KR20190006836A - 유기발광소자를 이용한 조명장치 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 유기발광소자를 이용한 조명장치 및 그 제조방법은 양극으로 ITO 대신에 투명 고저항 도전막을 사용하여 단락(short)에 의한 전류 쏠림을 제어하고, 발광영역의 양극은 후처리를 통해 저항을 낮춤으로써 휘도 저하를 방지하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 유기발광소자를 이용한 조명장치 및 그 제조방법은 투명한 나노와이어(nanowire)로 보조전극을 형성하고, 더 나아가 보조전극 상부의 제 1 보호층을 제거하여 발광영역으로 활용함으로써 개구율을 획기적으로 향상시키는 것을 특징으로 한다.
이러한 본 발명은, 이물에 의한 단락으로 전체 패널의 점등 불량이 발생하는 문제를 해결하는 동시에 발광영역의 저항이 낮아짐에 따라 정상 휘도를 확보하고, 개구율의 향상에 따른 휘도 및 수명이 증가하는 효과를 제공한다.
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Description
본 발명은 조명장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유기발광소자를 이용한 조명장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
현재 조명장치로는 주로 형광등이나 백열등을 사용한다. 이중에서, 백열등은 연색지수(Color Rendering Index; CRI)가 좋으나 에너지효율이 매우 낮은 단점이 있고, 형광등은 효율은 좋으나 연색지수가 낮고 수은을 함유하고 있어 환경문제가 있다.
연색지수는 색재현을 표시하는 지수로, 광원에 의해 조명된 물체의 색에 대한 느낌이 특정 광원에 의해 조명된 경우와 기준이 되는 광원에 의해 조명된 경우를 비교하여 색감이 어느 정도 유사한가를 나타내는 지수이다. 태양광의 CRI는 100이다.
이러한 종래 조명장치의 문제를 해결하기 위해, 근래 발광다이오드(LED)가 조명장치로서 제안되고 있다. 발광다이오드는 무기물 발광물질로 구성되며, 청색 파장대에서 발광효율이 가장 높으며, 적색과 시감도가 가장 높은 색인 녹색 파장대역으로 갈수록 발광효율이 저하된다. 따라서, 적색 발광다이오드와, 녹색 발광다이오드 및 청색 발광다이오드를 조합하여 백색광을 발광하는 경우, 발광효율이 낮아지는 단점이 있다.
다른 대안으로 유기발광소자(Organic Light Emitting Diode; OLED)를 이용한 조명장치가 개발되고 있다. 일반적인 유기발광소자를 이용한 조명장치는 유리기판 위에 ITO로 이루어진 애노드(anode) 전극이 형성된다. 그리고, 유기발광층과 캐소드(cathode) 전극이 형성되고, 그 위에 보호층과 라미네이션 필름이 형성되어 제조된다.
유기발광소자를 이용한 조명장치의 경우에 이물에 의한 단락(short) 발생 시 전류 강하(current drop)로 단락이 발생한 해당 화소뿐만 아니라 전체 패널의 휘도가 저하되게 된다.
본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 이물에 의한 단락 발생 시 전체 패널의 휘도가 저하되는 문제를 방지하도록 한 유기발광소자를 이용한 조명장치 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 개구율의 감소 없이 상기의 휘도 저하 문제를 방지할 수 있는 유기발광소자를 이용한 조명장치 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 기존의 비발광영역을 발광영역으로 활용함으로써 개구율을 획기적으로 향상시킬 수 있는 유기발광소자를 이용한 조명장치 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
기타, 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 후술되는 발명의 구성 및 특허청구범위에서 설명될 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광소자를 이용한 조명장치는 기판 위에 투명 나노와이어로 구성된 보조전극, 투명 도전막으로 이루어지며, 상기 보조전극을 덮도록 구비된 제 1의 제 1 전극 및 상기 보조전극에 의해 구획되는 발광영역에 구비된 제 2의 제 1 전극, 상기 제 1, 제 2의 제 1 전극이 구비된 상기 기판의 조명부에 구비된 유기발광층과 제 2 전극 및 상기 기판의 조명부에 구비된 봉지수단을 포함하여 구성될 수 있다.
이때, 상기 제 1의 제 1 전극은 ITO에 비해 고저항 값을 가지며, 상기 제 2의 제 1 전극은 상기 제 1의 제 1 전극에 비해 저저항 값을 가지는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 제 1의 제 1 전극은 108~109Ω/□의 면저항을 가질 수 있다.
상기 제 2의 제 1 전극은 103~104Ω/□의 면저항을 가질 수 있다.
상기 투명 도전막은 1~10%의 전도성 물질, 80~90%의 용매, 10~20%의 바인더 및 1% 내외의 첨가제를 포함하여 구성될 수 있다.
이때, 상기 전도성 물질은 전도성 고분자나 카본계 물질, 또는 나노와이어 계열 물질을 포함할 수 있다.
상기 제 1의 제 1 전극 위에 그 측면이 상기 제 1의 제 1 전극에 일치하도록 구비된 제 1 보호층을 추가로 포함할 수 있다.
상기 발광영역 이외의, 상기 보조전극 위의 상기 제 1의 제 1 전극과, 상기 유기발광층 및 상기 제 2 전극은 상기 유기발광소자를 구성하여 발광할 수 있다.
상기 기판의 제 1, 제 2 컨택부에 구비되며, 상기 봉지수단에 의해 가려지지 않아 외부로 노출되는 제 1, 제 2 컨택전극을 추가로 포함하며, 상기 제 1 컨택전극은 상기 제 1, 제 2의 제 1 전극에 연결되고, 상기 제 2 컨택전극은 상기 제 1 컨택전극과 전기적으로 절연될 수 있다.
이때, 상기 유기발광층은, 상기 제 1 컨택전극과 상기 제 2 컨택전극 사이에서 외부로 노출되는 상기 제 1의 제 1 전극의 측면을 감싸도록 상기 제 1의 제 1 전극의 상부 일부와 측면에서 상기 기판의 표면에까지 연장, 구비될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광소자를 이용한 조명장치의 제조방법은 기판 위에 투명 나노와이어로 보조전극을 형성하는 단계, 상기 보조전극이 형성된 상기 기판 위에, ITO에 비해 고저항 값을 가지는 투명 도전막으로 제 1 전극을 형성하는 단계, 열처리를 통해 상기 보조전극에 의해 구획되는 발광영역의 상기 제 1 전극의 저항 값을 낮추는 단계, 상기 제 1 전극이 형성된 상기 기판의 조명부에 유기발광층과 제 2 전극을 형성하는 단계 및 상기 기판의 조명부에 봉지수단을 형성하는 단계를 포함하여 구성될 수 있다.
이때, 상기 제 1 전극은, 상기 열처리를 통해 저항 값이 낮아진 제 2의 제 1 전극과 상기 저항 값이 변하지 않은 상기 보조전극 상부의 제 1의 제 1 전극으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 발광영역의 108~109Ω/□의 면저항을 갖는 상기 제 1 전극에 플라즈마나 레이저 조사의 열처리를 진행하여 103~104Ω/□으로 상기 저항 값을 낮출 수 있다.
상기 제 1의 제 1 전극 위에 그 측면이 상기 제 1의 제 1 전극에 일치하도록 제 1 보호층을 형성하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기 발광영역 이외의, 상기 보조전극 위의 상기 제 1의 제 1 전극과, 상기 유기발광층 및 상기 제 2 전극은 상기 유기발광소자를 구성하여 발광할 수 있다.
상기 기판의 제 1, 제 2 컨택부에 상기 봉지수단에 의해 가려지지 않아 외부로 노출되는 제 1, 제 2 컨택전극을 형성하는 단계를 추가로 포함하며, 상기 제 1 컨택전극은 상기 제 1, 제 2의 제 1 전극에 연결되고, 상기 제 2 컨택전극은 상기 제 1 컨택전극과 전기적으로 절연되도록 형성될 수 있다.
이때, 상기 유기발광층은, 상기 제 1 컨택전극과 상기 제 2 컨택전극 사이에서 외부로 노출되는 상기 제 1의 제 1 전극의 측면을 감싸도록 상기 제 1의 제 1 전극의 상부 일부와 측면에서 상기 기판의 표면에까지 연장, 형성될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광소자를 이용한 조명장치 및 그 제조방법은 이물에 의한 단락으로 전체 패널의 점등 불량이 발생하는 문제를 해결하는 동시에, 발광영역의 저항이 낮아짐에 따라 정상 휘도를 확보할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광소자를 이용한 조명장치 및 그 제조방법은 기존의 비발광영역인 보조전극에 의한 광차단을 개선함으로써 개구율의 향상에 따른 휘도 및 수명이 증가하는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광소자를 이용한 조명장치를 예시적으로 보여주는 단면도.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광소자를 이용한 조명장치를 개략적으로 보여주는 평면도.
도 3은 도 2에 도시된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광소자를 이용한 조명장치의 I-I'선에 따른 단면을 개략적으로 보여주는 도면.
도 4는 도 2b에 도시된 조명부 일부를 확대하여 보여주는 도면.
도 5는 비교예의 조명부 일부를 확대하여 보여주는 도면.
도 6은 비교예의 조명장치를 예로 들어 보여주는 단면도.
도 7은 투명 고저항 도전막의 열처리 조건에 따른 저항 변화를 예로 들어 보여주는 도면.
도 8은 열처리된 도전막의 면저항과 화소 전류 관계를 보여주는 그래프.
도 9a 내지 도 9g는 도 2에 도시된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광소자를 이용한 조명장치의 제조방법을 순차적으로 보여주는 평면도.
도 10a 내지 도 10g는 도 3에 도시된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광소자를 이용한 조명장치의 제조방법을 순차적으로 보여주는 단면도.
도 11은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기발광소자를 이용한 조명장치를 개략적으로 보여주는 평면도.
도 12는 도 11에 도시된 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기발광소자를 이용한 조명장치의 II-II'선에 따른 단면을 개략적으로 보여주는 도면.
도 13a 내지 도 13f는 도 11에 도시된 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기발광소자를 이용한 조명장치의 제조방법을 순차적으로 보여주는 평면도.
도 14a 내지 도 14f는 도 12에 도시된 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기발광소자를 이용한 조명장치의 제조방법을 순차적으로 보여주는 단면도.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광소자를 이용한 조명장치를 개략적으로 보여주는 평면도.
도 3은 도 2에 도시된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광소자를 이용한 조명장치의 I-I'선에 따른 단면을 개략적으로 보여주는 도면.
도 4는 도 2b에 도시된 조명부 일부를 확대하여 보여주는 도면.
도 5는 비교예의 조명부 일부를 확대하여 보여주는 도면.
도 6은 비교예의 조명장치를 예로 들어 보여주는 단면도.
도 7은 투명 고저항 도전막의 열처리 조건에 따른 저항 변화를 예로 들어 보여주는 도면.
도 8은 열처리된 도전막의 면저항과 화소 전류 관계를 보여주는 그래프.
도 9a 내지 도 9g는 도 2에 도시된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광소자를 이용한 조명장치의 제조방법을 순차적으로 보여주는 평면도.
도 10a 내지 도 10g는 도 3에 도시된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광소자를 이용한 조명장치의 제조방법을 순차적으로 보여주는 단면도.
도 11은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기발광소자를 이용한 조명장치를 개략적으로 보여주는 평면도.
도 12는 도 11에 도시된 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기발광소자를 이용한 조명장치의 II-II'선에 따른 단면을 개략적으로 보여주는 도면.
도 13a 내지 도 13f는 도 11에 도시된 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기발광소자를 이용한 조명장치의 제조방법을 순차적으로 보여주는 평면도.
도 14a 내지 도 14f는 도 12에 도시된 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기발광소자를 이용한 조명장치의 제조방법을 순차적으로 보여주는 단면도.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 유기발광소자를 이용한 조명장치 및 그 제조방법의 바람직한 실시예를 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장될 수 있다.
소자(element) 또는 층이 다른 소자 또는 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않는 것을 나타낸다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below, beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용 시, 또는 동작 시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 따라서 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광소자를 이용한 조명장치를 예시적으로 보여주는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광소자를 이용한 조명장치를 개략적으로 보여주는 평면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광소자를 이용한 조명장치의 I-I'선에 따른 단면을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 4는 도 2b에 도시된 조명부 일부를 확대하여 보여주는 도면이다.
그리고, 도 5는 비교예의 조명부 일부를 확대하여 보여주는 도면이며, 도 6은 비교예의 조명장치를 예로 들어 보여주는 단면도이다.
본 발명에서는 무기물질로 이루어진 무기발광소자를 이용한 조명장치가 아니라 유기물질로 이루어진 유기발광소자를 이용한 조명장치를 제공한다.
유기발광물질로 이루어진 유기발광소자는 무기발광소자에 비해 녹색 및 적색의 발광효율이 상대적으로 양호하다. 또한, 유기발광소자는 무기발광소자에 비해 적색과, 녹색 및 청색의 발광피크의 폭이 상대적으로 넓기 때문에 연색지수가 향상되어 발광장치의 광이 좀더 태양광과 유사하게 되는 장점도 있다.
이하의 설명에서, 본 발명의 조명장치가 연성을 가진 휘어지는 조명장치로서 설명되지만, 본 발명의 휘어지는 조명장치에만 적용되는 것이 아니라 휘어지지 않는 일반적인 조명장치에도 적용될 수 있을 것이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광소자를 이용한 조명장치(100)는 면발광이 이루어지는 유기발광소자 유닛(101)과 유기발광소자 유닛(101)을 봉지하는 봉지부(102)를 포함하여 구성될 수 있다.
이때, 유기발광소자 유닛(101) 하부에는 헤이즈를 증가시키기 위한 외부 광추출층(145)이 추가로 구비될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 외부 광추출층을 구비하지 않을 수도 있다.
외부 광추출층(145)은 수지 내에 TiO2 등의 산란입자가 분산되어 구성되며, 점착층(미도시)을 통해 기판(110) 하부에 부착될 수 있다.
유기발광소자 유닛(101)은 기판(110) 위에 구비된 유기발광소자로 이루어지며, 이때 기판(110)과 유기발광소자 사이에는 내부 광추출층(140)이 추가로 구비될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 내부 광추출층을 구비하지 않을 수도 있다.
내부 광추출층(140) 상부에는 추가로 평탄화층(미도시)이 구비될 수 있다.
이때, 기판(110)은 실제 광을 발광하여 외부로 출력하는 조명부(EA)와 컨택전극(127, 128)을 통해 외부와 전기적으로 연결하여 조명부(EA)에 신호를 인가하는 컨택부(CA1, CA2)를 포함하여 구성될 수 있다.
컨택부(CA1, CA2)는 금속필름(170)의 봉지수단 및/또는 보호필름(175)에 의해 가려지지 않아 컨택전극(127, 128)을 통해 외부와 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 금속필름(170) 및/또는 보호필름(175)은 컨택부(CA1, CA2)를 제외한 기판(110)의 조명부(EA) 전면에 부착될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
이때, 컨택부(CA1, CA2)는 조명부(EA)의 외측에 위치할 수 있으며, 도 2는 제 2 컨택부(CA2)가 제 1 컨택부(CA1)들 사이에 위치하는 것을 예로 도시하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 도 2는 컨택부(CA1, CA2)가 조명부(EA)의 일 외측에만 위치하는 것을 예로 도시하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 컨택부(CA1, CA2)는 조명부(EA)의 상하 외측에 모두 위치할 수도 있다.
기판(110) 상부에는 제 1 전극(116) 및 제 2 전극(126)이 배치되고, 제 1 전극(116)과 제 2 전극(126) 사이에는 유기발광층(130)이 배치되어 유기발광소자를 형성할 수 있다. 이러한 구조의 조명장치(100)에서는 유기발광소자의 제 1 전극(116)과 제 2 전극(126)에 전류가 인가됨에 따라 유기발광층(130)이 발광함으로써 조명부(EA)를 통해 광을 출력한다.
유기발광층(130)은 백색광을 출력하는 발광층으로 구성될 수 있다. 일 예로, 유기발광층(130)은 청색발광층과, 적색발광층 및 녹색발광층으로 구성될 수도 있으며, 청색발광층과 황색-녹색발광층을 포함하는 탠덤(tandem)구조로 구성될 수도 있다. 그러나, 본 발명의 유기발광층(130)이 전술한 구조에 한정되는 것은 아니며, 다양한 구조가 적용될 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 유기발광층(130)은 발광층에 전자 및 정공을 각각 주입하는 전자주입층 및 정공주입층과, 주입된 전자 및 정공을 발광층으로 각각 수송하는 전자수송층 및 정공수송층과, 전자 및 정공과 같은 전하를 생성하는 전하생성층을 더 포함할 수 있다.
이때, 조명부(EA) 외곽의 컨택부(CA1, CA2)에는 제 1 보호층(115a)과, 유기발광층(130) 및 제 2 전극(126)이 형성되지 않아 컨택전극(127, 128)이 외부로 노출될 수 있다.
이때, 도면에는 도시하지 않았지만, 조명부(EA)에는 유기발광층(130)과 제 2 전극(126)을 덮도록 유기물질의 제 2 보호층과 무기물질의 제 3 보호층이 형성될 수 있다.
일반적으로, 유기발광물질을 구성하는 폴리머는 수분과 결합하는 경우 발광특성이 급속히 열화 되어, 유기발광층(130)의 발광효율이 저하된다. 특히, 조명장치(100)에서 유기발광층(130)의 일부가 외부로 노출되는 경우, 수분은 유기발광층(130)을 따라 조명장치(100) 내부로 전파되어 조명장치(100)의 발광효율을 저하시키게 된다. 이에 본 발명의 경우에는 제 2 보호층과 제 3 보호층을 조명부(EA)의 유기발광층(130)과 제 2 전극(126)을 덮도록 형성함으로써, 실제 광이 발광되어 출력되는 조명장치(100)의 조명부(EA)의 유기발광층(130)으로 수분이 침투하는 것을 방지한다. 따라서, 수율이 향상되어 제조비용이 감소되는 동시에, 신뢰성을 확보할 수 있는 효과를 제공한다.
전술한 바와 같이, 투명한 물질로 이루어진 기판(110) 위에는 제 1 컨택전극(127)을 포함하는 제 1 전극(116)과 제 2 컨택전극(128)이 배치된다. 기판(110)으로는 유리와 같이 단단한 물질이 사용될 수 있지만, 플라스틱과 같이 연성을 가진 재질을 사용함으로써 휘어질 수 있는 조명장치(100)의 제작이 가능하게 된다. 또한, 본 발명에서는 연성을 가진 플라스틱 물질을 기판(110)으로 사용함으로써 롤(roll)을 이용한 공정이 가능하게 되어, 신속한 조명장치(100)의 제작이 가능하게 된다.
제 1 컨택전극(127)을 포함하는 제 1 전극(116)과 제 2 컨택전극(128)은 조명부(EA)와 제 1, 제 2 컨택부(CA1, CA2)에 형성되며, 제 1 전극(116)은 상대적으로 고저항을 갖는 제 1의 제 1 전극(116a)과 상대적으로 저저항을 갖는 제 2의 제 1 전극(116b)으로 구분될 수 있다. 이들 제 1의 제 1 전극(116a)과 제 2의 제 1 전극(116b)은 기존의 ITO(Indium Tin Oxide)의 TCO(Transparent Conductive Oxide)에 비해 고저항을 가진 투명 도전막으로 구성될 수 있으며, 따라서 설명의 편의상 투명 고저항 도전막으로 구성되는 것으로 한다.
제 1의 제 1 전극(116a)은 보조전극(111) 위에 보조전극(111)을 덮도록 형성되며, 제 2의 제 1 전극(116b)은 그물망 형태의 보조전극(111)에 의해 구획되는 발광영역(도 4의 105)에 형성될 수 있다.
이때, 본 발명의 제 1의 제 1 전극(116a)은 기존의 ITO의 TCO 대신에 108~109Ω/□의 면저항을 가지는 투명 고저항 도전막을 사용하는 것을 특징으로 한다.
즉, 본 발명은 제 1의 제 1 전극(116a)으로 기존의 ITO 대신에 전도성 고분자나 카본(carbon)계 물질, 또는 나노와이어(nanowire) 계열 물질의 투명 고저항 도전막을 사용하는 것을 특징으로 하며, 이에 따라 개구율의 감소 없이 이물에 의한 단락으로 전체 패널의 점등 불량이 발생하는 문제를 해결할 수 있게 된다.
유기발광소자를 이용한 조명장치에 있어, 이물에 의한 제 1 전극(116)과 제 2 전극(126)간 단락 발생 시, 전류 강하(current drop)로 해당 화소뿐만 아니라 전체 패널의 휘도가 저하되는 현상이 발생할 수 있다.
이에 도 5 및 도 6의 비교예의 경우, 개별 화소에 전류가 공급되는 보조전극(11)에 단락방지(Short Reduction) 패턴(17)을 형성하여 내로우 패스(narrow path)를 반영하고, 상부 제 1 보호층(15a)으로 단락방지 패턴(17)을 커버하여 단락 발생을 방지하고 있다. 즉, 단락방지 패턴(17)은 개별 화소의 발광영역(5) 외곽을 둘러싸도록 형성되며, 개별 화소에 저항을 추가하여 단락 발생 영역으로 흐르는 전류를 제한하게 된다.
이때, 비교예의 제 1 전극(16)은 ITO와 같은 TCO로 이루어져 있다.
다만, 이 경우에는 개별 화소 내에 단락방지 패턴(17)의 추가로 인해 전체 개구율이 약 8.5% 감소하는 단점이 있다. 즉, 비교예의 경우 발광영역(5) 외곽에 단락방지 패턴(17)의 추가로 인해 제 1 보호층(15a)이 가지는 최소마진(m2, m3)이 약 14㎛와 22㎛로 각각 증가하게 된다.
이에 본 발명에서는 단락방지 패턴의 추가 대신에 제 1의 제 1 전극(116a)으로 기존의 ITO 대신에 108~109Ω/□의 면저항을 가지는 투명 고저항 도전막을 사용하여 제 1의 제 1 전극(116a) 자체의 저항을 높여 단락에 의한 전류 쏠림을 제어하는 방안을 제시하고 있다. 이 경우 단락방지 패턴이 삭제될 수 있어 최소마진(m1)이 기존의 약 5.4㎛로 축소됨에 따라 개구율이 향상될 수 있다.
투명 고저항 도전막으로, 전술한 바와 같이 전도성 고분자나 카본(carbon)계 물질, 또는 나노와이어(nanowire) 계열 물질 등을 사용할 수 있다.
이 중 전도성 고분자 물질의 경우, 전도성 물질 이외에 용매(solvent)와, 바인더(binder) 및 기타 첨가제가 포함될 수 있다. 이때, 전도성 물질로는 1~10%의 PEDOT:PSS(poly(3,4-ethylenedioxythiophene) polystyrene sulfonate)를 포함할 수 있다.
용매로는 80~90%의 물(water)이나 알코올(alcohol)을 포함할 수 있고, 바인더로는 10~20%의 TEOS(tetraethly orthosilicate), SSQ, 폴리실록산(polysiloxane) 등의 실리콘계나 아크릴계를 포함할 수 있다.
참가제로는 1% 내외의 레벨링(leveling)제나 계면활성제(surfactant)를 포함할 수 있다.
또한, 카본계 물질의 경우, 전도성 물질로 그래핀(graphene)이나 단일벽 탄소나노튜브(Single-Walled CNT; SWCNT), 또는 다중벽 탄소나노튜브(Multi-Walled CNT; MWCNT)를 포함할 수 있다.
나노와이어 계열 물질의 경우, 전도성 물질로 CuNW(Copper Nanowire), AgNW, 또는 AuNW를 포함할 수 있다.
이와 같이 TEOS를 이용한 산화규소 베이스(base)에 전도성 고분자나 카본계 물질, 또는 나노와이어 계열 물질의 전도성 코어(core)가 첨가되어 구성된 본 발명의 투명 고저항 도전막은 전도성 코어의 함유량(wt%)에 따라 수Ω/□에서 109Ω/□ 이상까지도 저항 조절이 가능하다.
이러한 본 발명의 투명 고저항 도전막은 기존 ITO(= 30~50nm)에 비해 전도성 고분자 적용 시 150~200nm, 카본계 물질 적용 시 50~100nm의 두께를 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 제 1, 2 컨택전극(127, 128)과 제 2의 제 1 전극(116b)은 제 1의 제 1 전극(116a)의 투명 고저항 도전막에 후처리를 통해 103~104Ω/□ 수준으로 저항을 낮춤으로써 패널의 휘도 저하를 방지하는 것을 또 하나의 특징으로 한다. 즉, 제 2의 제 1 전극(116b)을 제 1의 제 1 전극(116a)과 같은 투명 고저항 도전물질로 형성할 경우 전류 강하로 휘도 저하 가능성이 존재하나, 플라즈마나 레이저에 의한 열처리 등의 후처리를 통한 저항 조절(103~104Ω/□)로 정상 휘도를 확보할 수 있다.
이때, 발광영역(105)의 제 2의 제 1 전극(116b)을 제외한 제 1의 제 1 전극(116a)은 제 1 보호층(115a)에 의해 가려져 후처리가 진행되지 않아 원래 저항 값(108~109Ω/□)을 유지할 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 후처리 대신에, 전술한 바와 같이 전도성 코어의 함유량을 조절함으로써, 제 1의 제 1 전극(116a)과 제 2의 제 1 전극(116b)을 서로 다른 저항 값을 가진 투명 고저항 도전막으로 각각 형성할 수도 있다.
도 7은 투명 고저항 도전막의 열처리 조건에 따른 저항 변화를 예로 들어 보여주는 도면이다.
이때, 도 7은 100~500㎕/s의 토출량으로 슬릿 코팅을 통해 투명 고저항 도전막을 형성하고, 오븐(oven)에서 각각 150℃와 250℃의 온도로 20분 간격으로 5회 열처리를 진행한 후의 저항 변화를 보여주고 있다.
그리고, 도 8은 열처리된 도전막의 면저항과 화소 전류 관계를 보여주는 그래프이다. 이때, 도 8은 500x500㎛와, 300x300㎛ 및 100x100㎛ 크기의 화소 기준으로 열처리된 도전막의 면저항과 화소 전류 관계를 예로 들어 보여주고 있다.
도 7을 참조하면, 투명 고저항 도전막에 대한 열처리를 반복한 결과, 초기(~ 107~8Ω/□)에 비해 저항이 감소(~ 105Ω/□)하는 것을 확인할 수 있었다. 다만, 특정 두께(~ 718nm) 이상으로 투명 고저항 도전막을 형성할 경우 투명 고저항 도전막 내에 크랙(crack)이 발생하는 것을 알 수 있다.
특히, 250℃ 이상의 고온으로 열처리할 경우 저항 감소가 뚜렷하게 나타나는 것을 알 수 있다. 일 예로, 약 396nm의 두께를 가진 투명 고저항 도전막에 대해 250℃의 온도에서 20, 40, 60, 80 및 100분간 열처리를 진행할 경우, 면저항이 107.6Ω/□에서 105.5, 105.4, 105.3, 105.3 및 105.3Ω/□으로 각각 감소하는 것을 알 수 있다.
또한, 250℃의 열처리 온도에서는 약 124~520nm의 두께를 가진 투명 고저항 도전막에 대해 20분의 열처리만으로도 저항이 급격히 감소하며, 열처리 시간이 20분 이상으로 증가함에 따라 저항이 점차 감소하는 것을 알 수 있다.
도 8을 참조하면, 500x500㎛ 크기의 화소 기준으로, 휘도 저하(전류 저하)가 없고 비교예와 같은 효과를 구현할 수 있는 적정 저항은 103Ω/□ 이내인 것을 알 수 있다.
일 예로, 101~103Ω/□의 면저항에서는 화소 전류가 약 4.90~4.75㎂로 일정하게 유지되는 반면, 104Ω/□에서는 화소 전류가 3.75㎂로 감소하고, 106Ω/□ 이상에서는 화소 전류가 0.23㎂ 이하로 급격히 감소하는 것을 알 수 있다.
다시 도 1 내지 도 4를 참조하면, 이렇게 구성된 제 1 전극(116)은 조명부(EA) 외측의 제 1 컨택부(CA1)로 연장되어 제 1 컨택전극(127)을 구성하며, 제 2 컨택부(CA2)에는 제 1 전극(116)과 전기적으로 절연된 제 2 컨택전극(128)이 배치될 수 있다. 즉, 제 2 컨택전극(128)은 제 1 전극(116)과 동일 층 내에 배치되되, 제 1 전극(116)과 분리되어 전기적으로 절연될 수 있다.
일 예로, 도 2는 제 1 컨택전극(127)을 포함하는 제 1 전극(116)이 전체적으로 사각형의 형태로 이루어지되, 상부 중앙부분이 제거되어 리세션(recession)을 구성하며, 그 리세션에 제 2 컨택전극(128)이 배치되는 것을 예로 도시하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
이때, 본 발명에 따른 제 1 컨택전극(127)을 포함하는 제 1 전극(116)과 제 2 컨택전극(128)은 유기막으로 형성할 경우 코팅(coating) 방식을 적용할 수 있으며, 따라서 보조전극(111)이 형성된 기판(110)을 평탄화(planarization)할 수 있다.
기판(110)의 조명부(EA) 및 제 1 컨택부(CA1)에는 보조전극(111)이 배치되어 제 1 전극(116) 및 제 1 컨택전극(127)에 전기적으로 접속될 수 있다. 제 1 전극(116)은 투명 고저항 도전막으로 형성되어 발광되는 광을 투과한다는 장점을 가지지만, 불투명 금속에 비해 전기저항이 매우 높다는 단점이 있다. 따라서, 대면적의 조명장치(100)를 제작하는 경우, 투명 고저항 도전막의 큰 저항으로 인해 넓은 조명영역으로 인가되는 전류의 분포가 고르지 않게 되며, 이러한 불균일한 전류분포는 대면적 조명장치(100)의 균일한 휘도의 발광을 불가능하게 한다.
보조전극(111)은 조명부(EA) 전체에 걸쳐 얇은 폭의 그물망 형상, 매시 형상, 육각형이나 팔각형 형상, 또는 원 형상 등으로 배치되어 조명부(EA) 전체에 발광영역(105)의 제 1 전극(116b)에 균일한 전류가 인가되도록 하여 대면적 조명장치(100)에서 균일한 휘도의 발광이 가능하게 하는 역할을 한다.
이때, 본 발명에 따른 보조전극(111)은 기존의 불투명 금속 대신에 AgNW, CuNW, 또는 AuNW와 같은 나노와이어로 형성하는 것을 특징으로 한다. 즉, 보조전극(111)을 투과율이 거의 0%인 불투명 금속으로 형성하는 대신에 일 예로, 90% 내외의 투과율을 가진 AgNW로 형성함으로써 개구율을 향상시킬 수 있게 된다.
도 3에서는 보조전극(111)이 제 1 컨택전극(127)을 포함하는 제 1 전극(116)의 하부에 배치되는 것을 예로 들어 도시하고 있지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 보조전극(111)이 제 1 컨택전극(127)을 포함하는 제 1 전극(116)의 상부에 배치될 수도 있다. 제 1 컨택부(CA1)에 배치된 보조전극(111)은 제 1 컨택전극(127)을 통해 제 1 전극(116)으로의 전류의 전달경로로 사용되지만 외부와 접촉하여 외부의 전류를 제 1 전극(116)에 인가하는 컨택전극의 역할도 할 수 있다.
기판(110)의 조명부(EA)에는 제 1 보호층(115a)이 적층될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 일 실시예(제 2 실시예)에 의하면 제 1 보호층을 구비하지 않을 수도 있다. 도 2에는 제 1 보호층(115a)이 전체적으로 일정 폭을 가진 사각 틀 형상으로 도시되어 있으나, 실제로 발광영역(105)에는 제 1 보호층(115a)이 제거되어 그물망 형태로 배치된 보조전극(111)을 덮도록 그물망 형태로 형성될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
조명부(EA)에 배치된 제 1 보호층(115a)은 보조전극(111) 및 그 상부의 제 1의 제 1 전극(116a)을 덮도록 구성될 수 있다.
제 1 보호층(115a)은 SiOx나 SiNx 등의 무기물질로 구성될 수 있다. 그러나, 제 1 보호층(115a)은 포토아크릴과 같은 유기물질로 구성될 수도 있고, 무기물질 및 유기물질의 복수의 층으로 구성될 수도 있다.
그리고, 제 1 전극(116)과 제 1 보호층(115a)이 배치된 기판(110) 상부에는 유기발광층(130)과 제 2 전극(126)이 배치될 수 있다. 이때, 조명부(EA)에 위치하는 제 2 컨택전극(128) 상부의 제 1 보호층(115a)은 소정영역이 제거되어 제 2 컨택전극(128)을 노출시키는 컨택홀(114)을 구비할 수 있다. 따라서, 제 2 전극(126)은 컨택홀(114)을 통해 그 하부의 제 2 컨택전극(128)에 전기적으로 접속할 수 있다.
전술한 바와 같이 유기발광층(130)은 백색 유기발광층으로서, 적색발광층과, 청색발광층 및 녹색발광층으로 구성되거나 청색발광층과 황색-녹색발광층을 포함하는 탠덤(tandem)구조로 구성될 수 있다. 또한, 유기발광층(130)은 발광층에 전자 및 정공을 각각 주입하는 전자주입층 및 정공주입층과, 주입된 전자 및 정공을 발광층으로 각각 수송하는 전자수송층 및 정공수송층과, 전자 및 정공과 같은 전하를 생성하는 전하생성층을 포함할 수 있다.
제 2 전극(126)으로는 유기발광층(130)으로의 전자 주입이 용이하도록 일함수가 작은 물질인 것이 바람직하다. 제 2 전극(126)으로 사용되는 물질의 구체적인 예로는 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 타이타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 은, 주석 및 납과 같은 금속, 또는 이들의 합금으로 구성될 수 있다.
조명부(EA)의 제 1 전극(116)과, 유기발광층(130) 및 제 2 전극(126)은 유기발광소자를 구성한다. 이때, 제 1 전극(116)이 유기발광소자의 애노드(anode)이고 제 2 전극(126)이 캐소드(cathode)로서, 제 1 전극(116)과 제 2 전극(126)에 전류가 인가되면, 제 2 전극(126)으로부터 전자가 유기발광층(130)으로 주입되고 제 1 전극(116)으로부터 정공이 유기발광층(130)으로 주입된다. 이후, 유기발광층(130)내에는 여기자(exciton)가 생성되며, 이 여기자가 소멸(decay)함에 따라 발광층의 LUMO(Lowest Unoccupied Molecular Orbital)와 HOMO(Highest Occupied Molecular Orbital)의 에너지 차이에 해당하는 광이 발생되어 하부방향(도면에서 기판(110)측으로)으로 발산하게 된다.
이때, 본 발명의 제 1 실시예의 경우에는 조명부(EA)의 보조전극(111) 상부에 제 1 보호층(115a)이 배치되므로, 보조전극(111) 상부의 유기발광층(130)은 제 1 전극(116)과 직접 접촉하지 않게 되어 보조전극(111) 상부에는 유기발광소자가 형성되지 않는다. 즉, 조명부(EA) 내의 유기발광소자는 일 예로, 그물망 형상으로 이루어진 보조전극(111) 내의 발광영역(105)에만 형성된다. 다만, 이 경우에도 보조전극(111)이 투명한 나노와이어로 구성됨에 따라 발광영역(105)에서 발생한 빛이 주변의 보조전극(111)을 투과하여 나올 수 있어 실질적으로 개구율이 향상되는 효과를 가져온다.
이때, 도시하지 않았지만, 제 2 전극(126)이 형성된 기판(110)에는 제 2 보호층 및 제 3 보호층이 구비될 수 있다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 제 2 보호층은, 전술한 바와 같이 조명부(EA)의 유기발광층(130)과 제 2 전극(126)을 덮도록 형성되어 조명부(EA)의 유기발광층(130)으로 수분이 침투하는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다.
즉, 본 발명의 경우에는 점착제(118)와 금속필름(170)의 봉지수단 이외에 제 2 보호층과 제 3 보호층을 조명부(EA)의 유기발광층(130)과 제 2 전극(126)을 덮도록 형성함으로써, 실제 광이 발광되어 출력되는 조명장치(100)의 조명부(EA)의 유기발광층(130)으로 수분이 침투하는 것을 방지할 수 있다.
제 2 보호층은 포토아크릴과 같은 유기물질로 구성될 수 있다. 또한, 제 3 보호층 SiOx나 SiNx 등의 무기물질로 구성될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
제 3 보호층 상부에는 소정의 봉지제가 구비될 수 있으며, 이러한 봉지제는 에폭시(epoxy)계 화합물, 아크릴레이트(acrylate)계 화합물, 또는 아크릴계 화합물 등이 사용될 수 있다.
전술한 바와 같이 제 1 컨택부(CA1)의 기판(110)에는 제 1 전극(116)으로부터 연장된 제 1 컨택전극(127)이 외부로 노출되어 있다. 그리고, 제 2 컨택부(CA2)의 기판(110)에는 컨택홀(114)을 통해 제 2 전극(126)과 전기적으로 접속된 제 2 컨택전극(128)이 외부로 노출되어 있다. 따라서, 제 1 컨택전극(127) 및 제 2 컨택전극(128)은 외부의 전원과 전기적으로 접속되어, 제 1 전극(116) 및 제 2 전극(126)에 각각 전류를 인가할 수 있다.
제 3 보호층 위에는 PSA(Pressure Sensitive Adhesive)와 같은 점착제(118)가 도포되고, 그 위에 금속필름(170)이 배치되어, 금속필름(170)이 제 3 보호층에 부착됨으로써 조명장치(100)를 밀봉할 수 있다.
이때, 점착제(118)와 금속필름(170)의 봉지수단은 제 2 보호층 및 제 3 보호층을 충분히 덮도록 부착될 수 있다.
그리고, 그 위에 소정의 보호필름(175)이 컨택부(CA1, CA2)를 제외한 기판(110)의 조명부(EA) 전면에 부착될 수 있다.
점착제(118)는 광경화성 점착제 또는 열경화성 점착제를 사용할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광소자를 이용한 조명장치의 제조방법을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 9a 내지 도 9g는 도 2에 도시된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광소자를 이용한 조명장치의 제조방법을 순차적으로 보여주는 평면도이다.
그리고, 도 10a 내지 도 10g는 도 3에 도시된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광소자를 이용한 조명장치의 제조방법을 순차적으로 보여주는 단면도이다.
우선, 도 9a 및 도 10a를 참조하면, 기판(110)의 조명부 및 제 1, 제 2 컨택부에 AgNW, CuNW, 또는 AuNW와 같은 나노와이어로 이루어진 보조전극(111)을 형성한다.
이와 같이 본 발명에 따른 보조전극(111)은 투과율이 거의 0%인 불투명 금속으로 형성하는 대신에 일 예로, 90% 내외의 투과율을 가진 AgNW로 형성함으로써 개구율을 향상시킬 수 있는 것을 특징으로 한다. 즉, 보조전극(111)이 기존의 불투명한 금속 대신에 투명한 나노와이어로 구성됨에 따라 발광영역에서 발생한 빛이 주변의 보조전극(111)을 투과하여 나올 수 있어 실질적으로 개구율이 향상되는 효과를 가져온다.
이때, 도시하지 않았지만, 기판(110)에 보조전극(111)을 형성하기 전에, 기판(110) 전면에 소정의 버퍼층과 내부 광추출층을 형성할 수 있다.
또한, 보조전극(111)은 조명부 전체에 걸쳐 얇은 폭의 그물망 형상(도 9a 참조), 매시 형상, 육각형이나 팔각형 형상, 또는 원 형상 등으로 배치될 수 있다.
이후, 도 9b 및 도 10b를 참조하면, 기판(110) 전체에 걸쳐 투명 고저항 도전막을 적층한다.
이때, 투명 고저항 도전막은 전술한 바와 같이, 전도성 고분자나 카본계 물질, 또는 나노와이어 계열 물질 등을 사용할 수 있다.
전도성 고분자 물질의 경우, 전도성 물질 이외에 용매와, 바인더 및 기타 첨가제가 포함될 수 있다. 이때, 전도성 물질로는 1~10%의 PEDOT:PSS를 포함할 수 있다.
용매로는 80~90%의 물이나 알코올을 포함할 수 있고, 바인더로는 10~20%의 TEOS, SSQ, 폴리실록산 등의 실리콘계나 아크릴계를 포함할 수 있다.
참가제로는 1% 내외의 레벨링제나 계면활성제를 포함할 수 있다.
또한, 카본계 물질의 경우, 전도성 물질로 그래핀이나 단일벽 탄소나노튜브, 또는 다중벽 탄소나노튜브를 포함할 수 있다.
나노와이어 계열 물질의 경우, 전도성 물질로 CuNW, AgNW, 또는 AuNW를 포함할 수 있다.
이때, 본 발명의 투명 고저항 도전막은 전도성 고분자나 카본계 물질, 또는 나노와이어 계열 물질의 함유량(wt%)에 따라 수Ω/□에서 109Ω/□ 이상까지도 저항 조절이 가능하며, 일 예로 면저항이 108~109Ω/□ 수준을 갖도록 조절할 수 있다.
이와 같이 본 발명에서는 단락방지 패턴의 추가 대신에 기존의 ITO 대신에 108~109Ω/□의 면저항을 가지는 투명 고저항 도전막을 사용하여 제 1 전극 자체의 저항을 높여줌으로써 단락에 의한 전류 쏠림을 제어하는 것을 특징으로 하며, 이 경우 단락방지 패턴의 삭제로 개구율이 향상될 수 있다.
그리고, 전술한 바와 같이 본 발명의 투명 고저항 도전막은 코팅 방식을 적용하여 형성할 수 있으며, 이에 따라 보조전극(111)이 형성된 기판(110)을 평탄화(planarization)할 수 있다. 이 경우 보조전극(111)의 테이퍼 부분에서 발생하는 접합(seam), 단락(short) 등의 불량 발생을 최소화할 수 있다.
이후, 투명 고저항 도전막을 선택적으로 식각하여 조명부와 제 1, 제 2 컨택부에 제 1 컨택전극(127)을 포함하는 제 1 전극(116) 및 제 2 컨택전극(128)을 형성한다.
이때, 제 1 전극(116)은 조명부 외측의 제 1 컨택부로 연장되어 제 1 컨택전극(127)을 구성하며, 조명부 일부와 제 2 컨택부에는 제 1 전극(116)과 전기적으로 절연된 제 2 컨택전극(128)이 형성될 수 있다. 즉, 제 2 컨택전극(128)은 제 1 전극(116)과 동일 층 내에 형성되되, 제 1 전극(116)과 분리되어 전기적으로 절연될 수 있다.
일 예로, 도 9b는 제 1 컨택전극(127)을 포함하는 제 1 전극(116)이 전체적으로 사각형의 형태로 형성되되, 상부 중앙부분이 제거되어 리세션을 구성하며, 그 리세션에 제 2 컨택전극(128)이 형성되는 것을 예로 도시하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
이때, 도 10b에는 보조전극(111)이 제 1 컨택전극(127)을 포함하는 제 1 전극(116)의 하부에 형성되는 것을 예로 들고 있지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 보조전극(111)이 제 1 컨택전극(127)을 포함하는 제 1 전극(116)의 상부에 형성될 수도 있다. 제 1 컨택부에 배치된 보조전극(111)은 제 1 전극(116)으로의 전류의 전달경로로 사용되지만 외부와 접촉하여 외부의 전류를 제 1 전극(116)에 인가하는 접촉전극의 역할도 할 수 있다.
그리고, 도 9c 및 도 10c를 참조하면, 기판(110) 전체에 걸쳐 SiNx나 SiOx와 같은 무기물질이나 포토아크릴과 같은 유기물질을 적층한다. 이후, 무기물질이나 유기물질을 식각하여 조명부의 보조전극(111) 상부와 측부에 제 1 보호층(115a)을 형성하는 동시에 제 2 컨택전극(128)의 일부를 노출시키는 컨택홀(114)을 형성한다.
이때, 제 1 보호층(115a)은 보조전극(111)을 덮도록 제 1 전극(116) 상부에 형성되나, 실제 광이 발광하는 발광영역에는 제 1 보호층(115a)이 형성되지 않는다(다만, 도 9c를 참조하면, 실제로 조명부 중앙에는 제 1 보호층(115a)이 그물망 형태로 배치된 보조전극(111)을 덮도록 그물망 형태로 형성될 수 있다). 도 9c에는 제 1 보호층(115a)이 전체적으로 일정 폭을 가진 사각 틀 형상을 가지되, 전술한 바와 같이 실제로 조명부 중앙에는 제 1 보호층(115a)이 그물망 형태로 배치된 보조전극(111)을 덮도록 그물망 형태로 형성될 수 있다. 또한, 도 9c에는 제 1 전극(116) 상부의 제 1 보호층(115a)과 제 2 컨택전극(128) 상부의 제 1 보호층(115a)이 서로 분리(단절)되도록 형성된 경우를 예로 도시하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
이후, 도 9d 및 도 10d를 참조하면, 제 1 보호층(115a)이 제거되어 오픈된 제 1, 제 2 컨택전극(127, 128)과 발광영역의 제 1 전극(116)에 후처리를 진행하여 투명 도전성 도전막의 면저항을 103~104Ω/□ 수준으로 낮춘다. 그 결과 제 1 전극(116)은 상대적으로 고저항을 갖는 제 1의 제 1 전극(116a)과 상대적으로 저저항을 갖는 제 2의 제 1 전극(116b)으로 나뉘어지게 된다. 제 1의 제 1 전극(116a)은 보조전극(111) 위에 보조전극(111)을 덮도록 형성되며, 제 2의 제 1 전극(116b)은 그물망 형태의 보조전극(111)에 의해 구획되는 발광영역에 형성될 수 있다.
이와 같이 본 발명은 제 1, 2 컨택전극(127, 128)과 발광영역의 제 1 전극(116)을 후처리를 통해 103~104Ω/□ 수준으로 저항을 낮춤으로써 패널의 휘도 저하를 방지하는 것을 또 하나의 특징으로 한다. 즉, 발광영역은 고저항 도전막에 의한 전류 강하로 휘도 저하 가능성이 존재하나, 플라즈마나 레이저에 의한 열처리 등의 후처리를 통한 저항 조절(103~104Ω/□)로 정상 휘도를 확보할 수 있다.
이때, 전술한 바와 같이 발광영역을 제외한 비발광영역의 제 1 전극(116), 즉 제 1의 제 1 전극(116a)은 후처리가 진행되지 않아 원래 저항 값(108~109Ω/□)을 유지하게 된다.
그리고, 도 9e~9f 및 도 10e~10f를 참조하면, 기판(110)의 조명부 내에 유기발광물질과 금속으로 이루어진 유기발광층(130)과 제 2 전극(126)을 각각 형성한다.
우선, 도 9e 및 도 10e를 참조하면, 기판(110)의 조명부 내에 유기발광물질로 이루어진 유기발광층(130)을 형성한다.
이때, 유기발광층(130)은 백색 유기발광층으로서, 적색발광층과, 청색발광층 및 녹색발광층으로 구성되거나 청색발광층과 황색-녹색발광층을 포함하는 탠덤(tandem)구조로 구성될 수 있다. 또한, 유기발광층(130)은 발광층에 전자 및 정공을 각각 주입하는 전자주입층 및 정공주입층과, 주입된 전자 및 정공을 발광층으로 각각 수송하는 전자수송층 및 정공수송층과, 전자 및 정공과 같은 전하를 생성하는 전하생성층을 포함할 수 있다.
다음으로, 도 9f 및 도 10f를 참조하면, 기판(110)의 조명부 내에 유기발광층(130)을 덮도록 금속으로 이루어진 제 2 전극(126)을 형성한다.
이때, 제 2 전극(126)은 컨택홀(114)을 통해 그 하부의 제 2 컨택전극(128)과 전기적으로 접속할 수 있다.
제 2 전극(126)은 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 타이타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 은, 주석 및 납과 같은 금속, 또는 이들의 합금으로 형성될 수 있다.
조명부의 제 1 전극(116)과, 유기발광층(130) 및 제 2 전극(126)은 유기발광소자를 구성한다.
이때, 조명부의 보조전극(111) 상부에는 제 1 보호층(115a)이 배치되므로, 보조전극(111) 상부의 유기발광층(130)은 제 1 전극(116)과 직접 접촉하지 않게 되어 보조전극(111) 상부에는 유기발광소자가 형성되지 않는다. 다만, 본 발명의 제 1 실시예의 경우에는 보조전극(111)이 투명한 나노와이어로 구성됨에 따라 발광영역에서 발생한 빛이 주변의 보조전극(111)을 투과하여 나올 수 있어 실질적으로 개구율이 향상되는 효과를 가져온다.
이어서, 도시하지 않았지만, 기판(110)의 조명부 내에 유기발광층(130)과 제 2 전극(126)을 덮도록 유기물질로 이루어진 제 2 보호층을 형성할 수 있다.
이때, 제 2 보호층은, 전술한 바와 같이 조명부의 유기발광층(130)과 제 2 전극(126)을 덮도록 형성되어 조명부의 유기발광층(130)으로 수분이 침투하는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다.
이러한 유기발광층(130)과, 제 2 전극(126) 및 제 2 보호층은 롤-제조장치를 통해 인-라인으로 형성할 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
다음으로, 기판(110)의 조명부에 제 2 보호층을 덮도록 제 3 보호층을 형성할 수 있다.
제 3 보호층은 또 다른 롤-제조장치를 통해 형성할 수 있다.
제 3 보호층은 SiOx나 SiNx 등의 무기물질로 구성될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
제 3 보호층 상부에는 소정의 봉지제가 추가로 구비될 수 있으며, 이러한 봉지제는 에폭시(epoxy)계 화합물, 아크릴레이트(acrylate)계 화합물, 또는 아크릴계 화합물 등이 사용될 수 있다.
이어서, 도 9g 및 도 10g를 참조하면, 기판(110)의 조명부 위에 광경화성 접착물질 또는 열경화성 접착물질로 이루어진 점착제(118)를 도포한다. 그리고, 그 위에 금속필름(170)을 위치시킨 후, 점착제(118)를 경화함으로써 금속필름(170)을 부착한다.
이때, 제 1, 제 2 컨택부는 금속필름(170)의 봉지수단에 의해 가려지지 않아 제 1, 제 2 컨택전극(127, 128)을 통해 외부와 전기적으로 연결될 수 있다.
이후, 컨택부를 제외한 기판(110)의 조명부 전면에 소정의 보호필름(175)을 부착함으로써 조명장치를 완성할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 제 1 전극으로 ITO 대신에 투명 고저항 도전막을 사용하여 단락에 의한 전류 쏠림을 제어하고, 후처리를 통해 발광영역의 제 1 전극의 저항을 낮춤으로써 휘도 저하를 방지하는 것을 특징으로 한다. 다만, 전술한 바와 같이 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 발광영역의 제 1 전극은 후처리 대신에 비발광영역의 제 1 전극에 비해 낮은 저항 값을 가진 투명 고저항 도전막으로 형성될 수도 있다. 또한, 이러한 투명 고저항 도전막은 코팅 방식을 적용하여 형성할 수 있으며, 이 경우 기판을 평탄화 할 수 있는 이점이 있다.
또한, 전술한 바와 같이 본 발명은 AgNW, CuNW, 또는 AuNW와 같은 투명한 나노와이어로 보조전극을 형성함으로써 실질적으로 개구율이 향상되는 효과를 제공할 수 있다.
다만, 전술한 본 발명의 제 1 실시예의 경우에는 보조전극이 형성된 부분은, 그 상부에 제 1 보호층이 형성되어 있어 유기발광소자가 구성되지 못해 비발광영역으로 남아있게 된다. 즉, 제 1 보호층으로 덮인 보조전극 주위는 전류 공급이 되지 않아 비발광영역이 되어, 전술한 효과에도 불구하고, 여전히 조명장치의 개구율에 영향을 미치게 된다.
이에 본 발명의 제 2 실시예는 보조전극을 투명한 나노와이어로 형성하는 동시에, 보조전극 상부의 제 1 보호층을 제거하여 이 부분도 발광영역으로 활용함으로써 개구율을 획기적으로 향상시키는 것을 특징으로 한다. 즉, 제 1 보호층 대신에 고저항 도전막인 제 1의 제 1 전극을 적용하고, 보조전극으로 불투명한 도전물질 대신에 투명한 나노와이어를 적용함으로써 광차단을 최소화하는 것을 특징으로 한다. 이 경우 기존의 비발광영역인 보조전극에 의한 광차단을 개선함으로써 개구율의 향상에 따른 휘도 및 수명이 증가하는 효과를 제공하는데, 이를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 11은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기발광소자를 이용한 조명장치를 개략적으로 보여주는 평면도이다.
그리고, 도 12는 도 11에 도시된 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기발광소자를 이용한 조명장치의 II-II'선에 따른 단면을 개략적으로 보여주는 도면이다.
이때, 도 11 및 도 12에 도시된 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기발광소자를 이용한 조명장치는, 제 1 보호층을 삭제하는 대신 외부로 노출되는 제 1 전극을 유기발광층이 감싸도록 형성하는 것을 제외하고는 전술한 본 발명의 제 1 실시예와 실질적으로 동일한 구성으로 이루어져 있다.
즉, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기발광소자를 이용한 조명장치는 면발광이 이루어지는 유기발광소자 유닛과 유기발광소자 유닛을 봉지하는 봉지부를 포함하여 구성될 수 있다.
이때, 유기발광소자 유닛 하부에는 헤이즈를 증가시키기 위한 외부 광추출층이 추가로 구비될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 외부 광추출층을 구비하지 않을 수도 있다.
유기발광소자 유닛은 기판 위에 구비된 유기발광소자로 이루어지며, 이때 기판과 유기발광소자 사이에는 내부 광추출층이 추가로 구비될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 내부 광추출층을 구비하지 않을 수도 있다.
이때, 도 11 및 도 12를 참조하면, 기판(210)은 실제 광을 발광하여 외부로 출력하는 조명부(EA)와 컨택전극(227, 228)을 통해 외부와 전기적으로 연결하여 조명부(EA)에 신호를 인가하는 컨택부(CA1, CA2)를 포함하여 구성될 수 있다.
컨택부(CA1, CA2)는 금속필름(270)의 봉지수단 및/또는 보호필름(275)에 의해 가려지지 않아 컨택전극(227, 228)을 통해 외부와 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 금속필름(270) 및/또는 보호필름(275)은 컨택부(CA1, CA2)를 제외한 기판(210)의 조명부(EA) 전면에 부착될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
기판(210) 상부에는 제 1 전극(216) 및 제 2 전극(226)이 배치되고, 제 1 전극(216)과 제 2 전극(226) 사이에는 유기발광층(230)이 배치되어 유기발광소자를 형성할 수 있다. 이러한 구조의 조명장치(200)에서는 유기발광소자의 제 1 전극(216)과 제 2 전극(226)에 전류가 인가됨에 따라 유기발광층(230)이 발광함으로써 조명부(EA)를 통해 광을 출력한다.
이때, 조명부(EA) 외곽의 컨택부(CA1, CA2)에는 유기발광층(230) 및 제 2 전극(226)이 형성되지 않아 컨택전극(227, 228)이 외부로 노출될 수 있다.
이때, 도면에는 도시하지 않았지만, 조명부(EA)에는 유기발광층(230)과 제 2 전극(226)을 덮도록 유기물질의 제 2 보호층과 무기물질의 제 3 보호층이 형성될 수 있다.
전술한 바와 같이, 투명한 물질로 이루어진 기판(210) 위에는 제 1 컨택전극(227)을 포함하는 제 1 전극(216)과 제 2 컨택전극(228)이 배치된다. 기판(210)으로는 유리와 같이 단단한 물질이 사용될 수 있지만, 플라스틱과 같이 연성을 가진 재질을 사용함으로써 휘어질 수 있는 조명장치(200)의 제작이 가능하게 된다. 또한, 본 발명에서는 연성을 가진 플라스틱 물질을 기판(210)으로 사용함으로써 롤(roll)을 이용한 공정이 가능하게 되어, 신속한 조명장치(200)의 제작이 가능하게 된다.
이때, 제 1 전극(216)은 상대적으로 고저항을 갖는 제 1의 제 1 전극(216a)과 상대적으로 저저항을 갖는 제 2의 제 1 전극(216b)으로 구분될 수 있다. 이들 제 1의 제 1 전극(216a)과 제 2의 제 1 전극(216b)은 기존의 ITO의 TCO에 비해 고저항을 가진 투명 도전막으로 구성될 수 있으며, 따라서 설명의 편의상 투명 고저항 도전막으로 구성되는 것으로 한다.
제 1의 제 1 전극(216a)은 보조전극(211) 위에 보조전극(211)을 덮도록 형성되며, 제 2의 제 1 전극(216b)은 그물망 형태의 보조전극(211)에 의해 구획되는 발광영역에 형성될 수 있다.
이때, 본 발명의 제 1의 제 1 전극(216a)은 기존의 ITO의 TCO 대신에 108~109Ω/□의 면저항을 가지는 투명 고저항 도전막을 사용하는 것을 특징으로 한다.
즉, 전술한 바와 같이 본 발명은 제 1의 제 1 전극(216a)으로 기존의 ITO 대신에 전도성 고분자나 카본계 물질, 또는 나노와이어 계열 물질의 투명 고저항 도전막을 사용하는 것을 특징으로 하며, 이에 따라 개구율의 감소 없이 이물에 의한 단락으로 전체 패널의 점등 불량이 발생하는 문제를 해결할 수 있게 된다.
투명 고저항 도전막으로, 전술한 바와 같이 전도성 고분자나 카본계 물질, 또는 나노와이어 계열 물질 등을 사용할 수 있다.
이 중 전도성 고분자 물질의 경우, 전도성 물질 이외에 용매와, 바인더 및 기타 첨가제가 포함될 수 있다. 이때, 전도성 물질로는 1~10%의 PEDOT:PSS를 포함할 수 있다.
용매로는 80~90%의 물이나 알코올을 포함할 수 있고, 바인더로는 10~20%의 TEOS, SSQ, 폴리실록산 등의 실리콘계나 아크릴계를 포함할 수 있다.
참가제로는 1% 내외의 레벨링제나 계면활성제를 포함할 수 있다.
또한, 카본계 물질의 경우, 전도성 물질로 그래핀이나 단일벽 탄소나노튜브, 또는 다중벽 탄소나노튜브를 포함할 수 있다.
나노와이어 계열 물질의 경우, 전도성 물질로 CuNW, AgNW, 또는 AuNW를 포함할 수 있다.
이와 같이 TEOS를 이용한 산화규소 베이스에 전도성 고분자나 카본계 물질, 또는 나노와이어 계열 물질의 전도성 코어가 첨가되어 구성된 본 발명의 투명 고저항 도전막은 전도성 코어의 함유량(wt%)에 따라 수Ω/□에서 109Ω/□ 이상까지도 저항 조절이 가능하다.
또한, 본 발명의 제 1, 2 컨택전극(227, 228)과 제 2의 제 1 전극(216b)은 제 1의 제 1 전극(216a)의 투명 고저항 도전막에 후처리를 통해 103~104Ω/□ 수준으로 저항을 낮춤으로써 패널의 휘도 저하를 방지하는 것을 또 하나의 특징으로 한다. 즉, 제 2의 제 1 전극(216b)을 제 1의 제 1 전극(216a)과 같은 투명 고저항 도전물질로 형성할 경우 전류 강하로 휘도 저하 가능성이 존재하나, 플라즈마나 레이저에 의한 열처리 등의 후처리를 통한 저항 조절(103~104Ω/□)로 정상 휘도를 확보할 수 있다.
이때, 발광영역의 제 2의 제 1 전극(16b)을 제외한 제 1의 제 1 전극(216a)은 후처리가 진행되지 않아 원래 저항 값(108~109Ω/□)을 유지할 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 후처리 대신에, 전술한 바와 같이 전도성 코어의 함유량을 조절함으로써, 제 1의 제 1 전극(216a)과 제 2의 제 1 전극(216b)을 서로 다른 저항 값을 가진 투명 고저항 도전막으로 각각 형성할 수도 있다.
이렇게 구성된 제 1 전극(216)은 조명부(EA) 외측의 제 1 컨택부(CA1)로 연장되어 제 1 컨택전극(227)을 구성하며, 제 2 컨택부(CA2)에는 제 1 전극(216)과 전기적으로 절연된 제 2 컨택전극(228)이 배치될 수 있다. 즉, 제 2 컨택전극(228)은 제 1 전극(216)과 동일 층 내에 배치되되, 제 1 전극(216)과 분리되어 전기적으로 절연될 수 있다.
이때, 본 발명에 따른 제 1 컨택전극(227)을 포함하는 제 1 전극(216)과 제 2 컨택전극(228)은 유기막으로 형성할 경우 코팅 방식을 적용할 수 있으며, 따라서 보조전극(211)이 형성된 기판(210)을 평탄화 할 수 있다.
기판(210)의 조명부(EA) 및 제 1 컨택부(CA1)에는 보조전극(211)이 배치되어 제 1 전극(216) 및 제 1 컨택전극(227)에 전기적으로 접속될 수 있다.
보조전극(211)은 조명부(EA) 전체에 걸쳐 얇은 폭의 그물망 형상, 매시 형상, 육각형이나 팔각형 형상, 또는 원 형상 등으로 배치되어 조명부(EA) 전체에 제 2의 제 1 전극(216b)에 균일한 전류가 인가되도록 하여 대면적 조명장치(200)에서 균일한 휘도의 발광이 가능하게 하는 역할을 한다.
이때, 전술한 바와 같이 본 발명에 따른 보조전극(211)은 기존의 불투명 금속 대신에 AgNW, CuNW, 또는 AuNW와 같은 나노와이어로 형성하는 것을 특징으로 한다. 즉, 보조전극(211)을 투과율이 거의 0%인 불투명 금속으로 형성하는 대신에 일 예로, 90% 내외의 투과율을 가진 AgNW로 형성함으로써 개구율을 향상시킬 수 있게 된다.
이때, 본 발명의 제 2 실시예의 경우에는 보조전극(211) 상부의 제 1 보호층을 제거하여 이 부분도 발광영역으로 활용함으로써 개구율을 획기적으로 향상시키는 것을 특징으로 한다. 즉, 제 1 보호층 대신에 고저항 도전막인 제 1의 제 1 전극(216a)을 적용하고, 보조전극(211)으로 불투명한 도전물질 대신에 투명한 나노와이어를 적용함으로써 광차단을 최소화하는 것을 특징으로 한다. 이 경우 기존의 비발광영역인 보조전극에 의한 광차단을 개선함으로써 개구율의 향상에 따른 휘도 및 수명이 증가하는 효과를 제공할 수 있다.
그리고, 제 1 전극(216)이 배치된 기판(210) 상부에는 유기발광층(230)과 제 2 전극(226)이 배치될 수 있다. 이때, 본 발명의 제 2 실시예의 경우에는 제 1 보호층이 구비되지 않아 제 2 전극(226)은 직접 그 하부의 제 2 컨택전극(228)에 전기적으로 접속할 수 있다.
전술한 바와 같이 유기발광층(230)은 백색 유기발광층으로서, 적색발광층과, 청색발광층 및 녹색발광층으로 구성되거나 청색발광층과 황색-녹색발광층을 포함하는 탠덤구조로 구성될 수 있다. 또한, 유기발광층(230)은 발광층에 전자 및 정공을 각각 주입하는 전자주입층 및 정공주입층과, 주입된 전자 및 정공을 발광층으로 각각 수송하는 전자수송층 및 정공수송층과, 전자 및 정공과 같은 전하를 생성하는 전하생성층을 포함할 수 있다.
제 2 전극(226)으로는 유기발광층(230)으로의 전자 주입이 용이하도록 일함수가 작은 물질인 것이 바람직하다. 제 2 전극(226)으로 사용되는 물질의 구체적인 예로는 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 타이타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 은, 주석 및 납과 같은 금속, 또는 이들의 합금으로 구성될 수 있다.
조명부(EA)의 제 1 전극(216)과, 유기발광층(230) 및 제 2 전극(226)은 유기발광소자를 구성한다.
이때, 본 발명의 제 2 실시예의 경우에는 제 1 보호층이 구비되지 않아 보조전극(211) 상부에도 유기발광소자가 형성될 수 있다. 따라서, 보조전극(211) 상부도 발광영역으로 활용할 수 있어 개구율을 획기적으로 향상시킬 수 있게 된다.
이때, 도시하지 않았지만, 제 2 전극(226)이 형성된 기판(210)에는 제 2 보호층 및 제 3 보호층이 구비될 수 있다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 제 2 보호층은, 전술한 바와 같이 조명부(EA)의 유기발광층(230)과 제 2 전극(226)을 덮도록 형성되어 조명부(EA)의 유기발광층(230)으로 수분이 침투하는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다.
즉, 본 발명의 경우에는 점착제(218)와 금속필름(270)의 봉지수단 이외에 제 2 보호층과 제 3 보호층을 조명부(EA)의 유기발광층(230)과 제 2 전극(226)을 덮도록 형성함으로써, 실제 광이 발광되어 출력되는 조명장치(200)의 조명부(EA)의 유기발광층(230)으로 수분이 침투하는 것을 방지할 수 있다.
제 2 보호층은 포토아크릴과 같은 유기물질로 구성될 수 있다. 또한, 제 3 보호층 SiOx나 SiNx 등의 무기물질로 구성될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
제 3 보호층 상부에는 소정의 봉지제가 구비될 수 있으며, 이러한 봉지제는 에폭시(epoxy)계 화합물, 아크릴레이트(acrylate)계 화합물, 또는 아크릴계 화합물 등이 사용될 수 있다.
전술한 바와 같이 제 1 컨택부(CA1)의 기판(210)에는 제 1 전극(216)으로부터 연장된 제 1 컨택전극(227)이 외부로 노출되어 있다. 그리고, 제 2 컨택부(CA2)의 기판(210)에는 제 2 전극(226)과 전기적으로 접속된 제 2 컨택전극(228)이 외부로 노출되어 있다. 따라서, 제 1 컨택전극(227) 및 제 2 컨택전극(228)은 외부의 전원과 전기적으로 접속되어, 제 1 전극(216) 및 제 2 전극(226)에 각각 전류를 인가할 수 있다.
제 3 보호층 위에는 PSA와 같은 점착제(218)가 도포되고, 그 위에 금속필름(270)이 배치되어, 금속필름(270)이 제 3 보호층에 부착됨으로써 조명장치(200)를 밀봉할 수 있다.
이때, 점착제(218)와 금속필름(270)의 봉지수단은 제 2 보호층 및 제 3 보호층을 충분히 덮도록 부착될 수 있다.
그리고, 그 위에 소정의 보호필름(275)이 컨택부(CA1, CA2)를 제외한 기판(210)의 조명부(EA) 전면에 부착될 수 있다.
점착제(218)는 광경화성 점착제 또는 열경화성 점착제를 사용할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기발광소자를 이용한 조명장치의 제조방법을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 13a 내지 도 13f는 도 11에 도시된 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기발광소자를 이용한 조명장치의 제조방법을 순차적으로 보여주는 평면도이다.
그리고, 도 14a 내지 도 14f는 도 12에 도시된 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기발광소자를 이용한 조명장치의 제조방법을 순차적으로 보여주는 단면도이다.
우선, 도 13a 및 도 14a를 참조하면, 기판(210)의 조명부 및 제 1, 제 2 컨택부에 AgNW, CuNW, 또는 AuNW와 같은 나노와이어로 이루어진 보조전극(211)을 형성한다.
이때, 도시하지 않았지만, 기판(210)에 보조전극(211)을 형성하기 전에, 기판(210) 전면에 소정의 버퍼층과 내부 광추출층을 형성할 수 있다.
또한, 보조전극(211)은 조명부 전체에 걸쳐 얇은 폭의 그물망 형상(도 13a 참조), 매시 형상, 육각형이나 팔각형 형상, 또는 원 형상 등으로 배치될 수 있다.
이후, 도 13b 및 도 14b를 참조하면, 기판(210) 전체에 걸쳐 투명 고저항 도전막을 적층한다.
이때, 투명 고저항 도전막은 전술한 바와 같이, 전도성 고분자나 카본계 물질, 또는 나노와이어 계열 물질 등을 사용할 수 있다.
전도성 고분자 물질의 경우, 전도성 물질 이외에 용매와, 바인더 및 기타 첨가제가 포함될 수 있다. 이때, 전도성 물질로는 1~10%의 PEDOT:PSS를 포함할 수 있다.
용매로는 80~90%의 물이나 알코올을 포함할 수 있고, 바인더로는 10~20%의 TEOS, SSQ, 폴리실록산 등의 실리콘계나 아크릴계를 포함할 수 있다.
참가제로는 1% 내외의 레벨링제나 계면활성제를 포함할 수 있다.
또한, 카본계 물질의 경우, 전도성 물질로 그래핀이나 단일벽 탄소나노튜브, 또는 다중벽 탄소나노튜브를 포함할 수 있다.
나노와이어 계열 물질의 경우, 전도성 물질로 CuNW, AgNW, 또는 AuNW를 포함할 수 있다.
이때, 본 발명의 투명 고저항 도전막은 전도성 고분자나 카본계 물질, 또는 나노와이어 계열 물질의 함유량(wt%)에 따라 수Ω/□에서 109Ω/□ 이상까지도 저항 조절이 가능하며, 일 예로 면저항이 108~109Ω/□ 수준을 갖도록 조절할 수 있다.
이와 같이 본 발명에서는 단락방지 패턴의 추가 대신에 기존의 ITO 대신에 108~109Ω/□의 면저항을 가지는 투명 고저항 도전막을 사용하여 제 1 전극 자체의 저항을 높여줌으로써 단락에 의한 전류 쏠림을 제어하는 것을 특징으로 하며, 이 경우 단락방지 패턴의 삭제로 개구율이 향상될 수 있다.
그리고, 전술한 바와 같이 본 발명의 투명 고저항 도전막은 코팅 방식을 적용하여 형성할 수 있으며, 이에 따라 보조전극(211)이 형성된 기판(210)을 평탄화 할 수 있다. 이 경우 보조전극(211)의 테이퍼 부분에서 발생하는 접합, 단락 등의 불량 발생을 최소화할 수 있다.
이후, 투명 고저항 도전막을 선택적으로 식각하여 조명부와 제 1, 제 2 컨택부에 제 1 컨택전극(227)을 포함하는 제 1 전극(216) 및 제 2 컨택전극(228)을 형성한다.
이때, 제 1 전극(216)은 조명부 외측의 제 1 컨택부로 연장되어 제 1 컨택전극(227)을 구성하며, 조명부 일부와 제 2 컨택부에는 제 1 전극(216)과 전기적으로 절연된 제 2 컨택전극(228)이 형성될 수 있다. 즉, 제 2 컨택전극(228)은 제 1 전극(216)과 동일 층 내에 형성되되, 제 1 전극(216)과 분리되어 전기적으로 절연될 수 있다.
일 예로, 도 13b는 제 1 컨택전극(227)을 포함하는 제 1 전극(216)이 전체적으로 사각형의 형태로 형성되되, 상부 중앙부분이 제거되어 리세션을 구성하며, 그 리세션에 제 2 컨택전극(228)이 형성되는 것을 예로 도시하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
그리고, 도 13c 및 도 14c를 참조하면, 제 1, 제 2 컨택전극(227, 228)과 발광영역의 제 1 전극(216)에 후처리를 진행하여 투명 도전성 도전막의 면저항을 103~104Ω/□ 수준으로 낮춘다. 그 결과 제 1 전극(216)은 상대적으로 고저항을 갖는 제 1의 제 1 전극(216a)과 상대적으로 저저항을 갖는 제 2의 제 1 전극(216b)으로 나뉘어지게 된다. 제 1의 제 1 전극(216a)은 보조전극(211) 위에 보조전극(211)을 덮도록 형성되며, 제 2의 제 1 전극(216b)은 그물망 형태의 보조전극(211)에 의해 구획되는 발광영역에 형성될 수 있다.
이와 같이 본 발명은 제 1, 2 컨택전극(227, 228)과 발광영역의 제 1 전극(216)을 후처리를 통해 103~104Ω/□ 수준으로 저항을 낮춤으로써 패널의 휘도 저하를 방지하는 것을 또 하나의 특징으로 한다. 즉, 발광영역은 고저항 도전막에 의한 전류 강하로 휘도 저하 가능성이 존재하나, 플라즈마나 레이저에 의한 열처리 등의 후처리를 통한 저항 조절(103~104Ω/□)로 정상 휘도를 확보할 수 있다.
이때, 전술한 바와 같이 발광영역을 제외한 비발광영역의 제 1 전극(216), 즉 제 1의 제 1 전극(216a)은 후처리가 진행되지 않아 원래 저항 값(108~109Ω/□)을 유지하게 된다.
또한, 본 발명의 제 2 실시예의 경우에는 제 1 보호층 대신에 고저항 도전막인 제 1의 제 1 전극(216a)을 적용하고, 보조전극(211)으로 불투명한 도전물질 대신에 투명한 나노와이어를 적용함으로써 광차단을 최소화하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 도 13d~13e 및 도 14d~14e를 참조하면, 기판(210)의 조명부 내에 유기발광물질과 금속으로 이루어진 유기발광층(230)과 제 2 전극(226)을 각각 형성한다.
우선, 도 13d 및 도 14d를 참조하면, 기판(210)의 조명부 내에 유기발광물질로 이루어진 유기발광층(230)을 형성한다.
이때, 유기발광층(230)은 백색 유기발광층으로서, 적색발광층과, 청색발광층 및 녹색발광층으로 구성되거나 청색발광층과 황색-녹색발광층을 포함하는 탠덤(tandem)구조로 구성될 수 있다. 또한, 유기발광층(230)은 발광층에 전자 및 정공을 각각 주입하는 전자주입층 및 정공주입층과, 주입된 전자 및 정공을 발광층으로 각각 수송하는 전자수송층 및 정공수송층과, 전자 및 정공과 같은 전하를 생성하는 전하생성층을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기발광층(230)은, 제 1 컨택전극(227)과 제 2 컨택전극(228) 사이에서 외부로 노출되는 제 1의 제 1 전극(216a)의 측면을 감싸도록 제 1의 제 1 전극(216a)의 상부와 측면뿐만 아니라 기판(210) 표면에까지 형성되는 것을 특징으로 한다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기발광층(230)은 제 2 컨택부로 연장되어 제 2 컨택전극(228) 상부까지 형성될 수 있으며, 이 경우 제 2 컨택전극(228)의 일부를 노출시키는 컨택홀이 형성될 수 있다.
다음으로, 도 13e 및 도 14e를 참조하면, 기판(210)의 조명부 내에 유기발광층(230) 위에 금속으로 이루어진 제 2 전극(226)을 형성한다.
이때, 제 2 전극(226)은 그 하부의 제 2 컨택전극(228)과 바로 접속하거나, 유기발광층(230) 내에 구비된 컨택홀을 통해 제 2 컨택전극(228)과 전기적으로 접속할 수 있다.
제 2 전극(226)은 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 타이타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 은, 주석 및 납과 같은 금속, 또는 이들의 합금으로 형성될 수 있다.
조명부의 제 1 전극(216)과, 유기발광층(230) 및 제 2 전극(226)은 유기발광소자를 구성한다.
이때, 본 발명의 제 2 실시예에서는 보조전극(211) 상부의 제 1 보호층을 제거하여 이 부분도 발광영역으로 활용함으로써 개구율을 획기적으로 향상시키는 것을 특징으로 한다.
이어서, 도시하지 않았지만, 기판(210)의 조명부 내에 유기발광층(230)과 제 2 전극(226)을 덮도록 유기물질로 이루어진 제 2 보호층을 형성할 수 있다.
이때, 제 2 보호층은, 전술한 바와 같이 조명부의 유기발광층(230)과 제 2 전극(226)을 덮도록 형성되어 조명부의 유기발광층(230)으로 수분이 침투하는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다.
다음으로, 기판(210)의 조명부에 제 2 보호층을 덮도록 제 3 보호층을 형성할 수 있다.
제 3 보호층은 SiOx나 SiNx 등의 무기물질로 구성될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
제 3 보호층 상부에는 소정의 봉지제가 추가로 구비될 수 있으며, 이러한 봉지제는 에폭시(epoxy)계 화합물, 아크릴레이트(acrylate)계 화합물, 또는 아크릴계 화합물 등이 사용될 수 있다.
이어서, 도 13f 및 도 14f를 참조하면, 기판(210)의 조명부 위에 광경화성 접착물질 또는 열경화성 접착물질로 이루어진 점착제(218)를 도포한다. 그리고, 그 위에 금속필름(270)을 위치시킨 후, 점착제(218)를 경화함으로써 금속필름(270)을 부착한다.
이때, 제 1, 제 2 컨택부는 금속필름(270)의 봉지수단에 의해 가려지지 않아 제 1, 제 2 컨택전극(227, 228)을 통해 외부와 전기적으로 연결될 수 있다.
이후, 컨택부를 제외한 기판(210)의 조명부 전면에 소정의 보호필름(275)을 부착함으로써 조명장치를 완성할 수 있다.
상기한 설명에 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나 이것은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 따라서 발명은 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위에 균등한 것에 의하여 정하여져야 한다.
100,200 : 조명장치
110,210 : 기판
115a : 제 1 보호층 116,216 : 제 1 전극
116a,216a : 제 1의 제 1 전극 116b,216b : 제 2의 제 1 전극
126,226 : 제 2 전극 127,227 : 제 1 컨택전극
128,228 : 제 2 컨택전극 130,230 : 유기발광층
170,270 : 금속필름
115a : 제 1 보호층 116,216 : 제 1 전극
116a,216a : 제 1의 제 1 전극 116b,216b : 제 2의 제 1 전극
126,226 : 제 2 전극 127,227 : 제 1 컨택전극
128,228 : 제 2 컨택전극 130,230 : 유기발광층
170,270 : 금속필름
Claims (15)
- 기판 위에 투명 나노와이어로 구성된 보조전극;
투명 도전막으로 이루어지며, 상기 보조전극을 덮도록 구비된 제 1의 제 1 전극 및 상기 보조전극에 의해 구획되는 발광영역에 구비된 제 2의 제 1 전극;
상기 제 1, 제 2의 제 1 전극이 구비된 상기 기판의 조명부에 구비된 유기발광층과 제 2 전극; 및
상기 기판의 조명부에 구비된 봉지수단을 포함하며,
상기 제 1의 제 1 전극은 ITO에 비해 고저항 값을 가지며, 상기 제 2의 제 1 전극은 상기 제 1의 제 1 전극에 비해 저저항 값을 가지는 유기발광소자를 이용한 조명장치. - 제 1 항에 있어서, 상기 제 1의 제 1 전극은 108~109Ω/□의 면저항을 가지는 유기발광소자를 이용한 조명장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 2의 제 1 전극은 103~104Ω/□의 면저항을 가지는 유기발광소자를 이용한 조명장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 투명 도전막은 1~10%의 전도성 물질, 80~90%의 용매, 10~20%의 바인더 및 1% 내외의 첨가제를 포함하여 구성되는 유기발광소자를 이용한 조명장치.
- 제 4 항에 있어서, 상기 전도성 물질은 전도성 고분자나 카본계 물질, 또는 나노와이어 계열 물질을 포함하는 유기발광소자를 이용한 조명장치.
- 제 4 항에 있어서, 상기 제 1의 제 1 전극 위에 그 측면이 상기 제 1의 제 1 전극에 일치하도록 구비된 제 1 보호층을 추가로 포함하는 유기발광소자를 이용한 조명장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 발광영역 이외의, 상기 보조전극 위의 상기 제 1의 제 1 전극과, 상기 유기발광층 및 상기 제 2 전극은 상기 유기발광소자를 구성하여 발광하는 유기발광소자를 이용한 조명장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 기판의 제 1, 제 2 컨택부에 구비되며, 상기 봉지수단에 의해 가려지지 않아 외부로 노출되는 제 1, 제 2 컨택전극을 추가로 포함하며,
상기 제 1 컨택전극은 상기 제 1, 제 2의 제 1 전극에 연결되고, 상기 제 2 컨택전극은 상기 제 1 컨택전극과 전기적으로 절연되는 유기발광소자를 이용한 조명장치. - 제 8 항에 있어서, 상기 유기발광층은, 상기 제 1 컨택전극과 상기 제 2 컨택전극 사이에서 외부로 노출되는 상기 제 1의 제 1 전극의 측면을 감싸도록 상기 제 1의 제 1 전극의 상부 일부와 측면에서 상기 기판의 표면에까지 연장, 구비되는 유기발광소자를 이용한 조명장치.
- 기판 위에 투명 나노와이어로 보조전극을 형성하는 단계;
상기 보조전극이 형성된 상기 기판 위에, ITO에 비해 고저항 값을 가지는 투명 도전막으로 제 1 전극을 형성하는 단계;
열처리를 통해 상기 보조전극에 의해 구획되는 발광영역의 상기 제 1 전극의 저항 값을 낮추는 단계;
상기 제 1 전극이 형성된 상기 기판의 조명부에 유기발광층과 제 2 전극을 형성하는 단계; 및
상기 기판의 조명부에 봉지수단을 형성하는 단계를 포함하며,
상기 제 1 전극은, 상기 열처리를 통해 저항 값이 낮아진 제 2의 제 1 전극과 상기 저항 값이 변하지 않은 상기 보조전극 상부의 제 1의 제 1 전극으로 구성되는 유기발광소자를 이용한 조명장치의 제조방법. - 제 10 항에 있어서, 상기 발광영역의 108~109Ω/□의 면저항을 갖는 상기 제 1 전극에 플라즈마나 레이저 조사의 열처리를 진행하여 103~104Ω/□으로 상기 저항 값을 낮추는 유기발광소자를 이용한 조명장치의 제조방법.
- 제 10 항에 있어서, 상기 제 1의 제 1 전극 위에 그 측면이 상기 제 1의 제 1 전극에 일치하도록 제 1 보호층을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 유기발광소자를 이용한 조명장치의 제조방법.
- 제 10 항에 있어서, 상기 발광영역 이외의, 상기 보조전극 위의 상기 제 1의 제 1 전극과, 상기 유기발광층 및 상기 제 2 전극은 상기 유기발광소자를 구성하여 발광하는 유기발광소자를 이용한 조명장치의 제조방법.
- 제 10 항에 있어서, 상기 기판의 제 1, 제 2 컨택부에 상기 봉지수단에 의해 가려지지 않아 외부로 노출되는 제 1, 제 2 컨택전극을 형성하는 단계를 추가로 포함하며,
상기 제 1 컨택전극은 상기 제 1, 제 2의 제 1 전극에 연결되고, 상기 제 2 컨택전극은 상기 제 1 컨택전극과 전기적으로 절연되도록 형성되는 유기발광소자를 이용한 조명장치의 제조방법. - 제 14 항에 있어서, 상기 유기발광층은, 상기 제 1 컨택전극과 상기 제 2 컨택전극 사이에서 외부로 노출되는 상기 제 1의 제 1 전극의 측면을 감싸도록 상기 제 1의 제 1 전극의 상부 일부와 측면에서 상기 기판의 표면에까지 연장, 형성되는 유기발광소자를 이용한 조명장치의 제조방법.
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