KR20100072653A - 상부 발광방식 유기전계발광소자 및 이의 제조방법 - Google Patents

상부 발광방식 유기전계발광소자 및 이의 제조방법 Download PDF

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KR20100072653A
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Abstract

본 발명은 유기전계발광소자에 관한 것으로, 특히, 유기전계발광소자를 방열하기 위한 방열부재가 구비된 유기전계발광소자에 관한 것이다.
본 발명의 특징은 OLED패널의 화상이 구현되는 배면에 방열패드와 방열판으로 이루어진 방열부재를 구비함으로써, OLED패널로부터 보텀케이스로 이어지는 열전달경로를 구성하는 것이다.
이로 인하여, OLED패널로부터 발생된 고열을 외부로 효과적으로 방출시켜 방열효과를 극대화시킬 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따른 OLED패널에서는, 간단한 구조의 방열부재를 사용함에 따라, 방열구조 및 설치가 간단하고, 기존의 팬(fan)이나 히트파이프(heat pipe)를 구성하는 것에 비해 방열효과가 뛰어나며 경량 및 박형의 모습을 유지할 수 있다.
Figure P1020080131126
유기전계발광소자, 방열

Description

상부 발광방식 유기전계발광소자 및 이의 제조방법{Top emission type organic electro-luminescence device and method for fabricating of the same}
본 발명은 유기전계발광소자에 관한 것으로, 특히, 유기전계발광소자를 방열하기 위한 방열부재가 구비된 유기전계발광소자에 관한 것이다.
최근까지, CRT(cathode ray tube)가 표시장치로서 주로 사용되었다. 그러나, 최근에 CRT를 대신할 수 있는, 플라즈마표시장치(plasma display panel : PDP), 액정표시장치(liquid crystal display device : LCD), 유기전계발광소자(organic electro-luminescence device : OLED)와 같은 평판표시장치가 널리 연구되며 사용되고 있는 추세이다.
위와 같은 평판표시장치 중에서, 유기전계발광소자(이하, OLED라 함)는 자발광소자로서, 비발광소자인 액정표시장치에 사용되는 백라이트가 필요하지 않기 때문에 경량 박형이 가능하다.
그리고, 액정표시장치에 비해 시야각 및 대비비가 우수하며, 소비전력 측면 에서도 유리하며, 직류 저전압 구동이 가능하고, 응답속도가 빠르며, 내부 구성요소가 고체이기 때문에 외부충격에 강하고, 사용 온도범위도 넓은 장점을 가지고 있다.
특히, 제조공정이 단순하기 때문에 생산원가를 기존의 액정표시장치 보다 많이 절감할 수 있는 장점이 있다.
이러한 특성을 갖는 OLED는 크게 패시브 매트릭스 타입(passive matrix type)과 액티브 매트릭스 타입(active matrix type)으로 나뉘어 지는데, 패시브 매트릭스 타입은 신호선을 교차하면서 매트릭스 형태로 소자를 구성하는 반면, 액티브 매트릭스 타입은 화소를 온/오프(on/off)하는 스위칭 소자인 박막트랜지스터와 전류를 흘려보내주는 구동 박막트랜지스터 및 구동 박막트랜지스터에 한 프레임 동안 전압을 유지해 주는 캐패시터가 화소 별로 위치하도록 한다.
최근, 패시브 매트릭스 타입은 해상도나 소비전력, 수명 등에 많은 제한적인 요소를 가지고 있어, 고해상도나 대화면을 구현할 수 있는 액티브 매트릭스 타입 OLED의 연구가 활발히 진행되고 있다.
또한, 이러한 OLED는 발광된 빛의 투과방향에 따라 상부 발광방식(top emission type)과 하부 발광방식(bottom emission type)으로 나뉘게 되는데, 하부 발광방식은 안정성 및 공정이 자유도가 높은 반면 개구율의 제한이 있어 고해상도 제품에 적용하기 어려운 문제점이 있다.
이에, 최근에는 고개구율 및 고해상도를 갖는 상부 발광방식에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.
도 1은 일반적인 액티브 매트릭스 타입 OLED패널의 단면을 개략적으로 도시한 도면이며, OLED는 상부 발광방식이다.
도시한 바와 같이, OLED패널(10)은 제 1 기판(1)과, 제 1 기판(1)과 마주하는 제 2 기판(2)으로 구성되며, 제 1 및 제 2 기판(1, 2)은 서로 이격되어 이의 가장자리가 실패턴(seal pattern : 20)을 통해 봉지되어 합착된다.
이를 좀더 자세히 살펴보면, 제 1 기판(1)의 상부에는 각 화소영역(P) 별로 구동 박막트랜지스터(DTr)가 형성되어 있고, 각각의 구동 박막트랜지스터(DTr)와 연결되는 연결전극(3)이 형성되어 있다.
그리고, 제 1 기판(1)과 마주보는 제 2 기판(2)의 내면에는 제 1 전극(5)과 제 1 전극(5)의 상부에는 화소영역(P)마다 특정한 색의 빛을 발광하는 유기발광층(7)과, 유기발광층(7)의 상부에는 제 2 전극(9)이 구성된다.
한편, 화소영역(P) 사이의 제 1 전극(5) 상에는 격벽(미도시)이 위치할 수 있다. 격벽(미도시)이 사용되는 경우에는 유기발광층(7)과 제 2 전극(9)은 별도의 패터닝 과정없이 각 화소영역(P)에 분리되어 형성될 수 있다.
유기발광층(7)은 적, 녹, 청의 색을 표현하게 되는데, 일반적인 방법으로는 각 화소마다 적, 녹, 청색을 발광하는 별도의 유기물질을 패턴하여 사용한다.
이들 제 1 및 제 2 전극(5, 9)과 그 사이에 형성된 유기발광층(7)은 유기전계 발광다이오드(E)를 이루게 된다. 이때, 이러한 구조를 갖는 OLED패널(10)은 제 1 전극(5)을 양극(anode)으로 제 2 전극(9)을 음극(cathode)으로 구성하게 된다.
제 1 기판(1)에 형성된 구동 박막트랜지스터(DTr)와 제 2 기판(2)에 형성된 유기전계발광 다이오드(E)는 연결패턴(11)을 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
연결패턴(11)은 제 1 및 제 2 기판(1, 2) 사이의 셀갭을 가로질러, 유기전계발광 다이오드(E)와 구동 박막트랜지스터(DTr)를 연결하게 된다.
한편, 제 2 기판(2)은 유유연한 특성을 지니고 있는 OLED패널(10)를 제공하기 위하여 삭제 가능하다.
그러나 이러한 OLED패널(10)은 구동시 발생하는 열과 구동 박막트랜지스터(DTr)의 열화에 의해 수명이 급격히 감소되는 단점이 있다.
이에 최근에는 이러한 단점을 해소하기 위하여 OLED패널(10)을 모듈화화는 기구물에 팬(fan)이나 히트파이프(heat pipe)를 구성하는 것이 제안되었으나, 이와 같은 방열기구는 어느 정도의 효과는 있으나 가격대비 효과가 미미하며, 방열구조 및 그 설치가 복잡한 문제점을 갖는다.
또한, 이와 같은 방열구조는 디스플레이장치의 경량 및 박형화 추세를 거스르는 문제점을 야기하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, OLED를 효과적으로 방열하고자 하는 것을 제 1 목적으로 한다.
또한, 경량 및 박형의 OLED를 제공하고자 하는 것을 제 2 목적으로 한다.
또한, OLED의 공정비용을 절감하고자 하는 것을 제 3 목적으로 한다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 영상을 표시하는 표시면과 상기 표시면에 반대되는 배면을 포함하는 OLED패널과; 상기 OLED패널의 배면에 부착되는 적어도 하나의 방열패드와; 상기 OLED패널에 부착된 방열패드의 타측면에 부착되는 방열판과; 상기 방열판과 일정간격 유지하며 상기 OLED패널의 배면을 보호하는 금속재질의 보텀케이스와; 상기 OLED패널의 상면 가장자리를 두르며, 상기 보텀케이스에 결합 체결되는 탑커버를 포함하며, 상기 방열판의 상기 방열패드와 부착되지 않는 타측면에 다수의 방열핀들이 돌출되어 있는 유기전계발광소자를 제공한다.
상기 적어도 하나의 방열패드는 상기 OLED패널의 배면에 대응되는 크기를 가지며, 연성재질의 TIM(thermal interface material)으로 이루어지며, 상기 방열판은 상기 OLED패널의 배면에 대응되는 크기를 가지는 판 형상으로, 상기 방열판에 형성된 상기 다수의 방열핀들은 일정 간격을 유지하며 상기 방열판으로부터 돌출되어 형성된다.
또한, 상기 방열핀이 형성된 상기 방열판의 타측면에는 상기 보텀케이스와 접촉되는 방열 접촉단이 형성되어 있으며, 상기 방열 접촉단은 상기 방열판으로부터 상기 방열핀에 비해 더욱 높게 돌출되어 형성된다.
이때, 상기 유기전계발광패널은, 서로 마주보는 제 1 및 2 기판을 포함하고, 상기 제 1 기판 내면에는 스위칭 박막트랜지스터 및 구동 박막트랜지스터가 형성되고, 상기 제 2 기판 내면에는 유기전계발광 다이오드가 형성되고, 상기 제 1 기판에서 상기 제 2 기판 방향으로 빛을 방출하여 영상을 표시하는 유기전계발광소자를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 유기전계발광패널은, 서로 마주보는 제 1 및 2 기판을 포함하고, 상기 제 1 기판 내면에는 스위칭 박막트랜지스터 및 구동 박막트랜지스터와 유기전계발광 다이오드가 형성되고, 상기 제 2 기판에서 상기 제 1 기판 방향으로 빛을 방출하여 영상을 표시하는 유기전계발광소자를 제공한다.
위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 OLED패널의 화상이 구현되는 배면에 방열패드와 방열판으로 이루어진 방열부재를 구비함으로써, OLED패널로부터 보텀케이스로 이어지는 열전달경로를 구성함으로써, 이로 인하여, OLED패널로부터 발생된 고열을 외부로 효과적으로 방출시켜 방열효과를 극대화시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 OLED에서는, 간단한 구조의 방열부재를 사용함에 따라, 방열구조 및 설치가 간단하고, 기존의 팬(fan)이나 히트파이프(heat pipe)를 구성하는 것에 비해 방열효과가 뛰어나며 경량 및 박형의 모습을 유지할 수 있는 효과가 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 상부 발광방식 OLED패널의 일부를 도시한 것으로써 구동 박막트랜지스터 및 유기전계발광 다이오드를 포함하는 하나의 화소에 대한 단면도이다.
이때 설명의 편의를 위해 구동 박막트랜지스터(DTr)가 형성되는 영역을 구동영역(DA) 그리고 연결패턴(155)이 형성되는 영역을 비화소영역(NA), 유기전계발광 다이오드(E)가 형성되는 영역을 발광영역(PA)이라 정의한다. 그리고 도면에는 나타내지 않았지만 스위칭 박막트랜지스터가 형성되는 영역을 스위칭 영역이라 정의한다.
도시한 바와 같이, OLED패널(100)은 구동 박막트랜지스터(DTr) 및 스위칭 박막트랜지스터(미도시)가 형성된 제 1 기판(101)과 유기전계발광 다이오드(E)가 형성된 제 2 기판(102)이 서로 마주하며 대향하고 있으며, 제 1 및 제 2 기판(101, 102)은 서로 이격되어 이의 가장자리부를 열경화성 수지 및 자외선 경화성 수지로 이루어진 실패턴(seal pattern : 160)을 통해 봉지되어 합착된다.
여기서, 제 1 기판(101) 상에는 게이트배선(미도시)과 데이터배선(115)이 교차하여 화소영역(P)을 정의하며 형성되어 있다.
또한, 이들 두 배선(미도시, 115)의 교차지점에는 스위칭 소자인 스위칭 박막트랜지스터(미도시)가 형성되어 있으며, 스위칭 박막트랜지스터(미도시)와 전기적으로 연결되는 게이트전극(103)과 게이트 절연막(106)과 반도체층(110)과 소스 및 드레인전극(117, 119)을 갖는 구동 박막트랜지스터(DTr)가 형성되어 있다.
이때, 반도체층(110)은 순수 비정질 실리콘의 액티브층(110a)과 불순물을 포함하는 비정질 실리콘의 오믹콘택층(110b)으로 구성된다.
그리고, 스위칭 및 구동 박막트랜지스터(미도시, DTr)의 상부로 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인전극(119)을 노출시키는 드레인콘택홀(125)을 갖는 보호층(120)이 형성되어 있다.
이 때, 보호층(120)은 산화 실리콘(SiO2)과 질화 실리콘(SiNx)을 포함하는 무기절연물질 그룹 중 선택된 하나로 구성되며, 필요에 따라서는 벤조싸이클로부텐(benzocyclobutene)과 포토 아크릴(photo acryl)을 포함하는 유기절연물질 그룹 중 선택될 수 있다.
다음으로, 보호층(120) 상부에는 드레인콘택홀(125)을 통해 드레인전극(119)과 접촉하는 연결전극(130)이 각 화소영역(P) 별로 형성되어 있다.
한편, 제 1 기판(101)과 서로 마주하며 대향하고 있는 제 2 기판(102) 상의 각 비화소영역(NA)에는 보조전극(151)이 형성되어 있으며, 보조전극(151)을 포함하는 제 2 기판(102)의 전면에 유기전계발광 다이오드(E)를 구성하는 일 구성요소로써 양극(anode)을 이루는 제 1 전극(141)이 형성되어 있다.
여기서, 제 1 전극(141)은 일함수 값이 비교적 높은 물질인 인듐-틴-옥사이드(ITO)로 이루어질 수 있다.
그리고, 보조전극(151)이 형성된 제 1 전극(141) 상부 비화소영역(NA)에는 버퍼층(153)이 형성되어 있으며, 제 1 기판(101)을 향하는 버퍼층(153)의 상부에는 유기전계발광 다이오드(E)에 전류를 공급하기 위하여 각 화소영역(P) 별로 제 1 기판(101) 상에 형성된 구동 박막트랜지스터(DTr)와 전기적으로 연결되는 기둥 형상의 연결패턴(155)을 형성한다.
그리고, 연결패턴(155)이 형성된 버퍼층(153)의 일측에는 각 화소영역(P) 별 경계부를 두르는 위치에 일정 두께를 갖는 격벽(157)을 형성한다.
그리고, 이러한 연결패턴(155) 및 격벽(157)을 포함하여 기판(102)의 전면에 유기발광층(143)과 제 2 전극(145)이 차례대로 형성되어 있다.
제 1, 2 전극(141, 145)과 그 사이에 형성된 유기발광층(143)은 유기전계발광 다이오드(E)를 이루게 된다.
이때, 유기발광층(143)과 제 2 전극(145)은 별도의 마스크 공정 없이 격벽(157)에 의해 각 화소영역(P) 별로 자동 분리된 구조로 형성되므로, 격벽(157)의 상부에는 유기발광물질층(143a) 및 제 2 전극물질층(145a)이 차례대로 남겨질 수 있다.
유기전계발광 다이오드(E)는 제 1 전극(141)을 인듐-틴-옥사이드(ITO)와 같은 광투과성을 가지는 도전성 물질로 형성하므로, 유기발광층(143)에서 발광된 빛은 제 1 전극(141)을 통해 방출하는 상부발광 방식으로 구동된다.
유기발광층(143)과 제 2 전극(145)은 격벽(157)에 의해 각 화소영역(P) 별로 분리된 구조를 가진다.
이때, 유기발광층(143)은 발광물질로 이루어진 단일층으로 구성될 수도 있으며, 발광 효율을 높이기 위해 정공주입층(hole injection layer), 정공수송층( hole transporting layer), 발광층(emitting layer), 전자수송층(electron transporting layer) 및 전자주입층(electron injection layer)의 다중층으로 구성될 수도 있다.
그리고, 제 2 전극(145)은 음극(cathode)의 역할을 하기 위해 비교적 일함수 값이 낮은 금속물질인 알루미늄(Al) 또는 알루미늄합금(AlNd)으로 이루어 질 수 있다.
이때, 연결패턴(155)의 끝단부에 대응하여 형성된 제 2 전극(145)은 제 1 기판(101) 상의 연결전극(130)과 접촉하게 된다.
즉, 본 발명의 연결패턴(155)은 두 기판(101, 102) 사이의 셀갭 유지 기능과 함께 두 기판(101, 102)을 전기적으로 연결시키는 역할을 하는데, 두 기판(101, 102) 사이에서 기둥형상으로 일정 높이를 갖는다.
여기서, 연결패턴(155)과 구동 박막트랜지스터(DTr)의 연결부위를 좀더 상세히 설명하면, 제 1 기판(101) 상에 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인전극(119)과 연결되는 연결전극(130)과 연결패턴(155)을 덮도록 형성된 제 2 전극(145)이 접촉됨으로써, 결과적으로 제 2 기판(102) 상에 형성된 유기전계발광 다이오드(E)와 제 1 기판(101) 상에 형성된 구동 박막트랜지스터(DTr)가 전기적으로 연결된다.
전술한 본 발명의 실시예에 따른 OLED패널(100)은 스위칭 및 구동박막트랜지스터(미도시, DTr)를 갖는 제 1 기판(101)과 유기전계발광 다이오드(E)를 갖는 제 2 기판(102)을 각각 따로 형성한 후, 이들 두 기판(101, 102)을 합착하여 OLED패널(100)을 완성한다.
이러한 OLED패널(100)은 선택된 색 신호에 따라 제 1 전극(141)과 제 2 전극(145)으로 소정의 전압이 인가되면, 제 1 전극(141)으로부터 주입된 정공과 제 2 전극(145)으로부터 인가된 전자가 유기발광층(143)으로 수송되어 엑시톤(exciton)을 이루고, 이러한 엑시톤이 여기상태에서 기저상태로 천이 될 때 빛이 발생되어 가시광선의 형태로 방출된다.
이때, 발광된 빛은 투명한 제 1 전극(141)을 통과하여 외부로 나가게 되므로, 제 2 기판 방향으로 빛을 방출하여 임의의 화상을 구현하게 된다.
이와 같은 경우에, 제 2 기판(102)의 외면이 표시면이 된다. 이에 따라 제 1 기판(101)의 외면에는 방열부재(200)가 부착되어 OLED패널(100)에서 발생되는 열을 방열하는 역할을 하게 된다.
즉, OLED패널(100)은 구동 시 구동 박막트랜지스터(DTr)의 열화와 함께 발생하는 열에 의해 약 80 ~ 90℃정도 까지 온도가 상승하게 된다. 이와 같은 고열에 의해 OLED패널(100)의 수명이 급격히 감소하게 된다.
따라서, OLED패널(100)의 화상이 구현되지 않는 일면(이하, OLED의 배면이라 함)에 방열부재(200)를 구비함으로써, OLED패널(100)에서 발생되는 열을 방열하여 OLED패널(100)의 수명이 급격히 감소되는 문제점을 방지하는 것이다.
여기서, 방열부재(200)는 방열패드(210)와 방열판(220)을 포함하는데, 방열패드(210)는 OLED패널(100)의 배면에 부착되며 방열판(220)은 방열패드(210)와 접촉되어 구성된다.
이로 인하여 OLED패널(100)에서 발생한 고온의 열은 방열패드(210)와 방열 판(220)을 통해 외부로 효과적으로 방열하게 되는 효과를 갖게 된다. 이에 대해 도 3 및 도 4를 참조하여 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.
도 3은 도 2의 방열패드의 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.
도시한 바와 같이, 방열패드(210)는 OLED패널(도 2의 100)의 배면 상에 부착하는데, 이러한 방열패드(210)는 연성재질, 일예로 TIM(thermal interface material)으로 이루어질 수 있다. TIM은 계면특성과 열전달특성이 우수한 물질로써 실리콘계열의 물질이 포함될 수 있다.
TIM을 방열패드(210)에 적용함에 따라 방열패드(210)와 OLED패널(도 2의 100) 사이는 접촉면 전체를 따라 면접촉하게 된다.
즉, OLED패널(도 2의 100)의 배면은 어느 정도의 거칠기를 가지고 있으므로, 방열패드(210)가 딱딱한 재질로 이루어질 경우에 방열패드(210) 또한 표면에 어느 정도의 거칠기가 존재하게 될 것이다. 이와 같은 경우에 OLED패널(도 2의 100)의 배면과 방열패드(210) 사이에는 점접촉이 형성되고, 이에 따라 OLED패널(도 2의 100)의 배면과 방열패드(210) 접촉면에는 점접촉된 부분 사이에 공기층(air pocket)이 존재할 수 있을 것이다.
그러나, 부드러운 재질의 TIM을 사용하여 방열패드(210)를 형성함으로써, 방열패드(210)의 접촉면은 OLED패널(도 2의 100)의 배면의 접촉면을 따라 모두 감싸게 된다. 이에 따라 방열패드(210)와 OLED패널(도 2의 100)의 배면 사이에는 점접촉에 의한 공기층이 거의 존재하지 않게 되고, 접촉면적이 최대화된다.
이처럼 열전달 경로가 방열패드(210)와 OLED패널(도 2의 100)의 배면의 접촉 면 전체로 확장됨에 따라 열접촉 저항이 상당히 감소된다. 이로 인하여 OLED패널(도 2의 100)에서 발생하는 열은 방열패드(210) 측으로 효과적으로 방출되게 된다.
이러한 방열패드(210)는 OLED패널(도 2의 100)의 배면을 완전히 덮도록 OLED패널(도 2의 100)의 배면의 크기와 동일하게 형성해야 하나, 이러한 경우 방열패드(210)를 OLED패널(도 2의 100)의 배면에 부착하는 과정은 자동화 공정이 용이하지 않아 작업자의 수작업으로 진행함으로써, 공정상의 부착불량이 발생하게 된다.
이에, 방열패드(210)를 적어도 2 ~ 3개로 분리하여 OLED패널(도 2의 100)의 배면에 부착함으로써, 공정상의 효율성을 가져오는 것이 바람직하다.
한편, 이러한 방열패드(210)와 접촉하는 방열판(도 2의 220)의 표면 또한 어느 정도의 거칠기를 가지고 있으나, 연성재질의 방열패드(210)를 사용함에 따라 방열패드(210)와 방열판(도 2의 220) 사이에서도 접촉면 전체에서 면접촉을 하게 된다.
따라서, OLED패널(도 2의 100)로부터 발출된 열은 방열판(도 2의 220) 측으로 효과적으로 전달된다.
도 4a는 방열판의 구조를 개략적으로 도시한 사시도이며, 도 4b는 도 4a의 배면을 개략적으로 도시한 저면사시도이다.
도4a에 도시한 바와 같이, 방열판(220)은 OLED패널(도 2의 100)의 배면에 대응되는 사각형의 판 형태로 열전도성이 우수한 금속물질 일예로 알루미늄(Al), 더욱이 순도 99.5%의 알루미늄(Al)으로 형성한다.
또한, 이러한 방열판(220)은 애노다이징(anodizing)처리를 통해, 검은색의 산화피막이 표면에 형성되는 것이 바람직하다. 이와 같이 애노다이징 처리된 방열판(220)은 검은색을 띠게 되므로, 열흡수율이 증가하게 되고, 이에 따라 방열판(220)은 높은 열전도특성을 갖게 된다.
따라서, 방열판(220)으로 전달된 열은 방열판(220) 전체로 효과적으로 확산되게 된다.
또한, 도 4b에 도시한 바와 같이 이러한 방열판(220)의 배면 즉, 방열패드(도 3의 210)와 접촉하는 일면의 반대면에 다수의 방열핀(221)을 형성한다. 방열핀(221)은 일정간격 이격한 다수개가 일정 높이 방열판(220)의 배면으로부터 돌출되어 구성된다.
방열핀(221)의 형상은 필요에 따라 자유롭게 형성할 수 있으나, 열이 전달되는 방향을 향하여 다수의 방열핀(221)이 돌출되도록 형성하여, 이로 인하여, 표면적이 최대가 되도록 하는 것이 바람직하다.
이러한 다수의 방열핀(221)들이 많이 형성될수록 방열판(220)으로 전달된 열을 방열할 수 있는 표면적을 넓힐 수 있어 높은 방열효과를 가질 수 있으나, 다수의 방열핀(221)들의 사이로 자연대류가 통과할 수 있도록 방열핀(221)들의 사이를 일정 간격 유지하는 한도내에서 다수개 형성해야 한다.
일예로 본 발명에서는 다수의 방열핀(221)들이 방열판(220)의 배면으로부터 적어도 1 ~ 2mm의 높이(h)로 돌출되며, 방열핀(221)의 폭(w)이 1 ~ 2mm을 가지며, 다수의 방열핀(221)들의 사이간격(s)이 적어도 2 ~ 3 mm정도를 유지하도록 하였다.
따라서, 방열핀(221)들 사이로 자연대류가 통과함으로써, 방열판(220)으로 전달된 열중 일부를 방열할 수 있다.
이때, 방열판(220)의 방열효과를 더욱 높이기 위하여, 방열판(220)을 통하여 전달되는 열을 OLED패널(도 2의 100)을 모듈화하는 기구물을 통하여 외부로 전달되도록 하는 것이 바람직한데, 이를 위해, 방열판(220)의 배면 네 모서리에는 방열 접촉단(223)이 마련되어 있다.
방열 접촉단(223)은 방열판(220)의 배면으로부터 방열핀(221)이 돌출된 높이보다 더욱 높게 돌출되도록 하여, 방열 접촉단(223)이 OLED패널(도 2의 100)을 모듈화하는 기구물과 접촉할 시, 방열핀(221)과 OLED패널(도 2의 100)을 모듈화하는 기구물 사이에 방열핀(221)이 공기와 접촉될 수 있도록 일정간격 이격되도록 한다.
여기서, OLED패널(도 2의 100)을 모듈화하는 기구물은 탑케이스와 보텀케이스로써, 도 5에 OLED패널이 탑케이스와 보텀케이스에 의해 모듈화된 모습을 개략적으로 도시하였다.
도시한 바와 같이, OLED패널(100)의 배면에는 방열부재(200)가 마련되는데, 방열부재(200)는 OLED패널(100)의 배면에 직접 부착되는 방열패트(210)와 방열패드(210)의 배면에는 부착되는 방열판(220)으로 이루어진다.
이때, 방열판(220)의 배면에는 다수의 방열핀(221)들과 방열 접촉단(223)이 돌출되어 형성되어 있다.
이러한 OLED패널(100)와 방열부재(200)는 탑케이스(320)와 보텀케이스(310)를 통해 모듈화 되는데, 탑케이스(320)는 OLED패널(100)의 상면 및 측면 가장자리를 덮도록 단면이"ㄱ"형태로 절곡된 사각테 형상으로, 탑케이스(320)의 전면을 개 구하여 OLED패널(100)에서 구현되는 화상을 표시하도록 구성한다.
이러한 탑케이스(320)는 금속재질로 이루어진다.
또한, OLED패널(100) 및 방열부재(200)가 안착하여 OLED의 기구물 조립에 기초가 되는 보텀케이스(310)는 사각모양의 하나의 판 형상으로 이의 네 가장자리를 소정높이 수직 절곡하여 구성한다.
이러한 보텀케이스(310)는 OLED패널(100)의 배면 측을 보호하는 역할을 하며, 금속재질로 이루어진다.
이때, 방열판(220)의 배면에 형성된 방열 접촉단(223)은 금속재질로 이루어진 보텀케이스(310)와 접촉하게 된다.
이로 인하여, OLED패널(100)로부터 보텀케이스(310)로 이어지는 열전달경로를 구상할 수 있게 된다. 즉, OLED패널(100)로부터 발생한 열은 방열부재(200)를 통해 보텀케이스(310) 측으로 효과적으로 전달되어 외부로 방열하게 된다.
여기서, 탑케이스(320)는 케이스탑 또는 탑커버라 일컬어지기도 하고, 보텀케이스(310)는 커버버툼, 보텀커버 또는 하부커버라 일컬어지기도 한다.
도 6은 OLED패널로부터 보텀케이스로 이어지는 열전달경로를 개략적으로 도시한 도면이다.
도시한 바와 같이, OLED패널(100)로부터 발생된 열은 방열패드(210)를 통해 방열판(220)으로 전달되고, 방열판(220)으로 전달된 열 중 일부는 방열핀(221)들 사이를 통과하는 자연대류에 의해 방열되며, 방열판(220)으로 전달된 열 중 일부는 방열판(220)의 방열 접촉단(223)에 의해 접촉되는 금속재질의 보텀케이스(310)로 전달되어 외부로 방열된다.
이로 인하여, 기존에는 OLED패널(100)에 발생하는 열이 80 ~ 90℃ 이상 이였으나, 본 발명의 방열부재(200)를 통해 OLED는 55 ~ 60℃로 온도가 낮아지게 된다.
한편, 지금까지의 설명에서는 방열부재(200)가 보텀케이스(310)와 접촉되는 구조를 설명하고 있다. 그런데, 방열부재(200)는 OLED패널(100)을 모듈화화는 금속재질의 탑케이스(320)와 접촉되어 고정될 수 있다.
그리고 본 발명의 실시예에 따른 OLED패널(100)은 구동 박막트랜지스터(도 2의 DTr)와 유기전계발광 다이오드(도 2의 E)가 서로 다른 기판에 형성된 경우를 도시하고 있다. 한편, 이와는 다른 구조로서, 구동 박막트랜지스터(도 2의 DTr)와 유기전계발광 다이오드(도 2의 E)가 동일한 기판에 형성될 수 있다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 상부 발광방식 OLED패널의 일부를 도시한 것으로써 구동 박막트랜지스터 및 유기전계발광 다이오드를 포함하는 하나의 화소에 대한 단면도이다.
설명의 편의를 위해, 도 2와 다른 부분에 대해서 설명하며, 동일 유사한 부분에 대해서는 설명을 생략할 수 있다.
도시한 바와 같이, OLED패널(400)은 구동 박막트랜지스터(DTr)와 유기전계발광 다이오드(E)가 동일한 기판(401)에 형성되어 있다.
기판(401) 내면 상에는, 유기전계발광 다이오드(E)를 구성하는 제 2 전극(415)과, 유기발광층(413)과, 제 1 전극(411)이 순차적으로 형성되어 있다. 제 2 전극(415)은 구동 박막트랜지스터(DTr)와 전기적으로 연결된다.
이와 같은 경우에, 제 2 전극(415)은 불투명한 도전성물질로 이루어지며, 제 1 전극(411)은 투명한 도전성물질로 이루어 질 수 있다. 이에 따라, 유기발광층(413)에서 발광된 빛은 제 1 전극(411) 방향으로 방출되게 된다.
한편, 유기전계발광 다이오드(E)를 갖는 기판(401)의 표시영역을 덮는 투명한 보호막(420)이 형성될 수 있다.
전술한 바와 같이, 형성된 OLED패널(400)은 기판(401)에서 보호막(420) 방향으로 빛을 방출하여 영상을 표시할 수 있다.
따라서, 보호막(420)의 바깥면이 표시면이 된다.
이에 따라 제 1 기판(401)의 외면에는 방열부재(200)가 부착되어 OLED패널(400)에서 발생되는 열을 방열하는 역할을 하게 된다.
한편, 도 7에서 보호막(420) 대신에, 기판(401)과 마주보는 투명한 대향기판이 위치할 수 있다. 이와 같은 경우에, 대향기판은 씰패턴(도 2의 160)을 통해 기판(210)과 합착될 수 있다.
전술한 본 발명의 실시예에서는 OLED패널(도 2의 100)을 위해 사용되는 기판 중, 구동 박막트랜지스터(DTr)가 형성되는 기판(401)의 배면 상에 방열부재(200)가 위치하는 경우를 예로 들어 설명하였다.
한편, 구동 박막트랜지스터(DTr)가 형성되는 기판(401)과 마주하는 기판의 바깥면에 방열부재(200)가 위치하는 경우의 OLED에 대해 도 10을 참조하여 설명한다.
도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 OLED패널을 도시한 단면도이다.
설명의 편의를 위해, 도 2 내지 7과 다른 부분에 대해서 설명하며, 동일 유사한 부분에 대해서는 설명을 생략할 수 있다.
도시한 바와 같이, 도 8의 유기전계발광 다이오드(E)와 구동 박막트랜지스터(DTr)는 동일한 기판, 예를 들면 제 1 기판(501)에 형성되어 있다.
제 1 기판(501) 내면 상에는, 유기전계발광 다이오드(E)를 구성하는 제 2 전극(515)과, 유기발광층(513)과, 제 1 전극(511)이 순차적으로 형성되어 있다. 제 2 전극(515)은 구동 박막트랜지스터(DTr)와 전기적으로 연결된다.
이와 같은 경우에, 제 2 전극(515)은 투명한 도전성물질로 이루어지며, 제 1 전극(511)은 불투명한 도전성물질로 이루어 질 수 있다. 이에 따라, 유기발광층(513)에서 발광된 빛은 제 2 전극(515) 방향으로 방출되게 된다.
제 2 기판(502) 내면에는 흡습제(530)가 부착될 수 있다. 흡습제(530)는 OLED패널(500) 내부에 침투하는 수분과 산소를 제거하는 역할을 하게 된다.
전술한 바와 같이 형성된 OLED패널(500)은, 제 2 기판(502)에서 제 1 기판(501) 방향으로 빛을 방출하여 영상을 표시할 수 있다. 이와 같은 경우에, 제 1 기판(501)의 바깥면이 표시면이 된다.
이에 따라 제 2 기판(502)의 외면에는 방열부재(200)가 부착되어 OLED패널(500)에서 발생되는 열을 방열하는 역할을 하게 된다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 OLED패널(500)는, OLED패널(500)의 화상이 구현되는 배면에 방열패드(210)와 방열판(220)으로 이루어진 방열부재(200)를 구비함으로써, OLED패널(500)로부터 보텀케이스(도 5의 310)로 이어 지는 열전달경로를 구성할 수 있게 된다.
따라서, OLED패널(500)로부터 발생된 고열을 외부로 효과적으로 방출시켜 방열효과를 극대화시킬 수 있게 된다.
또한, 본발명에 따른 OLED패널(500)에서는, 간단한 구조의 방열부재(200)를 사용함에 따라, 방열구조 및 설치가 간단하고, 기존의 팬(fan)이나 히트파이프(heat pipe)를 구성하는 것에 비해 방열효과가 뛰어나며 경량 및 박형의 모습을 유지할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
도 1은 일반적인 액티브 매트릭스 타입 OLED의 단면을 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 상부 발광방식 OLED패널의 일부를 도시한 단면도.
도 3은 도 2의 방열패드의 모습을 개략적으로 도시한 도면.
도 4a는 방열판의 구조를 개략적으로 도시한 사시도이며, 도 4b는 도 4a의 배면을 개략적으로 도시한 저면사시도.
도 5는 OLED패널이 탑케이스와 보텀케이스에 의해 모듈화된 모습을 개략적으로 도시한 단면도.
도 6은 OLED패널로부터 보텀케이스로 이어지는 열전달경로를 개략적으로 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 상부 발광방식 OLED패널의 일부를 도시한 단면도.
도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 OLED패널을 도시한 단면도.

Claims (7)

  1. 영상을 표시하는 표시면과 상기 표시면에 반대되는 배면을 포함하는 OLED패널과;
    상기 OLED패널의 배면에 부착되는 적어도 하나의 방열패드와;
    상기 OLED패널에 부착된 방열패드의 타측면에 부착되는 방열판과;
    상기 방열판과 일정간격 유지하며 상기 OLED패널의 배면을 보호하는 금속재질의 보텀케이스와;
    상기 OLED패널의 상면 가장자리를 두르며, 상기 보텀케이스에 결합 체결되는 탑커버
    를 포함하며, 상기 방열판의 상기 방열패드와 부착되지 않는 타측면에 다수의 방열핀들이 돌출되어 있는 유기전계발광소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 방열패드는 상기 OLED패널의 배면에 대응되는 크기를 가지며, 연성재질의 TIM(thermal interface material)으로 이루어진 유기전계발광소자.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 방열판은 상기 OLED패널의 배면에 대응되는 크기를 가지는 판 형상으로, 상기 방열판에 형성된 상기 다수의 방열핀들은 일정 간격을 유지하며 상기 방열판으로부터 돌출되어 형성된 유기전계발광소자.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 방열핀이 형성된 상기 방열판의 타측면에는 상기 보텀케이스와 접촉되는 방열 접촉단이 형성되어 있는 유기전계발광소자.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 방열 접촉단은 상기 방열판으로부터 상기 방열핀에 비해 더욱 높게 돌출되어 형성되는 유기전계발광소자.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기전계발광패널은, 서로 마주보는 제 1 및 2 기판을 포함하고,
    상기 제 1 기판 내면에는 스위칭 박막트랜지스터 및 구동 박막트랜지스터가 형성되고,
    상기 제 2 기판 내면에는 유기전계발광 다이오드가 형성되고,
    상기 제 1 기판에서 상기 제 2 기판 방향으로 빛을 방출하여 영상을 표시하는 유기전계발광소자.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기전계발광패널은, 서로 마주보는 제 1 및 2 기판을 포함하고,
    상기 제 1 기판 내면에는 스위칭 박막트랜지스터 및 구동 박막트랜지스터와 유기전계발광 다이오드가 형성되고,
    상기 제 2 기판에서 상기 제 1 기판 방향으로 빛을 방출하여 영상을 표시하는 유기전계발광소자.
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