KR20140108434A - 발광장치용 광추출층 및 그 형성방법 - Google Patents

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Abstract

발광장치용 광추출층 및 그 형성방법이 개시된다. 개시된 발광장치용 광추출층은 기판 상에 마련되는 것으로 실리콘 산화물을 포함하는 다수의 산란입자들로 구성된 광산란층을 포함한다.

Description

발광장치용 광추출층 및 그 형성방법{Light extraction layer for light emitting apparatus and method of forming the light extraction layer}
발광장치용 광추출층 및 그 형성방법에 관한 것이다.
일반적으로, 발광소자(light emitting device)는 전기 에너지나 빛 에너지를 이용하여 가시광선 영역의 빛을 발생시키는 소자를 말하는 것으로, 예를 들면, 발광 다이오드(LED;Light Emitting Diode), 유기전계발광소자(organic electroluminescence device), 포토 트랜지스터(photo transistor) 등이 있다. 이러한 발광소자는 일반 조명장치, 산업용 조명장치, 특수 조명장치, 백라이트 유닛(backlight unit)등과 같은 조명장치나, 정지화상이나 동영상을 표시하는 디스플레이 장치에 응용될 수 있다. 이러한 발광소자, 조명장치 및 디스플레이 장치와 같은 발광장치에서는 소자의 박막 층상 구조나 굴절률의 차이로 인해 발광된 빛의 일부가 손실되게 되며, 이로 인해 발광장치의 효율이 감소할 수 있다. 이에 따라, 추가적인 전력이 필요하게 되며, 발광장치의 수명 또한 줄어들 수 있다.
예를 들어, 유기전계발광소자는 두 개의 전극 사이에 유기물로 이루어진 발광층이 마련된 자발광 소자이다. 이러한 유기전계발광소자에서는 캐소드 전극과 애노드 전극으로부터 각각 전자와 정공이 발광층 내부로 주입되고, 주입된 전자와 정공이 결합한 엑시톤(exciton)이 여기 상태에서 기저상태로 떨어질 때 발광하게 된다. 유기전계발광소자는 복수의 물질층이 적층된 적층형 구조를 가지며, 발광 효율을 향상시키기 위해 적층형 구조나 이러한 적층형 구조의 형성 방법에 대한 연구가 이루어지고 있다. 한편, 유기전계발광소자에서는 발광층의 굴절률 영향 때문에 임계각 이상의 각도로 출사되는 빛은 전반사에 의해 외부로 나오지 못하게 되어 손실되게 된다.
이러한 광손실 문제를 해결하기 위해서 광추출 기술이 필요하게 된다. 광추출 기술은 발광장치에서 빛이 손실되는 과정을 제거하거나 줄여주기 위한 것으로, 광추출 효율을 향상시키기 위한 연구들이 활발히 진행되고 있다. 광추출 효율을 향상시키기 위한 방안으로 금속 산화물로 이루어진 산란입자들을 포함하는 광추출층을 발광장치의 기판 상에 코팅하는 방법이 있다. 상기 광추출층은 금속 산화물로 이루어진 산란입자들을 매트릭스(matrix)에 분산시킨 용액을 준비한 다음, 이 용액을 기판 상에 도포함으로써 형성될 수 있다. 이렇게 형성된 광추출층은 산란입자와 매트릭스의 굴절률 차이로 인해 산란입자와 매트릭스 사이의 경계면에서 광산란 효과를 발생시킴으로써 광추출 효율을 향상시킬 수 있다. 하지만, 이러한 용액을 이용하는 방법에 의하여 광추출층을 형성하는 경우에는 산란입자의 분산성이 저하되고, 산란입자들의 높은 밀도를 얻을 수 없으며, 산란입자와 매트릭스 사이의 접착력이 떨어진다는 문제점이 있다.
발광장치용 광추출층 및 그 형성방법을 제공한다.
일 측면에 있어서,
기판 상에 마련되는 것으로,
실리콘 산화물을 포함하는 다수의 제1 산란입자들로 구성된 제1 광산란층을 포함하는 발광장치용 광추출층을 제공한다.
상기 제1 산란입자들은 화학기상증착(CVD)에 의해 기판 상에 마련될 수 있다. 상기 제1 산란입자들은 예를 들면 대략 100nm ~ 500nm의 직경을 가질 수 있다.
상기 기판과 상기 제1 산란입자층 사이에는 실리콘 산화물을 포함하는 접착층(adhesive layer)이 더 마련될 수 있다. 상기 접착층은 대략 200nm 이상의 두께를 가질 수 있다. 그리고, 상기 기판 상에는 상기 제1 광산란층 및 상기 접착층을 덮도록 평탄층이 마련될 수 있다. 상기 평탄층은 실리콘 산화물보다 큰 굴절률을 가지는 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 평탄층은 1.5 ~ 2.7의 굴절률을 가지는 물질을 포함할 수 있다.
상기 기판과 상기 제1 광산란층 사이에는 상기 제1 산란입자들 보다 큰 사이즈를 가지며 실리콘 산화물을 포함하는 다수의 제2 산란입자들로 구성된 제2 광산란층이 마련될 수 있다. 상기 제2 산란입자들은 실질적으로 반구 형상을 가지며, 상기 제1 산란입자들은 상기 제2 산란입자들의 표면 상에 마련될 수 있다. 상기 제2 산란입자들은 예를 들면, 대략 700nm ~ 3㎛의 직경을 가질 수 있다. 상기 제2 및 제1 산란입자들은 화학기상증착(CVD)에 의해 상기 기판 상에 순차적으로 마련될 수 있다. 그리고, 상기 기판 상에는 상기 제1 및 제2 광산란층을 덮도록 평탄층이 마련될 수 있다.
다른 측면에 있어서,
기판을 준비하는 단계; 및
상기 기판 상에 화학기상증착(CVD)에 의해 실리콘 산화물을 포함하는 다수의 제1 산란입자들로 구성된 제1 광산란층을 형성하는 단계;를 포함하는 발광장치용 광추출층의 형성방법이 제공된다.
상기 화학기상증착(CVD)은 상압 화학기상증착(APCVD; Atmosphere Pressure Chemical Vapor Deposition)을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제1 산란입자들의 크기는 반응가스의 양 및 반응온도에 의해 조절될 수 있다. 예를 들면, 상기 반응가스의 실리콘 소스(source)는 TEOS(tetraethylorthosilicate)와 SiH4 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 반응가스의 산소 소스는 O2, O3, H2O 및 알콜(alcohol) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 화학기상증착에 의해 상기 기판과 상기 제1 광산란층 사이에는 실리콘 산화물로 이루어진 접착층이 더 형성될 수 있다. 그리고, 화학기상증착에 의해 상기 기판 상에 상기 접착층 및 상기 제1 광산란층을 덮도록 평탄층을 형성하는 단계가 더 포함될 수 있다.
상기 제1 광산란층의 형성하기 전에, 화학기상증착에 의해 상기 기판 상에 상기 제1 산란입자들 보다 큰 사이즈를 가지며 실리콘 산화물을 포함하는 다수의 제2 산란입자들로 구성된 제2 광산란층을 형성하는 단계가 더 포함될 수 있다. 그리고, 화학기상증착에 의해 상기 기판 상에 상기 제2 광산란층 및 상기 제1 광산란층을 덮도록 평탄층을 형성하는 단계가 더 포함될 수 있다.
다른 측면에 있어서,
기판;
상기 기판 상에 마련되는 것으로, 실리콘 산화물을 포함하는 다수의 산란입자들로 구성된 광산란층을 포함하는 광추출층; 및
상기 광추출층 상에 마련되는 것으로, 소정 색상의 빛을 방출하는 발광층;을 포함하는 발광장치가 제공된다.
실시예에 따른 발광장치용 광추출층은 화학기상증착(CVD)에 의해 기판 상에증착된 실리콘 산화물로 이루어진 다수의 산란입자들을 포함한다. 상기 화학기상증착(CVD)의 반응조건을 변화시킴으로써 산란입자들의 크기를 제어할 수 있고, 이에 따라 광추출 효율을 보다 향상시킬 수 있다.
도 1은 예시적인 실시예에 따른 발광장치용 광추출층을 도시한 것이다.
도 2는 예시적인 실시예에 따라 CVD에 의해 기판 상에 형성된 나노사이즈의 SiO2 산란입자들을 찍은 SEM 사진이다.
도 3은 다른 예시적인 실시예에 따른 발광장치용 광추출층을 도시한 것이다.
도 4는 다른 예시적인 실시예에 따라 CVD에 의해 기판 상에 증착된 마이크로 사이즈의 SiO2 제2 산란입자들 및 제2 산란입자들의 표면에 증착된 나노 사이즈의 SiO2 제1 산란입자들을 찍은 SEM 사진이다.
도 5는 다른 예시적인 실시예에 따른 발광장치를 도시한 것이다.
도 6은 다른 예시적인 실시예에 따른 발광장치를 도시한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다. 또한, 소정의 물질층이 기판이나 다른 층 상에 존재한다고 설명될 때, 그 물질층은 기판이나 다른 층에 직접 접하면서 존재할 수도 있고, 그 사이에 다른 제3의 층이 존재할 수도 있다. 그리고, 아래의 실시예에서 각 층을 이루는 물질은 예시적인 것이므로, 이외에 다른 물질이 사용될 수도 있다.
도 1은 예시적인 실시예에 따른 발광장치용 광추출층(120)을 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 기판(110) 상에 광추출층(120)이 마련되어 있다. 상기 기판(110)은 발광장치(미도시)에 구비된 투명 기판을 의미한다. 상기 발광장치는 발광소자, 조명 장치 및 디스플레이 장치를 포함할 수 있다. 발광소자(light emitting device)는 전기 에너지나 빛 에너지를 이용하여 가시광선 영역의 빛을 발생시키는 소자를 의미하는 것으로, 예를 들면, 발광 다이오드, 유기전계발광소자, 포토 트랜지스터(photo transistor) 등을 포함할 수 있다. 그리고, 조명 장치는 전술한 발광소자를 조명에 이용한 장치로서, 반 조명장치, 산업용 조명장치, 특수 조명장치를 포함하며, 디스플레이 장치의 후면에 장작되는 백라이트 유닛도 포함할 수 있다. 또한, 상기 디스플레이 장치는 전술한 발광소자를 픽셀로 이용하여 정지화상이나 동영상을 구현하는 장치를 의미한다. 상기 기판(110)은 발광장치의 종류에 따라 다양한 재질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 기판(110)으로는 유리기판, 사파이어 기판 또는 GaN 기판 등과 같은 반도체 기판 등이 사용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 기판(110) 상에 마련된 광추출층(120)은 다수의 산란입자들(122a)로 구성된 광산란층(122)을 포함한다. 여기서, 상기 산란입자들(122a)은 실리콘 산화물로 이루어질 수 있다. 상기 광산란층(122)은 화학기상증착(CVD; Chemical Vapor Deposition)에 의해 기판(110) 상에 실리콘 산화물로 이루어진 산란입자들(122a)을 증착시킴으로써 형성될 수 있다. 화학기상증착(CVD) 공정에서, 반응 조건(구체적으로, 반응 가스의 양 및 반응 온도)을 조절하게 되면 기판(110) 상에 실리콘 산화물로 이루어진 산란입자들(122a)을 증착시킬 수 있다. 여기서, 상기 산란입자들(122a)은 예를 들면 대략 100nm ~ 500nm 정도의 직경을 가질 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 산란입자들(122a)은 다양한 직경을 가질 수 있다.
상기 광추출층(120)은 기판(110)과 광산란층(122) 사이에 마련되는 접착층(121)을 더 포함할 수 있다. 상기 접착층(121)은 산란입자들(122a)과 기판(110) 사이의 접착력을 증대시키는 역할을 하는 것으로, 산란입자들(122a)과 마찬가지로 실리콘 산화물로 이루어질 수 있다. 이러한 접착층(121)은 상기한 화학기상증착(CVD) 공정에 의해 산란입자들(122a)과 같이 형성될 수 있다. 상기 접착층(121)은 200nm 이상의 두께를 가질 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 광추출층(120)은 기판(110) 상에 광산란층(122) 및 접착층(121)을 덮도록 마련되는 평탄층(123)을 더 포함할 수 있다. 상기 평탄층(123)은 그 위에 물질층(예를 들면, 발광장치의 투명 전극층)이 용이하게 형성될 수 있도록 표면이 평탄하게 형성될 수 있다. 이러한 평탄층(123)은 광산란 효과를 증대시키기 위해 산란입자들(122a)을 이루는 실리콘 산화물 보다 큰 굴절률을 가지는 물질을 포함할 수 있다. 상기 평탄층(123)은 예를 들면, 대략 1.5 ~ 2.7의 굴절률을 가지는 물질을 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예시적인 물질로서, 상기 평탄층(123)은 TiO2 등을 포함할 수 있다. 한편, 도면에는 도시되어 있지 않으나, 상기 광추출층(120)의 상부에는 소정 색상의 빛을 발생시키는 발광원, 예를 들면 발광층이 마련될 수 있다.
상기와 같은 구조에서, 광추출층(120)의 상부에 마련된 발광층(미도시)으로부터 방출되는 빛은 산란입자들(122a)과 평탄층(123) 사이의 경계에서 굴절률 차이로 인해 산란되면서 기판(110)의 하부를 통하여 외부로 방출된다. 이에 따라, 전반사에 의해 손실될 수 있는 빛이 산란을 통해 다시 사용할 수 있게 됨으로써 광추출 효율을 향상시킬 수 있다.
상기한 광추출층(120)을 형성하는 방법은 다음과 같다. 먼저, 기판(110)을 준비한 다음, 상기 기판(110) 상에 화학기상증착(CVD)에 의해 접착층(121) 및 광산란층(122)을 형성한다. 여기서, 상기 접착층(121) 및 광산란층(122)은 실리콘 산화물로 이루어질 수 있다. 상기 화학기상증착(CVD)은 상압 화학기상증착(APCVD; Atmosphere Pressure Chemical Vapor Deposition)이 될 수 있다. 이러한 화학기상증착(CVD) 공정에서, 반응 조건, 구체적으로 반응 가스 및 반응 온도를 조절하게 되면 기판(110) 상에 실리콘 산화물로 이루어진 소정 크기의 산란입자들(122a)이 증착될 수 있다. 또한, 이러한 화학기상증착(CVD) 공정에 의하여 기판(110)의 상면에는 산란입자들(122a)과 기판(110) 사이의 접착력을 증대시키는 접착층(121)이 산란입자들(122a)과 함께 형성될 수 있다. 상기 접착층(121)은 대략 200nm 이상의 두께로 기판 상에 증착될 수 있으며, 상기 산란입자들(122a)은 대략 100nm ~ 500nm 정도의 직경을 가지고 상기 접착층(121) 상에 증착될 수 있다. 하지만, 이는 단지 예시적인 것으로, 상기 접착층(121)의 두께 및 상기 산란입자들(122a)의 직경은 반응 가스의 양 및 반응 온도에 따라 다양하게 변형될 수 있다.
상기한 화학기상증착(CVD) 공정에서, 반응가스의 실리콘 소스(source)로는 예를 들면, TEOS(tetraethylorthosilicate)와 SiH4 중 적어도 하나가 사용될 수 있으며, 상기 반응가스의 산소 소스는 예를 들면, O2, O3, H2O 및 알콜(alcohol) 중 적어도 하나가 사용될 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 반응 온도는 대략 300℃ ~ 450℃ 정도가 될 수 있지만, 이는 단지 예시적인 것으로 이에 한정되지는 않는다. 도 2에는 화학기상증착(CVD)에 의해 기판(110) 상에 증착된 나노사이즈의 SiO2 산란입자들(122a)을 찍은 SEM 사진이 도시되어 있다.
상기 기판(110) 상에는 접착층(121) 및 광산란층(122)을 덮도록 평탄층(123)을 더 형성할 수 있다. 여기서, 상기 평탄층(123)도 산란입자들(122a)과 마찬가지로 화학기상증착(CVD)에 의해 형성될 수 있다. 상기 평탄층(123)은 실리콘 산화물 보다 큰 굴절률을 가지는 물질을 포함할 수 있다. 상기 평탄층(123)은 예를 들면, 대략 1.5 ~ 2.7의 굴절률을 가지는 물질을 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예시적인 물질로서, 상기 평탄층(123)은 TiO2 등을 포함할 수 있다.
도 3은 다른 예시적인 실시예에 따른 발광장치용 광추출층(220)을 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 기판(210) 상에는 광추출층(220)이 마련되어 있다. 상기 기판(210)은 발광장치(미도시)에 구비된 투명 기판을 의미한다. 상기 기판(210)은 발광장치의 종류에 따라 다양한 재질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 기판(210)으로는 유리기판, 사파이어 기판 또는 GaN 기판 등과 같은 반도체 기판 등이 사용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 광추출층(220)은 제1 및 제2 광산란층(222,221)을 포함한다. 상기 제2 광산란층(221)은 기판(210) 상에 증착된 실리콘 산화물로 이루어진 다수의 제2 산란입자들(221a)로 구성된다. 여기서, 상기 제2 산란입자들(221a)은 실질적으로 반구 형상을 가지고 서로 인접하게 기판(210) 상에 증착될 수 있다. 상기 제2 산란입자들(221a)은 후술하는 제1 산란입자들(222a) 보다 큰 크기를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 제2 산란입자들(221a)은 700nm ~ 3㎛ 정도의 직경을 가질 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 제1 광산란층(222)은 제2 산란입자들(221a)의 표면에 증착된 실리콘 산화물로 이루어진 다수의 제1 산란입자들(222a)로 구성된다. 상기 제1 산란입자들(222a)은 제2 산란입자들(221a) 보다 작은 크기를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 산란입자들(222a)은 대략 100nm ~ 500nm 정도의 직경을 가질 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기한 제1 및 제2 광산란층(222,221)은 후술하는 바와 같이 화학기상증착(CVD), 구체적으로 상압 화학기상증착(APCVD)에 의해 형성될 수 있다.
상기 광추출층(220)은 기판(210) 상에 제1 및 제2 광산란층(222,221)을 덮도록 마련되는 평탄층(223)을 더 포함할 수 있다. 상기 평탄층(223)은 그 위에 물질층(예를 들면, 발광장치의 투명 전극층)이 형성될 수 있도록 표면이 평탄하게 형성될 수 있다. 상기 평탄층(223)은 광산란 효과를 증대시키기 위해 실리콘 산화물 보다 큰 굴절률을 가지는 물질을 포함할 수 있다. 상기 평탄층(223)은 예를 들면, 대략 1.5 ~ 2.7의 굴절률을 가지는 물질을 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예시적인 물질로서, 상기 평탄층(223)은 TiO2 등을 포함할 수 있다. 상기 광추출층(220)의 상부에는 발광장치의 발광원, 예를 들면 발광층이 마련될 수 있다.
상기와 같은 구조에서, 광추출층(220)의 상부에 마련된 발광층(미도시)으로부터 방출되는 빛은 굴절률 차이로 의해 제1 및 제2 산란입자들(222a,221a)과 평탄층(223) 사이의 경계에서 산란되면서 기판(210)의 하부를 통하여 외부로 방출된다. 본 실시예에서는 제1 산란입자들(222a) 및 제2 산란입자들(221a) 모두 광산란 효과를 발생시킬 수 있으므로 광추출 효율을 보다 향상시킬 수 있다.
상기한 광추출층(220)을 형성하는 방법은 다음과 같다. 기판(210)을 준비한 다음, 상기 기판(210) 상에 화학기상증착(CVD)에 의해 제2 광산란층(221)을 형성한다. 상기 제2 광산란층(221)은 실리콘 산화물로 이루어진 제2 산란입자들(221a)로 구성될 수 있다. 상기 화학기상증착(CVD)은 상압 화학기상증착(APCVD)이 될 수 있다. 상기 제2 산란입자들(221a)은 실질적으로 반구 형상을 가지고 서로 인접하게 기판 상에 증착될 수 있다. 이러한 제2 산란입자들(221a)은 제1 산란입자들(222a) 보다 큰 크기를 가질 수 있다. 상기 제2 산란입자들(221a)의 크기는 화학기상증착(CVD) 공정의 반응조건(구체적으로, 반응 가스의 양 및 반응 온도)를 조절함으로써 제어될 수 있다. 예를 들면, 상기 제2 산란입자들(221a)은 700nm ~ 3㎛ 정도의 직경을 가질 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
이러한 화학기상증착(CVD) 공정에서, 반응가스의 실리콘 소스(source)로는 예를 들면, TEOS(tetraethylorthosilicate)와 SiH4 중 적어도 하나가 사용될 수 있으며, 상기 반응가스의 산소 소스는 예를 들면, O2, O3, H2O 및 알콜(alcohol) 중 적어도 하나가 사용될 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 반응 온도는 대략 300℃ ~ 450℃ 정도가 될 수 있지만, 이는 단지 예시적인 것으로 이에 한정되지는 않는다.
이어서, 상기 제2 광산란층(221) 상에 화학기상증착(구체적으로, 상압 화학기상증착)에 의해 제1 광산란층(222)을 형성한다. 상기 제1 광산란층(222)은 실리콘 산화물로 이루어진 제1 산란입자들(222a)로 구성될 수 있다. 여기서, 상기 제1 산란입자들(222a)은 제2 산란입자들(221a) 보다 작은 크기를 가지고, 상기 제2 산란입자들(221a)의 표면에 증착될 수 있다. 상기 제1 산란입자들(221a)은 전술한 제2 산란입자들(221a)을 화학기상증착(CVD) 공정에 의해 형성한 다음, 화학기상증착(CVD) 공정의 반응 조건(구체적으로, 반응 가스의 양 및 반응 온도)를 변화시킴으로써 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 산란입자들(222a)은 대략 100nm ~ 500nm 정도의 직경을 가질 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 도 4에는 화학기상증착(CVD)에 의해 기판(210) 상에 증착된 마이크로 사이즈의 SiO2 제2 산란입자들(221a) 및 제2 산란입자들(221a)의 표면에 증착된 나노 사이즈의 SiO2 제1 산란입자들(222a)을 찍은 SEM 사진이 도시되어 있다.
상기 기판(210) 상에는 제1 및 제2 광산란층(222,221)을 덮도록 평탄층(223)을 더 형성할 수 있다. 상기 평탄층(223)도 제1 및 제2 산란입자들(222a,221a)과 마찬가지로 화학기상증착(구체적으로, 상압 화학기상증착)에 의해 형성될 수 있다. 상기 평탄층(223)은 실리콘 산화물 보다 큰 굴절률을 가지는 물질을 포함할 수 있다. 상기 평탄층(223)은 예를 들면, 대략 1.5 ~ 2.7의 굴절률을 가지는 물질을 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예시적인 물질로서, 상기 평탄층(223)은 TiO2 등을 포함할 수 있다.
이하에서는 상기한 광추출층을 포함하는 발광장치에 대해서 설명한다. 이하의 실시예들은 발광장치로서 유기전계발광소자를 예로 들어 설명한다. 한편, 이하의 실시예들은 유기전계발광소자 이외의 다른 발광장치에도 얼마든지 적용가능하다.
도 5는 다른 예시적인 실시예에 따른 발광장치(300)를 도시한 것이다.
도 5를 참조하면, 제1 및 제2 기판(310,370)이 서로 이격되게 마련되어 있으며, 상기 제1 기판(310)과 상기 제2 기판(370) 사이에는 광추출층(320), 제1 전극(340), 유기 발광층(350) 및 제2 전극(360)이 순차적으로 적층되어 있다. 상기 제1 및 제2 기판(310,370)은 투명 기판으로서, 예를 들면 유리 기판이 사용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 광추출층(320)은 발광층(350)으로부터 발생된 빛이 손실되는 것을 줄여줌으로써 광추출 효율을 향상시키는 역할을 한다. 상기 광추출층(320)은 제1 기판(310) 상에 증착된 다수의 산란입자들(322a)을 포함하는 광산란층(322)과, 상기 제1 기판(310)과 상기 광산란층(322) 사이에 마련되는 접착층(321)을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 광산란층(322) 및 상기 접착층(321)은 실리콘 산화물로 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 광추출층(320)은 제1 기판(310) 상에 광산란층(322) 및 접착층(321)을 덮도록 마련되는 평탄층(323)을 더 포함할 수 있다. 상기 광추출층(320)은 도 1에 도시된 광추출층(120)과 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. 상기 광추출층(320)과 상기 유기 발광층(350) 사이에는 제1 전극(340)이 마련되어 있다. 여기서, 상기 제1 전극(340)은 투명한 전극 물질을 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2 전극(340,360)은 각각 캐소드 전극 및 애노드 전극이 되거나, 또는 애노드 전극 및 캐소드 전극이 될 수 있다.
상기와 같은 구조의 발광장치에서, 상기 제1 및 제2 전극(340,360)에 소정 전압이 인가되면, 상기 제1 및 제2 전극(340,360)으로부터 전자 및 정공들이 유기 발광층(350) 내에 주입되고, 주입된 전자와 정공이 결합한 엑시톤이 여기 상태에서 기저상태로 떨어지면서 소정 색상의 빛이 발생하게 된다. 이렇게 유기 발광층(350)으로부터 발생된 빛은 투명한 제1 전극(340)을 투과한 다음, 광추출층(320) 내에서 산란된 후 제1 기판(310)을 통하여 외부로 방출되게 된다.
도 6은 다른 예시적인 실시예에 따른 발광장치(400)를 도시한 것이다.
도 6을 참조하면, 제1 및 제2 기판(410,470)이 서로 이격되게 마련되어 있으며, 상기 제1 및 제2 기판(410,470) 사이에는 광추출층(420), 제1 전극(440), 유기 발광층(450) 및 제2 전극(460)이 순차적으로 적층되어 있다. 상기 제1 및 제2 기판(410,470)은 투명 기판으로서, 예를 들면 유리 기판이 사용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 광추출층(420)은 제1 및 제2 광산란층(422,421)을 포함한다. 상기 제2 광산란층(421)은 제1 기판(410) 상에 증착된 다수의 제2 산란입자들(421a)을 포함하며, 상기 제1 광산란층(422)은 제2 산란입자들(421a)의 표면에 증착된 다수의 제1 산란입자들(422a)을 포함한다. 여기서, 상기 제1 및 제2 산란입자들(422a,421a)은 실리콘 산화물로 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 제2 산란입자들(421a)은 제1 산란입자들(422a) 보다 큰 크기를 가질 수 있다. 또한, 상기 광추출층(420)은 상기 제1 기판(410) 상에 제1 및 제2 광산란층(422,421)을 덮도록 마련되는 평탄층(423)을 더 포함할 수 있다. 상기 광추출층(420)은 도 3에 도시된 광추출층(220)과 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. 상기 광추출층(420)과 상기 유기 발광층(450) 사이에는 투명한 제1 전극(440)이 마련되어 있다. 상기 제1 및 제2 전극(440,460)은 각각 캐소드 전극 및 애노드 전극이 되거나, 또는 애노드 전극 및 캐소드 전극이 될 수 있다.
상기와 같은 구조의 발광장치에서, 상기 제1 및 제2 전극(440,460)에 소정 전압이 인가되면, 상기 제1 및 제2 전극(440,460)으로부터 전자 및 정공들이 유기 발광층(450) 내에 주입되고, 주입된 전자와 정공이 결합한 엑시톤이 여기 상태에서 기저상태로 떨어지면서 소정 색상의 빛이 발생하게 된다. 이렇게 유기 발광층(450)에서 발생된 빛은 투명한 제1 전극(440)을 투과한 다음, 광추출층(420) 내에서 산란된 후 제1 기판(410)을 통하여 외부로 방출되게 된다.
이상에서 예시적인 실시예들을 통하여 기술적 내용을 설명하였으나, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
110,210... 기판 120,220,320,420... 광추출층
121,321... 접착층 122,322... 광산란층
122a,322a... 산란입자 123,223,323,423... 평탄층
221,421... 제2 광산란층 221a,421a... 제2 산란입자
222,422... 제1 광산란층 222a,422a... 제1 산란입자
300,400... 발광장치 310,410... 제1 기판
340,440... 제1 전극 350,450... 발광층
360,460... 제2 전극 370,470... 제2 기판

Claims (28)

  1. 기판 상에 마련되는 것으로,
    실리콘 산화물을 포함하는 다수의 제1 산란입자들로 구성된 제1 광산란층을 포함하는 발광장치용 광추출층.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 산란입자들은 화학기상증착(CVD)에 의해 기판 상에 마련되는 발광장치용 광추출층.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 산란입자들은 100nm ~ 500nm의 직경을 가지는 발광장치용 광추출층
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판과 상기 제1 산란입자층 사이에는 실리콘 산화물을 포함하는 접착층(adhesive layer)이 더 마련되는 발광장치용 광추출층.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 접착층은 200nm 이상의 두께를 가지는 발광장치용 광추출층.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 기판 상에는 상기 제1 광산란층 및 상기 접착층을 덮도록 평탄층이 마련되는 발광장치용 광추출층.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 평탄층은 실리콘 산화물보다 큰 굴절률을 가지는 물질을 포함하는 발광장치용 광추출층.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 평탄층은 1.5 ~ 2.7의 굴절률을 가지는 물질을 포함하는 발광장치용 광추출층.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판과 상기 제1 광산란층 사이에는 상기 제1 산란입자들 보다 큰 사이즈를 가지며 실리콘 산화물을 포함하는 다수의 제2 산란입자들로 구성된 제2 광산란층이 마련되는 발광장치용 광추출층.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제2 산란입자들은 실질적으로 반구 형상을 가지며, 상기 제1 산란입자들은 상기 제2 산란입자들의 표면 상에 마련되는 발광장치용 광추출층.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제2 산란입자들은 700nm ~ 3㎛의 직경을 가지는 발광장치용 광추출층.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 제2 및 제1 산란입자들은 화학기상증착(CVD)에 의해 상기 기판 상에 순차적으로 마련되는 발광장치용 광추출층.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 기판 상에는 상기 제1 및 제2 광산란층을 덮도록 평탄층이 마련되는 발광장치용 광추출층.
  14. 기판을 준비하는 단계; 및
    상기 기판 상에 화학기상증착(CVD)에 의해 실리콘 산화물을 포함하는 다수의 제1 산란입자들로 구성된 제1 광산란층을 형성하는 단계;를 포함하는 발광장치용 광추출층의 형성방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 화학기상증착(CVD)은 상압 화학기상증착(APCVD; Atmosphere Pressure Chemical Vapor Deposition)을 포함하는 발광장치용 광추출층의 형성방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 제1 산란입자들의 크기는 반응가스의 양 및 반응온도에 의해 조절되는 발광장치용 광추출층의 형성방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 반응가스의 실리콘 소스(source)는 TEOS(tetraethylorthosilicate)와 SiH4 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 반응가스의 산소 소스는 O2, O3, H2O 및 알콜(alcohol) 중 적어도 하나를 포함하는 발광장치용 광추출층의 형성방법.
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 화학기상증착에 의해 상기 기판과 상기 제1 광산란층 사이에는 실리콘 산화물로 이루어진 접착층이 더 형성되는 광추출층의 형성방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    화학기상증착에 의해 상기 기판 상에 상기 접착층 및 상기 제1 광산란층을 덮도록 평탄층을 형성하는 단계를 더 포함하는 광추출층의 형성방법.
  20. 제 14 항에 있어서,
    상기 제1 광산란층의 형성하기 전에, 화학기상증착에 의해 상기 기판 상에 상기 제1 산란입자들 보다 큰 사이즈를 가지며 실리콘 산화물을 포함하는 다수의 제2 산란입자들로 구성된 제2 광산란층을 형성하는 단계를 더 포함하는 광추출층의 형성방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 제2 산란입자들은 실질적으로 반구 형상을 가지며, 상기 제1 산란입자들은 상기 제2 산란입자들의 표면 상에 형성되는 발광장치용 광추출층의 형성방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    화학기상증착에 의해 상기 기판 상에 상기 제2 광산란층 및 상기 제1 광산란층을 덮도록 평탄층을 형성하는 단계를 더 포함하는 광추출층의 형성방법.
  23. 기판;
    상기 기판 상에 마련되는 것으로, 실리콘 산화물을 포함하는 다수의 제1 산란입자들로 구성된 제1 광산란층을 포함하는 광추출층; 및
    상기 광추출층 상에 마련되는 것으로, 소정 색상의 빛을 방출하는 발광층;을 포함하는 발광장치.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 광추출층과 상기 발광층 사이에는 투명 전극층이 마련되는 발광장치.
  25. 제 23 항에 있어서,
    상기 광추출층은 상기 기판과 상기 제1 광산란층 사이에 마련되는 접착층을 더 포함하는 발광장치.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 광추출층은 상기 접착층 및 상기 제1 광산란층을 덮도록 마련되는 평탄층을 더 포함하는 발광장치.
  27. 제 23 항에 있어서,
    상기 광추출층은 상기 기판과 상기 제1 광산란층 사이에 마련되는 것으로 상기 제1 산란입자들 보다 큰 사이즈를 가지며 실리콘 산화물을 포함하는 다수의 제2 산란입자들로 구성된 제2 광산란층을 더 포함하는 발광장치.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 광추출층은 상기 제2 광산란층 및 상기 제1 광산란층을 덮도록 마련되는 평탄층을 더 포함하는 발광장치.
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