KR20110035523A - 유기 발광 디스플레이 장치 및 조명 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유기 발광 디스플레이 장치 및 조명 장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 유기 발광 디스플레이 장치는 기판; 기판의 일측에 형성되어, 광을 누설하는 유기 발광 디스플레이부; 및 기판의 타측에 부착되어, 유기 발광 디스플레이부로부터 누설되는 빛의 일부를 전기로 변환시키는 전력 변환부를 포함하는 것을 특징으로 함으로써, 유기 발광 디스플레이부로부터 발생하는 빛 에너지를 전기 에너지로 전환하여 재사용할 수 있으므로, 유기 발광 디스플레이부의 전원 소모량을 감소시킬 수 있다.
유기 발광 디스플레이, 유기 발광 조명, 태양 전지

Description

유기 발광 디스플레이 장치 및 조명 장치{Organic Light Emitting Display Device and Lightening Device}
본 발명은 유기 발광 디스플레이 장치 및 조명 장치에 관한 것으로서, 특히 태양 전지가 내장된 유기 발광 디스플레이 장치 및 조명 장치에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라, 표시 장치에 대한 요구도 다양한 형태로 점증하고 있으며, 이에 부응하여 근래에는 유기 발광 디스플레이 장치(Organic Light Emitting Display Device), 액정 디스플레이 장치(Liguid Crystal Display Device), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel), 진공 형광 디스플레이 장치(Vaccum Fluorescent Display) 등 여러가지 평판 디스플레이 장치가 연구되어 왔고, 일부는 이미 여러 장비에서 디스플레이 장치로 활용되고 있다.
평판 디스플레이 장치 중에 유기 발광 디스플레이 장치는 자발광소자로서, 비발광소자인 액정 디스플레이 장치와 비교하여 백라이트가 필요하지 않으므로 경량 박형이 가능하다. 또한, 고색순도의 구현이 가능하고, 저소비전력, 저전압구동으로 휴대용 전자기기에 적합한 전기적 특성을 갖고 있으며, 응답속도가 빠르고 사용온도 범위가 넓다. 특히, 제조비용 측면에서 저렴하다는 장점이 있다.
유기 발광 디스플레이 소자의 적용 가능 분야를 살펴보면, 이동전화 단말기나 PDA 등의 휴대용 정보기기와 디지털 카메라, 캠코더, 휴대용 게임기 등 패널 사이즈가 작은 소형 디스플레이 기기, 또한 헤드 마운트 디스플레이나 전자북, 플렉서블 디스플레이(Flexible display), 대형 광고판, PC, TV 등의 분야에도 적용이 가능할 것으로 보인다.
디스플레이 분야뿐만 아니라, 조명 분야에서도 유기 발광 소자의 적용이 가능하다. 예를 들어, 옥외 전광판, 옥외 가로등, 옥외 교통신호등, 교통 표지판, 중앙분리대, 건축 유리창 등의 옥외 조명, 샹들리에, 상판 램프, 플로어 램프, 샹들리에, 전장 전등과 같은 옥내 조명 또는 휴대용 조명 장치에서도 유기 발광 소자가 사용될 수 있다.
현재 국내 디스플레이 업체들이 차세대 기기의 가장 유력한 디스플레이로 부상하고 있는 유기 발광 디스플레이 소자 분야에 설비 투자를 본격화하고 있는 추세에 따라 이의 보급률이 증가 되고 있으며, 이와 같은 유기 발광 소자를 적용한 기기를 구동시키기 위해서는 별도의 배터리를 공급 전원으로 사용하는 것이 일반적이다. 또한, 조명 장치도 별도의 전원에 의해 구동되고 있는 것이 현실이다.
별도의 배터리를 이용할 경우 지속적으로 사용하려면 충전 및 교체를 필요로 하고, 충전에 따른 시간이 소요되며, 장시간 이동 및 사용시 충전기를 소지하여야 하는 불편함이 따른다.
태양 전지를 사용하여 태양광으로부터 전력을 공급받는다고 하더라도, 전력 효율성이 높지 않다는 문제점이 있다. 또한, 태양광이 없는 실내에서 디스플레이 장치 또는 조명 장치를 사용하는 경우 태양광으로부터 빛 에너지를 받을 수 없다는 문제가 있다.
따라서, 전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 외부 전원 대신 태양 전지를 이용하여 내부 광원으로부터 전원을 공급받는 유기 발광 디스플레이 장치 및 유기 발광 조명 장치를 제공하는 데 있다.
다시 말해, 발광다이오드에 의한 광전변환 이후 누설되는 빛에너지를 전기에너지로 변환시켜 재사용함으로써 전원소모량을 줄이는 것을 목적으로 한다.
상기 기술적 과제는 기판; 상기 기판의 일측에 형성되어, 광을 누설하는 유기 발광 디스플레이부; 및 상기 기판의 타측에 부착되어, 상기 유기 발광 디스플레이부로부터 누설되는 빛의 일부를 전기로 변환시키는 전력 변환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 디스플레이 장치에 의해서 달성될 수 있다.
상기 전력 변환부는 박막형 투명 태양 전지인 것이 바람직하다.
상기 전력 변환부로부터 전원을 공급받아 상기 유기 발광 디스플레이부에 전원을 제공하는 전원공급부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 유기 발광 디스플레이부의 구동 방식은 능동형 방식인 것이 바람직하다.
상기 유기 발광 디스플레이부는 양면 발광인 것이 바람직하다.
상기 기술적 과제는 기판; 상기 기판의 일측에 형성되어, 광을 누설하는 유기 발광 소자; 및 상기 기판의 타측에 부착되어, 상기 유기 발광 소자로부터 누설 되는 빛의 일부를 전기로 변환시키는 전력 변환부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 유기 발광 조명 장치에 의해서도 달성될 수 있다.
상기 전력변환부는 박막형 투명 태양 전지 또는 집광형 태양 전지인 것이 바람직하다.
상기 전력변환부는, 조명이 필요한 정도에 따라서 박막형 투명 태양 전지와 집광형 태양 전지로 구성되는 것이 바람직하다.
상기 전력 변환부로부터 전원을 공급받아 상기 유기 발광 소자에 전원을 제공하는 전원공급부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 유기 발광 디스플레이 장치는 유기 발광 디스플레이부와 태양전지를 동일 기판상에 형성하여 외부로 누설되는 빛에너지를 광전변환하여 재사용하므로, 이로 인해 배터리의 충전 및 교체 횟수를 줄일 수 있어 사용상의 편의성을 제공할 수 있는 이점이 있다.
유기 발광 디스플레이부로부터 발생하는 빛 에너지를 전기 에너지로 전환하여 재사용할 수 있으므로, 유기 발광 디스플레이부의 전원 소모량을 감소시킬 수 있다.
또한, 박막형 투명 태양전지를 사용하여 전력 효율이 좋으며, 능동형 구동방식의 유기 발광 디스플레이 소자를 사용하여 제품의 수명 및 전기광학특성이 더욱 우수한 제품의 제작이 가능한 이점이 있다.
본 발명에 따른 유기 발광 조명 장치는 유기 발광 소자로부터 발생하는 빛 에너지를 전기 에너지로 전환하여 재사용할 수 있으므로, 전원 소모량을 절감할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 유기 발광 조명 장치는 조명이 필요한 정도에 따른 박막형 투명 태양전지와 집광형 태양전지로 구성될 수 있어서, 전력 효율성과 투과성을 동시에 향상시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 자세히 설명한다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 유기 발광 디스플레이 장치의 구조를 도시한 다이어그램이다.
본 발명에 따른 유기 발광 디스플레이 장치는 전력 변환부(210), 전원 저장 장치(220), 전원공급부(230), 유기 발광 디스플레이부(240) 및 상용 전원공급부(250)를 포함한다.
유기 발광 디스플레이부(240)는 기판의 일측에 형성되며, 양극(Anode), 정공 주입층(HIL; Hole Injection Layer), 정공 수송층(HTL; Hole Transport Layer), 유기 발광층(EML; Emitting Layer), 전자 수송층(ETL; Electron Transport Layer), 전자 주입층(EIL; Electron Injection Layer), 음극(Cathode)이 순차적으로 기판에 적층된 구조이다.
기판은 통상적으로 유리를 사용하나, 경우에 따라서는 구부림이 가능한 플라 스틱이나 필름 종류를 적용할 수 있으며, 재질에 제한을 두지 않는다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 유기 발광 디스플레이(240)는 제품의 수명 및 전기광학특성이 더 우수한 제품을 제공하기 위하여 능동형 방식으로 제작될 수 있으며, 이를 보다 상세히 살펴보면 하기와 같다.
유기 발광 소자에 적용되는 구동방식은 능동형(Active matrix) 방식과 수동형(Passive matrix) 방식으로 분류되는데, 능동형은 박막 트랜지스터의 형태로 존재하고, 수동형은 캐소드와 애노드의 연속배열 형태로 존재한다.
수동형 방식으로 풀-칼라를 구현하기 위해서는 전류밀도의 증가에 의한 소비전력의 증가와 발광효율의 감소, 낮은 구동전압에 기인한 높은 전류밀도 등의 기술적인 장해요인을 고려하여야 하며, 이는 낮은 전류밀도에서 고효율의 발광이 가능한 능동형 방식을 적용함으로써 해결할 수 있다.
능동형 방식은 디스플레이를 보다 빠른 속도로 운용할 수 있기 때문에 수동형 방식보다 색상 대비 특성(Contrast)이 우수하고, 이로 인해 더욱 선명한 화질을 구현할 수 있으며, 화면 깜빡임이 적고 반응시간이 개선되어 동영상의 재생시 우수한 특성을 나타낸다.
이에 따라 본 발명에서는 능동형 방식의 채택시 전력 효율을 높일 수 있다.
전력 변환부(210)는 기판의 타측에 형성되어 유기 발광 디스플레이부(240)로부터 누설되는 빛의 일부를 전기 에너지로 변환한다. 전력 변환부(210)는 태양 전지로 구성될 수 있는데, 태양 전지는 기판(도시되지 않음)의 타측에 형성되어 반도체의 성질을 이용하여 빛을 전기 에너지로 변환시키는 태양광 전지이다.
본 발명의 바람직한 실시예에서는 전력 변환부는 박막형 투명 태양전지로 이루어진다. 박막형 투명 태양전지 중 염료감응형 태양 전지는 실리콘 기반 태양전지에 비해 제조 원가를 낮출 수 있고, 일반적으로 10%이상의 발전 효율성과 90% 이상의 투과성을 확보할 수 있으며 이러한 발전효율과 투과성이 지속적으로 향상되고 있다. 발광하는 빛 에너지 중에서 일부는 투과시켜 본연의 발광기능을 발휘하며, 다른 일부는 흡수시켜 전기 에너지로 변환 시킨다. 박막형 투명 태양 전지 사용시, OLED 본연의 발광 기능을 유지하면서도 빛의 일부를 전기 에너지로 변환시킬 수 있으므로 전력 효율이 상승하게 된다.
전원 저장 장치(220)에서는 전력 변환부(210)에 의해서 생성된 전기 에너지를 저장하여, 디스플레이의 전원 공급부(230)에 제공하는 역할을 한다. 전원 저장 장치(220)는 전력 변환부(210) 뿐만 아니라 상용 전원 공급부(250)를 통해 외부로부터 전원을 공급받아 이를 전원 공급부(230)에 제공해 줄 수도 있다.
전원 공급부(230)는 전원 저장 장치(220)로부터 제공받은 전원을 유기 발광 디스플레이부(240)에 공급한다.
상용 전원공급부(250)는 외부로부터 전원을 공급받아 전원 공급부(230)에 제공할 수 있다. 전력 변환부(210)에서 생성된 전기 에너지만으로는 디스플레이부(240)의 전원을 충족시킬 수 없으므로 외부로부터 추가적인 전원이 인가되어야 한다.
도 2는 본 발명에 따른 유기 발광 디스플레이 장치의 개념도를 도시한 것이 다. 도 2에서는 전력변환부(210)로 박막투명 태양전지가 사용되고, 투명 유리 기판이 사용되는 예를 도시하였다.
유기 발광 디스플레이 장치의 디스플레이부(240)는 전술한 바와 같이, 양극, 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층, 음극을 포함하여 계층화되어 있다. 양극은 주로 ITO(Indium Tin Oxide) 등의 투명전극으로 구성되고, 음극은 주로 알루미늄 등의 금속박막으로 구성된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 양극으로부터 정공이, 음극으로부터 전자가 발광층으로 주입되고, 주입된 전자와 정공은 발광층에서 재결합한다. 재결합 에너지에 의해서 안정한 기저 상태(ground state)로부터 에너지가 높은 불안정한 상태(excited state)로 에너지 레벨을 높이며, 이것이 원래의 기저 상태로 돌아갈 때 에너지를 방출하는데 이때 빛이 발생한다. 따라서, 유기 발광 디스플레이 장치는 액정 디스플레이 장치와 같은 별도의 백라이트를 구비하지 않고 자체 발광할 수 있다.
이때 방출한 빛 에너지 중 일부가 박막투명 태양전지를 통해 전기 에너지로 전환될 수 있다. 전환된 전기 에너지는 유기 발광 디스플레이부(240)의 전원의 일부로 사용될 수 있다.
도 3은 발광 방향에 따른 박막투명 태양전지의 부착 위치를 나타낸 도면이다.
유기 발광 디스플레이 장치는 광 누설 방향에 따라, 전면발광, 배면발광 및 양면발광 유기 발광 디스플레이 장치로 나뉘어진다. 일반적으로, 발광층을 전후면 기판 상에 어디에 위치시키는지에 따라서 전면 발광 방식 또는 배면 발광 방식으로 구별한다. 양면발광 유기 발광 디스플레이 장치는 광 누설 방향이 상부기판 및 하부기판 방향으로, 하나의 패널로 양면의 화면표시가 가능하므로 내외부창을 갖는 모바일 폰 등에 적용되며, 두께를 줄일 수 있는 장점이 있다.
태양 전지부는 광이 누설되는 방향으로 기판의 타측에 위치해야 하므로 도 3에 도시된 바와 같이 위치해야 할 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 유기 발광 조명 장치의 구조를 도시한 다이어그램이다.
본 발명에 따른 유기 발광 조명 장치는 전력 변환부(310), 전원 저장부(320), 전원 공급부(330), 유기 발광 소자(340) 및 상용 전원공급부(350)를 포함한다.
유기 발광 조명 장치는 옥내외 조명 장치와 휴대용 조명 장치를 모두 포함하는 개념으로서, 옥외 전광판, 옥외 가로등, 옥외 교통신호등, 교통 표지판, 중앙분리대, 건축 유리창, 샹들리에, 상판 램프, 플로어 램프, 샹들리에, 전장 전등 등이 이에 해당될 수 있다.
유기 발광 소자(340)는 기판의 일측에 형성되며, 양극(Anode), 정공 주입층(HIL; Hole Injection Layer), 정공 수송층(HTL; Hole Transport Layer), 유기 발광층(EML; Emitting Layer), 전자 수송층(ETL; Electron Transport Layer), 전자 주입층(EIL; Electron Injection Layer), 음극(Cathode)이 순차적으로 기판에 적층된 구조이다.
전력 변환부(310)는 기판의 타측에 형성되어 유기 발광 소자(340)로부터 누설되는 빛의 일부를 전기 에너지로 변환한다. 전력 변환부(310)는 태양 전지로 구성될 수 있는데, 태양 전지는 기판(도시되지 않음)의 타측에 형성되어 반도체의 성질을 이용하여 빛을 전기 에너지로 변환시키는 태양광 전지이다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 유기 발광 조명 장치에서, 전력 변환부(310)는 박막형 투명 태양전지로 이루어진다. 박막형 투명 태양전지 중 염료감응형 태양 전지는 실리콘 기반 태양전지에 비해 제조 원가를 낮출 수 있고, 일반적으로 10%이상의 발전 효율성과 90% 이상의 투과성을 확보할 수 있으며 이러한 발전효율과 투과성이 지속적으로 향상되고 있다. 발광하는 빛 에너지 중에서 일부는 투과시켜 본연의 발광기능을 발휘하며, 다른 일부는 흡수시켜 전기 에너지로 변환 시킨다. 박막형 투명 태양 전지 사용시, OLED 본연의 발광 기능을 유지하면서도 빛의 일부를 전기 에너지로 변환시킬 수 있으므로 전력 효율이 상승하게 된다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 유기 발광 조명 장치에서, 전력 변환부(310)는 집광형 태양전지로 이루어질 수 있다. 집광형 태양전지는 박막형 투명 태양전지에 비해서 효율성은 높으나 투과성이 낮아서, 유기 발광 소자(340)에서 발광하는 빛을 외부로 투과하여 발산하는 능력이 떨어진다. 이러한 집광형 태양전지는 렌즈를 이용하여 태양광을 집광하는 태양전지로서, 태양광이 입사되는 방향을 향하는 위치할 수 있다. 또한, 집광형 태양전지는 플렉시블(flexible) 태양전지로 구성되어 태양 광의 입사각도에 상관없이 태양에너지를 전기 에너지로 변환하는 효율을 일정 수준 이상으로 유지할 수 있다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 유기 발광 조명 장치에서, 전력 변환부(310)는 위치 및 용도에 따라 박막형 투명 태양전지로 이루어진 부분과 집광형 태양전지로 이루어진 부분으로 구성될 수 있는데, 이와 관련해서 도 5에 대한 설명 부분에서 후술한다.
전원 저장 장치(320)에서는 전력 변환부(310)에 의해서 생성된 전기 에너지를 저장하여, 디스플레이의 전원 공급부(330)에 제공하는 역할을 한다. 전원 저장 장치(320)는 전력 변환부(310) 뿐만 아니라 상용 전원 공급부(350)를 통해 외부로부터 전원을 공급받아 이를 전원 공급부(330)에 제공해 줄 수도 있다.
전원 공급부(330)는 전원 저장 장치(320)로부터 제공받은 전원을 유기 발광 소자(340)에 공급한다.
상용 전원공급부(350)는 외부로부터 전원을 공급받아 전원 공급부(330)에 제공할 수 있다. 전력 변환부(310)에서 생성된 전기 에너지만으로는 유기 발광 소자(340)의 전원을 충족시킬 수 없으므로 외부로부터 추가적인 전원이 인가되어야 한다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 유기 발광 조명 장치의 구조를 도시한 다이어그램이다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 유기 발광 조명 장치는 전력 변환부(310), 전 원 저장부(320), 전원 공급부(330), 유기 발광 소자(340) 및 상용 전원공급부(250)를 포함하고, 전력 변환부(310)는 집광형 태양전지(312)와 박막형 투명 태양전지(314)로 구성된다.
집광형 태양전지(312)는 투과성이 박막형 투명 태양전지(314)에 비해서 떨어지므로 상대적으로 조명이 덜 필요한 부분에 배치하여 태양전지의 효율성을 높이기 위해 사용된다. 예를 들어, 집광형 태양전지는 약 40%의 발전 효율성과 약 60%의 투과성을 가져서 충전효율을 향상시킬 수 있다. 집광형 태양 전지(312)는 태양광 및 유기 발광 소자(340)로부터 발광하는 빛을 흡수하여 전기 에너지로 변환시킬 수 있다. 집광형 태양전지(312)가 태양광이 입사하는 방향에 배치되면, 충전효율을 보다 높일 수 있다.
박막형 투명 태양전지(314)는 유기 발광 소자(340)로부터 발광하는 빛 에너지 중에서 일부는 투과시키고, 다른 일부는 흡수시킨다. 박막형 투명 태양전지(314)는 집광형 태양전지(312)보다 충전 효율성은 다소 떨어지나, 투과성이 높으므로 상대적으로 조명이 더 필요한 부분에 배치하는 것이 바람직할 수 있다. 박막형 투명 태양전지(314)도 태양광으로부터 빛 에너지를 흡수할 수 있다.
전원 저장 장치(320)는 집광형 태양전지(312) 및 박막형 투명 태양전지(314)에서 생성된 전기 에너지를 저장하여 전원 공급부(330)에 제공하는 역할을 한다. 전원 저장 장치(320)는 집광형 태양전지(312) 및 박막형 투명 태양전지(314) 뿐만 아니라 상용 전원 공급부(350)를 통해 외부로부터 전원을 공급받을 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하며, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정의 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 유기 발광 디스플레이 장치의 구조를 도시한 다이어그램이다.
도 2는 본 발명에 따른 유기 발광 디스플레이 장치의 개념도를 도시한 것이다.
도 3은 발광 방향에 따른 박막투명 태양전지의 부착 위치를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 유기 발광 조명 장치의 구조를 도시한 다이어그램이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 조명 장치의 구조를 도시한 다이어그램이다.

Claims (9)

  1. 기판;
    상기 기판의 일측에 형성되어, 광을 누설하는 유기 발광 디스플레이부; 및
    상기 기판의 타측에 부착되어, 상기 유기 발광 디스플레이부로부터 누설되는 빛의 일부를 전기로 변환시키는 전력 변환부를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    유기 발광 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전력 변환부는 박막형 투명 태양 전지인 것을 특징으로 하는,
    유기 발광 디스플레이 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 전력 변환부로부터 전원을 공급받아 상기 유기 발광 디스플레이부에 전원을 제공하는 전원공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    유기 발광 디스플레이 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 유기 발광 디스플레이부의 구동 방식은 능동형 방식인 것을 특징으로 하는,
    유기 발광 디스플레이 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 유기 발광 디스플레이부는 양면 발광인 것을 특징으로 하는,
    유기 발광 디스플레이 장치.
  6. 기판;
    상기 기판의 일측에 형성되어, 광을 누설하는 유기 발광 소자; 및
    상기 기판의 타측에 부착되어, 상기 유기 발광 소자로부터 누설되는 빛의 일부를 전기로 변환시키는 전력 변환부를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    유기 발광 조명 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 전력변환부는,
    박막형 투명 태양 전지 또는 집광형 태양 전지인 것을 특징으로 하는,
    유기 발광 조명 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 전력변환부는,
    조명이 필요한 정도에 따라서, 박막형 투명 태양 전지 및 집광형 태양 전지로 구성되는 것을 특징으로 하는,
    유기 발광 조명 장치.
  9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전력 변환부로부터 전원을 공급받아 상기 유기 발광 소자에 전원을 제공하는 전원공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    유기 발광 조명 장치.
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