KR20050013931A - 유기 ｅｌ 소자 - Google Patents
유기 ｅｌ 소자Info
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Abstract
개선된 열 방사 특성을 갖는 얇은 유기 EL 소자 (11). 투명 전극 (13), 유기 EL 층 (14) 및 금속 제 2 전극 (15) 이 유리 기판 (12) 상에 연속적으로 중첩된다. 복수의 돌기 (19) 가 제 2 전극의 상부 표면으로부터 연장된다. 유기 EL 층을 산소 및 습기로부터 보호하는 보호막 (16) 은 제 2 전극과 근접하게 접촉된다. 제 2 전극과 절연된 도전막 (17) 은 제 1 전극과 연결된 제 1 단부와 제 2 단부를 포함한다.
Description
본 발명은 유기 EL (electroluminescence) 소자에 관한 것이다.
유기 EL 소자는 디스플레이 소자 또는 박막 발광 소자로서의 이용을 위해 많은 관심을 받아왔다. 통상의 유기 EL 소자는 인듐 주석 산화물 (ITO) 로 이루어져 유리 기판 상에 형성되는 투명 전극 (애노드), 투명 전극 상에 형성된 발광층인 유기 EL 층, 및 유기 EL 층 상에 형성된 캐소드를 포함한다. 발광층은 유리 기판으로부터 방출되는 광을 생성한다.
유기 EL 층은 보통 습기나 산소에 취약하다. 그러므로, 보호 (sheilding) 커버가 접합제로 기판에 접합되어, 유기 EL 층을 습기와 산소로부터 보호한다. 유기 EL 층 및 캐소드는 보호 커버 및 기판사이에 형성된 밀봉된 공간 내에 수용된다. 밀봉된 공간은 질소 및 아르곤 같은 불활성 기체나 불활성 액체로 채워진다.
애노드와 캐소드 사이에 구동 전압이 인가되어, 애노드와 캐소드 사이의 유기 EL 층을 통해 전류가 흐르고, EL 층으로부터 광이 방출된다. 이 전류는 유기 EL 층을 가열한다. 보호 커버는 유기 EL 소자로부터 열의 방사를 방해한다는 점에서 단점이 있다.
이 문제를 해결하는 제 1 종래 기술은 일본 공개 공보 제 2003-22891 호에서 설명한다. 도 5 를 참조하면, 이 공보는 유리 기판 (43) 을 포함하는 유기 EL 소자를 설명한다. 유리 기판 (43) 상에 복수의 전극 (42) 이 형성된다. 유기 EL 층 (44) 은 유리 기판 (43) 상에 중첩된다. 유기 EL 디스플레이 소자 (41) 는 유리 기판 (43) 을 향하는 상부 전극 (45) 을 더 포함한다. 밀봉판 (48) 은 밀봉 (47) 에 의해 기판 (43) 에 접합된다. 밀봉 공간 (46) 은 밀봉판 (48) 과 기판 (43) 사이에 형성된다. 밀봉 공간 (46) 내에서, 복수의 다각형 돌기 (49) 가 상부 전극 (45) 으로부터 밀봉판 (48) 을 향해 돌출된다.
제 2 종래 기술은 미국 특허 제 5,821,692 호에서 설명한다. 도 6 을 참조하면, 이 공보는 핀 (fin; 56) 을 포함하는 보호 커버 (54) 를 갖는 유기 EL 소자 (50) 를 설명한다. 투명 전극 (52) 은 투명 기판 (51) 상에 형성된다. 보호 커버 (54) 는 투명 전극 (52) 에 부착되어 유기 EL 어레이 (53) 를 덮는다. 액체 (55) 가 보호 커버 (54) 내에 충전된다.
도 5 의 유기 EL 디스플레이 소자 (41) 에서, 돌기 (49) 로부터 방사되는 열은 밀봉 공간 (46) 내의 기체를 가열한다. 그러나, 기체가 밀봉 공간 (46) 으로부터 방출되지 않는다. 그러므로, 열 방사 효과는 불출분하다. 또한, 밀봉 공간 (46) 의 필요성은 얇은 유기 EL 디스플레이 소자 (41) 를 생산하기 어렵게 한다.
도 6 의 유기 EL 소자 (50) 에서, 유기 EL 어레이 (53) 의 열은 액체 (55) 를 통해 보호 커버 (54) 로 전도된다. 그러나, 보호 커버 (54) 내로의 액체 충전은 어렵다. 또한, 보호 커버 (54) 의 필요성은 얇은 유기 EL 소자 (50) 을 제조하기 어렵게 한다.
유기 EL 소자로부터 방출되는 광의 휘도 (발광 광도) 는 애노드와 캐소드 사이에 흐르는 전류의 양에 비례한다. 또한, 투명 전극을 형성하는 물질의 저항은 금속 전극을 형성하는 물질에 비해 크다. 따라서, 전극 단자 부근의 위치와 전극 단자로부터 먼 위치 사이에, 전기 저항 값 및 전류 값이 상이하다. 전류 값 사이의 차이는 유기 EL 소자 내 상이한 위치에서 광도가 달라지게 한다.
발광 광도의 차이를 최소화하기 위해, 애노드 단자에 연결된 금속 보조 전극이 투명 전극의 주변부에 배열될 수 있다.
본 발명의 발명자는, 유기 EL 층으로부터의 열 방사가 불충분한 경우, 투명 전극을 형성하는 물질의 저항과 보조 전극을 형성하는 물질의 저항간의 차이가 광도 불균일을 초래하는 경향이 있음을 발견하였다. 따라서, 균일한 광도를 갖는 얇은 유기 EL 소자를 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.
도 1a 는 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 유기 EL 소자의 평면도.
도 1b 는 도 1a 의 선 1B-1B 를 따라 취한 유기 EL 소자의 개략 단면도.
도 1c 는 도 1b 의 선 1c-1c 를 따라 취한 유기 EL 소자의 개략 단면도.
도 2a 는 제 1 전극 및 연결 단자의 배열을 도시하는 개략도.
도 2b 는 제 2 전극 및 돌기를 도시하는 사시도.
도 3 은 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 유기 EL 소자의 단면도.
도 4 는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 유기 EL 소자의 단면도.
도 5 는 유기 EL 소자의 제 1 종래기술 예를 도시하는 단면도.
도 6 은 유기 EL 소자의 제 2 종래기술 예를 도시하는 단면도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11: 유기 EL 소자 12: 유리 기판
13: 제 1 전극 14: 유기 EL 층
15: 제 2 전극 16: 보호막
17: 도전막 18: 절연막
19: 돌기
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 가시 광선을 투과시키기 위한 기판을 포함하는 유기 EL 소자를 제공한다. 제 1 전극은 가시 광선을 통과시키는 기판 상에 중첩된다. 유기 EL 층은 제 1 전극 상에 중첩된다. 제 2 전극은 유기 EL 층 상에 중첩된다. 제 2 전극은, 유기 EL 을 향하는 제 1 표면, 유기 EL 층을 등지는 제 2 표면, 및 제 2 표면을 따르는 복수의 돌기 또는 복수의 리세스 (recess) 중 적어도 하나를 포함한다. 제 2 전극을 덮는 보호 막은 유기 EL 층을 보호한다.
본 발명의 다른 양태 및 이점은, 이하의 설명을 첨부된 도면과 함께 고려할때 명확해 질 것이며, 도면은 본 발명의 원리를 예시의 방법으로 도시한다.
본 발명 및 그 목적과 이점은 현재 바람직한 실시형태에 대한 이하의 설명을 첨부된 도면과 함께 참조함으로써, 가장 잘 이해될 수 있다.
본 발명의 제 1 실시형태에 따른 유기 EL 소자 (11) 를 설명한다. 도 1a 내지 도 2b 에 도시된 부분들의 상대적인 치수는 실제 치수와 다르다.
도 1a 내지 1c 를 참조하면, 유기 EL 소자 (11) 는 제 1 전극 (13), 유기 EL 층 (14), 및 제 2 전극 (15) 을 포함하며, 이들은 유리 기판 (12) 상에 중첩된다. 제 2 전극 (15) 및 유기 EL 층 (14) 은 보호막 (16) 에 의해 덮인다. 보호막 (16) 은 유기 EL 층 (14) 을 산소 및 습기로부터 보호한다. 유리 기판 (12) 및 제 1 전극 (13) 은 투명하며, 가시 광선의 투과를 허용한다. 유기 EL 층 (14) 은 유리 기판 (12) 으로부터 방출되는 광을 생성한다. 따라서, 유기 EL 소자 (11) 는 소위 하부 방출형 (bottom emission type) 소자이다.
제 1 전극 (13) 은 애노드로서 기능하며, 제 2 전극은 캐소드로서 기능한다. 제 1 전극 (13), 유기 EL 층 (14) 및 제 2 전극 (15) 은 각각 평평하며 장방형이다. 제 1 전극 (13) 과 제 2 전극 (15) 사이의 단락을 방지하기 위해, 유기 EL 층 (14) 의 상부 표면 면적은 제 2 전극 (15) 의 하부 표면 면적보다 크다.
보호막 (16) 은, 제 1 전극 (13), 유기 EL 층 (14) 및 제 2 전극 사이에 위치한 표면을 제외하고는, 이들의 표면을 덮는다. 보호막 (16) 은 적어도 습기 (수증기) 및 산소의 통과는 막는 코팅 물질로 형성된다. 예를 들어, 폴리실라잔 (polysilazane) 이 보호막 (16) 의 물질로 사용될 수 있다. 폴리실라잔은,코팅된 후에 정상 온도 (normal temperature) 이하에서 실리카로 전환되는 액체 물질이다. 이 경우, 보호막 (16) 은 액체 물질을 적용하고 그 후 액체 물질을 고화함으로써 형성된다.
도전막 (17) 은 보호막 (16) 상에 형성된다. 도전막 (17) 은 제 2 전극과는 절연된다. 또한, 도전막 (17) 은, 제 1 전극 (13) 을 형성하는 물질보다 낮은 비저항을 갖는 물질로 형성된다. 제 1 실시형태에서, 도전막 (17) 은 알루미늄 증기 증착 막이다. 유리 기판 (12) 을 위쪽에서 보면, 도전막 (17) 은 제 1 전극 (13) 과 실질적으로 동일한 형상을 갖는다. 도전막 (17) 은, 제 1 전극 (13) 의 제 1 연결 단자 (13a) 의 제 1 단에 연결된 제 1 단부 (17a), 및 제 1 단의 반대쪽에 제 1 전극 (13) 의 제 2 단 (13b) 에 연결된 제 2 단부 (17b) 를 갖는다. 보호막 (16) 과 동일한 물질로 제조되는 절연막 (18) 은 도전막 (17) 을 덮는다.
제 1 전극 (13), 제 1 연결 단자 (13a), 및 제 2 연결 단자 (15a) 는, ITO 등의 물질로 제조되고 기판 (12) 상에 형성된 투명 도전층을 패터닝 (patterning) 한 후, 투명 도전층의 일부를 제거함으로써 형성된다. 도 2a 에 도시된 바와 같이, 빗금으로 표시된 제 1 연결 단자 (13a) 는 제 1 전극 (13) 으로부터 연속적으로 형성된다. 제 2 연결 단자 (15a) 는 제 1 연결 단자 (13a) 및 제 1 전극 (13) 으로부터 분리된다.
유기 EL 층 (14) 은 공지된 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 제 1 전극 (13) 에 가까운 측으로부터, 유기 EL 층 (14) 은, 정공 주입층, 발광층, 및 전자주입층의 3 개의 층이거나 정공 주입층, 정공 운반층, 발광층, 전자 운반층의 4 개의 층일 수 있다. 유기 EL 층은 백색광을 방출한다.
알루미늄이나 알루미늄 합금 등의 광을 반사하는 금속이 제 2 전극 (15) 을 위한 물질로 사용될 수 있다. 복수의 돌기 (19) 는, 제 2 전극 (15) 의 상부 표면 또는 제 2 전극 (15) 의 유기 EL 층 (14) 을 등지는 표면 상에 형성될 수 있다. 돌기 (19) 는 히트 싱크 (sink) 로 기능한다. 도 2b 를 참조하면, 돌기 (19) 는 제 2 전극 (15) 의 일측으로부터 평행하게 연장한다. 각 돌기 (19) 의 단부는 제 2 전극 (15) 에지 (edge) 까지 도달한다. 즉, 각 돌기 (19) 길이는 제 2 전극 (15) 의 폭과 같다. 또한, 각 돌기 (19) 는 장방형 단면을 갖는다. 도 2b 에 도시된 바와 같이, 각 돌기 (19) 의 높이는 제 2 전극 (15) 의 두께보다 크다. 도 2b 이외의 도면에서, 돌기 (19) 는 제 2 전극 (15) 의 두께와 거의 동일한 높이로 도시된다.
돌기 (19) 의 형성을 설명한다. 예를 들어, 진공 기상 증착을 수행함으로써, 소정의 두께를 갖는 평평한 막이 형성된다. 그 후, 돌기 (19) 의 위치에 대응되게 형성된 다수의 연장된 구멍 (elongated hole) 을 갖는 섀도우 마스크 (shadow mask) 로 진공 기상 증착을 수행함으로써, 평평한 막 (제 2 전극 (15)) 과 일체로 돌기 (19) 가 형성된다. 섀도우 마스크의 연장된 구멍에 대응하는 위치에서, 알루미늄 등의 금속이 평평한 막의 상부 표면 상에 증착되어 돌기 (19) 가 형성된다.
유기 EL 소자 (11) 의 동작을 설명한다. 유기 EL 소자 (11) 는, 예를 들어, 액정 디스플레이의 백라이트 (backlight) 로 사용될 수 있다.
유기 EL 소자 (11) 을 사용할 때, 제 1 연결 단자 (13a) 및 제 2 연결 단자 (15a) 는, 유기 EL 소자 (11) 를 구동하는 구동 회로 (도시되지 않음) 로 향하는, 이방성 도전 막 (anistropic conductive film; ACF) 등의 외부 선에 연결된다.
구동 회로는 제 1 연결 단자 (13a) 를 통해 제 1 전극 (13) 에 전류를 공급한다. 제 1 전극 (13; 투명 전극) 을 형성하는 물질의 비저항은 알루미늄과 구리 등의 상대적으로 높은 비저항을 갖는 금속보다 크다. 그러므로, 전류가 제 1 연결 단자 (13a) 로부터만 제 1 전극 (13) 의 제 1 단에 공급되면, 제 1 연결 단자 (13a) 부근의 유기 EL 층 (14) 을 통해 많은 양의 전류가 제 1 전극 (13) 으로부터 제 2 전극 (15) 으로 흐른다. 그러나, 제 1 연결 단자 (13a) 로부터 분리된 부분에서는, 제 1 전극 (13) 으로부터 제 2 전극 (15) 으로 흐르는 전류의 양이 작다. 그 결과, 유기 EL (11) 에서 광도 불균일이 발생하게 된다. 이 문제를 해결하기 위해, 본 실시형태에서는, 상대적으로 높은 전도도를 갖는 도전막 (17) 이 제 1 전극 (13) 의 제 1 단 및 제 2 단 (13b) 에 연결된다. 제 2 단 (13b) 은 제 1 연결 단자 (13a) 로부터 가장 먼 곳에 위치한다. 그러므로, 제 1 연결 단자 (13a) 부근의 유기 EL 층 (14) 을 통해 흐르는 전류의 양과 제 1 연결 단자 (13a) 로부터 가장 먼 위치의 유기 EL 층 (14) 을 통해 흐르는 전류의 양 사이의 차이는 작다. 이는 유기 EL 소자 (11) 내 광도 불균일을 최소화한다. 또한, 유기 EL 층 (14) 을 덮는 도전층 (17) 은 유기 EL 층 (14) 의 열을 균일하게 방사하여, 광도 불균일 최소화 효과를 향상시킨다.
도전막 (17) 은 제 1 전극 (13) 의 상이한 부분에 전류를 공급하는 기능을 한다. 그러므로, 도전막 (17) 은 제 2 전극 (15) 으로부터 절연되어야 한다. 도전막 (17) 은 보호막 (16) 의 외측에 위치하며, 보호막 (16) 은 도전막 (17) 과 제 2 전극 (15) 의 사이에 위치한다. 그러므로, 도전막 (17) 과 제 2 전극 (15) 은 서로 절연된다.
유기 EL 소자는 전류에 의해 구동된다. 유기 EL 층 (14) 을 통해 흐르는 전류는 유기 EL 층 (14) 에서 열을 발생시킨다. 과도한 열은 유기 EL 소자 (11) 의 발광 특성에 바람직하지 못한 영향을 주며, 유기 EL 소자 (11) 의 수명을 단축시킨다. 그러므로, 유기 EL 층 (14) 에서 발생된 열을 효과적으로 방사하기 위해, 제 2 전극 (15) 의 표면에 돌기 (19) 가 형성된다.
보호막 (16) 은 제 2 전극 (15) 및 돌기 (19) 와 근접하게 접촉된다. 또한, 보호막 (16), 도전막 (17) 및 절연막 (18) 은 서로 근접하게 접촉된다. 그러므로, 유기 EL 층 (14) 의 열은 제 2 전극 (15) 및 돌기 (19) 에 의해 효과적으로 방사된다. 만약 제 2 전극의 돌기 (19) 주위에 공간을 형성하는 보호 커버가 사용되고 그 공간에 기체나 액체가 충전되었다면, 열은 제 2 전극 (15) 으로부터 충분히 방사되지 않았을 것이다. 그러므로, 이런 구조는 바람직하지 않다.
제 1 실시형태는 다음의 이점을 갖는다.
(1) 투명한 제 1 전극 (13), 유기 EL 층 (14) 및 금속 제 2 전극 (15) 은 유리 기판 (12) 상에 연속적으로 중첩된다. 또한, 유기 EL 층 (14) 을 산소와 습기로부터 보호하는 보호막 (16) 은 제 2 전극 (15) 을 덮는다. 또한, 돌기(19) 는 제 2 전극 상에서 유기 EL 층 (14) 을 등지는 표면상에 형성된다. 그러므로, 보호 커버 내에 형성된 밀봉 공간에 불활성 기체 또는 액체가 충전되어 전극으로부터 열을 방사하는 종래 기술 (도 5 및 6 참조) 과 비교하면, 유기 EL 층 (14) 의 열은 유기 EL 소자 (11) 로부터 효과적으로 방사된다. 보호 커버가 필요하지 않으므로, 얇은 유기 EL 소자 (11) 가 제조될 수 있다.
(2) 보호막 (16) 은 코팅 막이다. 보호막 (16) 을 형성하기 위해 증기 증착 또는 스퍼터링이 수행되면, 제 2 전극 (15) 의 표면 상에 형성된 돌기 (19) 를 간극이 없이 덮기는 어렵다. 그러나, 보호막 (16) 은 코팅 막이므로, 보호막 (16) 이 형성될 때 돌기 (19) 의 표면은 간극 없이 덮힌다.
(3) 유기 EL 소자 (11) 는 하부 방출형 소자이다. 그러므로, 유기 EL 소자 (11) 는 프레임에 부착되어, 유리 기판 (12) 을 등지는 유기 EL 소자 (11) 의 바깥 표면이 프레임과 연결된다. 이는 열 방사 효과를 향상시킨다.
(4) 제 2 전극 (15) 을 덮는 도전막 (17) 은, 보호막 (16) 의 외측에서 제 2 전극 (15) 으로부터 절연된다. 도전막 (17) 의 제 1 단부 (17a) 는 제 1 전극 (13) 의 제 1 연결 단자 (13a) 의 제 1 단에 연결된다. 도전막 (17) 의 제 2 단부 (17b) 는 연결 단자 (13a) 의 반대쪽에서 제 1 단자 (13) 의 제 2 단 (13b) 에 연결된다. 그러므로, 본 바람직한 실시형태는, 유기 EL 층 (14) 의 광도 불균일을 최소화하기 위해 제 1 전극 (13) 부근에 보조 전극이 형성된 종래기술과 상이하다. 즉, 보조 전극을 제 2 전극 (15) 으로부터 절연시키기 위한 절연막이 불필요하다. 이는 제조 비용을 감소시킨다. 또한, 제 1 전극 (13) 의 제 1연결 단자 (13a) 에 가까운 부분에서 유기 EL 층 (14) 을 통해 흐르는 전류의 양과 제 1 연결 단자 (13a) 로부터 먼 부분에서의 차이는 전체 유기 EL 소자 (11) 에서의 광도 불균일을 최소화한다. 또한, 도전막 (17) 이 유기 EL 층 (14) 을 덮으므로, 유기 EL 층 (14) 에서 생성된 열은 균일하게 방사된다. 이는 광도 불균일 최소화 효과를 향상시킨다.
(5) 도전막 (17) 은 증기 증착을 수행하여 보호막 (16) 상에 형성된다. 이는, 도전막 (17) 으로서 금속 호일 (foil) 을 보호막 (16) 에 부착하는 때에 비해, 전도막 (17) 과 보호막 (16) 사이의 접착을 향상시킨다. 또한, 도전막 (17) 은 유기 EL 층 (14) 에 의해 생성된 열을 균일하게 방사하며, 광도 불균일 최소화 효과를 향상시킨다.
(6) 도전막 (17) 의 제 1 단부 (17a) 는 제 1 전극 (13) 의 제 1 연결 단자 (13a) 의 제 1 단에 연결된다. 도전막 (17) 의 제 2 단부 (17b) 는 연결 단자 (13a) 의 반대쪽에서 제 1 전극 (13) 의 제 2 단 (13b) 에 연결된다. 따라서, 도전막 (17) 은, 제 1 연결 단자 (13a) 에 연결된 측에 인접한 측에서 제 1 전극 (13) 에 연결될 필요가 없다. 이는, 유리 기판 (12) 의 유효 발광 면적에 영향을 주지 않고, 유리 기판 (12) 의 비발광 부분의 면적을 감소시킨다. "유효 발광 면적" 은 유기 EL 층 (14) 의 광이 발광되는 유리 기판 (12) 의 면적을 지칭한다.
(7) 도전막 (17) 은 금속막이다. 그러므로, 도전막 (17) 은 분위기에서 산소와 습기가 유기 EL 소자 (11) 로 침투하는 것을 방지하는 기능을 하며, 패시베이션 (passivation) 막으로서 기능한다.
(8) 도전막 (17) 은 보호막 (16) 과 동일한 물질로 제조되는 절연막 (18) 으로 덮인다. 그러므로, 절연막 (18) 및 보호막 (16) 은 동일한 방법을 통해 형성된다. 이는 유기 EL 소자 (11) 의 제조를 용이하게 한다.
(9) 절연막 (18) 은 도전막 (17) 의 외측에 형성된다. 이는, 유기 EL 소자 (11) 를 프레임에 부착할 때 도전막 (17) 이 전자 부품과 접속되면 발생할 수 있는 단락을 방지한다.
(10) 도전막 (17) 은 알루미늄으로 제조되는 증기 증착 막이다. 그러므로, 도전막 (17) 은 구리와 같은 다른 금속으로 제조될 때보다 형성하기 쉽다.
(11) 제 2 전극 (15) 은 광을 반사하는 금속으로 제조된다. 그러므로, 유기 EL 층 (14) 의 광 중 일부는 제 2 전극 (15) 에 의해 반사되고, 유리 기판 (12) 으로부터 방출된다. 따라서, 제 2 전극 (15) 가 반사성이지 않을 때에 비해, 유리 기판 (12) 로부터 방출되는 광의 양은 증가된다.
(12) 유기 EL 층 (14) 의 상부 표면의 면적은 제 2 전극 (15) 의 하부 표면의 면적보다 크다. 유기 EL 층 (14) 의 상부 표면의 면적 및 제 2 전극 (15) 의 하부 표면의 면적이 동일하지 않으므로, 제 1 전극 (13) 및 제 2 전극 (15) 의 단락이 용이하게 방지된다.
(13) 제 2 전극 (15) 와 동일한 물질로 제 2 전극 (15) 상에 돌기 (19) 를 형성하기 위해 섀도우 마스크가 이용된다. 이는, 증기 증착을 통해 형성된 유기 EL 층 (14) 을 손상시키지 않고, 제 2 전극 상에 돌기 (19) 를 형성한다.예를 들어, 증기 증착을 통해 소정의 두께로 형성된 제 2 전극 (15) 의 일부가 돌기 (19) 를 형성하기 위해 에칭되었다면, 유기 EL 층 (14) 가 손상될 가능성이 있었을 것이다.
본 발명의 제 2 실시형태에 따른 유기 EL 소자를 도 3 을 참조하여 설명한다. 도 1c 의 도전막 (17) 및 절연막 (18) 은 제 2 실시형태에서는 제거된다. 또한, 제 1 연결 단자 (13a) 에 연결된 보조 전극 (20) 이 유리 기판 (12) 상에 형성된 제 1 전극 (13) 의 주변부에 형성된다. 절연막 (21) 이 보조 전극 (20) 상에 형성된다. 유기 EL 층 (14) 이 제 1 전극 (13) 및 절연막 (21) 을 덮는다. 유기 EL 층 (14) 상에 제 2 전극 (15) 이 형성된다. 보호막 (16) 이 제 2 전극 (15) 의 외측에 형성되어, 유기 EL 층 (14) 을 산소 및 습기로부터 보호한다.
제 1 전극 (13), 제 1 연결 단자 (13a) 및 제 2 연결 단자 (15a) 가 유리 기판 (12) 상에 형성된 후, 예를 들어 증기 증착을 수행하여 보조 전극 (20) 이 형성된다. 돌기 (19) 는 보조 전극 (20) 의 내측에 대응하는 위치에서 제 2 전극 (15) 상에 형성된다.
제 1 실시형태의 이점 (1) 내지 (3), (11), 및 (13) 에 더하여, 제 2 실시형태는 다음의 이점을 갖는다.
(14) 제 1 전극 (13) 보다 저항이 작은 보조 전극 (20) 이 제 1 전극 (13) 의 주변부에 형성된다. 보조 전극 (20) 이 없을 때와 비교하면, 보조 전극 (20) 은 제 1 전극 (13) 및 제 2 전극 (15) 를 형성하는 물질의 상이한 비저항으로부터 초래되는 광도 불균일을 최소화한다.
당업자는 본 발명의 사상 및 범위에서 벗어나지 않고도, 본 발명은 다양한 다른 특정 방식으로 실시될 수 있음을 인식하여야 한다. 특히, 본 발명은 다음의 방식으로 실시될 수 있음을 인식하여야 한다.
유기 EL 소자 (11) 에 반드시 도전막 (17) 및 절연막 (18) 이 제공되거나 보조 전극 (20) 이 제공될 필요는 없다. 예를 들어, 도 4 에 도시된 바와 같이, 이들 요소를 갖지 않는 보통의 유기 EL 소자 (11) 에서, 보호막 (16) 은 제 2 전극 (15) 의 돌기 (19) 상에 형성될 수 있다. 이 경우, 유기 EL 소자 (14) 에 의해 발생되는 열은 제 2 전극 (15) 및 돌기 (19) 를 통해 유기 EL 소자 (11) 외부로 효과적으로 방사된다.
보호막 (16) 이 반드시 돌기 (19) 사이의 간극을 채워서 균일한 표면을 형성할 필요는 없다. 예를 들어, 유기 EL 소자 (11) 가 도전막 (17) 및 절연막 (18) 을 포함하지 않을 때, 도 4 에 도시된 바와 같이, 보호막 (16) 은 돌기 (19) 의 표면을 따르는 상대적으로 얇은 막일 수 있다. 불균일한 보호막 (16) 은 증가된 표면적을 갖는다. 이는 열 방사 효과를 향상시킨다.
각 돌기 (19) 의 단면 형상은 장방형일 필요가 없다. 또한, 각 돌기 (19) 의 길이는 제 2 전극 (15) 의 폭과 실질적으로 동일할 필요가 없다. 예를 들어, 각 돌기 (19) 는 전극 (15) 의 폭과 실질적으로 동일한 길이를 가질 수 있으나, 삼각형 또는 반원 단면을 가질 수 있다. 다른 방법으로는, 각 돌기 (19) 의 끝이 제 2 전극 (15) 의 에지까지 도달할 필요는 없다. 또한, 각 돌기 (19)는 제 2 전극 (15) 의 일측에 평행 또는 수직으로 연장될 필요가 없다. 예를 들어, 각 돌기 (19) 는 제 2 전극 (15) 의 일측에 사선으로 연장될 수 있다. 또한, 인접 돌기 (19) 는 서로 평행할 필요가 없고 상이한 방향으로 연장될 수 있다.
돌기 (19) 는 주름 모양으로 형성되어, 돌기 (19) 가, 예를 들어, 주름진 표면을 형성할 수 있다. 이러한 구조는, 돌기 (19) 의 코너에 대응되는 위치에서 보호막 (16) 에서, 깨짐 (crack) 의 발생을 방지하게 된다.
각 돌기 (19) 는 상자형, 원통형, 피라미드형, 원뿔형, 각피라미드형 (frsutopyramidal), 각원뿔형 (frustoconical) 또는 반구형일 수 있다. 이런 경우, 돌기 (19) 의 하부 표면의 총 면적이 도 2 의 돌기 (19) 의 것과 동일하면, 돌기의 총 표면적이 증가된다. 이는 열 방사 효과를 향상시킨다.
제 2 전극 (15) 상에 돌기 (19) 를 형성하는 대신, 제 2 전극 (15) 내에 리세스가 형성될 수 있다. 다른 방법으로는, 제 2 전극 (15) 가 돌기와 리세스 모두를 가질 수 있다. 통상, 돌기 (19) 의 형성이 리세스의 형성보다 용이하다. 표면에 리세스를 형성하기 위해서는, 제 2 전극 (15) 을 형성할 때 섀도우 마스크를 사용하여 증기 증착이 수행된다. 이는, 유기 EL 층 (14) 을 손상시키지 않고, 제 2 전극 (15) 및 리세스를 형성한다. 만약 리세스가 제 2 전극의 일부를 에칭하여 형성된다면, 이는 유기 EL 층 (14) 을 손상시킬 수 있다.
보호막 (16) 을 형성하기 위해 액체 물질을 코팅하는 대신, 보호막 (16) 을 형성하기 위해 증기 증착이 수행될 수 있다. 습기나 산소 등의 기체에 대해 투과성 (transmissivity) 이 거의 없는 물질이 증기 증착되어 보호막 (16) 을 형성한다. 이러한 물질은 실리콘 질화물, 실리콘 산화물 또는 다이아몬드 형 탄소 (diamond-like carbon; DLC) 일 수 있다. 다른 방법으로는, 보호막 (16) 은 상이한 물질로 제조되는 복수의 박막을 중첩하여 형성될 수 있다. 보호막 (16) 을 형성하기 위해 증기 증착을 수행할 때, 유리 기판 (12) 의 위치 (posture) 는 증기 증착물이 제 1 전극 (13), 유기 EL 층 (14) 및 제 2 전극 (15) 상에 다양한 방향으로부터 증착되도록 조정되는 것이 바람직하다.
유리 기판 (12) 상에 형성된 제 1 전극 (13) 은 캐소드로서 기능할 수 있으며, 제 2 전극 (15) 는 애노드로서 기능할 수 있다. 이 경우, 유기 EL 층 (14) 의 구조는 그에 따라 변화된다. 예를 들어, 유기 EL 층 (14) 은 제 1 전극 (13) 에 가까운 측으로부터, 전자 주입층, 발광층, 및 정공 주입층의 3 층을 포함할 수 있다. 다른 방법으로는, 유기 EL 층 (14) 은 제 1 전극 (13) 에 가까운 측으로부터, 전자 주입층, 전자 운반층, 발광층, 정공 운반층, 및 정공 주입층의 5 층을 포함할 수 있다.
유기 EL 층 (14) 는 단일 발광 층으로부터 형성될 수 있다. 다른 방법으로는, 유기 EL 층은, 발광층 상에 정공 주입층, 정공 운반층, 정공 주입 운반층, 정공 제한 (restriction) 층, 전자 주입층, 전자 운반층, 및 전자 제한층 중 하나 이상을 중첩하여 복수의 층으로 형성될 수 있다.
유기 EL 소자 (11) 는 백라이트로 사용될 필요는 없으며, 다른 유형의 조명 소자, 디스플레이 소자를 위한 광원 또는 EL 디스플레이 소자로서 사용될 수 있다.예를 들어, 액티브 매트릭스 (active matrix) 기술에 따라 구동되는 디스플레이 소자에서 유기 EL 소자 (11) 를 사용하는 때에, 유기 EL 소자 (11) 는 복수의 제 1 전극 (13) 과 단일 제 2 전극 (15) 을 포함할 수 있다. 제 1 전극 (13) 각각은 독립적인 애노드로서 기능하며, 단일 제 2 전극 (15) 는 제 1 전극 (13) 전부에 대한 캐소드로서 기능한다. 제 1 전극 (13) 은 매트릭스 어레이로 배열될 수 있다. 각 제 1 전극 (13) 은 박막 트랜지스터 (TFT), 박막 다이오드 (TFD), 또는 금속 절연 금속 (metal insulated metal; MIM) 을 통해 전류를 공급받는다. 복수의 돌기 (19) 가 제 2 전극 (15) 상에 형성된다. 이는 디스플레이 소자의 열 방사 효율을 향상시킨다.
제 2 전극 (15) 의 제 2 연결 단자 (15a) 는, 제 1 전극 (13) 의 제 1 연결 단자 (13a) 와 유리 기판 (12) 의 동일한 측에 배열될 필요가 없다. 예를 들어, 제 2 연결 단자 (15a) 는, 제 1 연결 단자 (13a) 에 인접한 유리 기판 (12) 의 일측에 배열될 수 있다.
도전막 (17) 의 제 1 단부 (17a) 는 제 1 전극 (13) 의 제 1 연결 단자 (13a) 에 직접 연결될 수 있다.
유기 EL 소자 (11) 가 디스플레이 소자에 사용되는 때에, 투명 기판 상에 컬러 필터를 중첩하여 기판이 형성될 수 있다.
유리 기판 (12) 대신에 투명 수지 기판이 사용될 수 있다. 수지 기판은 가요성일 수 있다. 유기 EL 소자 (11) 의 무게를 감소시키는 때에, 수지 기판이 유리하다.
도전막 (17) 은, 연결 단자 (13a) 에 연결된 제 1 측, 연결 단자 (13a) 의 반대쪽에 위치한 제 2 측, 및 제 1 연결 단자 (13a) 에 인접한 측에서, 정방형의 제 1 전극 (13) 에 연결될 수 있다. 이는 광도 불균일을 더 감소시킨다.
제 2 전극 (15) 은 가시 광선을 반사할 필요는 없다. 그러나, 제 2 전극 (15) 이 반사성일 때, 유기 EL 소자 (14) 로부터의 광이 제 2 전극 (15) 에 의해 반사되고 유리 기판 (12) 밖으로 방출된다. 그러므로, 제 2 전극 (15) 가 광을 반사하지 않는 때와 비교하면, 더 많은 양의 광이 유리 기판 (12) 으로부터 방출된다. 따라서, 유기 EL 층 (14) 으로부터 방출되는 광의 양이 감소될 때에도 필요한 양의 광을 얻을 수 있다. 이는 전력 소비를 감소시킨다.
알루미늄 외의 금속들이 제 2 전극 (15) 을 형성하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, Au, Ag, Cu, Cr, 또는 In 이 제 2 전극 (15) 을 형성하는데 사용될 수 있다. Au 또는 Cr 로 형성된 금속막은 산화를 막고 내구성을 향상시킨다.
투명 전극의 물질은 ITO 로 제한되지 않는다. 예를 들어, 아연 산화물이 ITO 대신에 사용될 수 있다.
전도성의 투명 물질로 제 1 전극 (13) 을 형성하는 대신에, 제 1 전극은 투명하고 극히 얇은 금속층으로 형성될 수 있다. 극히 얇은 층은 50 nm 이하, 바람직하게는 0.5 내지 20 nm 범위의 두께를 갖는다.
본 실시예 및 실시형태는 예시적인 것이고 비 제한적인 것으로 해석되어야 하며, 본 발명은 여기에 제시된 상세에 의해 제한되어서는 안되고, 첨부된 청구범위의 범위 및 균등물 내에서 변화될 수 있다.
본 발명에서는, 제 1 연결 단자 (13a) 부근의 유기 EL 층 (14) 을 통해 흐르는 전류의 양과 제 1 연결 단자 (13a) 로부터 가장 먼 위치의 유기 EL 층 (14) 을 통해 흐르는 전류의 양 사이의 차이는 작다. 이는 유기 EL 소자 (11) 내 광도 불균일을 최소화한다. 또한, 유기 EL 층 (14) 을 덮는 도전층 (17) 은 유기 EL 층 (14) 의 열을 균일하게 방사하여, 광도 불균일 최소화 효과를 향상시킨다.
또한, 보호 커버가 필요하지 않으므로, 얇은 유기 EL 소자 (11) 가 제조될 수 있다.
Claims (7)
- 가시 광선을 투과시키는 기판 (12);상기 기판 상에 중첩되고, 가시 광선을 투과시키는 제 1 전극(13);상기 제 1 전극 상에 중첩된 유기 EL 층 (14);상기 유기 EL 층을 향하는 제 1 표면, 상기 유기 EL 층을 등지는 제 2 표면, 및 상기 제 2 표면을 따라 배열된 복수의 돌기 또는 복수의 리세스 중 하나 이상을 포함하며, 상기 유기 EL 층에 중첩된 제 2 전극 (15); 및상기 제 2 전극을 덮고, 상기 유기 EL 층을 보호하기 위한 보호막 (16) 을 구비하는, 유기 EL 소자 (11).
- 제 1 항에 있어서,상기 보호막은 코팅 막인 유기 EL 소자.
- 제 1 항에 있어서,상기 보호막은 상기 제 2 전극에 인접하는 유기 EL 소자.
- 제 1 항에 있어서,상기 보호막은 상기 제 2 전극과 근접하게 접촉되는 유기 EL 소자.
- 제 1 항에 있어서,상기 복수의 돌기 또는 복수의 리세스 중 하나 이상은 상기 제 2 전극과 일체로 형성되는 유기 EL 소자.
- 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 제 1 전극은, 연결 단자 (13a) 를 포함하는 제 1 단 및 상기 제 1 단의 반대측에 위치한 제 2 단 (13b) 을 가지며,상기 유기 EL 소자는,상기 보호막 및 상기 제 2 전극을 덮고, 상기 제 2 전극과 절연되고 상기 제 1 전극의 상기 제 1 단 및 제 2 단에 연결되는 도전막 (17) 을 더 구비하는, 유기 EL 소자.
- 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 제 1 전극의 외측에 위치하고, 상기 제 1 전극에 연결되고 상기 제 1 전극보다 낮은 저항을 갖는 보조 전극 (20) 을 더 구비하는 유기 EL 소자.
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