JP2011023340A - 有機発光表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】透過する光の散乱を抑制して、歪曲現象が防止された、透明な有機発光表示装置を提供する。
【解決手段】本発明による有機発光表示装置は、透明領域及び前記透明領域を介して互いに隔離した複数の画素領域を含む基板部材と、前記画素領域上に形成された薄膜トランジスター及び蓄電素子と、前記画素領域及び前記透明領域上に形成されて、前記薄膜トランジスター及び前記蓄電素子のうちの一つ以上に各々接続されたゲートライン、データライン、及び共通電源ラインと、前記画素領域上に形成された前記薄膜トランジスター、前記蓄電素子、前記ゲートライン、前記データライン、及び前記共通電源ラインを全て覆う画素電極とを含む。
【選択図】図1

Description

本発明は、有機発光表示装置に関し、より詳しくは、透明な有機発光表示装置に関する。
有機発光表示装置(Organic light emitting diode display)は、正孔注入電極、有機発光層、及び電子注入電極を有する複数の有機発光素子を含む。有機発光層の内部で電子及び正孔が結合して生成された励起子(exciton)が励起状態から基底状態に落ちる時に発生するエネルギーによって発光し、これを利用して有機発光表示装置は画像を形成する。
従って、有機発光表示装置は、自発光特性を有して、液晶表示装置とは異なって別途の光源が必要ないため、厚さ及び重量を減らすことができる。また、有機発光表示装置は、低い消費電力、高い輝度、及び高い反応速度などの高品位特性を有するため、携帯用電子機器の次世代表示装置として注目されている。
また、有機発光表示装置は、その特性上、使用者が有機発光表示装置を透過して反対側に位置した事物またはイメージを見ることができる透明表示装置に形成される。具体的に、スイッチオフの状態である時には反対側に位置した事物またはイメージが透過され、スイッチオンの状態である時には有機発光素子から発光した画像が表示されるように有機発光表示装置を製造することができる。
しかし、スイッチオフの状態である時に、反対側に位置した事物またはイメージが有機発光素子だけでなく薄膜トランジスター及び各種配線などのパターンの間の空間を透過して使用者に伝達される。通常、パターンの間の間隔は数百nm水準であるため、可視光領域の光の波長と同一な水準となって、透過する光の散乱をもたらすようになる。その結果、使用者は歪曲されたイメージの伝達を受けるようになる問題点がある。
本発明は、上記問題点を解決するためのものであって、その目的は、透過する光の散乱を抑制して、歪曲現象が防止された、透明な有機発光表示装置を提供することである。
本発明の実施形態による有機発光表示装置は、透明領域及び前記透明領域を介して互いに隔離した複数の画素領域を含む基板部材と、前記画素領域上に形成された薄膜トランジスター及び蓄電素子と、前記画素領域及び前記透明領域上に形成されて、前記薄膜トランジスター及び前記蓄電素子のうちの一つ以上に各々接続されたゲートライン、データライン、及び共通電源ラインと、前記画素領域上に形成された前記薄膜トランジスター、前記蓄電素子、前記ゲートライン、前記データライン、及び前記共通電源ラインを全て覆う画素電極とを含む。
前記画素領域は、前記画素電極が覆う領域と実質的に同一であるのが好ましい。
前記画素領域及び前記透明領域の面積全体に対する前記透明領域の面積の比率は、20%乃至90%の範囲内であるのが好ましい。
前記画素電極は、反射型導電物質から形成されるのが好ましい。
前記画素電極上に順に形成された有機発光層及び共通電極をさらに含み、前記有機発光層から前記共通電極方向に光を放出して画像を表示するのが好ましい。
前記透明領域上に形成された前記ゲートライン、前記データライン、及び前記共通電源ラインは、互いに隣接した前記画素領域上に各々形成された前記ゲートライン、前記データライン、及び前記共通電源ラインを互いに接続するのが好ましい。
前記基板部材上に形成された絶縁膜、平坦化膜、及び画素定義膜をさらに含み、前記絶縁膜、前記平坦化膜、及び前記画素定義膜は、透明な物質から形成されるのが好ましい。
前記有機発光表示装置において、 前記基板部材が有する透過率は、前記基板部材上に形成された多様な層が有する全体的な透過率より大きいか同一であるのが好ましい。
本発明によれば、有機発光表示装置は、透過する光の散乱を抑制して、歪曲現象が防止された、透明な有機発光表示装置である。
本発明の一実施形態による有機発光表示装置の配置図である。 図1の一部を拡大した配置図である。 図2のIII-III線による断面図である。
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳しく説明する。しかし、本発明は多様な形態に実現することができ、ここで説明する実施形態に限られない。
また、図面に示した各構成の大きさ及び厚さは、説明の便宜上任意に示したものであるため、本発明に示されたものに必ずしも限られない。
また、図面では、多くの層及び領域を明確に表示するために、厚さを拡大して示した。明細書全体にわたって類似した部分については、同一な図面符号を付けた。層、膜、領域、板などの部分がある部分の「上に」または「上部に」あるとする場合、これはある部分の「直ぐ上に」ある場合だけでなく、その間にまた他の部分がある場合も含む。一方、ある部分が他の部分の「直ぐ上に」あるとする場合、これはその中間に他の部分がないことを意味する。
本発明を明確に説明するために、説明上不要な部分は省略した。なお、本明細書及び図面において、同一または類似した構成要素については、同一の符号を付ける。
また、添付図面では、一つの画素領域に二つの薄膜トランジスター(TFT)及び一つの蓄電素子を備えた2Tr-1Cap構造の能動駆動(active matrix、AM)型有機発光表示装置を示しているが、本発明はこれに限定されない。従って、有機発光表示装置は、一つの画素領域に三つ以上の薄膜トランジスター及び二つ以上の蓄電素子を備えることもでき、別途の配線がさらに形成されて、多様な構造を有するように形成しても良い。ここで、画素領域は、画素が形成された領域をいう。画素は、画像を表示する最小単位であり、有機発光表示装置は、複数の画素によって画像を表示する。
以下、図1〜図3を参照して、本発明の一実施形態を説明する。
図1に示したように、有機発光表示装置100は、透明領域(TA)と、透明領域(TA)を介して互いに隔離した複数の画素領域(PA)とに区分される。ここで、画素領域(PA)及び透明領域(TA)の面積全体に対する透明領域(TA)の面積の比率が20%乃至90%の範囲に属するように画素領域(PA)及び透明領域(TA)が形成される。
図2に示したように、有機発光表示装置100は、各画素領域(PA)に形成されたスイッチング薄膜トランジスター10、駆動薄膜トランジスター20、蓄電素子80、そして有機発光素子(OLED)70を含む。
そして、有機発光表示装置100は、画素領域(PA)及び透明領域(TA)上で一方向に沿って配置されるゲートライン151と、このゲートライン151と絶縁交差するデータライン171と、共通電源ライン172とをさらに含む。この時、透明領域(TA)上に形成されたゲートライン151、データライン171、及び共通電源ライン172は、互いに隣接した画素領域(PA)上に各々形成されたゲートライン151、データライン171、及び共通電源ライン172を互いに接続するパターンに形成される。つまり、透明領域(TA)上には最小限のゲートライン151、データライン171、及び共通電源ライン172が形成される。
有機発光素子70は、画素電極710と、画素電極710上に形成された有機発光層720(図3に図示)と、有機発光層720上に形成された共通電極730(図3に図示)とを含む。ここで、画素電極710は、正孔注入電極である陽(+)極であり、共通電極730は、電子注入電極である陰(-)極である。しかし、本発明はこれに必ずしも限定されず、有機発光表示装置100の駆動方法によって、画素電極710が陰極となり、共通電極730が陽極となっても良い。画素電極710及び共通電極730から正孔及び電子が有機発光層720の内部に各々注入される。注入された正孔及び電子が結合した励起子(exiton)が励起状態から基底状態に遷移する時に、有機発光層720で発光が行われる。
また、画素電極710は、画素領域(PA)全体を覆う。つまり、画素電極730が覆う領域は、画素領域(PA)と実質的に同一である。従って、画素電極710は、画素領域(PA)上に形成されたスイッチング薄膜トランジスター10、駆動薄膜トランジスター20、蓄電素子80、ゲートライン151、データライン171、及び共通電源ライン172を全て覆う。
スイッチング薄膜トランジスター10は、スイッチング半導体層131、スイッチングゲート電極152、スイッチングソース電極173、及びスイッチングドレイン電極174を含む。駆動薄膜トランジスター20は、駆動半導体層132、駆動ゲート電極155、駆動ソース電極176、及び駆動ドレイン電極177を含む。
蓄電素子80は、ゲート絶縁膜140(図3に図示)を介して配置された第1維持電極158及び第2維持電極178を含む。
スイッチング薄膜トランジスター10は、発光させようとする画素を選択するスイッチング素子として用いられる。スイッチングゲート電極152は、ゲートライン151と接続される。スイッチングソース電極173は、データライン171と接続される。スイッチングドレイン電極174は、スイッチングソース電極173から隔離配置されて、第1維持電極158と接続される。
駆動薄膜トランジスター20は、選択した画素内の有機発光素子70の有機発光層720を発光させるための駆動電源を画素電極710に印加する。駆動ゲート電極155は、第1維持電極158と接続される。駆動ソース電極176及び第2維持電極178は、各々共通電源ライン172と接続される。駆動ドレイン電極177は、接触孔182を通じて有機発光素子70の画素電極710と接続される。
このような構造により、スイッチング薄膜トランジスター10は、ゲートライン151に印加されるゲート電圧によって作動して、データライン171に印加されるデータ電圧を駆動薄膜トランジスター20に伝達する役割を果たす。共通電源ライン172から駆動薄膜トランジスター20に印加される共通電圧及びスイッチング薄膜トランジスター10から伝達されたデータ電圧の差に相当する電圧が蓄電素子80に貯められ、蓄電素子80に貯められた電圧に対応する電流が駆動薄膜トランジスター20を通して有機発光素子70に流れて、有機発光素子70が発光する。
以下、図3を参照して、有機発光表示装置100の構造について具体的に説明する。図3は駆動薄膜トランジスター20、有機発光素子70、及び蓄電素子80を中心に有機発光表示装置100を示している。
以下では、駆動薄膜トランジスター20を例に挙げて薄膜トランジスターの構造について詳しく説明する。また、スイッチング薄膜トランジスター10については、駆動薄膜トランジスターとの相違点だけを簡略に説明する。
基板部材110は、ガラス、石英、セラミック、プラスチックなどからなる透明な絶縁性基板から形成される。そして、基板部材110は、基板部材110上に形成された多様な層が有する全体的な透過率より大きいか同一な透過率を有する。具体的に、基板部材110上には後述するバッファー層120、駆動半導体層132、ゲート絶縁膜140、層間絶縁膜160、平坦化膜180、有機発光層720、そして各種導電配線及び電極などが形成される。
基板部材110上にバッファー層120が形成される。バッファー層120は、不純元素の浸透を防止すると共に、表面を平坦化する役割を果たすもので、このような役割を果たすことができる多様な物質から形成される。例えば、バッファー層120は、窒化ケイ素(SiNx)膜、酸化ケイ素(SiO)膜、酸窒化ケイ素(SiOxNy)膜のうちのいずれか一つが用いられる。しかし、バッファー層120は、必ずしも必要なものではないため、基板部材110の種類及び工程条件によっては省略することもできる。
バッファー層120上には駆動半導体層132が形成される。駆動半導体層132は、多結晶シリコン膜から形成される。また、駆動半導体層132は、不純物がドーピングされないチャンネル領域135と、チャンネル領域135の両側にp+ドーピングされて形成されたソース領域136及びドレイン領域137とを含む。この時、ドーピングされるイオン物質は、ホウ素(B)などのP型不純物であり、主にBが使用される。ここで、このような不純物は、薄膜トランジスターの種類によって異なる。
本発明の一実施形態においては、駆動薄膜トランジスター20としてP型不純物を用いたPMOS構造の薄膜トランジスターが使用されたが、これに限定されない。従って、駆動薄膜トランジスター20としてNMOS構造またはCMOS構造の薄膜トランジスターが全て用いられる。
また、図3に示された駆動薄膜トランジスター20は、多結晶シリコン膜を含む多結晶薄膜トランジスターであるが、図3に示されていないスイッチング薄膜トランジスター10は、多結晶薄膜トランジスターであっても良く、非晶質シリコン膜を含む非晶質薄膜トランジスターであっても良い。
駆動半導体層132上には窒化ケイ素(SiNx)または酸化ケイ素(SiO)などから形成されたゲート絶縁膜140が形成される。ゲート絶縁膜140上に駆動ゲート電極155を含むゲート配線が形成される。ゲート配線は、ゲートライン151(図2に図示)、第1維持電極158、及びその他の配線をさらに含む。そして、駆動ゲート電極155は、駆動半導体層132の少なくとも一部、特にチャンネル領域135と重なるように形成される。
ゲート絶縁膜140上には駆動ゲート電極155を覆う層間絶縁膜160が形成される。ゲート絶縁膜140及び層間絶縁膜160は、駆動半導体層132のソース領域136及びドレイン領域137を露出する複数の貫通孔を共に有する。層間絶縁膜160は、ゲート絶縁膜140と同様に、窒化ケイ素(SiNx)または酸化ケイ素(SiO)などから形成される。
層間絶縁膜160上には駆動ソース電極176及び駆動ドレイン電極177を含むデータ配線が形成される。データ配線は、データライン171(図2に図示)、共通電源ライン172、第2維持電極178、及びその他の配線をさらに含む。そして、駆動ソース電極176及び駆動ドレイン電極177は、各々貫通孔を通じて駆動半導体層132のソース領域136及びドレイン領域137と接続される。
このように、駆動半導体層132、駆動ゲート電極155、駆動ソース電極176、及び駆動ドレイン電極177を含む駆動薄膜トランジスター20が形成される。
駆動薄膜トランジスター20の構成は、前述した例に限定されず、当該技術分野の専門家や当業者が容易に実施できる公知の構成に多様に変形される。
層間絶縁膜160上にはデータ配線172、176、177、178を覆う平坦化膜180が形成される。平坦化膜180は、その上に形成される有機発光素子70の発光効率を高めるために、段差をなくして平坦化させる役割を果たす。また、平坦化膜180は、ドレイン電極177の一部を露出させる接触孔182を有する。
平坦化膜180は、アクリル系樹脂(polyacrylates resin)、エポキシ樹脂(epoxy resin)、フェノール樹脂(phenolic resin)、ポリアミド系樹脂(polyamides resin)、ポリイミド系樹脂(polyimides resin)、不飽和ポリエステル系樹脂(unsaturated polyesters resin)、ポリフェニレン系樹脂(poly phenylenethers resin)、ポリフェニレンスルフィド系樹脂(poly phenylenesulfides resin)、及びベンゾシクロブテン(benzocyclobutene、BCB)のうちの一つ以上の物質などから形成される。
平坦化膜180上には有機発光素子70の画素電極710が形成される。画素電極710は、平坦化膜180の接触孔182を通じてドレイン電極177と接続される。
画素領域(PA)内で、ゲート電極155、ソース電極176、ドレイン電極177、第1維持電極158、第2維持電極178、ゲートライン151(図2に図示)、データライン171(図2に図示)、及び共通電源ライン172は、全て画素電極710下に配置される。
また、平坦化膜180上には画素電極710を露出する開口部を有する画素定義膜190が形成される。つまり、画素電極710は、画素定義膜190の開口部に対応するように配置される。従って、画素定義膜190が形成された部分は、画素電極710が形成された部分を除いた残りの部分と類似している。つまり、画素定義膜190が形成された領域は透明領域(TA)と類似している。
画素定義膜190は、ポリアクリル系樹脂及びポリイミド系樹脂、またはシリカ系の無機物などから形成される。
画素電極710上には有機発光層720が形成され、有機発光層720上には共通電極730が形成される。このように、画素電極710、有機発光層720、及び共通電極730を含む有機発光素子70が形成される。
有機発光層720は、低分子有機物または高分子有機物から構成される。このような有機発光層720は、正孔注入層(HIL)、正孔輸送層(HTL)、発光層、電子輸送層(ETL)、そして電子注入層(EIL)を含む多重膜から形成される。つまり、正孔注入層は、陽極である画素電極710上に配置され、その上に正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層が順に積層される。
本発明の一実施形態による有機発光表示装置100は、前面発光型に形成される。つまり、有機発光層720から共通電極730方向に光を放出して画像を表示する。
また、画素電極710は、反射型導電物質から形成される。反射型導電物質としては、リチウム(Li)、カルシウム(Ca)、フッ化リチウム/カルシウム(LiF/Ca)、フッ化リチウム/アルミニウム(LiF/Al)、アルミニウム(Al)、銀(Ag)、マグネシウム(Mg)、または金(Au)などを用いることができる。しかし、本発明の一実施形態は、これに限定されない。従って、画素電極710は、透明な導電膜及び反射膜を含む多重層に形成されても良い。
共通電極は、透明な導電物質または半透過型導電物質から形成される。透明な導電物質としては、ITO(インジウム錫酸化物))、IZO(インジウム亜鉛酸化物)、ZnO(酸化亜鉛)またはIn(Indium Oxide)などの物質を使用することができる。半透過型導電物質としては、マグネシウム(Mg)及び銀(Ag)のうちの一つ以上を含む共蒸着物質を使用したり、マグネシウム(Mg)、銀(Ag)、カルシウム(Ca)、リチウム(Li)、及びアルミニウム(Al)のうちの一つ以上の物質を使用することができる。
また、バッファー層120、ゲート絶縁膜140、層間絶縁膜160、平坦化膜180、及び画素定義膜190は、透明に形成される。そして、透明領域(TA)には、一部分が最小限に配置されたゲートライン151、データライン171、及び共通電源ライン172を除いては、バッファー層120、ゲート絶縁膜140、層間絶縁膜160、平坦化膜180、及び画素定義膜190などのように透明な構成だけが配置される。
また、前述した図1に示したように、画素領域(PA)及び透明領域(TA)の面積全体に対する透明領域(TA)の面積の比率が20%乃至90%の範囲に属するように画素領域(PA)及び透明領域(TA)が形成される。
このような構成により、有機発光表示装置100は、透過する光の散乱を抑制して、歪曲現象が防止された、透明な有機発光表示装置に形成される。
つまり、使用者が、有機発光表示装置100がスイッチオフの状態である時には有機発光表示装置100を透過して反対側に位置した事物またはイメージを歪曲なく見ることができると共に、スイッチオンの状態である時には有機発光素子から発光した画像を見ることができるようになる。
この時、画素領域(PA)及び透明領域(TA)の面積全体に対する透明領域(TA)の面積の比率が20%より小さいと、有機発光表示装置100がスイッチオフの状態の時に有機発光表示装置100を透過する光が少ないため、使用者が反対側に位置した事物またはイメージを見るのが難しい。つまり、有機発光表示装置が透明だとは言えなくなる。
一方で、画素領域(PA)及び透明領域(TA)の面積全体に対する透明領域(TA)の面積の比率が90%より大きいと、有機発光表示装置100の画素集積度が過度に低くなって、有機発光素子70の発光によって安定した画像を実現するのが難しい。つまり、画素領域(PA)の面積が小さくなるほど、画像を実現するための有機発光素子70が発光する光の輝度が高くならなければならない。このように、有機発光素子70を高輝度状態に作動させると、寿命が急激に低下する問題点が発生する。また、一つの画素領域(PA)の大きさを適正な大きさに維持して、透明領域(TA)の面積の比率を90%より大きくすると、画素領域(PA)の数が減少して、解像度が低下する問題点が発生する。
以上で、本発明を望ましい実施形態を通して説明したが、本発明はこれに限定されず、特許請求の範囲の概念及び範囲を逸脱しない限り、多様な修正及び変形が可能であることが本発明の属する技術分野に携わる者には簡単に理解される。
10 スイッチング薄膜トランジスター
20 駆動薄膜トランジスター
80 蓄電素子
70 有機発光素子
100 有機発光表示装置
110 基板部材
120 バッファー層
132 駆動半導体層
140 ゲート絶縁膜
151 ゲートライン
155 ゲート電極
158 第1維持電極
160 層間絶縁膜
171 データライン
172 共通電源ライン
176 ソース電極
177 ドレイン電極
178 第2維持電極
180 平坦化膜
710 画素電極
720 有機発光層
730 共通電極

Claims (8)

  1. 透明領域及び前記透明領域を介して互いに隔離した複数の画素領域を含む基板部材;
    前記画素領域上に形成された薄膜トランジスター及び蓄電素子;
    前記画素領域及び前記透明領域上に形成されて、前記薄膜トランジスター及び前記蓄電素子のうちの一つ以上に各々接続されたゲートライン、データライン、及び共通電源ライン;
    前記画素領域上に形成された前記薄膜トランジスター、前記蓄電素子、前記ゲートライン、前記データライン、及び前記共通電源ラインを全て覆う画素電極;を含む、有機発光表示装置。
  2. 前記画素領域は、前記画素電極が覆う領域と実質的に同一である、請求項1に記載の有機発光表示装置。
  3. 前記画素領域及び前記透明領域の面積全体に対する前記透明領域の面積の比率は、20%乃至90%の範囲内である、請求項2に記載の有機発光表示装置。
  4. 前記画素電極は、反射型導電物質から形成される、請求項2に記載の有機発光表示装置。
  5. 前記画素電極上に順に形成された有機発光層及び共通電極をさらに含み、
    前記有機発光層から前記共通電極方向に光を放出して画像を表示する、請求項4に記載の有機発光表示装置。
  6. 前記透明領域上に形成された前記ゲートライン、前記データライン、及び前記共通電源ラインは、互いに隣接した前記画素領域上に各々形成された前記ゲートライン、前記データライン、及び前記共通電源ラインを互いに接続する、請求項1に記載の有機発光表示装置。
  7. 前記基板部材上に形成された絶縁膜、平坦化膜、及び画素定義膜をさらに含み、
    前記絶縁膜、前記平坦化膜、及び前記画素定義膜は、透明な物質から形成される、請求項1に記載の有機発光表示装置。
  8. 前記基板部材が有する透過率は、前記基板部材上に形成された多様な層が有する全体的な透過率より大きいか同一である、請求項1から7のいずれか一項に記載の有機発光表示装置。
JP2010126737A 2009-07-20 2010-06-02 有機発光表示装置 Active JP5578712B2 (ja)

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