KR20170066953A - 요철 층을 포함하는 유기 발광 소자 및 이를 구비한조명장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 유기 발광 소자는 제 1 기판, 상기 제 1 기판 상에 형성된 제 1 전극 패턴 층, 상기 제 1 전극 패턴 층 상에 형성되고, 외부로부터 전압이 인가되면 광을 발생하는 유기 발광 패턴 층, 상기 유기 발광 패턴 층상에 형성된 제 2 전극 패턴 층, 및 상기 제 2 전극 패턴 층 상에 형성된 제 2 기판을 포함한다. 상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판 중 적어도 일 기판 상에는 요철 층이 형성되어 있다. 상기 유기 발광 소자는 액정표시장치의 백 라이트, 조명 기기, 유기 발광 표시 장치 등에 채용되어 상기 백 라이트, 조명 기기, 유기 발광 표시 장치 등 의 수명 및 표시 품질을 향상시킬 수 있다.
Description
본 발명은 유기 발광 소자에 관한 것으로서, 각종 기기들에 채용되어 상기 <6> 기기들의 수명 및 표시품질을 향상시킬 수 있는 유기 발광 소자 및 이를 구비한 조명장치에 관한 것이다.
일반적으로, 액정 표시 장치의 백 라이트 등의 광원으로서, 냉음극 형광 램프(cold cathode fluorescent lamp;CCFL), 발광 다이오드(light emitting diode; LED), 형광 면광원 램프, 유기 발광 다이오드(organic lightemittingdiode; OLED) 등이 사용되고 있다. 차세대 주요 광원으로 기대되는 OLED 광원을 이용할 경우, 그 자체
를 박막으로 제조 가능하여 광원의 두께를 획기적으로 줄일 수 있고, 온도 상승 경향이 적을 뿐 아니라 저전력구동이 가능하다. 나아가 광원 장치의 대형화가 가능하다. 최근, 백색 OLED를 이용한 면발광의 수명, 휘도 향상등을 위한 다양한 연구가 진행되고 있다.
특히, OLED를 기존 조명 장치를 대체할 수 있는 차세대 조명장치로서 사용하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다.
이처럼, 상기 OLED는 액정표시장치의 백 라이트, 각종 조명 기기, 표시 장치 등에 효과적으로 적용될 수 있다.
그러나 현재 개발된 OLED는 아직 수명, 신뢰성, 휘도 면에서 만족할만한 성능을 나타내지 못하고 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 감안한 것으로서, 신뢰성이 우수하고 표시 품질, 특히 고휘도 성능을 갖는 유기 발광 소자를 제공한다.
본 발명의 일 특징에 따른 유기 발광 소자는 제 1 기판, 상기 제 1 기판 상에 형성된 제 1 전극 패턴 층, 상기 제 1 전극 패턴 층 상에 형성되고, 외부로부터 전압이 인가되면 광을 발생하는 유기 발광 패턴 층, 상기 유기 발광 패턴 층 상에 형성된 제 2 전극 패턴 층, 및 상기 제 2 전극 패턴 층 상에 형성된 제 2 기판을 포함한
다. 상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판 중 적어도 일 기판 상에는 요철 층이 형성되어 있어 상기 유기 발광 소자의 휘도 성능을 향상 시킬 수 있다.
상기 요철 층은 요철부 및 상기 요철부를 덮어 상기 요철 층을 평탄하게 하는 평탄부를 포함한다.
상기 요철부는 상기 기판을 가공하여 일부를 돌출시켜 형성될 수도 있고 기판 상에 다른 재질로 이루어진 부가층을 형성한 후 상기 부가 층에 식각 등의 가공 공정을 수행하여 형성될 수도 있다. 상기 평탄부는 상기 요철부를 덮어 상기 요철 층을 전체적으로 평탄하게 유지할 수 있도록 한다. 상기 평탄부로서는, 투명성 고분자 수
지 등이 사용될 수 있다.
상기 요철의 형태는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 톱니 형상의 단면을 갖는 요철일 수 있다.
한편, 상기 유기 발광 패턴 층은 유기 물질이 결정화되어 형성된 적어도 하나의 유기 결정질 층을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 특징에 따른 면 조명 장치는 적어도 하나의 유기 발광 소자를 구비한다. 상기 유기 발광 소자는 제 1 기판, 상기 제 1 기판 상에 형성된 제 1 전극 패턴 층, 상기 제 1 전극 패턴 층 상에 형성되고, 외부로부터 전압이 인가되면 광을 발생하는 유기 발광 패턴 층, 상기 유기 발광 패턴 층 상에 형성된 제 2 전극 패턴
층, 및 상기 제 2 전극 패턴 층 상에 형성된 제 2 기판을 포함한다. 상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판 중 적어도 일 기판상에는 요철 층이 형성되어 있어 상기 유기 발광 소자의 휘도 성능을 향상시켜, 나아가면 조명 장치의 표시 품질을 개선할 수 있다.
유기 발광 소자는 제 1 기판, 제 1 전극 패턴 층, 유기 발광 패턴 층,제 2 전극 패턴 층 및 제 2 기판을 포함한다. 또한, 상기 제 2 기판 상에는 휘도 향상을 위한
요철 층이 형성되어 있다.
상기 제 1 기판은 투명한 기판 또는 불투명한 기판일 수 있다. 상기 유기 발광 소자를 양면 발광 장치 등에 사용하기 위해서는 상기 제1 기판 및 제 2 기판은 모두 투명한 기판이어야 한다. 한편, 상기 제 1 기판은 유연성을갖는 플랙서블(flexible)한 재질로 이루어질 수도 있다. 일 예로, 제 1 기판
은 투명한 유리 기판으로 이루어진다. 본 실시예에서, 상기 제 1 기판은 소다라임 유리로이루어진다. 상기 소다라임 유리는 나트륨 용출에 의한 황변 현상을 방지하기 위하여 보호막이 형성된 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이와 다르게, 보로 실리케이트 유리를 사용하여도 된다. 본 실시예에서, 상기 제 1 기판은 0.5 내지 1.1 mm의 두께를 갖는다.
상기 제 1 전극 패턴 층은 양전극용 금속 재료를 증착 또는 도포하여 형성된다. 본 실시예에서, 제1 전극패턴 층은 불투명한 금속 물질로 형성된다. 예를 들어, 제 1 전극 패턴 층은 칼슘(Ca), 바륨(Ba), 마그네슘(Mg), 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al) 또는 이들의 합금 등으로 형성된다.
상기 제 1 전극 패턴 층은 상기 유기 발광 소자의 용도에 따라 다양한 형태로 패터닝될 수 있다. 예를 들어 일반 조명기구나 액정표시장치의 백 라이트로 사용하는 경우에는 단일패턴으로 형성될 수 있다. 이와 다르게 유기 발광 표시장치로 사용되는 경우에는 복수의 화소에 대응하도록 매트릭스 형상으로 패터닝 된다. 이
경우 각 화소에 대응하는 유기 발광 패턴 층(130)을 이루는 유기 발광 물질들은 달라질 수 있다. 상기 제 1 전극 패턴 층은 인듐 틴 옥사이드(Indium tin oxide; ITO)나 인듐 징크 옥사이드(Indium zinc oxide; IZO)등의 투명성 도전체로 이루어질 수도 있다. 예를 들어, 양면 발광을 필요로 할 때는 제 1 전극 패턴 층 및
제 2 전극 패턴 층은 모두 투명성 전극이어야 한다.
상기 제 2 기판 상에는 요철 층이 형성된다. 요철 층은 유기 발광 패턴 층으로부터 발생된 광의 확산을 도모하여, 상기 유기 발광 소자의 휘도 특성을 향상시키는 역할을 한다.
요철 층은 요철부 및 요철부를 덮어 상기 요철 층을 전체적으로 평탄하
게 해주는 평탄부를 포함한다.
본 실시예에서, 상기 요철부는 제 2 기판의 표면을 가공하여 형성되고, 상기 제 2 기판으로부터 돌출된 돌출부에 해당한다.
상기 평탄부는 상기 요철부 상에 투명한 고분자 수지를 도포 및 경화시켜 형성된다. 즉, 상기 평탄부는 투명성 고분자 수지로 이루어진다. 예를 들면, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 수지 등이 사용될 수 있다.
상기 평탄부에 의하여 상기 요철 층은 전체적으로 평탄한 하나의 필름을 형성하지만, 여전히 요철 층 내부에는 요철부의 형상이 유지되고 있어, 상기 요철부에 의한 광학적 기능은 유효하게 발휘될 수 있다.
본 실시예에 따른 요철 층은 요철부 및 평탄부를 포함한다.
상기 요철부는 요철부와 달리, 제 2 기판 으로부터 돌출된 돌출부가 아니라, 별도의 부가 층을 상기 제 2 기판에 형성 시킨 후 상기 부가 층을 가공함으로써, 형성된다. 상기 부가 층은 투명한 재질이면 특별히 제한되지 않으나, 본 실시예에서는, 상기 부가 층으로서, 투명성 고분자 수지가 사용된다.
상기 요철부는 상기 부가 층을 재료의 특성에 맞게 가공하여 소정의 형상을 갖도록 형성된다.
상기 평탄부는 전술한 바와 같으므로, 중복된 설명은 생략하기로 한다. 다만, 상기 부가 층이 고분자 수지를 이용하여 형성될 경우, 상기 부가 층을 이루는 고분자 수지와 상기 평탄부를 이루는 고분자 수지의 종류는 서로 달라야 한다. 왜냐하면, 이렇게 해야만이 굴절률 차이를 이용한 광학적 특성 향상이 극대화 될 수 있기 때문이다.
이상에서는, 소정의 층을 가공하여 요철을 형성하는 것만을 설명하였으나, 이와 다르게 다양한 방법에 의한 요철 형성이 가능할 것이고, 당업자라면 이상의 설명과 다른 다양한 요철 형성 방법을 용이하게 본 발명에 적용할 수 있을 것이다.
상기 유기 결정 층은 아몰퍼스 구조를 갖는 유기 물질 층을 열처리하거나 특정 범위의 에너지를 갖는 광을 조사함으로써 결정화될 수 있다.
특히, 결정화되는 유기 물질 층은 상기 제 1 전극 패턴 층과 접촉하는 층인 것이
바람직하다. 상기 제 1 전극 패턴 층은 무기 물질 층으로서 상기 유기 물질 층이 결정질을 이루게 되면 계면 특성이 향상되어 발광 특성이 향상될 수 있다. 또한, 결정화 과정에서 두께가 감소하여 상기 유기 발광 소자를 보다 슬림화할 수 있다.
상기 유기 발광 패턴 층은 정공 수송 층, 유기 발광 층 및 전자 수송 층을 포함한다.
상기 정공 수송 층, 유기 발광 층 및 전자 수송 층은 상기 제 1 전극 패턴 층 상에 순차적으로 라미네이트 되어 형성된다. 상기 각 유기 층들은 유기 증착 방식, 스핀 코팅 방식, 스프레이 분사 방식 등에 의하여 상기 제 1 전극 패턴 층 상에 순차적으로 형성된다.
상기 정공 수송 층은 무기 층인 제 1 전극 패턴 층과 접촉하는 층으로서 상기 제 1 전극 패턴 층 및 정공 수송 층 사이의 계면 특성은 유기 발광 소자의 발광 효율에 직접적으로 영향을 미친다.
이 경우, 상기 정공 수송 층은 정공 수송용 유기 물질이 결정화되어 형성된 결정질 층으로 이루어진다. 또한, 상기 정공 수송 층을 형성하기 위하여 상기 정공 수송용 유기 물질을 결정화하는 단계에서는 미세한 회전 공정을 가미하여 상기 정공 수송용 유기 물질이 균일하게 도포될 수 있도록 함으로써, 상기 정공 수송 층이 상기 제 1 전극 패턴 층 상에 균일하게 형성될 수 있도록 한다. 따라서 상기 유기 발광 소자는 상기 정공 수송 층 및 제 1 전극 패턴 층 사이에 형성된 계면의 평탄도가 우수하다. 또한, 상기 정공 수송 층은 결정질로 이루어져 있어 무기물인 상기 제 1 전극 패턴 층 사이의 접착 성능이 우수하여 접촉 저항을 감소시킬 뿐만 아니라 정공 유동성(hole mobility)이 향상됨으로써 유기 발광 소자의 발광 효율 및 수명을 증가시킬 수 있다.
상기 유기 발광 패턴 층은 상기 정공 수송 층, 유기 발광 층, 전자 수송 층 이외에도 필요 에 따라 정공 저지 층, 전자 주입 층 등의 다양한 부가 층 들을 포함할 수 있다. 또한 상기 층들은 다양한 인광물질을 포함함으로써, 상기 유기 발광 패턴 층의 수명 및 신뢰성이 향상될 수 있다.
이상에서는, 주로 정공 수송 층만이 결정질 층을 포함하는 것으로 설명하였으나, 정공 수송 층뿐만 아니라 무기 물질 층과 접촉하는 유기 물질 층이라면 어느 층이든 결정화 될 수 있다. 나아가, 필요에 따라서는 층 간의 접촉관계를 불문하고 결정질 층을 형성할 수도 있다.
상기 유기 발광 패턴 층은 동일한 유기 발광 물질들로 이루어진 단일 패턴을 형성할 수 도 있으며, 서로 다른 이종의 색상을 발현하는 복수의 패턴들로 이루어질 수 도 있다. 색상이 다르면 유기 발광 패턴 층을 이루는 유기 물질들은 서로 다르다.
유기 발광 패턴 층 상에는 제 2 전극 패턴 층이 형성된다. 상기 제 2 전극 패
턴 층은 인듐 틴 옥사이드(Indium tin oxide; ITO)나 인듐 징크 옥사이드(Indium zinc oxide; IZO)등의 투명성 도전체로 이루어질 수 있다. 상기 제 2 전극 패턴 층은 다양한 패턴을 가질 수도 있으나, 본 실시 예에서는 공통전극으로서 일체의 단일 패턴을 갖는다.
상기 제 1 전극 패턴 층 및 제 2 전극 패턴 층은 전원이 공급되면 상기 제 1 전극 패턴 층 및 제 2 전극 패턴 층 사이의 유기 발광 패턴 층에 전계를 형성시킨다. 상기 유기 발광 패턴 층은 전계가 인가되면 광을 발생시킨다.
상기 유기 발광 소자는 단일 패턴으로 이루어져 있어, 백색 광원으로 기능할 수 있다. 따라서 일반 조명기구나 액정표시장치의 면 광원장치로서 기능할 수 있다. 또한, 상기 유기 발광 패턴 층은 결정화 과정 중에 두께가 감소됨으로써 보다 슬림한 디자인을 갖는 유기 발광 소자의 제작이 가능하다.
따라서 본 실시에에 따른 유기 발광 소자는 가공성이 우수하여 다양한 형상을 갖는 조명기구에 적용될 수 있다.
도시하지는 않았으나, 상기 유기 발광 소자는 평면 상에서 보았을 때, 삼각형, 오각형, 별 모양 등의 다각형의 형상을 가질 수 있다. 또한, 평면 상에서 보았을 때, 적어도 일 면이 곡선인 형태 등도 가질 수 있다.
상기 유기 발광 소자는, 일반 조명 기구뿐만 아니라 형태 가공의 용이성 때문에 야간 광고판 등에 효율적으로 적용될 수 있을 것이다.
본 실시예에 따른 유기 발광 소자는 제 1 기판 상에 요철 층을 더 포함하는 것을 제외하고는 유기 발광소자와 동일하므로, 중복된 설명은 생략하도록 한다.
본 실시예에 따른 유기 발광 소자는 제 1 기판, 제 1 요철 층 제 1 전극 패턴 층
, 유기 발광 패턴 층, 제 2 전극 패턴 층, 제 2 기판 및 제 2 요철 층을 포함한다.
본 실시예에 따른 유기 발광 소자는 양면 발광형 소자로서, 상기 제 1 전극 패턴 층 및 제 2 전극 패턴 층은 모두 투명 전극으로 이루어져 있다. 또한, 상기 제 1 기판 및 제 2 기판 역시 모두 투명 재질의 기판으로 구성된다.
본 실시예에서, 상기 제 1 요철 층 및 제 2 요철 층 은 모두 동일 한 방향성을 요철층을 포함하고 있다.
그러나, 이와 다르게, 상기 제 1 요철 층 및 제 2 요철 층은 유기 발광 패턴 층을 기준으로 서로 대칭형을 이룰 수 있다.
즉, 상기 제 1 요철 층은 상기 제 2 요철 층과 대칭을 이루도록, 상기 제 1 기판 및 제 1 전극패턴 층의 사이에 삽입되지 않고, 상기 제 1 기판의 외부면에 형성될 수 있다.
이처럼, 상기 제 1 요철 층 및 제 2 요철 층은 요구되는 특성이나, 적용 장치의 기능을 고려하여 다양하게 배치될 수 있다.
본 발명은 또한 상기 유기 발광 소자를 포함하는 조명 장치를 제공한다. 상기 유기 발광 소자는 조명 장치에 적어도 하나 포함되도록 적용됨으로써, 조명 장치의 수명, 신뢰성 및 표시 품질을 향상시킬 수 있다.
상기 유기 발광 소자는 다양한 형상을 갖는 조명장치에 적용될 수 있으나, 특히 면 조명 장치에 적용됨으로써, 그 성능을 극대화할 수 있다.
본 발명에 따른 유기 발광 소자는 유기 발광 패턴 층으로부터 발생된 광의 휘도를 증가시킬 수 있도록 요철 층을 구비하고 있어, 유기 발광 소자의 표시 품질을 개선할 수 있다.
상기 유기 발광 소자는 유기 발광 패턴 층 내에 결정질 층을 포함하고 있어 상기 유기 발광 소자의 두께를 감소 시킬 수 있다.
특히, 전극 층과 접촉하는 유기 층을 결정질 층으로 구성함으로써, 상기 전극 층과의 접착력을 향상시킬 수 있고 이로 인하여, 상기 전극 층과의 사이에서 발생되는 접촉저항을 감소시킬 수 있어 유기 발광 소자의 수명 및 신뢰성을 향상 시킬 수 있다.
또한, 유기 발광 패턴 중, 정공 수송 층을 결정질 층으로 구성할 경우, 정공 유동성(hole mobility)가 증가하여 유기 전계 발광 소자의 발광 효율을 증대시킬 수 있다.
또한, 유기 발광 패턴 층을 이루는 각 층들간의 계면 평탄도가 우수하여 외부로부터 이물질 등의 유입을 방지하고 광학적 특성을 보다 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 유기 발광 소자는 상기에서 언급한 바와 같이 두께가 감소됨으로써, 박막 특성 및 가공성이 우수하여 조명기기나 광고판 등을 다양한 형상으로 제작할 수 있게 한다.
상기 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
Claims (7)
- 제 1 기판; 상기 제 1 기판 상에 형성된 제 1 전극 패턴 층;
상기 제 1 전극 패턴 층 상에 형성되고, 외부로부터 전압이 인가되면 광을 발생하는 유기 발광 패턴 층;상기 유기 발광 패턴 층 상에 형성된 제 2 전극 패턴 층; 및
상기 제 2 전극 패턴 층 상에 형성된 제 2 기판을 포함하고,
상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판 중 적어도 일 기판 상에는 요철 층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자. - 제 1 항에 있어서, 상기 요철 층은 요철부 및 상기 요철부를 덮어 상기 요철 층을 평탄하게 하는 평탄부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
- 제 2 항에 있어서, 상기 요철부는 상기 기판 표면을 가공하여 형성되고, 상기 기판 표면으로부터 돌출된 복수의 돌출부로 이루어진것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
- 제 2 항에 있어서, 상기 요철부는 표면에 요철이 형성된 제 1 투명 고분자 필름으로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
- 제 2 항에 있어서, 상기 평탄부는 상기 요철부를 덮도록 형성된 제 2 투명 고분자 필름인 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
- 제 2 항에 있어서, 상기 요철부 및 평탄부는 서로 다른 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 전극 패턴 및 제 2 전극 패턴은 투명 전극 패턴이고, 상기 제 1 기판 및 제 2 기판 상에는 각각 제 1 요철 층 및 제 2 요철 층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
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2015
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