KR100688359B1 - 유기 발광 표시 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 유기 발광 표시 장치는 전도성 물질로 형성되는 기판, 기판 위로 형성되는 유기 발광층 및 유기 발광층을 사이에 두고 배치되는 제1 전극과 제2 전극을 포함하고, 기판과 제2 전극이 서로 전기적으로 연결된다.
유기발광표시디바이스, 유기발광다이오드, 캐소드전극, 금속기판, 캐소드배선, 콘택홀
Description
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 기판을 도시한 평면도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ′선을 따른 단면도이다.
도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ′선을 따른 단면도이다.
본 발명은 유기 발광 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 금속 기판을 사용함으로써 전압 강하(IR drop)을 최소화한 구조를 갖는 유기 발광 표시 장치에 관한 것이다.
유기 발광 표시 장치는 유기물질에 양극(anode)과 음극(cathode)을 통하여 주입된 전자와 정공이 재결합(recombination)하여 여기자(exciton)을 형성하고, 형성된 여기자로부터의 에너지에 의해 특정한 파장의 빛이 발생하는 현상을 이용한 자체 발광형 표시 장치이다.
따라서 유기 발광 표시 장치는 백라이트와 같은 별도의 광원이 요구되지 않아 액정 표시 장치에 비해 소비 전력이 낮을 뿐만 아니라 광시야각 및 빠른 응답속 도 확보가 용이하다는 장점이 있어 차세대 표시 장치로서 주목받고 있다.
유기 발광 표시 장치의 발광 소자는 정공 주입 전극인 제1 전극, 유기 박막, 및 전자 주입 전극인 제2 전극으로 이루어지고, 유기 박막이 적(Red; R), 녹(G; Green) 및 청(Blue; B)을 내는 각각의 유기 물질로 이루어져 풀 칼라(full color)를 구현한다.
또한, 유기 박막은 전자와 정공의 균형을 좋게 하여 발광 효율을 높이도록 발광층(emitting layer; EML), 전자 수송층(electron transport layer; ETL) 및 정공 수송층(hole transport layer; HTL)을 포함한 다층 구조로 이루어질 수 있으며, 경우에 따라서는 별도의 전자 주입층(electron injection layer; EIL)과 홀 주입층(hole injection layer; HIL)을 더 포함할 수 있다.
이러한 유기 발광 표시 장치는 구동 방식에 따라 수동 구동형(passive matrix type)과 능동 구동형(active matrix type)으로 구분된다.
수동 구동형 유기 발광 표시 장치는 제조 공정이 단순하고 제조비용이 저렴하지만 소비 전력이 크고 대면적화에 부적합하다. 반면, 능동 구동형 유기 발광 표시 장치는 수동 구동형 유기 발광 표시 장치에 비해 공정이 복잡하고 제조 비용이 높지만, R, G, B 독립 구동 방식으로 낮은 소비 전력, 고정세, 빠른 응답 속도, 광시야각 및 박형화 구현이 가능하다는 장점이 있다.
또한, 유기 발광 표시 장치는 유기 발광층으로부터 광이 발광되는 방향에 따라 배면 발광구조와 전면 발광구조 및 양면 발광구조로 구분된다. 전면 발광형 유기 발광 표시 장치는 화소가 배열된 기판과 반대방향으로 광이 방출되는 것으로서, 화소가 배열된 기판방향으로 광이 방출되는 배면 발광형 유기 발광 표시 장치보다 개구율이 높다는 장점이 있다.
전면 발광형 유기 발광 표시 장치는 화소의 유기 발광층으로부터 방출되는 광이 기판과 반대방향으로 방출되므로, 유기 발광층을 사이에 두고 배치되는 2개의 전극 중 광이 방출되는 전극이 투명전극으로 형성되어야 한다.
일반적으로 유기 발광 표시 장치에서 투명전극으로는 인듐틴옥사이드(Indium Tin Oxide, ITO)와 같은 투명 도전물질이 사용된다. 그러나 ITO와 같은 투명 도전물질은 높은 저항값을 가지므로, 투명전극의 높은 저항에 의해 전압 강하가 발생하고, 전압 강하에 따라 표시장치의 휘도 불균일이 발생한다.
따라서 유기 발광 표시 장치의 유기 발광층의 상부 및 하부에 형성된 2개의 전극 중 캐소드 전극에 캐소드 전압을 공급하기 위한 캐소드 전원 라인을 금속물질로 사용한다. 이 경우, 외부 단자로부터 제공되는 캐소드 전압은 캐소드 전원라인으로 인가되어, 콘택홀을 통해 캐소드 전극으로 제공된다.
그러나 이와 같은 캐소드의 배선 자체에 의하여 전압 강하(IR drop)가 발생하게 되고, 캐소드 배선이 차지하는 공간으로 인하여 화소 면적이 줄어드는 문제가 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 캐소드 배선에 의한 전압 강하 현상을 최소화하고, 화소 공간의 손실을 최소화하는 구조를 갖는 유기 발광 표시 장치를 제공하는 데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 유기 발광 표시 장치는 전도성 물질로 형성되는 기판, 기판 위로 형성되는 유기 발광층 및 유기 발광층을 사이에 두고 배치되는 제1 전극과 제2 전극을 포함하고, 기판과 제2 전극이 서로 전기적으로 연결된다.
이때, 제2 전극과 기판 사이에 형성되는 절연막을 더 포함하고, 기판과 제2 전극은 절연막에 형성된 개구부에 의해 연결될 수 있다.
또한, 기판는 표시 영역과 표시 영역의 외곽으로 비표시 영역이 설정되고, 개구부가 비표시 영역에 배치될 수 있다.
또한, 개구부가 표시 영역의 양측으로 복수개 구비될 수 있다.
또한, 제2 전극은 표시 영역의 전부를 덮도록 형성될 수 있다.
또한, 제2 전극은 캐소드 전극일 수 있다.
또한, 기판은 강 또는 합금강과 같은 금속으로 형성될 수 있다.
또한, 기판에 제2 전극에 필요한 전압이 인가될 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 기판(10)을 나타낸 평면도이다. 유기 발광 표시 장치의 기판(10)위로 표시 영역(22) 및 표시 영역(22)의 외곽으로 형성되는 비표시 영역(24)이 설정된다.
기판(10)은 도전성이 있는 물질로 형성되며, 일례로 강 또는 합금강과 같은 금속 재질로 이루어 질 수 있다. 일례로 기판(10)은 스틸 호일(steel foil)로 이루어질 수 있다. 이와 같이 기판(10)이 금속으로 형성되는 경우, 유기 발광 표시 장치는 플렉서블(flexible) 디스플레이로 적용이 가능하다.
한편, 기판(10)위로 형성되는 표시 영역(22)에는 화소(P)가 매트릭스 형태로 배열된다. 각 화소(P)에는 일 방향을 따라 스캔 라인(SL)이 배치되고, 데이터 라인(DL)과 전원 라인(VDD)이 스캔 라인(SL)과 교차하는 방향으로 각각 배치되며, 스캔 라인(SL), 데이터 라인(DL) 및 전원 라인(VDD)에 의해 정의되는 영역에 제1 및 제2 박막 트랜지스터(이하 ‘TFT’라 한다. )(T1, T2), 캐패시터(Cst) 및 발광 소자(L)가 각각 형성된다.
제1 TFT(T1)는 스캔 라인(SL)과 데이터 라인(DL)에 각각 연결되어 스캔 라인(SL)의 스위칭 신호에 따라 데이터 라인(DL)에서 입력되는 데이터 전압을 제2 TFT(T2)의 게이트 전극에 인가하고, 캐패시터(Cst)는 제1 TFT(T1) 및 전원 라인(VDD)에 각각 연결되어 데이터 라인(DL)으로부터 인가되는 전압에 따라 제2 TFT(T2)의 게이트 전극과 전원 라인(VDD)의 전압차만큼의 전하를 축적한다.
또한, 제2 TFT(T2)는 전원 라인(VDD) 및 캐패시터(Cst)에 각각 연결되어 캐패시터(Cst)에 저장된 전압차와 제2 TFT(T2)의 Vth의 전압값의 차의 제곱에 비례하는 출력전류를 발광 소자(L)로 공급한다. 출력 전류 (Id)는 아래의 수학식 1로 나타낼 수 있다.
여기서, β는 상수, Vgs 는 캐패시터(Cst)에 저장된 전압차, Vth는 문턱 전압(threshold voltage)을 나타낸다.
도면에서는 제1 및 제2 TFT(T1, T2)가 각각 1개의 TFT로 구성되고 캐패시터(Cst)가 1개의 캐패시터로 구성되는 경우를 나타내었지만, 이러한 TFT 및 캐패시터의 구성은 이에 한정되지 않는다.
한편, 기판(10)에 설정되는 비표시 영역(24)에는 도전성 기판(10)을 화소의 전극들과 전기적으로 연결시키기 위한 개구부(341)가 형성된다. 본 실시예에서 개구부(341)는 표시 영역(22)의 양측으로 배치되며, 복수개로 구비된다. 이러한 개구부(341)의 배치 및 개수는 도면에 도시한 것에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 그 배치 및 개수를 변경할 수 있다. 개구부(341)의 상세한 구성에 대하여는 후술하기로 한다.
한편, 기판(10)에 설정되는 비표시 영역(24)의 외곽에는 스캔 라인(SL), 전원 라인(VDD) 및 데이터 라인(DL)으로부터 연장되는 스캔 라인, 전원 라인 및 데이터 라인과, 외부 구동 회로(미도시)와 연결되는 외부 신호 라인을 포함하는 배선(26)이 배치된다. 이러한 배선(26)의 배열은 도면에 도시한 것에 한정되지 않는다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ′선을 따른 단면도이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 제2 TFT(T2)는 기판(10) 위에 하부 절연막(212), 액티브층(210), 게이트 절연막(220) 및 게이트 전극(230)이 순차적으로 형성되고, 층간 절연막(240)을 사이에 두고 게이트 전극(230) 위로 소오스 전극(251)과 드레인 전극(252)이 형성되는 구조를 갖는다.
액티브층(210)은 불순물이 도핑된 소오스 및 드레인 영역(211, 212)과 이들 사이의 채널 영역(213)으로 이루어지고, 게이트 전극(230)은 채널 영역(213)에 대응하여 형성되며 MoW, Al, Cr, Al/Cr과 같은 금속으로 이루어진다.
소오스 전극(251)과 드레인 전극(252)은 게이트 절연막(220)과 층간 절연막(24)에 구비된 각각의 콘택홀(221, 222)(241, 242)을 통하여 액티브층(210)의 소오스 영역(211) 및 드레인 영역(212)과 전기적으로 연결되며, Ti/Al, Ti/Al/Ti와 같은 금속으로 이루어진다.
본 실시예에서 제2 TFT(T2)가 액티브층(210) 위로 게이트 전극(230)과 소오스 및 드레인 전극(251, 252)이 배치되는 구조로 이루어진 경우를 나타내었지만, 액티브층(210), 게이트 전극(230)과 소오스 및 드레인 전극(251, 252)의 배치 구조는 이에 한정되지 않는다.
다음으로, 발광 소자(L)는 평탄화막(260)을 사이에 두고 제2 TFT(T2) 위로 형성되며, 제1 전극(310), 유기 발광층(330) 및 제2 전극(340)이 순차적으로 적층된 구조로 이루어진다. 이 경우, 제1 전극(310)은 애노드 전극이고, 제2 전극(340)은 캐소드 전극으로 형성될 수 있다.
제1 전극(310)은 평탄화막(260)에 구비된 비아홀(261)을 통하여 드레인 전극(252)과 전기적으로 연결되고, 평탄화막(261) 위에 개구부(321)를 구비하는 화소 정의막(320)이 형성되어 해당 화소(P)가 인접 화소(미도시)와 전기적으로 분리되며, 유기 발광층(330)은 평탄화막(321)의 개구부(321)를 통하여 제1 전극(310)에 접촉된다.
제1 전극(310)은 ITO, IZO의 단일층 또는 이들이 2층 이상 적층된 복합층으로 이루어질 수 있고, 제2 전극(340)은 MgAg, ITO, Al 등으로 이루어질 수 있다.
특히, 유기 발광 표시 장치가 제2 전극(340)의 방향으로 발광하는 전면 발광형 구조를 갖는 경우에는 제1 전극은 ITO/Ag/ITO의 복합층으로 형성될 수 있고, 제2 전극(340)은 MgAg, ITO와 같은 투명 전극으로 이루어질 수 있다.
유기 발광층(330)은 코퍼 프탈로시아닌(copper phthalocyanine; CuPc), N,N'-디(나프탈렌-1-일)-N,N'-디페틸-벤지딘(N,N'-Di(naphthalene-1-yl)-N,N' -diphenyl-benzidine; NPB), 트리스-8-하이드록시퀴놀린 알루미늄(tris-8-hydroxyquinoline aluminum)(Alq3) 등과 같은 저분자 유기물로 이루어지거나 고분자 유기물로 이루어질 수 있다.
예컨대, 유기 발광층(330)이 저분자 유기물로 이루어지는 경우, 홀 주입층(Hole Injection layer; HIL), 홀 수송층(Hole Transport Layer; HTL), 발광층(Emitting Layer; EML) 및 전자 수송층(Electron Transport Layer; ETL)을 포함한 다층 구조로 이루어질 수 있다.
또한, 유기 발광층(330)이 고분자 유기물로 이루어지는 경우, 홀 수송층(Hole Transport Layer; HTL) 및 발광층(Emitting Layer; EML)으로 이루어질 수 있으며, 이때 HTL은 폴리-에틸렌디옥시티오펜(polyethylenedioxythiophene; PEDOT) 물질로 이루어지고 EML은 폴리-페닐렌비닐렌(Poly-Phenylenevinylene; PPV)계 또는 폴리플루오렌(Polyfluorene)계 물질로 이루어질 수 있다.
한편, 비표시 영역(24)에는 제2 전극(340)과 기판(10)을 전기적으로 연결하는 개구부(341)가 구비된다.
도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ′선을 따른 단면도이다. 도면을 참고하여 개구부(341)의 구성을 설명하면, 개구부(341)는 화소 정의막(320), 평탄화막(240), 게이트 절연막(220), 하부 절연막(212)을 관통하는 구조로 형성되어 제2 전극(340)과 기판(10)을 연결하게 된다. 이러한 개구부(341)는 도시한 바와 같이, 홀의 형상으로 구비될 수 있으며, 표시 영역(22)의 둘레를 따라 비표시 영역(24)에 복수로 형성될 수 있다.
이와 같은 구성에 의해 금속으로 형성되는 기판(10)을 제2 전극(340)과 연결함으로써 별도의 금속 배선이 없이 캐소드 전극에 필요한 전압을 인가할 수 있다. 따라서 금속 배선에 의한 전압 강하 현상을 방지할 수 있으며, 금속 배선을 별도로 설치하지 않고 배선 구조를 형성함으로써 화소 면적을 늘릴 수 있게 된다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
전술한 바와 같이 본 발명의 유기 발광 표시 장치에 따르면, 도전성 물질로 형성되는 기판과 제2 전극을 전기적으로 연결함으로써 별도의 금속 배선에 의한 전압 강하를 방지할 수 있고, 배선을 위한 공간을 절약하여 화소 면적을 늘릴 수 있게된다. 또한, 본 발명에 따른 유기 발광 표시 장치의 기판이 연성을 갖는 금속으로 이루어지는 경우, 플렉서블 디스플레이로서 적용이 가능하다.
Claims (9)
- 전도성 물질로 형성되는 기판;상기 기판 위로 형성되는 유기 발광층; 및상기 유기 발광층을 사이에 두고 배치되는 제1 전극과 제2 전극을 포함하고,상기 기판과 상기 제2 전극이 서로 전기적으로 연결되는 유기 발광 표시 장치.
- 제1 항에 있어서,상기 제2 전극과 상기 기판 사이에 형성되는 절연막을 더 포함하고,상기 기판과 상기 제2 전극은 상기 절연막에 형성된 개구부에 의해 연결되는 유기 발광 표시 장치.
- 제2 항에 있어서,상기 기판에는 표시 영역과 상기 표시 영역의 외곽으로 형성되는 비표시 영역이 설정되고, 상기 개구부가 상기 비표시 영역에 배치되는 유기 발광 표시 장치.
- 제3 항에 있어서,상기 개구부가 상기 표시 영역의 양측으로 복수개 구비되는 유기 발광 표시 장치.
- 제1 항에 있어서,상기 기판에는 표시 영역과 상기 표시 영역의 외곽으로 형성되는 비표시 영역이 설정되고, 상기 제2 전극은 상기 표시 영역의 전부를 덮도록 형성되는 유기 발광 표시 장치.
- 제5 항에 있어서,상기 제2 전극은 캐소드 전극인 유기 발광 표시 장치.
- 제1 항에 있어서,상기 기판은 금속으로 형성되는 유기 발광 표시 장치.
- 제1 항에 있어서,상기 기판은 강 또는 합금강으로 형성되는 유기 발광 표시 장치.
- 제1 항에 있어서,상기 기판에 상기 제2 전극에 필요한 전압이 인가되는 유기 발광 표시 장치.
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