KR100613322B1 - 컬러 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

유기 EL 소자의 발광층을 1종류(1색)의 재료만을 이용하도록 하여 공정이 간략화되고, 또한 색 면적을 크게 하여 밝고 선명한 컬러 표시를 얻을 수 있도록 한다.
기판(2) 상에, 소스 전극(9) 및 드레인 전극(10)을 구비한 TFT와, 그 소스 전극(9) 또는 드레인 전극(10)에 접속된 음극(12), 발광 소자층 및 양극(17)을 순서대로 적층하여 이루어지며 TFT에 의해 구동되는 EL 소자를 구비하고 있고, EL 소자의 양극(17)측에 컬러 필터(22)를 설치한 컬러 표시 장치로 한다.
기판, 음극, 양극, 발광층, 양극, 컬러 필터, 형광 변환층, 소스 전극, 드레인 전극

Description

컬러 표시 장치{COLOR DISPLAY APPARATUS}
도 1는 본 발명의 컬러 표시 장치의 제1 실시예를 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명의 컬러 표시 장치의 제2 실시예를 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명의 컬러 표시 장치의 양극의 형상을 나타낸 사시도.
도 4는 종래의 컬러 표시 장치의 단면도.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
2 : 기판
12 : 음극
14 : 발광층
17 : 양극
22 : 컬러 필터
24 : 형광 변환층
본 발명은, 기판 상에, 일렉트로 루미네센스 소자(Electro Luminescence: 이하, 「EL」라 칭함) 및 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor 이하, 「TFT」라 칭 함) 소자를 구비한 컬러 표시 장치에 관한 것이다.
최근, EL 소자를 이용한 컬러 표시 장치가 CRT나 LCD를 대신하는 컬러 표시 장치로서 주목받고 있다.
도 4에, 종래의 EL 소자 및 TFT를 구비한 컬러 표시 장치의 단면도를 나타낸다.
동도에 도시한 바와 같이, 유리나 합성 수지 등으로 이루어지는 절연성 기판(2) 상에, 게이트 전극(3), 게이트 절연막(4), 소스 영역(6) 및 드레인 영역(7)을 구비한 능동층(5), 층간 절연막(8), 소스 영역(6) 및 드레인 영역(7)에 각각 접속된 소스 전극(9) 및 드레인 전극(10), 평탄화 절연막(11)을 순차 형성하여 이루어지는 TFT를 형성한다. 소스 전극(9)은 유기 EL 소자의 양극(17)에 접속되어 있고, 유기 EL 소자의 스위칭 소자로서 기능한다.
이 TFT 상에 유기 EL 소자를 형성한다.
유기 EL 소자는, TFT의 소스 전극에 접속된 ITO(Indium Thin Oxide) 등의 투명 전극으로 이루어지는 양극(17), MTDATA(4, 4'-bis(3-methylphenylphenylamino) biphenyl)로 이루어지는 제2 홀 수송층(16), TPD(4, 4', 4"-tris(3-methylphenylphenylamino)triphenylanine)로 이루어지는 제1 홀 수송층(15), 발광층(14), Bebq2로 이루어지는 전자 수송층(13), 마그네슘·인듐 합금(MgIn)으로 이루어지는 음극(12)이 이 순서로 적층 형성되어 있다. 이와 같이, 각 층은 유기 화합물로 이루어지고, 그 각 층과 양극(17) 및 음극(12)에 의해 유기 EL 소자가 구성되어 있다.
그 유기 EL 소자는, 양극(17)으로부터 주입된 홀과, 음극(12)으로부터 주입된 전자가 발광층(14)의 내부에서 재결합하고, 발광층(14)을 형성하는 유기 분자를 여기하여 여기자가 발생된다. 이 여기자가 방사하여 비활성화되는 과정에서 발광층(14)으로부터 광이 방출되고, 이 광이 투명한 양극으로부터 투명 절연 기판(2)을 통해 외부로 출사된다(도면 중, 화살표 방향).
그런데, 상술한 종래의 구조에서는, 컬러 표시를 얻기 위해서 유기 EL 소자의 발광하는 색을, 예를 들면 삼원색인 R(적), G(녹), B(청)로 한 경우에는, 발광층(14)이 각각의 색을 발광하는 재료를 선택해야만 한다. 예를 들면 적색의 경우에는 포르피린-아연 착체(ZnPr), 녹색의 경우에는 10벤조[h] 퀴놀리놀-베릴륨 착체(BeBq2), 청색의 경우에는 아조메틴 아연 착체(AZM)를 각각 이용하지 않으면 안되고, 이들 발광층의 형성에는 각 색마다 별개의 공정으로 순차 형성하게 되어 공정수가 증가한다고 하는 결점이 있었다.
또한, 유기 EL 소자로부터 출사되는 각 착색 광은 기판(2) 상에 설치된 TFT 측으로 출사되기 때문에, TFT에 의해 차단되어, 충분히 밝고 선명한 표시를 얻을 수 없다고 하는 결점이 있었다.
그래서 본 발명은, 상기한 종래의 결점을 감안하여 이루어진 것으로, 유기 EL 소자의 발광층을 1종류(1색)의 재료만을 이용하도록 하여 공정을 간략화할 수 있고, 또한 색 면적이 커지고 밝고 선명한 컬러 표시를 얻을 수 있는 컬러 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 컬러 표시 장치는, 기판 상에, 소스 전극 및 드레인 전극을 구비한 박막 트랜지스터와, 그 박막 트랜지스터의 상층에 박막 트랜지스터의 소스 전극 또는 드레인 전극에 접속된 음극, 발광 소자층 및 양극을 차례로 적층하여 이루어지며 상기 박막 트랜지스터에 의해 구동되는 일렉트로 루미네센스 소자를 구비하고 있고, 상기 일렉트로 루미네센스 소자의 양극측에 색 요소를 설치한 것이다.
또한, 그 색 요소는 투명 기판 상에 형광 변환층 또는 컬러 필터층을 구비하여 이루어지는 것이다.
또한, 양극의 형상은 빗살형 또는 메쉬형이다.
<제1 실시예>
본 발명의 컬러 표시 장치에 대해 이하에 설명한다.
도 1은, 본 실시예의 컬러 필터를 구비한 컬러 표시 장치의 단면도이다.
동도에 도시한 바와 같이, 상술한 도 4에 도시한 종래의 유기 EL 소자 및 TFT를 구비한 컬러 표시 장치와 다른 점은, TFT 상에 형성한 유기 EL 소자의 구조가 종래의 것과 반전되어 있는 점과, 컬러 표시를 얻기 위해 유기 EL 소자의 양극측에 색 요소로서 컬러 필터를 설치한 점과, 발광층이 1종류(1색)의 발광 재료로 이루어져 있는 점이다.
표시 화소(1)는 유리나 합성 수지 등으로 이루어지는 절연 기판, 또는 절연성 박막인 SiN막, SiO2막 등을 퇴적하여 표면이 절연성을 갖는 도전성 기판 혹은 반 도체 기판 등의 기판(2) 상에, TFT 및 유기 EL 소자를 적층 형성하여 이루어지며, 매트릭스형으로 배치되어 있고, 컬러 표시 패널을 형성한다. 기판(2)은 투명해도 되고 불투명해도 된다.
TFT는 게이트 전극(3)을 게이트 절연막(4)의 아래에 설치한 소위 보톰 게이트형(bottom gate type)의 TFT이며, 능동층으로서 다결정 실리콘막을 이용한 종래의 구조와 마찬가지이기 때문에 설명을 생략하지만, TFT의 소스 전극(9)은 유기 EL 소자의 음극(12)에 접속되어 있다. 또한, TFT의 구조는 보톰 게이트형에 한정되는 것이 아니라, 게이트 전극이 게이트 절연막 상에 설치되는 소위 톱 게이트형(top gate type)이어도 된다.
유기 EL 소자는, 마그네슘·인듐 합금(MgIn) 또는 알루미늄·리튬 합금(AlLi) 등으로 이루어지며 TFT의 소스 전극(9)에 접속된 음극(12), Bebq2로 이루어지는 전자 수송층(13), 발광층(14), TPD(4, 4', 4"-tris(3-methylphenylphenylamino)triphenylanine)로 이루어지는 제1 홀 수송층(15), MTDATA(4, 4'-bis(3-methylphenylphenylamino)biphenyl)로 이루어지는 제2 홀 수송층(16), ITO(Indium Thin Oxide) 등의 투명 전극으로 이루어지는 양극(17)이 이 순서로 적층 형성되어 이루어진다.
유기 EL 소자로부터 발광되는 광은 투명한 양극(17)으로부터 외부(도면 중, 상방향)로 출사된다. 또, 양극(17)은 공통 전극이고, 또한 발광층(14), 전자 수송층(13), 각 홀 수송층(15, 16)은 절연막(18)에서 인접하는 표시 화소 사이에서 절연되어 있다.
이 유기 EL 표시 장치의 표시 패널에 색 요소로서 컬러 필터를 설치한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 양극(17) 측에, 투명 필름 또는 유리 기판 등의 투명 절연 기판(21)에 R, G, B를 구비한 컬러 필터(22)를 설치한다.
이 컬러 필터(22)는, 유기 EL 소자의 양극(17) 측에 그 주변을 접착제로 접착하여 고정한다. 또, 컬러 필터(22)는 EL 소자와 TFT로 이루어지는 표시 화소(1)에 대응하여 각 색이 설치되어 있다. 각 색 간에는 광을 차단하는 블랙 매트릭스(BM: 23)가 구비되어 있어도 좋다.
유기 EL 소자로부터의 발광 광은, 컬러 필터(22)를 통과하여 각각의 색을 도면의 화살표의 방향으로 출사시킨다.
여기서, 유기 EL 소자의 발광층의 발광 재료에 대해 설명한다.
유기 EL 소자의 발광층(14)의 발광 재료는, 유기 EL 소자 상에 설치한 색 요소에 따라서 선택한다. 즉, 본 실시예의 경우와 같이, 컬러 필터를 이용하는 경우에는, 유기 EL 소자로부터 발광하는 광의 색은 백색 광을 이용한다.
백색 광을 발광시키기 위해서는, 발광층(14)의 재료로서는, ZnBTZ 착체를 이용하거나, 혹은 적층체의 TPD(방향족 디아민)/p-EtTAZ(1, 2, 4- 트리아졸 유도체)/Alq(단,「Alq」는 적색 발광 색소인 닐레드로 부분적으로 도핑하는 것을 의미함)를 이용함으로써 실현된다.
이렇게 하여 유기 EL 소자의 발광층으로서 이용하는 발광 재료는 본 실시예의 경우에는, 백색 발광 재료 1종류를 이용하는 것만이어도 좋고, 또한 투명 기판(21) 상에 R, G, B의 3색으로 이루어지는 컬러 필터를 배치하여 그 컬러 필터 형성면과 유기 EL 소자의 양극측을 접착하는 것만이기 때문에, 종래와 같이 3원색을 발광하기 위해 유기 EL 소자층 내에 3종류의 발광층의 재료를 형성하고 있던 것에 비해 공정을 매우 간략화할 수 있다.
또한, 발광 광이 양극에 설치된 컬러 필터측으로부터 표시 화소의 색으로서 출사되므로, 종래와 같이 TFT 기판측으로부터 출사되는 것보다도 색이 발광되는 면적이 커져서 밝고 선명한 컬러 표시를 얻을 수 있다.
<제2 실시예>
도 2에, 색 요소로서, 형광 변환층을 이용한 경우의 표시 장치의 단면도를 나타낸다.
동도에 도시한 바와 같이, 제1 실시예와 다른 점은, 양극(17) 상에 형광 변환층(24)을 형성한 점, 발광층(14)의 재료가 예를 들면 청색 발광 재료를 이용한 점이다.
유리 기판 등의 투명 기판(21) 상에 증착법에 의해 유기 재료를 증착하여 형광 변환층(24)을 형성한다. 그리고 그 투명 기판(21)을 양극(17) 상에 접착한다.
형광 변환층(24)으로서, 유기 EL 소자의 발광층을 청색이 발광되는 재료로 한 경우에 대해 설명한다.
형광 변환층(24)은, 조사된 착색 광의 색을 다른 색으로 변환하는 기능을 갖고 있다. 따라서, 발광층(14)을 청색 발광의 재료를 이용하여 컬러 표시 장치로부터 3원색의 R, G, B를 얻고자 하는 경우에는, 형광 변환층(24)은 청색이 적색 또는 녹색으로 변환되는 재료를 이용하여 형성해야만 한다.
유기 EL 소자의 발광층(14)으로부터 발광된 청색 광을 적색 광으로 변환하는 경우에는, 그 발광층을 4-디시아노메틸렌-2-메틸-6-(p-디메틸아미노스틸인)-4H-피란(DCM) 등을 이용하여 형성한다. 그렇게 함으로써, 표시 화소로부터 적색을 출사할 수 있다.
다음에, 유기 EL 소자의 발광층(14)으로부터 발광된 청색 광을 녹색 광으로 변환하는 재료로서, 2, 3, 5, 6-1H, 4H-테트라히드로-8-트리플루오로메틸퀴놀리지노(9, 9a, 1-gh) 쿠마린 등을 이용하여 형성한다. 표시 화소로부터 녹색을 출사할 수 있다.
또한, 유기 EL 소자의 발광층(14)으로부터 청색 광을 방출하는 표시 화소에는, 청색의 색 순도를 높이기 위해서 청색 변환층을 설치하여도 좋다. 그 경우에는 예를 들면 다음의 청색 발광 재료를 형성한다.
또한, 청색 발광 재료로서는, 옥사디아졸(OXD), 아조메틴-아연 착체(AZM), Al -퀴놀린 혼합 배위자 착체 + 페릴렌 등을 이용한다.
이렇게 해서 유기 EL 소자의 발광층으로서 이용하는 발광 재료는, 본 실시예의 경우에는 청색 발광 재료 1종류를 이용하는 것만이어도 좋고, 또한 투명 기판(21) 상에 3종류의 형광 변환 재료를 1층 형성하는 것만이기 때문에, 종래와 같이 3원색을 발광하기 위해 유기 EL 소자층 내에 3종류의 발광층의 재료를 형성하고 있던 것에 비해 공정을 매우 간략화할 수 있다.
또, 본 실시예에 있어서는, 발광층(14)으로부터 발광하는 광이 청색인 경우에 대해 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니라, 발광층(14)으로부터 의 광은 적색이어도 녹색이어도 좋다. 이 경우, 적색의 광을 발광하는 발광층으로 하는 경우에는 적색을 청색 및 녹색으로 변환하는 재료로 이루어지는 형광 변환층을 설치하고, 녹색의 광을 발광하는 발광층으로 하는 경우에는 녹색을 적색 및 청색으로 변환하는 재료로 이루어지는 형광 변환층을 설치한다.
또한, 본 실시예에서도, 발광 광이 양극에 설치된 형광 변환층측으로부터 출사되므로, 종래와 같이 TFT 기판측으로부터 출사되는 것보다도 색을 발광하는 면적이 커져 밝고 선명한 컬러 표시를 얻을 수 있다.
또, 상술한 각 실시예에서는, 양극(17)의 재료로서 ITO를 이용하였지만, 진공 증착법, 혹은 이온 증착법, 예를 들면 이온 클러스터법으로 Al 등의 금속을 이용하여 형성하여도 좋다. 이 경우에는, 도 3에 도시한 바와 같이, 유기 EL 소자로부터의 발광 광이 양극(17)에서 차단되는 것을 방지하기 위해서, 양극(17)을 도 3의 (a)와 같이 빗살형 또는 도 3의 (b)와 같이 메쉬형으로 하여 광을 투과시키도록 한다.
그 때, 빗살의 간격 및 메쉬의 크기는 필요로 하는 밝기에 따라 설정하면 된다.
본 발명의 표시 장치에 따르면, 색 요소로서 컬러 필터층 혹은 형광 변환층을 투명 기판 상에 설치한 것이므로, 유기 EL 소자에 접착하는 것이 가능해지고, 또한 색 요소가 컬러 필터층 혹은 형광 변환층이기 때문에, 유기 EL 소자로부터 발광하는 광의 색은 1색으로 되어 유기 EL 소자의 발광 소자층에 복수의 발광 재료를 이용하지 않아도 되고, 공정이 간략화된다.
또한, 발광 광이 양극에 설치된 색 요소측으로부터 출사되므로, 종래와 같이 TFT 기판측으로부터 출사되는 것보다도 색 면적이 커져 밝고 선명한 컬러 표시를 얻을 수 있다.

Claims (4)

  1. 기판 상에, 소스 전극 및 드레인 전극을 구비한 박막 트랜지스터와, 상기 박막 트랜지스터의 상층에 상기 박막 트랜지스터의 소스 전극 또는 드레인 전극에 접속된 음극, 발광 소자층 및 양극을 차례로 적층하여 이루어지며 상기 박막 트랜지스터에 의해 구동되는 일렉트로 루미네센스(Electro Luminescence) 소자를 구비하고 있고, 상기 일렉트로 루미네센스 소자의 양극측에 색 요소를 설치한 것을 특징으로 하는 컬러 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 색 요소는 투명 기판 상에 컬러 필터층을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 컬러 표시 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 색 요소는 투명 기판 상에 형광 변환층을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 컬러 표시 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 일렉트로 루미네센스 소자의 양극의 형상은 빗살형 혹은 메쉬형인 것을 특징으로 하는 컬러 표시 장치.
KR1019990006573A 1998-02-27 1999-02-26 컬러 표시 장치 KR100613322B1 (ko)

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