KR20130008100A - 유기 발광 조명 장치 - Google Patents

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김두환
최성진
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

유기 발광 조명 장치에서, 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 조명 장치는 기판 본체와, 상기 기판 본체 상에 형성된 유기 발광 소자, 및 상기 기판 본체와 합착되어 상기 유기 발광 소자를 밀봉 커버하는 봉지캔을 포함한다. 그리고 상기 봉지캔은 상기 유기 발광 소자와 대향하는 면이 서로 다른 두께를 갖는 복수의 두께부들로 구분된다.

Description

유기 발광 조명 장치{ORGANIC LIGHT EMITTING DIODE LIGHTING APPARATUS}
본 발명의 실시예는 조명 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유기 발광 소자를 이용한 유기 발광 조명 장치에 관한 것이다.
유기 발광 조명 장치는 유기 발광 소자가 방출하는 빛을 이용하는 조명 장치이다. 유기 발광 소자(organic light emitting diode, OLED)는 유기 발광층 내부에서 전자와 정공이 결합하여 형성된 여기자(exciton)가 기저 상태로 떨어질 때 발생하는 에너지에 의해 빛을 발생시킨다.
유기 발광 조명 장치는 단순히 빛을 발생시킬 수 있으면 되므로, 유기 발광 소자를 이용한 표시 장치와 비교하여 상대적으로 간소한 구조를 가질 수 있다.
한편, 유기 발광 조명 장치도, 단순히 빛을 방출하는 것 이외에, 기능적 또는 심미적인 필요에 따라 간단한 이미지를 표시할 수 있는 표시 기능이 요구되고 있다.
하지만, 유기 발광 조명 장치가 표시 기능을 갖기 위해서는 구조가 복잡해지는 문제점이 있다.
본 발명의 실시예는 간소한 구조를 가지면서 동시에 유기 발광 소자가 방출하는 빛의 휘도 편차를 이용한 표시 기능을 갖는 유기 발광 조명 장치를 제공한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 유기 발광 조명 장치는 기판 본체와, 상기 기판 본체 상에 형성된 유기 발광 소자, 그리고 상기 기판 본체와 합착되어 상기 유기 발광 소자를 밀봉 커버하는 봉지캔을 포함한다. 또한, 상기 봉지캔은 상기 유기 발광 소자와 대향하는 면이 서로 다른 두께를 갖는 복수의 두께부들로 구분된다.
상기 복수의 두께부들은 제1 두께부와, 상기 제1 두께부보다 얇은 두께를 갖는 제2 두께부를 포함할 수 있다.
상기 제2 두께부는 상기 제1 두께부보다 상기 유기 발광 소자와 상대적으로 멀리 이격될 수 있다.
상기 제2 두께부와 대응하는 상기 유기 발광 소자가 상기 제1 두께부와 대응하는 상기 유기 발광 소자보다 상대적으로 높은 휘도의 빛을 방출할 수 있다.
상기 제1 두께부의 두께와 상기 제2 두께부의 두께 간의 차이는 100㎛ 보다 크거나 같을 수 있다.
상기 제1 두께부는 300㎛ 내지 600㎛ 범위 내의 두께를 가지며, 상기 제2 두께부는 200㎛ 내지 500㎛ 범위 내의 두께를 가질 수 있다.
상기 봉지캔의 전체 두께는 400㎛ 내지 900㎛ 범위 내의 두께를 가질 수 있다.
상기 봉지캔의 제2 두께부는 상기 유기 발광 소자와 대향하는 면의 일부가 함몰 형성될 수 있다.
상기한 유기 발광 조명 장치에서, 상기 봉지캔은 금속 소재로 형성된 메탈캔(metal can) 및 글라스 소재로 만들어진 글라스캔(glass can) 중 하나일 수 있다.
상기 제2 두께부는 숫자, 문자, 및 기호 중 하나 이상을 포함하는 도형으로 형성될 수 있다.
상기 유기 발광 소자가 방출하는 빛의 휘도는 1000nit 보다 크거나 같을 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 유기 발광 조명 장치는 간소한 구조를 가지면서 동시에 유기 발광 소자가 방출하는 빛의 휘도 편차를 이용한 표시 기능을 가질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 조명 장치의 단면도이다.
도 2는 도 1의 유기 발광 조명 장치의 봉지캔의 배면 사시도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 실험예를 나타낸 사진이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 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 실시예에 한정되지 않는다.
또한, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성 요소에 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 일 실시예에 따른 유기 발광 조명 장치(101)를 설명한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 조명 장치(101)는 기판 본체(111), 유기 발광 소자(70), 및 봉지캔(200)을 포함한다. 그리고 도시하지는 않았으나, 유기 발광 조명 장치(101)는 기판 본체(111)와 봉지캔(200)을 서로 합착시키는 실런트를 더 포함할 수 있다.
기판 본체(111)는 유리, 석영, 및 세라믹 등으로 만들어진 투명한 절연성 기판으로 형성되거나, 플라스틱 등으로 만들어진 투명한 플렉서블(flexible) 기판으로 형성될 수 있다.
유기 발광 소자(70)는 제1 전극(710), 유기 발광층(720), 및 제2 전극(720)을 포함한다.
제1 전극(710)은 정공 주입 전극인 양(+)극이 된다. 그리고 제2 전극(730)이 전자 주입 전극인 음(-)극이 된다. 하지만, 본 발명의 일 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 제1 전극(710)이 전자 주입 전극이 되고, 제2 전극(730)이 정공 주입 전극이 될 수도 있다.
또한, 제1 전극(710)은 투명 도전막 또는 반투과막으로 형성되고, 제2 전극(730)은 반사막으로 형성된다.
투명 도전막은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ZnO(산화 아연) 또는 In2O3(Indium Oxide) 등의 물질을 사용하여 만들어진다. 이러한 투명 도전막은 상대적으로 높은 일함수를 갖는다. 따라서, 투명 도전막으로 형성된 제1 전극(710)은 정공 주입을 원활하게 수행할 수 있다. 또한, 제1 전극(710)이 투명 도전막으로 형성될 경우, 유기 발광 조명 장치(101)는 제1 전극(710)의 상대적으로 높은 비저항을 보완하기 위해 상대적으로 비저항이 낮은 금속으로 만들어진 보조 전극을 더 포함할 수 있다.
반사막 및 반투과막은 마그네슘(Mg), 은(Ag), 금(Au), 칼슘(Ca), 리튬(Li), 크롬(Cr), 및 알루미늄(Al) 중 하나 이상의 금속 또는 이들의 합금을 사용하여 만들어진다. 이때, 반사막과 반투과막은 두께로 결정된다. 일반적으로, 반투과막은 200nm 이하의 두께를 갖는다. 반투과막은 두께가 얇아질수록 빛의 투과율이 높아지고, 두께가 두꺼워질수록 빛의 투과율이 낮아진다.
제1 전극(710)이 반투과 전극으로 형성되고 제2 전극(730)이 반사막으로 형성될 경우, 마이크로캐비티(microcavity) 효과를 이용해 빛의 이용 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 제1 전극(710)이 투명 도전막과 반투과막을 포함하는 다중막 구조로 형성될 수도 있다. 이 경우, 제1 전극(710)이 높은 일함수를 가지면서 동시에 마이크로캐비티 효과를 얻을 수 있다.
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) 중 하나 이상을 포함하는 다중막으로 형성된다. 전술한 층들 중에 발광층을 제외한 나머지 층들은 필요에 따라 생략될 수 있다. 유기 발광층(720)이 전술한 모든 층들을 포함할 경우, 정공 주입층이 정공 주입 전극인 제1 전극(710) 상에 배치되고, 그 위로 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층이 차례로 적층된다. 또한, 유기 발광층(720)은 필요에 따라 다른 층을 더 포함할 수도 있다.
또한, 유기 발광 소자(720)는 최소 1000nit(cd/m2) 이상의 휘도를 갖는 빛을 방출한다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 조명 장치(101)는 유기 발광층(720)에서 발생된 빛이 제1 전극(710) 및 기판 본체(111)를 통과해 외부로 방출되는 배면 발광형 구조를 갖는다.
봉지캔(200)은 기판 본체(111)와 합착되어 유기 발광 소자(70)를 밀봉 커버한다. 봉지캔(200)은, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 유기 발광 소자(70)와 대향하는 면이 서로 다른 두께를 갖는 복수의 두께부들(201, 202)로 구분된다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에서, 복수의 두께부들은 제1 두께부(201)와 제2 두께부(202)를 포함한다. 하지만, 본 발명의 일 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 봉지캔(200)의 서로 다른 두께를 갖는 셋 이상의 두께부들을 포함할 수도 있다.
그리고 제2 두께부(202)는 제1 두께부(201)보다 100㎛ 이상 얇은 두께를 갖는다. 즉, 제1 두께부(201)와 제2 두께부(202)의 두께 차이(t3)는 100㎛ 이상이다. 또한, 제2 두께부(202)는 제1 두께부(201) 보다 유기 발광 소자(70)와 상대적으로 멀리 이격된다. 즉, 봉지캔(200)의 유기 발광 소자(70)와 대향하는 면의 일부가 함몰되어 제2 두께부(202)가 된다.
제2 두께부(202)는 숫자, 문자, 및 기호 중 하나 이상을 포함하는 도형(圖形)으로 형성된다. 여기서, 기호는 다각형, 원형, 및 각종 형상 등을 포함한다.
제2 두께부(202)는 제1 두께부(201) 보다 얇은 두께를 가지므로, 상대적으로 방열 효과가 적다. 따라서, 제2 두께부(202)와 대응하는 유기 발광 소자(70)는 제1 두께부(201)와 대응하는 유기 발광 소자(70) 보다 상대적으로 높은 온도를 갖게 된다. 그리고 제2 두께부(202)와 대응하는 유기 발광 소자(70)가 제1 두께부(201)와 대응하는 유기 발광 소자(70) 보다 높은 휘도의 빛을 방출하게 된다. 이는 유기 발광 소자(70)의 특성상 온도가 올라가면 전압이 낮아지기 때문이다. 따라서, 제1 두께부(201)와 제2 두께부(202)의 두께 차이에 의한 유기 발광 소자(70)의 휘도 편차와 제2 두께부(202)가 갖는 모양을 이용하여 유기 발광 조명 장치(101)는 간단한 이미지를 표시할 수 있다.
또한, 일례로, 제1 두께부(201)는 300㎛ 내지 600㎛ 범위 내의 두께(t1)를 가지며, 제2 두께부(202)는 200㎛ 내지 500㎛ 범위 내의 두께(t2)를 가질 수 있다. 그리고 봉지캔(200)의 전체 두께(t4)는 400㎛ 내지 900㎛ 범위 내에 속한다.
제1 두께부(201)가 300㎛ 작으면, 방열 효과가 지나치게 낮아지고 유기 발광 소자(70)를 보호하기 위한 충분한 강도를 갖지 못한다. 반면, 제1 두께부(201)가 600㎛보다 두꺼우면, 유기 발광 조명 장치(200)의 전체적인 두께가 불필요하게 두꺼워진다.
제2 두께부(202)의 두께(t2)는 제1 두께부(201)와 100㎛ 이상의 차이를 두고 설정된다. 그리고 봉지캔(200)의 전체 두께(t4)는 제1 두께부(201)의 두께(t1) 및 제1 두께부(201)와 유기 발광 소자 사이(70)의 이격 거리를 고려하여 설정된다.
이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 조명 장치(101)는 간소한 구조를 가지면서 동시에 유기 발광 소자(70)가 방출하는 빛의 휘도 차이를 이용한 표시 기능을 가질 수 있다.
구체적으로, 봉지캔(200)의 제1 두께부(201)와 제2 두께부(202) 간의 두께 차이에 의해, 유기 발광 소자(70)에 휘도 편차가 발생한다. 그리고, 제2 두께부(202)를 숫자, 문자, 및 기호 등을 포함하는 도형으로 형성하고, 유기 발광 소자(70)의 휘도 편차를 이용하여 간단한 이미지를 표시할 수 있다. 즉, 제2 두께부(202)의 모양이 곧 유기 발광 조명 장치(101)가 표시하는 이미지가 된다.
한편, 봉지캔(200)의 제1 두께부(201)와 제2 두께부(202) 간의 두께 차이가 100㎛ 미만이면 방열 효과에 따른 휘도 편차가 미미해진다. 따라서, 유기 발광 조명 장치(101)가 효과적으로 이미지를 표시하기 위해서는 제1 두께부(201)와 제2 두께부(202) 간의 두께 차이가 100㎛ 이상이어야 한다.
또한, 봉지캔(200)은 금속 소재로 만들어진 메탈캔(metal can) 및 글라스 소재로 만들어진 글라스캔(glass can) 중 하나일 수 있다. 메탈캔이 봉지캔(200)으로 사용된 경우 방열 효과가 더 우수하나, 글라스캔이 봉지캔(200)으로 사용된 경우에도 본 발명의 일 실시예에 따르면 방열 효과를 극대화할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 유기 발광 조명 장치(101)는 기설정된 휘도 이상의 빛을 방출할 때 이미지가 표시될 수 있다. 유기 발광 소자(70)의 특성상 유기 발광 소자(70)가 방출하는 빛이 1000nit 미만이면, 유기 발광 소자(70)의 발열량이 적어 봉지캔(200)의 제1 두께부(201)와 제2 두께부(202) 간의 방열 효과 차이의 영향을 덜 받는다. 즉, 유기 발광 소자(70)의 전체적인 온도 편차가 상대적으로 약해진다. 따라서, 제2 두께부(202)와 대응하는 유기 발광 소자(70)와 제1 두께부(201)와 대응하는 유기 발광 소자(70) 간의 휘도 편차도 미미해진다. 반면, 유기 발광 소자(70)가 방출하는 빛의 휘도가 1000nit 이상이 되면, 유기 발광 소자(70)가 상대적으로 높은 열을 방출하게 된다. 따라서, 봉지캔(200)의 제1 두께부(201)와 제2 두께부(202) 간의 방열 효과 차이의 영향받아 유기 발광 소자(70)의 전체적인 온도 편차가 상대적으로 강해진다. 이에, 제2 두께부(202)와 대응하는 유기 발광 소자(70)와 제1 두께부(201)와 대응하는 유기 발광 소자(70) 간의 휘도 편차가 발생되고, 유기 발광 조명 장치(101)는 이를 이용해 이미지를 표시할 수 있다.
이와 같이, 유기 발광 조명 장치(101)는 단순히 이미지를 표시할 수 있는 것 뿐만 아니라, 특정 휘도 영역에서만 이미지를 표시할 수 있다.
이하, 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 실험예를 살펴본다. 실험예는 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 2에 도시한 바와 같은, 봉지캔(200)을 사용하고 있다. 여기서, 봉지캔(200)은 메탈캔이 사용되었다. 도 3은 평균적으로 3000nit의 휘도를 갖는 빛을 방출하는 실험예를 나타내고, 도 4는 평균적으로 500nit의 휘도를 갖는 빛을 방출하는 실험예를 나타낸다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 실험예가 평균적으로 3000nit의 휘도를 갖는 빛을 방출할 때, 봉지캔(200)의 제2 두께부(202)(도 2에 도시)와 같은 형상의 이미지가 표시됨을 알 수 있다.
반변, 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 실험예가 평균적으로 500nit의 휘도를 갖는 빛을 방출할 때, 이미지가 표시되지 않음을 알 수 있다.
이와 같은 설험을 통해, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 조명 장치(101)는 간소한 구조를 가지고 유기 발광 소자(70)가 방출하는 빛의 휘도 차이를 이용한 이미지 표시가 가능할 뿐만 아니라, 특정 휘도 영역에서만 이미지를 표시할 수 있음을 알 수 있었다.
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 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.
70: 유기 발광 소자 101: 유기 발광 조명 장치
111: 기판 본체 200: 봉지캔

Claims (11)

  1. 기판 본체;
    상기 기판 본체 상에 형성된 유기 발광 소자; 그리고
    상기 기판 본체와 합착되어 상기 유기 발광 소자를 밀봉 커버하는 봉지캔
    을 포함하며,
    상기 봉지캔은 상기 유기 발광 소자와 대향하는 면이 서로 다른 두께를 갖는 복수의 두께부들로 구분된 유기 발광 조명 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 복수의 두께부들은 제1 두께부와, 상기 제1 두께부보다 얇은 두께를 갖는 제2 두께부를 포함하는 유기 발광 조명 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 제2 두께부는 상기 제1 두께부보다 상기 유기 발광 소자와 상대적으로 멀리 이격된 유기 발광 조명 장치.
  4. 제2항에서,
    상기 제2 두께부와 대응하는 상기 유기 발광 소자가 상기 제1 두께부와 대응하는 상기 유기 발광 소자보다 상대적으로 높은 휘도의 빛을 방출하는 유기 발광 조명 장치.
  5. 제2항에서,
    상기 제1 두께부의 두께와 상기 제2 두께부의 두께 간의 차이는 100㎛ 보다 크거나 같은 유기 발광 조명 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 제1 두께부는 300㎛ 내지 600㎛ 범위 내의 두께를 가지며,
    상기 제2 두께부는 200㎛ 내지 500㎛ 범위 내의 두께를 갖는 유기 발광 조명 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 봉지캔의 전체 두께는 400㎛ 내지 900㎛ 범위 내의 두께를 갖는 유기 발광 조명 장치.
  8. 제1항에서,
    상기 봉지캔의 제2 두께부는 상기 유기 발광 소자와 대향하는 면의 일부가 함몰 형성된 유기 발광 조명 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에서,
    상기 봉지캔은 금속 소재로 형성된 메탈캔(metal can) 및 글라스 소재로 만들어진 글라스캔(glass can) 중 하나인 유기 발광 조명 장치.
  10. 제9항에서,
    상기 제2 두께부는 숫자, 문자, 및 기호 중 하나 이상을 포함하는 도형으로 형성된 유기 발광 조명 장치.
  11. 제10항에서,
    상기 유기 발광 소자가 방출하는 빛의 휘도는 1000nit 보다 크거나 같은 유기 발광 조명 장치.
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