KR101001549B1 - 유기 전계 발광 소자 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 유기 발광부를 형성하는 복수의 전극이 배설된 기판, 상기 복수의 전극과 연결되는 복수의 배선을 구비하는 유기 전계 발광 소자에 있어서, 상기 복수의 배선 중 적어도 둘 이상의 배선은 서로 상이한 폭을 구비하고, 상기 복수의 배선 중 길이가 긴 배선은 길이가 짧은 배선의 폭에 비하여 넓은 폭을 가지며, 상기 각각의 배선의 폭은 길이가 가장 짧은 배선의 폭에 대하여 등차 수열의 관계를 유지하고, 상기 복수의 전극이 배설된 유기발광부를 밀봉하기 위하여 밀봉재가 배치되는 위치와 교차되는 배선의 폭은 사전 설정치 만큼 더 넓은 폭을 구비하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자이다.

Description

유기 전계 발광 소자{Electroluminescence device}
도 1a는 종래 기술에 따른 유기 전계 발광 소자의 분리 사시도,
도 1b는 일정한 치수를 갖는 요소의 모식도,
도 2a는 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자의 분리 사시도,
도 2b는 도 2a에 따른 유기 전계 발광 소자의 부분 확대 평면도,
도 3은 도 2b의 선 A-A를 따라 취해진 유기 전계 발광 소자의 부분 확대 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>
10...기판 12...캡
13...플랙셔블 인쇄 회로 기판 20...유기 발광부
21...제 1 전극 라인 22...제 2 전극 라인
23...절연막 24...유기막
30...전극부 단자부 31...제 1 전극 단자부
32...제 2 전극 단자부 40...밀봉재 접촉 영역
50...밀봉재
본 발명은 유기 전계 발광 소자에 관한 것으로, 상세하게는 유기 발광부를 형성하는 복수의 전극과 연결되며 길이에 따라 차등적인 폭을 갖는 배선을 구비하는 유기 전계 발광 소자에 관한 것이다.
화상을 표시하는데 있어, 수많은 종류의 디스플레이 장치가 사용되는데, 근래에는 종래의 브라운관, 즉 CRT(cathode ray tube, 음극선관)를 대체하는 다양한 평판 디스플레이 장치가 사용되고 있다. 이러한 평판 디스플레이 장치는 발광 형태에 따라 자발광형(emissive)과 비자발광형(non-emissive)으로 분류될 수 있는데, 자발광형 디스플레이 장치에는 평면 브라운관, 플라즈마 디스플레이 장치(plasma display panel device), 진공 형광 표시 장치(vacuum fluorescent display device), 전계 방출 디스플레이 장치(field emission display device), 전계 발광 소자 디스플레이 장치(electro-luminescent display device) 등이 있고, 비자발광형 디스플레이 장치에는 액정 디스플레이 장치(liquid crystal display device)가 있다.
이중에서 전계 발광 소자 디스플레이 장치, 특히 유기 전계 발광 소자 디스플레이 장치는 유기물 박막에 음극과 양극을 통하여 주입된 전자와 정공(hole)이 재결합하여 여기자(exiton)를 형성하고, 형성된 여기자로부터의 에너지에 의해 특정한 파장의 빛이 발생하는 현상을 이용하는 자발광형 디스플레이 장치이다. 유기 전계 발광 소자 디스플레이 장치는 저전압으로 구동이 가능하고, 경량의 박형이고, 시야각이 넓을 뿐만 아니라, 응답 속도 또한 빠르다는 장점을 구비한다.
이러한 유기 전계 발광 소자 디스플레이 장치의 유기 전계 발광 소자는 기판 상에 적층식으로 형성되는 양극, 유기막층, 및 음극으로 구성된다. 기판은 통상적으로 유리를 사용하지만, 경우에 따라서는 구부림 가능한 플라스틱이나 필름 등이 사용될 수도 있다. 양극으로는 ITO(indium tin oxide)를 사용하는데, 이는 진공 증착이나 스퍼터링에 의하여 형성된다. 음극으로는 일함수가 작은 마그네슘(Mg), 리튬(Li) 등이 주로 사용된다. 유기막층은 여러 유기 물질로 형성될 수도 있고, 발광 효율을 향상시키기 위하여 형광 색소 또는 인광 색소가 도핑될 수도 있다. 유기막층은 유기 발광층(EML, emitting layer)을 구비하는데, 이 유기 발광층에서 정공과 전자가 재결합하여 여기자를 형성하고 빛이 발생한다. 발광 효율을 보다 높이기 위해서는 정공과 전자를 유기 발광층으로 보다 원활하게 수송하여야 하고, 이를 위해 음극과 유기 발광층 사이에는 전자 수송층(ETL, electron transport layer)이 배치될 수 있고 양극과 유기 발광층 사이에는 정공 수송층(HTL, hole transport layer)이 배치될 수 있으며, 또한 양극과 정공 수송층 사이에 정공 주입층(HIL, hole injection layer)이 배치될 수도 있고, 음극과 전자 수송층 사이에 전자 주입층(EIL, electron injction layer)이 배치될 수도 있다.
예를 들어, 유기 전계 발광 소자는 스퍼터링 공정 등을 통하여 기판, 예를 들어 유리 기판 상에 ITO 전극이 형성되고 챔버, 재료 증발원, 두께 모니터, 금속 마스크 등으로 구성된 증착 장비를 통하여 고진공 상태에서 증발 방식에 의해 유기 발광층 및 금속 전극이 형성된 후, 공기 중의 수분 및 산소에 매우 약한 유기 발광 소자의 내구 연한을 증가시키기 위해서 예를 들어 진공 또는 질소 분위기에서 건조 제를 삽입하여 유기 발광 소자를 밀봉(봉지)됨으로써 제조된다.
도 1a는 종래의 유기 전자 발광 소자의 구성을 나타내는 분리 사시도이다. 도 1a에서 볼 수 있는 바와 같이, 유기 전자 발광 소자는 기판(10)과, 기판(11)의 일면에 형성되어 화상을 형성하는 유기발광부(Active Area: 20)와, 상기 기판(10)과 접합되어 유기발광부(20)를 감싸 밀봉하는 캡(12)과, 상기 유기발광부(20)에 전류를 공급하는 것으로, 상기 캡(12)의 바깥쪽까지 연장되는 전극 단자부(30)와, 상기 캡(12) 외측으로 드러난 단자부(30)에 접합되어 상기 유기발광부(20)를 구동시키기 위한 회로부(미도시)를 연결하는 플랙셔블 인쇄 회로 기판(13)을 포함한다. 전극 단자부(30)는 제 1 전극 단자부(31)와 제 2 전극 단자부(32)로 구성된다.
유기발광부(20)는 기판(10)의 일면에 제 1 전극 단자부(31)와 연결되며 상호 소정간격 이격된 스트라이프 상으로 형성된 양극으로서의 제 1 전극 라인(미도시)과, 이들의 상부로 소정의 패턴으로 증착되는 유기막(미도시)들과, 제 1 전극 라인들과 절연되고 제 2 전극 단자부(32)와 전기적으로 연결되며 유기막들의 상부에 형성되는 음극으로서의 제 2 전극 라인(미도시)을 포함하고, 제 1 전극 라인과 제 2 전극 라인의 단락을 방지하기 위한 절연막(미도시)을 구비한다.
이와 같은, 유기 전계 발광 소자는 전류 구동형 소자이므로, 유기 전계 발광 소자의 발광 효율은 전류를 공급하는 라인, 즉 유기발광부의 제 1 및 제 2 전극 라인과 그리고 유기발광부 밖의 배선의 저항과 밀접한 관계가 있다. 유기발광부 전극 라인의 저항성이 큰 경우에는, 이에 수반되는 큰 전압 강하로 인하여 화소 간에 휘도 차이를 발생시켜 화면 품질을 저하시킬 수도 있기 때문에 유기발광부의 전극 라인의 저항성을 저감시키는 다양한 방법들이 제시되고 있다. 유기발광부 밖의 배선, 즉 유기발광부의 제 1 전극 라인 및 제 2 전극 라인 이외의 배선의 저항성을 저감시키는 방안으로 유기발광부 상의 전극 라인의 두께에 비하여 두꺼운 두께를 갖는 도전성 후육부를 구비하는 방안이 일본공개특허 제2002-8871호에 개시되어 있다. 일반적으로, 도 1b에 도시된 바와 같이, 너비(w), 두께(xj) 및 길이(L)의 치수를 갖는 요소, 예를 들어 단자부의 배선에 대한 저항은 배선의 치수에 대하여 다음과 같은 관계식으로 표현된다.
Figure 112003043819967-pat00001
여기서, ρ는 비저항이고, xj는 배선의 두께, w는 배선의 폭 그리고 Rs는 배선의 면저항을 나타낸다. 상기한 종래 기술에 개시된 바와 같이, 배선에 대하여 도전성 후육부를 추가시킴으로써, 즉 배선의 두께를 두껍게 함으로써 저항을 저감시킬 수는 있으나, 요구되는 저항 감소를 충족시키기 위해서는 배선의 두께가 상당히 증가되는 것이 요구되므로, 제조 상의 난점 및 장치의 구조상 문제점이 수반될 수도 있다.
또한, 통상적으로 동일한 폭을 지닌 복수 개의 배선은 거의 동일한 길이를 구비하지만, 기판 장착의 편리성을 도모하고 이에 연결되는 다른 구성 요소 배치의 편리성을 향상시키도록 단자부의 배선을 조밀하게 배치시킴으로써 배선의 길이가 상이해져 배선 간의 저항 편차가 발생할 수도 있는데, 배선 간의 저항 편차가 클수록, 즉 배선의 길이가 길어질수록 전압 강하는 커지게 되므로 유기 전계 발광 소자 의 구동 전압과 소비 전력도 증대된다.
본 발명은, 전극 라인과 연결되는 배선의 길이 차이에 의한 저항의 불균일성을 줄이기 위하여, 길이에 상응하는 폭을 구비하는 복수 개의 배선을 구비하는 유기 전계 발광 소자 및 이러한 유기 전계 발광 소자를 설계하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따르면, 유기발광부를 형성하는 복수의 전극이 배설된 기판, 상기 복수의 전극과 연결되는 복수의 배선을 구비하는 유기 전계 발광 소자에 있어서, 상기 복수의 배선 중 적어도 둘 이상의 배선은 서로 상이한 폭을 구비하고, 상기 복수의 배선 중 길이가 긴 배선은 길이가 짧은 배선의 폭에 비하여 넓은 폭을 가지며, 상기 각각의 배선의 폭은 길이가 가장 짧은 배선의 폭에 대하여 등차 수열의 관계를 유지하고, 상기 복수의 전극이 배설된 유기발광부를 밀봉하기 위하여 밀봉재가 배치되는 위치와 교차되는 배선의 폭은 사전 설정치 만큼 더 넓은 폭을 구비하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자를 제공한다.
본 발명의 다른 일면에 따르면, 상기 각각의 배선의 폭에 대한 길이의 비는 대체적으로 동일하게 유지되는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자를 제공한다.
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본 발명의 또 다른 일면에 따르면, 상기 복수의 전극이 배설된 유기발광부를 밀봉하기 위하여 밀봉재가 배치되는 위치와 교차되는 배선의 폭의 사전 설정치는, 각각의 배선에 대하여 상기 등차 수열 관계로 설정된 폭의 2/3인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자를 제공한다.
본 발명의 또 다른 일면에 따르면, 상기 배선 중 상기 밀봉재가 배치되는 위치와 교차하는 상기 배선 간의 사이 간격은 0보다 크고 18㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자를 제공한다.
본 발명의 또 다른 일면에 따르면, 상기 밀봉재가 배치되는 위치와 교차하는 상기 배선의 폭은 0보다 크고 50㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자를 제공한다.
본 발명의 또 다른 일면에 따르면, 상기 복수의 배선 중 최대 저항을 가지는 배선과 최소 저항을 가지는 배선의 저항 차이는 상기 최대 저항을 가지는 배선의 저항값의 30% 이내인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자를 제공한다.
본 발명의 또 다른 일면에 따르면, 상기 복수의 배선은 상기 기판의 일측에만 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자를 제공한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자 및 이를 설계하는 방법을 설명한다.
도 2a 및 도 2b에는 본 발명에 따른 일실시예로서 길이가 서로 다른 복수 개 의 배선을 구비하는 유기 전계 발광 소자의 사시도 및 부분 확대 평면도가 도시되어 있다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자는, 유기발광부(20)를 형성하는 복수의 전극(또는 전극 라인)이 배설된 기판(10), 건조제 등을 함유하고 기판(10)과 봉지(또는 밀봉)되어 유기발광부(50)이 투습되는 것을 방지하기 위한 캡(12), 그리고 회로 구동부(미도시)와의 연결을 위한 플랙셔블 인쇄 회로 기판(13)을 구비한다. 복수의 전극 라인은 양극으로서의 복수의 제 1 전극 라인(21)과 음극으로서의 복수의 제 2 전극 라인(22)으로 구성된다. 제 1 전극 라인(21)은 제 1 단자부(31)와 연결되고, 제 2 전극 라인(22)은 제 2 단자부(32)와 연결된다. 상기 단자부(31, 32)는 ITO부(indium tin oxide, 32a)와 금속 또는 합금부(32b)로 구성될 수도 있는데, 금속 또는 합금부는 저항치가 낮은 Cr, Al, Ag, Au, Pt, Pd, Ni, Mo, Ta, Ti, W, C, Fe, In, Ag-Mg, Zn 등의 금속 또는 합금이 사용될 수도 있다.
일실시예로서 도시된 도 2a 및 도 2b의 제 1 단자부(31) 및 제 2 단자부(32)는 1-pad 타입의 배선이다. 종래의 구조와는 달리 배선의 저항을 최소화하기 위하여, 복수의 제 1 단자부(31)와 제 2 단자부(32)는 최소 길이를 갖고 그리고 상이한 폭을 구비한다. 즉, 길이 차이로 인한 저항차를 보상하기 위하여, 길이가 긴 배선은 길이가 짧은 배선에 비하여 보다 넓은 폭을 구비한다. 제 1 및 제 2 단자부(31, 32)의 최소 길이는 배선을 적절한 위치를 경유시킴으로써 조정 가능하다.
경우에 따라서, 각각의 배선의 저항을 대체적으로 동일하게 유지시키도록 각 각의 배선, 즉 각각의 제 1 단자부(31) 및 제 2 단자부(32)는 그 폭에 대한 길이의 비가 대체적으로 동일하게 유지될 수도 있다.
또 다른 경우에 따라서는, 각각의 제 1 단자부(31) 및 제 2 단자부(32)의 폭은 길이가 가장 짧은 배선에 대하여 등차 수열의 관계를 유지할 수도 있다. 즉, 단자부의 길이를 최소화하기 위하여 단자부는 유기발광부(20)의 외주를 경유하는 구조를 취하기 때문에, 일정한 간격을 두고 배설된 제 2 전극 라인(22)과 연결되는 제 2 단자부(32)의 길이는 일정한 값 만큼씩 증가되므로, 개개의 제 2 단자부(32)의 폭도 그 길이에 상응하도록 일정한 값 만큼씩 증가되는 것이 바람직하다. 그러므로, 길이가 가장 짧은 배선, 예를 들어 도 2b에 도시된 바와 같이 복수의 제 2 전극 라인(22) 중의 첫 번째 라인과 연결되며 제 1 단자부(31)와 바로 인접하게 배설되는, 제 2 단자부(32)의 배선의 길이를 X라 할 때, 그 이후의 제 2 전극 라인(22)과 연결되는 제 2 단자부(32)의 길이는 X+Y, X+2Y, X+3Y, ...., X+nY의 관계를 갖도록 제 2 단자부(32)가 구성될 수도 있는데, 이는 제 1 단자부(31)에 대하여도 동일하게 적용될 수 있다.
한편, 상기한 사항 및 도 3에 도시된 바와 같이, 유기발광부(20)가 침습되는 것을 방지하기 위하여 유기발광부(20)는 캡(12)으로 밀봉되는데, 기판(10)과 캡(12)의 효과적인 접합을 위하여 기판(10)과 캡(12)이 접하는 영역(40)에는 밀봉재(50)가 도포된다. 기판(10)과 캡(12) 간의 접합력 및 내침습성을 강화하기 위해서, 밀봉재(50)는 제 2 단자부(32) 사이의 기판(10) 부분(51) 및 캡(12)의 일단부와 직접 접하고, 이후에 접하는 영역(40)의 밀봉재(50)에 자외선(UV선)이 조사되어 밀봉재(50)가 경화된다. 비록 도면으로 도시하지는 않았지만, 이러한 UV선이 조사되는 부분의 배선은 다른 배선보다 저항이 크기 때문에, 이러한 저항 차이를 줄이도록 UV선이 조사되는 영역의 배선 폭은 사전 설정치만큼 더 넓은 폭을 구비할 수도 있는데, 저항 차이를 줄이면서도 폭의 증대를 최소화시킬 수 있는 값을 가지도록 설계하는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 길이가 길어짐에 따라 등차 수열의 관계를 가지며 증가되는 폭을 갖는 배선에 대하여, UV선이 조사되는 영역의 배선은 등차 수열 관계로 설정된 폭의 2/3 정도를 추가적으로 구비할 수도 있다. 그리고, 배선의 금속부(32b)가 Cr으로 제조되는 경우 UV선과의 관계를 고려하여, 제 2 단자부(32) 사이의 기판 부분(51)의 간격은 밀봉재(50)와 단자부 사이의 기판 부분(51)과의 접촉성 유지하게, 즉 기판 부분(51)의 밀봉재(50)에 UV선의 투과를 허용하여 밀봉재(50)의 경화를 가능하게 하면서도 배선의 공간적인 제약을 저감시키는 간격, 예를 들어 약 18㎛ 이하로 설정되는 것이 바람직하고, 그리고 금속부(32b)의 폭은 금속부(32b)간의 설정 간격을 고려하여 약 50㎛ 이하로 고정되는 것이 바람직하다.
한편, 기판(10) 상에 배선, 즉 단자부가 배설되는 영역이 제한되므로 모든 배선의 저항 값을 동일하게 하는 치수, 즉 원하는 폭을 구비하기 어려울 수도 있다. 따라서, 단자부 간의 저항 값 차이를 최소화시키면서 단자부가 배설될 수 있는 영역 조건을 만족시키도록 단자부의 폭이 조정될 수도 있다. 이러한 경우, 저항 값의 차이로 인한 유기 전계 발광 소자의 구동 전압이 증대되는 것을 방지하기 위하여, 복수의 단자부 간의 저항 값의 차이는 일정하게 제한될 수도 있는데, 복수의 단자부 중 최대 저항을 가지는 단자부와 최소 저항을 가지는 단자부 간의 저항 차이가 최대 저항을 가지는 단자부의 저항 값의 30% 이내인 것이 바람직하다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 본 발명에 따른 일실시예는 단자부가 기판(10)의 일측으로 모이는 1-pad 타입에 대하여 기술되었으나, 이는 1-pad 타입에만 한정되는 것은 아니고, 복수의 단자부 간의 길이 차이가 발생하는 어떠한 경우에도 적용될 수 있다.
상기한 구성을 갖는 본 발명은 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자는 유기발광부를 형성하는 전극 라인과 연결되는 단자부에 있어, 길이에 상응하는 폭을 구비하는 단자부를 형성함으로써, 길이 차이로 인한 저항 값 차이를 보상하여 복수의 단자부 간의 저항 값 차이가 최소화되고, 복수의 단자부가 연결되는 복수의 전극 라인에 대체적으로 균일한 저항을 형성하여 유기 전계 발광 소자의 구동 전압을 낮출 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자는 UV선이 조사되는 단자부의 폭을 사전 설정치만큼 변동시킴으로써 UV선 조사로 인한 배선 간의 저항 값 차이를 보상하여 유기발광부의 화소 간에 발생할 수도 있는 휘도 차이를 줄일 수도 있다.

Claims (9)

  1. 유기발광부를 형성하는 복수의 전극이 배설된 기판;
    상기 복수의 전극과 연결되는 복수의 배선을 구비하는 유기 전계 발광 소자에 있어서,
    상기 복수의 배선 중 적어도 둘 이상의 배선은 서로 상이한 폭을 구비하고,
    상기 복수의 배선 중 길이가 긴 배선은 길이가 짧은 배선의 폭에 비하여 넓은 폭을 가지며,
    상기 각각의 배선의 폭은 길이가 가장 짧은 배선의 폭에 대하여 등차 수열의 관계를 유지하고,
    상기 복수의 전극이 배설된 유기발광부를 밀봉하기 위하여 밀봉재가 배치되는 위치와 교차되는 배선의 폭은 사전 설정치 만큼 더 넓은 폭을 구비하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 각각의 배선의 폭에 대한 길이의 비는 대체적으로 동일하게 유지되는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서, 상기 복수의 전극이 배설된 유기발광부를 밀봉하기 위하여 밀봉재가 배치되는 위치와 교차되는 배선의 폭의 사전 설정치는, 각각의 배선에 대하여 상기 등차 수열 관계로 설정된 폭의 2/3인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 배선 중 상기 밀봉재가 배치되는 위치와 교차하는 상기 배선 간의 사이 간격은 0보다 크고 18㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 밀봉재가 배치되는 위치와 교차하는 상기 배선의 폭은 0보다 크고 50㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 복수의 배선 중 최대 저항을 가지는 배선과 최소 저항을 가지는 배선의 저항 차이는 상기 최대 저항을 가지는 배선의 저항값의 30% 이내인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  9. 제 1항, 제 2항 및 제 5항 내지 제 8항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 배선은 상기 기판의 일측에만 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
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