KR100989252B1 - 유기전계발광 소자 - Google Patents

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KR100989252B1
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    • H05B33/12—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
    • H05B33/22—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the chemical or physical composition or the arrangement of auxiliary dielectric or reflective layers

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Abstract

본 발명에 의한 유기전계발광 소자는, 제 1 방향으로 나열된 게이트 라인들과, 상기 게이트 라인들과 교차되는 방향으로 나열된 데이터 라인들 및 전원공급 라인들에 의해 정의된 서브픽셀이 매트릭스 형태로 분포되어 액티브 영역을 이루는 하부기판과; 상기 하부기판의 액티브 영역 외곽부에 형성된 씰패턴에 의해 상기 하부기판과 합착되는 상부기판이 포함되는 유기전계발광소자에 있어서,
상기 액티브 영역과 씰패턴 사이의 소정 영역에 위치하며, 상기 데이터 라인 및 게이트 라인에 소정의 신호를 제공하는 데이터 구동회로 및 게이트 구동회로와; 상기 데이터 구동회로 및 게이트 구동회로 상부에 형성된 불투명막이 포함되는 것을 특징으로 한다.

Description

유기전계발광 소자{Organic Electro luminescence Device}
도 1은 일반적인 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 기본 픽셀 구조를 나타낸 도면.
도 2는 종래의 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 개략적인 평면도.
도 3은 종래의 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 개략적인 단면도.
도 4는 UV에 노출된 데이터 구동회로에 의해 신호가 인가되어 표시된 화면을 나타내는 도면.
도 5는 본 발명에 의한 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 개략적인 평면도.
도 6은 본 발명에 의한 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 개략적인 단면도.
도 7은 UV의 노출이 차단된 데이터 구동회로에 의해 신호가 인가되어 표시된 화면을 나타내는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
530 : 게이트 구동회로 540 : 데이터 구동회로
560, 570 : 불투명막
본 발명은 유기전계발광 소자에 관한 것으로 특히 씰 패턴 경화를 위해 조사하는 UV의 영향으로 데이터 구동회로가 불량 구동되는 것을 방지하는 유기전계발광 소자에 관한 것이다.
새로운 평판 디스플레이(FPD : Flat Panel Display) 중 하나인 유기전계발광 소자는 자체 발광형이기 때문에 액정표시장치에 비해 시야각, 콘트라스트 등이 우수하며 백라이트가 필요 없어 경량 박형이 가능하고, 소비전력 측면에서도 유리하다.
또한, 직류 저전압 구동이 가능하고 응답속도가 빠르며 전부 고체이기 때문에 외부충격에 강하고 사용온도범위도 넓으며 특히 제조비용 측면에서도 저렴한 장점을 가지고 있다.
특히, 상기 유기전계발광 소자의 제조공정에는, 액정표시장치나 PDP(Plasma Display Panel)와 달리 증착(deposition) 및 인캡슐레이션(encapsulation) 장비가 전부라고 할 수 있기 때문에, 공정이 매우 단순하다.
종래에는 이러한 유기전계발광 소자의 구동방식으로 별도의 스위칭 소자를 구비하지 않는 패시브 매트릭스형(passive matrix)이 주로 이용됐었다.
그러나, 상기 패시브 매트릭스 방식에서는 게이트 라인(scan line)과 데이터 라인(signal line)이 교차하면서 매트릭스 형태로 소자를 구성하므로, 각각의 픽셀을 구동하기 위하여 게이트 라인을 시간에 따라 순차적으로 구동하므로, 요구되는 평균 휘도를 나타내기 위해서는 평균 휘도에 라인수를 곱한 것 만큼의 순간 휘도를 내야만 한다.
그러나, 액티브 매트릭스 방식에서는, 픽셀(pixel)을 온/오프(on/off)하는 스위칭 소자인 박막트랜지스터(Thin Film Transistor)가 서브픽셀(sub pixel)별로 위치하고, 이 박막트랜지스터와 연결된 제 1 전극은 서브픽셀 단위로 온/오프되고, 이 제 1 전극과 대향하는 제 2 전극은 공통전극이 된다.
그리고, 상기 액티브 매트릭스 방식에서는 픽셀에 인가된 전압이 스토리지 캐패시터(CST ; storage capacitance)에 충전되어 있어, 그 다음 프레임(frame) 신호가 인가될 때까지 전원을 인가해 주도록 함으로써, 게이트 라인 수에 관계없이 한 화면동안 계속해서 구동한다.
따라서, 액티브 매트릭스 방식에 의하면 낮은 전류를 인가하더라도 동일한 휘도를 나타내므로 저소비전력, 고정세, 대형화가 가능한 장점을 가진다.
이하, 이러한 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 기본적인 구조 및 동작특성에 대해서 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 일반적인 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 기본 픽셀 구조를 나타낸 도면이다.
도시한 바와 같이, 제 1 방향으로 게이트 라인(GL)(2)이 형성되어 있고, 이 제 1 방향과 교차되는 제 2 방향으로 형성되며, 서로 일정간격 이격된 데이터 라인(DL)(3) 및 전력공급 라인(power supply line, VDD)(4)이 형성되어 있어, 하나 의 서브픽셀 영역을 정의한다.
상기 게이트 라인(2)과 데이터 라인(3)의 교차지점에는 어드레싱 엘리먼트(addressing element)인 스위칭 박막트랜지스터(switching TFT)(5)가 형성되어 있고, 이 스위칭 박막트랜지스터(5) 및 전력공급 라인(4)과 연결되어 스토리지 캐패시터(CST)(6)가 형성되어 있으며, 이 스토리지 캐패시터(CST)(6) 및 전력공급 라인(4)과 연결되어, 전류원 엘리먼트(current source element)인 구동 박막트랜지스터(7)가 형성되어 있고, 이 구동 박막트랜지스터(7)와 연결되어 유기전계발광 다이오드(Electro luminescent Diode)(8)가 구성되어 있다.
이 유기전계발광 다이오드(8)는 유기발광물질에 순방향으로 전류를 공급하면, 정공 제공층인 양극(anode electrode)과 전자 제공층인 음극(cathode electrode)간의 P(positive)-N(negative) 접합(Junction)부분을 통해 전자와 정공이 이동하면서 서로 재결합하여, 상기 전자와 정공이 떨어져 있을 때보다 작은 에너지를 가지게 되므로, 이때 발생하는 에너지 차로 인해 빛을 방출하는 원리를 이용하는 것이다.
상기 유기전계발광 소자는 유기전계발광 다이오드에서 발광된 빛의 진행방향에 따라 상부 발광방식(top emission type)과 하부 발광방식(bottom emission type)으로 나뉜다.
도 2는 종래의 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 개략적인 평면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 하부기판(200) 상에는 도 1을 통해 설명한 서브픽셀(210)이 매트릭스 형태로 분포되어 액티브 영역(220)을 이루고 있다.
상기 액티브 영역(220)에는 다수의 게이트 라인(212)이 일 방향으로 나열되어 있고, 상기 게이트 라인(212)과 교차되는 방향으로 다수의 데이터 라인(214) 및 전력공급 라인(미도시)이 나열되어 있으며, 이에 의해 각 서브픽셀(210)에 소정의 신호가 인가될 수 있는 것이다.
또한, 상기 게이트 라인(212), 데이터 라인(214) 등에 소정의 신호를 제공하는 게이트 구동회로(230) 및 데이터 구동회로(240)가 구비되어야 한다.
여기서, 상기 각 서브픽셀(210)에 구비된 박막트랜지스터(미도시)가 비결정질 실리콘으로 형성된 경우에는 상기 게이트 구동회로(230) 및 데이터 구동회로(240)가 상기 하부기판(200)이 아닌 별도의 FPC(Flexible Printed Circuit) 필름 등에 실장되어 상기 액티브 영역(220)과 연결되어야 한다. 그러나, 이는 재료비 측면 및 소자의 경박, 단소화 측면 등에 큰 단점으로 작용한다.
이를 극복하기 위해 상기 각 서브픽셀(210)에 구비된 박막트랜지스터를 폴리실리콘으로 형성하는 것이 개발되어 있으며, 이 경우 상기 데이터 구동회로(240) 및 게이트 구동회로(230)를 상기 하부기판(200)에 직접 실장할 수 있게 되었다.
도 2는 폴리실리콘 박막트랜지스터가 채용된 유기전계발광 소자에 대한 평면도이다.
이와 같이 형성된 유기전계발광 소자의 하부기판(200)은, 하부기판 상에 형 성된 유기전계발광 다이오드 및 전극 등을 수분, 산소 등 외부물질의 침투로부터 보호하기 위해 인캡슐레이션을 위한 상부기판(미도시)과 합착된다.
이는 도시된 바와 같이 하부기판(200)의 가장자리에 형성된 씰패턴(250)에 의한다.
이 때, 상기 상부기판은 유리기판 또는 불투명 금속기판으로 형성될 수 있는데, 상기 유기전계발광 소자가 상부 발광방식일 경우에는 상기 인캡슐레이션을 위한 상부기판이 유리기판이어야 하며, 하부 발광방식일 경우에는 상기 상부기판이 불투명 금속기판으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 씰패턴(250)은 UV 경화성 물질을 사용하며, 따라서 상기 상, 하기판의 합착은 상기 씰패턴(250)에 대한 UV조사가 이루어짐에 의한다.
단, 상기 하부기판(200) 상에 구비된 각 서브픽셀(210) 및 데이터 구동회로(240), 게이트 구동회로(230) 등은 UV에 의해 특성이 변한다는 단점이 있으므로, 이러한 UV 노출에 의한 특성 변경을 방지하기 위해 합착 공정시 마스크를 이용하여 상기 액티브 영역(220) 및 데이터/ 게이트 구동회로(240, 230)를 가려서 상기 부분에 대한 UV 조사를 차단하고 있다.
도 3은 종래의 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 개략적인 단면도로서, 이는 도 2에 도시된 평면도 대한 단면도(A-A')이다.
또한, 이는 인캡슐레이션을 위한 상부기판(300)을 유리기판으로 하는 경우를 나타내고 있다.
도시된 바와 같이 상, 하기판(200, 300) 합착 공정의 경우 기판의 가장자리 에 형성된 씰패턴(250)을 경화하기 위해 UV를 조사하게 되는데, 이 때 앞서 설명한 바와 같이 하부기판(200) 상의 액티브 영역(220), 데이터 구동회로(240)/ 게이트 구동회로를 보호하기 위해 마스크(310)를 이용하게 된다.
그러나, 이와 같은 마스크(310)의 사용도 UV를 완전히 차단할 수는 없으며, 최근들어 상기 액티브 영역(220)이 확대되어 그에 따라 데이터 구동회로(240)가 상기 씰패턴(250) 형성 영역에 가까워짐으로써 UV 노출에 대한 문제는 더욱 심각해지고 있다.
특히 상기 데이터 구동회로(240)의 경우 UV에 노출되면 내부 집적소자의 특성이 변화되어 구동 신호가 왜곡되며, 이에 따라 액티브 영역(220) 내의 각 서브픽셀에 구비된 구동 박막트랜지스터, 스위칭 박막트랜지스터에 정확한 신호를 보낼 수 없게 되는 문제가 발생한다. 이는 도 4를 통해 확인 할 수 있으며, 도 4는 UV에 노출된 데이터 구동회로에 의해 신호가 인가되어 표시된 화면을 나타내는 것이다.
본 발명은 특히 씰 패턴 경화를 위해 조사하는 UV의 영향으로 데이터 구동회로가 불량 구동되는 것을 방지하기 위해, 상기 데이터 구동회로 상부에 불투명막을 형성하여 상기 데이터 구동회로가 UV에 노출되는 것을 근본적으로 차단하는 유기전계발광 소자를 제공함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 유기전계발광 소자는, 제 1 방향으로 나열된 게이트 라인들과, 상기 게이트 라인들과 교차되는 방향으로 나열된 데이터 라인들 및 전원공급 라인들에 의해 정의된 서브픽셀이 매트릭스 형태로 분포되어 액티브 영역을 이루는 하부기판과; 상기 하부기판의 액티브 영역 외곽부에 형성된 씰패턴에 의해 상기 하부기판과 합착되는 상부기판이 포함되는 유기전계발광소자에 있어서,
상기 액티브 영역과 씰패턴 사이의 소정 영역에 위치하며, 상기 데이터 라인 및 게이트 라인에 소정의 신호를 제공하는 데이터 구동회로 및 게이트 구동회로와; 상기 데이터 구동회로 및 게이트 구동회로 상부에 형성된 불투명막이 포함되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 상부기판은 투명 절연기판이며, 상기 씰패턴은 UV에 의해 경화되는 재질로 형성됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 불투명막은 상기 액티브 영역 상에 형성되는 음극(cathode) 전극으로 이용되는 불투명 금속이고, 이 때 상기 불투명 금속 및 상기 데이터/ 게이트 구동회로의 사이에는 보호막이 게재되어 있으며, 상기 불투명 금속은 1000 ~ 3000Å 정도의 두께로 증착하는 것을 특징으로 한다.
또는, 상기 불투명막은 블랙 폴리머(black polymer)를 증착하여 형성될 수 있거나, 상기 액티브 영역에 형성되는 보호막 중 투과성이 없는 보호막을 이용하여 형성될 수 있음을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 실시예를 상세히 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명에 의한 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 개략적인 평 면도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 하부기판(500) 상에는 도 1을 통해 설명한 서브픽셀(510)이 매트릭스 형태로 분포되어 액티브 영역(520)을 이루고 있다.
또한, 상기 액티브 영역(520)에는 다수의 게이트 라인(512)이 일 방향으로 나열되어 있고, 상기 게이트 라인(512)과 교차되는 방향으로 다수의 데이터 라인(514) 및 전력공급 라인(미도시)이 나열되어 있으며, 이에 의해 각 서브픽셀(510)에 소정의 신호가 인가될 수 있는 것이다.
본 발명의 경우 상기 각 서브픽셀(510)에 구비된 구동 박막트랜지스터(미도시) 및 스위칭 박막트랜지스터(미도시)가 폴리실리콘 박막트랜지스터로 형성되어 있기 때문에, 상기 게이트 라인(512), 데이터 라인(514) 등에 소정의 신호를 제공하는 게이트 구동회로(530) 및 데이터 구동회로(540)가 상기 액티브 영역(520)과 같이 하부기판(500) 상에 실장되어 있다.
이와 같이 형성된 유기전계발광 소자의 하부기판(500)은, 하부기판 상에 형성된 유기전계발광 다이오드 및 전극 등을 수분, 산소 등 외부물질의 침투로부터 보호하기 위해 인캡슐레이션을 위한 상부기판(미도시)과 합착되며, 이는 하부기판의 가장자리에 형성된 씰패턴(550)에 의한다.
본 발명의 경우 상기 상부기판은 유리 또는 플라스틱 등의 투명 절연기판으로 형성되어 있으며, 그에 따라 본 발명은 상부 발광방식으로 구동될 수 있는 것이다. 단, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 경우에 따라서는 즉, 상기 하부기판이 투명재질의 기판일 경우에는 하부 발광방식으로 구동될 수도 있는 것이다.
또한, 상기 씰패턴(550)은 UV 경화성 물질을 사용하며, 따라서 상기 상, 하기판의 합착은 상기 씰패턴(550)에 대한 UV조사가 이루어짐에 의한다.
이 때, 앞서 언급한 바와 같이 하부기판(500) 상에 구비된 각 서브픽셀(510) 및 데이터 구동회로(540), 게이트 구동회로(530) 등은 UV에 의해 특성이 변한다는 단점이 있다.
특히 데이터 구동회로(540) 및 게이트 구동회로(530)는 최근 액티브 영역(520)이 확대됨에 따라 상기 실패턴(550) 영역으로 가까워지는 경향이 있어 상기 UV 노출에 더욱 취약하게 된다.
본 발명은 상기 문제점을 극복하기 위해 상기 데이터 구동회로(540) 및 게이트 구동회로(530)의 상부에 불투명막(570, 560)을 형성토록 하는 것을 그 특징으로 한다.
이는 상기 데이터 구동회로(540) 및 게이트 구동회로(530)를 UV 노출로부터 보호하여 액티브 영역(520)에 인가되는 신호의 왜곡을 방지하기 위함이다.
이 때, 상기 불투명막(570, 560)은 액티브 영역(520) 상에 형성되는 음극(cathode) 전극으로 이용되는 불투명 금속이 될 수 있으며, 이는 음극 전극의 형성과 동일한 공정으로 이루어진다.
단, 이 경우 상기 불투명 금속이 데이터 구동회로(540) 및 게이트 구동회로(530) 상에 형성되기 전에 보호막(미도시)이 먼저 형성되어야 하며, 이는 상기 불투명 금속과 각 구동회로 내부의 집적소자와 단락되는 것을 방지하기 위함 이다.
또한, 상기 불투명 금속을 적용하는 경우 상기 유기전계발광소자는 하부발광방식으로 구동된다.
이 때, 상기 불투명 금속은 1000 ~ 3000Å 정도의 두께로 증착하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 불투명막(570, 560)은 앞서 설명한 불투명 금속 외에도 블랙 폴리머(black polymer)를 증착하거나, 상기 액티브 영역에 보호막을 증착하는 공정 시에 형성되는 투과성이 없는 보호막을 이용할 수도 있다.
도 6은 본 발명에 의한 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 개략적인 단면도로서, 이는 도 5에 도시된 평면도 대한 단면도(B-B')이다.
또한, 이는 인캡슐레이션을 위한 상부기판(600)을 투명 절연기판으로 하는 경우를 나타내고 있다.
도시된 바와 같이 상, 하기판 합착 공정의 경우 기판의 가장자리에 형성된 씰패턴(550)을 경화하기 위해 UV를 조사하게 되는데, 본 발명의 경우 하부기판(500) 상의 액티브 영역(520), 데이터 구동회로(540)/ 게이트 구동회로를 보호하기 위해 마스크(610)를 이용하는 것 뿐 아니라 상기 데이터 구동회로(540)/ 게이트 구동회로 상부 영역에 불투명막(570)을 형성하는 것을 그 특징으로 한다.
이를 통해 상기 마스크(610)의 사용으로 완전히 차단할 수 없는 UV를 근본적으로 차단할 수 있으며, 이는 최근 상기 액티브 영역(520)이 확대되어 그에 따라 데이터 구동회로(540)/게이트 구동회로가 상기 씰패턴(550) 형성 영역에 가까워짐 으로써 발생되는 UV 노출 문제를 극복할 수 있게 한다.
이 때, 상기 불투명막(570)은 액티브 영역(520) 상에 형성되는 음극(cathode) 전극으로 이용되는 불투명 금속이 될 수 있으며, 이는 음극 전극의 형성과 동일한 공정으로 이루어진다.
단, 이 경우 상기 불투명 금속이 데이터 구동회로(540) 및 게이트 구동회로 상에 형성되기 전에 보호막이 먼저 형성되어야 하며, 이는 상기 불투명 금속과 각 구동회로 내부의 집적소자와 단락되는 것을 방지하기 위함이다. 또한, 상기 불투명 금속을 적용하는 경우 상기 유기전계발광소자는 하부발광방식으로 구동된다.
이 때, 상기 불투명 금속은 1000 ~ 3000Å 정도의 두께로 증착하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 불투명막은 앞서 설명한 불투명 금속 외에도 블랙 폴리머(black polymer)를 증착하거나, 상기 액티브 영역(520)에 보호막을 증착하는 공정 시에 형성되는 투과성이 없는 보호막을 이용할 수도 있다.
결과적으로 본 발명에 의한 유기전계발광 소자에 의하면 상기 데이터 구동회로(530)가 UV에 노출되는 것을 근본적으로 차단할 수 있게 되여, 구동 신호가 왜곡되는 것을 방지할 수 있으며, 이에 따라 액티브 영역(520) 내의 각 서브픽셀에 구비된 구동 박막트랜지스터, 스위칭 박막트랜지스터에 정확한 신호를 보낼 수 있게 되는 것이다.
도 4 및 도 7을 비교하면 본 발명에 의한 유기전계발광 소자의 효과를 확인할 수 있으며, 이 때 도 7은 UV의 노출이 차단된 데이터 구동회로에 의해 신호가 인가되어 표시된 화면을 나타내는 것이다.
본 발명에 의한 유기전계발광소자에 의하면, 상기 데이터 구동회로 및 게이트 구동회로 상부에 불투명막을 형성하여 상기 데이터/ 게이트 구동회로가 UV에 노출되는 것을 근본적으로 차단함으로써, 화질 불량 문제를 극복할 수 있게 된다.

Claims (8)

  1. 제 1 방향으로 나열된 게이트 라인들, 상기 게이트 라인들과 교차되는 방향으로 나열된 데이터 라인들 및 전원공급 라인들에 의해 정의된 서브픽셀이 매트릭스 형태로 분포되어 액티브 영역을 이루는 하부기판, 그리고
    상기 하부기판의 액티브 영역 외곽부에 형성된 씰패턴에 의해 상기 하부기판과 합착되는 상부기판을 포함하는 유기전계발광소자에 있어서,
    상기 액티브 영역과 씰패턴 사이의 소정 영역에 위치하며, 상기 데이터 라인에 소정의 신호를 제공하는 데이터 구동회로 및 상기 게이트 라인에 소정의 신호를 제공하는 게이트 구동회로; 및
    상기 데이터 구동회로 및 상기 게이트 구동회로 상부에 형성된 불투명막;을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 소자.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 상부기판은 투명 절연기판임을 특징으로 하는 유기전계발광 소자.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 씰패턴은 UV에 의해 경화되는 재질로 형성됨을 특징으로 하는 유기전계발광 소자.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 불투명막은 상기 액티브 영역 상에 형성되는 음극(cathode) 전극으로 이용되는 불투명 금속임을 특징으로 하는 유기전계발광 소자.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 불투명 금속과 상기 데이터 구동회로 사이, 그리고 상기 불투명 금속과 상기 게이트 구동회로의 사이에 형성되는 보호막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 소자.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 불투명 금속은 1000 ~ 3000Å 정도의 두께로 증착하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 소자.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 불투명막은 블랙 폴리머(black polymer)를 증착하여 형성될 수 있음을 특징으로 하는 유기전계발광 소자.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 데이터 구동회로 및 상기 게이트 구동회로 상부에 투과성이 없는 물질을 이용하여 형성되는 보호막을 포함하고,
    상기 불투명막은 상기 보호막에 대응되는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 소자.
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