KR20100049974A - 무기 전계발광소자 및 그 제조방법 - Google Patents

무기 전계발광소자 및 그 제조방법 Download PDF

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KR20100049974A
KR20100049974A KR1020080109037A KR20080109037A KR20100049974A KR 20100049974 A KR20100049974 A KR 20100049974A KR 1020080109037 A KR1020080109037 A KR 1020080109037A KR 20080109037 A KR20080109037 A KR 20080109037A KR 20100049974 A KR20100049974 A KR 20100049974A
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박상현
배민종
정태원
고영철
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삼성전자주식회사
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00—Electroluminescent light sources
    • H05B33/12—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
    • H05B33/22—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the chemical or physical composition or the arrangement of auxiliary dielectric or reflective layers

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Abstract

개시된 무기 전계발광소자는 유전체층 상에 무기 발광층이 형성되고, 무기 발광층 상에 도파로층이 형성되고, 도파로층 상에 도파로층을 피복하며 빛이 방출되는 방출부가 형성된 반사막이 구비된다.

Description

무기 전계발광소자 및 그 제조방법{Inorganic electroluminescence device and method for preparing the Same}
본 발명의 실시예는 무기 전계발광소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
무기 전계발광소자(이하, 무기 EL이라고 함)는 램프 형식의 광원으로 사용되어, 휴대폰 키패드(keypad)나 광고판, 간단한 의료형 장비 등에 사용되어 왔다. 도 1은 종래의 무기 전계발광소자의 단면을 개략적으로 도시한 것이다. 도 1에 도시된 무기 전계발광소자는 기판(10) 상에 하부 전극(11)이 형성되고, 상기 하부 전극(11) 상에 유전체층(12)가 형성되며, 상기 유전체층(12) 상에 무기 발광층(13)이 형성되며, 상기 무기 발광층(13) 상에 상부 전극(14)이 형성된다. 상기와 같은 구조의 무기 전계발광소자에서, 상기 하부 전극(11)과 상부 전극(14) 사이에 소정의 전압을 인가하게 되면 유전체층(12)으로부터 전자들이 방출되고, 이렇게 방출된 전자들은 무기 발광층(13) 내에 형성된 전계에 의하여 가속되어 무기 발광층(13) 내의 각 형광체들(phosphor)과 충돌하게 된다. 이에 따라 각 형광체들로부터 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 가시광을 방출함으로써 화상을 형성하게 되는 것이다. 무기 EL은 초박막형, 저가(low cost), 플렉서블(flexible) 등의 장점을 갖지만 근본적으로 휘도가 낮기 때문에 기존의 무기 EL의 구조로는 디스플레이로서의 구현이 어렵다. 하지만, 근래 디스플레이의 크기가 점차 증가하는 추세에 있으며, DID(Digital information display), Home display 등이 대세를 이룰 것으로 예상되므로, 무기 EL를 디스플레이에 적용하기 위한 연구 개발이 요구된다. 무기 EL을 대형 디스플레이 분야에 적용하기 위해서는 휘도 문제를 개선하는 것이 요구된다.
일본공개특허 2006-244768호는 EL층, 투명전극층, 투명기판이 차례로 배치하고 투명전극층과 투명기판 사이에 광확산층을 형성하고, 반사방지필름층이 구비되며, 상기 광확산층은 투명전극을 도파로로서 도파해 광을 확산하는 EL 소자를 개시하고 있다.
하지만, 이러한 구조에서는 휘도 향상에 한계가 있으며, 색순도가 저하되거나 선명한 색상을 구현하지 못하며, 광 효율이 떨어진다.
본 발명의 실시예에 따르면, 외부 광추출 효율을 증가시킴으로서 휘도 및 광 효율을 향상시킨 무기 전계발광소자 및 그 제조방법을 제공한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제작이 용이한 무기 전계발광소자의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따른 무기 전계발광소자는 하부 전극; 상기 하부 전극 상에 형성되는 유전체층; 상기 유전체층 상에 형성되는 무기 발광층; 상기 무기 발광층 상에 형성되는 상부 전극; 상기 상부 전극 상에 형성되는 도파로층; 및 상기 도파로층을 피복하며 빛이 방출되는 방출부가 형성된 반사막을 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 도파로층 두께는 방출부 너비의 0.5 내지 5 배일 수 있다.
상기 도파로층은 PDMS(polydimethylsiloxane) 및 SU-8 폴리머로부터 하나 이상 선택된 물질로 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 무기 발광층과 상부 전극 사이에 유전체층이 더 형성될 수 있다.
상기 무기 발광층은 적색용 형광체, 녹색용 형광체 및 청색용 형광체를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무기 전계발광소자는 기판; 기판 하부에 형성되는 도파로층; 상기 도파로층을 피복하며 빛이 방출되는 방출부가 형성된 반사막; 상기 기판 상에 형성되는 하부 전극; 상기 하부 전극 상에 형성되는 무기 발광층; 상기 무기 발광층 상에 형성되는 유전체층; 및 상기 유전체층 상에 형성되는 상부 전극을 포함한다.
또 다른 실시예에서는 상기 무기 발광층과 하부 전극 사이에 유전체층이 더 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 무기 전계발광소자의 제조방법은, 하부 전극, 유전체층, 무기 발광층 및 상부 전극을 순차적으로 적층하는 단계; 상기 상부 전극 상에 도파로층을 형성하는 단계; 및 상기 도파로층을 빛이 방출되는 방출부가 형성된 반사막으로 피복하는 단계;를 포함한다.
상기 도파로층은 포토(photo) 공정에 의해 형성될 수 있다.
상기 도파로층은 임프린트(imprint) 공정에 의해 형성될 수 있다.
본 발명의 하나 이상의 실시예에 따른 무기 EL은 휘도 및 광 효율이 향상되고, 선명한 색상을 구현할 수 있다. 또한, 무기 EL의 구동 전압을 낮출 수 있으며, 초박막 및 유연성(flexibility)을 구현할 수 있고, 구조가 간단하여 제작이 용이한 무기 전계발광소자의 제조방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 무기 EL과 그 제조 방법에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2a는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 무기 전계발광소자의 단면을 개략적으로 도시한 것이다. 도 2a에 도시된 무기 전계발광소자는 기판(20) 상에 하부 전극(21), 상기 하부 전극 상에 형성되는 유전체층(22), 상기 유전체층 상에 형성되는 무기 발광층(23), 상기 무기 발광층 상에 형성되는 상부 전극(24), 상기 상부 전극 상에 형성되는 도파로층(25), 및 상기 도파로층(25)을 피복하며 빛이 방출되는 방출부(26a)가 형성된 반사막(26)을 포함한다. 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 도파로층(25)과 반사막(26)을 구비하여 외부 광추출 효율을 증가시킴으로써 휘도 및 광효율을 향상시킨다.
상기 기판(20)으로는 투명한 기판이 사용될 수 있으며, 유리 또는 플라스틱 기판이 사용될 수 있다. 또한 도면에는 도시되지 않았지만 상기 상부 전극(24) 상면에는 상부 기판이 더 형성될 수 있다. 상기 상부 기판으로 투명한 기판이 사용되며, 유리 또는 플라스틱 기판이 사용될 수 있다.
상기 하부 전극(21)으로는 금속 물질 또는 투명한 도전성 물질이 사용될 수 있다. 상기 투명한 도전성 물질로는 ITO(Indium Tin Oxide) 등이 사용될 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 유전체층(22)은 바륨 타이타네이트(BaTiO3) 실리콘 산화물 등이 사용될 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 무기 발광층(23)은 무기 형광체(phosphor)가 사용될 수 있다. 상기 무기 형광체(phosphor)로는 ZnS, SrS, BaS, GaS, ZnO, ZnSe, GaN, 및 GaP 중에서 선택된 적어도 하나가 사용될 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 무기 발광층(23)은 적색광을 방출하는 적색용 형광체, 녹색광을 방출하는 녹색용 형광체 및 청색광을 방출하는 청색용 형광체를 포함한다. 상기 적색용 형광체로 ZnS : Cu, Cl, Mn가 사용될 수 있다. 상기 녹색용 형광체는 ZnS : Cu, Al (or ZnS :Cu, Cl)가 사용될 수 있다. 상기 청색용 형광체는 ZnS : Cu, Cl가 사용될 수 있다. 본 발명의 형광체들은 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 물질로 이루어질 수 있다.
상기 무기 발광층(23)의 상면에는 상부 전극(24)이 형성되어 있다. 상기 상부 전극(24)으로는 투명한 도전성 물질이 사용될 수 있다. 상기 투명한 도전성 물질로는 ITO(Indium Tin Oxide) 등이 사용될 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 도파로층(25)의 굴절율은 1.3 내지 1.75 정도 범위를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 도파로층(25)의 굴절율은 1.4 내지 1.7일 수 있다. 상기 도파로층(25)으로는 투명수지 재료가 사용될 수 있다. 상기 도파로층(25)은 PDMS(polydimethylsiloxane) 및 SU-8 폴리머로부터 하나 이상 선택된 물질로 형성될 수 있다. 도파로층의 형성방법은 스핀코팅이나, 블레이드 코팅 등의 성막법을 이용하거나 잉크젯법을 이용할 수 있다. 예를 들어, 도파로층(25)은 photo 공정이 나 imprint 공정 등으로 형성될 수 있다. 도파로층(25)이 두꺼울수록 광 추출 효율이 높아진다. 본 발명의 일실시예에서는 상기 도파로층(25)의 두께는 1 ㎛ 이상이며, 예를 들어 3 내지 30 ㎛일 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에서는 상기 도파로층(25)의 두께를 반사막(26)에 형성된 방출부(26a)의 너비의 0.5 내지 5 배로 할 수 있다. 예를 들어, 1 내지 5 배일 수 있으며, 또는 2 내지 5배일 수 있다.
상기 반사막(26)으로는 반사율이 높은 금속 재질이 사용될 수 있으며, 예컨대 알루미늄이나 은 등을 증착하거나 포토리소그래피법 등에 의해 패터닝하여 형성될 수 있다. 상기 반사막(26)에는 도파로층(25)을 피복하며 빛이 방출되는 방출부(26a)가 형성되어 있다. 상기 방출부(26a)의 너비는 상기 도파로층(25)의 두께에 따라 결정될 수 있다. 또는, 상기 방출부(26a)의 너비는 해상도에 따라서 결정될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에서는 하부 전극이 반사 전극이 아닐 경우, 반사막(26)이 하부 전극(21)에 더 형성될 수 있다.
상기 무기 전계발광소자에서, 하부 전극(21)과 상부 전극(24) 사이에 전압이 인가되면, 상기 유전체층(22)으로부터 무기 발광층(23) 내부로 전자들이 방출된다. 상기 하부 전극(21)과 상부 전극(24) 사이에는 직류 또는 교류 전압이 인가될 수 있다. 상기 유전체층(22)으로부터 방출된 전자들은 무기 발광층(23) 내부에 형성되는 전계에 의하여 가속되어 무기 발광층(23) 내의 형광체들과 충돌하게 되고, 상기 형광체들로부터 광이 방출된다. 출사된 광은 상부 전극(24)을 통과하게 되고 도파로층(25)에 입사하게 된다. 도파로층(25)에 입사한 광 중 일부는 반사막(26)의 방출부를 통해 그대로 외부로 출사되거나, 반사막(26)에 의해 방출부(26a)로 유도되 어 외부로 출사되어 화상을 형성하게 되는 것이다.
무기 EL은 하부 전극과 상부 전극이 만나는 부분에서 발광을 하기 때문에 해상도에 따라서 발광면적이 정해지게 된다. 만일 하부전극과 상부전극을 해상도가 허용하는 범위까지 확장하고 그 동일 면적에 발광층을 형성하여 발광면적을 그대로 사용하게 되면, 콘트라스트(contrast)가 현저히 떨어지게 된다. 본 발명에서는 이처럼 도파로층(25)을 발광층 면적과 동일하게 형성하여 최대한 넓게 한 후 반사막(26)을 통해 광을 방출부(26a)로 유도함으로써, 발광면적을 증가시키고, 콘트라스트를 증대시킨다. 이 때, 상기 반사막(26)은 픽셀의 면적과 같게 형성할 수 있다.
도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 무기 전계발광소자에 대한 수동매트릭스 평면도이다. 무기 발광층(23) 상에 상부 전극(24)이 형성되고, 상기 상부 전극(24) 상에 도파로층(25)이 차례로 형성될 수 있다. 상기 도파로층(25) 위에는 방출부(26a)가 형성된 반사막(26)이 형성된다. 이때 발광면적은 예를 들어, 픽셀 면적의 1.1 내지 3배일 수 있다. 또는 1.5 내지 2.7배일 수 있다. 다른 실시예에서는 발광면적은 픽셀 면적 대비 1.1 내지 5배일 수 있다. 여기에서 상기 픽셀 면적은 하부전극과 상부전극이 라인형태로 형성되어 있을 경우 하부전극 라인(행)(31)과 상부전극 라인(열)(32)의 중첩영역으로 정의한다. 상기 발광면적은 발광층의 면적을 의미한다. 도 2b에 도시된 바와 같이 하부전극(21)과 상부전극(24)을 해상도가 허용하는 범위까지 확장할 수 있으며, 그에 따라 발광면적이 최대로 증가할 수 있게 된다. 방출부(26a)의 크기는 픽셀 면적 대비 0.7 내지 2배가 되도록 할 수 있 다. 예를 들어, 0.8 내지 1.5배 또는 0.9 내지 1.3배로 형성할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 무기 전계발광소자의 광이 방출되는 메커니즘을 설명하는 모식도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 하부 전극(21) 상에 제1유전체층(22b), 무기 발광층(23), 제2유전체층(22a), 상부 전극(24) 및 도파로층(25)이 적층되고 상기 도파로층(25)을 피복하는 반사막(26)이 형성될 수 있다. 여기서, 상기 무기 발광층(23)은 제1유전체층(22b)과 제2유전체층(22a) 사이에 위치한 샌드위치 구조를 가질 수 있다. 일부광(R1)은 반사막(26) 및 하부 전극(21)을 통해 유도되어 방출부(26a)를 통해 외부로 출사된다. 또 다른 일부 광(R2)은 반사막(26)에 의해 빠져나가지 못하며, 빠져나가도 R3처럼 검출부(detector)(28)에 도달하지 못할 수 있다. 이러한 과정을 통해 발광 면적이 넓어진 무기 발광층(23)으로부터 방출되는 광이 도파로(25)와 반사막(26)에 의해 가이드되어 방출부(26a)를 통해 출사되는 광량이 증가된다. 여기서, 상기 검출부(28)는 광량을 검출하기 위한 것이다. 도 3은 하부 전극(21)이 반사 전극인 경우를 도시하였으나, 하부 전극이 반사 전극이 아닐 경우, 별도의 반사막을 더 형성할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 무기 전계발광소자는 도파로층(25)이 기판 반대편에 위치할 수도 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무기 전계발광소자의 단면을 개략적으로 도시한 것이다. 도 4에 도시된 무기 전계발광소자는 기판(40), 기판(40) 하부에 형성되는 도파로층(45), 상기 도파로층(45)을 피복하며 빛이 방출되는 방출부(46a)가 형성된 반사막(46), 상기 기판(40) 상에 형성되는 하부 전극(41), 상기 하부 전 극(41) 상에 형성되는 무기 발광층(43), 상기 무기 발광층(43) 상에 형성되는 유전체층(42) 및 상기 유전체층(42) 상에 형성되는 상부 전극(44)을 포함한다. 또 다른 실시예에서는 상기 무기 발광층(43)과 하부 전극(41) 사이에 유전체층이 더 형성될 수 있다.
상기 도파로층(45)의 굴절율은 1.3 내지 1.75 정도일 수 있으며, 예를 들어 1.4 내지 1.7일 수 있다. 상기 도파로층(45)으로는 투명수지 재료가 사용될 수 있다. 일 실시예에서는 상기 도파로층(45)은 PDMS(polydimethylsiloxane) 및 SU-8 폴리머로부터 하나 이상 선택될 수 있다. 광도파로의 형성방법은 스핀코팅이나, 블레이드 코팅 등의 성막법을 이용하거나 잉크젯법을 이용할 수 있다. 예를 들어, photo 공정이나 imprint 공정 등으로 형성될 수 있다. 도파로층(45)이 두꺼울수록 광 추출 효율은 높아진다. 본 발명의 실시예에서는 상기 도파로층(45) 두께는 1 ㎛ 이상이며, 예를 들어 3 내지 30 ㎛ 범위 내에 있을 수 있다. 다른 예에서는 상기 도파로층(45) 두께를 반사막(46)에 형성된 방출부(46a) 너비의 0.5 내지 5 배로 한다. 또는, 1 내지 5 배로 하거나 2 내지 5배로 할 수 있다.
상기 반사막(46)은 반사율이 높은 금속 재질이 사용될 수 있으며, 예컨대 알루미늄, 은 등을 증착하거나 포토리소그래피법 등에 의해 패터닝하여 형성될 수 있다. 일실시예에서는 상기 반사막(46)을 알루미늄으로 형성할 수 있다. 상기 반사막(46)은 도파로층(45)을 피복하며 빛이 방출되는 방출부(46a)가 형성되어 있다. 상기 방출부(46a)의 너비는 도파로층(45)의 두께에 따라 결정될 수 있다.
상기 기판(40)으로는 투명한 기판으로서, 유리 또는 플라스틱 기판이 사용될 수 있다. 또한 도면에는 도시되지 않았지만 상기 상부 전극(44) 상면에는 상부 기판이 더 형성될 수 있다. 상기 상부 기판으로 투명한 기판이 사용되며, 유리 또는 플라스틱 기판이 사용될 수 있다.
상기 하부 전극(41)은 투명한 도전성 물질이 사용될 수 있다. 상기 투명한 도전성 물질로는 ITO(Indium Tin Oxide) 등이 사용될 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 무기 발광층(43)은 무기 형광체(phosphor)가 사용될 수 있다. 상기 무기 형광체(phosphor)는 ZnS, SrS, BaS, GaS, ZnO, ZnSe, GaN, 및 GaP에서 하나 이상 선택될 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 무기 발광층(43)은 적색광을 방출하는 적색용 형광체, 녹색광을 방출하는 녹색용 형광체 및 청색광을 방출하는 청색용 형광체를 포함한다. 일 예에서는 상기 적색용 형광체로 ZnS : Cu, Cl, Mn가 사용될 수 있다. 상기 녹색용 형광체는 ZnS : Cu, Al가 사용될 수 있다. 상기 청색용 형광체는 ZnS : Cu, Cl가 사용될 수 있다. 본 발명의 형광체들은 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 물질로 이루어질 수 있다.
상기 유전체층(42)은 실리콘 산화물 등이 사용될 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 유전체층(42)의 상면에는 상부 전극(44)이 형성되어 있다. 상기 상부 전극(44)으로는 금속 물질 또는 투명한 도전성 물질이 사용될 수 있다. 상기 투명한 도전성 물질로는 ITO(Indium Tin Oxide) 등이 사용될 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 다른 측면은 무기 전계발광소자의 제조방법에 관한 것이다. 일 실시예에서는 도 2a를 참조하면, 하부 전극(21), 유전체층(22), 무기 발광층(23) 및 상부 전극(24)을 순차적으로 적층하고, 상기 상부 전극(24) 상에 도파로층(25)을 형성하고, 그리고 상기 도파로층(25)을 빛이 방출되는 방출부(26a)가 형성된 반사막(26)으로 피복하는 것을 포함한다.
상기 도파로층(25)은 스핀코팅이나, 블레이드 코팅 등의 성막법을 이용하거나 잉크젯법을 이용할 수 있다. 예를 들어, 포토(photo) 공정에 의해 형성될 수 있으며, 또는 임프린트(imprint) 공정에 의해 형성될 수 있다. 도파로층은 무기 발광층의 면적과 동일하게 형성한다. 또한 상기 무기 발광층은 픽셀 면적 대비 최대 3배를 넘지 않도록 구성할 수 있다. 본 발명의 일실시예에서는 도파로층 및 반사막에 의해 발광면적이 커진 효과를 얻을 수 있으며, 이에 따라 휘도 및 광 효율이 증대된다. 상기 도파로층 두께는 방출부 너비의 0.5 내지 5 배로 할 수 있다. 예를 들어, 1 내지 5 배로 구성하거나 2 내지 5배로 구성할 수 있다.
상기 반사막은 도파로를 피복하도록 형성하며, 알루미늄, 은 등을 증착하거나 포토리소그래피법 등에 의해 패터닝하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 반사막으로 알루미늄을 사용한다. 일 예에서 반사막의 방출부의 면적은 5-40 ㎛2일 수 있다.
본 발명은 하기의 예들에 의하여 보다 더 잘 이해될 수 있으며, 하기의 예들은 본 발명의 예시 목적을 위한 것이며 첨부된 특허청구범위에 의하여 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.
<구현예 1∼6>
Al 전극 상에 SiO2 유전체층 0.2 ㎛, PDMS 발광층, SiO2 유전체층 0.4 ㎛, ITO 전극 및 굴절율이 1.5인 PDMS 도파로층을 차례로 형성하고, 상기 도파로층의 표면 및 측면을 Al 반사막으로 증착시켜 소자를 제조하였다. 이때 반사막에 형성된 방출부의 면적은 10×10 ㎛2으로 하였다. 도파로의 높이를 0 내지 20 ㎛으로 변경하면서 발광층 면적을 증가시켜 광량을 측정하였다.
<비교예 1>
도파로를 형성하지 않은 것을 제외하고는 상기 예 1과 동일하게 수행하였다.
실험결과는 하기 표 1에 나타내었으며, 발광층 면적을 비교예 1의 3배 및 5배로 했을 때 도파로 높이에 따른 광량 변화를 각각 도 5 및 6에 나타내었다.
도파로 높이(㎛) 방출부 면적(㎛2) 발광층 면적(㎛2) 검출부 높이(㎛) 검출부 면적(㎛) 측정광량 (W/mm2)
구현예 1 5 10 30×10 10 10 3402
2 5 10 50×10 10 10 3385
3 10 10 30×10 10 10 3832
4 10 10 50×10 10 10 4129
5 20 10 30×10 10 10 3994
6 20 10 50×10 10 10 4693
비교예 1 - 10 10 10 10 1995
상기 표 1과 도 5 및 6에 나타난 바와 같이, 도파로층을 형성할 경우, 발광면적이 증가함에 따라 휘도가 증가하는 것을 확인할 수 있다. 또한 발광면적이 증가하면 도파로의 두께 조절에 따라 휘도가 증가하는 것을 확인할 수 있다. 이와 같이 발광층의 면적을 최대한 확보한 후, 광도파로와 반사막을 형성해 광이 방출되는 부분으로 해상도를 정할 수 있으며, 발광되는 부분의 증대로 인한 휘도 및 광효율 증대 효과 가져 올 수 있다는 것을 알 수 있다.
도 1은 일반적인 무기 전계발광소자 단면을 개략적으로 도시한 것이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 무기 전계발광소자 단면을 개략적으로 도시한 것이며, 도 2b는 무기 전계발광소자의 수동 매트릭스 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무기 전계발광소자의 광이 도출되는 메커니즘을 설명하는 모식도이다.
도 4는는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무기 전계발광소자 단면을 개략적으로 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 발광층 면적을 픽셀 면적의 3배로 했을 때 도파로 높이에 따른 휘도 변화를 그래프로 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따라 발광층 면적을 픽셀 면적의 5배로 했을 때 도파로 높이에 따른 휘도 변화를 그래프로 나타낸 것이다.
<도면의 주요부호에 대한 간단한 설명>
10, 20 : 기판 11, 21, 41 : 하부 전극
12, 22, 42 : 유전체층 13, 23, 43 : 무기 발광층
14, 24, 44 : 상부 전극 25, 45 : 도파로층
26 : 반사막 26a : 방출부

Claims (15)

  1. 하부 전극;
    상기 하부 전극 상에 형성되는 유전체층;
    상기 유전체층 상에 형성되는 무기 발광층;
    상기 무기 발광층 상에 형성되는 상부 전극;
    상기 상부 전극 상에 형성되는 도파로층; 및
    상기 도파로층을 피복하며 빛이 방출되는 방출부가 형성된 반사막;을 포함하는 무기 전계발광소자.
  2. 제1항에 있어서, 상기 도파로층 두께는 방출부 너비의 0.5 내지 5 배인 무기 전계발광소자.
  3. 제1항에 있어서, 상기 도파로층은 PDMS(polydimethylsiloxane) 및 SU-8 폴리머로부터 하나 이상 선택된 물질로 형성되는 무기 전계발광소자.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 무기 전계발광소자의 발광면적은 하부전극의 라인과 상부전극의 라인의 중첩영역으로 정의되는 픽셀 면적의 1.1 내지 3배인 무기 전계발광소자.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 무기 발광층과 상부 전극 사이에 유전체층이 더 형성된 무기 전계발광소자.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 무기 발광층은 적색용 형광체, 녹색용 형광체 및 청색용 형광체를 포함하는 전계발광소자.
  7. 기판;
    기판 하부에 형성되는 도파로층;
    상기 도파로층을 피복하며 빛이 방출되는 방출부가 형성된 반사막;
    상기 기판 상에 형성되는 하부 전극;
    상기 하부 전극 상에 형성되는 무기 발광층;
    상기 무기 발광층 상에 형성되는 유전체층; 및
    상기 유전체층 상에 형성되는 상부 전극;을 포함하는 무기 전계발광소자.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 도파로층 두께는 방출부 너비의 0.5 내지 5 배인 무기 전계발광소자.
  9. 제8항에 있어서, 상기 무기 전계발광소자의 발광면적은 하부전극 라인과 상부전극 라인의 중첩영역으로 정의되는 픽셀 면적의 1.1 내지 3배인 무기 전계발광소자.
  10. 제7항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도파로층은 PDMS(polydimethylsiloxane) 및 SU-8 폴리머로부터 하나 이상 선택된 물질로 형성되는 무기 전계발광소자.
  11. 제7항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 무기 발광층과 하부 전극 사이에 유전체층이 더 형성된 무기 전계발광소자.
  12. 제7항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 무기 발광층은 적색용 형광체, 녹색용 형광체 및 청색용 형광체를 포함하는 무기 전계발광소자.
  13. 하부 전극, 유전체층, 무기 발광층 및 상부 전극을 순차적으로 적층하는 단계;
    상기 상부 전극 상에 도파로층을 형성하는 단계; 및
    상기 도파로층을 빛이 방출되는 방출부가 형성된 반사막으로 피복하는 단계;를 포함하는 무기 전계발광소자의 제조방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 도파로층은 포토(photo) 공정에 의해 형성되는 무기 전계발광소자의 제조방법.
  15. 제13항에 있어서, 상기 도파로층은 임프린트(imprint) 공정에 의해 형성되는 무기 전계발광소자의 제조방법.
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