KR20070051636A - 유기 발광 소자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 빛의 손실을 최소화하여 휘도가 보다 향상된 유기 발광 소자에 관한 것이다.

상기 본 발명에 의한 유기 발광 소자는, 투명 기판; 상기 투명 기판 위에 어느 한 방향으로 배열되어 있는 복수의 양전극층; 상기 양전극층 상에 복수의 화소 개구부를 정의하도록 상기 투명 기판 및 복수의 양전극층 위에 격자 형태로 형성되어 있고, 상기 투명 기판에 비해 작은 굴절율을 가진 물질로 이루어진 절연막; 상기 복수의 양전극층과 직교하는 방향으로 배열된 절연막 위에 형성되어 있는 격벽; 상기 화소 개구부의 양전극층 위에 형성되어 있는 유기 박막층; 및 상기 유기 박막층 위에 형성되어 있는 음전극층을 포함하고, 상기 절연막 하부의 투명 기판 및 양전극층 상에는, 양 측벽이 상기 투명 기판의 상면과 둔각을 이루는 트렌치가 형성되어 있다.

유기 발광 소자, 트렌치, 반사, 휘도

Description

유기 발광 소자{ORGANIC LIGHT EMITTING DIODE}

도 1은 종래 기술에 의한 유기 발광 소자의 화소 구성을 나타내는 간략화된 도면이고,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자의 화소 구성을 나타내는 간략화된 도면이다.

본 발명은 빛의 손실을 최소화하여 휘도가 보다 향상된 유기 발광 소자에 관한 것이다.

일반적으로, 유기 발광 소자는 평판 디스플레이 소자의 하나로서 투명 기판 상의 양전극층과 음전극층 사이에 유기 발광층을 포함하는 유기 박막층 등을 개재하여 구성하며, 매우 얇은 두께의 매트릭스 형태를 이룬다.

이러한 유기 발광 소자는 15V 이하의 낮은 전압으로 구동이 가능하고, 다른 디스플레이 소자, 예를 들어, TFT-LCD에 비해 휘도, 시야각 및 소비 전력 등에서 우수한 특성을 나타낸다. 더구나, 유기 발광 소자는 다른 디스플레이 소자에 비해 1㎲의 빠른 응답 속도를 가지기 때문에 동영상 구현이 필수적인 차세대 멀티미디어용 디스플레이에 적합한 소자이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 종래 기술에 따른 유기 발광 소자 및 이의 문제점을 설명하기로 한다.

도 1은 종래 기술에 의한 유기 발광 소자의 화소 구성을 나타내는 간략화된 도면이다.

도 1을 참조하면, 종래 기술에 의한 유기 발광 소자에는, 투명 기판(100) 위에 어느 한 방향으로 배열된 복수의 양전극층(102)이 형성되어 있다. 이러한 복수의 양전극층(102)은 ITO 또는 IZO 등의 투명 도전 물질로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 투명 기판(100) 및 복수의 양전극층(102) 위에 격자 형태의 절연막(104)이 형성되어 있다. 이러한 격자 형태의 절연막(104)은 상기 양전극층(102) 상에 복수의 화소 개구부(106)를 정의하며, 예를 들어, 폴리이미드계 감광막과 같은 절연 물질로 이루어질 수 있다.

그리고, 상기 격자 형태의 절연막(104) 중 상기 복수의 양전극층(102)과 직교하는 방향으로 배열된 상기 절연막(104) 위에는 단면으로 보아 역경사 프로파일을 가지는 격벽(108)이 형성되어 있다. 이러한 격벽(108)은, 예를 들어, 네가티브 감광막과 같은 절연 물질로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 절연막(104)에 의해 정의된 화소 개구부(106)의 상기 양전극 층(102) 위에는 유기 발광층 등을 포함하는 유기 박막층(110)이 형성되어 있으며, 상기 유기 박막층(110) 위에는 음전극층(112)이 형성되어 있다. 상기 음전극층(112)은, 예를 들어, 알루미늄과 같은 저저항 금속 물질로 이루어질 수 있다.

이러한 종래 기술에 의한 유기 발광 소자에서는, 상기 양전극층(102)에서 이동한 정공과 상기 음전극층(112)에서 이동한 전자가 화소 개구부(106)의 유기 박막층(110) 중의 유기 발광층에서 서로 만나 전자-정공쌍을 형성하고, 이러한 전자-정공쌍이 바닥상태로 떨어짐으로서, 각 화소가 발광하게 된다.

그런데, 상기 종래 기술에 의한 유기 발광 소자에서는, 상술한 과정을 통해 각 화소에서 발생한 빛이 하부의 투명 기판(100)을 통과하는 과정에서, 상기 투명 기판(100)의 하면 등에 의해 반사되어 상당 부분 손실된다(도 1의 화살표 참조). 따라서, 각 화소에서 발생한 빛을 효율 좋게 이용하지 못하여 유기 발광 소자의 휘도가 저하되는 문제점이 있었으며, 이러한 문제점의 개선을 위해 보다 큰 전력을 인가하는 경우 소비전력이 증가하는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하여, 각 화소에서 발생한 빛의 손실을 최소화하여 휘도가 보다 향상된 유기 발광 소자를 제공하기 위한 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 투명 기판; 상기 투명 기판 위에 어느 한 방향으로 배열되어 있는 복수의 양전극층; 상기 양전극층 상에 복수의 화소 개구부를 정의하도록 상기 투명 기판 및 복수의 양전극층 위에 격자 형태로 형성되어 있고, 상기 투명 기판에 비해 작은 굴절율을 가진 물질로 이루어진 절연막; 상기 복수의 양전극층과 직교하는 방향으로 배열된 절연막 위에 형성되어 있는 격벽; 상기 화소 개구부의 양전극층 위에 형성되어 있는 유기 박막층; 및 상기 유기 박막층 위에 형성되어 있는 음전극층을 포함하고, 상기 절연막 하부의 투명 기판 및 양전극층 상에는, 양 측벽이 상기 투명 기판의 상면과 둔각을 이루는 트렌치가 형성되어 있는 유기 발광 소자를 제공한다.

상기 본 발명에 의한 유기 발광 소자에서, 상기 트렌치의 양 측벽이 상기 투명 기판의 상면과 이루는 각은 서로 동일하게 될 수 있다.

또한, 상기 본 발명에 의한 유기 발광 소자에서, 상기 트렌치는 이등변 삼각형, 등변 사다리꼴 또는 반원형의 단면을 띄고 있을 수 있다.

그리고, 상기 본 발명에 의한 유기 발광 소자에서, 상기 투명 기판은 유리로 이루어져 있고, 상기 절연막은 유리보다 작은 굴절율을 가진 수지로 이루어져 있는 것일 수 있다.

이하 첨부한 도면을 참고로 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자의 구조에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.

도면에서는 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 또한, 본 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자의 화소 구성을 나타내는 간략화된 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 유기 발광 소자에서는, 플라스틱 또는 유리 등의 광투과 물질로 이루어진 투명 기판(100) 위에 어느 한 방향으로 배열된 복수의 양전극층(102)이 형성되어 있다. 상기 복수의 양전극층(102)은 ITO 또는 IZO 등의 투명 도전 물질로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 투명 기판(100) 및 양전극층(102) 상에는 소정 깊이의 복수의 트렌치(116)가 형성되어 있다. 보다 구체적으로, 이러한 트렌치(116)는 절연막(104) 하부의 투명 기판(100) 및 양전극층(102) 상에 형성되어 있으며, 상기 트렌치(116)의 양 측벽은 투명 기판(100)의 상면과 둔각(θ, θ')을 이루고 있다. 보다 구체적으로, 상기 트렌치(116)의 양 측벽이 상기 투명 기판(100)의 상면과 이루는 각은 서로 동일하게 되는 것(θ = θ')이 바람직하며, 상기 트렌치(116)는 양 측벽이 투명 기판(100)의 상면과 둔각(θ, θ')을 이루는 범위 내에서 다양한 다각형 단면을 띌 수 있으나, 이등변 삼각형, 등변 사다리꼴 또는 반원형의 단면을 띄고 있는 것이 바람직하다.

그리고, 도시하지는 않았지만, 상기 투명 기판(100)과 복수의 양전극층(102) 사이에는 이들의 접착력을 보다 향상시키기 위하여, 예를 들어, 실리콘 산화막 등의 버퍼막이 더 형성되어 있을 수도 있으며, 일부 영역의 상기 복수의 양전극층(102) 위에는 이의 저항을 감소시키기 위해, 예를 들어, 크롬 등의 저저항 금속 물질로 이루어진 보조 전극이 더 형성되어 있을 수도 있다.

그리고, 상기 투명 기판(100) 및 복수의 양전극층(102) 위에는 격자 형태의 절연막(104)이 형성되어 있다. 이러한 격자 형태의 절연막(104)은 상기 양전극층(102) 상에 복수의 화소 개구부를 정의한다. 또한, 상기 절연막(104)은 정경사 단면을 가짐으로서 상기 복수의 양전극층(102)이 배열된 방향과 직교하는 방향으로 음전극층(112)이 상기 절연막(104)을 타고 넘어 연결될 수 있도록 형성되어 있다.

상기 절연막(104)은 또한, 상기 투명 기판(100)에 비해 작은 굴절율을 가진 절연 물질로 이루어져 있다. 일반적으로 굴절율이 큰 물질에서 작은 물질로 빛이 진행하는 경우에 양 물질의 계면에서 빛의 반사가 일어나는 경향이 있다는 사실이 알려져 있다. 즉, 상기 절연막(104)이 상기 투명 기판(100)에 비해 작은 굴절율을 가진 절연 물질로 이루어짐으로서, 상기 투명 기판(100)의 하면 등에 의해 반사되어 각 화소의 올바른 발광 방향과 다른 방향으로 향하던 빛이 상기 투명 기판(100)과 절연막(104)이 접하는 상기 트렌치(116)의 측벽에서 다시 반사되어 각 화소의 올바른 발광 방향을 향하도록 할 수 있다(도 2의 화살표 참조). 이로서, 본 실시예에 따른 유기 발광 소자에서는 각 화소에서 발광한 빛의 손실을 줄여 이를 보다 효율 좋게 이용할 수 있으므로, 보다 향상된 휘도를 가진다. 한편, 이러한 본 실시예의 작용에 대해서는 이하에서 더욱 상세히 설명하기로 한다.

상기 절연막(104)을 이루는 물질의 종류와 관련하여, 상기 투명 기판(100)이, 예를 들어, 유리로 이루어져 있는 경우, 상기 절연막(104)은 유리보다 낮은 굴절율을 가진 수지로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 종래부터 절연막(104)에 사용되던 포지티브 감광막 역시 기본적으로 수지를 주재료로 포함해 이루어져 있으므로, 이러한 포지티브 감광막 중 상기 유리보다 작은 굴절율을 가진 것을 사용하여 상기 절연막(104)을 형성할 수도 있다. 이외에도, 투명 기판(100)을 이루는 유리 또는 플라스틱 등의 물질보다 작은 굴절율을 가진 임의의 절연 물질을 사용해 상기 절연막(104)을 형성할 수도 있다.

한편, 상기 격자 형태의 절연막(104) 중 상기 복수의 양전극층(102)과 직교하는 방향으로 배열된 상기 절연막(104) 위에는 단면으로 보아 역경사 프로파일을 가지는 격벽(108)이 형성되어 있다. 이러한 격벽(108)은, 예를 들어, 네가티브 감광막과 같은 절연 물질로 이루어질 수 있다. 상기 격벽(108)이 역경사 프로파일을 가짐으로서, 상기 복수의 양전극층(102)이 배열된 방향을 따라 서로 인접하는 음전극층(112)이 서로 연결되어 단락되는 것이 방지될 수 있다.

그리고, 상기 절연막(104)에 의해 정의된 화소 개구부(106)의 상기 양전극층(102) 위에는, 유기 발광층 등을 포함하는 유기 박막층(110)이 형성되어 있으며, 상기 유기 박막층(110) 위에는 음전극층(112)이 형성되어 있다. 상기 유기 박막층(110)은 상기 유기 발광층 외에 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 주입층 또는 전자 수송층 등을 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 음전극층(112)은, 예를 들어, 알루미늄과 같은 일함수가 낮은 금속 물질로 이루어질 수 있다.

이러한 본 실시예에 의한 유기 발광 소자에서는, 상기 양전극층(102)에서 이동한 정공과 상기 음전극층(112)에서 이동한 전자가 상기 화소 개구부(106)의 유기 박막층(110) 중의 유기 발광층에서 서로 만나 전자-정공쌍을 형성하고, 이러한 전자-정공쌍이 바닥상태로 떨어짐으로서, 각 화소가 발광하게 된다.

그런데, 실제로 상기 각 화소에서 발생한 빛의 상당 부분은 하부의 투명 기판(100)을 통과하는 과정에서, 상기 투명 기판(100)의 하면 등에 의해 반사되어 각 화소의 올바른 발광 방향과 다른 방향을 향하게 되며, 종래에는 이 빛이 그대로 손실되어 각 화소에서 발생한 빛을 효율 좋게 이용할 수 없는 문제점이 있었다.

그러나, 상술한 본 실시예에 따른 유기 발광 소자에서는, 상기 절연막(104) 하부의 투명 기판(100) 및 양전극층(102) 상에 양 측벽이 투명 기판(100)의 상면과 둔각(θ, θ')을 이루는 트렌치(116)가 형성되어 있기 때문에, 각 화소에서 발생한 빛의 일부가 투명 기판(100)의 하면 등에 의해 반사되어 각 화소의 올바른 발광 방향과 다른 방향을 향하게 되더라도, 이러한 빛이 상기 트렌치(116)의 양 측벽에서 반사되어 올바른 발광 방향으로 진행되게 할 수 있다. 특히, 상기 절연막(104)이 상기 투명 기판(100)에 비해 작은 굴절율을 가진 물질로 이루어져 있어서, 상기 투명 기판(100)의 하면 등에 의해 반사된 빛은 굴절율이 높은 투명 기판(100)으로부터 굴절율이 낮은 절연막(104) 쪽으로 진행하게 되므로, 이러한 빛의 대부분이 상기 절연막(104)과 투명 기판(100)이 접하는 상기 트렌치(116)의 측벽에서 반사되어 올바른 발광 방향을 향하게 할 수 있다.

이에 따라, 상기 유기 발광 소자는 각 화소에서 발생한 빛의 손실을 상당히 줄여 이를 효율 좋게 이용할 수 있으므로, 동일한 소비 전력 하에서도 보다 향상된 휘도를 가진다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 각 화소에서 발생한 빛이 손실되는 것을 최소화하여 동일 소비 전력 하에서도 보다 향상된 휘도를 가진 유기 발광 소자를 제공할 수 있다.

따라서, 본 발명은 유기 발광 소자의 고휘도화, 저소비전력화에 크게 기여할 수 있다.

Claims (4)

1. 투명 기판;

   상기 투명 기판 위에 어느 한 방향으로 배열되어 있는 복수의 양전극층;

   상기 양전극층 상에 복수의 화소 개구부를 정의하도록 상기 투명 기판 및 복수의 양전극층 위에 격자 형태로 형성되어 있고, 상기 투명 기판에 비해 작은 굴절율을 가진 물질로 이루어진 절연막;

   상기 복수의 양전극층과 직교하는 방향으로 배열된 절연막 위에 형성되어 있는 격벽;

   상기 화소 개구부의 양전극층 위에 형성되어 있는 유기 박막층; 및

   상기 유기 박막층 위에 형성되어 있는 음전극층을 포함하고,

   상기 절연막 하부의 투명 기판 및 양전극층 상에는, 양 측벽이 상기 투명 기판의 상면과 둔각을 이루는 트렌치가 형성되어 있는 유기 발광 소자.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 트렌치의 양 측벽이 상기 투명 기판의 상면과 이루는 각은 서로 동일한 유기 발광 소자.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 트렌치는 이등변 삼각형, 등변 사다리 꼴 또는 반원형의 단면을 띄고 있는 유기 발광 소자.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 투명 기판은 유리로 이루어져 있고, 상기 절연막은 유리보다 작은 굴절율을 가진 수지로 이루어져 있는 유기 발광 소자.

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