KR20110021260A - 유기 발광 조명 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유기 발광 조명 장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 유기 발광 조명 장치는 투명한 기판 본체와, 상기 기판 본체 상에 형성된 제1 전극과, 상기 제1 전극 상에 형성되어 상기 제1 전극을 소정 간격으로 구획하는 보조 전극과, 상기 제1 전극 상에 형성된 유기 발광층, 그리고 상기 유기 발광층 상에 형성된 제2 전극을 포함하며, 상기 보조 전극은 상기 유기 발광층과 대향하는 측면이 경사지게 형성된다.
보조 전극, 측면 경사, 반사, 광효율, 유기 발광 조명 장치

Description

유기 발광 조명 장치 {ORGANIC LIGHT EMITTING DIODE LIGHTING APPARATUS}
본 발명은 조명 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유기 발광 소자를 이용한 유기 발광 조명 장치에 관한 것이다.
유기 발광 소자(organic light emitting diode, OLED)는 정공 주입 전극과, 유기 발광층, 및 전자 주입 전극을 갖는다. 유기 발광 소자는 유기 발광층 내부에서 전자와 정공이 결합하여 형성된 여기자(exciton)가 기저 상태로 떨어질 때 발생하는 에너지에 의해 빛을 발생시킨다.
유기 발광 조명 장치는 유기 발광 소자를 이용한 조명 장치로 면광원이 된다. 따라서, 유기 발광 조명 장치는 면광원의 장점을 살려 다양한 용도로 사용되고 있으며, 점차 활용의 폭을 넓혀가고 있다.
한편, 유기 발광 조명 장치는 면광원이지만, 내부에서 직접 빛을 발생시키는 유기 발광층은 방사상으로 빛을 방출한다. 따라서, 유기 발광층에서 정공 주입 전극 및 전자 주입 전극과 교차하는 방향으로 방출된 빛은 효과적으로 활용되는 반면, 유기 발광층에서 정공 주입 전극 및 전자 주입 전극과 평행한 방향으로 방출된 빛은 활용되지 못하고 낭비되는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 배경기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 유기 발광층에서 발생한 빛을 모두 활용하여 광효율을 향상시킨 유기 발광 조명 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 조명 장치는 투명한 기판 본체와, 상기 기판 본체 상에 형성된 제1 전극과, 상기 제1 전극 상에 형성되어 상기 제1 전극을 소정 간격으로 구획하는 보조 전극과, 상기 제1 전극 상에 형성된 유기 발광층, 그리고 상기 유기 발광층 상에 형성된 제2 전극을 포함하며, 상기 보조 전극은 상기 유기 발광층과 대향하는 측면이 경사지게 형성된다.
상기 보조 전극은 반사 물질로 형성될 수 있다.
상기 제1 전극은 투명 물질로 형성되고, 상기 제2 전극은 반사 물질로 형성될 수 있다.
상기 보조 전극은 상기 제1 전극과 전기적으로 연결되며, 상기 제1 전극보다 비저항이 낮은 물질로 만들어질 수 있다.
상기 보조 전극은 메시(mesh) 모양 및 스트라이프(stripe) 모양 중 하나 이상의 모양을 포함할 수 있다.
상기 보조 전극은 별 모양, 삼각형, 및 육각형 등을 포함하는 다양한 기하학적 도형으로 형성될 수 있다.
상기 보조 전극은 숫자, 기호, 및 문자 중 하나 이상의 모양을 포함한 형상으로 형성될 수 있다.
상기 보조 전극에 의해 구획된 영역 내에서 상기 제1 전극, 상기 유기 발광층, 및 상기 제2 전극이 차례로 적층될 수 있다.
상기 보조 전극과 상기 제2 전극을 서로 절연시키기 위해 상기 보조 전극을 덮는 절연막을 더 포함할 수 있다.
상기한 유기 발광 조명 장치에 있어서, 상기 보조 전극은 상기 제1 전극과 대향하는 밑면의 폭이 상기 제2 전극과 대향하는 윗면의 폭보다 넓게 형성될 수 있다.
상기 유기 발광층에서 방출된 빛의 일부는 상기 보조 전극의 측면에 1차로 반사되고 상기 제2 전극에 2차로 반사된 후 상기 제1 전극을 투과하여 외부로 방출될 수 있다.
상기한 유기 발광 조명 장치에 있어서, 상기 보조 전극은 상기 제1 전극과 대향하는 밑면의 폭이 상기 제2 전극과 대향하는 윗면의 폭보다 짧게 형성될 수 있다.
상기 유기 발광층에서 방출된 빛의 일부는 상기 보조 전극의 측면에 반사된 후 상기 제1 전극을 투과하여 외부로 방출될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 유기 발광 조명 장치는 광효율이 향상될 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
또한, 여러 실시예들에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1 실시예에서 설명하고, 그 외의 제2 실시예에서는 제1 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 제1 실시예를 설명한다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기 발광 조명 장치(101)는 기판 본체(111), 제1 전극(710), 보조 전극(180), 절연막(190), 유기 발광층(720), 및 제2 전극(730)을 포함한다. 여기서, 제1 전극(710), 유기 발광층(720), 및 제2 전극(730)이 유기 발광 소자(organic light emitting diode, OLED)가 된다.
기판 본체(111)는 투명한 절연성 물질로 형성된다. 구체적으로, 기판 본체(111)는 유리, 석영, 세라믹, 및 플라스틱 등으로 이루어진 절연성 기판으로 형성될 수 있다. 또한, 기판 본체(111)는 발광 영역(EA)과 패드 영역(PA)으로 구분된다.
제1 전극(710)은 기판 본체(111) 상에 투명한 도전성 물질로 형성된다. 제1 전극(710)의 소재로 사용되는 투명한 도전성 물질로는 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ZnO(산화 아연) 또는 In2O3(Indium Oxide) 등을 들 수 있다.
또한, 제1 전극(710)은 정공 주입 전극인 양(+)극이 된다. 그리고 제2 전극(730)이 전자 주입 전극인 음(-)극이 된다.
보조 전극(180)은 제1 전극(710) 상에 형성되어 제1 전극(710)을 소정 간격으로 구획한다. 도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에서 보조 전극(180)은 메시(mesh) 모양으로 형성된다. 그러나 본 발명의 제1 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 보조 전극(180)은 스트라이프(stripe) 모양으로 형성되거나, 별 모양, 삼각형, 및 육각형 등 다양한 기하학적 도형으로 형성될 수 도 있다. 또한, 보조 전극(180)은 숫자, 기호, 및 문자 중 하나 이상을 포함하는 모양으로 형성될 수도 있다. 이와 같이, 보조 전극(180)이 갖는 형상에 따라 유기 발광 조명 장치(101)는 발광 또는 비발광 중에 간단한 그림이나 도형, 문자, 및 숫자 등을 나타낼 수도 있다.
도 3 및 도 4는 보조 전극(181, 182)이 다양한 형상을 포함하여 형성된 본 발명의 제1 실시예의 변형례들을 나타낸다. 구체적으로, 도 3은 보조 전극(181)이 기하학적 도형을 포함하는 형상으로 형성된 경우를 나타내며, 도 4는 보조 전극(182)이 문자를 포함하는 형상으로 형성된 경우를 나타낸다.
또한, 보조 전극(180)은 제1 전극(710)과 전기적으로 연결되며, 제1 전극(710)보다 비저항이 낮은 물질로 만들어진다. 그리고 보조 전극(180)은 반사 물질로 만들어진다. 구체적으로, 보조 전극(180)은 리튬(Li), 칼슘(Ca), 플루오르화리튬/칼슘(LiF/Ca), 플루오르화리튬/알루미늄(LiF/Al), 알루미늄(Al), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 또는 금(Au) 등의 물질로 만들어질 수 있다. 그러나 본 발명의 제1 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 빛을 반사하고 전기전도율이 제1 전극(710)과 비교하여 상대적으로 높은 물질이라면 어느 것이든 보조 전극(180)의 소재로 사용될 수 있다. 즉, 보조 전극(180)의 소재로 금속이 아닌 물질이 사용될 수도 있다.
메시(mesh) 모양으로 제1 전극(710) 상에 형성된 보조 전극(180)은 제1 전극(710)의 면적이 넓어져도 제1 전극(710)에 흐르는 전류가 전체적으로 균일해질 수 있게 돕는다. 즉, 보조 전극(180)은 제1 전극(710)의 상대적으로 낮은 전기전 도율을 보완하여 유기 발광 조명 장치(101)의 유기 발광층(720)이 방출하는 빛의 휘도가 전체적으로 불균일해지는 것을 방지한다. 제1 전극(710)의 소재로 사용되는 투명한 도전성 물질들은 금속과 비교하여 상대적으로 높은 비저항을 갖는다. 따라서 제1 전극(710)의 면적이 넓어질수록 제1 전극(710)에 흐르는 전류가 전체적으로 균일해지기 힘들다. 즉, 보조 전극(180)없이 제1 전극(710)과 제2 전극(730) 사이에 형성된 유기 발광층(720)이 방출하는 빛은 제1 전극(710)의 면적이 넓어질수록 전체적인 휘도가 불균일해지게 된다.
절연막(190)은 보조 전극(180)을 덮어 보조 전극(180)과 제2 전극(730)을 서로 절연시킨다. 본 발명의 제1 실시예에서는, 절연막(190)으로 산화 규소 또는 질화 규소와 같은 소재로 만들어진 무기막이 사용된다. 그러나 본 발명의 제1 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 절연막(190)으로 해당 기술 분야의 종사자에게 공지된 다양한 종류의 무기막들 또는 유기막들이 사용될 수 있다.
한편, 구조적으로 절연막(190) 없이도 보조 전극(180)과 제2 전극(730) 사이의 절연이 보장된다면, 절연막(190)은 생략될 수도 있다. 일례로, 유기 발광층(720)이 보조 전극(190)과 제2 전극(730) 사이에도 배치되어 절연막(190)과 같은 역할을 할수도 있다. 이와 같은 경우에는, 보조 전극(180) 상에 별도의 절연막(190)이 형성되지 않아도 무방하다.
유기 발광층(720)은 보조 전극(180)에 의해 구획된 영역 내에서 제1 전극(710) 상에 형성된다. 즉, 보조 전극(180)의 측면(185) 방향에 유기 발광층(720)이 배치된다. 따라서, 보조 전극(180)에 의해 구획된 영역 내에서 제1 전 극(710), 유기 발광층(720), 및 제2 전극(730)이 차례로 적층된다.
또한, 유기 발광층(720)은 저분자 유기물 또는 고분자 유기물로 이루어진다. 유기 발광층(720)은 발광층과, 정공 주입층(hole-injection layer, HIL), 정공 수송층(hole-transporting layer, HTL), 전자 수송층(electron-transportiong layer, ETL), 및 전자 주입층(electron-injection layer, EIL)을 중 하나 이상을 포함하는 다중막으로 형성될 수 있다. 이들 모두를 포함할 경우, 정공 주입층이 양극인 제1 전극(710) 상에 배치되고, 그 위로 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층이 차례로 적층된다.
또한, 도 2에서 유기 발광층(720)은 보조 전극(180)에 의해 구획된 영역 내에만 배치되었으나, 본 발명의 제1 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 유기 발광층(720)은 제1 전극(710) 위 뿐만 아니라, 보조 전극(180) 위에도 형성될 수도 있다. 즉, 보조 전극(180)의 측면(185)과 윗면(182)이 모두 유기 발광층(720)과 대향할 수 있다. 이 경우, 전술한 바와 같이, 절연막(190)이 생략될 수 있다.
제2 전극(730)은 제1 전극(710) 상에 형성된 유기 발광층(720) 및 보조 전극(180)을 덮고 있는 절연막(190) 위에 형성된다.
또한, 보조 전극(180)은 유기 발광층(720)과 대항하는 측면(185)이 경사지게 형성된다. 본 발명의 제1 실시예에서, 보조 전극(180)은 테이퍼(taper) 모양으로 형성된다. 구체적으로, 보조 전극(180)은 제1 전극(710)과 대향하는 밑면(181)의 폭이 제2 전극(730)과 대향하는 윗면(182)의 폭보다 넓게 형성된다.
또한, 유기 발광층(720)은 기판 본체(111)의 발광 영역(EA)에만 형성되고, 제1 전극(710) 및 보조 전극(180) 중 하나 이상과 제2 전극(720)은 기판 본체(111)의 발광 영역(EA)에서 패드 영역(PA)으로 연장 형성된다. 그리고 기판 본체(111)의 패드 영역(PA)으로 연장된 전극들(180, 710 720)은 패드 영역(PA)에서 외부 전원과 연결된다.
또한, 도 2에서 도시하지는 않았으나, 유기 발광 조명 장치(101)는 제2 전극(730) 위에 배치되어 유기 발광층(720)을 보호하는 봉지 부재를 더 포함할 수 있다. 이때, 봉지 부재와 기판 본체(111) 사이의 공간은 밀봉된다.
봉지 부재는 유리, 석영, 세라믹, 및 플라스틱 등으로 이루어진 절연성 기판 또는 스테인리스 강 등으로 이루어진 금속성 기판으로 형성될 수 있다.
또한, 봉지 부재는 하나 이상의 유기막 또는 무기막으로 형성되거나 하나 이상의 무기막과 하나 이상의 유기막이 함께 적층된 봉지 박막으로 형성될 수도 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 유기 발광 조명 장치(101)에서, 빛은 제1 전극(710) 및 제2 전극(730)으로부터 각각 공급된 정공과 전자가 유기 발광층(720)에서 결합하면서 발생된다. 이때, 유기 발광층(720)에서 발생된 빛은 방사상으로 방출된다. 유기 발광층(720)에서 발생된 빛 중에서 제1 전극(710)으로 향한 빛은 투명한 제1 전극(710)을 그대로 투과하여 외부로 방출된다. 그리고 제2 전극(730)으로 향한 빛은 제2 전극(730)에서 반사된 후 제1 전극(710)을 투과하여 외부로 방출된다. 그리고 보조 전극(180)으로 향한 빛은 보조 전극(180)의 측면에서 1차로 반 사되고 제2 전극(730)에서 2차로 반사된 후 제1 전극(710)을 투과하여 외부로 방출된다. 도 2에서, 점선으로 도시한 화살표는 빛의 경로를 나타낸다.
이와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기 발광 조명 장치(101)는 유기 발광층에서 발생된 빛을 모두 활용할 수 있어 광효율이 향상된다.
이하, 도 3을 참조하여 본 발명의 제2 실시예를 설명한다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기 발광 조명 장치(102)에서, 보조 전극(280)은 제1 전극(710)과 대향하는 밑면(281)의 폭이 제2 전극(730)과 대향하는 윗면(282)의 폭보다 짧게 형성된다.
따라서, 유기 발광층(720)에서 발생된 빛 중에서 보조 전극(280)으로 향한 빛은 보조 전극(280)의 측면(285)에서 반사된 후 투명한 제1 전극(710)을 투과하여 외부로 방출된다. 도 3에서, 점선으로 도시한 화살표는 빛의 경로를 나타낸다.
도 3에서 참조 부호 290은 절연막을 나타낸다. 본 발명의 제2 실시예에서 절연막(290)은 보조 전극(280)의 형상을 고려할 때 제조 과정에서 무기막보다 상대적으로 유동성이 높은 유기막으로 형성하는 것이 효과적이다.
이와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기 발광 조명 장치(102)는 유기 발광층(720)에서 발생된 빛을 더욱 효과적으로 모두 활용할 수 있어 광효율이 향상된다.
본 발명을 앞서 기재한 바에 따라 바람직한 실시예를 통해 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분 야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기 발광 조명 장치의 배치도이다.
도 2은 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 단면도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 제1 실시예의 변형례들을 나타낸 배치도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기 발광 조명 장치의 부분 단면도이다.

Claims (13)

  1. 투명한 기판 본체;
    상기 기판 본체 상에 형성된 제1 전극;
    상기 제1 전극 상에 형성되어 상기 제1 전극을 소정 간격으로 구획하는 보조 전극;
    상기 제1 전극 상에 형성된 유기 발광층; 그리고
    상기 유기 발광층 상에 형성된 제2 전극
    을 포함하며,
    상기 보조 전극은 상기 유기 발광층과 대향하는 측면이 경사지게 형성된 유기 발광 조명 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 보조 전극은 반사 물질로 형성된 유기 발광 조명 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 제1 전극은 투명 물질로 형성되고, 상기 제2 전극은 반사 물질로 형성된 유기 발광 조명 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 보조 전극은 상기 제1 전극과 전기적으로 연결되며, 상기 제1 전극보다 비저항이 낮은 물질로 만들어진 유기 발광 조명 장치.
  5. 제3항에서,
    상기 보조 전극은 메시(mesh) 모양 및 스트라이프(stripe) 모양 중 하나 이상의 모양으로 형성된 유기 발광 조명 장치.
  6. 제3항에서,
    상기 보조 전극은 별 모양, 삼각형, 및 육각형 등을 포함하는 다양한 기하학적 도형으로 형성된 유기 발광 조명 장치.
  7. 제3항에서,
    상기 보조 전극은 숫자, 기호, 및 문자 중 하나 이상의 모양을 포함하는 형상으로 형성된 유기 발광 조명 장치.
  8. 제1항에서,
    상기 보조 전극에 의해 구획된 영역 내에서 상기 제1 전극, 상기 유기 발광층, 및 상기 제2 전극이 차례로 적층된 유기 발광 조명 장치.
  9. 제1항에서,
    상기 보조 전극과 상기 제2 전극을 서로 절연시키기 위해 상기 보조 전극을 덮는 절연막을 더 포함하는 유기 발광 조명 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에서,
    상기 보조 전극은 상기 제1 전극과 대향하는 밑면의 폭이 상기 제2 전극과 대향하는 윗면의 폭보다 넓게 형성된 유기 발광 조명 장치.
  11. 제10항에서,
    상기 유기 발광층에서 방출된 빛의 일부는 상기 보조 전극의 측면에 1차로 반사되고 상기 제2 전극에 2차로 반사된 후 상기 제1 전극을 투과하여 외부로 방출되는 유기 발광 조명 장치.
  12. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에서,
    상기 보조 전극은 상기 제1 전극과 대향하는 밑면의 폭이 상기 제2 전극과 대향하는 윗면의 폭보다 짧게 형성된 유기 발광 조명 장치.
  13. 제12항에서,
    상기 유기 발광층에서 방출된 빛의 일부는 상기 보조 전극의 측면에 반사된 후 상기 제1 전극을 투과하여 외부로 방출되는 유기 발광 조명 장치.
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