른 조명장치(100)의 실제 구조를 좀더 자세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 조명장치(100)의 구체적인 구조를 나타내는 평면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 조명장치(100)는 기판(110)의 조명영역의 전면에 걸쳐 제1전극(132) 및 제2전극(136)이 배치되고, 상기 제1전극(132)과 제2전극(136) 사이에는 제1유기발광층(134)이 배치되어 유기발광소자를 형성한다. 이러한 구조의 조명장치(100)에서는 유기발광소자의 제1전극(132)과 제2전극(136)에 신호가 인가됨에 따라 제1유기발광층(134)이 발광함으로써 조명영역 전체에 걸쳐 광을 출력하게 된다.
상기 기판(110)의 조명영역(EA)에는 보조전극(131)이 매트릭스형상으로 배치된다. 상기 보조전극(131)은 도전성이 좋은 금속으로 구성되어 기판(110)의 조명영역(E)의 전체 영역에 배치되는 제1전극(132)에 균일한 전압이 인가되도록 하여 대면적 조명장치(100)에서 균일한 휘도의 발광이 가능하게 한다.
상기 제1유기발광층(134)은 백색광을 출력하는 유기발광물질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1유기발광층(134)은 청색 유기발광층, 적색 유기발광층, 녹색 유기발광층으로 구성될 수도 있으며, 청색발광층과 황색-녹색발광층을 포함하는 탠덤(tandem)구조로 구성될 수도 있다. 그러나, 본 발명의 제1유기발광층(134)이 상기 구조에 한정되는 것이 아니라 다양한 구조가 적용될 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 제1유기발광층(134)에는 전자 및 정공을 각각 주입하는 전자주입층 및 정공주입층과, 주입된 전자 및 정공을 유기발광층으로 각각 수송하는 전자수송층 및 정공수송층과, 전자 및 정공과 같은 전하를 생성하는 전하생성층을 포함할 수 있다.
상기 기판(110)의 일측 변에는 각각 제1전극(132) 및 제2전극(134)과 접속되어 외부로부터 전압이 인가되는 제1패드(161) 및 제2패드(162)가 배치되어, 외부의 구동소자(도면표시하지 않음)으로부터 구동신호가 입력되어 상기 제1전극(132) 및 제2전극(136)에 인가된다. 이때, 상기 제1패드(161) 및 제2패드(162)는 기판(110)의 일변 가장자리영역에만 형성될 수 있고 양변 가장자리영역에 각각 형성될 수도 있다. 또한, 상기 제1패드(161) 및 제2패드(162) 복수개 구비되어 제1기판(110)의 4변 가장자리영역에 배치될 수도 있다.
제1기판(110)의 상단 양측에는 각각 터치영역(TA)이 형성되며, 상기 터치영역(TA)에는 터치전극(152)이 형성된다. 또한, 상기 기판(110)의 일측 변에는 양측의 터치전극(152)이 접속되어 외부로부터 터치신호가 입력되는 터치패드(163a,163b)가 형성된다.
또한, 상기 조명영역(EA)과 터치영역(TA) 사이에는 각각 인덱스영역(index)이 배치되며, 상기 인덱스영역(index) 전체에 걸쳐 제3전극(142) 및 제4전극(146)이 형성되고, 상기 제3전극(142)과 제4전극(146) 사이에는 제2유기발광층(144)이 배치되어 인덱스용 유기발광소자를 형성한다. 이러한 구조의 조명장치(100)에서는 인덱스용 유기발광소자의 제3전극(142)과 제4전극(146)에 신호가 인가됨에 따라 제2유기발광층(144)이 발광함으로써 인덱스영역(index)이 표시되어 상기 터치영역(TA)의 위치를 사용자에게 알려준다.
상기 제2유기발광층(144)은 백색광을 출력하는 유기발광물질로 구성될 수 있지만, 청색광이나 적색광 또는 녹색광의 단색을 발광하는 청색 유기발광층, 적색 유기발광층, 녹색 유기발광층으로 구성될 수도 있다. 또한, 특정 컬러의 광을 발광하는 유기발광층으로 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 제2유기발광층(144) 역시 전자 및 정공을 각각 주입하는 전자주입층 및 정공주입층과, 주입된 전자 및 정공을 유기발광층으로 각각 수송하는 전자수송층 및 정공수송층과, 전자 및 정공과 같은 전하를 생성하는 전하생성층을 포함할 수 있다.
상기 기판(110)의 일측 변에는 각각 제3전극(142) 및 제4전극(146)과 접속되어 외부로부터 인덱스전압이 인가되는 제3패드(164a,164b) 및 제4패드(165a,165b)가 배치되어, 외부의 인덱스용 구동소자(도면표시하지 않음)으로부터 인덱스신호가 입력되어 상기 제3전극(142) 및 제4전극(146)에 인가된다. 이때, 상기 제3패드(164a,164b) 및 제4패드(165a,165b)는 인덱스영역(index)의 위치에 따라 기판(110)의 4변 가장자리영역중 어느 영역에 배치될 수 있다.
인덱스용 제2유기발광층(144)이 백색광을 출력하는 유기발광물질로 구성될 경우, 상기 제2유기발광층(144)은 조명용 제1유기발광층(134)과 동일한 물질로 형성될 수 있다. 이때, 제3패드(164a,164b) 및 제4패드(165a,165b)를 통해 제3전극(142) 및 제4전극(146)에 인가되는 인덱스신호(인덱스전압)의 크기에 따라 인덱스영역(index)으로부터 출력되는 광의 조도를 조절함으로써, 조명영역(EA)으로부터 출력되는 광과는 다른 조도의 광을 출력하여 터치영역(TA)의 위치를 표시할 수 있다.
도면에는 도시하지 않았지만, 상기 제1-4패드(161,162,164a,164b,165a,165) 및 터치패드(163a,163b)가 형성된 기판(110)의 일측변에는 구동소자가 실장된 연성회로기판이 부착되며, 상기 구동소자로부터 각종 신호(예를 들면, 구동신호, 터치신호 및 인덱스신호)가 상기 제1-4패드(161,162,164a,164b,165a,165) 및 터치패드(163a,163b)를 통해 유기발광소자(130), 인덱스용 유기발광소자(140) 및 터치센서(150)에 인가된다.
도 4는 도 3의 I-I'선 단면도로서, 이를 참조하여 본 발명에 따른 조명장치(100)에 대해 좀더 상세히 설명한다.
도 2에서는 사용자의 터치를 명확하게 나타내기 위해 광을 출력하는 면이 상면으로 향하도록 조명장치(100)를 도시하였지만, 도 4에서는 설명의 편의를 위해 광이 출력되는 면이 하부를 향하도록 조명장치(100)를 도시하였다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 조명장치(100)는 조명영역(EA)과 인덱스영역(index) 및 터치영역(TA)을 포함하며, 플라스틱과 같이 휘어질 수 있는 연성의 투명한 물질 또는 유리와 같은 단단한 투명물질로 이루어진 기판(110) 위의 조명영역(EA)에는 제1전극(132)이 배치된다. 상기 제1전극(132)은 ITO(Indium Tin Oxide)나 IZO(Indium Zinc Oxide)와 같은 투명한 금속산화물로 구성될 수 있다.
도면에는 도시하지 않았지만, 상기 기판(110)의 가장자리 영역에는 제1패드 및 제2패드가 배치된다. 이때, 상기 제1패드 및 제2패드는 제1전극(132)과 동일한 공정에 의해 동일한 물질로 형성될 수 있다.
상기 기판(110) 위의 조명영역(EA)에는 보조전극(131)이 배치되어 상기 제1전극(132)과 전기적으로 접속된다. 제1전극(132)은 투명한 도전물질로 형성하여 발광되는 광을 투과한다는 장점을 가지지만, 금속에 비해 전기저항이 매우 높다는 단점이 있다. 따라서, 대면적의 조명장치(100)를 제작하는 경우, 투명 도전물질의 큰 저항으로 인해 넓은 조명영역으로 인가되는 전류의 분포가 고르지 않게 되며, 이러한 불균일한 전류분포는 대면적 조명장치(100)의 균일한 휘도의 발광을 불가능하게 한다.
상기 보조전극(131)은 기판(110)의 조명영역(EA) 전체에 걸쳐 얇은 폭의 매트릭스형상, 매쉬형상, 육각형 형상, 팔각형 형상, 원형상 등으로 배치되어 기판(110)의 조명영역(EA) 전체의 제1전극(132)에 균일한 전압이 인가되도록 하여 대면적 조명장치(100)에서 균일한 휘도의 발광이 가능하게 한다.
도면에서는 상기 보조전극(131)이 제1전극(132)의 하부에 배치되지만, 상기 보조전극(131)이 제1전극(132)의 상부에 배치될 수도 있다. 상기 보조전극(131)은 Al, Au, Cu, Ti, W, Mo 또는 이들의 합금과 같이 전도성이 좋은 금속으로 구성된다. 도면에서는 상기 보조전극(131)이 단일층의 구조로 구성되지만, 2층 이상의 복수층으로 구성될 수도 있다.
또한, 상기 보조전극(131)은 매트릭스형상으로 배치됨으로써 기판(110)을 복수의 화소 단위로 구획할 수 있다. 즉, 상기 보조전극(131)은 제1전극(132)에 비해 저항이 매우 낮으므로, 실질적으로 제1전극(132)의 전압은 제1패드를 통해 제1전극(132)으로 직접 인가되는 것이 아니라 보조전극(131)을 통해 인가된다. 따라서, 비록 제1전극(132)이 기판(110)의 조명영역(EA) 전체에 걸쳐 형성되지만, 상기 보조전극(131)에 의해 조명영역(EA)에 형성된 제1전극(132)이 복수의 화소로 구획된다.
본 발명은 상기 보조전극(131)이 약 40-60㎛의 폭으로 형성될 수 있지만, 상기 보조전극(131)은 사용되는 금속의 종류, 조명장치(100)의 조명영역(EA)의 면적, 화소의 크기 등과 같은 다양한 요인에 의해 결정될 수 있을 것이다.
상기 기판(110)의 조명영역(EA)의 보조전극(131) 상부에는 보호층(112)이 적층된다. 상기 보호층(112)은 보조전극(131) 및 그 상부의 제1전극(132)을 덮도록 구성된다. 상기 보조전극(131)은 불투명한 금속으로 구성되므로, 보조전극(131)이 형성되는 영역으로는 광이 출력되지 않는다. 따라서, 보조전극(131) 상부에만 보호층(112)을 구비하고 실제 발광영역(즉, 화소)에는 상기 보호층(112))이 배치되지 않도록 하여, 화소의 발광영역에서만 광이 발광하여 출력되도록 한다.
또한, 상기 보호층(112)은 보조전극(131)을 완전히 둘러싸도록 형성되므로, 상기 보조전극(131)에 의한 단차를 감소시키며, 따라서 이후 형성되는 각종 층이 단차에 의해 단선되지 않고 안정적으로 형성될 수 있다
상기 보호층(112)은 SiOx나 SiNx 등과 같은 무기층으로 구성된다. 그러나, 상기 보호층(112)은 포토아크릴과 같은 유기층으로 구성될 수도 있고, 무기층 및 유기층의 복수의 층으로 구성될 수도 있다.
조명영역(EA)의 상기 제1전극(132) 및 보호층(112)의 상부에는 제1유기발광층(134)과 제2전극(136)이 배치된다.
상기 제1유기발광층(134)은 백색 유기발광층으로서, 적색발광층, 청색발광층, 녹색발광층으로 구성되거나 청색발광층과 황색-녹색발광층을 포함하는 탠덤(tandem)구조로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 제1유기발광층(134)은 제1유기발광층에 전자 및 정공을 각각 주입하는 전자주입층 및 정공주입층과, 주입된 전자 및 정공을 유기발광층으로 각각 수송하는 전자수송층 및 정공수송층과, 전자 및 정공과 같은 전하를 생성하는 전하생성층을 포함할 수 있다.
상기 제1유기발광층(134)은 정공수송층과 전자수송층으로부터 각각 정공과 전자를 각각 수송받아 결합시킴으로써 가시광선 영역의 광을 발광하는 물질로서, 형광이나 인광에 대한 양자효율이 좋은 물질이 바람직하다. 이러한 유기물질로는 예를 들어, 8-히드록시-퀴놀린 알루미늄 착물 (Alq3), 카르바졸 계열 화합물, 이량체화 스티릴(dimer ized styryl) 화합물, BAlq, 10-히드록시벤조 퀴놀린-금속 화합물, 벤족사졸과 벤즈티아졸 및 벤즈이미다졸 계열의 화합물, 폴리(p-페닐렌비닐렌)(PPV) 등이 사용될 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 제2전극(136)은 Ca, Ba, Mg, Al, Ag과 같은 금속 또는 이들의 합금 등으로 구성될 수 있다. 도면에는 도시하지 않았지만, 기판(110)의 외곽영역의 상부에는 상기 제2전극(136)과 접속되어 제2전극(136)에 전압을 인가하는 제2패드가 구비된다.
상기 제1전극(132)과 제1유기발광층(134) 및 제2전극(136)은 유기발광소자를 구성한다. 이때, 제1전극(132)이 유기발광소자의 애노드(anode)이고 제2전극(136)이 캐소드(cathode)로서, 제1전극(132)과 제2전극(136)에 전압이 인가되면, 제2전극(132)으로부터 전자가 제1유기발광층(134)로 주입되고 제1전극(132)으로부터 정공이 제1유기발광층(134)로 주입되어, 제1유기발광층(134)내에는 여기자(exciton)가 생성되며, 이 여기자가 소멸(decay)함에 따라 발광층의 LUMO(Lowest Unoccupied Molecular Orbital)와 HOMO(Highest Occupied Molecular Orbital)의 에너지 차이에 해당하는 광이 발생하게 되어 하부방향(도면에서 기판(110)측으로)로 발산하게 된다.
상기 보조전극(131) 상부에는 보호층(112)이 배치되므로, 보조전극(131) 상부의 제1유기발광층(134)은 제1전극(132)과는 직접 접촉하지 않게 되어 보조전극(131) 상부에는 유기발광소자가 형성되지 않는다. 다시 말해서, 조명영역(EA) 내의 유기발광소자는 예를 들어 매트릭스형상으로 이루어진 보조전극(131) 사이의 화소에만 형성된다.
상기 기판(110) 위의 인덱스영역(index)에는 제3전극(142), 인덱스용 제2유기발광층(144) 및 제4전극(146)이 형성된다. 상기 제3전극(142)은 애노드전극으로서, ITO나 IZO와 같은 투명한 금속산화물로 형성될 수 있다. 이때, 상기 제3전극(142)은 조명영역(EA)의 제1전극(132)과 동일한 물질로 구성될 수 있고 다른 물질로 구성될 수도 있다.
제2유기발광층(144)은 적색발광층, 청색발광층, 녹색발광층으로 구성되거나 청색발광층과 황색-녹색발광층을 포함하는 탠덤(tandem)구조로 이루어진 백색 유기발광층일 수 있으며, 적색발광층, 청색발광층, 녹색발광층중 하나의 단색 유기발광층일 수 있다. 또한, 상기 제2유기발광층(144)은 유기발광층에 전자 및 정공을 각각 주입하는 전자주입층 및 정공주입층과, 주입된 전자 및 정공을 유기발광층으로 각각 수송하는 전자수송층 및 정공수송층과, 전자 및 정공과 같은 전하를 생성하는 전하생성층을 포함할 수 있다.
상기 제2유기발광층(144)은 8-히드록시-퀴놀린 알루미늄 착물 (Alq3), 카르바졸 계열 화합물, 이량체화 스티릴(dimer ized styryl) 화합물, BAlq, 10-히드록시벤조 퀴놀린-금속 화합물, 벤족사졸과 벤즈티아졸 및 벤즈이미다졸 계열의 화합물, 폴리(p-페닐렌비닐렌)(PPV)로 형성될 수 있다. 이때, 상기 제2유기발광층(144)은 조명영역(EA)의 제1유기발광층(134)과 동일한 유기물질로 형성될 수도 있지만, 다른 유기물질로 형성될 수도 있다.
상기 제4전극(146)은 캐소드전극으로서, Ca, Ba, Mg, Al, Ag과 같은 금속 또는 이들의 합금 등으로 구성될 수 있다. 이때, 상기 제4전극(146)은 조명영역(EA)의 제2전극층(136)과 동일한 물질로 형성될 수도 있지만, 다른 물질로 형성될 수도 있다.
상기 기판(110)의 가장자리 영역에는 상기 인덱스영역(index)의 제3전극(142) 및 제4전극(146)에 각각 접속되어 상기 제3전극(142) 및 제4전극(146)에 인덱스신호를 인가하는 제3패드 및 제4패드가 배치된다. 이때, 상기 제3패드 및 제4패드는 제3전극(142) 및/또는 제4전극(146)과 동일한 공정에 의해 동일한 물질로 형성될 수 있다.
상기 터치영역(TA)에는 터치전극(152)이 형성되고 그 위에 절연층(153)이 형성된다. 상기 터치전극(152)은 조명영역(EA)의 유기발광소자(130)의 제1전극(132)과 같이 ITO나 IZO 등의 투명한 금속산화물로 구성될 수도 있고 조명영역(EA)의 보조전극(131)과 같이 Al, Au,Cu, Ti, W, Mo 또는 이들의 합금과 같이 전도성이 좋은 금속으로 구성된다. 또한, 상기 터치전극(152)은 금속층과 투명 금속산화물의 2층으로 구성될 수도 있다.
상기 절연층(153)은 SiOx나 SiNx 등과 같은 무기층으로 구성된다. 그러나, 상기 절연층(153)은 포토아크릴과 같은 유기층으로 구성될 수도 있고, 무기층 및 유기층의 복수의 층으로 구성될 수도 있다. 특히, 상기 절연층(153)은 터치영역(TA)의 보호층(112)과 동일한 공정에 의해 동일한 물질로 형성될 수도 있고 다른 공정에서 다른 물질로 형성될 수도 있다.
상기 조명영역(EA), 인덱스영역(index), 터치영역(TA)에 각각 유기발광소자(130), 인덱스용 유기발광소자(140) 및 터치센서(150)가 형성된 기판(110) 위에는 밀봉재(170)가 도포되고 그 위에 접착제(도면표시하지 않음) 등에 의해 금속포일(180)이 부착된다.
상기 밀봉재(170)는 조명영역(EA), 인덱스영역(index), 터치영역(TA)에 도포되어 유기발광소자(130), 인덱스용 유기발광소자(140) 및 터치센서(150)를 완전히 밀봉함으로써, 외부로부터 상기 유기발광소자(130), 인덱스용 유기발광소자(140) 및 터치센서(150) 내부로 수분이나 공기가 침투하는 것을 방지할 수 있게 된다. 상기 밀봉재(170)는 유기층 및/또는 무기층으로 구성된 보호층 및 에폭시계(epoxy) 화합물, 아크릴레이트계(acrylate) 화합물 또는 아크릴계 화합물 등의 봉지제로 구성될 수 있다.
도면에 도시하지 않았지만, 상기 접착제는 광경화성 접착제 또는 열경화성 접착제를 사용할 수 있다.
상기 금속포일(180)은 외부로부터 수분이나 공기가 침투하는 것을 방지하기 위한 것으로, 알루미늄 등과 같은 얇은 금속판으로 구성될 수도 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 조명장치(100)에서는 조명영역(EA) 및 터치영역(TA)이 조명장치(100)의 내부에 형성되므로, 사용자가 단순히 조명장치(100)의 일부분, 즉 터치영역(TA)을 터치함으로써 조명장치(100)를 온오프할 수 있게 된다. 또한, 터치영역(TA)의 주위에는 인덱스영역(index)이 형성되며, 상기 인덱스영역(index)은 항상 설정된 조도 및 컬러의 광이 발광하여 터치영역(TA)의 위치를 표시하므로, 사용자가 터치영역(TA)의 위치를 용이하게 인지하여 조명장치(100)의 온오프조작을 용이하게 실행할 수 있게 된다.
한편, 상술한 설명에서는 조명영역(EA)의 유기발광소자(130) 및 인덱스영역(index)의 유기발광소자(140)가 특정 구조로 형성되지만, 본 발명의 유기발광소자(130,140)가 이러한 특정 구조에 한정되는 것이 아니라 다양한 구조로 형성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 조명장치(100)의 다른 구성을 나타내는 도면이다. 이 구조의 조명장치(100)는 도 4에 도시된 구조의 조명장치(100)와는 유사하므로, 동일한 구조에 대해서는 설명을 간단히 하고 다른 구조에 대해서만 설명한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 조명장치(100)는 조명영역(EA)과 인덱스영역(index) 및 터치영역(TA)을 포함하며, 상기 조명영역(EA)과 인덱스영역(index) 및 터치영역(TA)에는 각각 유기발광소자(130), 인덱스용 유기발광소자(140) 및 터치센서(150)가 형성된다.
상기 기판(110)의 하면에는 전체에 걸쳐 제1광추출층(114)이 형성된다. 상기 제1광추출층(114)은 기판(110)과 외부의 공기층 사이의 계면에 배치되어, 상기 기판(110)과 외부 공기층의 계면에서의 광의 반사를 감소시킴으로써 유기발광층(134,144)에서 발광된 광의 추출효율을 향상시킨다.
상기 제1광추출층(114)은 다양한 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1광추출층(114)은 복수의 층으로 구성되고 복수의 제1광추출층(114)이 기판(110)에서 외부 공기층으로 갈수록 감소되도록 하여, 제1광추출층(114)과 외부 공기층의 계면에서의 전반사되는 광의 각도를 감소시킴으로써 광효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 제1광추출층(114)은 광산란입자를 포함하여 제1광추출층(114)과 외부 공기층의 계면에서 입사되는 광을 산란시킴으로써 광추출층(114)과 외부 공기층의 계면에서 반사되는 광을 최소화할 수 있게 된다.
그리고, 상기 제1광추출층(114)은 돌기형태로 기판(110)의 외면에 형성되어 제1광추출층(114)과 외부 공기층의 계면에서 입사되는 광을 산란시킴으로써 제1광추출층(114)과 외부 공기층의 계면에서 반사되는 광을 최소화할 수 있게 된다.
실질적으로 상기 제1광추출층(114)은 제1광추출층(114)과 외부 공기층의 계면에서 입사되는 광의 반사를 최소화하여 광추출효과를 향상시킬 수만 있다면, 현재 알려진 모든 구조의 광추출층이 적용될 수 있다.
또한, 상기 기판(110)의 상면에는 전체에 걸쳐 제2광추출층(116)이 형성될 수 있다. 다시 말해서, 상기 조명영역(EA)의 제1전극(132)과 기판(110) 사이, 인덱스영역(index)의 제3전극(142)과 기판(110) 사이, 터치영역(TA)의 터치전극(152)과 기판(110) 사이에는 각각 제2광추출층(116)이 형성될 수 있다.
상기 제2광추출층(116)의 내부에는 나노입자와 같은 광산란입자가 포함되어 제2광추출층(116)과 기판(110)의 계면으로 입사되는 광을 산란시킴으로써, 제2 광추출층(116)과 외부 공기층의 계면에서 반사되는 광을 최소화할 수 있게 된다.
또한, 상기 제2광추출층(116)은 미세렌즈와 같은 돌기로 구성되어 제2광추출층(116)과 기판(110)의 계면으로 입사되는 광을 산란시킴으로써, 제2광추출층(116)과 외부 공기층의 계면에서 반사되는 광을 최소화할 수 있게 된다.
실질적으로 상기 제2광추출층(116)은 제2광추출층(116)과 기판(110)의 계면에서 입사되는 광의 반사를 최소화하여 광추출효과를 향상시킬 수만 있다면, 현재 알려진 모든 구조의 광추출층이 적용될 수 있다.
도면에서는 상기 제1광추출층(114) 및 제2광추출층(116)이 기판(110)의 하면 및 상면 전체에 걸쳐 형성되지만, 상기 제1광추출층(114) 및 제2광추출층(116)은 조명영역(EA) 및 인덱스영역(index)의 기판(110)의 하면 및 상면에 형성될 수 있다. 또한, 조명영역(EA) 및 인덱스영역(index)에 형성되는 제1광추출층(114) 및 제2광추출층(116)은 조명영역(EA) 및 인덱스영역(index)에 걸쳐 일체로 형성될 수도 있고 분리되어 형성될 수도 있다.
상술한 바와 같이, 이 구조의 조명장치(100)에서는 조명영역(EA) 및 인덱스영역(index)의 외부 및 내부에 각각 제1광추출층(114)과 제2광추출층(116)을 형성함으로써, 조명장치(100)의 내부 및 외부에서의 계면에서 발생하는 반사를 최소화한다. 따라서, 조명영역(EA) 및 인덱스영역(index)의 유기발광층(130,140)에서 출력되는 광추출효율을 최대화할 수 있게 되어 전력소모를 최소화할 수 있게 된다.
한편, 도면에서는 조명영역(EA) 및 인덱스영역(index)의 외부 및 내부에 각각 제1광추출층(114)과 제2광추출층(116)이 형성되지만, 조명영역(EA) 및 인덱스영역(index)의 외부 및 내부중 일측에만 광추출층을 형성할 수도 있다.
또한, 도면에서는 인덱스영역(index)에 제1광추출층(114)과 제2광추출층(116)이 형성되지만, 상기 인덱스영역(index)에는 제1광추출층(114)과 제2광추출층(116)이 형성되지 않을 수 있다. 상기 인덱스영역(index)은 실내를 조명하기 위한 것이 아니라 터치영역(TA)의 위치를 표시하기 위한 것이므로, 조명영역(EA)으로부터 출력되는 광과 같이 높은 휘도일 필요가 없다. 따라서, 인덱스영역(index)에는 별도의 광추출광을 형성하지 않아도 원하는 기능을 충분히 발휘할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 조명장치(200)를 나타내는 단면도이다. 이때, 도면부호는 다르지만 제1실시예와 동일한 구성에 대해서는 설명을 간략하게 하고 다른 구성에 대해서만 상세히 설명한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 조명장치(200)의 조명영역(EA)과 인덱스영역(index)에는 각각 유기발광소자(230)와 인덱스용 유기발광소자(240)가 형성된다. 상기 유기발광소자(230)는 플라스틱 또는 유리와 같은 투명물질로 이루어진 기판(210) 위에 배치된 제1전극(232), 제1유기발광층(234) 및 제2전극(236)으로 구성되며, 상기 인덱스용 유기발광소자(240)는 기판(210) 위에 배치된 제3전극(242), 제2유기발광층(244) 및 제4전극(246)으로 구성된다.
또한, 조명영역(EA)에는 도전성이 좋은 금속으로 이루어진 보조전극(231)이 매트릭스형상으로 배치되어 상기 제1전극(232)에 신호를 전달한다.
이때, 상기 유기발광소자(230)의 제1전극(232)과 상기 인덱스용 유기발광소자(240)의 제3전극(242)은 동일한 물질로 구성될 수 있으며, 상기 유기발광소자(230)의 제1유기발광층(234)과 인덱스용 유기발광소자(240)의 제2유기발광층(244)은 동일한 유기발광물질로 구성될 수 있다. 또한, 상기 유기발광소자(230)의 제2전극(236)과 인덱스용 유기발광소자(240)의 제4전극(246)은 동일한 물질로 구성될 수 있다.
상기 조명영역(EA)과 인덱스영역(index)에는 유기층 및/또는 무기층으로 구성된 보호층과 에폭시계(epoxy) 화합물, 아크릴레이트계(acrylate) 화합물 또는 아크릴계 화합물 등의 봉지제로 이루어진 밀봉재(270)가 도포되어 상기 유기발광소자(230)와 인덱스용 유기발광소자(240)를 밀봉함으로써, 외부로부터의 공기나 수분이 상기 유기발광소자(230)와 인덱스용 유기발광소자(240)로 침투하는 것을 방지한다.
또한, 상기 밀봉재(270)의 외면에는 알루미늄 등으로 이루어진 금속포일(280)이 부착된다
터치영역(TA)에는 터치센서(250)가 배치된다. 상기 터치센서(250)는 기판(210)에 형성된 터치전극(252)과 그 상부의 절연층(253)으로 구성되며, 상기 터치센서(250)의 상부에는 PET(Polyethyleneterephtalate)와 같은 폴리머로 이루어진 필름(282) 배치된다. 이때, 상기 터치전극(252)은 조명영역(EA)의 보조전극(231)과 제1전극(232)과 동일한 물질로 구성될 수 있고, 금속층과 투명 도전층의 2중의 층으로 구성될 수도 있다.
도 4에 도시된 제1실시예의 조명장치(100)에서는 조명영역(EA)과 인덱스영역(index) 뿐만 아니라 터치영역(TA)도 밀봉재(170)에 의해 밀봉되고 금속포일(180)에 의해 둘러 싸이는데 반해, 이 실시예의 조명장치(100)에서는 조명영역(EA)과 인덱스영역(index)만이 밀봉재(170)에 밀봉되고 금속포일(180)에 의해 둘러 싸이고 터치영역(TA)에는 금속포일(180)이 배치되지 않고 그 상부에 필름(282)이 배치된다.
이와 같이, 이 실시예에서 터치영역(TA)에 금속포일(180)을 배치하지 않는 것은 터치감도를 향상시키기 위한 것인데, 이를 설명하면 다음과 같다.
도 4에 도시된 제1실시예에서는 절연층(153) 및 밀봉재(170)를 사이에 두고 터치전극(152)과 금속포일(180)이 배치되므로, 절연층(153) 및 밀봉재(170)의 상대적으로 얇은 두께로 인해 상기 터치전극(152)과 금속포일(180)에 형성되는 정전용량이 상대적으로 크다. 따라서, 터치로 인한 정전용량의 변화가 작은 경우, 터치를 감지하기가 어렵다.
반면에, 이 실시예에서는 터치영역(TA)의 금소포일(280)을 제거하고 조명장치(200)가 설치되는 건물이나 차량 등의 외부 시스템의 설정된 영역을 접지시켜, 상기 터치전극(252)과 접지된 외부시스템 사이에 정전용량을 형성하고 터치에 의한 정전용량의 변화량을 검출함으로써 터치를 감지한다. 터치전극(252)과 접지된 외부시스템 사이의 거리는 제1실시예의 터치전극(152)과 금속포일(180)의 거리보다 훨씬 크다. 따라서, 제1실시예의 조명장치(100)의 정전용량에 비해 본 실시예의 정전용량의 크기가 훨씬 작게 되므로, 제1실시예에 비해 본 실시예에서 터치에 의한 미세한 정전용량의 변화를 용이하게 검출할 수 있게 되어, 민감한 터치감지가 가능하게 된다.
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 조명장치(300)의 단면도이다. 이때, 도면부호는 다르지만 제1실시예와 동일한 구성에 대해서는 설명을 간략하게 하고 다른 구성에 대해서만 상세히 설명한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 이 실시예에 따른 조명장치(300)의 조명영역(EA), 인덱스영역(index) 및 터치영역(TA)에는 각각 유기발광소자(330), 인덱스용 유기발광소자(340) 및 터치센서(350)가 형성된다.
상기 유기발광소자(330)는 플라스틱 또는 유리와 같은 투명물질로 이루어진 기판(310) 위에 배치된 제1전극(332), 제1유기발광층(334) 및 제2전극(336)으로 구성되며, 상기 인덱스용 유기발광소자(340)는 기판(310) 위에 배치된 제3전극(342), 제2유기발광층(344) 및 제4전극(346)으로 구성된다.
또한, 상기 조명영역(EA)의 제1전극(332)의 하부 또는 상부에 매트릭스형상의 보조전극(331)이 배치되어 상기 제1전극(332)에 신호를 전달한다.
상기 인덱스용 유기발광소자(340)의 제3전극(342)은 유기발광소자(330)의 제1전극(332)과 동일한 물질로 구성될 수 있지만, 서로 다른 물질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1전극(332)과 제3전극(342)은 ITO나 IZO와 같은 투명 금속산화물로 구성될 수 있다.
상기 인덱스용 유기발광소자(340)의 제4전극(346)은 유기발광소자(330)의 제2전극(336)과 동일한 물질로 구성될 수 있지만, 서로 다른 물질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2전극(336)과 제4전극(346)은 Ca, Ba, Mg, Al, Ag과 같은 금속 또는 이들의 합금 등으로 구성될 수 있다.
상기 인덱스용 유기발광소자(340)의 제2유기발광층(344)은 유기발광소자(330)의 제1유기발광층(334)과 동일한 물질로 구성될 수 있고 다른 물질로 구성될 수 있다.
상기 터치센서(350)는 상호용량방식 터치센서(350)로서, 제1터치전극(352) 및 절연층(353)과 제2터치전극(356)으로 구성된다. 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 제1터치전극(352)과 제2터치전극(356)은 각각 터치패드를 통해 외부의 구동소자에 접속되어 구동신호가 인가됨과 동시에 터치를 감지하는 감지신호가 상기 구동소자로 전송된다. 상기 제1터치전극(352)과 제2터치전극(356)은 절연층(353)을 사이에 두고 정전용량을 형성하며, 터치에 의해 정전용량의 변화를 구동소자로 전송하고 구동소자는 정전용량의 변화량을 검출하여 터치를 감지한다.
상기 제1터치전극(352)은 조명영역(EA)의 보조전극(331이나 제1전극(332)과 동일한 물질로 형성될 수 있다. 또한, 상기 제1터치전극(352)은 보조전극(331)과 동일한 물질로 이루어진 금속층과 제1전극(332)과 동일한 물질로 이루어진 투명도전층의 2층 구조로 구성될 수도 있다.
상기 절연층(353)은 조명영역(EA)의 보호층(112)과 동일한 물질로 구성될 수도 있고 다른 물질로 구성될 수도 있다. 예를 들어, 상기 절연층(353)은 무기층으로 구성될 수 있고, 무기층 및 유기층의 복수의 층으로 구성될 수도 있다.
상기 제2터치전극(356)은 유기발광소자(330)의 제2전극(336)과 동일한 물질로 구성될 수 있지만, 서로 다른 물질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2전극(336)과 제4전극(346)은 Ca, Ba, Mg, Al, Ag과 같은 금속 또는 이들의 합금 등으로 구성될 수 있다.
상기 조명영역(EA), 인덱스영역(index) 및 터치영역(TA)에는 밀봉재(370)가 채워지고 금속포일(380)에 의해 밀봉되어 조명장치(300)가 완성된다.
이와 같이, 이 실시예의 조명장치(300)에서는 터치센서(350)를 제1터치전극(352)과 절연층(353) 및 제2터치전극(356)으로 구성된 상호정전용량방식의 터치센서(350)를 형성할 수 있게 된다.
도 8a 및 도 8b는 각각 본 발명의 제4실시예에 따른 조명장치(400)의 구조를 나타내는 평면도이다.
도 8a에 도시된 바와 같이, 기판(410)의 실질적인 전체 영역에 걸쳐 조명영역(EA)이 형성되고 상기 기판(410)의 상부의 좌우영역에는 사각형상의 터치영역(TA)이 형성되며, 인덱스영역(index)은 상기 조명영역(EA)과 터치영역(TA) 사이에 배치된다.
이때, 도면에서는 사각형상의 터치영역(TA)의 상단의 양모서리측에 형성되지만, 상기 사각형상의 터치영역(TA)의 기판(410)의 일측 모서리에만 형성될 수도 있고 네모서리 전부에 형성될 수도 있다. 또한, 상기 터치영역(TA)의 형상은 직사각형상이 아니라 정사각형상이나 원형상, 타원형상, 삼각형상, 오각형상과 같이 다양한 형상으로 형성될 수도 있다.
상기 인덱스영역(index)은 터치영역(TA)의 주위를 따라 이격된 복수의 사각형상으로 구성될 수 있다. 도 1에 도시된 구조의 조명장치(100)에서는 인덱스영역(index)이 터치영역(TA)을 따라 띠형상으로 형성되는데 반해, 이 실시예의 조명장치(400)에서는 인덱스영역(index)이 복수의 작은 사각형상으로 형성되어, 터치영역(TA)의 주변을 따라 점광원과 같은 광을 출력하여 터치영역(TA)을 사용자에게 확실하게 알려줄 수 있게 된다.
도 8b에 도시된 바와 같이, 이 구조의 조명장치(400)에서는 터치영역(TA)이 제1기판(410)의 양변을 따라 길게 형성되며, 인덱스영역(index)은 복수개 형성되어 터치영역(TA)을 따라 배치된다. 이때, 상기 인덱스영역(index)은 터치영역(TA)을 따라 띠형상으로 길게 형성될 수도 있다. 또한, 상기 터치영역(TA) 및 인덱스영역(index)은 기판(410)의 좌우양변 및 하변을 따라 형성될 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 조명장치(400)에서는 터치영역(TA)이 특정 형상이나 위치에 한정되는 것이 아니라, 다양한 형상으로 다양한 위치에 형성될 수 있다. 또한, 인덱스영역(index) 역시 사용자에게 터치영역(TA)의 위치를 확실하게 알려줄 수만 있다면 다양한 형상으로 다양한 위치에 형성할 수 있다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 조명장치의 제조방법을 상세히 설명한다. 이때, 도 3 및 도 4에 도시된 제1실시예에 따른 조명장치의 제조방법을 설명하지만, 다른 실시예의 조명장치도 실질적으로 동일한 방법에 의해 제작될 수 있을 것이다.
도 9a-도 9d 및 도 10a-도 10d는 본 발명에 따른 조명장치(100)의 제조방법을 나타내는 도면으로, 도 9a-도 9d는 평면도이고 도 10a-도 10d는 단면도이다.
우선, 도 9a 및 도 10a에 도시된 바와 같이, 플라스틱과 같은 연성을 가진 물질 또는 유리와 같이 단단한 물질로 이루어진 투명한 기판(110)상에 Al, Au,Cu, Ti, W, Mo 또는 이들의 합금과 같은 금속을 적층하고 식각하여, 조명영역(EA)에 단일층 또는 복수의 층으로 이루어진 보조전극(131)을 형성하고 터치영역(TA)에 터치전극(152)을 형성한다. 또한, 상기 기판(110)의 외곽영역에 상기 보조전극(131)과 연결되는 제1패드(161), 상기 터치전극(152)과 연결되는 터치패드(163)를 형성한다.
상기 보조전극(131)은 기판(110) 전체에 걸쳐 설정된 띠형상으로 가로방향 및 세로방향의 매트릭스형상으로 배치되지만, 상기 보조전극(131)이 매쉬형상, 육각형 형상, 팔각형 형상, 원형상으로 배치될 수도 있다.
상기 보조전극(131)은 약 45-55㎛의 폭으로 형성될 수 있지만, 상기 보조전극(131)의 특정 수치의 폭에 한정되는 것이 아니라 조명장치의 면적, 화소의 크기, 보조전극(131)의 재질 등에 따라 다양한 폭으로 형성될 수 있다.
한편, 도면에는 도시하지 않았지만, 기판(110)의 하면 및 상면의 적어도 일면에는 외부로 출력되는 광의 추출효율을 향상시키는 광추출층이 형성될 수 있다.
이어서, ITO나 IZO와 같은 투명한 금속산화물을 기판(110) 전체에 걸쳐서 적층하고 식각하여 조명영역(EA)에 제1전극(132)을 형성하고 인덱스영역(index)에 제3전극(142)을 형성한다. 또한, 도면에는 도시하지 않았지만, 터치전극(152) 위에 투명한 도전층을 형성할 수도 있다.
그 후, 기판(110) 전체에 걸쳐 무기절연물질 또는 유기절연물질을 적층하고 식각하여 조명영역(EA)의 보조전극(131) 상부의 제1전극(132) 위에 보호층(112)을 형성하고 터치영역(TA)의 터치전극(152) 위에 절연층(153)을 형성한다. 이때, 상기 보호층(112) 및 절연층(153)은 무기절연층 또는 유기절연층의 단일층으로 구성될 수도 있지만, 무기절연층 및 유기절연층의 복수의 층으로 구성될 수도 있다.
이어서, 도 9b 및 도 10b에 도시된 바와 같이, 기판(110) 상부에 유기발광물질을 증착하여 조명영역(EA)에 제1유기발광층(134)을 형성하고 인덱스영역(index)에 제2유기발광층(144)을 형성한다. 이때, 상기 유기발광층(134,144)의 형성은 복수의 조명장치가 형성되는 모기판상에 마스크를 배치한 후 유기발광물질을 증착함으로써 형성할 수 있다.
이어서, 도 9c 및 도 10c에 도시된 바와 같이, 상기 유기발광층(134,144) 상부에 Ca, Ba, Mg, Al, Ag과 같은 금속을 증착하고 식각하여, 조명영역(EA)에 제2전극(136)을 형성하고 인덱스영역(index)에 제4전극(146)을 형성한다. 또한, 기판(110)의 외곽영역에 상기 제2전극(136)과 전기적으로 접속되는 제2패드(162)와 제4전극(146)과 접속되는 제4패드(165a,165b)를 형성한다.
도면에는 도시하지 않았지만, 터치영역(TA)의 절연층(153) 위에 금속층(즉, 제2터치전극)을 형성하여 터치영역(TA)의 터치센서를 상호용량방식으로 형성할 수 있다.
그 후, 도 9d 및 도 10d에 도시된 바와 같이, 상기 기판(110) 상에 무기물질 및/또는 무기물질을 도포하여 기판(110) 상에 배치된 구성물을 밀봉하는 밀봉재(170)를 형성하고 접착제에 의해 금속포일(180)을 부착함으로써 조명장치(100)를 완성한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에서는 터치센서를 조명장치를 구비함으로써 사용자가 단순히 조명장치를 터치함으로써 조명장치를 조작할 수 있게 된다. 특히, 본 발명에서는 터치센서가 인셀방식으로 조명장치 내부에 형성됨으로써, 터치기능을 가진 조명장치의 두께 증가를 방지할 수 있게 된다.
더욱이, 본 발명에서는 터치센서의 터치전극을 조명영역의 유기발광소자의 전극과 동일한 공정에 의해 형성하므로, 제조공정을 단순화하고 제조비용을 절감할수 있게 된다.
본 발명의 다양한 변형예나 본 발명을 기초로 용이하게 창안할 수 있는 구조 등도 본 발명의 범위에 포함되어야만 할 것이다. 따라서, 본 발명의 권리범위는 상술한 상세한 설명에 의해 결정되는 것이 아니라 첨부한 특허청구범위에 의해 결정되어야만 할 것이다.
100 : 조명장치 110 : 기판
112 : 보호층 131 : 보조전극
132,142 : 제1전극 134,144 : 유기발광층
136,146 : 제2전극 152 : 터치전극
161,162,163a,163b,164a,164b,165a,165b : 패드
112 : 보호층 131 : 보조전극
132,142 : 제1전극 134,144 : 유기발광층
136,146 : 제2전극 152 : 터치전극
161,162,163a,163b,164a,164b,165a,165b : 패드
Claims (17)
- 기판;
상기 기판 위에 형성된 제1전극, 제1유기발광층, 제2전극으로 구성된 제1유기발광소자와 상기 제1전극과 접속되어 상기 제1전극에 신호를 인가하는 보조전극을 포함하는 조명영역;
상기 기판 위에 형성된 제1터치전극을 포함하는 터치영역; 및
상기 터치영역 주위에 배치되어 광을 발광하여 상기 터치영역의 위치를 표시하는 인덱스영역으로 구성된 조명장치.
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 인덱스영역은 제3전극, 제2유기발광층, 제3전극으로 구성된 제2유기발광소자를 포함하는 조명장치.
- 제3항에 있어서,
상기 제3전극은 제1전극과 동일한 물질로 구성되고 제4전극은 제1전극과 동일한 물질로 구성되며, 제2유기발광층은 제1유기발광층과 동일한 물질로 구성된 조명장치.
- 제1항에 있어서,
상기 조명영역, 상기 인덱스영역 및 상기 터치영역을 밀봉하는 밀봉재; 및
상기 밀봉재 외부에 부착된 금속포일을 추가로 포함하는 조명장치.
- 제5항에 있어서,
상기 금속포일은 접지되어 제1터치전극과 자기용량방식 터치센서를 형성하는 조명장치.
- 제5항에 있어서,
상기 금속포일 및 제1터치전극은 외부의 구동소자에 접속되어 상호용량방식 터치센서를 형성하는 조명장치.
- 제1항에 있어서,
상기 조명영역 및 상기 인덱스영역을 밀봉하는 밀봉재;
상기 밀봉재 외부에 부착된 금속포일; 및
상기 터치영역의 제1터치전극 상부에 배치된 필름을 추가로 포함하는 조명장치.
- 제1항에 있어서,
상기 터치영역의 제1터치전극 상부에 배치된 절연층; 및
상기 절연층 위에 배치된 제2터치전극을 추가로 포함하는 조명장치.
- 제1항에 있어서,
상기 터치영역은 기판의 4모서리중 적어도 일측에 형성되는 조명장치.
- 제1항에 있어서,
상기 터치영역은 기판의 4변중 적어도 일변에 형성되는 조명장치.
- 제1항에 있어서,
상기 인덱스영역은 백색광 또는 단색광을 출력하는 조명장치.
- 제1항에 있어서,
상기 보조전극은 매트릭스형상, 매쉬형상, 팔각형 형상, 육각형 형상 또는 원형상의 금속으로 이루어진 조명장치.
- 제1항에 있어서,
상기 기판의 양면중 적어도 일면에 배치되어 기판의 계면에서의 반사를 저감하는 광추출층을 추가로 포함하는 조명장치. - 제1항에 있어서, 상기 제1터치전극은 조명영역의 보조전극 및 제1전극중 적어도 하나와 동일한 물질로 구성된 조명장치.
- 삭제
- 삭제
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