KR20120133605A - 유기 발광 다이오드 조명 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

유기 발광 다이오드 조명 장치에서, 기판 위에 형성되는 유기 발광 다이오드를 보호하기 위한 봉지 부재에 유기 발광 다이오드의 애노드 전극과 캐소드 전극의 저항을 감소시키기 위한 보조 전극을 형성한다.

Description

유기 발광 다이오드 조명 장치 및 그 제조 방법{ORGANIC LIGHT EMITTING DIODE LIGHTING APPARATUS AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 유기 발광 다이오드 조명 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode, OLED)는 유기 기판 위에 형성되는 두 개의 전극인 애노드와 캐소드, 그리고 애노드와 캐소드 사이에 형성되는 유기 발광층을 포함한다. OLED는 전극을 통하여 주입된 정공 및 전자가 유기물 내에서 전자와 정공의 쌍인 엑시톤(Exciton)을 형성한 후에 엑시톤의 전자가 여기 상태로부터 기저 상태로의 전이 현상에 의하여 빛을 생성한다.
OLED 조명 장치는 OLED를 이용한 조명 장치로, 애노드와 캐소드 중 적어도 하나는 빛을 투과시킬 수 있는 물질 예를 들면, 인듐주석산화물(Indium Tin Oxide)로 형성된다. 일반적으로, OLED 조명 장치에서는 애노드를 ITO로 형성하여 OLED 내에서 생성된 빛을 ITO를 사용하는 애노드와 유리 기판 쪽으로 방출한다.
OLED는 전류 구동 소자이므로, 넓은 면적의 OLED를 구동하기 위해서는 많은 전류가 소모된다. 이때, OLED를 구성하는 애노드와 캐소드의 저항이 높게 되면 소모되는 전류 또한 증가하게 되고, 이에 따라 전압 강하 현상이 발생하여 휘도 편차가 발생하게 된다.
이러한 휘도 편차를 감소시키기 위한 방법으로, 저저항의 전극 물질이나 보조 배선 전극을 사용하여 애노드와 캐소드의 저항을 낮추는 방법이 시도되고 있다. 그러나, 이 두 가지 방법 모두 OLED 조명 제작에는 어려운 문제점을 가지고 있다. 저저항 물질의 경우 저항이 낮추는 데 한계가 있으며 저저항을 위한 다른 금속 박막이나 탄소나노튜브(Carbon Nanotube), 그래핀(graphene) 등의 물질 첨가 시 투과율이 낮아지는 문제가 나타나 휘도가 감소하게 된다. 또한, 보조 배선을 사용하는 경우 전기 저항을 낮출 수는 있으나, 애노드 위에 금속의 보조 배선을 형성함으로써, 조명 구동 시에 보조 배선이 위치하는 부분이 검은 선으로 나타나 미관상 좋지 않으며 보조 배선의 폭과 길이가 저항을 결정짓는 요인이기 때문에 보조 배선의 설계에 따라서 전류 분포가 균일하게 제작되기 어려운 단점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 휘도 편차를 줄일 수 있는 유기 발광 다이오드 조명 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 한 실시 예에 따르면, 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode, OLED) 조명 장치가 제공된다. OLED 조명 장치는 기판 위에 형성되는 애노드 전극과 캐소드 전극 및 상기 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 형성되는 유기 발광층을 포함하는 OLED, 그리고 상기 OLED를 덮는 봉지 부재를 포함할 수 있다.
상기 봉지 부재는, 봉지 기판, 상기 봉지 기판 위에 형성되며 서로 전기적으로 분리되어 있는 제1 및 제2 전도 보조 층, 상기 제1 전도 보조층과 상기 캐소드 전극 사이 및 상기 제2 전도 보조층과 상기 애노드 전극 사이를 각각 연결시키는 복수의 접촉 부재, 그리고 상기 복수의 접촉 부재가 위치한 부분을 제외하고 상기 제1 및 제2 전도 보조 층을 덮도록 형성되는 절연층을 포함할 수 있다.
상기 봉기 기판은 유리 기판에 공간이 형성된 유리 캡을 포함하고, 상기 제1 및 제2 전도 보조층은 상기 유기 기판의 공간 내에 형성될 수 있다.
또한, 상기 봉기 기판은 플라스틱 필름 또는 금속 박판을 포함할 수 있다.
상기 제1 및 제2 전도 보조층은 서로 다른 층으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 및 제2 전도 보조 층은 빗살(comb) 모양을 가지며, 하나의 층에 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode, OLED) 조명 장치의 제조 방법이 제공된다. OLED 조명 장치의 제조 방법은, 애노드 전극과 캐소드 전극 및 상기 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 형성되는 유기 발광층을 포함하는 OLED를 기판 위에 형성하는 단계, 상기 OLED를 보호하기 위한 봉지 부재를 형성하는 단계, 그리고 상기 OLED 위에 상기 봉지 부재를 정렬하여 접착시키는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 상기 봉지 부재를 형성하는 단계는, 봉지 기판 위에 상기 애노드 전극과 상기 캐소드 전극과 접촉 부재를 통하여 각각 연결되는 제1 및 제2 보조 전극을 형성하는 단계, 그리고 상기 제1 및 제2 보조 전극간 절연을 위한 절연층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 의하면, 기판 내에 보조 배선 공정이나 신규 물질 도입 없이도 고균일도의 대면적 OLED 조명 장치의 제작이 가능해진다. 즉, 저저항을 위한 물질을 별도로 OLED 내에 첨가하지 않으므로 저저항을 위한 물질 첨가에 따른 휘도 저하 문제를 개선할 수 있고, 휘도 편차를 개선하기 위한 보조 배선을 사용하지 않아도 되므로 상대적으로 높은 휘도와 고균일도를 가지며 외관상으로도 미려한 OLED 조명 장치의 제작이 가능해질 수 있다.
또한, 캐소드와 애노드의 저항을 모두 줄일 수 있어서 고전압 인가에 의한 쇼트(short) 등의 불량 발생 요인을 줄일 수 있으며, 발열 또한 줄어들어서 전력 손실을 줄일 수 있고 이에 따라 OLED의 수명을 연장시킬 수 있으며, 고효율의 조명 장치를 구현할 수 있게 된다.
또한, 봉지 기판을 필름 형태로 제작할 경우에 수분 및 산소 차단에 대한 성능을 높일 수 있어 투습 및 투산소 특성을 향상시킬 수 있으므로, 수명 향상이 가능하다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 유기 발광 다이오드 조명 장치의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 봉지 부재의 단면을 나타낸 도면이다.
도 3a 내지 도 3c는 각각 도 2에 도시된 봉지 부재의 공정별 단면을 나타낸 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 봉지 부재의 평면도이다.
도 5a 및 도 5b는 OLED의 제조 방법에 따른 공정별 단면도를 나타낸 도면이다.
도 6은 봉지 부재와 OLED와의 결합 방법을 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 유기 발광 다이오드 조명 장치의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 봉지 부재의 평면도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이제 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 다이오드 조명 장치 및 그 제조 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 유기 발광 다이오드 조명 장치의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참고하면, 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode, OLED) 조명 장치(10)는 기판(100), 애노드 전극(210), 유기 발광층(220), 캐소드 전극(230) 및 봉지 부재(300)를 포함한다.
기판(100)은 투명한 절연성 물질로 형성되며, 일반적으로 기판(100)으로 유리 기판이 사용될 수 있다.
애노드 전극(210), 유기 발광층(220) 및 캐소드 전극(230)이 OLED가 되며, OLED 조명 장치(10)는 애노드 전극(210)과 캐소드 전극(230) 중 적어도 하나를 빛을 투과시킬 수 있는 물질 예를 들면, 인듐주석산화물(Indium Tin Oxide, ITO)로 형성한다. 도 1에서는 애노드 전극(210)을 ITO로 형성하여 OLED 내에서 생성된 빛을 애노드 전극(210)과 기판(10) 쪽으로 방출하는 것으로 도시하였다.
봉지 부재(300)는 OLED 위에 형성되며, 실란트(sealant)(400)를 사용하여 OLED와 접합된다. 봉지 부재(300)는 외부에서 유입되는 산소나 수분으로부터 OLED를 보호하는 역할을 하며, 봉지 부재(300)로 봉지 유리 캡 또는 봉지 필름(Film)이 사용될 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 봉지 부재의 단면을 나타낸 도면이다.
도 2를 보면, 봉지 부재(300)는 유리 캡(310), 두 개의 전도 보조 층(conduction aided layer)(320, 330), 전도 보조 층(320, 330)간의 전기적 절연을 위한 절연층(342, 344) 및 복수의 접촉 부재(352, 354)를 포함한다.
전도 보조 층(320)은 캐소드 전극(230)의 전기 전도도를 향상시키기 위한 것이고, 전도 보조 층(330)은 애노드 전극(210)의 전기 전도도를 향상시키기 위한 것으로, 전도 보조 층(320, 330)은 해당 접촉 부재(352, 354)를 통하여 대응하는 전극(230, 210)과 연결된다. 이와 달리, 봉지(300)의 제작에 따라서 전도 보조 층(320)이 애노드 전극(210)과 연결될 수 있고, 전도 보조 층(330)이 캐소드 전극(230)과 연결될 수도 있다.
전도 보조 층(320, 330)은 종래 애노드 전극 위에 형성되는 보조 배선의 역할을 수행하며, 그 두께는 수백 나노미터(nm)에서 수백 마이크로미터(um)일 수 있다.
전도 보조 층(320, 330)은 각각 캐소드 전극(230)과 애노드 전극(210)의 전기 전도성을 향상시켜 면저항을 낮추는 기능을 수행한다. 이러한 전도 보조 층(320, 330)으로 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag), 크롬(Cr) 및 몰리브덴(Mo) 등의 물질이 사용될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 전도 보조 층(320, 330)은 종래와 달리 빛을 방출되는 애노드 전극(230) 위에 형성되지 않고 OLED 위에 형성되는 봉지(300)에 형성되므로, 빛이 발광되는 부분의 발광 면적이나 투과율에 영향을 주지 않을 수 있다.
전도 보조 층(320, 330)은 적당 두께의 금속 판(metal plate) 또는 호일(foil)을 그대로 적용하여 형성될 수도 있고, 스퍼터링(sputtering)이나 증착(evaporation) 등의 진공 증착 방법, 스크린 프린팅 그라비아(Screen Printing gravure), 그라비아 옵셋(Gravure Offset) 등의 방법으로 형성될 수도 있다.
그러면, 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 다이오드 조명 장치(100)의 제조 방법에 대해서 자세하게 설명한다.
도 3a 내지 도 3c는 각각 도 2에 도시된 봉지 부재의 공정별 단면을 나타낸 도면이고, 도 4는 도 2에 도시된 봉지 부재의 평면도이다.
도 3a를 참고하면, 봉지 기판에 해당하는 유기 기판에 공간이 형성되도록 유기 기판의 일부를 제거하여 유기 기판에 공간이 형성되는 유리 캡(310)을 형성한다. 그런 후에, 유리 캡(310)의 내면에 전도 보조 층(320)을 형성하고, 전도 보조 층(320)을 덮도록 절연층(342)을 형성한다. 이때, 절연층(342)은 OLED 즉, 캐소드 전극(230)과의 연결을 위하여 접촉 부재(352)가 위치하는 부분은 노출되도록 형성되며, 이 부분은 전도 보조 층(330)도 형성되지 않도록 한다.
다음, 도 3b를 참고하면, 절연층(342) 위에 전도 보조 층(330)을 형성한다. 이때, 전도 보조 층(330)은 전도 보조 층(320)과 캐소드 전극(230)을 연결시키는 접촉 부재(352)와 전기적으로 분리되도록 형성된다. 다음, 전도 보조 층(330)을 덮도록 절연층(344)을 형성한다. 절연층(344)은 애노드 전극(210)과의 연결을 위하여 접촉 부재(354)가 위치하는 부분은 노출되도록 형성된다. 이렇게 하면, 절연층(344)에 의해서 전도 보조 층(330)이 외부로부터의 압력에 의하여 캐소드 전극(230)과 접합되어 전기적으로 쇼트(short)가 발생하거나 스크래치가 일어나는 것을 방지할 수 있다.
다음, 도 3c를 참고하면, 전도 보조 층(320)과 캐소드 전극(230)과의 연결 및 전도 보조 층(330)과 애노드 전극(210)과의 연결을 위한 접촉 부재(352, 354)를 형성한다. 접촉 부재(352, 354)는 스크린 프린팅이나 잉크 제트(ink jet) 등을 사용하여 형성되거나 볼(ball) 형태의 금속 구형 입자를 사용하여 형성될 수 있다. 이때, 접촉 특성을 개선하기 위하여 접촉 부재(352, 354)를 전도 보조 층(320, 330)에 접합 후 열 또는 레이저(laser) 등으로 접합시켜 접촉 저항을 줄일 수 있다. 이러한 접촉 부재(352, 354)는 도 4와 같은 형태로 서로 이격되어 위치할 수 있다.
도 3a 내지 도 3c의 공정을 거쳐서 본 발명의 실시 예에 따른 봉지 부재(300)가 완성될 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 OLED의 제조 방법에 따른 공정별 단면도를 나타낸 도면이고, 도 6은 봉지 부재와 OLED와의 결합 방법을 나타낸 단면도이다.
도 5a를 참고하면, 기판(100) 위에 애노드 전극(210)을 형성한다. 다음, 애노드 전극(210)에서 접촉 부재(354)가 위치하는 부분을 제외하고 접촉 부재(354)와 OLED와의 전기적 절연을 위해 접촉 부재(354) 둘레로 절연막(364)을 형성한다.
다음, 도 5b를 참고하면, 애노드 전극(210)위에 유기 발광층(220)을 형성한 후, 유기 발광층(220) 위에 캐소드 전극(230)을 형성한다. 다음, 캐소드 전극(230)에서 접촉 부재(352)가 위치하는 부분을 제외하고 접촉 부재(352)와 OLED와의 전기적 절연을 위해 접촉 부재(352) 둘레로 절연막(362)을 형성한다. 이와 같이 하면, 기판(100)에 OLED가 형성된 유기 구조물이 완성된다.
다음, 도 6을 참고하면, 완성된 유기 구조물의 절연층(362, 364) 내부에 완성된 봉지 부재(300)의 접촉 부재(352, 354)를 삽입하여 실란트(도 1의 400)를 사용하여 접합하면, 본 발명의 실시 예에 따른 OLED 조명 장치(10)가 완성될 수 있다. 이때, 봉지 부재(300)와 OLED 사이의 공간은 질소(N2)나 아르곤(Ar) 등의 불활성 가스(inert gas) 또는 충진재를 사용하여 채운다. 충진재로는 폴리이미드(PI), 실리콘(silicon), 폴리디메틸실록산(PDMS), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리아크릴(Polyacrylic) 등이 사용될 수 있다.
한편, 봉지 부재(300)로 필름이 사용될 수도 있으며, 이러한 실시 예에 대하여 도 7을 참고로 하여 자세하게 설명한다.
도 7은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 유기 발광 다이오드 조명 장치의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7을 참고하면, 봉지 부재(300')는 봉지 기판에 해당하는 플라스틱 필름 위에 금속층(metal layer) 또는 금속 호일(foil)을 형성하고 절연층을 형성한다. 도 7에서는 편의상 플라스틱 필름과 금속층 및 절연층을 하나의 층(370)으로 도시하였다. 이때, 플라스특 필름으로는 폴리이미드(PI), 폴리카보네이트(PC), 폴리에테르설폰(PES), 폴리 에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN) 등이 사용될 수 있다.
또한, 플리스틱 필름 대신에 금속 박판이 사용될 수도 있다.
다음, 전도 보조 층(320, 330)을 형성한다. 이때, 전도 보조 층(320, 330)을 형성하는 방법은 제1 실시 예에서 설명한 방법과 동일할 수 있다. 즉, 플라스틱 필름 위에 형성된 전도 보조 층(320, 330)은 캐소드 전극(230) 및 애노드 전극(210)의 전기 전도성을 향상시키는 기능 외에도 금속층 또는 판에 의해 투습, 투산소 특성을 개선하는 역할을 수행한다. 즉, 높은 차단 특성을 갖는 박막 봉지 부재의 제작이 가능해진다.
이와 같이 제작된 봉지 부재(300')는 접착층(adhesive layer)(380)을 사용하여 기판(100) 위에 형성된 OLED와 전면 부착된다. 이때, 기판(100)으로는 유리, 필름, 금속 박막 모두 사용 가능하다.
또한, 전도 보조 층(320, 330)은 배선 배치에 따라서 한 개의 층으로 만들 수도 있다. 이러한 실시 예에 대하여 도 8을 참고로 하여 설명한다.
도 8은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 봉지 부재의 평면도이다.
도 8을 참고하면, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 봉지 부재(300")는 제1 및 제2 실시 예에 따른 봉지 부재(300, 300')와 달리 한 개의 층에 전도 보조 층(320', 330')이 모두 형성된다. 이때, 전기 저항을 줄이기 위해서는 금속이 차지하는 면적을 넓게 하는 것이 유리하므로, 전도 보조 층(320', 330')은 빗살(Comb) 모양 등으로 형성되어 전도 보조 층(320')의 빗살 사이에 전도 보조층(330')의 빗살이 위치하도록 할 수 있다.
본 발명의 제3 실시 예에 따른 봉지 부재(300")는 전도 보조 층(320, 330)을을 제외하고, 나머지는 제1 및 제2 실시 예와 동일하게 구성될 수 있다.
본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.

Claims (8)

  1. 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode, OLED) 조명 장치에서,
    기판 위에 형성되는 애노드 전극과 캐소드 전극 및 상기 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 형성되는 유기 발광층을 포함하는 OLED, 그리고
    상기 OLED를 덮는 봉재 부재를 포함하고,
    상기 봉지 부재는,
    봉지 기판,
    상기 봉지 기판 위에 형성되며 서로 전기적으로 분리되어 있는 제1 및 제2 전도 보조 층,
    상기 제1 전도 보조층과 상기 캐소드 전극 사이 및 상기 제2 전도 보조층과 상기 애노드 전극 사이를 각각 연결시키는 복수의 접촉 부재, 그리고
    상기 복수의 접촉 부재가 위치한 부분을 제외하고 상기 제1 및 제2 전도 보조 층을 덮도록 형성되는 절연층을 포함하는 OLED 조명 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 봉기 기판은 유리 기판에 공간이 형성된 유리 캡을 포함하고, 상기 제1 및 제2 전도 보조층은 상기 유기 기판의 공간 내에 형성되는 OLED 조명 장치.
  3. 제1항에서,
    상기 봉기 기판은 플라스틱 필름 또는 금속 박판을 포함하는 OLED 조명 장치.
  4. 제1항에서,
    상기 제1 및 제2 전도 보조층은 서로 다른 층으로 형성되는 OLED 조명 장치.
  5. 제1항에서,
    상기 제1 및 제2 전도 보조 층은 빗살(comb) 모양을 가지며, 하나의 층에 형성되는 OLED 조명 장치.
  6. 제1항에서,
    상기 OLED는,
    상기 애노드 전극과 상기 캐소드 전극 각각에 해당 접촉 부재와 접촉되는 부분을 제외하고 상기 부분의 둘레에 형성되는 절연막을 더 포함하고,
    상기 절연막 내부에 상기 해당 접촉 부재를 삽입하여 상기 봉지 부재를 상기 OLED와 접착시키는 OLED 조명 장치.
  7. 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode, OLED) 조명 장치의 제조 방법으로,
    애노드 전극과 캐소드 전극 및 상기 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 형성되는 유기 발광층을 포함하는 OLED를 기판 위에 형성하는 단계,
    상기 OLED를 보호하기 위한 봉지 부재를 형성하는 단계, 그리고
    상기 OLED 위에 상기 봉지 부재를 정렬하여 접착시키는 단계
    를 포함하며,
    상기 봉지 부재를 형성하는 단계는,
    봉지 기판 위에 상기 애노드 전극과 상기 캐소드 전극과 접촉 부재를 통하여 각각 연결되는 제1 및 제2 보조 전극을 형성하는 단계, 그리고
    상기 제1 및 제2 보조 전극간 절연을 위한 절연층을 형성하는 단계를 포함하는 OLED 조명 장치의 제조 방법.
  8. 제7항에서,
    상기 봉지 부재를 형성하는 단계는,
    상기 제1 보조 전극과 상기 애노드 전극 사이 및 상기 제2 보조 전극과 상기 캐소드 전극 사이를 각각 연결시키는 복수의 접촉 부재를 형성하는 단계를 더 포함하고,
    상기 OLED를 기판 위에 형성하는 단계는,
    해당 접촉 부재를 삽입하여 상기 봉지 부재를 상기 OLED와 접착시키기 위해, 상기 애노드 전극과 상기 캐소드 전극 각각에 해당 접촉 부재와 접촉되는 부분을 제외하고 상기 부분의 둘레에 형성되는 절연막을 형성하는 단계를 포함하는 OLED 조명 장치의 제조 방법.
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