KR20110019589A - 유기 발광다이오드 어레이를 포함하는 조명장치 및 그 제조방법 - Google Patents

유기 발광다이오드 어레이를 포함하는 조명장치 및 그 제조방법

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KR20110019589A
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Abstract

본 발명은, 전원을 공급하는 전원공급부와; 상기 전원공급부와 연결되고, 다수의 발광영역이 정의된 기판과; 각각이 상기 기판의 일 가장자리부에서 상기 기판의 중앙부로 연장된 다수의 전원배선과; 상기 기판의 상반부 및 하반부에 각각 형성되고, 상기 기판의 상기 중앙부에서 상기 다수의 전원배선에 연결되어 상기 전원을 공급받는 다수의 제1연결배선 및 다수의 제2연결배선과; 각각이 상기 다수의 제1연결배선 및 상기 다수의 제2연결배선에 연결되고, 상기 다수의 발광영역에 형성되는 다수의 유기 발광다이오드를 포함하는 조명장치를 제공한다.
전원, 유기 발광다이오드, 시감

Description

유기 발광다이오드 어레이를 포함하는 조명장치 및 그 제조방법{Lighting Apparatus Including Organic Light Emitting Diode Array And Method Of Fabricating The Same}
본 발명은 조명장치에 관한 것으로, 특히 다수의 유기 발광다이오드(OLED) 어레이의 중앙부로 전원이 인가되는 조명장치와, 그 조명장치의 제조방법에 관한 것이다.
최근 들어, 발광다이오드(Light Emitting Diode: LED)의 발광 효율이 점점 높아져 형광등을 대체하여 각종 조명장치의 광원으로 사용되고 있는데, 발광다이오드(LED)는 전계발광소자(Electroluminescent Device: EL Device)로 불리기도 한다.
특히, 이러한 발광다이오드 중에서 유기물질을 발광물질층으로 이용하는 유기 발광다이오드(Organic Light Emitting Diode: OLED)가 제조의 편의성 등으로 각광받고 있다.
이러한 유기 발광다이오드는 빛의 삼원색인 적, 녹, 청색을 이용하여 모든 색(full color)를 표현할 수 있고, 전력소모가 작은 장점이 있다.
즉, 기판 상부에 매트릭스 타입으로 배치된 다수의 유기 발광다이오드로 이루어지는 유기 발광다이오드 어레이와, 각 유기 발광다이오드를 연결하는 배선을 형성하고, 배선을 통하여 전원공급부의 전원을 인가함으로써 조명장치로 사용할 수 있다.
도 1은 종래의 유기 발광다이오드 어레이를 포함하는 조명장치의 등가 회로도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 조명장치(10)는 다수의 유기 발광다이오드(D)가 매트릭스 타입으로 형성된 기판(20)과, 기판(20)에 연결되어 전원을 공급하는 전원공급부(30)를 포함한다.
이에 따라, 기판(20)에는 다수의 발광영역(E1, E2, E3)이 정의되고 각 발광영역에는 유기 발광다이오드(D)가 형성되어, 유기 발광다이오드 어레이를 이룬다.
전원공급부(30)로부터 연장된 다수의 전원입력선(32)은 기판에 형성된 다수의 전원입력패드(22)에 연결된다.
다수의 전원입력패드(22)는 기판(20)에 형성된 다수의 연결배선(24)에 연결되고, 다수의 연결배선(24)은 각 발광영역(E1, E2, E3)의 발광다이오드(D)에 연결된다.
도시하지는 않았지만, 유기 발광다이오드(D)는 보조전극, 제1전극, 발광물질층 및 제2전극이 순차적으로 적층된 구조이며, 제2전극은 기저전압패드(26)에 연결된다.
따라서, 전원공급부(30)로부터 다수의 전원입력선(32) 및 다수의 연결배선(24)을 통하여 각 발광영역(E1, E2, E3)의 유기 발광다이오드(D)에 공급되는 전원은 다수의 전원입력선(32), 다수의 연결배선(24) 및 다수의 유기 발광다이오드(D)를 거치면서 저항에 의한 전압 강하를 겪고 기저전압패드(26)로 빠져 나간다.
이때, 다수의 전원입력선(32)은 충분히 낮은 비저항을 갖는 물질로 충분히 큰 단면적으로 형성함으로써 전압 강하를 무시할 수 있을 정도의 저항을 갖도록 할 수 있으나, 기판(20) 상부에 형성되는 다수의 연결배선(24)과 다수의 유기 발광다이오드(D)는 기판(20)의 면적이나 제조장비에 의한 한계 등으로 전압 강하를 무시할 수 있을 정도의 저항으로 형성할 수 없다.
따라서, 제1저항(R1)은 각 발광영역(E1, E2, E3)에 대응되는 다수의 연결배선(24) 각각의 등가 저항을 나타내고, 제2저항(R2)은 다수의 유기 발광다이오드(D) 각각의 보조전극, 제1전극 및 발광물질층의 등가 저항을 나타내고, 제3저항(R3)은 다수의 유기 발광다이오드(D) 각각의 제2전극의 등가 저항을 나타낸다.
이때, 제1저항(R1)은 제2저항(R2)보다 작고, 제3저항(R3)은 제1저항(R1)보다 작은 것이 일반적인데, 제2 및 제3저항(R2, R3)은 발광영역(E1, E2, E3)의 위치에 대하여 동일한 값은 나타내지만, 제1저항(R1)은 발광영역(E1, E2, E3)의 위치에 따라 상이한 값을 나타내게 되므로, 유기 발광다이오드(D)는 제1저항(R1)에 의하여 발광영역(E1, E2, E3)의 위치에 따라 상이한 전원을 공급받게 된다.
즉, 제1, 제2 및 제3발광영역(E1, E2, E3)의 유기 발광다이오드(D)까지의 저항은 각각 제1저항(R1), 제1저항(R1)의 2배(2R1), 제1저항(R1)의 3배(3R1)이 되고, 그 결과 제1발광영역(E1)의 유기 발광다이오드(D)에 공급되는 전원과 제3발광영역(E3)의 유기 발광다이오드(D)에 공급되는 전원은 상이한 전압 값을 갖게 되며, 이것은 조명장치의 위치 별 휘도 불균일을 초래한다.
도 2는 종래의 유기 발광다이오드 어레이를 포함하는 조명장치의 휘도 분포를 도시한 도면이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 조명장치(10)의 기판(20)은 다수의 발광영역(E1, E2, E3) 별로 상이한 휘도를 나타낸다.
즉, 제1발광영역(E1)에 대응되는 부분의 제1휘도(B1)는 제2발광영역(E2)에 대응되는 부분의 제2휘도(B2)보다 높고, 제2발광영역(E2)에 대응되는 부분의 제2휘도(B2)는 제3발광영역(E3)에 대응되는 부분의 제3휘도(B3)보다 높다. (B1>B2>B3)
따라서, 조명장치(10)는 전원이 공급되는 기판(20)의 일측으로부터 타측으로 갈수록 휘도가 감소되는 불균일한 휘도특성을 나타내게 되고, 이러한 휘도 불균일은 사용자의 시감 저하를 초래하는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 유기 발광다이오드 어레이를 포함하는 조명장치에 있어서, 유기 발광다이오드 어레이의 중앙부로 전원을 공급함으로써, 조명장치의 시감 및 시인성을 개선하는 것을 목적으로 한다.
또한, 조명장치의 기판에 형성되는 연결배선에서의 전압 절대값의 강하를 고려하여 전원을 공급하는 것을 다른 목적으로 한다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 전원을 공급하는 전원공급부와; 상기 전원공급부와 연결되고, 다수의 발광영역이 정의된 기판과; 각각이 상기 기판의 일 가장자리부에서 상기 기판의 중앙부로 연장된 다수의 전원배선과; 상기 기판의 상반부 및 하반부에 각각 형성되고, 상기 기판의 상기 중앙부에서 상기 다수의 전원배선에 연결되어 상기 전원을 공급받는 다수의 제1연결배선 및 다수의 제2연결배선과; 각각이 상기 다수의 제1연결배선 및 상기 다수의 제2연결배선에 연결되고, 상기 다수의 발광영역에 형성되는 다수의 유기 발광다이오드를 포함하는 조명장치를 제공한다.
상기 조명장치는 상기 기판의 상기 중앙부에서 상기 기판의 상기 일 가장자리부로 갈수록 휘도가 점점 감소하는 특성을 갖는다.
그리고, 상기 조명장치는 상기 전원공급부로부터 상기 기판으로 상기 전원을 전달하는 다수의 전원입력선을 더욱 포함할 수 있고, 상기 기판의 상기 일 가장자리부에 형성되어 상기 다수의 전원입력선 및 상기 다수의 전원배선에 각각 연결되는 다수의 전원입력패드와; 상기 기판의 상기 일 가장자리부에 형성되어 상기 다수의 발광다이오드에 각각 연결되는 다수의 기저전압패드를 더욱 포함할 수도 있다.
여기서, 상기 다수의 유기 발광다이오드 각각은, 상기 기판 상부에 사각테 형 상으로 형성되고, 상기 다수의 제1연결배선 및 상기 다수의 제2연결배선 중 하나와 연결되는 보조전극과; 상기 보조전극 상부에 사각형 판 형상으로 형성되는 제1전극과; 상기 제1전극 상부에 형성되고, 상기 제1전극을 노출하는 개구부를 갖는 절연층과; 상기 절연층 상부에 형성되고, 상기 개구부를 통하여 상기 제1전극에 접촉하는 발광물질층과; 상기 발광물질층 상부에 형성되고, 상기 기저전압패드에 연결되는 제2전극을 포함할 수 있다.
한편, 본 발명은, 각각 전원을 공급하는 제1 및 제2전원공급부와; 상기 제1 및 제2전원공급부와 연결되고, 다수의 발광영역이 정의된 기판과; 각각이 상기 기판의 일 가장자리부에서 상기 기판의 중앙부로 연장된 다수의 제1전원배선과; 각각이 상기 기판의 타 가장자리부에서 상기 기판의 상기 중앙부로 연장된 다수의 제2전원배선과; 상기 기판의 상반부에 형성되고, 상기 기판의 상기 중앙부에서 상기 다수의 제1전원배선에 연결되어 상기 전원을 공급받는 다수의 제1연결배선과; 상기 기판의 하반부에 형성되고, 상기 기판의 상기 중앙부에서 상기 다수의 제2전원배선에 연결되어 상기 전원을 공급받는 다수의 제2연결배선과; 각각이 상기 다수의 제1연결배선 및 상기 다수의 제2연결배선에 연결되고, 상기 다수의 발광영역에 형성되는 다수의 유기 발광다이오드를 포함하는 조명장치를 제공한다.
상기 조명장치는, 상기 제1전원공급부로부터 상기 기판으로 상기 전원을 전달하는 다수의 제1전원입력선과; 상기 제2전원공급부로부터 상기 기판으로 상기 전원을 전달하는 다수의 제2전원입력선과; 상기 기판의 상기 일 가장자리부에 형성되어 상기 다수의 제1전원입력선 및 상기 다수의 제1전원배선에 각각 연결되는 다수의 제1전원입력패드와; 상기 기판의 상기 타 가장자리부에 형성되어 상기 다수의 제2전원입력선 및 상기 다수의 제2전원배선에 각각 연결되는 다수의 제2전원입력패드와; 상기 기판의 상기 일 가장자리부에 형성되어 상기 다수의 발광다이오드에 각각 연결되는 다수의 기저전압패드를 더욱 포함할 수 있다.
다른 한편, 본 발명은, 다수의 발광영역이 정의되는 기판 상부에, 상기 기판의 일 가장자리부에서 상기 기판의 중앙부로 연장된 다수의 전원배선과, 상기 기판의 상반부 및 하반부에 각각 배치되어 상기 기판의 상기 중앙부에서 상기 다수의 전원배선에 연결되는 다수의 제1연결배선 및 다수의 제2연결배선을 형성하는 단계와; 상기 다수의 발광영역에 상기 다수의 제1연결배선 및 상기 다수의 제2연결배선에 연결되는 다수의 유기 발광다이오드를 형성하는 단계를 포함하는 조명장치의 제조방법을 제공한다.
그리고, 상기 다수의 유기 발광다이오드를 형성하는 단계는, 상기 기판 상부에, 상기 다수의 제1연결배선 및 상기 다수의 제2연결배선 중 하나와 연결되는 사각테 형상의 보조전극을 형성하는 단계와; 상기 보조전극 상부에 사각형 판 형상의 제1전극을 형성하는 단계와; 상기 제1전극 상부에 상기 제1전극을 노출하는 개구부를 갖는 절연층을 형성하는 단계와; 상기 절연층 상부에 상기 개구부를 통하여 상기 제1전극에 접촉하는 발광물질층을 형성하는 단계와; 상기 발광물질층 상부에 상기 기저전압패드에 연결되는 제2전극을 형성하는 단계을 포함할 수 있다.
또한, 상기 다수의 전원배선, 상기 다수의 제1연결배선, 상기 다수의 제2연결배선 및 상기 보조전극은 동일한 공정을 통하여 형성될 수 있다.
위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 유기 발광다이오드 어레이를 포함한 조명장치는, 유기 발광다이오드 어레이의 중앙부에 전원을 공급함으로써 조명장치의 시감 및 시인성이 개선되는 장점을 갖는다.
또한, 조명장치의 기판에 형성되는 연결배선에서의 전압 절대값의 강하를 고려하여 전원을 공급함으로써 조명장치의 휘도가 보상되는 장점을 갖는다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 유기 발광다이오드 어레이를 포함하는 조명장치의 등가 회로도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 조명장치(110)는 다수의 유기 발광다이오드(D)가 매트릭스 타입으로 형성된 기판(120)과, 기판(120)에 연결되어 전원을 공급하는 전원공급부(130)를 포함한다.
이에 따라, 기판(120)에는 다수의 발광영역(E1, , En-1, En, En+1, En+2, , E2n)이 정의되고 각 발광영역에는 유기 발광다이오드(D)가 형성되어, 유기 발광다이오드 어레이를 이룬다.
기판(120)은 유리와 같은 투명한 물질로 이루어질 수 있다.
전원공급부(130)로부터 연장된 다수의 전원입력선(132)은 기판(120)의 일측에 형성된 다수의 전원입력패드(122)에 연결된다.
전원공급부(130)는 집적회로(integrated circuit: IC)의 형태로 구성될 수 있으며, 다수의 전원입력선(132)은 FPC(flexible printed circuit)의 형태로 구성될 수 있으며, FPC는 납땜 등의 방법으로 다수의 전원입력패드(122)에 연결될 수 있다.
다수의 전원입력패드(122)는 기판(120) 상부에 서로 평행하게 형성되어 기판(120) 중앙부로 연장된 다수의 전원배선(123)과 연결된다.
그리고, 다수의 전원배선(123)은 기판(120) 중앙부에서 다수의 제1 및 제2연결배선(124, 125)에 연결되는데, 다수의 전원배선(123)과 평행한 다수의 제1 및 제2연결배선(124, 125)은 각각 기판(120)의 상반부 및 하반부에 형성된다.
하나의 배선을 기준으로 다시 설명하면, 전원배선(123)은 기판(120)의 일측에 형성된 전원입력패드(122)로부터 기판(120)의 중앙부로 연장되고, 기판(120)의 상반부인 제1 내지 제n발광영역(E1 내지 En)에는 제1연결배선(124)이 형성되고 기판(120)의 하반부인 제n+1 내지 제2n발광영역(En+1 내지 E2n)에는 제2연결배선(125)이 형성된다.
그리고, 전원배선(123)은 기판(120)의 중앙부인 제n 및 제n+1발광영역(En, En+1) 사이에서 제1 및 제2연결배선(124, 125)과 연결된다.
유기 발광다이오드(D)는 보조전극(도 5의 132), 제1전극(도 5의 134), 발광물질층(도 5의 138) 및 제2전극(도 5의 140)이 순차적으로 적층된 구조이며, 제2전극(140)은 기저전압패드(126)에 연결된다.
따라서, 전원공급부(130)로부터 출력되 전원은 유기 발광다이오드(D)의 위치에 따라 다수의 전원입력선(132), 다수의 전원배선(123) 및 다수의 제1연결배선(124) 또는 다수의 전원입력선(132), 다수의 전원배선(123) 및 다수의 제2연결배선(125)을 통하여 각 발광영역(E1 내지 E2n)의 유기 발광다이오드(D)에 공급된 후 기저전압패드(126)로 출력된다.
이때, 다수의 전원입력선(132)은 충분히 낮은 비저항을 갖는 물질로 충분히 큰 단면적으로 형성함으로써 전압 강하를 무시할 수 있을 정도의 저항을 갖도록 할 수 있으며, 다수의 전원배선(123)은 무시할 정도로 낮은 저항을 갖는 것은 아니지만 모든 유기 발광다이오드(D)에 대하여 동일한 저항으로 작용하므로, 전원의 전압강하에는 고려할 필요가 없고, 다수의 전원입력선(132) 및 다수의 전원배선(123)은 등가저항으로 나타내지 않았다.
여기서, 다수의 전원배선(123), 다수의 제1연결배선(124), 다수의 제2연결배선(125)은 모두 동일한 두께, 동일한 폭으로 형성하는 경우를 가정하여 제1저항(R1)은 각 발광영역(E1 내지 E2n)에 대응되는 다수의 제1연결배선(124) 및 다수의 제2연결배선(125) 각각의 등가 저항을 나타내고, 제2저항(R2)은 다수의 유기 발광다이오드(D) 각각의 보조전극(132), 제1전극(134) 및 발광물질층(138)의 등가 저항을 나타내고, 제3저항(R3)은 다수의 유기 발광다이오드(D) 각각의 제2전극(140)의 등가 저항을 나타낸다.
이때, 제1저항(R1)은 제2저항(R2)보다 작고, 제3저항(R3)은 제1저항(R1)보다 작은데, 예를 들어, 제1저항(R1)은 1~100Ω, 제2저항(R2)은 1000~10000Ω, 제3저 항(R3)은 0.1~1Ω 범위의 값일 수 있다.
제2 및 제3저항(R2, R3)은 발광영역(E1 내지 E2n)의 위치에 대하여 동일한 값은 나타내지만, 제1저항(R1)은 발광영역(E1 내지 E2n)의 위치에 따라 상이한 값을 나타내게 되므로, 유기 발광다이오드(D)는 제1저항(R1)에 의하여 발광영역(E1 내지 E2n)의 위치에 따라 상이한 전원을 공급받게 된다.
즉, 제n 및 제n+1발광영역(En, En+1)의 유기 발광다이오드(D)까지의 저항은 제1저항(R1), 제n-1 및 제n+2발광영역(En-1, En+2)의 유기 발광다이오드(D)까지의 저항은 제1저항(R1)의 2배(2R1)가 되고, 기판(120)의 상하 끝부분에 위치하는 제1 및 제2n발광영역(E1, E2n)의 유기 발광다이오드(D)까지의 저항은 제1저항(R1)의 n배(nR1)가 된다.
따라서, 제n-1 및 제n+2발광영역(En-1, En+2)의 유기 발광다이오드(D)에 공급되는 전원은 제n 및 제n+1발광영역(En, En+1)의 유기 발광다이오드(D)에 공급되는 전원보다 전압이 강하된 상태이고, 제1 및 제2n발광영역(E1, E2n)의 유기 발광다이오드(D)에는 가장 낮은 전압의 전원이 공급된다.
결과적으로, 기판(120) 중앙부의 발광영역으로부터 기판(120) 상하 양단의 발광영역으로 갈수록 낮은 전압의 전원이 공급되며, 이것은 중앙부에서 최고값을 가지고 가장자리로 갈수록 점차 낮아지는 값을 갖는 조명장치(110)의 휘도 특성으로 나타난다.
예를 들어, 전원의 전압은 하나의 발광영역에 해당하는 연결배선을 통과하면서 약 0.02V 감소할 수 있다.
따라서, 전원공급부(130)에서 공급되는 전원의 전압을 A(V)라 할 때, 제n 및 제n+1발광영역(En, En+1)의 유기 발광다이오드(D)에 공급되는 전원의 전압은 A±0.02n(V)이고, 제n-1 및 제n+2발광영역(En-1, En+2)의 유기 발광다이오드(D)에 공급되는 전압은 A±0.02(n+1)(V)이고, 제1 및 제2n발광영역(E1, E2n)의 유기 발광다이오드(D)에 공급되는 전압은 A±0.02(2n)(V)이며, 그에 따라 기판(120) 중앙부로부터 가장자리부로 갈수록 휘도가 점차 감소하게 된다.
여기서, 공급되는 전원의 전압 A(V)는 양 또는 음의 값이고, 기저전압패드(126)는 접지될 수 있다.
A(V)가 양일 경우 유기 발광다이오드(D)의 제1전극(134) 및 제2전극(140)은 각각 양극(anode) 및 음극(cathode)이 되고 가장자리로 갈수록 전압은 감소하여 제1 및 제2n발광영역(E1, E2n)의 유기 발광다이오드(D)에 공급되는 전압은 A-0.02(2n)(V)이 되고, A(V)가 음일 경우 유기 발광다이오드(D)의 제1전극(134) 및 제2전극(140)은 각각 음극(cathode)및 양극(anode)이 되고 가장자리로 갈수록 전압은 증가하여(절대값은 감소) 제1 및 제2n발광영역(E1, E2n)의 유기 발광다이오드(D)에 공급되는 전압은 A+0.02(2n)(V)이 된다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 유기 발광다이오드 어레이를 포함하는 조명장치의 휘도 분포를 도시한 도면이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 조명장치(110)의 기판(120)은 다수의 발광영역(E1 내지 E2n) 별로 상이한 휘도를 나타내는데, 기판(120) 중앙부에서 최고 휘도값을 가지고 기판(120) 가장자리부로 갈수록 점점 낮아지는 휘도값을 가진다.
즉, 제n 및 제n+1발광영역(En, En+1)에 대응되는 부분의 제n 및 제n+1휘도(Bn, Bn+1)가 최고값이며, 제n-1 및 제n+2발광영역(En-1, En+2)에 대응되는 부분의 제n-1 및 제n+2휘도(Bn-1, Bn+2)는 보다 제n 및 제n+1발광영역(En, En+1)에 대응되는 부분의 제n 및 제n+1휘도(Bn, Bn+1) 낮고, 제1 및 제2n발광영역(E1, E2n)에 대응되는 부분의 제1 및 제2n휘도(B1, B2n)는 최소값이다. (Bn>Bn-1>>B1, Bn+1>Bn+2>>B2n)
따라서, 조명장치(110)는 기판(120)의 중앙부가 가장 휘도가 높고 기판(120)의 가장자리로 갈수록 휘도가 점차 감소되는 특성을 가지므로, 시감 또는 시인성이 개선된다.
이러한 조명장치(110)의 구성과 제조방법을 도면을 참조하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 유기 발광다이오드 어레이가 형성된 기판의 평면도이고, 도 6은 도 5의 절단선 VI-VI에 따른 단면도이다.
도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 다수의 발광영역(E1 내지 E2n)이 정의되는 투명한 기판(120) 상부에, 비교적 낮은 저항 특성을 갖는 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 은(Ag) 등과 같은 제1금속물질을 증착한 후 사진식각공정(photolithographic process) 등을 통하여 다수의 전원입력패드(122), 다수의 전원배선(123), 다수의 제1연결배선(124), 다수의 제2연결배선(125) 및 보조전극(132)을 형성한다.
다수의 전원입력패드(122)는 기판(120)의 일측에 형성되고, 다수의 전원배 선(123)은 서로 평행하게 다수의 전원입력패드(122)로부터 기판(120)의 중앙부로 연장되고, 다수의 제1연결배선(124) 및 다수의 제2연결배선(125)은 기판(120)의 상하반부에 각각 형성되어 기판(120) 중앙부에서 다수의 전원배선(123)과 연결된다.
보조전극(132)은 각 발광영역(E1 내지 E2n)의 가장자리부에 사각고리 형상으로 형성된다.
여기서, 다수의 전원배선(123), 다수의 제1연결배선(124) 및 다수의 제2연결배선(125)은 각각 10~1000μm의 폭(w), 0.1~10μm의 두께(t) 및 1000~1000000μm의 길이(d)를 갖도록 설계될 수 있다.
그리고, 각 발광영역(E1 내지 E2n)의 보조전극(132) 상부에 ITO(indium-tin-oxide) 또는 IZO(indium-zinc-oxide)와 같은 투명도전성 물질을 증착한 후 사진식각공정 등을 통하여 제1전극(134)을 형성한다.
제1전극(134)은 보조전극(132)과 접촉하여 전기적으로 연결되고 각 발광영역(E1 내지 E2n) 내부 전면에 사각형 형상으로 형성되며, 예를 들어, 0.1~0.3μm 범위의 두께를 가질 수 있다.
또한, 제1전극(134) 상부에 질화실리콘(SiNx), 산화실리콘(SiOx)과 같은 무기 절연물질 또는 PI(polyimide), BCB(benzocyclobutene), 아크릴 수지(acrylic resin)와 같은 유기 절연물질을 증착한 후 사진식각공정 등을 통하여 제1 및 제2개구부(136a, 136b)를 갖는 절연층(136)을 형성한다.
제1개구부(136a)는 각 발광영역(E1 내지 E2n)에 형성되어 제1전극(134)을 노출하고, 제2개구부(136b)는 기판(120)의 일측에 형성되어 전원입력패드(122)를 노 출하며, 절연층(136)은, 예를 들어, 0.2~0.8μm 범위의 두께를 가질 수 있다.
절연층(136) 상부에 유기 발광물질을 증착하여 발광물질층(138)을 형성한다.
발광물질층(138)은 쉐도우 마스크(shadow mask)를 이용한 열증착(thermal evaporation) 방법으로 형성될 수 있으며, 각 발광영역(E1 내지 E2n)에 사각형 형상으로 형성되어 제1개구부(136a)를 통하여 제1전극(134)과 접촉한다.
이때, 제1전극(134)의 가장자리부는 절연층(136)에 의하여 덮여 있으므로, 발광물질층(138)과의 접촉에 의한 들뜸(peeling)과 같은 가장자리부의 열화를 방지할 수 있다.
발광물질층(138) 상부에 비교적 낮은 저항 특성을 갖는 알루미늄(Al)과 같은 제2금속물질을 증착한 후 사진식각공정 등을 통하여 발광물질층(138)과 접촉하는 제2전극(140)과, 기판(120) 일측의 절연층(136) 상부에 기저전압패드(126)를 형성함으로써, 제1전극(134), 발광물질층(138), 제2전극(140)으로 이루어지는 유기 발광다이오드(D)를 완성한다.
각 발광영역(E1 내지 E2n)의 제2전극(140)은 서로 연결되어 기저전압패드(126)와 전기적으로 연결된다.
도 4 및 도 5에서는 제2전극(140)이 세로로 연결된 경우를 도시하고 있지만, 다른 실시예에서는 제2전극이 가로로 연결되거나, 가로 세로로 연결되어 기판 전체를 덮도록 형성할 수도 있다.
그리고, 도 4 및 도 5의 유기 발광다이오드(D)는 제1전극(134)이 양극이고 제2전극(140)이 제1전극(134)보다 일함수 값이 낮은 음극이고, 발광물질층(138)으로 부터 출사된 빛이 기판(120) 하부로 방출되는 것을 예로 들었으나, 다른 실시예에서는 상이한 금속물질을 사용하여 제1전극 및 제2전극이 각각 음극 및 양극이 되도록 할 수도 있으며, 상부 전극의 두께를 조절하여 발광물질층으로부터 출사된 빛이 상부로 방출되도록 할 수도 있다.
제1실시예에서는 하나의 전원공급부를 채용한 조명장치를 예로 들었으나, 다른 실시예에 따른 조명장치는 둘 이상의 전원공급부를 채용할 수도 있다.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 한 조명장치를 유기 발광다이오드 어레이를 포함하는 조명장치의 등가 회로도이다.
도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 조명장치(210)는 다수의 유기 발광다이오드(D)가 매트릭스 타입으로 형성된 기판(220)과, 기판(220)에 연결되어 각각 동일한 전원을 공급하는 제1 및 제2전원공급부(230a, 230b)를 포함한다.
이에 따라, 기판(220)에는 다수의 발광영역(E1 내지 E2n)이 정의되고 각 발광영역에는 유기 발광다이오드(D)가 형성되어, 유기 발광다이오드 어레이를 이룬다.
제1 및 제2전원공급부(230a, 230b)로부터 각각 연장된 다수의 제1전원입력선(232a) 및 제2전원입력선(232b)은 기판(220)의 양측에 형성된 다수의 제1전원입력패드(222a) 및 다수의 제2전원입력패드(222b)에 각각 연결된다.
즉, 제1전원공급부(230a)에서 연장된 다수의 제1전원입력선(232a)은 기판(220) 상부 일측에 형성된 다수의 제1전원입력패드(222a)에 연결되고, 제2전원공 급부(230b)에서 연장된 다수의 제2전원입력선(232b)은 기판(220) 하부 일측에 형성된 다수의 제2전원입력패드(222b)에 연결된다.
제1 및 제2전원공급부(230a, 230b)는 집적회로(integrated circuit: IC)의 형태로 구성될 수 있으며, 다수의 제1 및 제2전원입력선(232a, 232b)은 FPC(flexible printed circuit)의 형태로 구성될 수 있으며, FPC는 납땜 등의 방법으로 다수의 제1전원입력패드(222a) 및 다수의 제2전원입력패드(222b)에 연결될 수 있다.
다수의 제1전원입력패드(222a) 및 다수의 제2전원입력패드(222b)는 기판(220) 상부 및 하부 가장자리부에 서로 평행하게 형성되어 기판(220) 중앙부로 연장된 다수의 제1전원배선(223a) 및 다수의 제2전원배선(223b)과 각각 연결된다.
그리고, 다수의 제1전원배선(223a)은 기판(220) 중앙부에서 다수의 제1연결배선(224)에 연결되고, 다수의 제2전원배선(223a)은 기판(220) 중앙부에서 다수의 제2연결배선(225)에 연결된다.
다수의 제1연결배선(224) 및 다수의 제2연결배선(225)은 각각 다수의 제1전원배선(223a) 및 다수의 제2전원배선(223b)에 평행하게 기판(220)의 상반부 및 하반부에 형성된다.
하나의 배선을 기준으로 다시 설명하면, 제1전원배선(223a)은 기판(220)의 상부 일측에 형성된 제1전원입력패드(222a)로부터 기판(220)의 중앙부로 연장되어 기판(220)의 상반부인 제1 내지 제n발광영역(E1 내지 En)에 형성된 제1연결배선(224)에 기판(220)의 중앙부에서 연결되고, 제2전원배선(223b)은 기판(220)의 하부 일측에 형성된 제2전원입력패드(222b)로부터 기판(220)의 중앙부로 연장되어 기판(220) 의 하반부인 제n+1 내지 제2n발광영역(En+1 내지 E2n)에 형성된 제2연결배선(225)에 기판(220)의 중앙부에서 연결된다.
도시하지는 않았지만, 유기 발광다이오드(D)는 보조전극, 제1전극, 발광물질층 및 제2전극이 순차적으로 적층된 구조이며, 제2전극은 기저전압패드(226)에 연결된다.
따라서, 제1전원공급부(230a)로부터 출력된 전원은 다수의 제1전원입력선(232a), 다수의 제1전원배선(223a) 및 다수의 제1연결배선(224)를 통하여 기판(220) 상반부인 제1 내지 제n발광영역(E1 내지 En)에 형성된 유기 발광다이오드(D)에 공급되고, 제2전원공급부(230b)로부터 출력된 전원은 다수의 제2전원입력선(232b), 다수의 제2전원배선(223b) 및 다수의 제2연결배선(225)을 통하여 기판(220) 하반부인 제n+1 내지 제2n발광영역(En+1 내지 E2n)에 형성된 유기 발광다이오드(D)에 공급된 후, 기저전압패드(226)로 출력된다.
이때, 다수의 제1전원입력선(232a) 및 다수의 제2전원입력선(232b)은 충분히 낮은 비저항을 갖는 물질로 충분히 큰 단면적으로 형성함으로써 전압 강하를 무시할 수 있을 정도의 저항을 갖도록 할 수 있다.
또한, 다수의 제1전원배선(223a) 및 다수의 제2전원배선(223b)은 무시할 정도로 낮은 저항을 갖는 것은 아니지만, 각각 기판(220) 상반부 및 하반부의 유기 발광다이오드(D)에 대하여 동일한 저항으로 작용할 뿐만 아니라, 다수의 제1전원배선(223a) 및 다수의 제2전원배선(223b)은 기판(220) 가장자리부에서 중앙부까지 연장되어 서로 실질적으로 동일한 전압 강하를 나타내므로, 기판(220) 상하반부에 관 계없이 모든 유기 발광다이오드(D)에 대하여 동일한 저항으로 작용한다.
따라서, 다수의 제1전원입력선(232a), 다수의 제2전원입력선(232b), 다수의 제1전원배선(223a) 및 다수의 제2전원배선(223b)은 전원의 전압 강하에 고려할 필요가 없으며 등가저항으로 나타내지 않았다.
여기서, 다수의 제1전원배선(223a), 다수의 제2전원배선(223b), 다수의 제1연결배선(224), 다수의 제2연결배선(225)은 모두 동일한 두께, 동일한 폭으로 형성하는 경우를 가정하여 제1저항(R1)은 각 발광영역(E1 내지 E2n)에 대응되는 다수의 제1연결배선(224) 및 다수의 제2연결배선(225) 각각의 등가 저항을 나타내고, 제2저항(R2)은 다수의 유기 발광다이오드(D) 각각의 보조전극, 제1전극 및 발광물질층의 등가 저항을 나타내고, 제3저항은 다수의 유기 발광다이오드(D) 각각의 제2전극의 등가 저항을 나타낸다.
이때, 제1저항(R1)은 제2저항(R2)보다 작고, 제3저항(R3)은 제1저항(R1)보다 작은데, 예를 들어, 제1저항(R1)은 1~100Ω, 제2저항(R2)은 1000~10000Ω, 제3저항(R3)은 0.1~1Ω 범위의 값일 수 있다.
제2 및 제3저항(R2, R3)은 발광영역(E1 내지 E2n)의 위치에 대하여 동일한 값은 나타내지만, 제1저항(R1)은 발광영역(E1 내지 E2n)의 위치에 따라 상이한 값을 나타내게 되므로, 유기 발광다이오드(D)는 제1저항(R1)에 의하여 발광영역(E1 내지 E2n)의 위치에 따라 상이한 전원을 공급받게 된다.
즉, 제n 및 제n+1발광영역(En, En+1)의 유기 발광다이오드(D)까지의 저항은 제1저항(R1), 제n-1 및 제n+2발광영역(En-1, En+2)의 유기 발광다이오드(D)까지의 저항은 제1저항(R1)의 2배(2R1)가 되고, 기판(120)의 상하 끝부분에 위치하는 제1 및 제2n발광영역(E1, E2n)의 유기 발광다이오드(D)까지의 저항은 제1저항(R1)의 n배(nR1)가 된다.
따라서, 제n-1 및 제n+2발광영역(En-1, En+2)의 유기 발광다이오드(D)에 공급되는 전원은 제n 및 제n+1발광영역(En, En+1)의 유기 발광다이오드(D)에 공급되는 전원보다 전압이 강하된 상태이고, 제1 및 제2n발광영역(E1, E2n)의 유기 발광다이오드(D)에는 가장 낮은 전압의 전원이 공급된다.
결과적으로, 기판(220) 중앙부의 발광영역으로부터 기판(220) 상하 양단의 발광영역으로 갈수록 낮은 전압의 전원이 공급되며, 이것은 중앙부에서 최고값을 가지고 가장자리로 갈수록 점차 낮아지는 값을 갖는 조명장치(210)의 휘도 특성으로 나타난다.
예를 들어, 전원의 전압은 하나의 발광영역에 해당하는 연결배선을 통과하면서 약 0.02V 감소할 수 있다.
따라서, 제1 및 제2전원공급부(230a, 230b)에서 각각 공급되는 전원의 전압을 A(V)라 할 때, 제n 및 제n+1발광영역(En, En+1)의 유기 발광다이오드(D)에 공급되는 전원의 전압은 A±0.02n(V)이고, 제n-1 및 제n+2발광영역(En-1, En+2)의 유기 발광다이오드(D)에 공급되는 전압은 A±0.02(n+1)(V)이고, 제1 및 제2n발광영역(E1, E2n)의 유기 발광다이오드(D)에 공급되는 전압은 A±0.02(2n)(V)이며, 그에 따라 기판(120) 중앙부로부터 가장자리부로 갈수록 휘도가 점차 감소하게 된다.
여기서, 공급되는 전원의 전압 A(V)는 양 또는 음의 값이고, 기저전압패 드(226)는 접지될 수 있다.
A(V)가 양일 경우 유기 발광다이오드(D)의 제1전극 및 제2전극은 각각 양극(anode) 및 음극(cathode)이 되고 가장자리로 갈수록 전압은 감소하여 제1 및 제2n발광영역(E1, E2n)의 유기 발광다이오드(D)에 공급되는 전압은 A-0.02(2n)(V)이 되고, A(V)가 음일 경우 유기 발광다이오드(D)의 제1전극 및 제2전극은 각각 음극(cathode)및 양극(anode)이 되고 가장자리로 갈수록 전압은 증가하여(절대값은 감소) 제1 및 제2n발광영역(E1, E2n)의 유기 발광다이오드(D)에 공급되는 전압은 A+0.02(2n)(V)이 된다.
따라서, 제1실시예에 따른 조명장치(110)와 마찬가지로, 제2실시예에 따른 조명장치(210)의 경우에도 기판(220) 중앙부에서 최고 휘도값을 가지고 기판(220) 가장자리부로 갈수록 점점 낮아지는 휘도값을 가지고, 그 결과 시감 또는 시인성이 개선된다.
본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
도 1은 종래의 유기 발광다이오드 어레이를 포함하는 조명장치의 등가 회로도.
도 2는 종래의 유기 발광다이오드 어레이를 포함하는 조명장치의 휘도 분포를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 유기 발광다이오드 어레이를 포함하는 조명장치의 등가 회로도.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 유기 발광다이오드 어레이를 포함하는 조명장치의 휘도 분포를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 유기 발광다이오드 어레이가 형성된 기판의 평면도.
도 6은 도 5의 절단선 VI-VI에 따른 단면도.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 한 조명장치를 유기 발광다이오드 어레이를 포함하는 조명장치의 등가 회로도.

Claims (10)

  1. 전원을 공급하는 전원공급부와;
    상기 전원공급부와 연결되고, 다수의 발광영역이 정의된 기판과;
    각각이 상기 기판의 일 가장자리부에서 상기 기판의 중앙부로 연장된 다수의 전원배선과;
    상기 기판의 상반부 및 하반부에 각각 형성되고, 상기 기판의 상기 중앙부에서 상기 다수의 전원배선에 연결되어 상기 전원을 공급받는 다수의 제1연결배선 및 다수의 제2연결배선과;
    각각이 상기 다수의 제1연결배선 및 상기 다수의 제2연결배선에 연결되고, 상기 다수의 발광영역에 형성되는 다수의 유기 발광다이오드
    를 포함하는 조명장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판의 상기 중앙부에서 상기 기판의 상기 일 가장자리부로 갈수록 휘도가 점점 감소하는 조명장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전원공급부로부터 상기 기판으로 상기 전원을 전달하는 다수의 전원입력선을 더욱 포함하는 조명장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 기판의 상기 일 가장자리부에 형성되어 상기 다수의 전원입력선 및 상기 다수의 전원배선에 각각 연결되는 다수의 전원입력패드와;
    상기 기판의 상기 일 가장자리부에 형성되어 상기 다수의 발광다이오드에 각각 연결되는 다수의 기저전압패드
    를 더욱 포함하는 조명장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 다수의 유기 발광다이오드 각각은,
    상기 기판 상부에 사각테 형상으로 형성되고, 상기 다수의 제1연결배선 및 상기 다수의 제2연결배선 중 하나와 연결되는 보조전극과;
    상기 보조전극 상부에 사각형 판 형상으로 형성되는 제1전극과;
    상기 제1전극 상부에 형성되고, 상기 제1전극을 노출하는 개구부를 갖는 절연층과;
    상기 절연층 상부에 형성되고, 상기 개구부를 통하여 상기 제1전극에 접촉하 는 발광물질층과;
    상기 발광물질층 상부에 형성되고, 상기 기저전압패드에 연결되는 제2전극
    을 포함하는 조명장치.
  6. 각각 전원을 공급하는 제1 및 제2전원공급부와;
    상기 제1 및 제2전원공급부와 연결되고, 다수의 발광영역이 정의된 기판과;
    각각이 상기 기판의 일 가장자리부에서 상기 기판의 중앙부로 연장된 다수의 제1전원배선과;
    각각이 상기 기판의 타 가장자리부에서 상기 기판의 상기 중앙부로 연장된 다수의 제2전원배선과;
    상기 기판의 상반부에 형성되고, 상기 기판의 상기 중앙부에서 상기 다수의 제1전원배선에 연결되어 상기 전원을 공급받는 다수의 제1연결배선과;
    상기 기판의 하반부에 형성되고, 상기 기판의 상기 중앙부에서 상기 다수의 제2전원배선에 연결되어 상기 전원을 공급받는 다수의 제2연결배선과;
    각각이 상기 다수의 제1연결배선 및 상기 다수의 제2연결배선에 연결되고, 상기 다수의 발광영역에 형성되는 다수의 유기 발광다이오드
    를 포함하는 조명장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1전원공급부로부터 상기 기판으로 상기 전원을 전달하는 다수의 제1전원입력선과;
    상기 제2전원공급부로부터 상기 기판으로 상기 전원을 전달하는 다수의 제2전원입력선과;
    상기 기판의 상기 일 가장자리부에 형성되어 상기 다수의 제1전원입력선 및 상기 다수의 제1전원배선에 각각 연결되는 다수의 제1전원입력패드와;
    상기 기판의 상기 타 가장자리부에 형성되어 상기 다수의 제2전원입력선 및 상기 다수의 제2전원배선에 각각 연결되는 다수의 제2전원입력패드와;
    상기 기판의 상기 일 가장자리부에 형성되어 상기 다수의 발광다이오드에 각각 연결되는 다수의 기저전압패드
    를 더욱 포함하는 조명장치.
  8. 다수의 발광영역이 정의되는 기판 상부에, 상기 기판의 일 가장자리부에서 상기 기판의 중앙부로 연장된 다수의 전원배선과, 상기 기판의 상반부 및 하반부에 각각 배치되어 상기 기판의 상기 중앙부에서 상기 다수의 전원배선에 연결되는 다수의 제1연결배선 및 다수의 제2연결배선을 형성하는 단계와;
    상기 다수의 발광영역에 상기 다수의 제1연결배선 및 상기 다수의 제2연결배선에 연결되는 다수의 유기 발광다이오드를 형성하는 단계
    를 포함하는 조명장치의 제조방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 다수의 유기 발광다이오드를 형성하는 단계는,
    상기 기판 상부에, 상기 다수의 제1연결배선 및 상기 다수의 제2연결배선 중 하나와 연결되는 사각테 형상의 보조전극을 형성하는 단계와;
    상기 보조전극 상부에 사각형 판 형상의 제1전극을 형성하는 단계와;
    상기 제1전극 상부에 상기 제1전극을 노출하는 개구부를 갖는 절연층을 형성하는 단계와;
    상기 절연층 상부에 상기 개구부를 통하여 상기 제1전극에 접촉하는 발광물질층을 형성하는 단계와;
    상기 발광물질층 상부에 상기 기저전압패드에 연결되는 제2전극을 형성하는 단계
    을 포함하는 조명장치의 제조방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 다수의 전원배선, 상기 다수의 제1연결배선, 상기 다수의 제2연결배선 및 상기 보조전극은 동일한 공정을 통하여 형성되는 조명장치의 제조방법.
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