KR101749753B1 - 유기발광다이오드 표시소자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유기발광다이오드 표시소자에 관한 것으로, 유기발광다이오드를 이용하여 비디오 데이터를 표시하는 액티브 어레이가 형성된 어레이 기판; 상기 액티브 어레이를 봉지하기 위한 봉지 기판; 및 상기 어레이 기판과 상기 봉지 기판 사이에 형성되어 상기 유기발광다이오드에 캐소드 전압을 공급하는 캐소드 전원배선을 포함한다. 상기 캐소드 전원배선은 상기 어레이 기판에 형성된 제1 캐소드 전원배선과, 상기 봉지 기판 상에 형성된 스페이서 및 상기 스페이서를 덮고 상기 제1 캐소드 전원배선에 접촉되는 제2 캐소드 전원배선을 포함한다.

Description

유기발광다이오드 표시소자{ORGANIC LIGHT EMITTING DIODDE DESPLAY DEVICE}

본 발명은 액티브 어레이 밖의 비표시영역을 에워싸는 캐소드 전원배선을 포함하는 유기발광다이오드 표시소자에 관한 것이다.

음극선관(Cathode Ray Tube)의 단점인 무게와 부피를 줄일 수 있는 각종 평판 표시장치들이 개발되고 있다. 이러한 평판 표시장치는 액정 표시장치(Liquid Crystal Display : 이하 "LCD"라 한다), 전계 방출 표시장치(Field Emission Display : FED), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel : 이하 "PDP"라 한다) 및 전계발광소자(Electroluminescence Device) 등이 있다.

PDP는 구조와 제조공정이 단순하기 때문에 경박단소하면서도 대화면화에 가장 유리한 표시장치로 주목받고 있지만 발광효율과 휘도가 낮고 소비전력이 큰 단점이 있다. TFT LCD(Thin Film Transistor LCD)는 가장 널리 사용되고 있는 평판표시소자이지만 시야각이 좁고 응답속도가 낮은 문제점이 있다. 전계발광소자는 발광층의 재료에 따라 무기 전계발광소자와 유기발광다이오드소자(이하, "OLED"라 함)로 대별되며 스스로 발광하는 자발광소자로서 응답속도가 빠르고 발광효율, 휘도 및 시야각이 큰 장점이 있다.

OLED 표시소자는 도 1a 및 도 1b와 같이, 액티브 어레이(AA)가 형성된 어레이 기판(SUBS), 기판(SUBS)과 대향하는 봉지 기판(EC), 및 어레이 기판(SUBS)과 봉지 기판(EC)을 접합하는 씰런트(Sealant, SL) 등을 포함한다. 씰런트(SL)는 일반적으로 자외선 경화제로 사용될 수 있다. 액티브 어레이(AA)는 도 2와 같이 데이터라인들, 데이터라인들과 교차되는 게이트라인들, 및 매트릭스 형태로 배치된 픽셀들을 포함하여 비디오 데이터를 표시한다. 픽셀들 각각은 도 2와 같이 OLED, 구동 TFT(DT), 스위치 TFT(ST), 커패시터(Cst) 등을 포함한다. 픽셀들에는 고전위 전원전압(VDD)과 캐소드전압이 공급된다. 구동 TFT(DT)는 데이터전압이 인가되는 게이트전극의 전압(게이트전압)에 따라 OLED에 흐르는 전류양을 조절한다. 스위치 TFT(ST)는 게이트라인(GL)에 공급되는 게이트펄스에 응답하여 데이터라인(DL)으로부터의 데이터전압을 구동 TFT(DT)의 게이트전극에 공급한다. OLED의 애노드전극은 구동 TFT(DT)의 드레인전극에 접속되고, OLED의 캐소드전극에는 캐소드전압이 공급된다. OLED는 다층의 유기화합물층들을 포함한다. 유기 화합물층은 정공주입층(Hole injection layer, HIL), 정공수송층(Hole transport layer, HTL), 발광층(Emission layer, EML), 전자수송층(Electron transport layer, ETL) 및 전자주입층(Electron injection layer, EIL)을 포함한다. OLED의 애노드전극과 캐소드전극에 구동전압이 인가되면 정공주입층(HIL)과 정공수송층(HTL)을 통해 공급된 정공과 전자주입층(EIL)와 전자수송층(ETL)을 통과한 전자가 발광층(EML)으로 이동되어 여기자를 형성하고, 그 결과 발광층(EML)이 가시광을 발산한다.

어레이 기판(SUBS)에서, 액티브 어레이(AA)와 씰런트(SL) 사이에는 캐소드 전원배선(CAT)이 형성된다. 캐소드 전원배선(CAT)은 액티브 어레이 밖의 비표시영역을 에워싸고, 캐소드 전원 입력단자를 통해 외부로부터 공급된 캐소드전압을 픽셀들 각각의 OLED 캐소드전극에 공급한다.

OLED 표시소자의 액티브 어레이(AA) 크기는 스마트폰, 네비게이션 장치의 화면이 커지고 TV(Television)에 적용되면서 커지고 있다. 따라서, 액티브 어레이(AA)를 에워싸는 캐소드 전원배선(CAT)의 길이가 길어지고 그 결과 그 배선 저항이 커지므로 픽셀들에 인가되는 캐소드 전압이 상승되는 현상이 심해지고 있다. 이하에서 캐소드 전압의 상승을 "캐소드 라이징(Cathod rising)"으로 칭하기로 한다.

액티브 어레이(AA)에서, P1 및 P2는 캐소드 전원 입력단자와 가장 가까운 위치이며, P3 및 P4는 캐소드 전원 입력단자로부터 가장 먼 위치이다. 본원 발명자들은 종래의 OLED 표시소자의 캐소드 라이징을 확인하기 위한 실험(도 3 참조)을 행하였다. 이 실험에 사용된 OLED 표시소자 샘플에서, 캐소드 전원배선(CAT)은 티타늄(Ti)/알루미늄(Al)/티타늄(Ti)의 3층 구조이고, 그 두께는 500Å/2000Å/500Å이다. 또한, OLED 표시소자 샘플에 형성된 캐소드 전원배선(CAT)의 배선폭은 100μm이다. 실험 결과, 캐소드 전압이 0V로 설정되었을 때, 캐소드 전원배선(CAT)의 저항으로 인하여 액티브 어레이(AA)의 P3 및 P4 근방의 전압은 1.0208V 정도로 측정되었다. 이러한 캐소드 라이징은 P3 및 P4 근방의 픽셀들에서 OLED 캐소드전압 상승으로 인하여 그 픽셀들의 휘도를 낮추고 P1 및 P2 근방의 픽셀들과 휘도차를 초래하고 또한, 소비전력 상승을 유발한다.

OLED 표시소자의 대화면화는 캐소드 라이징 문제를 심화시키게 되고 화면 위치에 따른 휘도차와 소비전력 문제를 심화시킨다. 캐소드 라이징 개선을 위하여, 캐소드 전원배선(CAT)의 배선폭을 크게 함으로써 그 배선 저항을 줄일 수 있다. 그런데, 베젤(BZ)은 비표시영역이므로 가능한 그 크기를 줄이고 있지만, 캐소드 전원배선(CAT)의 폭을 증가시키면 베젤(BZ)의 크기가 증가될 수 밖에 없다. 베젤(BZ)이 커지면 액티브 어레이(AA)의 크기를 제한하고 화면의 미적 설계를 제한한다.

본 발명은 베젤 증가없이 캐소드 라이징을 최소화할 수 있는 OLED 표시소자를 제공한다.

본 발명의 OLED 표시소자는 OLED를 이용하여 비디오 데이터를 표시하는 액티브 어레이가 형성된 어레이 기판, 상기 액티브 어레이를 봉지하기 위한 봉지 기판, 및 상기 어레이 기판과 상기 봉지 기판 사이에 형성되어 상기 OLED에 캐소드 전압을 공급하는 캐소드 전원배선을 구비한다.
상기 캐소드 전원배선은 상기 어레이 기판에 형성된 제1 캐소드 전원배선과, 상기 봉지 기판 상에 형성된 스페이서 및 상기 스페이서를 덮고 상기 제1 캐소드 전원배선에 접촉되는 제2 캐소드 전원배선을 포함한다.
상기 캐소드 전원배선은 상기 어레이 기판에 형성된 금속배선; 상기 어레이 기판 형성되어 상기 금속배선을 덮는 제1 도전성 스페이서; 및 상기 봉지 기판에 형성되고 상기 제1 도전성 스페이서에 접촉되는 제2 도전성 스페이서를 포함한다.
상기 캐소드 전원배선은 상기 어레이 기판에 형성된 금속배선; 및 상기 어레이 기판과 상기 봉지 기판 사이에 형성되고 상기 금속 배선의 적어도 일부를 덮는 도전성 실런트를 포함한다.

본 발명은 어레이 기판과 봉지 기판 사이에 채워지는 구조로 캐소드 전원배선을 형성하여 그 캐소드 전원배선의 두께를 증가시킨다. 따라서, 본 발명은 베젤 증가없이 캐소드 전원배선의 저항을 줄일 수 있다.

도 1a는 종래의 OLED 표시소자를 보여 주는 평면도이다.
도 1b는 도 1a에서 선 "Ⅰ-Ⅰ'"를 따라 절취한 OLED 표시소자의 단면도이다.
도 3은 도 1a에 도시된 OLED의 캐소드 라이징 실험 결과를 보여 주는 도면이다.
도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 OLED 표시소자를 보여 주는 평면도이다.
도 4b는 도 4a에서 선 "Ⅱ-Ⅱ'"를 따라 절취한 OLED 표시소자의 단면도이다.
도 5는 도 4a 및 도 4b에 도시된 캐소드 배선의 제1 실시예를 상세히 보여 주는 단면도이다.
도 6은 도 4a 및 도 4b에 도시된 캐소드 배선의 제2 실시예를 상세히 보여 주는 단면도이다.
도 7은 도 4a 및 도 4b에 도시된 캐소드 배선의 제3 실시예를 상세히 보여 주는 단면도이다.
도 8은 도 4a 및 도 4b에 도시된 캐소드 배선의 제4 실시예를 상세히 보여 주는 단면도이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 OLED 표시소자에 적용되는 터치 스크린을 보여 주는 도면들이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 OLED 표시소자의 캐소드 라이징 실험 결과를 보여 주는 도면이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 실질적으로 동일한 구성요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.

도 4a 및 도 4b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 OLED 표시소자는 액티브 어레이(AA)가 형성된 어레이 기판(SUBS), 기판(SUBS)과 대향하는 봉지 기판(EC), 및 어레이 기판(SUBS)과 봉지 기판(EC)을 접합하는 씰런트(SL) 등을 포함한다. 어레이 기판(SUBS)으로는 투명기판 또는 금속기판으로 사용될 수 있다. 봉지 기판(EC)으로는 투명기판이 사용될 수 있다. 씰런트(SL)는 일반적으로 자외선 경화제로 사용될 수 있다.

액티브 어레이(AA)는 도 2와 같이 데이터라인들, 데이터라인들과 교차되는 게이트라인들, 및 매트릭스 형태로 배치된 픽셀들을 포함하여 비디오 데이터를 표시한다. 픽셀들 각각은 OLED, 구동 TFT(DT), 스위치 TFT(ST), 커패시터(Cst) 등을 포함한다.

캐소드 전원배선(CAT)은 어레이 기판(SUBS)과 봉지 기판(EC) 사이에 채워지는 구조로 형성된다. 이를 위하여, 캐소드 전원배선(CAT)은 어레이 기판(SUBS)과 봉지 기판(EC) 각각에 형성되어 서로 접촉되거나, 스페이서 혹은 실런트와의 조합으로 구현될 수 있다. 캐소드 전원배선(CAT)은 캐소드 전원 입력단자를 통해 외부로부터 공급된 캐소드전압을 픽셀들 각각의 OLED 캐소드전극에 공급한다. 캐소드 전원배선(CAT)은 종래 기술에 비하여 동일 재료와 동일 배선폭에서 저항을 줄일 수 있다. 따라서, 본 발명의 캐소드 전원배선(CAT)은 대화면 고해상도 0LED 표시소자에서 베젤(BZ)의 크기를 증가시키지 않고 그 저항을 줄일 수 있다.

캐소드 전원배선(CAT)은 종래 기술과 동일한 금속으로 제작될 수 있다. 캐소드 전원배선(CAT)은 두께를 증가시켜 저항을 줄일 수 있으므로 종래 기술에 비하여 배선폭을 종래 기술과 동일하거나 그 이하로 예컨대, 50μm~100μm 사이로 설계할 수 있다. 어레이 기판(SUBS)과 봉지 기판(EC)에 형성된 캐소드 전원배선(CAT)의 두께는 액티브 어레이(AA)의 두께와, 어레이 기판(SUBS)과 봉지 기판(EC) 사이의 간격, 및 공정 기술을 고려하여 5000Å~7000Å 사이의 두께로 설계될 수 있다.

도 5 내지 도 8은 캐소드 배선(CAT)의 다양한 실시예를 보여 주는 도면들이다.

도 5를 참조하면, 캐소드 배선(CAT)의 제1 실시예는 어레이 기판(SUBS)에 형성된 제1 캐소드 배선과, 봉지 기판(EC)에 형성된 제2 캐소드 배선을 포함한다. 제1 캐소드 배선은 티타늄(Ti)/알루미늄(Al)/티타늄(Ti)의 3층 구조로 형성될 수 있다. 제2 캐소드 배선은 소정 두께의 스페이서(CSP)와, 그 스페이서(CSP)를 덮고 제1 캐소드 배선과 접촉되는 금속층을 포함한다. 제2 캐소드 배선의 금속층은 티타늄(Ti), 알루미늄(Al) 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다. 스페이서(CSP)는 비도전성 또는 도전성 스페이서로 형성될 수 있고, 저항을 줄이기 위하여 도전성 스페이서가 바람직하다.

도 6을 참조하면, 캐소드 배선(CAT)의 제2 실시예는 어레이 기판(SUBS)에 형성된 제1 캐소드 배선과, 봉지 기판(EC)에 형성된 제2 캐소드 배선을 포함한다. 제1 캐소드 배선은 금속 배선과, 금속 배선을 덮는 도전성 스페이서(CSP)를 포함한다. 제1 캐소드 배선의 금속 배선은 티타늄(Ti)/알루미늄(Al)/티타늄(Ti)의 3층 구조로 형성될 수 있고 그 두께는 종래 기술과 동등 수준으로 형성된다. 제2 캐소드 배선은 도전성 스페이서(CSP)를 포함한다. 제1 캐소드 배선의 도전성 스페이서(CSP)와 제2 캐소드 배선의 도전성 스페이서(CSP)는 서로 접촉된다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 캐소드 배선(CAT)의 제3 및 도 4실시예는 어레이 기판(SUBS)에 형성된 금속 배선과, 금속 배선을 덮고 어레이 기판(SUBS)과 봉지 기판(EC) 사이에 형성되어 그 기판들(SUBS, EC)을 접합하는 도전성 실런트(CSL)를 포함한다. 도전성 실런터(CSL)는 도 8과 같이 어레이 기판(AA)과 봉지 기판(EC)의 접합력을 높이기 위하여 금속 배선의 일부만 덮을 수 있다. 도전성 실런트(CSL)의 바깥쪽에는 기존의 비도전성 실런트(SL)가 배치될 수 있다. 금속 배선은 티타늄(Ti)/알루미늄(Al)/티타늄(Ti)의 3층 구조로 형성될 수 있고 그 두께는 종래 기술과 동등 수준으로 형성된다. 도전성 실런트(CSL)는 공지의 도전성 실런트로 사용될 수 있으며 일 예로, 자외선 경화제에 고르게 분산된 금속 분말이나 도전볼(conductive ball)을 포함한 도전성 실런트(CSL)가 사용될 수 있다. 본 발명은 실런트들(SL, CSL)을 어레이 기판(SUBS)에 동시에 드로잉(drawing)한 후에 그 위에 봉지 기판(EC)을 정렬하고 실런트들(SL, CSL)에 자외선을 조사하는 방법으로 실런트들(SL, CSL)을 동시에 형성할 수 있다. 비도전성 실런트(SL)는 도 8과 같이 생략될 수 있다.

본 발명의 OLED 표시소자에는 터치 스크린과 함께 적용될 수 있다. 터치 스크린은 정전용량 방식, 저항 방식, 압력 방식 터치센서로 구현될 수 있고, 온셀(On-cell) 또는 인셀(In-cell) 타입으로 OLED 표시소자에 배치될 수 있다. 예를 들어, 터치 스크린의 전극들(TS)은 도 9와 같이 액티브 어레이(AA)와 대향하는 봉지 기판(EC)의 안쪽 면에 형성되어 인셀 타입으로 OLED 표시소자 내에 형성될 수 있다. 또한, 터치 스크린의 전극들(TS)은 도 10과 같이 봉지 기판(EC)의 바깥쪽 면에 형성되어 온셀 타입으로 OLED 표시소자 내에 형성될 수 있다.

도 11은 본 발명에 대한 실험 결과를 나타낸다. 이 실험에서, 캐소드 전원배선(CAT)은 도 5와 같은 구조를 가지며 또한, 티타늄(Ti)/알루미늄(Al)/티타늄(Ti)의 3층 구조로 형성되었다. 티타늄(Ti)/알루미늄(Al)/티타늄(Ti)의 두께는 1000Å/4000Å/1000Å이다. OLED 표시소자 샘플에 형성된 캐소드 전원배선(CAT)의 배선폭은 100μm이다. 실험 결과, 캐소드 전압이 0V로 설정되었을 때, 캐소드 전원배선(CAT)의 저항으로 인하여 액티브 어레이(AA)의 P3 및 P4 근방의 전압은 0.5953V 정도로 측정되었다. 그 결과, 본 발명의 캐소드 라이징은 종래 기술에 비하여 대략 1/2 수준으로 낮출 수 있었다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

CAT : 캐소드 전원배선 AA : 액티브 어레이 기판
SUBS : 어레이 기판 EC : 봉지 기판
CSP : 스페이서 SL : 씰런트

Claims (7)

1. 삭제
2. 유기발광다이오드를 이용하여 비디오 데이터를 표시하는 액티브 어레이가 형성된 어레이 기판;
   상기 액티브 어레이를 봉지하기 위한 봉지 기판; 및
   상기 어레이 기판과 상기 봉지 기판 사이에 형성되어 상기 유기발광다이오드에 캐소드 전압을 공급하는 캐소드 전원배선을 구비하고,
   상기 캐소드 전원배선은,
   상기 어레이 기판에 형성된 제1 캐소드 전원배선; 및
   상기 봉지 기판 상에 형성된 스페이서와, 상기 스페이서를 덮고 상기 제1 캐소드 전원배선에 접촉되는 제2 캐소드 전원배선을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 표시소자.
3. 유기발광다이오드를 이용하여 비디오 데이터를 표시하는 액티브 어레이가 형성된 어레이 기판;
   상기 액티브 어레이를 봉지하기 위한 봉지 기판; 및
   상기 어레이 기판과 상기 봉지 기판 사이에 형성되어 상기 유기발광다이오드에 캐소드 전압을 공급하는 캐소드 전원배선을 구비하고,
   상기 캐소드 전원배선은,
   상기 어레이 기판에 형성된 금속배선;
   상기 어레이 기판 형성되어 상기 금속배선을 덮는 제1 도전성 스페이서; 및
   상기 봉지 기판에 형성되고 상기 제1 도전성 스페이서에 접촉되는 제2 도전성 스페이서를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 표시소자.
4. 유기발광다이오드를 이용하여 비디오 데이터를 표시하는 액티브 어레이가 형성된 어레이 기판;
   상기 액티브 어레이를 봉지하기 위한 봉지 기판; 및
   상기 어레이 기판과 상기 봉지 기판 사이에 형성되어 상기 유기발광다이오드에 캐소드 전압을 공급하는 캐소드 전원배선을 구비하고,
   상기 캐소드 전원배선은,
   상기 어레이 기판에 형성된 금속배선; 및
   상기 어레이 기판과 상기 봉지 기판 사이에 형성되고 상기 금속 배선의 적어도 일부를 덮는 도전성 실런트를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 표시소자.
5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 봉지 기판은,
   온셀 또는 인셀 타입으로 상기 봉지 기판에 형성된 터치 스크린의 전극들을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 표시소자.
6. 제 2 항에 있어서,
   상기 캐소드 전원배선은 50μm~100μm 사이의 배선폭과, 5000Å~7000Å 사이의 두께를 가지며,
   상기 제1 캐소드 전원배선은 티타늄(Ti)/알루미늄(Al)/티타늄(Ti)의 금속층을 구비하는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 표시소자.
7. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
   상기 캐소드 전원배선은 50μm~100μm 사이의 배선폭과, 5000Å~7000Å 사이의 두께를 가지며,
   상기 금속 배선은 티타늄(Ti)/알루미늄(Al)/티타늄(Ti)의 금속층을 구비하는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 표시소자.

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