KR20180121429A - 발광 소자, 발광 소자를 포함하는 조명 장치 및 디스플레이 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시 형태에 따른 발광 소자는, 소정의 폭과 높이를 가지며 기판에 수직하게 배치된 복수의 양극부와, 복수의 양극부 각각에 수직하게 연결된 양극 단자와, 소정의 폭과 높이를 가지며 기판에 수직하게 배치된 복수의 음극부와, 복수의 음극부 각각에 수직하게 연결되고, 복수의 양극부 및 양극 단자를 감싸도록 구성된 음극 단자를 포함하며, 복수의 음극부 각각 및 복수의 양극부 각각은 일정 간격을 가지고 서로 교대로 배치되고, 교대로 배치된 음극부 및 양극부 사이에는, 전원에 의해 발광하는 발광 소재가 개재될 수 있다.
Description
본 출원은, 발광 소자, 발광 소자를 포함하는 조명 장치 및 디스플레이 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 음극 단자가 개별 픽셀을 분리하는 격벽 및 미세패턴을 이루는 음극부의 단자 역할을 하며, 일정 간격으로 이격되는 음극부와 양극부가 교대로 다수개가 동일평면상에 미세패턴으로 접촉하지 않게 선형 배열하고, 이 사이에 유기 발광 소재, 무기 발광 소재 또는 이들의 조합을 배치(개재)하여 빛을 구현하는 특성을 지니는 발광 소자에 관한 것으로서, 유기 발광 소재, 무기 발광 소재 또는 이들의 조합과 양극부와 음극부로 구성된 미세 패턴형 발광 소자와 이를 최소 발광 단위로 하는 조명 장치 및 디스플레이 장치에 관한 것이다.
기존의 적층형 소자로 구현되는 디스플레이 장치는 각 픽셀간의 분리, 색 간섭 방지, 개별 화소를 구동하는 픽셀 전극 및 인접 화소와의 분리/절연 및 용액 공정에서의 틀(격벽) 역할을 하는 Bank(Separator)를 구성한다.
또한, 기존의 디스플레이 장치는, 육안으로 빛을 보는 방향에 따라, 배면 발광 또는 전면 발광으로 구분되기도 한다. 이러한 디스플레이 장치를 구현하는데 있어서, 뱅크(Separator)에 의하여 각각의 셀(화소)이 구분되고, 양극(Pixel electrode)에 TFT를 대응하여 발광 소재의 발광 특성에 보조 기능을 하는 각각의 층을 증착하여, 다층의 발광 소자를 형성한다.
통상적으로 디스플레이 장치를 구성하는 공통전극은 음극이다. 음극의 전기 전도성이 디스플레이의 대면적화에 영향을 미치기에, 현재까지는 투과도가 낮고 전기 전도도가 높은 금속전극을 공통전극으로 활용하였고, 양극을 투명전극(ITO)으로 하는 배면발광 형태의 디스플레이 장치가 보편적이었다. 하지만, 최근에는 투명전극의 기술발달과 더불어 초고해상도 및 대면적화를 위해, 개구율까지도 개선한 전면발광을 더욱 선호하는 추세로 바뀌고 있다.
배면발광 방식과 전면발광 방식은 모두 투명소재에 높은 의존도를 지니며, 기존의 형광형/인광형 발광 소재로 구현되는 전면발광 방식은 전도성이 높은 음극 투명전극과 광 투과성이 높은 전자 보조층(주입층, 수송층)을 요구하였다. 또한, 배면발광 방식은 소형의 TFT와 양극 투명전극, 투과성을 갖는 정공 보조층(주입층, 수송층)을 요구하였다. 이와 같은 다층구조는 투명소재와 TFT로 인하여 투과율과 개구율의 손실이 불가피하였다. 또한, 종래의 적층구조에서는 적층되는 보조층 및 발광층의 두께를 조절함에 따라 발광 특성과 효율 등을 조절하였다.
발광 소자, 상기 발광 소자를 포함하는 조명 장치 및 디스플레이 장치를 제공하는데 있다. 구체적으로, 기존의 증착형 구조의 발광 소자와는 달리, 본 발명의 발광 소자는 동일 평면상에 배열되는 각각의 소재들의 투명도에 의존하지 않는 소위 '측면 발광 형태'이다. 또한, 본 발명은 상기 발광 소자를 이용하여, 동일 평면상에 구현된 조명 장치 및 디스플레이 장치를 제공한다.
더욱 상세하게는 본 발명의 음극 공통전극이 개별 픽셀을 분리하는 격벽 및 미세패턴을 이루는 음극부의 단자 역할을 하며, 일정간격 이격되는 음극부와 양극부가 교대로 다수개가 동일평면상에 미세패턴으로 접촉하지 않게 선형 배열하여 이 사이에 유기 또는 무기 발광 소재를 배치(개재)하여 빛을 구현하는 특성을 지니는 발광 소자에 관한 것으로 유기 발광 소재, 무기 발광 소재 또는 이들의 조합과 양극부와 음극부로 구성된 미세패턴형 발광 소자 및 이를 최소 발광단위로 하여 구성한 조명 장치 및 디스플레이 장치에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 소정의 폭과 높이를 가지며 기판에 수직하게 배치된 복수의 양극부; 상기 복수의 양극부 각각에 수직하게 연결된 양극 단자; 소정의 폭과 높이를 가지며 상기 기판에 수직하게 배치된 복수의 음극부; 및 상기 복수의 음극부 각각에 수직하게 연결되고, 상기 복수의 양극부 및 상기 양극 단자를 감싸도록 구성된 음극 단자;를 포함하며, 상기 복수의 음극부 각각 및 상기 복수의 양극부 각각은, 일정 간격을 가지고 서로 교대로 배치되고, 교대로 배치된 음극부 및 양극부 사이에는, 전원에 의해 발광하는 발광 소재가 개재된, 발광 소자가 제공된다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 양극 단자는, 상기 복수의 양극부의 중심부를 연결함으로써, 상기 양극 단자 및 상기 복수의 양극부는, 상기 기판 상에서 왕(王)자 형태로 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 양극 단자는, 상기 복수의 양극부의 일 단부를 연결함으로써, 상기 양극 단자 및 상기 복수의 양극부는, 상기 기판 상에서 이(E)자 형태로 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 소정의 폭과 높이를 가지고 기판에 수직하게 배치된 직선 형태의 양극부; 소정의 폭과 높이를 가지고 상기 기판에 수직하게 배치된 2개의 음극부; 상기 2개의 음극부의 양 단부에 수직하게 연결된 음극 단자; 및 상기 2개의 음극부와 상기 양극부는, 일정 간격을 가지고 교대로 배치되며, 교대로 배치된 상기 양극부 및 상기 2개의 음극부 사이에는 전원에 의해 발광하는 발광 소재가 개재되며, 상기 2개의 음극부 및 상기 음극 단자는, 상기 양극부를 감싸도록 직사각 형상으로 배치됨으로써 상기 기판 상에서 회(▣)자 형태로 배치된, 발광 소자가 제공된다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 동일 평면 상에 배치된 적어도 하나의 발광 소자; 및 상기 적어도 하나의 발광 소자의 하부에 위치하는 공통 양극 단자;를 포함하고, 상기 적어도 하나의 발광 소자는, 소정의 폭과 높이를 가지며 기판에 수직하게 배치된 복수의 양극부; 상기 복수의 양극부 각각에 수직하게 연결된 양극 단자; 소정의 폭과 높이를 가지며 상기 기판에 수직하게 배치된 복수의 음극부; 및 상기 복수의 음극부 각각에 수직하게 연결되고, 상기 복수의 양극부 및 상기 양극 단자를 감싸도록 구성된 음극 단자;를 포함하며, 상기 복수의 음극부 각각 및 상기 복수의 양극부 각각은, 일정 간격을 가지고 서로 교대로 배치되고, 교대로 배치된 음극부 및 양극부 사이에는, 전원에 의해 발광하는 발광 소재가 개재되며, 상기 양극 단자는, 하부로 연장되어 상기 공통 양극 단자에 연결되고, 상기 전원의 음극은 상기 음극 단자에 연결되고, 상기 전원의 양극은 상기 공통 양극 단자에 연결된, 조명 장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 동일 평면 상에 배치된 적어도 하나의 발광 소자; 및 상기 적어도 하나의 발광 소자의 하부에 위치하는 공통 양극 단자;를 포함하고, 상기 적어도 하나의 발광 소자는, 소정의 폭과 높이를 가지고 기판에 수직하게 배치된 직선 형태의 양극부; 소정의 폭과 높이를 가지고 상기 기판에 수직하게 배치된 2개의 음극부; 상기 2개의 음극부의 양 단부에 수직하게 연결된 음극 단자; 및 상기 2개의 음극부와 상기 양극부는, 일정 간격을 가지고 교대로 배치되며, 교대로 배치된 상기 양극부 및 상기 2개의 음극부 사이에는 전원에 의해 발광하는 발광 소재가 개재되며, 상기 2개의 음극부 및 상기 음극 단자는, 상기 양극부를 감싸도록 직사각 형상으로 배치됨으로써 상기 기판 상에서 회(▣)자 형태로 배치되고, 상기 양극부는 하부로 연장되어 상기 공통 양극 단자에 연결되며, 상기 전원의 음극은 상기 음극단자에 연결되고, 상기 전원의 양극은 상기 공통 양극 단자에 연결된, 조명 장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 동일 평면 상에 배치된 적어도 하나의 발광 소자; 및 상기 적어도 하나의 발광 소자와 전원과의 연결을 개폐하는 반도체 스위치;를 포함하며, 상기 적어도 하나의 발광 소자는, 소정의 폭과 높이를 가지며 기판에 수직하게 배치된 복수의 양극부; 상기 복수의 양극부 각각에 수직하게 연결된 양극 단자; 소정의 폭과 높이를 가지며 기판에 수직하게 배치된 복수의 음극부; 및 상기 복수의 음극부 각각에 수직하게 연결되고, 상기 복수의 양극부 및 상기 양극 단자를 감싸도록 구성된 음극 단자;를 포함하며, 상기 복수의 음극부 각각 및 상기 복수의 양극부 각각은, 일정 간격을 가지고 서로 교대로 배치되고, 교대로 배치된 음극부 및 양극부 사이에는, 전원에 의해 발광하는 발광 소재가 개재되며, 상기 전원의 음극은 상기 음극 단자에 연결되고, 상기 전원의 양극은 상기 반도체 스위치를 통해 상기 양극 단자에 전원을 인가하며, 상기 음극 단자는, 인접한 발광 소자를 분리하는 격벽 역할 및 공통 전극의 역할을 수행하는, 디스플레이 장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 동일 평면 상에 배치된 적어도 하나의 발광 소자; 및 상기 적어도 하나의 발광 소자와 전원과의 연결을 개폐하는 반도체 스위치;를 포함하며, 상기 적어도 하나의 발광 소자는, 소정의 폭과 높이를 가지고 기판에 수직하게 배치된 직선 형태의 양극부; 소정의 폭과 높이를 가지고 상기 기판에 수직하게 배치된 2개의 음극부; 상기 2개의 음극부의 양 단부에 수직하게 연결된 음극 단자; 및 상기 2개의 음극부와 상기 양극부는, 일정 간격을 가지고 교대로 배치되며, 교대로 배치된 상기 양극부 및 상기 2개의 음극부 사이에는 전원에 의해 발광하는 발광 소재가 개재되며, 상기 2개의 음극부 및 상기 음극 단자는, 상기 양극부를 감싸도록 사각 형상으로 배치됨으로써 상기 기판 상에서 회(▣)자 형태로 배치되고, 상기 전원의 음극은 상기 음극단자에 연결되고, 상기 전원의 양극은 상기 반도체 스위치를 통해 상기 양극부에 전원을 공급하며, 상기 음극부 및 상기 음극 단자는, 인접한 발광 소자를 분리하는 격벽 역할 및 공통 전극의 역할을 수행하는, 디스플레이 장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 디스플레이 장치는, 적어도 2 이상의 발광 소자를 포함하는 경우에 적어도 2 이상의 발광 소자 중 그룹핑된 발광 소자에 전원을 공급하기 위한 적어도 2 이상의 픽셀 전극; 및 상기 적어도 2 이상의 픽셀 전극의 수에 대응하는 수의 상기 반도체 스위치;를 더 포함하며, 그룹핑된 발광 소자의 양극부는 하부로 연장되어 대응하는 픽셀 전극에 연결되며, 상기 전원의 양극은, 대응하는 반도체 스위치 및 대응하는 픽셀 전극을 통해 그룹핑된 발광 소자의 양극부에 연결될 수 있다..
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 종래의 기술에 비하여, 발광 소자를 제작하는데 필요한 소재를 절감할 수 있고, 이에 따라 원가 절감의 효과를 얻을 수 있다. 또한, 발광 소자의 공통 전극이 Bank(Separator) 격벽 기능을 겸하게 되는바, 제작 공정이 매우 단순화되고, 공정 시간이 단축될 수 있다. 또한, 대면적으로의 제작이 가능하고, 발광 소자에서 발생되는 광의 휘도가 향상될 수 있다. 또한, 발광 소자를 채용한 디스플레이 장치는 반투명, 불투명 또는 투명하게 제작될 수 있으며, 양면 디스플레이 장치 또는 플렉서블 디스플레이 장치로도 제작될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 발광 소자의 전극부의 폭은 줄이고, 발광부(발광 소재)의 폭은 넓힐 수 있는바, 개구율이 높아지는 측면 발광 구조가 구현될 수 있다. 따라서, 종래 기술에 따라 제작된 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor)에서 발생되는 개구율의 저하가 발생하지 않는다.
도 1은 적층형 EL(Electro Luminescence) 발광 소자의 일 예를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자의 구조를 나타낸 개념도이다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자의 예를 나타내는 도면들이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자가 포함된 조명의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자가 포함된 디스플레이 장치의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 5a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 소자가 포함된 조명 장치의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 5b는 도 5a에 도시된 하나 이상의 발광 소자가 하부의 픽셀 전극(미도시)을 통해 반도체 스위치에 연결된 디스플레이 장치를 나타내는 도면이다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 장치의 단면도의 일 예를 나타낸 것이다.
도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 단면도의 일 예를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자의 구조를 나타낸 개념도이다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자의 예를 나타내는 도면들이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자가 포함된 조명의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자가 포함된 디스플레이 장치의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 5a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 소자가 포함된 조명 장치의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 5b는 도 5a에 도시된 하나 이상의 발광 소자가 하부의 픽셀 전극(미도시)을 통해 반도체 스위치에 연결된 디스플레이 장치를 나타내는 도면이다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 장치의 단면도의 일 예를 나타낸 것이다.
도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 단면도의 일 예를 나타낸 것이다.
본 발명의 실시 예들에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "..부", "..모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 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.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명한다.
도 1은 적층형 발광 소자 구조의 일 예를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 적층형 발광 소자는 구성 요소들이 적층됨에 따라 구현될 수 있다. 예를 들어, 적층형 발광 소자는 기판 위에 양극, 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층 및 음극이 순차적으로 적층됨에 따라 구현될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이 제작되는 적층형 EL 발광 소재의 두께는 발광소재의 종류에 따른 발광 메커니즘에 따르며, 대략 수십 nm(나노미터)에서 수백 μm(마이크로미터) 단위까지 나타낼 수 있다.
또한, EL 소자는 대체로 증착 공정으로 제조되고 있으며, 특히 OLED 소자의 경우 투명 전극의 낮은 전도율, 높은 면저항 및 금속마스크의 처짐 등의 이유로 적층 공정시 대면적화의 어려움, 낮은 수율, 소재의 낭비, 공정의 번거로움과 생산에 장시간을 요구하는 등의 단점을 가지고 있다.
이를 극복하고자, 대환상 분자재료(톨루엔), 단순구조를 가지는 인광형 발광 소재(호스트 도펀트 계) 및 덴드리머/올리고머 등의 호스트 소재를 이용한 발광 소자의 구현에 많은 연구가 진행되고 있고, 그라핀 전극, 메탈메시 및 나노와이어와 같은 고효율 음극 투명전극 대체 소재가 개발되고 있으며, 인쇄공정과 용액공정 등에 많은 연구와 제품개발이 진행되고 있고, 발광 소재(인광, 형광, 지연현광, 덴드리머, 올리고머, 퀀텀닷)와 레이져 소결, 인쇄공정(메시공정, 롤투롤, 나노전자인쇄, 임프린팅, LITI, 패터닝공정기술), 용액공정(노즐, 그라비어, 잉크젯, 레이저, 압전사)의 발달과 다양화로 인해 기존 다층의 증착 공정을 대체할 많은 대안들이 제시되고 있다.
한편, 본 발명에 따른 발광 소자는 단순한 구조에서 발광 특성을 갖는 소재를 활용하여 제작되는 발광 소자로서, 적층형 구조에서 벗어나, 각 층을 구성하는 발광 소재를 선형의 미세 패턴을 가지는 구조로 동일 평면상에 나열하여 구현될 수 있다.
현재 범용적으로 사용되는 발광 소자(예를 들어, EL(electro-luminescence) 소자)중 유기 발광 소재(OLED)는 수십에서 수백 단위의 nm(나노미터) 두께에서 광효율이 가장 우수한 특성을 보이고, 그 이상에서는 광효율이 현저히 저하되는 현상을 보이고 있다. 최근에 들어서는, 다층으로 적층되는 복잡한 공정을 극복하고자 내부 양자효율과 전자이동성이 우수하면서 별도의 보조층을 필요로 하지 않는 단순구조를 가지는 인광형 발광 소재(호스트 도펀트 계) 및 덴드리머/올리고머 등의 호스트 소재, 지연형광소재(3세대 유기발광소재), 모든 영역의 빛을 구현하는 실리콘 기반의 인광형 만능호스트소재, 단순 구조 고발광효율의 대환상 분자 재료(톨루엔)뿐만 아니라 자발광 퀀텀닷(코어쉘 및 리간드)의 연구개발이 활발히 진행 중이다. 이로 인해, 기존에 수십 ~ 수백 단위의 nm 두께를 가졌던 발광 소재 박막을 수백 ㎚ ~ ㎛(마이크로미터) 단위에 가깝게 구현될 뿐만 아니라, 몇 개의 층을 요구하지 않는 단순 구조로 인해 공정 단순화까지도 가능하게 되었다.
적층으로 구현된 단순구조의 몇몇 예를 들면 아래의 표 1 과 같다.
한편, 우수한 양자효율과 전기적 특성(전하 이동성/호핑 전도성)을 보유한 발광 소재가 점차 개발되고 있다. 이러한 소재를 활용하여 동일평면상 미세패턴으로 발광 소자를 구현할 경우 미세패턴의 폭은 증가하고 이를 배열시 동일한 크기의 픽셀 안에 패턴은 갯수는 감소할 뿐 아니라 궁극에는 단일 양극부만으로 개별 화소 구현까지도 가능해질 수 있다. 이럴수록 공정은 단순해 질 수 있어 공정시간을 대폭 단축시킬 수 있을 뿐만 아니라 인쇄공정의 발달과 더불어 초대면적의 디스플레이 양산이 앞당겨질 수 있다.
소재의 투명성 투과율과 증착 공정의 문제를 해결하기 위한 대안으로 동일평면상으로 배열할 경우, 불투명성 고효율 소재 활용으로 공정이 용이해져 금속소재를 활용하는 등 투명성의 제약에서 벗어나 소재와 발광 소자 구현방식을 폭넓게 적용 가능하다. 가령 임프린팅 공정으로 동일평면상에 배열되는 전도성 메시로 음극부 양극부를 각각 형성하고 이에 개재되는 호스트와 도펀트로 구성된 인광형 발광 소재, 지연형광소재, 대환상 분자재료 또는 자발광 퀀텀닷 발광 소재를 용액공정으로 개재하는 등의 공정을 도입할 경우 양산이 매우 수월해 질 수 있다.
미세패턴을 형성하는 방식은 레이져 소결법, 나노전자인쇄, 프린팅, 롤투롤, 리쏘그라피, 임프린팅, 임플란트, LITI 와 같은 다양한 방식이 될 수 있다. 한 예로 투명전극을 대체할 수 있는 메탈메시는 현재 1㎛ 이하의 단위까지 미세화하여 구현되고 있다.
기존 디스플레이는 통상적으로 적층형으로 제작되어왔다. 근래에는 적층형 증착 공정의 단점을 극복하고자 많은 연구와 개발이 진행되고 있다. 기존의 EL소자는 발광효율을 높이기 위해 점점 다층구조로 발전하였지만, 고효율 발광 소재의 발달과 공정단순화를 위해 다시금 단순구조화 되어가는 추세이다. 특히 OLED의 경우 적층형 공정의 단점인 대면적화의 어려움, 낮은 투과율, 복잡한 공정, 높은 불량률, 공정에 장시간 소요를 보완하기 위해 용액공정을 도입 하거나 증착되는 층의 수를 줄이고 내부 양자효율을 증대하기 위해 덴드리머, 올리고머 및 유기인광 만능 호스트 발광 소재 및 대환상 분자재료, 자발광 퀀텀닷 등으로 새로운 소재와 공정방식의 연구개발이 활발하다.
그 중 하나인 단순구조를 가지는 인광형 발광 소재(호스트 도펀트 계)의 경우 기존 발광방식에 요구되었던 다층의 구성요소를 생략 가능하고 음극층과 양극층, 그 사이에 인광 발광하는 호스트 도펀트 계를 형성한 구조를 가지며, 최근에는 실리콘 용액을 기반으로 하여 모든 빛의 영역에서 이용할 수 있는 고효율 만능 호스트가 개발되었고, 마찬가지로 톨루엔을 환상으로 연결한 대환상 분자재료의 개발로 단일층이라는 가장 단순화된 디바이스 구조에서 이론한계가 되는 높은 효율로 빛을 발현하기에 이르렀다.
또한 기존의 적층공정의 단점인 소재낭비 등을 개선하고자 용액공정에 대한 연구가 활발히 진행되고 있는 상황이다.
뿐만 아니라 더 높은 양자효율과 수명, 성능, 천연색에 가까운 색상을 구현하기 위해 자발광 퀀텀닷 등의 고효율 무기 발광 소재 개발도 활발히 진행 중이다.
이처럼 OLED를 포함한 EL범주에 속하는 발광 소자의 효율과 공정, 양산화 등을 위해 많은 부분이 진전되어 가고 있다.
최근에는 대면적화 및 해상도와 개구율을 높이고 공통전극의 높은 저항문제 등을 해결하기 위해 기존의 배면발광방식을 대체하여 전면발광방식의 디스플레이로 선회중에 있다.
이와 더불어 프린팅 공정의 발달에 더불어 디스플레이 발광 소자 제조공정에 인쇄공정 적용범위가 확장되고 있다. 인쇄 공정법을 적용하면 소재의 절감과 공정이 간편해지며, 동일평면(수평)으로 배열된 미세패턴 방식의 소자 제조가 용이해진다.
또한, 우수한 양자효율과 전기적 특성(전하 이동성/호핑 전도성)을 보유한 발광 소재가 개발되고 있다.
본 발명은 이러한 추세에 부합하기 위해 위의 기술들을 적극 활용하여 적층형 디스플레이의 제약에서 벗어나 동일평면상에 미세패턴으로 배열된 단순구조의 최소 발광단위를 가지는 발광 소자를 활용하여 디스플레이를 구현하는 것을 목표로 한다.
특히, 본 발명에 따른 발광 소자의 구조와 같이, Bank(Separator)를 대체하는 음극 공통 전극이 동일 평면상에 배열되는 경우, Bank(Separator)의 형성 및 발광 소자의 증착 공정으로부터 자유로워질 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 발광 소자에 따르면 전자의 원활한 공급이 가능하게 되는바, 기존의 적층형 발광 소자를 기반한 디스플레이 장치를 제작할 때에 발생되는 문제점들이 공통 전극의 폭을 조절함으로써 완전하게 해결될 수 있고, 필요에 따라 별도의 버스전극을 구성할 수도 있다.
기존의 적층구조로 구현되는 디스플레이는 각 픽셀간의 색 간섭방지 및 색상의 구현을 위해 Bank(Separator)을 구성하고 육안으로 빛을 보는 방향에 따라 배면, 전면발광으로 구분하며, TFT의 구현방식에 따라 능동형, 수동형으로 구분하기도 한다.
통상적으로 디스플레이를 구성하는 공통전극은 음극이다. 음극의 전기 전도성이 디스플레이의 대면적화에 영향을 미치기에 현재까지 투과도가 낮고 전기 전도도가 높은 금속전극을 통상적으로 공통전극으로 활용하였고, TFT로 인한 개구율 손실이 불가피한 양극 ITO를 투명전극으로 하는 배면발광 형태의 디스플레이가 보편적이고, 현재는 개구율과 해상도 향상을 위해 전면발광 형태로 선회하고 있다.
본 발명은 양극부와 음극부가 동일평면상에 나열된 측면발광 형태이다.
본 발명은 기존의 적층형 구조에서의 소자를 구성하는 각 층의 두께를 수평으로 동일평면상에 미세 패턴화 함으로써 발광 소재의 폭으로 변경되는 것이며, 발광 소재의 전기적 특성과 그 폭의 너비는 유기 발광 소재, 자발광 퀀텀닷 등의 EL(OLED/LED) 방식으로 구현되는 발광 소재의 발광 메커니즘에 의존하게 되는 것이다. 유기 또는 무기 발광 소재는 그 종류에 따라 각각의 전기 발광 메커니즘의 특성 차이를 지니고 있다.
이를 본 발명과 같은 수평형태로 적용시 기존 증착시의 두께가 동일평면상에서 폭으로 구현되는데 발광 소재의 폭이(너비가) 넓어질수록 당연히 공정이 매우 손쉬워질 수 있게 되며, 본 특허 구조에서의 소자의 두께(높이)는 휘도와 비례하는 개념으로 변한다.
공정이 수월해지면 대면적화와 대량양산도 용이해진다. 또한, 소자를 구성하는 각 소재가 동일 평면상에 수평으로 배열되는 소위 '측면 발광 구조'이기 때문에 소자의 투명도에 의존하지 않아도 되며, 구조적 특성상 발광 소재가 투명 전극이나 보조층 없이도 직접적으로 노출된다. 이는 사용 소재의 선택폭과 공정방법이 매우 다양해 질 수 있음을 의미한다.
본 발명은 이와 같은 기술을 활용하여 양극부 음극부를 미세패턴으로 배열하고 그 사이에 단순구조의 발광 메커니즘을 가지는 발광 소재를 배치(개재)하는 구조로써, 일종 이상의 소재로 구현되어 선형으로 배열되어 직각에 가까운 형태로 일정한 폭과 높이를 가지는 전도성 메쉬의 특정 형상으로도 볼 수 있다.
본 발명에 따른 발광 소자와 종래 기술에 따른 발광 소자 간의 가장 큰 차이점은, 개별 픽셀을 구성함에 있어서 Bank(Separator)의 격벽 역할이 공통 전극으로 대체될 수 있다는 점이다.
또한, 본 발명에 따른 발광 소자는 동일 평면상에 미세 패턴으로 수평 배열하는 구조적 특성을 갖는바, 발광 소자를 이루는 소재의 두께에 관계없이 전극 간의 거리를 설정할 수 있다. 따라서, 미세 패턴으로 나열되는 양/음극부의 전극간 거리 조절을 통하여, 발광 소재에 따라 인가되는 전기적 특성이 자유롭게 조절 될 수 있다.
선형 또는 격자형으로 배열되어 디스플레이 장치를 구성하는 음극 단자는 화소 영역을 나누는 격벽인 동시에 모든 화소의 공통전극으로서 기능을 수행한다. 더욱 상세하게는, 공통전극은 음극부 미세패턴의 수직한 방향으로 접합하여 음극단자 역할을 하기에 필수적이나, 미세패턴 음극부의 평행한 방향으로는 화소를 분리하는 다른 소재로 대체될 수 있다. 예를 들어, 단자전극을 통합하기 위한 격자형의 공통전극은 필요하다. 하지만 매 화소마다 필요한 것은 아니다. 즉, 음극단자는 격자형으로 구성되어 모든 화소의 공통전극으로서 기능을 수행한다. 다만, 미세패턴의 수직방향으로는 음극단자 역할을 하기에 필수적이고, 격자형은 모든 화소마다 구성하지 않아도 된다. 수평방향의 공통전극을 대체하는 소재는 검은색상을 구현하거나 기계적 강도를 가진 소재의 범주에 속한다.
격벽은 용액공정에 있어서 발광 소재의 틀이 될 수 있고, CNT 등의 검은색상 전극소재를 사용할 경우 BM(Black Matrix)의 역할을 겸할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 발광 소자는 공통 전극을 구성하는 음극이 개별화소를 분리하는 격벽 역할을 겸하기 때문에, Bank(Separator)을 구성하는 공정이 생략될 수 있을 뿐만 아니라, 음극의 폭(너비)을 조절함으로써 전기적 특성을 향상시키는데 용이하다. 또한, 발광 소자의 제작 시에 증착 공정을 대체하여 인쇄하는 단순 방식을 택할 수 있어 공정 단순화, 대면적화, 생산성의 향상, 생산 시간의 단축, 생산 단가의 절감 및 소재 절감 등 상당한 이점을 지니게 된다.
예를 들어, 본 발명에 따른 음극부를 구성하는 소재는,
- 리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐, 세슘 등의 알칼리 금속, 베릴륨, 마그네슘, 칼슘, 스트론튬, 바륨 등의 알칼리 토금속, 알루미늄, 스칸듐, 바나듐, 아연, 이트륨, 인듐, 세륨, 사마륨, 유로퓸, 테르븀, 이테르븀 등의 금속, 이들 중 2개 이상의 합금, 또는 이들 중 1개 이상과 금, 은, 백금, 구리, 망간, 티탄, 코발트, 니켈, 텅스텐, 주석 중 1개 이상과의 합금, 및 이들 중 적어도 2종을 포함하는 구조체, ITO, IZO, ZnO 또는 그래핀 같은 투명한 산화물 LiF, NaCl, CsF, Li2O, BaO 등과 같은 물질
- 각각 금속 또는 이들의 화합물
- 또는 전도성을 부여한 전자이송소재, 전도성 고분자와 전도성 반도체 소재
- Bathocuproine, Bphen(4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline), TAZ(3-(Biphenyl-4-yl)-5-(4-tert-butylphenyl)-4-phenyl-4H-1,2,4-triazole), NTAZ(4-(naphthalen-1-yl)-3,5-diphenyl-4H-1,2,4-triazole), tBu-PBD(2-(4-biphenylyl)-5-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole), Balq(Bis(2-methyl-8-quinolinolato-N1,O8)-(1,1'-Biphenyl-4-olato)aluminum), Bebq2(Bis(10-hydroxybenzo[h]quinolinato)beryllium), ADN, Alq3, BCP(Bathocuproine), Bphen(4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline), TAZ(3-(Biphenyl-4-yl)-5-(4-tert-butylphenyl)-4-phenyl-4H-1,2,4-triazole), NTAZ(4-(naphthalen-1-yl)-3,5-diphenyl-4H-1,2,4-triazole), tBu-PBD(2-(4-biphenylyl)-5-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole), Balq(Bis(2-methyl-8-quinolinolato-N1,O8)-(1,1'-Biphenyl-4-olato)aluminum), Bebq2(Bis(10-hydroxybenzo[h]quinolinato)beryllium), ADN (9,10-Di(naphth-2-yl)anthracene
등을 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.
예를 들어, 본 발명에 따른 발광부를 구성하는 소재는,
- 양자점(무기발광소재): 카드뮴셀레나이드(CdSe), 카드뮴설파이드(CdS), 카드뮴텔레라이드(CdTe), 징크셀레나이드(ZnSe), 징크텔레라이드(ZnTe), 징크설파이드(ZnS), 머큐리텔레라이드(HgTe)와 같은 2-6족 반도체 화합물 또는, 인듐 아세나이드(InAs), 인듐 포스파이드(InP)와 같은 3-5족 반도체 화합물
- 대환상 분자재료, 양자점(무기발광소재): 카드뮴셀레나이드(CdSe), 카드뮴설파이드(CdS), 카드뮴텔레라이드(CdTe), 징크셀레나이드(ZnSe), 징크텔레라이드(ZnTe), 징크설파이드(ZnS), 머큐리텔레라이드(HgTe)와 같은 2-6족 반도체 화합물 또는, 인듐 아세나이드(InAs), 인듐 포스파이드(InP)와 같은 3-5족 반도체 화합물
- 도펀트(인광형): Ir(ppy)3, Ir(ppy)2(acac), Ir(mppy)3, Ir(mpp)2acac, F2Irpic, (F2ppy)2Ir(tmd), Ir(ppy)2tmd, Ir(pmi)3, Ir(pmb)3, FCNIr, FCNIrpic, FIr6, FIrN4, FIrpic, PtOEP, Ir(chpy)3,P0-01(C31H23IrN2O2S2),Ir(ppz)3 또는 Ir(dfppz)3
- 도펀트(형광형): perylene, TBPe(2,5,8,11-tetra-tert-butylperylene), BCzVB(1,4-bis[2-(3-N-ethylcarbazoryl)vinyl]benzene), BCzVBi(4,4'-bis(9-ethyl-3-carbazovinylene)-1,1'-biphenyl), BDAVBi(4,4'-bis[4-diphenylamino]styryl)biphenyl), DPAVB(4-(di-p-tolylamino)-4'-[(di-p-tolylamino)styryl]stilbene), DPAVBi(4,4'-bis[4-(di-p-tolylamino)styryl]bipnehyl), DSA-Ph(1-4-di-[4-(N,N-diphenyl)amino]styryl-benzene), Coumarin 6, C545T, DMQA(N,N'-dimethyl-quinacridone), DBQA(5,12-Dibutylquinacridone), TTPA(9,10-bis[N,N-di-(p-tolyl)-amino]anthracene), TPA(9,10-bis[phenyl(m-tolyl)-amino]anthracene), BA-TTB(N10,N10,N10 ',N10'-tetra-tolyl-9,9'-bianthracene-10,10'-diamine), BA-TAB(N10,N10,N10 ',N10'-tetraphenyl-9,9'-bianthracene-10,10'-diamine), BA-NPB(N10,N10 '-diphenyl-N10,N10 '-dinaphthalenyl-9,9'-bianthracene-10,10'-diamine), DEQ(N,N'-diethylquinacridone), DCM(4-(dicyanomethylene)-2-methyl-6-[p-(dimethylamino)styryl]-4H-pyran), DCM2(4-(dicyanomethylene)-2-methyl-6-julolidyl-9-enyl-4H-pyran), DCJT(4-(dicyanomethylene)-2-methyl-6-(1,1,7,7-tetramethyljulolidyl-9-enyl)-4H-pyran), DCJTB (4-(Dicyanomethylene)-2-tert-butyl-6-(1,1,7,7,-tetramethyljulolidyl-9-enyl)-4H-pyran), DCJTI, DCJMTB, DPP(6,13-diphenylpentacene), DCDDC(3-(dicyanomethylene)-5,5-dimethyl-1-[(4-dimethylamino)styryl]cyclohexene), AAAP(6-methyl-3-[3-(1,1,6,6-tetramethyl-10-oxo-2,3,5,6-tetrahydro-1H,4H,10H-11-oxa-3a-azabenzo[de]-anthracen-9-yl)acryloyl]pyran-2,4-dione), (PPA)(PSA)Pe-1(3-(N-phenyl-N-p-tolylamino)-9-(N-p-styrylphenyl-N-p-tolylamino)perylene), BSN(1,10-dicyano-substituted bis-styrylnaphthalene derivative), DBP(tetraphenyldibenzoperiflanthene), TBRb(2,8-di-tert-butyl-5,11-bis(4-tert-butylphenyl)-6,12-diphenyltetracene) 또는 루브렌(rubrene)
- 호스트(전자): TCTA(Tris(4-carbazoyl-9-ylphenyl)amine), mCP(1,3-bis(9-carbazolyl)benzene), CBP(4,4'-Bis(N-carbazolyl)-1,1'-biphenyl), mCBP(3,3-bis(carbazol-9-yl)bipheny), NPB(N,N'-di(1-naphthyl)-N,N'-diphenyl-(1,1'-biphenyl)-4,4'-diamine), m-MTDATA(4,4',4"-tris[phenyl(m-tolyl)amino]triphenylamine), TPD(N,N'-bis(3-methylphenyl)-N,N'-diphenylbenzidine
- 호스트(정공): B2PYMPM(bis-4,6-(3,5-di-2-pyridylphenyl)-2-methylpyrimi-dine), B3PYMPM(bis-4,6-(3,5-di-3-pyridylphenyl)-2-methylpyrimi-dine), B4PYMPM(bis-4,6-(3,5-di-4-pyridylphenyl)-2-methylpyrimi-dine), TPBi(2,2',2"-(1,3,5-benzenetriyl)tris-[1-phenyl-1H-benzimidazole]), 3TPYMB(Tris(2,4,6-triMethyl-3-(pyridin-3-yl)phenyl)borane), BmPyPB(1,3-bis[3,5-di (pyridin-3-yl) phenyl]benzene), BmPyPhB(1,3-bis[3,5-di(pyridin-3-yl)phenyl]benzene), BP4mPy(3,3',5,5'-tetra[(M-pyridyl)-phen-3-yl]biphenyl), TmPyPB(3,3'-[5'-[3-(3-Pyridinyl)phenyl][1,1':3',1"-terphenyl]-3,3"-diyl]bispyridine), BSFM(하기 화학식 참조), PO-T2T(하기 화학식 참조), PO15(dibenzo[b,d]thiophene-2,8-diylbis(diphenylphosphine oxide))
- 호스트(전자 정공 조합): TCTA:B4PYMPM, TCTA:B3PYMPM, TCTA:TPBi, TCTA:3TPYMB, TCTA:BmPyPB, TCTA:BSFM, CBP:B3PYMPM, mCP:B3PYMPM 또는 NPB:BSFM
등을 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.
예를 들어, 본 발명에 따른 양극부를 구성하는 소재는
- ITO, IZO, ZnO, Ag 나노와이어, 탄소 나노튜브, 그래핀 또는 이들의 조합, Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr
- 각각 금속 또는 이들의 화합물
- 또는 전도성을 부여한 전자이송소재, 전도성 고분자와 전도성 반도체 소재
- 구리프탈로시아닌 등과 같은 프탈로시아닌 화합물, m-MTDATA, TDATA, TAPC(4,4'-Cyclohexylidenebis[N,N-bis(4-methylphenyl)benzenamine]), 2-TNATA(4,4',4''-Tris[2-naphthyl(phenyl)amino]triphenylamine), PANI/DBSA (폴리아닐린/도데실벤젠술폰산), PEDOT/PSS(폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(4-스티렌술포네이트)), PANI/CSA (폴리아닐린/캠퍼술폰산) 또는 PANI/PSS (폴리아닐린/폴리(4-스티렌술포네이트), TPD, NPB, α-NPD, TCTA
등을 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.
또한, 종래 기술과 같이 발광 소자의 각 층을 구성하는 투명 소재를 투과하여 발광하는 방식이 아닌, 소위 '측면 발광 구조'를 택함에 따라, 소재의 투명성에 대한 제약 없이, 동일 평면 상에 배열된 샌드위치형 미세패턴 복합 발광 소자(가칭 'STLED')를 최소 발광 단위로 한 디스플레이 장치가 제작될 수 있다.
이하, 도 2 내지 도 6b를 참조하여, 본 발명에 따른 발광 소자의 구조, 발광 소자를 포함하는 조명 장치 및 디스플레이 장치의 예들을 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자(210)의 구조를 나타낸 개념도이다.
설명의 편의를 위하여, 도 2에는 발광 소자(210)의 음극부(211), 양극부(212) 및 발광 소재(213)만 도시되어 있다. 따라서, 통상의 기술자는 발광 소자(210)에는 다른 필수적인 구성들(예를 들어, 기판 등)이 더 포함될 수 있음을 쉽게 이해할 수 있다.
도 2를 참조하면, 음극부(211) 및 양극부(212)는 동일 평면상에 배열될 수 있다. 구체적으로, 음극부(211) 및 양극부(212)는 기판(미도시) 상에 서로 교대로 배열될 수 있다. 또한, 음극부(211) 및 양극부(212)는 기판 상에서 같은 높이로 평행하게 배열될 수 있다. 즉, 음극부(211) 및 양극부(212)는 기판 상에서 같은 높이로 일정 간격을 갖고 이격되도록 서로 교대로 평행하게 배열될 수 있다. 그리고, 음극부(211) 및 양극부(212) 사이에는 발광 소재(213)가 배치(개재)될 수 있다.
여기에서, 발광 소재는 소정의 파장대를 갖는 광을 발산하는 소재를 의미하고, 예를 들어, 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 또는 백색(W) 광을 발산할 수 있는 소재가 될 수 있다.
본 발명에 따른 발광 소자(210)는, 전극부(양극부(212) 및 음극부(211)의 폭이 작을수록 또는 발광 소재(213)의 폭이 넓을수록, 개구율이 높아진다. 또한, 본 발명에 따른 발광 소자(210)는 하부(즉, 육안으로 빛을 보는 반대 방향)에 배열될 수 있는 TFT(Thin Film Transistor)의 크기나 투명도와 같은 제약이 거의 사라지며, TFT의 크기 조절 및 발광 소재를 선정할 수 있는 폭과 TR을 높이기에도 용이하다.
본 발명에서 미세패턴을 이루는 양극부(212) 및 음극부(211)는 전하 이동도, 전기 전도성을 겸한다. 또한, 양극부(212) 각각을 연결하는 양극 단자(미도시, 후술함)는 양극부(212)와 동일한 재료로 제작될 수도 있고, 다른 재료로 제작될 수도 있다. 또한, 음극부(211) 각각을 연결하는 음극 단자((미도시, 후술함)는 음극부(211)와 동일한 재료로 제작될 수도 있고, 다른 재료로 제작될 수도 있다.
양극부(212)와 음극부(211)는 각각 발광 소재에 적합한 특정 포텐셜 장벽, 일함수, 전하이동도 및 전기 전도도를 갖는 재료로 제작될 수 있다. 예를 들어, 양극부(212)와 음극부(211)는 각각 금속 또는 전극의 기능을 겸하는 전도성 고분자와 전도성 반도체(Doped) 소재로 제작될 수 있다.
이하, 도 3a 내지 도 6b를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자, 조명 또는 디스플레이 장치의 예들을 설명한다. 한편, 도 3a 내지 도 6b를 참조하여 후술할 내용에 생략된 것이라고 하더라도, 도 2를 참조하여 상술한 내용이 적용될 수 있다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자의 다른 예를 나타내는 도면들이다.
도 3a 내지 도 3d에 도시된 바와 같이, 발광 소자(310, 350, 360)는 소정의 폭과 높이를 가지며 기판에 수직하게 배치된 복수의 양극부(331, 353, 363)와, 복수의 양극부(331, 353, 363) 각각에 수직하게 연결된 양극 단자(330, 354, 364)와, 소정의 폭과 높이를 가지며 기판에 수직하게 배치된 복수의 음극부(341, 352, 362)와, 복수의 음극부(341, 352, 362) 각각에 수직하게 연결되고, 복수의 양극부(331, 353, 363) 및 양극 단자(330, 354, 364)를 감싸도록 구성된 음극 단자(340, 355, 365)를 포함한다.
복수의 음극부(341, 352, 362) 각각 및 복수의 양극부(331, 353, 363) 각각은, 일정 간격을 가지고 서로 교대로 배치되고, 교대로 배치된 음극부 및 양극부 사이에는, 전원에 의해 발광하는 발광 소재(320, 351, 361)가 개재될 수 있다.
도 3a에는, 설명의 편의를 위하여, 발광 소자(310) 중 발광 소재(320), 음극부(341), 양극부(331), 음극 단자(340) 및 양극 단자(330)만 도시되어 있다. 따라서, 통상의 기술자는 발광 소자(310)에는 다른 필수적인 구성들(예를 들어, 기판 등)이 더 포함될 수 있음을 쉽게 이해할 수 있다.
도 3a를 참조하면, 음극부(341) 및 양극부(331)는 동일 평면 상에 배치될 수 있다. 구체적으로, 음극부(341) 및 양극부(331)는 동일한 기판 상에 서로 교대로 배치될 수 있다. 그리고, 음극부(341) 및 양극부(331) 사이에는 발광 소재(320)가 배치(개재)될 수 있다.
또한, 음극부(341) 각각은 음극 단자(340)에 연결될 수 있고, 양극부(331) 각각은 양극 단자(330)에 연결될 수 있다. 이때, 음극 단자(340) 및 양극 단자(330)는 공통 전극으로서의 기능을 수행할 수 있다.
도 3b에는, 한자인 '왕(王)'자 형태의 발광 소자(350)의 일 예가 도시되어 있다. 구체적으로, 양극 단자(354)는 복수의 양극부(353)의 중심부를 연결함으로써, 양극 단자(354) 및 복수의 양극부(353)는, 기판 상에서 왕(王)자 형태로 배치될 수 있다. 발광 소자(350)는 기판 상에 배치된 음극부(352) 및 양극부(353)를 포함할 수 있다. 또한, 음극부(352)는 음극 단자(355)에 연결되고, 양극부(353)는 양극 단자(354)에 연결될 수 있다. 또한, 음극 단자(355)는 공통 전극으로서의 기능을 수행할 수 있다. 그리고, 음극부(352) 및 양극부(353) 사이에는 발광 소재(351)가 배치(개재)될 수 있다.
한편, 도 3c에는, 도 3b에 도시된 발광 소자(350)가 복수 개 나열된 예가 도시되어 있다.
설명의 편의를 위하여, 도 3b 및 도 3c에는, 발광 소자(350)의 발광 소재(351), 음극부(352), 양극부(353), 음극 단자(355) 및 양극 단자(354)만 도시되어 있다. 따라서, 통상의 기술자는 발광 소자(350)에는 다른 필수적인 구성들(예를 들어, 기판 등)이 더 포함될 수 있음을 쉽게 이해할 수 있다.
한편, 도 3d에는 알파벳인 '이(E)'자 형태의 발광 소자(360)의 일 예가 도시되어 있다. 즉, 양극 단자(364)는 복수의 양극부(363)의 일 단부를 연결함으로써, 양극 단자(364) 및 복수의 양극부(363)는, 기판 상에서 이(E)자 형태로 배치될 수 있다. 구체적으로, 도 3d에는 발광 소자(360)가 복수 개 나열된 예가 도시되어 있다.
발광 소자(360)는 기판 상에 배치된 음극부(362) 및 양극부(363)를 포함할 수 있다. 또한, 음극부(362)는 음극 단자(365)에 연결되고, 양극부(363)는 양극 단자(364)에 연결될 수 있다. 또한, 음극 단자(365)는 공통 전극으로서의 기능을 수행할 수 있다. 그리고, 음극부(362) 및 양극부(363) 사이에는 발광 소재(361)가 배치(개재)될 수 있다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자가 포함된 조명의 일 예를 나타내는 도면으로, 동일 평면 상에 배치된 적어도 하나의 발광 소자(411)와, 적어도 하나의 발광 소자(411)의 하부에 위치하는 공통 양극 단자(432)를 포함할 수 있다.
도 4a에는 도 3b에 도시된 '왕(王)'자 형태의 발광 소자(411)가 복수 개 배열되어 조명(410)을 구성하는 예가 도시되어 있다. 도 4a에는, 설명의 편의를 위하여 4개의 발광 소자(411)들이 배열된 조명(410)이 예로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않는다. 다시 말해, 조명(410)을 이루는 발광 소자(411)의 수는 다양할 수 있다.
전원(420)의 음극은 발광 소자(411)의 음극 단자(431) 및 전원(420)의 양극은 공통 양극 단자(432)에 연결될 수 있다. 또한, 양극 단자는, 하부로 연장되어 기 공통 양극 단자(432)에 연결될 수 있다. 한편, 발광 소자(411)의 음극부는 음극 단자(431)와 연결되고, 양극부가 양극 단자와 연결될 수 있음은 도 2a 내지 도 3d를 참조하여 상술한 바와 같다.
한편, 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자가 포함된 디스플레이 장치의 일 예를 나타내는 도면으로, 동일 평면 상에 배치된 적어도 하나의 발광 소자(441)와, 적어도 하나의 발광 소자(441)와 전원(450)과의 연결을 개폐하는 반도체 스위치(460)를 포함할 수 있다. 상술한 반도체 스위치는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, TFT) 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아님에 유의하여야 한다.
도 4b에는 도 3b에 도시된 '왕(王)'자 형태의 발광 소자(441)가 1개 배열되어 디스플레이 장치(440)를 구성하는 예가 도시되어 있다. 도 4b에는, 설명의 편의를 위하여 1개의 발광 소자(441)들이 배열된 디스플레이 장치(440)가 예로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않는다. 다시 말해, 디스플레이 장치(440)를 이루는 발광 소자(441)의 수는 다양할 수 있으며, 이 경우 각각의 발광 소자(441)에 반도체 스위치(460)가 개별적으로 연결되거나 또는 일정한 수(그룹핑된)의 발광 소자(441)가 대응하는 픽셀 전극을 통해 하나의 반도체 스위치에 연결될 수 있다(후자의 경우는 도 4a에 도시된 바와 같은 픽셀 전극(도 4a의 공통 양극 단자(432)와의 구별을 위해 픽셀 전극으로 지칭함).
한편, 전원(450)의 음극은 발광 소자(411)의 음극 단자(471)에 연결되며, 전원(450)의 양극은 반도체 스위치(460)를 통해 양극 단자(472)에 연결될 수 있다. 음극 단자(471)는, 인접한 발광 소자를 분리하는 격벽 및 공통 전극의 역할을 수행할 수 있다.
한편, 발광 소자(441)의 음극부가 음극 단자(471)와 연결되고, 양극부가 양극 단자(472)와 연결될 수 있음은 도 2a 내지 도 3d를 참조하여 상술한 바와 같다.
도 5a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 소자가 포함된 조명의 일 예를 나타내는 도면이다.
예를 들어, 본 발명의 다른 실시예에 따른 단일의 발광 소자(511)는 직사각형의 회(▣)자 형태로 구현될 수 있다.
구체적으로, 발광 소자(511)는 소정의 폭과 높이를 가지고 기판에 수직하게 배치된 직선 형태의 양극부(542)와, 소정의 폭과 높이를 가지고 기판에 수직하게 배치된 2개의 음극부(541)와, 2개의 음극부(541)의 양 단부에 수직하게 연결된 음극 단자(544)를 포함할 수 있다.
2개의 음극부(541)와 양극부(542)는 일정 간격을 가지고 교대로 배치되며, 교대로 배치된 양극부(542) 및 2개의 음극부(541) 사이에는 전원(520)에 의해 발광하는 발광 소재(543)가 개재되며, 2개의 음극부(541) 및 음극 단자(531)는, 양극부(542)를 감싸도록 직사각 형상으로 배치됨으로써 기판 상에서 회(▣)자 형태로 배치될 수 있다.
한편, 도 5a에 도시된 예(510)는 다수의 발광 소자(511)를 포함하는 조명으로 기능할 수 있다. 구체적으로, 동일 평면 상에 배치된 적어도 하나의 발광 소자(511)와, 적어도 하나의 발광 소자(511)의 하부에 위치하는 공통 양극 단자(532)를 포함하고, 발광 소자(511)의 양극부(542)는 하부로 연장되어 공통 양극 단자(532)에 연결되며, 전원(520)의 음극은 음극 단자(531)에 연결되고, 전원(520)의 양극은 공통 양극 단자(532)에 연결된 것일 수 있다.
한편, 도 5b는 도 5a에 도시된 하나 이상의 발광 소자가 하부의 픽셀 전극(미도시)을 통해 반도체 스위치에 연결된 디스플레이 장치를 나타내는 도면이다. 도 5b에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치는 동일 평면 상에 배치된 적어도 하나의 발광 소자(551)와, 적어도 하나의 발광 소자(551)와 전원(570)과의 연결을 개폐하는 반도체 스위칭 소자(580)를 포함할 수 있다.
도 5b를 참조하면, 발광 소자의 일 예(550)가 도시되어 있다. 예를 들어, 도 5b에 도시된 예(550)는 디스플레이 개별 화소의 기능을 할 수 있다. 구체적으로, 도 5b에서, 전원(570)의 음극은 음극 단자(561)에 연결되고, 전원(570)의 양극은 반도체 스위칭 소자(580) 및 하부의 픽셀 전극(미도시)를 통해 양극부(562)에 전원을 공급하며, 음극부(564) 및 음극 단자(561)는 인접한 발광 소자를 분리하는 격벽 및 공통 전극의 역할을 수행할 수 있다.
상술한 디스플레이 장치(550)는, 적어도 2 이상의 발광 소자를 포함하는 경우에 적어도 2 이상의 발광 소자 중 그룹핑된 발광 소자에 전원을 공급하기 위한 적어도 2 이상의 픽셀 전극과, 적어도 2 이상의 픽셀 전극의 수에 대응하는 수의 반도체 스위치;를 더 포함할 수 있으며, 이 경우 그룹핑된 발광 소자의 양극부는 하부로 연장되어 대응하는 픽셀 전극(미도시)(도 5a의 공통 양극 단자(532)와 구별하여 디스플레이 개별화소를 구성하는 스위치에 연결되는 양극을 픽셀 전극으로 지칭함)에 연결되며, 전원의 양극은 대응하는 반도체 스위치 및 대응하는 픽셀 전극을 통해 그룹핑된 발광 소자의 양극부에 연결될 수 있다.
한편, 도 5b에는 복수의 발광 소자들(550)에 단일 반도체 스위치(580)가 연결된 것으로 도시되어 있으나, 복수의 발광 소자(550) 각각에 또는 픽셀 전극을 통해 그룹핑된 발광 소자에 반도체 스위치(580)가 연결될 수 있음은 물론이다.
또한, 발광 소자(551)의 음극부(564) 및 양극부(562) 사이에 발광 소재(563)이 배치(개재)될 수 있음은, 도 5a를 참조하여 상술한 바와 같다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 장치의 단면도의 일 예를 나타낸 것이다.
도 6a를 참조하면, 조명(610)은 기판 상에 공통 양극 단자가 위치하고, 공통 양극 단자의 적어도 일부분 상에 절연층이 위치할 수 있다. 또한, 절연층 상에 음극부 및 발광 소재가 위치할 수 있다. 한편, 조명(610)의 양극부와 음극부는 각각 공통 전극으로 연결된다.
도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 단면도의 일 예를 나타낸 것이다.
도 6b를 참조하면, 디스플레이 장치(620)는 기판 상에 반도체 스위치(TFT)가 위치하고, 반도체 스위치(TFT)를 둘러싸도록 절연층이 위치할 수 있다. 또한, 반도체 스위치(TFT)의 적어도 일부분은 양극부(픽셀 전극)와 연결될 수 있고, 절연층 상에 음극부 및 발광 소재가 위치할 수 있다. 한편, 디스플레이 장치(620)의 음극단자는 공통 전극으로 이용될 수도 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 조명(610)은, 개별 화소를 제어하는 반도체 스위치가 불필요하고 양극부와 음극부가 모두 공통 전극의 역할을 수행할 수 있다.
다만, 예를 들어 분산형 무기 EL발광소자처럼 교류구동이 가능한 고전압형 발광 메커니즘을 가지는 발광소재가 사용될 경우, 공통음극 또는 공통양극으로의 극성구분이 필요치 않게 된다.
마찬가지로 직류형 발광소재로 구성되는 조명에서도 전류의 흐름 방향을 반대로 할 경우 양극과 음극의 극성을 뒤바꿀 수 있다.
본 실시예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기된 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 방법들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
200: 발광 소자
211: 음극부
212: 양극부
213: 발광 소재
211: 음극부
212: 양극부
213: 발광 소재
Claims (9)
- 소정의 폭과 높이를 가지며 기판에 수직하게 배치된 복수의 양극부;
상기 복수의 양극부 각각에 수직하게 연결된 양극 단자;
소정의 폭과 높이를 가지며 상기 기판에 수직하게 배치된 복수의 음극부; 및
상기 복수의 음극부 각각에 수직하게 연결되고, 상기 복수의 양극부 및 상기 양극 단자를 감싸도록 구성된 음극 단자;를 포함하며,
상기 복수의 음극부 각각 및 상기 복수의 양극부 각각은, 일정 간격을 가지고 서로 교대로 배치되고,
교대로 배치된 음극부 및 양극부 사이에는, 전원에 의해 발광하는 발광 소재가 개재된, 발광 소자.
- 제1항에 있어서,
상기 양극 단자는, 상기 복수의 양극부의 중심부를 연결함으로써,
상기 양극 단자 및 상기 복수의 양극부는, 상기 기판 상에서 왕(王)자 형태로 배치되는, 발광 소자.
- 제1항에 있어서,
상기 양극 단자는, 상기 복수의 양극부의 일 단부를 연결함으로써,
상기 양극 단자 및 상기 복수의 양극부는, 상기 기판 상에서 이(E)자 형태로 배치되는, 발광 소자.
- 소정의 폭과 높이를 가지고 기판에 수직하게 배치된 직선 형태의 양극부;
소정의 폭과 높이를 가지고 상기 기판에 수직하게 배치된 2개의 음극부;
상기 2개의 음극부의 양 단부에 수직하게 연결된 음극 단자; 및
상기 2개의 음극부와 상기 양극부는, 일정 간격을 가지고 교대로 배치되며,
교대로 배치된 상기 양극부 및 상기 2개의 음극부 사이에는 전원에 의해 발광하는 발광 소재가 개재되며,
상기 2개의 음극부 및 상기 음극 단자는, 상기 양극부를 감싸도록 직사각 형상으로 배치됨으로써 상기 기판 상에서 회(▣)자 형태로 배치된, 발광 소자.
- 동일 평면 상에 배치된 적어도 하나의 발광 소자; 및
상기 적어도 하나의 발광 소자의 하부에 위치하는 공통 양극 단자;를 포함하고,
상기 적어도 하나의 발광 소자는,
소정의 폭과 높이를 가지며 기판에 수직하게 배치된 복수의 양극부;
상기 복수의 양극부 각각에 수직하게 연결된 양극 단자;
소정의 폭과 높이를 가지며 상기 기판에 수직하게 배치된 복수의 음극부; 및
상기 복수의 음극부 각각에 수직하게 연결되고, 상기 복수의 양극부 및 상기 양극 단자를 감싸도록 구성된 음극 단자;를 포함하며,
상기 복수의 음극부 각각 및 상기 복수의 양극부 각각은, 일정 간격을 가지고 서로 교대로 배치되고,
교대로 배치된 음극부 및 양극부 사이에는, 전원에 의해 발광하는 발광 소재가 개재되며,
상기 양극 단자는, 하부로 연장되어 상기 공통 양극 단자에 연결되고,
상기 전원의 음극은 상기 음극 단자에 연결되고, 상기 전원의 양극은 상기 공통 양극 단자에 연결된, 조명 장치.
- 동일 평면 상에 배치된 적어도 하나의 발광 소자; 및
상기 적어도 하나의 발광 소자의 하부에 위치하는 공통 양극 단자;를 포함하고,
상기 적어도 하나의 발광 소자는,
소정의 폭과 높이를 가지고 기판에 수직하게 배치된 직선 형태의 양극부;
소정의 폭과 높이를 가지고 상기 기판에 수직하게 배치된 2개의 음극부;
상기 2개의 음극부의 양 단부에 수직하게 연결된 음극 단자; 및
상기 2개의 음극부와 상기 양극부는, 일정 간격을 가지고 교대로 배치되며,
교대로 배치된 상기 양극부 및 상기 2개의 음극부 사이에는 전원에 의해 발광하는 발광 소재가 개재되며,
상기 2개의 음극부 및 상기 음극 단자는, 상기 양극부를 감싸도록 직사각 형상으로 배치됨으로써 상기 기판 상에서 회(▣)자 형태로 배치되고,
상기 양극부는 하부로 연장되어 상기 공통 양극 단자에 연결되며,
상기 전원의 음극은 상기 음극단자에 연결되고, 상기 전원의 양극은 상기 공통 양극 단자에 연결된, 조명 장치.
- 동일 평면 상에 배치된 적어도 하나의 발광 소자; 및
상기 적어도 하나의 발광 소자와 전원과의 연결을 개폐하는 반도체 스위치;를 포함하며,
상기 적어도 하나의 발광 소자는,
소정의 폭과 높이를 가지며 기판에 수직하게 배치된 복수의 양극부;
상기 복수의 양극부 각각에 수직하게 연결된 양극 단자;
소정의 폭과 높이를 가지며 기판에 수직하게 배치된 복수의 음극부; 및
상기 복수의 음극부 각각에 수직하게 연결되고, 상기 복수의 양극부 및 상기 양극 단자를 감싸도록 구성된 음극 단자;를 포함하며,
상기 복수의 음극부 각각 및 상기 복수의 양극부 각각은, 일정 간격을 가지고 서로 교대로 배치되고,
교대로 배치된 음극부 및 양극부 사이에는, 전원에 의해 발광하는 발광 소재가 개재되며,
상기 전원의 음극은 상기 음극 단자에 연결되고, 상기 전원의 양극은 상기 반도체 스위치를 통해 상기 양극 단자에 전원을 인가하며,
상기 음극 단자는, 인접한 발광 소자를 분리하는 격벽 역할 및 공통 전극의 역할을 수행하는, 디스플레이 장치.
- 동일 평면 상에 배치된 적어도 하나의 발광 소자; 및
상기 적어도 하나의 발광 소자와 전원과의 연결을 개폐하는 반도체 스위치;를 포함하며,
상기 적어도 하나의 발광 소자는,
소정의 폭과 높이를 가지고 기판에 수직하게 배치된 직선 형태의 양극부;
소정의 폭과 높이를 가지고 상기 기판에 수직하게 배치된 2개의 음극부;
상기 2개의 음극부의 양 단부에 수직하게 연결된 음극 단자; 및
상기 2개의 음극부와 상기 양극부는, 일정 간격을 가지고 교대로 배치되며,
교대로 배치된 상기 양극부 및 상기 2개의 음극부 사이에는 전원에 의해 발광하는 발광 소재가 개재되며,
상기 2개의 음극부 및 상기 음극 단자는, 상기 양극부를 감싸도록 사각 형상으로 배치됨으로써 상기 기판 상에서 회(▣)자 형태로 배치되고,
상기 전원의 음극은 상기 음극단자에 연결되고, 상기 전원의 양극은 상기 반도체 스위치를 통해 상기 양극부에 전원을 공급하며,
상기 음극부 및 상기 음극 단자는, 인접한 발광 소자를 분리하는 격벽 역할 및 공통 전극의 역할을 수행하는, 디스플레이 장치.
- 제8항에 있어서,
상기 디스플레이 장치는,
적어도 2 이상의 발광 소자를 포함하는 경우에 적어도 2 이상의 발광 소자 중 그룹핑된 발광 소자에 전원을 공급하기 위한 적어도 2 이상의 픽셀 전극; 및
상기 적어도 2 이상의 픽셀 전극의 수에 대응하는 수의 상기 반도체 스위치;를 더 포함하며,
그룹핑된 발광 소자의 양극부는 하부로 연장되어 대응하는 픽셀 전극에 연결되며,
상기 전원의 양극은, 대응하는 반도체 스위치 및 대응하는 픽셀 전극을 통해 그룹핑된 발광 소자의 양극부에 연결되는, 디스플레이 장치.
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