KR20200010741A - 유기발광소자를 이용한 조명 장치 - Google Patents

유기발광소자를 이용한 조명 장치 Download PDF

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김종민
문영균
김철호
송태준
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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명의 유기발광소자를 이용한 조명장치는, 투명 가용성(soluble) 금속 물질로 기판 전면에 애노드(anode)를 형성하여 파티클(particle)이나 수분 침투를 방지함으로 신뢰성을 향상시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 유기발광소자를 이용한 조명장치는, 유기물질의 애노드가 배리어층(barrier layer)의 기능을 함께 구현함으로써 굽힘(bending) 특성을 높이고 공정을 단순화시키는 것을 특징으로 한다.

Description

유기발광소자를 이용한 조명 장치{LIGHTING APPARATUS USING ORGANIC LIGHT EMITTING DIODE}
본 발명은 조명장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유기발광소자를 이용한 조명장치에 관한 것이다.
현재 조명장치로는 형광등이나 백열등을 사용한다. 이중에서, 백열등은 연색지수(Color Rendering Index; CRI)가 좋으나 에너지효율이 매우 낮은 단점이 있고, 형광등은 에너지효율은 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, 적색 파장대에서 발광효율이 가장 높으며, 적색과 시감도가 가장 높은 색인 녹색 파장대역으로 갈수록 발광효율이 저하된다. 따라서, 적색 발광다이오드와, 녹색 발광다이오드 및 적색 발광다이오드를 조합하여 백색광을 발광하는 경우, 발광효율이 낮아지는 단점이 있다.
다른 대안으로 유기발광소자(Organic Light Emitting Diode; OLED)를 이용한 조명장치가 개발되고 있다. 유기발광소자를 이용한 조명장치는 유리기판 위에 ITO로 이루어진 애노드(anode)가 형성된다. 그리고, 애노드 위에 유기층과 캐소드(cathode)가 형성되고, 그 위에 보호층과 라미네이션 필름이 형성되어 제조된다.
유기발광소자를 이용한 조명장치는 이물에 의한 단락(short) 발생 시 전류 강하(current drop)로 단락이 발생한 해당 화소뿐만 아니라 전체 패널의 휘도가 저하되는 단점이 존재하고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 기존의 이물에 의한 단락 발생 시 전체 패널의 휘도가 저하되는 문제를 방지하도록 한 유기발광소자를 이용한 조명장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 휘어지는(flexible) 조명장치의 굽힘(bending) 특성을 높이고 신뢰성을 향상시킬 수 있는 유기발광소자를 이용한 조명장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광소자를 이용하는 조명 장치는, 기판 위에 배치된 애노드, 상기 애노드 위에 배치된 보조 배선, 상기 보조 배선 위에 상기 보조 배선을 덮도록 구비된 보호층, 상기 보호층이 구비된 상기 기판의 조명부에 구비된 유기층과 캐소드 및 상기 기판의 조명부에 구비된 금속필름을 포함하며, 상기 애노드는, 도전 가용성(soluble) 물질로 이루어져 파티클(particle)이나 수분 침투를 방지하는 배리어층의 기능을 함께 구현할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 유기발광소자를 이용하는 조명 장치는, 기판 위에 배치된 보조 배선, 상기 보조 배선을 덮도록 도전 가용성(soluble) 물질로 이루어진 애노드, 상기 애노드 위에 구비된 보호층, 상기 보호층이 구비된 상기 기판의 조명부에 구비된 유기층과 캐소드 및 상기 기판의 조명부에 구비된 금속필름을 포함할 수 있다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명은 유기물질의 가용성 애노드를 적용하여 파티클이나 수분 침투를 방지함으로써 신뢰성 및 수명이 개선되는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명은 유기물질로 이루어진 애노드가 배리어층의 기능을 함께 구현함으로써 굽힘 특성을 높이고 공정이 단순화되는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명은 애노드에 가용성 재료를 사용함으로써 무기 배리어층 대비 PI 기판과의 접착력이 증가되는 이점이 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기발광소자를 이용한 조명장치를 예시적으로 보여주는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기발광소자를 이용한 조명장치를 개략적으로 보여주는 평면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기발광소자를 이용한 조명장치의 I-I'선에 따른 단면을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 조명부 일부를 확대하여 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기발광소자를 이용한 조명장치를 예시적으로 보여주는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기발광소자를 이용한 조명장치를 개략적으로 보여주는 평면도이다.
도 7a 및 도 7b는 도 6에 도시된 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기발광소자를 이용한 조명장치의 II-II'선에 따른 단면을 개략적으로 보여주는 도면들이다.
도 8은 도 6에 도시된 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기발광소자를 이용한 조명장치에 있어, 조명부 일부를 확대하여 보여주는 도면이다.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명에 따른 유기층의 스택(stack) 구조를 예로 들어 보여주는 단면도들이다.
도 10a 내지 도 10f는 도 6에 도시된 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기발광소자를 이용한 조명장치의 제조방법을 순차적으로 보여주는 평면도이다.
도 11a 내지 도 11f는 도 7a에 도시된 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기발광소자를 이용한 조명장치의 제조방법을 순차적으로 보여주는 단면도이다.
도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 유기발광소자를 이용한 조명장치를 개략적으로 보여주는 평면도이다.
도 13은 도 12에 도시된 본 발명의 제3 실시예에 따른 유기발광소자를 이용한 조명장치의 III-III'선에 따른 단면을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 14는 본 발명의 제4 실시예에 따른 유기발광소자를 이용한 조명장치를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
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.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어 '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
소자 또는 층이 다른 소자 또는 층 위(on)로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 크기 및 두께에 반드시 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기발광소자를 이용한 조명장치를 예시적으로 보여주는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기발광소자를 이용한 조명장치를 개략적으로 보여주는 평면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기발광소자를 이용한 조명장치의 I-I'선에 따른 단면을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 조명부 일부를 확대하여 보여주는 도면이다.
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 발광피크(emission peak)의 폭이 상대적으로 넓기 때문에 연색지수가 향상되어 발광장치의 광이 좀더 태양광과 유사하게 되는 장점도 있다.
이하의 설명에서, 본 발명의 조명장치가 연성을 가진 휘어지는(flexible) 조명장치로서 설명되지만, 본 발명이 휘어지는 조명장치에만 적용되는 것이 아니라 휘어지지 않는 일반적인 조명장치에도 적용될 수 있을 것이다.
구체적으로, 도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 제1 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.
그리고, 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 구성될 수 있으며, 기판(110)과 유기발광소자 사이에는 내부 광추출층(146)이 추가로 구비될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 내부 광추출층을 구비하지 않을 수도 있다.
내부 광추출층(146) 상부에는 추가로 배리어층(140)이 구비될 수 있다.
특히, 도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 조명장치(100)는 실제 광을 발광하여 외부로 출력하는 조명부(EA)와 패드전극(127, 128)을 통해 외부와 전기적으로 연결하여 조명부(EA)에 신호를 인가하는 패드부(PA1, PA2)로 나뉠 수 있다.
패드부(PA1, PA2)는 금속필름(170)의 봉지수단 및/또는 보호필름(175)에 의해 가려지지 않아 패드전극(127, 128)을 통해 외부와 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 금속필름(170) 및/또는 보호필름(175)은 패드부(PA1, PA2)를 제외한 기판(110)의 조명부(EA) 전면에 부착될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
조명부(EA) 외곽의 패드부(PA1, PA2)에는 제1 보호층(115a)과, 유기층(130) 및 캐소드(126)가 형성되지 않아 패드전극(127, 128)이 외부로 노출될 수 있다. 이때, 조명부(EA)에는 유기층(130)과 캐소드(126)를 덮도록 유기물질의 제2 보호층(115b)과 무기물질의 제3 보호층(미도시)이 추가로 형성될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
조명부(EA)에 위치하는 제2 패드전극(128) 상부의 제1 보호층(115a)은 소정 영역이 제거되어 제2 패드전극(128)을 노출시키는 컨택홀(114)을 구비할 수 있다. 따라서, 캐소드(126)는 컨택홀(114)을 통해 제2 패드전극(128)에 전기적으로 접속할 수 있다.
패드부(PA1, PA2)는 조명부(EA)의 외측에 위치할 수 있으며, 도 2는 제2 패드부(PA2)가 제1 패드부(PA1)들 사이에 위치하는 것을 예로 도시하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 도 2는 패드부(PA1, PA2)가 조명부(EA)의 일 외측에만 위치하는 것을 예로 도시하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 패드부(PA1, PA2)는 조명부(EA)의 일 외측과 다른 일 외측에 모두 위치할 수도 있다. 또한, 본 발명의 제1 패드부(PA1)는 조명부(EA)의 일 외측에 위치하고, 제2 패드부(PA2)는 조명부(EA)의 다른 일 외측에 위치할 수도 있다.
이어서, 유기발광소자 유닛(101)을 구체적으로 설명하면, 기판(110) 상부에 애노드(116) 및 캐소드(126)가 배치되고, 애노드(116)와 캐소드(126) 사이에는 유기층(130)이 배치되어 유기발광소자(Organic Light Emitting Diode; OLED)를 구성할 수 있다.
이에 더해, 유기발광소자 유닛(101)은 애노드(116)의 전도성을 보완하기 위한 보조 배선(111) 및 애노드(116)와 캐소드(126) 사이의 단락을 방지하기 위한 제1 보호층(115a)을 추가로 포함할 수 있다.
이러한 구조의 조명장치(100)에서는 유기발광소자의 애노드(116)와 캐소드(126)에 전류가 인가됨에 따라 유기층(130)이 발광함으로써 조명부(EA)를 통해 광을 출력한다.
기판(110)은 투명한 글라스(glass)로 구성될 수 있다. 또한, 기판(110)은 폴리이미드(polyimide; PI)와 같이 휘어지는 특성을 갖는 고분자 물질로 구성될 수 있다.
애노드(116)는 유기층(130)에 정공(hole)을 공급할 수 있고, 캐소드(126)는 유기층(130)에 전자(electron)를 공급할 수 있으나, 이에 한정되지 않고 애노드(116) 및 캐소드(126)는 그 역할을 달리할 수 있다.
애노드(116)는 유기층(130)으로 정공 주입이 용이하도록 일 함수가 높은 물질이면서, 전도성이 좋은 투명한 금속 산화물질인 ITO(Indium Tin Oxide)나 IZO(Indium Zinc Oxide)로 형성할 수 있다.
이러한 애노드(116)는 발광영역(105)의 제1 애노드(116a)와 발광영역(105) 이외의 비발광영역의 제2 애노드(116b)로 구분할 수 있다.
제2 애노드(116b)는 보조 배선(111) 위에 보조 배선(111)을 덮도록 형성될 수 있으며, 제1 애노드(116a)는 그물망 형태의 보조 배선(111)에 의해 구획되는 발광영역(105)에 형성될 수 있다.
그리고, 캐소드(126)는 유기층(130)으로 전자 주입이 용이하도록 일 함수가 낮은 도전성 물질로 구성될 수 있다. 캐소드(126)로 사용되는 물질로, 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 나트륨(Na), 타이타늄(Ti), 인듐(In), 이트륨(Y), 리튬(Li), 가돌리늄(Gd), 알루미늄(Al), 은(Ag), 주석(Sn) 및 납(Pb)과 같은 금속, 또는 이들의 합금을 예로 들 수 있다.
유기층(130)은 적색 유기 발광층을 포함하는 단일 스택(single stack) 구조로 구성되거나, 복수의 적색 유기 발광층을 포함하는 다중 스택(multi stack)의 탠덤(tandem) 구조로 구성되거나 적녹색 유기 발광층 및 하늘색 유기 발광층을 포함하는 다중 스택(multi stack)의 탠덤(tandem) 구조로 구성될 수 있다. 그러나, 본 발명의 유기층(130)이 전술한 구조에 한정되는 것은 아니며, 다양한 구조가 적용될 수 있을 것이다.
유기층(130)은 유기 발광층에 전자 및 정공을 각각 주입하는 전자 주입층 및 정공 주입층과, 주입된 전자 및 정공을 유기 발광층으로 각각 수송하는 전자 수송층 및 정공 수송층과, 전자 및 정공과 같은 전하를 생성하는 전하 생성층을 더 포함할 수 있다.
애노드(116)와 캐소드(126)에 전류가 인가되면, 캐소드(126)로부터 전자가 유기층(130)으로 주입되고 애노드(116)로부터 정공이 유기층(130)으로 주입된다. 이후, 유기층(130) 내에는 여기자(exciton)가 생성되며, 생성된 여기자가 소멸(decay)함에 따라 유기 발광층의 LUMO(Lowest Unoccupied Molecular Orbital)와 HOMO(Highest Occupied Molecular Orbital)의 에너지 차이에 해당하는 광이 발생된다.
여기서 유기층(130)에서 발생된 빛은 애노드(116) 및 캐소드(126)의 투과율 및 반사율에 따라 전면 발광(top emission)할 것인지 배면 발광(bottom emission)할 것인지 결정될 수 있다.
일 예로, 애노드(116)가 투명 전극이고 캐소드(126)가 반사 전극으로 구성될 경우, 유기층(130)에서 발생된 빛은 캐소드(126)에 의해 반사되어, 애노드(116)를 투과해 유기발광소자 유닛(101)의 하부로 광이 발생하게 된다. 즉, 이 경우 유기발광소자 유닛(101)은 배면 발광을 할 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되지 않고, 애노드(116)가 반사 전극이고 캐소드(126)가 투명 전극으로 구성될 경우, 유기발광소자 유닛(101)은 전면 발광을 할 수도 있다.
애노드(116) 하부에는 배리어층(140)이 배치될 수 있으며, 기판(110) 및 내부 광추출층(146)으로부터 침투되는 수분 및 공기를 차단하는 역할을 할 수 있다. 이러한 기능을 수행하기 위하여, 버퍼층은 산화 규소(SiOx) 또는 질화 규소(SiNx) 등의 무기물의 단일층(single layer)으로 형성될 수 있으며, 필요에 따라 버퍼층은 무기물과 유기물의 복합층으로도 형성될 수 있다.
내부 광추출층(146)은 기판(110)과 배리어층(140) 사이에 배치되어, 유기발광소자로부터 발생된 빛이 외부로 추출되는 효율을 증가시키는 역할을 할 수 있다.
이러한 내부 광추출층(146)은 수지(resin)에 이산화 타이타늄(TiO2) 입자를 삽입하여, 내부 광 산란을 증가시키고, 표면 거칠기를 증가시켜 광추출 효율을 증가시킬 수 있다. 일 예로, 내부 광추출층(146)은 잉크젯 코팅(inkjet-coating)을 통해 450nm 두께로 형성될 수 있고, TiO2 입자의 직경은 200nm 내지 300nm일 수 있다. 다만, 이러한 구체적인 수치는 조명장치(100)의 설계의 필요성에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
다음으로, 봉지부(102)는 유기발광소자 유닛(101)을 덮어, 외부로부터의 영향을 차단하여 유기발광소자 유닛(101)을 보호하는 역할을 하며, 캐소드(126)에 접촉되는 점착층(160), 점착층(160) 위에 접촉되는 금속필름(170) 및 금속필름(170) 위에 부착되는 보호필름(175)을 포함하여 구성될 수 있다.
이때, 점착층(160)은 금속필름(170)을 유기발광소자 유닛(101)에 부착하는 PSA(Pressure Sensitive Adhesive)로 구성될 수 있고, 점착층(160)의 두께는 약 30um일 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 조명장치(100)의 설계의 필요성에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
금속필름(170)은 점착층(160) 위에 배치되어, 조명장치(100) 자체의 강성을 유지하는 역할을 한다. 이를 위하여 금속필름(170)은 약 20um 두께의 구리(Cu)로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 조명장치(100)의 설계의 필요성에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
그리고, 보호필름(175)은 금속필름(170) 위에 배치되어, 조명장치(100)의 외부 충격을 흡수 및 보호하는 역할을 할 수 있다. 이를 위하여, 보호필름(175)은 약 100um 두께의 고분자 필름인 PET(Polyethylene terephthalate)로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 조명장치(100)의 설계의 필요성에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
한편, 유기발광소자를 이용한 조명장치에 있어, 이물에 의한 애노드와 캐소드간 단락 발생 시, 패널 전체에 전류 강하(current drop)로 해당 화소뿐만 아니라 전체 패널의 휘도가 저하되는 현상이 발생할 수 있다.
이에 본 발명의 제1 실시예에 따른 조명장치(100)의 경우, 개별 화소에 전류가 공급되는 애노드(116)에 단락방지(Short Reduction) 패턴(SR)을 형성하여 내로우 패스(narrow path)를 반영하고, 제1 보호층(115a)으로 단락방지 패턴(SR)을 덮어 전체 패널의 단락 발생을 방지하고 있다. 즉, 단락방지 패턴(SR)은 개별 화소의 발광영역(105) 외곽을 둘러싸도록 형성되며, 이렇게 개별 화소에 저항을 추가하여 단락 발생 영역으로 흐르는 전류를 제한하게 된다.
한편, 전술한 바와 같이 배리어층(140)은 기판(110)으로부터 침투(도 3의 화살표 참조)되는 수분 및 공기를 차단하는 역할을 하게 된다.
다만, PECVD의 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition; CVD)을 통해 산화 규소(SiOx) 또는 질화 규소(SiNx) 등의 무기물로 형성되는 배리어층(140)은 스텝 커버리지(step coverage)가 좋지 못하여 파티클(particle)(180) 커버에 다소 불리하다. 즉, 파티클(180)의 사이즈는 통상 마이크로미터(micro meter) 이상인데 무기 배리어층(140)의 경우 증착 두께가 1㎛를 넘기기 어렵기 때문에 파티클(180) 커버에 불리하다. 또한, 휘어지는(flexible) 제품의 경우 굽힘 스트레스(bending stress)에 민감한데, 무기 배리어층(140)을 두껍게 형성할 경우 스트레스에 영향을 많이 받게 되어 유기발광소자의 크랙(crack)을 유발할 수 있다.
또한, 무기 배리어층(140)과 투명 PI 기판(110) 사이의 접착력(adhesion)이 좋지 못하여 필링(peeling)이 발생할 수도 있다.
이에 본 발명의 제2 실시예 내지 제4 실시예에서는, 투명 가용성(soluble) 금속 물질로 기판 전면에 애노드를 형성하여 파티클이나 수분 침투를 방지하고, 유기물질의 애노드가 배리어층의 기능을 함께 구현하도록 함으로써 신뢰성 및 굽힘 특성을 향상시키는 것을 특징으로 한다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기발광소자를 이용한 조명장치를 예시적으로 보여주는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기발광소자를 이용한 조명장치를 개략적으로 보여주는 평면도이다.
도 7a 및 도 7b는 도 6에 도시된 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기발광소자를 이용한 조명장치의 II-II'선에 따른 단면을 개략적으로 보여주는 도면들이다. 도 7a는 애노드 내에 단락방지 패턴으로 격벽이 구비된 경우를 예로 들어 보여주고 있으며, 도 7b는 애노드 내에 격벽이 구비되지 않은 경우를 예로 들어 보여주고 있다. 즉, 도 7b는 애노드 내에 격벽이 구비되지 않은 경우를 제외하고는 도 7a에 도시된 조명장치와 실질적으로 동일한 구성으로 이루어져 있다.
도 8은 도 6에 도시된 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기발광소자를 이용한 조명장치에 있어, 조명부 일부를 확대하여 보여주는 도면이다.
본 발명에서는 유기물질로 이루어진 유기발광소자를 이용한 조명장치를 제공한다. 유기발광소자를 이용한 조명장치는 개별 화소 내에 구동을 위한 TFT를 구비하지 않을 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 조명장치가 연성을 가진 휘어지는(flexible) 조명장치로서 설명되지만, 본 발명이 휘어지는 조명장치에만 적용되는 것이 아니라 휘어지지 않는 일반적인 조명장치에도 적용될 수 있을 것이다.
구체적으로, 도 5 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기발광소자를 이용한 조명장치(200)는, 면발광이 이루어지는 유기발광소자 유닛(201)과 유기발광소자 유닛(201)을 봉지하는 봉지부(202)를 포함하여 구성될 수 있다.
그리고, 유기발광소자 유닛(201) 하부에는 헤이즈를 증가시키기 위한 외부 광추출층(245)이 추가로 구비될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 외부 광추출층을 구비하지 않을 수도 있다.
외부 광추출층(245)은 수지 내에 TiO2 등의 산란입자가 분산되어 구성되며, 점착층(미도시)을 통해 기판(210) 하부에 부착될 수 있다.
유기발광소자 유닛(201)은 기판(210) 위에 구비된 유기발광소자로 구성될 수 있으며, 기판(210)과 유기발광소자 사이에는 내부 광추출층이 추가로 구비될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 내부 광추출층을 구비하지 않을 수도 있다. 내부 광추출층은 TiO2 또는 ZrO2 입자를 포함하며, 빛의 전반사를 억제하여 외부로 추출하는 역할을 할 수 있다.
내부 광추출층 상부에는 추가로 평탄화층이 구비될 수도 있다.
이때, 본 발명의 제2 실시예에 따른 조명장치(200)는 실제 광을 발광하여 외부로 출력하는 조명부(EA)와 패드전극(227, 228)을 통해 외부와 전기적으로 연결하여 조명부(EA)에 신호를 인가하는 패드부(PA1, PA2)로 나뉠 수 있다.
패드부(PA1, PA2)는 금속필름(270)의 봉지수단 및/또는 보호필름(275)에 의해 가려지지 않아 패드전극(227, 228)을 통해 외부와 전기적으로 연결될 수 있다. 패드전극(227, 228)은 오픈 홀(OP1, OP2)을 통해 외부로 노출될 수 있다. 따라서, 금속필름(270) 및/또는 보호필름(275)은 패드부(PA1, PA2)를 제외한 기판(210)의 조명부(EA) 전면에 부착될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
즉, 조명부(EA) 외곽의 패드부(PA1, PA2)에는 유기층(230) 및 캐소드(226)가 형성되지 않고, 제1 보호층(215a)이 일부 제거되어 오픈 홀(OP1, OP2)이 형성됨에 따라 오픈 홀(OP1, OP2)을 통해 패드전극(227, 228)이 외부로 노출될 수 있다. 이때, 조명부(EA)에는 유기층(230)과 캐소드(226)를 덮도록 유기물질의 제2 보호층(215b)과 무기물질의 제3 보호층(미도시)이 추가로 형성될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
조명부(EA)에 위치하는 제2 패드전극(228) 상부의 제1 보호층(215a)은 소정 영역이 제거되어 제2 패드전극(228)을 노출시키는 컨택홀(214)을 구비할 수 있다. 따라서, 캐소드(226)는 컨택홀(214)을 통해 제2 패드전극(228)에 전기적으로 접속할 수 있다.
패드부(PA1, PA2)는 조명부(EA)의 외측에 위치할 수 있으며, 도 6은 제2 패드부(PA2)가 제1 패드부(PA1)들 사이에 위치하는 것을 예로 도시하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 도 6은 패드부(PA1, PA2)가 조명부(EA)의 일 외측에만 위치하는 것을 예로 도시하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 패드부(PA1, PA2)는 조명부(EA)의 일 외측과 다른 일 외측에 모두 위치할 수도 있다. 또한, 본 발명의 제1 패드부(PA1)는 조명부(EA)의 일 외측에 위치하고, 제2 패드부(PA2)는 조명부(EA)의 다른 일 외측에 위치할 수도 있다.
이어서, 유기발광소자 유닛(201)을 구체적으로 설명하면, 기판(210) 상부에 애노드(216) 및 캐소드(226)가 배치되고, 애노드(216)와 캐소드(226) 사이에는 유기층(230)이 배치되어 유기발광소자를 구성할 수 있다.
이에 더해, 유기발광소자 유닛은 애노드(216)의 전도성을 보완하기 위한 보조 배선(211) 및 애노드(216)와 캐소드(226) 사이의 단락을 방지하기 위한 제1 보호층(215a)을 추가로 포함할 수 있다.
기판(210)은 투명한 글라스(glass)로 구성될 수 있다. 또한, 기판(210)은 폴리이미드(polyimide; PI)와 같이 휘어지는 특성을 갖는 고분자 물질로 구성될 수 있다.
기판(210) 위에는 소정의 내부 광추출층(미도시)이 구비될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
기판(210) 위에는 본 발명의 제2 실시예에 따른 애노드(216)가 구비될 수 있다.
애노드(216)는, 투명 가용성(soluble) 금속 물질로 이루어질 수 있다.
본 발명의 애노드(216)는, 나노 사이즈의 금속 입자가 용제 내에 분산되어 있는 도전 가용성 잉크를 이용하여 형성될 수 있다. 구성 성분으로는, 일 예로 고분자 물질인 모노머, 가교제, 분산제, 안정제 등을 포함할 수 있다. 후에 열 경화가 완료되면, 고형 성분은 애노드(216) 내에 남아있게 됩니다.
애노드(216)는, 일 예로 금속 파티클 또는 탄소 나노튜브(carbon nanotube; CNT), 나노와이어(nanowire), 나노-파우더(nano powder), 그래핀(graphene) 소재가 함유된 투명 가용성 금속 물질로 이루어질 수 있다. 이러한 애노드(216)는 잉크젯 프린팅(inkjet printing) 기술, 슬롯 다이 코팅(slot die coating)이나 바 코팅(bar coating) 등의 유기막 코팅 공정을 통해 형성될 수 있다.
일 예로, 애노드(216)는 ITO 나노-파우더를 이용하여 형성될 수 있다. 이 경우 ITO 나노-파우더는 옐로우(yellow)나 블루(blue) 색을 가지며, 비표면적값은 20 ~ 40m2/g의 값을 가질 수 있다. 또한, ITO 나노-파우더는 10 ~ 20nm의 파티클 크기를 가질 수 있다.
ITO 나노-파우더를 첨가한 도전 가용성 잉크(이하, ITO 가용성 잉크라 함)의 경우, 굴절률이 1.9 ~ 2.0 수준으로 PI보다 고 굴절 특성을 가져, 광추출에 유리하다.
또한, ITO 가용성 잉크의 경우, 스퍼터링(sputtering)으로 형성한 박막 ITO 전극에 비해 면 저항이 5배, 비저항이 30배 수준의 특성을 보여, 상대적으로 높은 비저항 특성에 따라 단락방지 패턴의 삭제도 가능하다.
또한, ITO 가용성 잉크의 투과율은 90%이상으로 투과율의 손실이 없는 이점도 있다.
본 발명에 따른 가용성 금속 물질로 이루어진 애노드(216)는, 대략 300 ~ 104Ω/□의 저항을 가질 수 있으며, 대략 5 ~ 20㎛의 두께로 형성할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 가용성 금속 물질로 애노드(216)를 형성하여 PI 기판(210) 상부의 파티클(280, 285)들을 커버함으로써 신뢰성 및 수명을 증가시킬 수 있게 된다. 파티클(280, 285)들은 유기발광소자의 수축 불량을 유발하며, 외부 환경에서 기인한 부유성 파티클(280)이나 PI 약액이 뭉쳐진 파티클(285)을 포함할 수 있다.
또한, 기존에 사용되는 무기 배리어층 및 애노드가 유기 재료로 대체되어 굽힘 스트레스(bending stress)에 유리하며, 애노드의 포토 공정과 배리어층의 증착 공정이 필요 없어 마스크 저감 및 공정이 단순화될 수 있다.
또한, 애노드(216)에 가용성 재료를 사용함으로써 무기 배리어층 대비 PI 기판(210)과의 접착력이 증가되는 이점이 있다.
기판(210) 위에 내부 광추출층이 구비될 경우, 본 발명의 제2 실시예에 따른 애노드(216)는 배리어층의 기능을 가져서 내부 광추출층의 표면을 평탄화할 수 있다.
애노드(216)는, 조명부(EA)와 제1 패드부(PA1)에 구비된 제1 애노드(216a) 및 제2 패드부(PA2)에 구비된 제2 애노드(216b)로 이루어질 수 있다. 제1 애노드(216a)와 제2 애노드(216b)는 조명부(EA)에서 서로 분리될 수 있다.
일 예로, 도 6에서와 같이 제1 애노드(216a)는 전체적으로 사각형의 형태로 이루어지되, 상부 중앙부분이 제거되어 리세션(recession)을 구성하며, 그 리세션에 제2 애노드(216b)가 배치될 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
일 예로, 도 7a와 같이 절연물질로 이루어진 격벽(290)이 조명부(EA)의 제1 애노드(216a)에 구비되는 경우, 전류의 흐름을 방해하는 내로우 패스(narrow path)를 구현할 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 격벽(290)은 애노드(216)에 비해 상대적으로 높은 저항을 가진 도전물질로 구성될 수도 있다.
격벽(290)은 보조 배선(211)과 함께 제1 보호층(215a)으로 덮여 단락 발생이 방지될 수 있다.
일 예로, 잉크젯 프린팅 방식으로 격벽(290)을 먼저 형성하고, 가용성 잉크를 슬릿(slit) 코팅 또는 잉크젯 공정으로 전면 코팅하여 애노드(216)를 형성할 수 있다.
본 발명의 경우 어느 하나 이상의 화소에서 단락 결함이 발생하더라도, 격벽(290)에 의해 모든 전류가 단락 결함 부위로 흐르는 것을 방지할 수 있다. 즉, 격벽(290)은 누설 전류의 양이 무한정으로 증가하지 않도록 제어하는 역할을 할 수 있다. 따라서, 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기발광소자는 일부의 화소에 단락 결함이 발생하더라도 단락 결함이 없는 나머지 화소는 정상적으로 작동할 수 있다.
격벽(290)은 높은 저항 값을 가지므로, 단락 결함 발생 시 적정한 저항을 부가하여 전류가 단락 결함 부위를 통하여 빠져나가는 것을 방지하는 역할을 한다. 이를 위하여, 격벽(290)은 단락 결함으로 인한 누설 전류 및 그와 관련한 발광 효율 손실을 감소시키기에 적절한 저항 값을 가질 수 있다.
일 예로, 도 8을 참조하면, 격벽(290)은 발광영역(205)의 외곽을 둘러싸는 개곡선(open curve)의 형태를 가질 수 있다. 또한, 격벽(290)은 직선의 조합이거나 곡선을 포함할 수 있다.
격벽(290)은 제1 애노드(216a)를 상하로 관통하도록 형성될 수 있다.
격벽(290)은 제1 보호층(215a)으로 이루어질 수도 있다.
애노드(216)를 구성하는 도전성 유기 재료의 경우 면 저항이 기본적으로 큰 값을 가지나, 다른 일 예로, 도 7b와 같이 애노드(216)의 저항이 충분히 클 경우 격벽이 필요하지 않을 수도 있다. 이 경우에는 이물에 의한 애노드(216)와 캐소드(226)간 단락이 발생하더라도, 고저항의 애노드(216)가 기판(210) 전면에 형성됨에 따라 전체 패널의 단락 발생을 방지할 수 있게 된다.
즉, 고저항의 애노드(216)가 기판(210) 전면에 형성되며, 이렇게 전체 패널에 저항을 추가하여 단락 발생 영역으로 흐르는 전류를 제한하게 된다.
기판(210)의 조명부(EA) 및 제1 패드부(PA1)에는 보조 배선(211) 및 제1 패드전극(227)이 배치되며, 기판(210)의 제2 패드부(PA2)에는 제2 패드전극(228)이 배치될 수 있다.
애노드(216)는 투명 가용성(soluble) 금속 물질로 이루어져 발광되는 광을 투과한다는 장점을 가지지만, 불투명 금속박막에 비해 전기저항이 높다는 단점이 있다. 따라서, 대면적의 조명장치(200)를 제작하는 경우, 발광영역으로 인가되는 전류의 분포가 고르지 않게 되며, 대면적 조명장치(200)의 균일한 휘도의 발광을 불가능하게 한다.
보조 배선(211)은 조명부(EA) 전체에 걸쳐 얇은 폭의 그물망 형상, 매시 형상, 육각형이나 팔각형 형상, 또는 원 형상 등으로 배치되어 조명부(EA) 전체에 발광영역(205)의 제1 애노드(216a)에 균일한 전류가 인가되도록 하여 대면적 조명장치(200)에서 균일한 휘도의 발광이 가능하게 하는 역할을 한다.
보조 배선(211)과 제1 패드전극(227) 및 제2 패드전극(228)은 동일한 층에 배치될 수 있으며, Al, Au, Cu, Ti, W, Mo, 또는 이들의 합금과 같이 전도성이 좋은 금속으로 구성될 수 있다. 도시하지 않았지만, 보조 배선(211)과 제1 패드전극(227) 및 제2 패드전극(228)은 상, 하부의 2층 구조로 구성될 수도 있지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 단일층으로 구성될 수도 있다.
기판(210)의 조명부(EA)에는 제1 보호층(215a)이 적층될 수 있다.
일 예로, 도 8에는 제1 보호층(215a)이 전체적으로 일정 폭을 가진 사각 틀 형상으로 도시되어 있으나, 실제로 발광영역(205)에는 제1 보호층(215a)이 제거되어 그물망 형태로 배치된 보조 배선(211)을 덮도록 그물망 형태로 형성될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
조명부(EA)에 배치된 제1 보호층(215a)은 보조 배선(211)과 이에 인접하는 격벽(290)을 덮도록 구성될 수 있다. 특히, 조명부(EA)의 제1 보호층(215a)은 보조 배선(211)을 둘러싸도록 형성되어 보조 배선(211)에 의한 단차를 감소시킴으로써, 이후 형성되는 각종 층들이 단선되지 않고 안정적으로 형성되도록 할 수 있다.
제1 보호층(215a)은 SiOx나 SiNx 등의 무기물질로 구성될 수 있다.
그러나, 제1 보호층(215a)은 포토아크릴과 같은 유기물질로 구성될 수도 있고, 무기물질 및 유기물질의 복수의 층으로 구성될 수도 있다.
그리고, 제1 보호층(215a)이 배치된 기판(210) 상부에는 유기층(230)과 캐소드(226)가 배치될 수 있다. 조명부(EA)에 위치하는 제2 패드전극(228) 상부의 제1 보호층(215a)은 소정 영역이 제거되어 제2 패드전극(228)을 노출시키는 컨택홀(214)을 구비할 수 있다. 따라서, 캐소드(226)는 컨택홀(214)을 통해 그 하부의 제2 패드전극(228)에 전기적으로 접속할 수 있다.
캐소드(226)는 유기층(230)으로 전자 주입이 용이하도록 일 함수가 낮은 도전성 물질로 구성될 수 있다. 캐소드(226)로 사용되는 물질로, 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 나트륨(Na), 타이타늄(Ti), 인듐(In), 이트륨(Y), 리튬(Li), 가돌리늄(Gd), 알루미늄(Al), 은(Ag), 주석(Sn) 및 납(Pb)과 같은 금속, 또는 이들의 합금을 예로 들 수 있다.
유기층(230)은 적색 유기 발광층을 포함하는 단일 스택(single stack) 구조로 구성되거나, 복수의 적색 유기 발광층을 포함하는 다중 스택(multi stack)의 탠덤(tandem) 구조로 구성되거나 적녹색 유기 발광층 및 하늘색 유기 발광층을 포함하는 다중 스택(multi stack)의 탠덤(tandem) 구조로 구성될 수 있다. 그러나, 본 발명의 유기층(230)이 전술한 구조에 한정되는 것은 아니며, 다양한 구조가 적용될 수 있을 것이다.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명에 따른 유기층의 스택(stack) 구조를 예로 들어 보여주는 단면도이다.
구체적으로, 도 9a는 단일 스택(single stack)의 유기층(230)을 도시하였고, 도 9b는 더블 스택(double stack)을 포함하는 탠덤(tandem) 구조의 유기층(230)을 도시하였으며, 도 9c는 트리플 스택(triple stack)을 포함하는 탠덤(tandem) 구조의 유기층(230)을 도시하였다.
도 9a를 참조하면, 유기층(230)은 정공 주입층(Hole Injection Layer; HIL), 정공 수송층(Hole Transport Layer; HTL), 전자 저지층(Electron Blocking Layer; EBL), 유기 발광층(EML)(Emission layer, EML), 전자 수송층(Electron Transport Layer; ETL) 및 전자 주입층(Electron Injection Layer; EIL)이 순차적으로 적층되어 구성될 수 있다.
정공 주입층(HIL)은 애노드(216)로부터 유기 발광층(EML)으로 정공의 주입을 원활하게 하는 유기층이다. 정공 주입층(HIL)은, 일 예로 HAT-CN(dipyrazino[2,3-f:2',3'-h]quinoxaline-2,3,6,7,10.11-hexacarbonitrile), CuPc(phthalocyanine), F4-TCNQ(2,3,5,6-tetrafluoro-7,7,8,8-tetracyano-quinodimethane), 및 NPD(N,N'-bis(naphthalene-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)-2,2'-dimethylbenzidine) 중 어느 하나 이상을 포함하는 물질로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
정공 수송층(HTL)은 정공 주입층(HIL)으로부터 유기 발광층(EML)으로 정공을 원활하게 전달하는 유기층이다. 정공 수송층(HTL)은, 일 예로 NPD(N,N'-bis(naphthalene-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)-2,2'-dimethylbenzidine), TPD(N,N'-bis-(3-methylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidine), s-TAD(2,2',7,7'-tetrakis(N,N-dimethylamino)-9,9-spirofluorene) 및 MTDATA(4,4',4"-Tris(N-3-methylphenyl-N-phenyl-amino)-triphenylamine) 중 어느 하나 이상을 포함하는 물질로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
전자 저지층(EBL)은 유기 발광층(EML)에 주입된 전자가 정공 수송층(HTL)으로 넘어오는 것을 저지하기 위한 유기층이다. 전자 저지층(EBL)은, 전자의 이동을 저지하여 유기 발광층(EML)에서 정공과 전자의 결합을 향상시키고, 유기 발광층(EML)의 발광 효율을 향상시킬 수 있다. 이러한 전자 저지층(EBL)은 정공 수송층(HTL)과 동일한 물질로 이루어질 수 있으며, 정공 수송층(HTL)과 전자 저지층(EBL)은 별개의 층으로 형성될 수 있으나, 이에 제한되지 않고 정공 수송층(HTL)과 전자 저지층(EBL)이 통합될 수 있다.
유기 발광층(EML)에서는 애노드(216)를 통해 공급된 정공과 캐소드(226)를 통해 공급된 전자들이 재결합되어 여기자(exciton)가 생성된다. 그리고, 여기자가 생성되는 영역은 발광영역(emission zone) 또는 재결합 영역(recombination zone)이라 할 수 있다.
유기 발광층(EML)은 정공 수송층(HTL) 및 전자 수송층(ETL) 사이에 배치되고, 특정 색의 광을 발광할 수 있는 물질을 포함할 수 있다. 이때, 유기 발광층(EML)은 적색 광을 발광할 수 있는 물질을 포함할 수 있다.
유기 발광층(EML)은 호스트-도펀트 시스템(Host-Dopant System), 즉 큰 중량비를 차지하는 호스트 물질에 발광 도펀트 물질이 소량의 중량비를 차지하도록 도핑된 시스템을 가질 수 있다.
이때, 유기 발광층(EML)은 복수의 호스트 물질들을 포함하거나, 단일 호스트 물질을 포함할 수 있다. 복수의 호스트 물질 또는 단일 호스트 물질을 포함하는 유기 발광층(EML)에는 적색 인광 도펀트 물질이 도핑될 수 있다. 즉, 유기 발광층(EML)은 적색 발광층이고, 유기 발광층(EML)에서 발광하는 광의 파장의 범위는 대략 600nm 내지 660nm일 수 있다.
적색 인광 도펀트 물질은 적색 광을 발광할 수 있는 물질이다. 적색 인광 도펀트 물질이 도핑된 유기 발광층(EML)에서 발광하는 광의 EL 스펙트럼은 적색 파장 영역에서 피크를 가지거나, 적색에 해당하는 파장 영역에서 피크를 가질 수 있다.
적색 인광 도펀트 물질은, Ir(ppy)3(fac tris(2-phenylpyridine)iridium)(tris(2- phenylpyridine)iridium), PIQIr(acac)(bis(1-phenylisoquinoline) acetylacetonate iridium), PQIr(acac)(bis(1-phenylquinoline) acetylacetonate iridium), PQIr(tris(1-phenylquinoline) iridium) Ir(piq)3(tris(1-phenylisoquinoline)iridium), Ir(piq)2(acac)(bis(1-phenylisoquinoline)(acetylacetonate)iridium)을 포함하는 이리듐(Ir) 리간드 착물, PtOEP(octaethylporphyrinporphine platinum) PBD:Eu(DBM)3(Phen) 또는 Perylene 중 어느 하나 이상을 포함하는 물질로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
전자 수송층(ETL)은 전자 주입층(EIL)으로부터 전자를 공급받는다. 전자 수송층(ETL)은 공급받은 전자를 유기 발광층(EML)으로 전달한다.
또한, 전자 수송층(ETL)은 정공 저지층(Hole Blocking Layer; HBL)과 같은 기능을 할 수 있다. 정공 저지층은 유기 발광층(EML)에서 재결합에 참여하지 못한 정공이 새어나가는 것을 방지할 수 있다.
전자 수송층(ETL)은, 일 예로 Liq(8-hydroxyquinolinolato-lithium), PBD(2-(4-biphenyl)-5-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole), TAZ(3-(4-biphenyl)4-phenyl-5-tert-butylphenyl-1,2,4-triazole), BCP(2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline) 및 BAlq(bis(2-methyl-8-quinolinolate)-4-(phenylphenolato)aluminium) 중에서 어느 하나 이상으로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
전자 주입층(EIL)은 캐소드(226)로부터 유기 발광층(EML)으로 전자의 주입을 원활하게 하는 층이다. 전자 주입층(EIL)은, 일 예로 LiF, BaF2, CsF 등과 같이 알칼리 금속 또는 알칼리토류 금속 이온 형태 중 어느 하나 이상을 포함하는 물질로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
전자 주입층(EIL) 및 전자 수송층(ETL)은 유기발광소자를 이용하는 조명 장치(200)의 구조나 특성에 따라 생략될 수도 있다.
도 9b를 참조하면, 유기층(230)은 제1 유기 발광층(EML1)을 포함하는 제1 스택(ST1), 제2 유기 발광층(EML2)을 포함하는 제2 스택(ST2) 및 제1 스택(ST1)과 제2 스택(ST2) 사이에 배치되는 전하 생성층(CGL)을 포함할 수 있다.
여기서, 제1 스택(ST1)은 전자 주입층(EIL), 제1 전자 수송층(ETL1), 제1 유기 발광층(EML1), 제1 전자 저지층(EBL1) 및 제1 정공 수송층(HTL1)을 포함하고, 제2 스택(ST2)은 제2 전자 수송층(ETL2), 제2 유기 발광층(EML2), 제2 전자 저지층(EBL2) 및 제2 정공 수송층(HTL2) 및 정공 주입층(HIL)을 포함할 수 있으며, 이러한 각층의 역할 및 구성은 전술한 바와 같다.
한편, 전하 생성층(CGL)은 제1 스택(ST1) 및 제2 스택(ST2) 사이에 배치될 수 있다. 전하 생성층(CGL)은 제1 스택(ST1) 및 제2 스택(ST2)으로 전하를 공급하여 제1 스택(ST1)과 제2 스택(ST2)에서 전하 균형을 조절할 수 있다.
전하 생성층(CGL)은 N형 전하 생성층(N-CGL) 및 P형 전하 생성층(P-CGL)을 포함할 수 있다. N형 전하 생성층(N-CGL)은 제2 전자 수송층(ETL2)에 접하고, P형 전하 생성층(P-CGL)은 N형 전하 생성층(N-CGL) 및 제1 정공 수송층(HTL1) 사이에 배치될 수 있다. 전하 생성층(CGL)은 N형 전하 생성층(N-CGL) 및 P형 전하 생성층(P-CGL)을 포함하는 복수의 층으로 구성될 수 있으나, 이에 제한되지 않고 단일층으로 구성될 수도 있다.
N형 전하 생성층(N-CGL)은 제1 스택(ST1)으로 전자를 주입한다. N형 전하 생성층(N-CGL)은 N형 도펀트 물질 및 N형 호스트 물질을 포함할 수 있다. N형 도펀트 물질은, 주기율표 상의 제1 족 및 제2 족의 금속 또는 전자를 주입할 수 있는 유기물 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 일 예로, N형 도펀트 물질은 알칼리 금속 및 알칼리 토금속 중 어느 하나일 수 있다. 즉, N형 전하 생성층(N-CGL)은 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K), 또는 세슘(Cs)과 같은 알칼리 금속, 또는 마그네슘(Mg), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 또는 라듐(Ra)과 같은 알칼리 토금속으로 이루어질 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. N형 호스트 물질은, 전자를 전달할 수 있는 물질, 일 예로 Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum), Liq(8-hydroxyquinolinolato-lithium), PBD(2-(4-biphenylyl)-5-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4oxadiazole), TAZ(3-(4-biphenyl)4-phenyl-5-tert-butylphenyl-1,2,4-triazole), spiro-PBD, 및 BAlq(bis(2-methyl-8-quinolinolate)-4-(phenylphenolato)aluminium), SAlq, TPBi(2,2',2-(1,3,5-benzinetriyl)-tris(1-phenyl-1-H-benzimidazole), 옥사디아졸(oxadiazole), 트리아졸(triazole), 페난트롤린(phenanthroline), 벤족사졸(benzoxazole) 또는 벤즈티아졸(benzthiazole) 중 어느 하나 이상으로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
P형 전하 생성층(P-CGL)은 제2 스택(ST2)으로 정공을 주입한다. P형 전하 생성층(P-CGL)은 P형 도펀트 물질 및 P형 호스트 물질을 포함할 수 있다. P형 도펀트 물질은, 일 예로 금속 산화물, 테트라플루오로-테트라시아노퀴노디메탄(F4-TCNQ), HAT-CN(Hexaazatriphenylene-hexacarbonitrile), 헥사아자트리페닐렌 등과 같은 유기물 또는 V2O5, MoOx, WO3 등과 같은 금속 물질로 이루어질 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. P형 호스트 물질은, 정공을 전달할 수 있는 물질, 일 예로 NPD(N,N-dinaphthyl-N,N'-diphenyl benzidine)(N,N'-bis(naphthalene-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)-2,2'-dimethylbenzidine), TPD(N,N'-bis-(3-methylphenyl)-N,N'-bis-(phenyl)-benzidine) 및 MTDATA(4,4',4-Tris(N-3-methylphenyl-N-phenyl-amino)-triphenylamine) 중 어느 하나 이상을 포함하는 물질로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
도 9c를 참조하면, 유기층(230)은 제1 유기 발광층(EML1)을 포함하는 제1 스택(ST1), 제2 유기 발광층(EML2)을 포함하는 제2 스택(ST2), 제3 유기 발광층(EML3)을 포함하는 제3 스택(ST3), 제1 스택(ST1)과 제2 스택(ST2) 사이에 배치되는 제1 전하 생성층(CGL1) 및 제2 스택(ST2)과 제3 스택(ST3) 사이에 배치되는 제2 전하 생성층(CGL2)을 포함할 수 있다.
여기서, 제1 스택(ST1)은 전자 주입층(EIL), 제1 전자 수송층(ETL1), 제1 유기 발광층(EML1), 제1 전자 저지층(EBL1) 및 제1 정공 수송층(HTL1)을 포함하고, 제2 스택(ST2)은 제2 전자 수송층(ETL2), 제2 유기 발광층(EML2), 제2 전자 저지층(EBL2) 및 제2 정공 수송층(HTL2)을 포함하고, 제3 스택(ST3)은 제3 전자 수송층(ETL3), 제3 유기 발광층(EML3), 제3 전자 저지층(EBL3), 제3 정공 수송층(HTL3) 및 정공 주입층(HIL)을 포함할 수 있으며, 이러한 각층의 역할 및 구성은 전술한 바와 같다.
그리고, 제1 전하 생성층(CGL1)은 제1 N형 전하 생성층(N-CGL1) 및 제1 P형 전하 생성층(P-CGL1)을 포함하고, 제1 N형 전하 생성층(N-CGL1)은 제2 전자 수송층(ETL2)에 접하고, 제1 P형 전하 생성층(P-CGL1)은 제1 N형 전하 생성층(N-CGL1) 및 제1 정공 수송층(HTL1) 사이에 배치될 수 있다.
제2 전하 생성층(CGL2)은 제2 N형 전하 생성층(N-CGL2) 및 제2 P형 전하 생성층(P-CGL2)을 포함하고, 제2 N형 전하 생성층(N-CGL2)은 제3 전자 수송층(ETL3)에 접하고, 제2 P형 전하 생성층(P-CGL2)은 제2 N형 전하 생성층(N-CGL2) 및 제2 정공 수송층(HTL2) 사이에 배치될 수 있다. 이러한 제1 및 제2 전하 생성층(CGL1, CGL2)의 역할 및 구성은 전술한 바와 같다.
다만, 여기서 제1 유기 발광층(EML1) 및 제3 유기 발광층(EML3)은 적녹색 유기 발광층이고, 제1 유기 발광층(EML1) 및 제3 유기 발광층(EML3)에서 발광하는 파장의 범위는 대략 520nm 내지 580nm일 수 있다. 그리고, 제2 유기 발광층(EML2)은 하늘색(sky blue) 유기 발광층이고, 제2 유기 발광층(EML)에서 발광하는 파장의 범위는 대략 450nm 내지 480nm일 수 있다.
전술한 바와 같이 애노드(216)와 캐소드(226) 사이에 전류가 인가되면, 캐소드(226)로부터 전자가 유기층(230)으로 주입되고 애노드(216)로부터 정공이 유기층(230)으로 주입된다. 이후, 유기층(230) 내에는 여기자(exciton)가 생성되며, 생성된 여기자가 소멸(decay)함에 따라 유기 발광층의 LUMO(Lowest Unoccupied Molecular Orbital)와 HOMO(Highest Occupied Molecular Orbital)의 에너지 차이에 해당하는 광이 발생된다.
여기서 유기층(230)에서 발생된 빛은 도전막(213)과 애노드(216) 및 캐소드(226)의 투과율 및 반사율에 따라 전면 발광(top emission)할 것인지 배면 발광(bottom emission)할 것인지 결정될 수 있다.
일 예로, 도전막(213)과 애노드(216)가 투명 전극이고 캐소드(226)가 반사 전극으로 구성될 경우, 유기층(230)에서 발생된 빛은 캐소드(226)에 의해 반사되어, 도전막(213)과 애노드(216)를 투과해 유기발광소자 유닛의 하부로 광이 발생하게 된다. 즉, 이 경우 유기발광소자 유닛은 배면 발광을 할 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되지 않고, 도전막(213)과 애노드(216)가 반사 전극이고 캐소드(226)가 투명 전극으로 구성될 경우, 유기발광소자 유닛은 전면 발광을 할 수도 있다.
다시 도 1 내지 도 8을 참조하면, 조명부(EA)의 보조 배선(211) 상부에는 제1 보호층(215a)이 배치되므로, 보조 배선(211) 상부의 유기층(230)은 보조 배선(211)과 직접 접촉하지 않게 되어 보조 배선(211) 상부에는 유기발광소자가 형성되지 않는다. 즉, 조명부(EA) 내의 유기발광소자는 일 예로, 그물망 형상으로 이루어진 보조 배선(211) 사이의 대략 직사각형 형상의 발광영역(205)에만 형성된다.
캐소드(226)가 형성된 기판(210)에는 제2 보호층(215b) 및 제3 보호층이 구비될 수 있다.
제2 보호층(215b)은 조명부(EA)의 유기층(230)과 캐소드(226)를 덮도록 형성되어 조명부(EA)의 유기층(230)으로 수분이 침투하는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다.
본 발명의 경우에는 점착층(260)과 금속필름(270)의 봉지수단 이외에 제2 보호층(215b)과 제3 보호층을 조명부(EA)의 유기층(230)과 캐소드(226)를 덮도록 형성함으로써, 실제 광이 발광되어 출력되는 조명장치(200)의 유기층(230)으로 수분이 침투하는 것을 방지할 수 있다.
제2 보호층(215b)은 포토아크릴과 같은 유기물질로 구성될 수 있다. 또한, 제3 보호층은 SiOx나 SiNx 등의 무기물질로 구성될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
제3 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, 제1 패드부(PA1)의 기판(210)에는 애노드(216)와 전기적으로 접속된 제1 패드전극(227)이 제1 오픈 홀(OP1)을 통해 외부로 노출될 수 있다. 제2 패드부(PA2)의 기판(210)에는 컨택홀(214)을 통해 캐소드(226)와 전기적으로 접속된 제2 패드전극(228)이 제2 오픈 홀(OP2)을 통해 외부로 노출될 수 있다. 따라서, 제1 패드전극(227) 및 제2 패드전극(228)은 외부의 전원과 전기적으로 접속되어, 애노드(216) 및 캐소드(226)에 각각 전류를 인가한다.
제3 보호층 위에는 PSA(Pressure Sensitive Adhesive)와 같은 점착층(260)이 구비되고, 그 위에 금속필름(270)이 배치되어, 금속필름(270)이 제3 보호층에 부착됨으로써 조명장치(200)를 밀봉할 수 있다.
점착층(260)은 광경화성 점착제 또는 열경화성 점착제로 형성될 수 있다.
일 예로, 점착층(260)은 금속필름(270)을 유기발광소자 유닛에 부착하는 PSA로 구성될 수 있고, 점착층(260)의 두께는 대략 30um일 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 조명장치(200)의 설계의 필요성에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
다른 일 예로, 점착층(260)은 에폭시(epoxy)계의 열경화성 수지(thermoset resin)가 적용될 수 있다.
에폭시계의 열경화성 수지 만으로는 수분투과율(Water Vapor Transmission Rate; WVTR) 특성이 10-6g/m2/day 수준을 만족하지 못하나, 유기발광소자의 상, 하부에 금속필름(270)과 배리어층이 위치할 경우에, 가용성 금속 물질로 이루어진 애노드(216)의 WVTR 특성이 10-6g/m2/day 수준을 만족할 필요는 없다. 따라서, 가용성 금속 물질로 이루어진 애노드(216)의 WVTR 특성이 10-1g/m2/day이하라도 신뢰성 확보가 가능하다.
본 발명에 따른 가용성 금속 물질로 이루어진 애노드(216)는 배리어층의 특성을 확보하기 위해 에폭시계의 바인더(binder)를 적용할 수 있으며, 투명성을 띄는 전도성 나노 파티클을 합성하는 것을 필요로 한다. 일 예로, WVTR 특성을 충분히 확보하기 위해서 PI 기판(210)의 배면에 외부 배리어층을 추가할 수 있다.
금속필름(270)은 점착층(260) 위에 배치되어, 조명장치(200) 자체의 강성을 유지하는 역할을 한다. 이를 위하여 금속필름(270)은 대략 20um 두께의 구리로 형성될 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 조명장치(200)의 설계의 필요성에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
이때, 점착층(260)과 금속필름(270)의 봉지수단은 제2 보호층(215b) 및 제3 보호층을 충분히 덮도록 부착될 수 있다.
그리고, 그 위에 보호필름(275)이 패드부(PA1, PA2)를 제외한 기판(210)의 조명부(EA) 전면에 부착될 수 있다.
즉, 보호필름(275)은 금속필름(270) 위에 배치되어, 조명장치(200)의 외부 충격을 흡수 및 보호하는 역할을 할 수 있다. 이를 위하여, 보호필름(275)은 대략 100um 두께의 고분자 필름인 PET(Polyethylene terephthalate)로 형성될 수 있다, 그러나, 이에 한정되지 않고, 조명장치(200)의 설계의 필요성에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제2 실시예에 따른 조명장치의 제조방법을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 10a 내지 도 10f는 도 6에 도시된 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기발광소자를 이용한 조명장치의 제조방법을 순차적으로 보여주는 평면도이다.
도 11a 내지 도 11f는 도 7a에 도시된 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기발광소자를 이용한 조명장치의 제조방법을 순차적으로 보여주는 단면도이다.
도 10a 및 도 11a를 참조하면, 조명부와 패드부로 나뉘어진 기판(210) 전면에 소정의 내부 광추출층을 형성할 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 내부 광추출층을 형성하지 않을 수도 있다.
내부 광추출층 상부에는 추가로 평탄화층이 구비될 수도 있다.
기판(210)은 투명한 글라스(glass)로 구성될 수 있다. 또한, 기판(210)은 폴리이미드(polyimide; PI)와 같이 휘어지는 특성을 갖는 고분자 물질로 구성될 수 있다.
다음으로, 기판(210)의 조명부에 격벽(290)을 형성할 수 있다.
격벽(290)은 절연물질이나 애노드에 비해 상대적으로 높은 저항을 가진 도전물질로 구성될 수 있다.
격벽(290)은 잉크젯 프린팅 방식으로 형성될 수 있다.
격벽(290)은 높은 저항 값을 가지므로, 단락 결함 발생 시 적정한 저항을 부가하여 전류가 단락 결함 부위를 통하여 빠져나가는 것을 방지하는 역할을 한다. 이를 위하여, 격벽(290)은 단락 결함으로 인한 누설 전류 및 그와 관련한 발광 효율 손실을 감소시키기에 적절한 저항 값을 가질 수 있다.
격벽(290)은 발광영역의 외곽을 둘러싸는 개곡선(open curve)의 형태를 가질 수 있다. 또한, 격벽(290)은 직선의 조합이거나 곡선을 포함할 수 있다.
격벽(290)은 제1 애노드를 상하로 관통하는 높이로 형성될 수 있다.
다만, 애노드의 저항이 충분히 클 경우 격벽(290)을 형성하지 않을 수도 있다.
다음으로, 도 10b 및 도 11b를 참조하면, 격벽(290)이 형성된 기판(210)에 가용성(soluble) 잉크를 전면 코팅하여 애노드(216)를 형성할 수 있다.
본 발명의 애노드(216)는, 나노 사이즈의 금속 입자가 용제 내에 분산되어 있는 도전 가용성 잉크를 이용하여 형성될 수 있다. 구성 성분으로는, 일 예로 고분자 물질인 모노머, 가교제, 분산제, 안정제 등을 포함할 수 있다. 후에 열 경화가 완료되면, 고형 성분은 애노드(216) 내에 남아있게 됩니다.
애노드(216)는, 일 예로 금속 파티클 또는 탄소 나노튜브(carbon nanotube; CNT), 나노와이어(nanowire), 나노-파우더(nano powder), 그래핀(graphene) 소재가 함유된 투명 가용성 금속 물질로 이루어질 수 있다. 이러한 애노드(216)는 잉크젯 프린팅(inkjet printing) 기술, 슬롯 다이 코팅(slot die coating)이나 바 코팅(bar coating) 등의 유기막 코팅 공정을 통해 형성될 수 있다.
일 예로, 애노드(216)는 ITO 나노-파우더를 이용하여 형성될 수 있다.
또한, ITO 가용성 잉크의 경우, 스퍼터링(sputtering)으로 형성한 박막 ITO 전극에 비해 면 저항이 5배, 비저항이 30배 수준의 특성을 보여, 상대적으로 높은 비저항 특성에 따라 격벽(290)의 삭제도 가능하다.
또한, ITO 가용성 잉크의 투과율은 90%이상으로 투과율의 손실이 없는 이점도 있다.
본 발명에 따른 가용성 금속 물질로 이루어진 애노드(216)는, 대략 300 ~ 104Ω/□의 저항을 가질 수 있으며, 대략 5 ~ 20㎛의 두께로 형성할 수 있다.
기판(210) 위에 내부 광추출층이 구비될 경우, 본 발명의 제2 실시예에 따른 애노드(216)는 배리어층의 기능을 가져서 내부 광추출층의 표면을 평탄화할 수 있다.
애노드(216)는, 조명부와 제1 패드부에 구비된 제1 애노드(216a) 및 제2 패드부에 구비된 제2 애노드(216b)로 이루어질 수 있다. 제1 애노드(216a)와 제2 애노드(216b)는 조명부에서 서로 분리될 수 있다.
일 예로, 제1 애노드(216a)는 전체적으로 사각형의 형태로 이루어지되, 상부 중앙부분이 제거되어 리세션을 구성하며, 그 리세션에 제2 애노드(216b)가 배치될 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
다음으로, 도 10c 및 도 11c를 참조하면, 애노드(216) 위에 Al, Au, Cu, Ti, W, Mo 또는 이들의 합금과 같은 금속을 적층하고 식각하여, 조명부 및 제1, 제2 패드부에 단일층 또는 복수의 층으로 이루어진 보조 배선(211) 및 제1, 제2 패드전극(227, 228)을 형성할 수 있다.
일 예로, 보조 배선(211)은 조명부 전체에 걸쳐 얇은 폭의 그물망 형상, 매시 형상, 육각형이나 팔각형 형상, 또는 원 형상 등으로 배치되어 조명부 전체에 발광영역의 제1 애노드(216a)에 균일한 전류가 인가되도록 하여 대면적 조명장치에서 균일한 휘도의 발광이 가능하게 하는 역할을 한다.
다음으로, 도 10d 및 도 11d를 참조하면, 기판(210) 전체에 걸쳐 SiNx나 SiOx와 같은 무기물질이나 포토아크릴과 같은 유기물질을 적층한다.
이후, 무기물질이나 유기물질을 식각하여 조명부의 보조 배선(211) 상부와 측부 및 제1, 제2 패드부에 제1 보호층(215a)을 형성하며, 제2 패드전극(228)의 일부를 노출시키는 컨택홀(214) 및 제1, 제2 패드전극(227, 228)의 일부를 오픈 하는 제1, 제2 오픈 홀(OP1, OP2)을 형성할 수 있다.
이때, 제1 보호층(215a)이 보조 배선(211)을 덮도록 형성되나, 실제 광이 발광하는 발광영역에는 제1 보호층(215a)이 형성되지 않는다. 또한, 제1 보호층(215a)은 보조 배선(211)을 둘러싸도록 형성되어 보조 배선(211)에 의한 단차를 감소시킴으로써, 이후 형성되는 각종 층들이 단선되지 않고 안정적으로 형성되도록 할 수 있다.
따라서, 제1 패드부의 기판(210)에는 제1 애노드(216a)와 전기적으로 접속된 제1 패드전극(227)이 제1 오픈 홀(OP1)을 통해 외부로 노출될 수 있다. 제2 패드부의 기판(210)에는 컨택홀(214)을 통해 캐소드와 전기적으로 접속된 제2 패드전극(228)이 제2 오픈 홀(OP2)을 통해 외부로 노출될 수 있다.
이어서, 도 10e 및 도 11e를 참조하면, 기판(210)의 조명부에 유기물질과 금속으로 이루어진 유기층(230)과 캐소드(226)를 각각 형성할 수 있다.
구체적으로, 기판(210)의 조명부 내에 유기물질로 이루어진 유기층(230)을 형성할 수 있다.
이때, 유기층(230)은 적색 유기 발광층을 포함하는 단일 스택(single stack) 구조로 구성되거나, 복수의 적색 유기 발광층을 포함하는 다중 스택(multi stack)의 탠덤(tandem) 구조로 구성되거나 적녹색 유기 발광층 및 하늘색 유기 발광층을 포함하는 다중 스택(multi stack)의 탠덤(tandem) 구조로 구성될 수 있다. 그러나, 본 발명의 유기층(230)이 전술한 구조에 한정되는 것은 아니며, 다양한 구조가 적용될 수 있을 것이다. 또한, 유기층(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 전하 생성층을 포함할 수 있다.
이후, 기판(210)의 조명부 내에 유기층(230)을 덮도록 금속으로 이루어진 캐소드(226)를 형성할 수 있다.
이때, 캐소드(226)는 컨택홀(214)을 통해 그 하부의 제2 패드전극(228)과 전기적으로 접속할 수 있다.
캐소드(226)는 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 타이타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 은, 주석 및 납과 같은 금속, 또는 이들의 합금으로 형성될 수 있다.
조명부의 애노드(216)와, 유기층(230) 및 캐소드(226)는 유기발광소자를 구성할 수 있다.
이때, 조명부의 보조 배선(211) 상부에는 제1 보호층(215a)이 배치되므로, 보조 배선(211) 상부에는 유기발광소자가 형성되지 않는다.
이후, 기판(210)의 조명부 내에 유기층(230)과 캐소드(226)를 덮도록 유기물질로 이루어진 제2 보호층(215b)을 형성할 수도 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
제2 보호층(215b)은, 조명부의 유기층(230)과 캐소드(226)를 덮도록 형성되어 조명부의 유기층(230)으로 수분이 침투하는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다.
이러한 유기층(230)과, 캐소드(226) 및 제2 보호층(215b)은 롤-제조장치를 통해 인-라인으로 형성할 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
이후, 도시하지 않았지만, 기판(210)의 조명부에 제2 보호층(215b)을 덮도록 제3 보호층을 형성할 수도 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
제3 보호층은 또 다른 롤-제조장치를 통해 형성할 수 있다.
제3 보호층은 SiOx나 SiNx 등의 무기물질로 구성될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
제3 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.
이후, 도 10f 및 도 11f를 참조하면, 기판(210)의 조명부 위에 광경화성 접착물질 또는 열경화성 접착물질로 이루어진 점착제를 도포하여 점착층(260)을 형성할 수 있다. 그리고, 그 위에 금속필름(270)을 위치시킨 후, 점착층(260)을 경화함으로써 금속필름(270)을 부착할 수 있다.
이때, 제1, 제2 패드부는 금속필름(270)의 봉지수단에 의해 가려지지 않아 제1, 제2 패드전극(227, 228)을 통해 외부와 전기적으로 연결될 수 있다.
이후, 제1, 제2 패드부를 제외한 기판(210)의 조명부 전면에 소정의 보호필름(275)을 부착함으로써 조명장치를 완성할 수 있다.
한편, 전술한 본 발명의 제2 실시예는 보조 배선이 가용성 금속 물질로 이루어진 애노드의 상부에 형성된 경우를 예로 들고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보조 배선은 애노드의 하부에 배치될 수도 있으며, 이 경우 가용성 금속 물질로 이루어진 애노드는 보조 배선을 덮도록 형성될 수 있으며, 이를 다음의 본 발명의 제2, 제3 실시예를 통해 상세히 설명한다.
도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 유기발광소자를 이용한 조명장치를 개략적으로 보여주는 평면도이다.
도 13은 도 12에 도시된 본 발명의 제3 실시예에 따른 유기발광소자를 이용한 조명장치의 III-III'선에 따른 단면을 개략적으로 보여주는 도면이다.
본 발명에서는 유기물질로 이루어진 유기발광소자를 이용한 조명장치를 제공한다. 유기발광소자를 이용한 조명장치는 개별 화소 내에 구동을 위한 TFT를 구비하지 않을 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 조명장치가 연성을 가진 휘어지는(flexible) 조명장치로서 설명되지만, 본 발명이 휘어지는 조명장치에만 적용되는 것이 아니라 휘어지지 않는 일반적인 조명장치에도 적용될 수 있을 것이다.
전술한 바와 같이 본 발명의 제3 실시예에 따른 유기발광소자를 이용한 조명장치는, 면발광이 이루어지는 유기발광소자 유닛과 유기발광소자 유닛을 봉지하는 봉지부를 포함하여 구성될 수 있다.
그리고, 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.
도 12 및 도 13을 참조하면, 유기발광소자 유닛은 기판(310) 위에 구비된 유기발광소자로 구성될 수 있으며, 기판(310)과 유기발광소자 사이에는 내부 광추출층이 추가로 구비될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 내부 광추출층을 구비하지 않을 수도 있다.
내부 광추출층 상부에는 추가로 평탄화층이 구비될 수도 있다.
이때, 본 발명의 제3 실시예에 따른 조명장치(300)는 실제 광을 발광하여 외부로 출력하는 조명부(EA)와 패드전극(327, 328)을 통해 외부와 전기적으로 연결하여 조명부(EA)에 신호를 인가하는 패드부(PA1, PA2)로 나뉠 수 있다.
패드부(PA1, PA2)는 금속필름(370)의 봉지수단 및/또는 보호필름(375)에 의해 가려지지 않아 패드전극(327, 328)을 통해 외부와 전기적으로 연결될 수 있다. 패드전극(327, 328)은 오픈 홀(OP1, OP2)을 통해 외부로 노출될 수 있다. 따라서, 금속필름(370) 및/또는 보호필름(375)은 패드부(PA1, PA2)를 제외한 기판(310)의 조명부(EA) 전면에 부착될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
조명부(EA) 외곽의 패드부(PA1, PA2)에는 제1 보호층(315a)과, 유기층(330) 및 캐소드(326)가 형성되지 않고, 제1, 제2 애노드(316a, 316b)가 일부 제거되어 오픈 홀(OP1, OP2)이 형성됨에 따라 오픈 홀(OP1, OP2)을 통해 패드전극(327, 328)이 외부로 노출될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 보호층(315a)이 패드부(PA1, PA2)에도 형성되며, 제1 보호층(315a)과 제1, 제2 애노드(316a, 316b)가 일부 제거되어 오픈 홀(OP1, OP2)이 형성될 수도 있다.
이때, 조명부(EA)에는 유기층(330)과 캐소드(326)를 덮도록 유기물질의 제2 보호층(315b)과 무기물질의 제3 보호층(미도시)이 추가로 형성될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
조명부(EA)에 위치하는 제2 패드전극(328) 상부의 제1 보호층(315a)은 소정 영역이 제거되어 제2 패드전극(328)을 노출시키는 컨택홀(314)을 구비할 수 있다. 따라서, 캐소드(326)는 컨택홀(314)을 통해 제2 패드전극(328)에 전기적으로 접속할 수 있다.
유기발광소자 유닛을 구체적으로 설명하면, 기판(310) 상부에 애노드(316) 및 캐소드(326)가 배치되고, 애노드(316)와 캐소드(326) 사이에는 유기층(330)이 배치되어 유기발광소자를 구성할 수 있다.
이에 더해, 유기발광소자 유닛은 애노드(316)의 전도성을 보완하기 위한 보조 배선(311) 및 애노드(316)와 캐소드(326) 사이의 단락을 방지하기 위한 제1 보호층(315a)을 추가로 포함할 수 있다.
기판(310)은 투명한 글라스(glass)로 구성될 수 있다. 또한, 기판(310)은 폴리이미드(polyimide; PI)와 같이 휘어지는 특성을 갖는 고분자 물질로 구성될 수 있다.
기판(310) 위에는 소정의 내부 광추출층(미도시)이 구비될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
기판(310)의 조명부(EA) 및 제1 패드부(PA1)에는 보조 배선(311) 및 제1 패드전극(327)이 배치되며, 기판(310)의 제2 패드부(PA2)에는 제2 패드전극(328)이 배치될 수 있다.
보조 배선(311)은 조명부(EA) 전체에 걸쳐 얇은 폭의 그물망 형상, 매시 형상, 육각형이나 팔각형 형상, 또는 원 형상 등으로 배치되어 조명부(EA) 전체에 제1 애노드(316a)에 균일한 전류가 인가되도록 하여 대면적 조명장치(300)에서 균일한 휘도의 발광이 가능하게 하는 역할을 한다.
보조 배선(311)과 제1 패드전극(327) 및 제2 패드전극(328)은 동일한 층에 배치될 수 있으며, Al, Au, Cu, Ti, W, Mo, 또는 이들의 합금과 같이 전도성이 좋은 금속으로 구성될 수 있다. 도시하지 않았지만, 보조 배선(311)과 제1 패드전극(327) 및 제2 패드전극(328)은 상, 하부의 2층 구조로 구성될 수도 있지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 단일층으로 구성될 수도 있다.
보조 배선(311)과 제1 패드전극(327) 및 제2 패드전극(328)이 형성된 기판(310) 위에 본 발명의 제3 실시예에 따른 애노드(316)가 구비될 수 있다.
애노드(316)는, 투명 가용성(soluble) 금속 물질로 이루어질 수 있다.
본 발명의 애노드(316)는, 나노 사이즈의 금속 입자가 용제 내에 분산되어 있는 도전 가용성 잉크를 이용하여 형성될 수 있다. 구성 성분으로는, 일 예로 고분자 물질인 모노머, 가교제, 분산제, 안정제 등을 포함할 수 있다. 후에 열 경화가 완료되면, 고형 성분은 애노드(316) 내에 남아있게 됩니다.
애노드(316)는, 일 예로 금속 파티클 또는 탄소 나노튜브(carbon nanotube; CNT), 나노와이어(nanowire), 나노-파우더(nano powder), 그래핀(graphene) 소재가 함유된 투명 가용성 금속 물질로 이루어질 수 있다. 이러한 애노드(316)는 잉크젯 프린팅(inkjet printing) 기술, 슬롯 다이 코팅(slot die coating)이나 바 코팅(bar coating) 등의 유기막 코팅 공정을 통해 형성될 수 있다.
일 예로, 애노드(316)는 ITO 나노-파우더를 이용하여 형성될 수 있다. 이 경우 ITO 나노-파우더는 옐로우(yellow)나 블루(blue) 색을 가지며, 비표면적값은 20 ~ 40m2/g의 값을 가질 수 있다. 또한, ITO 나노-파우더는 10 ~ 20nm의 파티클 크기를 가질 수 있다.
ITO 나노-파우더를 첨가한 도전 가용성 잉크(이하, ITO 가용성 잉크라 함)의 경우, 굴절률이 1.9 ~ 2.0 수준으로 PI보다 고 굴절 특성을 가져, 광추출에 유리하다.
또한, ITO 가용성 잉크의 경우, 스퍼터링(sputtering)으로 형성한 박막 ITO 전극에 비해 면 저항이 5배, 비저항이 30배 수준의 특성을 보여, 상대적으로 높은 비저항 특성에 따라 단락방지 패턴의 삭제도 가능하다.
또한, ITO 가용성 잉크의 투과율은 90%이상으로 투과율의 손실이 없는 이점도 있다.
본 발명에 따른 가용성 금속 물질로 이루어진 애노드(316)는, 대략 300 ~ 104Ω/□의 저항을 가질 수 있으며, 대략 5 ~ 20㎛의 두께로 형성할 수 있다.
애노드(316)는, 조명부(EA)와 제1 패드부(PA1)에 구비된 제1 애노드(316a) 및 제2 패드부(PA2)에 구비된 제2 애노드(316b)로 이루어질 수 있다. 제1 애노드(316a)와 제2 애노드(316b)는 조명부(EA)에서 서로 분리될 수 있다.
일 예로, 제1 애노드(316a)는 전체적으로 사각형의 형태로 이루어지되, 상부 중앙부분이 제거되어 리세션을 구성하며, 그 리세션에 제2 애노드(316b)가 배치될 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
이때, 절연물질로 이루어진 격벽(390)이 조명부(EA)의 제1 애노드(316a)에 구비될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 격벽(390)은 애노드(316)에 비해 상대적으로 높은 저항을 가진 도전물질로 구성될 수도 있다.
격벽(390)은 제1 보호층(315a)으로 덮여 단락 발생이 방지될 수 있다.
일 예로, 격벽(390)은 발광영역의 외곽을 둘러싸는 개곡선의 형태를 가질 수 있다. 또한, 격벽(390)은 직선의 조합이거나 곡선을 포함할 수 있다.
격벽(390)은 제1 애노드(316a)를 상하로 관통하도록 형성될 수 있다.
격벽(390)은 제1 보호층(315a)으로 이루어질 수도 있다.
애노드(316)를 구성하는 도전성 유기 재료의 경우 면 저항이 기본적으로 큰 값을 가지나, 애노드(316)의 저항이 충분히 클 경우 격벽이 필요하지 않을 수도 있다.
기판(310)의 조명부(EA)에는 제1 보호층(315a)이 적층될 수 있다.
일 예로, 제1 보호층(315a)은 전체적으로 일정 폭을 가진 그물망 형태로 형성될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
조명부(EA)에 배치된 제1 보호층(315a)은 보조 배선(311) 상부의 제1 애노드(316a) 일부와 이에 인접하는 격벽(390)을 덮도록 구성될 수 있다.
제1 보호층(315a)은 SiOx나 SiNx 등의 무기물질로 구성될 수 있다.
그러나, 제1 보호층(315a)은 포토아크릴과 같은 유기물질로 구성될 수도 있고, 무기물질 및 유기물질의 복수의 층으로 구성될 수도 있다.
그리고, 제1 보호층(315a)이 배치된 기판(310) 상부에는 유기층(330)과 캐소드(326)가 배치될 수 있다. 이때, 조명부(EA)에 위치하는 제2 패드전극(328) 상부의 제1 보호층(315a)과 제2 애노드(316b)는 소정 영역이 제거되어 제2 패드전극(328)을 노출시키는 컨택홀(314)을 구비할 수 있으며, 이에 캐소드(326)는 컨택홀(314)을 통해 그 하부의 제2 패드전극(328)에 전기적으로 접속할 수 있다.
캐소드(326)는 유기층(330)으로 전자 주입이 용이하도록 일 함수가 낮은 도전성 물질로 구성될 수 있다. 캐소드(326)로 사용되는 물질로, 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 나트륨(Na), 타이타늄(Ti), 인듐(In), 이트륨(Y), 리튬(Li), 가돌리늄(Gd), 알루미늄(Al), 은(Ag), 주석(Sn) 및 납(Pb)과 같은 금속, 또는 이들의 합금을 예로 들 수 있다.
유기층(330)은 적색 유기 발광층을 포함하는 단일 스택(single stack) 구조로 구성되거나, 복수의 적색 유기 발광층을 포함하는 다중 스택(multi stack)의 탠덤(tandem) 구조로 구성되거나 적녹색 유기 발광층 및 하늘색 유기 발광층을 포함하는 다중 스택(multi stack)의 탠덤(tandem) 구조로 구성될 수 있다. 그러나, 본 발명의 유기층(330)이 전술한 구조에 한정되는 것은 아니며, 다양한 구조가 적용될 수 있을 것이다.
캐소드(326)가 형성된 기판(310)에는 제2 보호층(315b) 및 제3 보호층이 구비될 수 있다.
제3 보호층 위에는 PSA(Pressure Sensitive Adhesive)와 같은 점착층(360)이 구비되고, 그 위에 금속필름(370)이 배치되어, 금속필름(370)이 제3 보호층에 부착됨으로써 조명장치(300)를 밀봉할 수 있다.
도 14는 본 발명의 제4 실시예에 따른 유기발광소자를 이용한 조명장치를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 14를 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 유기발광소자를 이용한 조명장치(400)는 기판(410) 위에 구비된 유기발광소자를 포함할 수 있다.
기판(410)은 투명한 글라스(glass)로 구성될 수 있다. 또한, 기판(410)은 폴리이미드(polyimide; PI)와 같이 휘어지는 특성을 갖는 고분자 물질로 구성될 수 있다.
이때, 기판(410)과 유기발광소자 사이에는 내부 광추출층이 추가로 구비될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 내부 광추출층을 구비하지 않을 수도 있다.
내부 광추출층 상부에는 추가로 평탄화층이 구비될 수도 있다.
이때, 본 발명의 제4 실시예에 따른 조명장치(400)는 실제 광을 발광하여 외부로 출력하는 조명부(EA)와 패드전극(427, 428)을 통해 외부와 전기적으로 연결하여 조명부(EA)에 신호를 인가하는 패드부(PA1, PA2)로 나뉠 수 있다.
패드부(PA1, PA2)는 금속필름(470)의 봉지수단 및/또는 보호필름(475)에 의해 가려지지 않아 패드전극(427, 428)을 통해 외부와 전기적으로 연결될 수 있다. 패드전극(427, 428)은 오픈 홀(OP1, OP2)을 통해 외부로 노출될 수 있다. 따라서, 금속필름(470) 및/또는 보호필름(475)은 패드부(PA1, PA2)를 제외한 기판(410)의 조명부(EA) 전면에 부착될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
조명부(EA) 외곽의 패드부(PA1, PA2)에는 제1 보호층(415a)과, 유기층(430) 및 캐소드(426)가 형성되지 않고, 제1, 제2 애노드(416a, 416b)가 일부 제거되어 오픈 홀(OP1, OP2)이 형성됨에 따라 오픈 홀(OP1, OP2)을 통해 패드전극(427, 428)이 외부로 노출될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 보호층(415a)이 패드부(PA1, PA2)에도 형성되며, 제1 보호층(415a)과 제1, 제2 애노드(416a, 416b)가 일부 제거되어 오픈 홀(OP1, OP2)이 형성될 수도 있다.
기판(410)의 조명부(EA) 및 제1 패드부(PA1)에는 보조 배선(411) 및 제1 패드전극(427)이 배치되며, 기판(410)의 제2 패드부(PA2)에는 제2 패드전극(428)이 배치될 수 있다.
보조 배선(411)은 조명부(EA) 전체에 걸쳐 얇은 폭의 그물망 형상, 매시 형상, 육각형이나 팔각형 형상, 또는 원 형상 등으로 배치되어 조명부(EA) 전체에 제1 애노드(416a)에 균일한 전류가 인가되도록 하여 대면적 조명장치(400)에서 균일한 휘도의 발광이 가능하게 하는 역할을 한다.
보조 배선(411)과 제1 패드전극(427) 및 제2 패드전극(428)은 동일한 층에 배치될 수 있으며, Al, Au, Cu, Ti, W, Mo, 또는 이들의 합금과 같이 전도성이 좋은 금속으로 구성될 수 있다. 도시하지 않았지만, 보조 배선(411)과 제1 패드전극(427) 및 제2 패드전극(428)은 상, 하부의 2층 구조로 구성될 수도 있지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 단일층으로 구성될 수도 있다.
보조 배선(411)과 제1 패드전극(427) 및 제2 패드전극(428)이 형성된 기판(410) 위에 본 발명의 제3 실시예에 따른 애노드(416)가 구비될 수 있다.
애노드(416)는, 투명 가용성(soluble) 금속 물질로 이루어질 수 있다.
본 발명의 애노드(416)는, 나노 사이즈의 금속 입자가 용제 내에 분산되어 있는 도전 가용성 잉크를 이용하여 형성될 수 있다. 구성 성분으로는, 일 예로 고분자 물질인 모노머, 가교제, 분산제, 안정제 등을 포함할 수 있다. 후에 열 경화가 완료되면, 고형 성분은 애노드(416) 내에 남아있게 됩니다.
애노드(416)는, 일 예로 금속 파티클 또는 탄소 나노튜브(carbon nanotube; CNT), 나노와이어(nanowire), 나노-파우더(nano powder), 그래핀(graphene) 소재가 함유된 투명 가용성 금속 물질로 이루어질 수 있다. 이러한 애노드(416)는 잉크젯 프린팅(inkjet printing) 기술, 슬롯 다이 코팅(slot die coating)이나 바 코팅(bar coating) 등의 유기막 코팅 공정을 통해 형성될 수 있다.
일 예로, 애노드(416)는 ITO 나노-파우더를 이용하여 형성될 수 있다. 이 경우 ITO 나노-파우더는 옐로우(yellow)나 블루(blue) 색을 가지며, 비표면적값은 20 ~ 40m2/g의 값을 가질 수 있다. 또한, ITO 나노-파우더는 10 ~ 20nm의 파티클 크기를 가질 수 있다.
ITO 나노-파우더를 첨가한 도전 가용성 잉크(이하, ITO 가용성 잉크라 함)의 경우, 굴절률이 1.9 ~ 2.0 수준으로 PI보다 고 굴절 특성을 가져, 광추출에 유리하다.
또한, ITO 가용성 잉크의 경우, 스퍼터링(sputtering)으로 형성한 박막 ITO 전극에 비해 면 저항이 5배, 비저항이 30배 수준의 특성을 보여, 상대적으로 높은 비저항 특성에 따라 단락방지 패턴의 삭제도 가능하다.
또한, ITO 가용성 잉크의 투과율은 90%이상으로 투과율의 손실이 없는 이점도 있다.
본 발명에 따른 가용성 금속 물질로 이루어진 애노드(416)는, 대략 300 ~ 104Ω/□의 저항을 가질 수 있으며, 대략 5 ~ 20㎛의 두께로 형성할 수 있다.
애노드(416)는, 조명부(EA)와 제1 패드부(PA1)에 구비된 제1 애노드(416a) 및 제2 패드부(PA2)에 구비된 제2 애노드(416b)로 이루어질 수 있다. 제1 애노드(416a)와 제2 애노드(416b)는 조명부(EA)에서 서로 분리될 수 있다.
일 예로, 제1 애노드(416a)는 전체적으로 사각형의 형태로 이루어지되, 상부 중앙부분이 제거되어 리세션을 구성하며, 그 리세션에 제2 애노드(416b)가 배치될 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
이때, 조명부(EA)의 제1 애노드(416a)의 소정 영역에 격벽(490)이 구비되며, 이 격벽(490)은 제1 보호층(415a)이 채워져 구성될 수 있다.
격벽(490)은 제1 보호층(415a)으로 덮여 단락 발생이 방지될 수 있다.
일 예로, 격벽(490)은 발광영역의 외곽을 둘러싸는 개곡선의 형태를 가질 수 있다. 또한, 격벽(490)은 직선의 조합이거나 곡선을 포함할 수 있다.
격벽(490)은 제1 애노드(416a)를 상하로 관통하도록 형성될 수 있다.
기판(410)의 조명부(EA)에는 격벽(490)을 채우도록 제1 보호층(415a)이 적층될 수 있다.
일 예로, 제1 보호층(415a)은 전체적으로 일정 폭을 가진 그물망 형태로 형성될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
조명부(EA)에 배치된 제1 보호층(415a)은 보조 배선(411) 상부의 제1 애노드(416a) 일부와 이에 인접하는 격벽(490)을 채워서 덮도록 구성될 수 있다.
제1 보호층(415a)은 SiOx나 SiNx 등의 무기물질로 구성될 수 있다.
그러나, 제1 보호층(415a)은 포토아크릴과 같은 유기물질로 구성될 수도 있고, 무기물질 및 유기물질의 복수의 층으로 구성될 수도 있다.
그리고, 제1 보호층(415a)이 배치된 기판(410) 상부에는 유기층(430)과 캐소드(426)가 배치될 수 있다. 이때, 조명부(EA)에 위치하는 제2 패드전극(428) 상부의 제1 보호층(415a)과 제2 애노드(416b)는 소정 영역이 제거되어 제2 패드전극(428)을 노출시키는 컨택홀(414)을 구비할 수 있으며, 이에 캐소드(426)는 컨택홀(414)을 통해 그 하부의 제2 패드전극(428)에 전기적으로 접속할 수 있다.
캐소드(426)는 유기층(430)으로 전자 주입이 용이하도록 일 함수가 낮은 도전성 물질로 구성될 수 있다. 캐소드(426)로 사용되는 물질로, 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 나트륨(Na), 타이타늄(Ti), 인듐(In), 이트륨(Y), 리튬(Li), 가돌리늄(Gd), 알루미늄(Al), 은(Ag), 주석(Sn) 및 납(Pb)과 같은 금속, 또는 이들의 합금을 예로 들 수 있다.
유기층(430)은 적색 유기 발광층을 포함하는 단일 스택(single stack) 구조로 구성되거나, 복수의 적색 유기 발광층을 포함하는 다중 스택(multi stack)의 탠덤(tandem) 구조로 구성되거나 적녹색 유기 발광층 및 하늘색 유기 발광층을 포함하는 다중 스택(multi stack)의 탠덤(tandem) 구조로 구성될 수 있다. 그러나, 본 발명의 유기층(430)이 전술한 구조에 한정되는 것은 아니며, 다양한 구조가 적용될 수 있을 것이다.
캐소드(426)가 형성된 기판(410)에는 제2 보호층(415b) 및 제3 보호층이 구비될 수 있다.
제3 보호층 위에는 PSA(Pressure Sensitive Adhesive)와 같은 점착층(460)이 구비되고, 그 위에 금속필름(470)이 배치되어, 금속필름(470)이 제3 보호층에 부착됨으로써 조명장치(400)를 밀봉할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예는 다음과 같이 설명될 수 있다.
전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광소자를 이용하는 조명 장치는, 기판 위에 배치된 애노드, 상기 애노드 위에 배치된 보조 배선, 상기 보조 배선 위에 상기 보조 배선을 덮도록 구비된 보호층, 상기 보호층이 구비된 상기 기판의 조명부에 구비된 유기층과 캐소드 및 상기 기판의 조명부에 구비된 금속필름을 포함하며, 상기 애노드는, 도전 가용성(soluble) 물질로 이루어져 파티클(particle)이나 수분 침투를 방지하는 배리어층의 기능을 함께 구현할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 애노드는, 금속 파티클 또는 탄소 나노튜브(carbon nanotube; CNT), 나노와이어(nanowire), 나노-파우더(nano powder), 그래핀(graphene)이 함유된 도전 가용성 물질로 이루어질 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 애노드는, 10 ~ 20nm의 파티클 크기를 가진 ITO 나노-파우더로 구성되며, 상기 기판보다 고 굴절 특성을 가질 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 애노드는, 5 ~ 20㎛의 두께와 300 ~ 104Ω/□의 저항을 가질 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 애노드는, 상기 기판의 조명부와 상기 기판의 제1 패드부에 구비된 제1 애노드 및 상기 기판의 제2 패드부에 구비된 제2 애노드를 포함하며, 상기 제1 애노드와 상기 제2 애노드는 서로 분리되어 절연될 수 있다.
*본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 유기발광소자를 이용한 조명장치는, 상기 조명부의 제1 애노드 내에 구비되어 내로우 패스(narrow path)를 구현하여 전류의 흐름을 방해하는 격벽을 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 격벽은, 발광영역의 외곽을 둘러싸는 개곡선(open curve)의 형태를 가지며, 직선의 조합이거나 곡선을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 격벽은 상기 애노드를 상하로 관통할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 격벽은, 절연물질이나 상기 애노드에 비해 상대적으로 높은 저항을 가진 도전물질로 이루어질 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 보호층은, 상기 보조 배선과 함께 상기 격벽을 덮도록 구비될 수 있다.
전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 유기발광소자를 이용하는 조명 장치는, 기판 위에 배치된 보조 배선, 상기 보조 배선을 덮도록 도전 가용성(soluble) 물질로 이루어진 애노드, 상기 애노드 위에 구비된 보호층, 상기 보호층이 구비된 상기 기판의 조명부에 구비된 유기층과 캐소드 및 상기 기판의 조명부에 구비된 금속필름을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 애노드는, 금속 파티클 또는 탄소 나노튜브(carbon nanotube; CNT), 나노와이어(nanowire), 나노-파우더(nano powder), 그래핀(graphene)이 함유된 도전 가용성 물질로 이루어질 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 애노드는, 상기 기판의 조명부와 상기 기판의 제1 패드부에 구비된 제1 애노드 및 상기 기판의 제2 패드부에 구비된 제2 애노드를 포함하며, 상기 제1 애노드와 상기 제2 애노드는 서로 분리되어 절연될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 유기발광소자를 이용한 조명장치는, 상기 조명부의 제1 애노드 내에 구비되어 내로우 패스(narrow path)를 구현하여 전류의 흐름을 방해하는 격벽을 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 격벽은, 발광영역의 외곽을 둘러싸는 개곡선(open curve)의 형태를 가지며, 직선의 조합이거나 곡선을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 격벽은 상기 애노드를 상하로 관통할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 격벽은, 절연물질이나 상기 애노드에 비해 상대적으로 높은 저항을 가진 도전물질로 이루어질 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 격벽은 상기 보호층이 채워져 구성될 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100, 200, 300, 400: 조명 장치
110, 210, 310, 410: 기판
111, 211, 311, 411: 보조 배선
115a, 215a, 315a, 415a: 제1 보호층
116, 216, 316, 416: 애노드
116a, 216a, 316a, 416a: 제1 애노드
116b, 216b, 316b, 416b: 제2 애노드
127, 227, 327, 427: 제1 패드전극
128, 228, 328, 428: 제2 패드전극
130, 230, 330, 430: 유기층

Claims (18)

  1. 기판 위에 배치된 애노드;
    상기 애노드 위에 배치된 보조 배선;
    상기 보조 배선 위에 상기 보조 배선을 덮도록 구비된 보호층;
    상기 보호층이 구비된 상기 기판의 조명부에 구비된 유기층과 캐소드; 및
    상기 기판의 조명부에 구비된 금속필름을 포함하며,
    상기 애노드는, 도전 가용성(soluble) 물질로 이루어져 파티클(particle)이나 수분 침투를 방지하는 배리어층의 기능을 함께 구현하는, 유기발광소자를 이용한 조명장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 애노드는, 금속 파티클 또는 탄소 나노튜브(carbon nanotube; CNT), 나노와이어(nanowire), 나노-파우더(nano powder), 그래핀(graphene)이 함유된 도전 가용성 물질로 이루어진, 유기발광소자를 이용한 조명장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 애노드는, 10 ~ 20nm의 파티클 크기를 가진 ITO 나노-파우더로 구성되며, 상기 기판보다 고 굴절 특성을 가지는, 유기발광소자를 이용한 조명장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 애노드는, 5 ~ 20㎛의 두께와 300 ~ 104Ω/□의 저항을 가지는, 유기발광소자를 이용한 조명장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 애노드는, 상기 기판의 조명부와 상기 기판의 제1 패드부에 구비된 제1 애노드 및 상기 기판의 제2 패드부에 구비된 제2 애노드를 포함하며,
    상기 제1 애노드와 상기 제2 애노드는 서로 분리되어 절연되어 있는, 유기발광소자를 이용한 조명장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 조명부의 제1 애노드 내에 구비되어 내로우 패스(narrow path)를 구현하여 전류의 흐름을 방해하는 격벽을 추가로 포함하는, 유기발광소자를 이용한 조명장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 격벽은, 발광영역의 외곽을 둘러싸는 개곡선(open curve)의 형태를 가지며, 직선의 조합이거나 곡선을 포함하는, 유기발광소자를 이용한 조명장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 격벽은 상기 애노드를 상하로 관통하는, 유기발광소자를 이용한 조명장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 격벽은, 절연물질이나 상기 애노드에 비해 상대적으로 높은 저항을 가진 도전물질로 이루어진, 유기발광소자를 이용한 조명장치.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 보호층은, 상기 보조 배선과 함께 상기 격벽을 덮도록 구비되는, 유기발광소자를 이용한 조명장치.
  11. 기판 위에 배치된 보조 배선;
    상기 보조 배선을 덮도록 도전 가용성(soluble) 물질로 이루어진 애노드;
    상기 애노드 위에 구비된 보호층;
    상기 보호층이 구비된 상기 기판의 조명부에 구비된 유기층과 캐소드; 및
    상기 기판의 조명부에 구비된 금속필름을 포함하는, 유기발광소자를 이용한 조명장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 애노드는, 금속 파티클 또는 탄소 나노튜브(carbon nanotube; CNT), 나노와이어(nanowire), 나노-파우더(nano powder), 그래핀(graphene)이 함유된 도전 가용성 물질로 이루어진, 유기발광소자를 이용한 조명장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 애노드는, 상기 기판의 조명부와 상기 기판의 제1 패드부에 구비된 제1 애노드 및 상기 기판의 제2 패드부에 구비된 제2 애노드를 포함하며,
    상기 제1 애노드와 상기 제2 애노드는 서로 분리되어 절연되어 있는, 유기발광소자를 이용한 조명장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 조명부의 제1 애노드 내에 구비되어 내로우 패스(narrow path)를 구현하여 전류의 흐름을 방해하는 격벽을 추가로 포함하는, 유기발광소자를 이용한 조명장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 격벽은, 발광영역의 외곽을 둘러싸는 개곡선(open curve)의 형태를 가지며, 직선의 조합이거나 곡선을 포함하는, 유기발광소자를 이용한 조명장치.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 격벽은 상기 애노드를 상하로 관통하는, 유기발광소자를 이용한 조명장치.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 격벽은, 절연물질이나 상기 애노드에 비해 상대적으로 높은 저항을 가진 도전물질로 이루어진, 유기발광소자를 이용한 조명장치.
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 격벽은 상기 보호층이 채워져 구성되는, 유기발광소자를 이용한 조명장치.
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