KR101781506B1 - 유기전계 발광소자용 기판 - Google Patents

유기전계 발광소자용 기판 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 다수의 화소영역을 갖는 표시영역과 이의 외측으로 비표시영역이 정의되며, 상기 비표시영역에는 상기 표시영역을 둘러싸는 형태로 접착영역이 정의되며 상기 접착영역 외측으로 패드부가 정의된 기판 상에 상기 화소영역의 경계에 게이트 절연막과 층간절연막을 개재하여 서로 교차하며 형성된 게이트 배선 및 데이터 배선과; 상기 패드부가 구비된 상기 비표시영역의 상기 층간절연막 상에 상기 접착영역을 통과하는 형태로 형성된 다수의 배선과; 상기 각 화소영역에 정의된 소자영역에 순차적으로 폴리실리콘의 반도체층과 상기 게이트 절연막과 상기 반도체층 중앙부에 대응하여 게이트 전극과 상기 층간절연막과 상기 반도체층과 접촉하며 서로 이격하는 소스 전극 및 드레인 전극으로 구성된 박막트랜지스터와; 상기 박막트랜지스터 위로 유기절연물질로 이루어지며, 상기 드레인 전극을 노출시키는 드레인 콘택홀을 구비하며 상기 표시영역과 상기 접착영역 내측의 비표시영역에 평탄한 표면을 가지며 형성된 보호층과; 상기 보호층 상부로 상기 드레인 전극과 접촉하며 각 화소영역에 형성된 제 1 전극을 포함하며, 상기 층간절연막 상에 상기 접착영역을 통과하는 형태로 형성된 다수의 배선은 평면적으로 지그재그 형태를 갖는 것이 특징인 유기전계 발광소자용 어레이 기판을 제공한다.

Description

유기전계 발광소자용 기판{Array substrate for organic electro luminescent device}
본 발명은 유기전계 발광소자용 어레이 기판에 관한 것으로, 특히 제조 공정이 단순화되며 외부로부터의 수분과 산소 침투 경로를 늘려 유기 발광층의 열화를 방지하며 수명을 연장시킬 수 있는 유기전계 발광소자용 어레이 기판에 관한 것이다.
근래에 들어 사회가 본격적인 정보화 시대로 접어듦에 따라 대량의 정보를 처리 및 표시하는 디스플레이(display) 분야가 급속도로 발전해 왔고, 최근에는 특히 박형화, 경량화, 저소비전력화의 우수한 성능을 지닌 평판표시장치가 제안되고 있다.
이 중 유기전계 발광소자는 높은 휘도와 낮은 동작 전압 특성을 가지며, 스스로 빛을 내는 자체발광형이기 때문에 명암대비(contrast ratio)가 크고, 초박형 디스플레이의 구현이 가능하며, 응답시간이 수 마이크로초(㎲) 정도로 동화상 구현에 안정적이다.
또한, 유기전계 발광소자는 시야각의 제한이 없으며 저온에서도 안정적이고, 직류 5 내지 15V의 낮은 전압으로 구동하므로 구동회로의 제작 및 설계가 용이하며, 증착(Deposition) 및 인캡슐레이션(encapsulation) 장비가 전부라고 할 수 있기 때문에 제조 공정이 매우 단순하다.
이와 같은 장점으로 인해 유기전계 발광소자는 차세대 평판표시장치로서 가장 주목받고 있다.
이러한 유기전계 발광소자에 있어서 화소영역 각각을 온(on)/오프(off) 제거하기 위해서 필수적으로 박막트랜지스터를 구비한 어레이 기판이 구비되고 있다.
한편, 유기전계 발광소자용 어레이 기판은 표시영역과 이의 주변에 비표시영역이 정의되고 있다. 상기 표시영역에는 서로 교차하여 화소영역을 정의하는 게이트 및 데이터 배선이 형성되고 있으며, 상기 각 화소영역에는 스위칭 및 구동 박막트랜지스터가 구비되고 있으며, 상기 구동 박막트랜지스터의 드레인 전극과 연결되며 각 화소영역별로 제 1 전극이 형성되고 있다.
또한, 상기 비표시영역에는 게이트 및 데이터 링크 배선과, 게이트 및 데이터 패드전극이 구비되고 있으며, 그라운드 배선과, VDD 배선, Vref 배선 등 상기 유기전계 발광소자 구동을 위한 다수의 배선이 형성되고 있다.
이러한 구성을 갖는 종래의 유기전계 발광소자용 어레이 기판에 있어 신호 전압이 인가되는 상기 다수의 데이터 배선과, 상기 그라운드 배선은 동일한 층에 저저항 금속물질인 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 단일층 구조 또는 상기 저저항 금속물질로 이루어진 것을 하부층으로 하고 그 상부에 몰리브덴 또는 티타늄등의 금속물질로 이루어진 상부층이 구성된 이중층 구조를 이루고 있다.
그리고, 상기 데이터 배선과 소스 및 드레인 전극을 덮으며 유기절연물질로 이루어져 평탄한 표면을 갖는 보호층은 표시영역과 비표시영역 일부에 대해서만 형성되고 있다.
하지만, 전술한 바와같이 유기절연물질로 이루어진 보호층이 표시영역과 이와 인접한 비표시영역에 대응해서만 형성된 유기전계 발광소자용 어레이 기판은 상기 데이터 배선과 이와 동일한 층에 동일한 물질로 형성된 구동을 위한 배선은 상기 보호층 패터닝을 위한 현상액과, 제 1 전극 등을 형성 시 현상액 및 식각액에 노출된다. 이 경우 데이터 배선과 구동 배선은 특히 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 부분이 상기 현상액 또는 식각액에 반응하여 식각됨으로써 상기 데이터 배선과 구동을 위한 배선의 측면이 언더컷 형태를 이루게 된다.
따라서, 이러한 배선 측면의 언더컷 형태에 의해 추후 씰패턴 또는 프릿패턴이 형성된다 하더라도 언더컷이 형성된 부분에 대해서는 상기 씰패턴 내지 프릿패턴이 완전히 채워지지 않아 도 1(종래의 유기전계 발광소자용 어레이 기판에 있어 접착패턴 형성된 부분에 위치하는 배선에 형성된 공극을 찍은 SEM 사진)에 도시한 바와같이 공극을 형성하게 된다.
또한, 이러한 배선 측면에 형성된 공극은 배선 자체가 직선 형태를 가짐으로써 유기전계 발광소자 상태에서 외부의 수분 및 산소가 표시영역으로 침투하는 경로를 이루게 됨으로써 유기 발광층의 열화를 빨리 진행시켜 유기전계 발광소자의 수명을 저감시키고 있는 실정이다.
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위하 안출된 것으로, 본 발명은 유기절연물질로 이루어진 단층의 보호층을 구비하면서 외부로부터의 산소 및 수분 침투에 의한 유기 발광층의 열화를 억제하여 소자 수명을 연장시킬 수 있는 유기전계 발광소자용 어레이 기판을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계 발광소자용 어레이 기판은, 다수의 화소영역을 갖는 표시영역과 이의 외측으로 비표시영역이 정의되며, 상기 비표시영역에는 상기 표시영역을 둘러싸는 형태로 접착영역이 정의되며 상기 접착영역 외측으로 패드부가 정의된 기판 상에 상기 화소영역의 경계에 게이트 절연막과 층간절연막을 개재하여 서로 교차하며 형성된 게이트 배선 및 데이터 배선과; 상기 패드부가 구비된 상기 비표시영역의 상기 층간절연막 상에 상기 접착영역을 통과하는 형태로 형성된 다수의 배선과; 상기 각 화소영역에 정의된 소자영역에 순차적으로 폴리실리콘의 반도체층과 상기 게이트 절연막과 상기 반도체층 중앙부에 대응하여 게이트 전극과 상기 층간절연막과 상기 반도체층과 접촉하며 서로 이격하는 소스 전극 및 드레인 전극으로 구성된 박막트랜지스터와; 상기 박막트랜지스터 위로 유기절연물질로 이루어지며, 상기 드레인 전극을 노출시키는 드레인 콘택홀을 구비하며 상기 표시영역과 상기 접착영역 내측의 비표시영역에 평탄한 표면을 가지며 형성된 보호층과; 상기 보호층 상부로 상기 드레인 전극과 접촉하며 각 화소영역에 형성된 제 1 전극을 포함하며, 상기 층간절연막 상에 상기 접착영역을 통과하는 형태로 형성된 다수의 배선은 평면적으로 지그재그 형태를 갖는 것이 특징이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기전계 발광소자용 어레이 기판은, 다수의 화소영역을 갖는 표시영역과 이의 외측으로 비표시영역이 정의되며, 상기 비표시영역에는 상기 표시영역을 둘러싸는 형태로 접착영역이 정의되며 상기 접착영역 외측으로 패드부가 정의된 기판 상에 상기 화소영역의 경계에 게이트 절연막과 층간절연막을 개재하여 서로 교차하며 형성된 게이트 배선 및 데이터 배선과; 상기 패드부가 구비된 상기 비표시영역의 상기 층간절연막 상에 상기 접착영역을 통과하는 형태로 형성된 다수의 배선과; 상기 각 화소영역에 정의된 소자영역에 순차적으로 폴리실리콘의 반도체층과 상기 게이트 절연막과 상기 반도체층 중앙부에 대응하여 게이트 전극과 상기 층간절연막과 상기 반도체층과 접촉하며 서로 이격하는 소스 전극 및 드레인 전극으로 구성된 박막트랜지스터와; 상기 박막트랜지스터 위로 유기절연물질로 이루어지며, 상기 드레인 전극을 노출시키는 드레인 콘택홀을 구비하며 상기 표시영역과 상기 접착영역 내측의 비표시영역에 평탄한 표면을 가지며 형성된 보호층과; 상기 보호층 상부로 상기 드레인 전극과 접촉하며 각 화소영역에 형성된 제 1 전극을 포함하며, 상기 층간절연막 상에 상기 접착영역을 통과하는 형태로 형성된 다수의 각 배선은 그 양 측면이 요철 형태를 갖는 것이 특징이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기전계 발광소자용 어레이 기판은, 다수의 화소영역을 갖는 표시영역과 이의 외측으로 비표시영역이 정의되며, 상기 비표시영역에는 상기 표시영역을 둘러싸는 형태로 접착영역이 정의되며 상기 접착영역 외측으로 패드부가 정의된 기판 상에 상기 화소영역의 경계에 게이트 절연막과 층간절연막을 개재하여 서로 교차하며 형성된 게이트 배선 및 데이터 배선과; 상기 패드부가 구비된 상기 비표시영역의 상기 층간절연막 상에 상기 접착영역을 통과하는 형태로 형성된 다수의 배선과; 상기 각 화소영역에 정의된 소자영역에 순차적으로 폴리실리콘의 반도체층과 상기 게이트 절연막과 상기 반도체층 중앙부에 대응하여 게이트 전극과 상기 층간절연막과 상기 반도체층과 접촉하며 서로 이격하는 소스 전극 및 드레인 전극으로 구성된 박막트랜지스터와; 상기 박막트랜지스터 위로 유기절연물질로 이루어지며, 상기 드레인 전극을 노출시키는 드레인 콘택홀을 구비하며 상기 표시영역과 상기 접착영역 내측의 비표시영역에 평탄한 표면을 가지며 형성된 보호층과; 상기 보호층 상부로 상기 드레인 전극과 접촉하며 각 화소영역에 형성된 제 1 전극을 포함하며, 상기 층간절연막은 상기 패드부에 대응하는 부분이 요철 형태를 이룸으로써 상기 접착영역을 통과하는 형태로 형성된 다수의 배선은 상기 기판면에 수직한 방향으로 요철구조를 갖는 것이 특징이다.
이때, 상기 층간절연막 상에 상기 접착영역을 통과하는 형태로 형성된 다수의 배선은 그라운드 배선, 상기 데이터 배선과 연결된 데이터 링크 배선, Vdd 배선, Vref 배선과 연결된 Vref 링크 배선 중 하나 또는 둘 이상인 것이 특징이다.
또한, 상기 다수의 배선과 상기 데이터 배선은 알루미늄(Al) 또는 알루미늄합금(AlNd)으로 이루어져 단일층 구조를 이루거나, 알루미늄(Al) 또는 알루미늄합금(AlNd)으로 이루어진 층과, 몰리브덴(Mo), 티티늄(Ti), 몰리티타늄(MoTi) 중 어느 하나로 이루어진 층을 포함하여 다중층 구조를 이루는 것이 특징이다.
또한, 각 화소영역의 경계에 상기 제 1 전극의 가장자리와 중첩하며 형성된 뱅크와; 상기 뱅크 상부에 선택적으로 형성된 스페이서를 포함한다.
또한, 상기 접착영역에는 씰패턴 또는 프릿패턴이 형성된 것이 특징이다.
또한, 상기 보호층을 이루는 유기절연물질은 포토아크릴 또는 벤조사이클로부텐인 것이 바람직하다.
또한, 상기 비표시영역의 상기 게이트 절연막 상부에는 상기 게이트 배선과 연결된 게이트 링크 배선이 구비되며, 상기 표시영역에는 상기 데이터 배선과 나란하게 이격하며 전원배선이 구비된다.
또한, 상기 폴리실리콘의 반도체층 하부로 상기 기판 전면에 버퍼층이 형성된 것이 특징이다.
이와 같이, 본 발명의 각 실시예에 따른 유기전계 발광소자용 기판은 유기절연물질로 이루어진 보호층 외측으로 노출되는 배선이 올록볼록한 요철 구조를 갖거나 또는 평면적으로 직선 형태가 아닌 지그재그 형태를 갖도록 형성함으로써 상기배선의 측면이 언더컷 형태를 이룬다 하여도 표시영역까지의 경로가 길어지도록 하며, 굴곡진 형태를 갖게 됨으로써 외부의 산소 및 수분의 침투를 억제시키는 효과가 있다.
나아가 외부의 산소 및 수분 침투 억제에 의해 유기 발광층의 열화 속도가 지연됨으로써 소자 수명을 연장시키는 효과가 있다.
또한, 무기절연물질로 이루어진 보호층을 생략함으로써 재료비를 저감시키며 제조 공정을 단순화 하는 효과가 있다.
도 1은 종래의 유기전계 발광소자용 어레이 기판에 있어 접착패턴 형성된 부분에 위치하는 배선에 형성된 공극을 찍은 SEM 사진.
도 2는 유기전계 발광소자의 하나의 화소에 대한 회로도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계 발광소자용 어레이 기판의 개략적인 평면도.
도 4는 도 3의 A영역을 확대 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계 발광소자용 어레이 기판의 하나의 화소영역에 대한 단면도.
도 6a와 도 6b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기전계 발광소자용 어레이 기판에 있어서 패드부의 하나의 배선을 따라 절단한 부분에 대한 단면도.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
우선, 유기전계 발광소자의 구성 및 동작에 대해서 유기전계 발광소자의 하나의 화소에 대한 회로도인 도 2를 참조하여 간단히 설명한다.
도시한 바와 같이 유기전계 발광소자의 하나의 화소에는 스위칭(switching) 박막트랜지스터(STr)와 구동(driving) 박막트랜지스터(DTr), 스토리지 캐패시터(StgC), 그리고 유기전계발광 다이오드(E)가 구비되고 있다.
즉, 제 1 방향으로 게이트 배선(GL)이 형성되어 있고, 상기 제 1 방향과 교차되는 제 2 방향으로 화소영역(P)을 정의하며 데이터 배선(DL)이 형성되어 있다. 또한, 상기 데이터 배선(DL)과 이격하며 전원전압을 인가하기 위한 전원배선(PL)이 형성되어 있다.
그리고, 상기 데이터 배선(DL)과 게이트 배선(GL)이 교차하는 부분에는 스위칭 박막트랜지스터(STr)가 형성되어 있으며, 상기 스위칭 박막트랜지스터(STr)와 전기적으로 연결된 구동 박막트랜지스터(DTr)가 형성되어 있다.
한편, 상기 유기전계 발광 다이오드(E)의 일측 단자인 제 1 전극은 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인 전극과 연결되고 있으며, 타측 단자인 제 2 전극은 접지되고 있다. 이때, 상기 전원배선(PL)은 전원전압을 상기 유기전계 발광 다이오드(E)로 전달하게 된다.
또한, 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)의 게이트 전극과 소스 전극 사이에는 스토리지 커패시터(StgC)가 형성되고 있다.
따라서, 상기 게이트 배선(GL)을 통해 신호가 인가되면 스위칭 박막트랜지스터(STr)가 온(on) 되고, 상기 데이터 배선(DL)의 신호가 구동 박막트랜지스터(DTr)의 게이트 전극에 전달되어 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)가 온(on) 되므로 유기전계발광 다이오드(E)를 통해 빛이 출력된다. 이때, 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)가 온(on) 상태가 되면, 전원배선(PL)으로부터 유기전계발광 다이오드(E)에 흐르는 전류의 레벨이 정해진다. 이로 인해 상기 유기전계 발광 다이오드(E)는 그레이 스케일(gray scale)을 구현할 수 있게 된다.
한편, 상기 스토리지 커패시터(StgC)는 스위칭 박막트랜지스터(STr)가 오프(off) 되었을 때, 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)의 게이트 전압을 일정하게 유지시키는 역할을 함으로써 상기 스위칭 박막트랜지스터(STr)가 오프(off) 상태가 되더라도 다음 프레임(frame)까지 상기 유기전계발광 다이오드(E)에 흐르는 전류의 레벨을 일정하게 유지할 수 있게 된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계 발광소자용 어레이 기판의 개략적인 평면도이며, 도 4는 도 3의 A영역을 확대 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계 발광소자용 어레이 기판의 하나의 화소영역에 대한 단면도이다. 이때, 설명의 편의를 위해 구동 박막트랜지스터(DTr)가 형성되는 영역을 구동영역(DA), 그리고 도면에는 나타내지 않았지만 각 화소영역(P) 내에 스위칭 박막트랜지스터가 형성되는 영역을 스위칭 영역(미도시)이라 정의한다.
우선, 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계 발광소자용 어레이 기판의 평면 구성에 대해 설명한다.
도시한 바와같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계 발광소자용 어레이 기판(110)은 화상을 표시하는 표시영역(AA)과 이를 둘러싸는 비표시영역(NA)이 구비되고 있다.
상기 표시영역(AA)에는 게이트 배선(GL)과 데이터 배선(DL)이 교차하여 다수의 화소영역(P)을 정의하며 구성되고 있으며, 각 화소영역(P)에는 스위칭을 위한 스위칭 박막트랜지스터(미도시)와, 유기 발광 다이오드(미도시)의 구동을 위한 구동 박막트랜지스터(미도시)가 구비되고 있으며, 상기 데이터 배선(DL)과 나란하게 전원배선(PL)이 구비되고 있다.
또한, 각 화소영역(P)에는 상기 구동 박막트랜지스터(미도시)의 드레인 전극(미도시)과 연결되며 제 1 전극(미도시)이 형성되고 있다.
또한, 상기 표시영역(AA)의 외측의 비표시영역(NA)에는 유기전계 발광소자의 구동을 위해 구동을 그라운드 배선(GND)과, VDD배선(Vdd), Vref 배선(Vref) 및 Vref 링크 배선(VLL)이 구비되고 있다.
또한, 상기 비표시영역(NA) 중 일측에는 상기 표시영역(AA)에 구성된 게이트 및 데이터 배선(GL, DL)의 끝단과 연결된 게이트 및 데이터 링크 배선(미도시, DLL)과, 이들 게이트 및 데이터 링크 배선(미도시, DLL)의 일끝단과 연결되며 게이트 및 데이터 패드전극(미도시, DPE)이 구비된 패드부(PA)가 구성되고 있다. 이때, 상기 패드부(PA)에는 구동IC가 실장되는 영역(ICA)과 외부 구동회로기판(미도시)과 전기적 연결을 위해 FPCB(Flexible printed circuit board)(미도시)가 실장되는 영역(FPCBA)이 구비되고 있다.
한편, 이러한 구성을 갖는 유기전계 발광소자용 어레이 기판(110)에는 상기 표시영역(AA)을 둘러싸는 형태로 상기 패드부(PA)를 포함하는 표시영역(NA)에 씰패턴 또는 프릿패턴(이하 접착패턴(167)이라 칭함)이 구비되고 있다.
이때, 상기 접착패턴(167)은 상기 패드부(PA)에 구비되어 추후 FPCB(미도시)를 통해 외부구동회로기판(미도시)과 연결되는 배선들 일례로 그라운드 배선(GND), Vdd배선(Vdd), Vref 링크 배선(VLL)과 상기 데이터 링크 배선(DLL)과 접촉하며 이들 배선(GND, Vdd, VLL, DLL)을 통과하는 방향으로 형성되고 있다.
이때, 본 발명의 실시예에 있어 가장 특징적인 것으로, 상기 접착패턴(167)과 직접 접촉하며 상기 패드부(PA)에 형성된 상기 그라운드 배선(GND), Vdd배선(Vdd)과 상기 데이터 링크 배선(DLL)은 상기 패드부(PA) 전영역 또는 상기 접촉패턴(167)이 형성되는 영역에 있어서는 평면적으로 직선 형태를 이루지 않고 좌우로 요철을 갖는 지그재그 형태를 갖도록 구성되고 있는 것이 특징이다.
이렇게 패드부(PA)에 있어서 접착패턴(167)과 직접 접촉하는 배선들(GND, Vdd, DLL)이 평면적으로 지그재그 형태를 이루도록 한 것은 외부로부터 상기 배선(GND, Vdd, DLL)의 측면을 경로로 하여 유입될 수 있는 산소 및 수분의 경로를 연장시키는 동시에 내부적으로 꺾임이 발생하여 산소 및 수분의 유동을 억제시키기 위함이다.
조금 더 상세히 설명하면, 상기 패드부(PA)에 외부 구동회로기판(미도시)과 연결되는 각 배선들(GND, Vdd, DLL)은 저저항 금속물질인 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금(AlNd)으로 이루어진 층을 포함하여 단일층 또는 다중층 구조로 이루어지며, 이러한 각 배선들(GND, Vdd, DLL)은 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금(AlNd)으로 이루어진 층은 유기절연물질의 보호층(미도시)과 제 1 전극(미도시)의 패터닝 시 사용되는 현상액과 식각액에 노출됨으로써 식각되어 언더컷 형태를 이루며, 이렇게 그 측면이 언더컷 형태를 이루는 배선들(GND, Vdd, DLL)을 덮으며 접착패턴(167)이 형성된다 하더라도 상기 언더컷 발생 부분까지 접착패턴(167)이 완전히 채워지지 않아 공극을 이루게 된다.
이러한 공극은 산소 및 수분이 표시영역(AA) 내부로 침투하는 경로가 되며, 따라서 본 발명의 제 1 실시예에서는 이러한 산소 및 수분의 침투 경로가 되는 패드부(PA)에 형성되는 각 배선들(GND, Vdd, DLL)을 평면적으로 지그재그 형태로 형성함으로써 경로의 길이를 연장시키는 동시에 꺾임부를 형성함으로써 수분 및 산소가 침투가 원활하게 진행되지 않도록 하여 수분 및 산소의 침투를 억제시키는 구성을 이루는 것이 특징이다.
이후에는 이러한 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계 발광소자용 어레이 기판의 단면 구성에 대해 도 3 및 도 5를 참조하여 설명한다.
도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 유기전계 발광소자용 어레이 기판(110) 상의 상기 구동영역(DA) 및 스위칭 영역(미도시)에는 각각 순수 폴리실리콘으로 이루어지며, 그 중앙부는 채널의 통로를 이루는 제 1 영역(113a), 그리고 상기 제 1 영역(113a) 양측면으로 고농도의 불순물이 도핑된 제 2 영역(113b)으로 구성된 반도체층(113)이 형성되어 있다.
이때, 상기 반도체층(113)과 상기 제 1 기판(110) 사이에는 전면에 무기절연물질 예를 들면, 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)으로 이루어진 버퍼층(미도시)이 더욱 구비될 수도 있다. 상기 버퍼층(미도시)은 상기 반도체층(113)의 결정화시 상기 제 1 기판(110) 내부로부터 나오는 알카리 이온의 방출에 의한 상기 반도체층(113)의 특성 저하를 방지하기 위함이다.
상기 반도체층(113)을 덮으며 게이트 절연막(116)이 전면에 형성되어 있으며, 상기 게이트 절연막(116) 위로 상기 구동영역(DA) 및 스위칭 영역(미도시)에는 상기 각 반도체층(113)의 제 1 영역(113a)에 대응하여 각각 게이트 전극(120)이 형성되어 있다.
그리고, 상기 게이트 절연막(116) 위로는 상기 스위칭 영역(미도시)에 형성된 게이트 전극(미도시)과 연결되며 일방향으로 연장하며 게이트 배선(미도시)이 형성되어 있다.
이때, 도면에 나타내지 않았지만 표시영역(AA)에는 상기 게이트 배선(미도시)의 일끝단과 연결되며 상기 패드부(PA)까지 연장하는 게이트 링크 배선(미도시)이 형성되고 있다. 또한, 상기 비표시영역(NA)에는 상기 게이트 절연막(116) 위로 Vref 배선(Vref)이 형성되고 있다.
다음, 상기 게이트 전극(120)과 게이트 배선(미도시)과 게이트 링크 배선(미도시) 위로 상기 기판(110) 전면에 무기절연물질 예를 들면, 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)으로 이루어진 층간절연막(123)이 형성되어 있다. 이때, 상기 층간절연막(123)과 그 하부의 게이트 절연막(116)에는 상기 제 1 영역(113a) 양측면에 위치한 상기 제 2 영역(113b)을 각각 노출시키는 반도체층 콘택홀(125)이 구비되고 있다. 이때, 도면에 나타내지 않았지만 상기 패드부(PA)에 있어 상기 층간절연막(123)에는 상기 게이트 패드전극(미도시)을 노출시키는 게이트 패드 콘택홀(미도시)이 구비되고 있다.
상기 반도체층 콘택홀(125)이 구비된 상기 층간절연막(123) 상부에는 상기 게이트 배선(GL)과 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 데이터 배선(DL)과, 이와 이격하여 나란하게 전원배선(PL)이 형성되고 있다.
이때, 도면에 나타내지 않았지만, 상기 층간절연막(123) 상부로 비표시영역(NA)에는 상기 각 데이터 배선(DL) 끝단과 연결된 데이터 링크 배선(DLL)과, 유기전계 발광소자의 구동을 위한 Vdd 배선(Vdd)과, 그라운드 배선(GND)이 형성되고 있으며, 이들 각 배선들(GND, Vdd, DLL)은 패드부(PA)에서는 외부구동회로기판(미도시)과 연결을 위해 접착패턴(167)을 관통하는 형태로 구동IC가 실장되는 영역(ICA)까지 연장되고 있는 것이 특징이다.
또한, 상기 층간절연막(123) 위로 각 구동영역(DA) 및 스위칭 영역(미도시)에는 서로 이격하며 상기 반도체층 콘택홀(125)을 통해 노출된 제 2 영역(113b)과 각각 접촉하며 소스 및 드레인 전극(133, 136)이 형성되어 있다.
한편, 상기 구동영역(DA)에 순차 적층된 상기 반도체층(113)과 게이트 절연막(116)과 게이트 전극(120)과 층간절연막(123)과 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극(133, 136)은 구동 박막트랜지스터(DTr)를 이룬다. 이때, 상기 스위칭 영역(미도시)에도 상기 구동영역(DA)에 형성된 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)와 동일한 구조의 스위칭 박막트랜지스터(미도시)가 형성되고 있다.
이때, 상기 스위칭 박막트랜지스터(미도시)는 게이트 배선(미도시) 및 데이터 배선(미도시)과 전기적으로 연결되고 있으며, 나아가 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)와도 연결되고 있다.
상기 구동 및 스위칭 박막트랜지스터(DTr, 미도시)는 상기 제 2 영역(113b)에 도핑되는 불순물에 따라 p타입 또는 n타입 박막트랜지스터를 이루게 된다. p타입 박막트랜지스터의 경우는 제 2 영역(113b)에 3족의 원소 예를 들면, 붕소(B)를 도핑함으로써 이루어지게 되며, n타입 박막트랜지스터의 경우는 상기 제 2 영역(113b)에 5족의 원소 예를 들면, 인(P)을 도핑함으로써 이루어지게 된다.
p타입의 박막트랜지스터는 캐리어로서 정공이 이용되며, n타입의 박막트랜지스터는 캐리어로서 전자가 이용된다.
따라서, 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인 전극(136)과 연결되는 제 1 전극(147)은 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)의 타입에 따라 애노드 또는 캐소드 전극의 역할을 하게 되는 것이다.
즉, 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)가 p타입인 경우, 상기 제 1 전극(147)은 애노드 전극의 역할을 하며, n타입인 경우 상기 제 1 전극(147)은 캐소드 전극의 역할을 하게 된다.
다음, 상기 구동 및 스위칭 박막트랜지스터(DTr, 미도시) 위로는 유기절연물질 예를들면 포토아크릴 또는 벤조사이클로부텐으로 이루어져 그 표면이 평탄한 형태를 가지며 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인 전극(136)을 노출시키는 드레인 콘택홀(143)을 가지며, 표시영역(AA) 전면과 상기 비표시영역(NA)에 있어 상기 접착패턴(167)이 형성되는 부분의 내측에 위치하는 부분에 대응하여 보호층(140)이 형성되어 있다.
따라서, 전술한 바와같은 보호층(140) 구성에 의해 상기 접착패턴(167)이 형성되는 부분 외측의 비표시영역(NA)에 있어 상기 층간절연막(123) 상에 형성된 데이터 링크 배선(DLL)과 Vdd 배선(Vdd) 및 그라운드 배선(GND)은 상기 보호층(140)의 외측으로 노출된 상태가 된다.
한편, 평탄한 표면을 갖는 상기 보호층(140) 위로는 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인 전극(136)과 상기 드레인 콘택홀(143)을 통해 접촉되며, 각 화소영역(P) 별로 일함수 값이 큰 투명 도전성 물질 예를 들면 인듐-틴-옥사이드(ITO)로 이루어진 제 1 전극(147)이 형성되어 있다.
또한, 상기 패드부(PA)에 있어서는 상기 층간절연막(123) 위로 상기 게이트 패드 콘택홀(미도시)을 통해 상기 각 게이트 패드전극(미도시)과 접촉하는 보조 게이트 패드전극(미도시)이 형성되고 있으며, 상기 각 데이터 패드전극(DPE)을 덮으며 보조 데이터 패드전극(미도시)이 형성되고 있다.
다음, 애노드 전극의 역할을 하는 상기 제 1 전극(147)의 가장자리와 중첩하며 상기 보호층(140) 위로 각 화소영역(P)의 경계에는 뱅크(155)가 형성되어 있으며, 상기 뱅크(155) 위로 선택적으로 스페이서(160)가 형성됨으로써 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계 발광소자용 어레이 기판(110)이 완성되고 있다.
이때, 비표시영역(NA)의 접착패턴(167)이 형성되는 부분에는 상기 층간절연막(123)과 상기 층간절연막(123) 상에 형성된 데이터 링크 배선(DLL)과 Vdd 배선(Vdd) 및 그라운드 배선(GND)과 접촉하며 이들 배선들(DLL, Vdd, GND)을 통과하는 형태로 상기 표시영역(AA)을 둘러싸며 접착패턴(167)이 구비되고 있다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기전계 발광소자용 어레이 기판의 평면도로서, 제 1 실시예를 도시한 도 3에 도시한 A영역과 동일한 영역을 확대 도시한 도면이다.
본 발명의 제 2 실시예의 경우 전술한 제 1 실시예와 동일한 구성을 가지며 패드부에 있어서 접착패턴을 통과하는 배선들의 평면 형태만이 차별점을 가지므로 차별점이 있는 부분에 대해서만 설명한다. 이때, 제 1 실시예와 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하였다.
도 6을 참조하면, 접착패턴(167)과 직접 접촉하며 상기 패드부(PA)에 형성된 상기 그라운드 배선(GND), Vdd배선(Vdd)과 상기 데이터 링크 배선(미도시)은 상기 패드부(PA) 전영역 또는 상기 접착패턴(167)이 형성되는 영역(BMA)에 있어서는 평면적으로 직선 형태를 가지며, 이때, 각 배선(GND, Vdd, 미도시)의 양측단이 상기 기판(110)의 평면과 나란한 방향으로 울퉁불퉁한 요철구조 구조를 이루는 것이 특징이다.
이렇게 패드부(PA)에 있어서 접착패턴(167)과 직접 접촉하는 배선들(GND, Vdd, 미도시) 각각의 측단이 요철 구조를 갖도록 함으로써 상기 각 배선들(GND, Vdd, 미도시)의 측면에 언더컷이 발생하고 접착패턴을 형성하여 상기 언더컷을 이루는 부분이 공극을 이룬다 하여도 상기 공극은 요부와 철부에서 끊김이 발생됨을 알 수 있다.
즉, 각 배선들(GND, Vdd, 미도시)의 측면에서 철부와 철부 사이의 요부는 접착패턴(167)이 채워짐으로 써 자동적으로 공극의 단절이 발생되는 구조가 되는 것이다.
따라서, 외부로부터 상기 배선(GND, Vdd, DLL)의 측면을 경로로 하여 유입되지 않으므로 유기 발광층의 열화를 방지하며 소자 수명을 연장시킬 수 있다.
그 외의 구성은 전술한 제 1 실시예와 동일하므로 그 설명을 생략한다.
도 7a와 도 7b는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 유기전계 발광소자용 어레이 기판에 있어서 패드부(PA)의 하나의 배선을 따라 절단한 부분에 대한 단면도이다. 이때, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기전계 발광소자용 어레이 기판의 경우, 표시영역 내부에 형성되는 구성요소는 전술한 제 1 실시예와 동일한 구성을 가지며, 패드부(PA)에 구비된 배선 및 층간절연막의 형태만을 달리하므로 차별점이 있는 부분에 대해서만 설명한다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기전계 발광소자용 어레이 기판(110)에 있어 가장 특징적인 것은 패드부(PA)에 형성된 층간절연막(123)과 이의 상부에 형성되는 배선들의 형태에 있다.
즉, 패드부(PA) 또는 패드부(PA) 중 접착패턴(167)이 형성되는 부분에 대응하는 층간절연막(123)은 그 표면이 올록볼록한 엠보 구조를 이루거나 또는 울퉁불퉁한 요철구조를 이루는 것이 특징이다.
따라서, 이렇게 표면이 엠보 또는 요철구조를 갖는 층간절연막(123)의 형태에 의해 상기 패드부(PA)에 있어 상기 층간절연막(123) 상부에 형성되는 데이터 링크 배선(미도시)과 Vdd 배선(미도시) 및 그라운드 배선(GND)은 상기 층간절연막(123)에 영향을 받아 각 배선(미도시, GND) 자체가 올록볼록 하거나 또는 울퉁불퉁한 형태를 이루는 것이 특징이다.
이러한 구성에 의해 상기 각 배선들(미도시, GND)은 그 자체가 내부적으로 단차를 갖게 됨으로써 표면적이 증가함으로써 패드부(PA)에서 배선(미도시, GND) 자체의 길이가 증가하게 된다. 또한 상기 각 배선(미도시, GND)은 기판(110)면을 기준으로 상하로 꺾임부를 갖게 됨으로써 상기 각 배선(미도시, GND)의 측면이 언더컷 형태를 갖게 되어 접착패턴(167) 형성 시 공극을 이룬다 하더라도 상기 각 배선(미도시, GND)을 따라 형성된 공극은 꺾임부에 의해 상기 각 공극으로 유입되는 수분 및 산소의 표시영역 내부로의 이동을 억제 할 수 있으므로 유기 발광층의 열화를 연장시키며 나아가 소자의 수명을 연장시킬 수 있다.
그 외의 구성요소는 제 1 실시예와 동일하므로 이하 설명은 생략한다.
한편, 도면에 나타내지 않았지만, 본 발명의 제 3 실시예의 변형예로서 상기 패드부에 대응하여 층간절연막 상에 형성되는 데이터 링크 배선과 Vdd 배선 및 그라운드 배선은 상하로 요철구조 또는 엠보 구조를 이루는 동시에 제 1 실시예에서와 같이, 평면적으로 지그재그 형태를 이룰 수도 있다.
이러한 제 2 실시예의 변형예에 따른 유기전계 발광소자용 어레이 기판의 경우, 패드부에서 접착패턴이 형성되는 부분에서 상기 접착패턴을 통과하는 형태로 형성되는 각 배선들의 길이가 제 1 및 제 3 실시예 대비 길어지며, 나아가 각 배선의 측면이 언더컷 형태를 가져 접착패턴 형성 시 공극이 형성된다 하더라도 상하 또는 좌우로의 꺾임부가 제 1 및 제 2 실시예 많아짐으로써 상기 공극을 통한 수분 및 산소의 침투를 가장 효율적으로 억제시킬 수 있다.
본 발명은 전술한 실시예 및 변형예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
110 : 기판 BMA : 접착패턴 형성 영역
GND : 그라운드 배선 Vdd : Vdd 배선
PA : 패드부

Claims (10)

  1. 다수의 화소영역을 갖는 표시영역과 이의 외측으로 비표시영역이 정의되며, 상기 비표시영역에는 상기 표시영역을 둘러싸는 형태로 접착영역이 정의되며 상기 접착영역 외측으로 패드부가 정의된 기판 상에 상기 화소영역의 경계에 게이트 절연막과 층간절연막을 개재하여 서로 교차하며 형성된 게이트 배선 및 데이터 배선과;
    상기 패드부가 구비된 상기 비표시영역의 상기 층간절연막 상에 상기 접착영역을 통과하는 형태로 형성된 다수의 배선과;
    상기 각 화소영역에 정의된 소자영역에 순차적으로 폴리실리콘의 반도체층과 상기 게이트 절연막과 상기 반도체층 중앙부에 대응하여 게이트 전극과 상기 층간절연막과 상기 반도체층과 접촉하며 서로 이격하는 소스 전극 및 드레인 전극으로 구성된 박막트랜지스터와;
    상기 박막트랜지스터 위로 유기절연물질로 이루어지며, 상기 드레인 전극을 노출시키는 드레인 콘택홀을 구비하며 상기 표시영역과 상기 접착영역 내측의 비표시영역에 평탄한 표면을 가지며 형성된 보호층과;
    상기 보호층 상부로 상기 드레인 전극과 접촉하며 각 화소영역에 형성된 제 1 전극을 포함하며,
    상기 층간절연막 상에 상기 접착영역을 통과하는 형태로 형성된 다수의 배선의 측면은 다수의 직선으로 연결되어 평면적으로 지그재그 형태를 갖는 것이 특징인 유기전계 발광소자용 어레이 기판.
  2. 삭제
  3. 다수의 화소영역을 갖는 표시영역과 이의 외측으로 비표시영역이 정의되며, 상기 비표시영역에는 상기 표시영역을 둘러싸는 형태로 접착영역이 정의되며 상기 접착영역 외측으로 패드부가 정의된 기판 상에 상기 화소영역의 경계에 게이트 절연막과 층간절연막을 개재하여 서로 교차하며 형성된 게이트 배선 및 데이터 배선과;
    상기 패드부가 구비된 상기 비표시영역의 상기 층간절연막 상에 상기 접착영역을 통과하는 형태로 형성된 다수의 배선과;
    상기 각 화소영역에 정의된 소자영역에 순차적으로 폴리실리콘의 반도체층과 상기 게이트 절연막과 상기 반도체층 중앙부에 대응하여 게이트 전극과 상기 층간절연막과 상기 반도체층과 접촉하며 서로 이격하는 소스 전극 및 드레인 전극으로 구성된 박막트랜지스터와;
    상기 박막트랜지스터 위로 유기절연물질로 이루어지며, 상기 드레인 전극을 노출시키는 드레인 콘택홀을 구비하며 상기 표시영역과 상기 접착영역 내측의 비표시영역에 평탄한 표면을 가지며 형성된 보호층과;
    상기 보호층 상부로 상기 드레인 전극과 접촉하며 각 화소영역에 형성된 제 1 전극을 포함하며,
    상기 접착영역에서 상기 층간절연막의 하부면은 상기 게이트 절연막의 상부면과 전면적으로 접촉하고, 상기 층간절연막의 상부면은 상기 접착영역에서 상기 다수의 배선에 대응하는 부분이 요철 형태를 이룸으로써 상기 접착영역을 통과하는 형태로 형성된 다수의 배선은 상기 기판면에 수직한 방향으로 요철구조를 갖는 것이 특징인 유기전계 발광소자용 어레이 기판.
  4. 제 1 항, 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 층간절연막 상에 상기 접착영역을 통과하는 형태로 형성된 다수의 배선은 그라운드 배선, 상기 데이터 배선과 연결된 데이터 링크 배선, Vdd 배선, Vref 배선과 연결된 Vref 링크 배선 중 하나 또는 둘 이상인 유기전계 발광소자용 어레이 기판.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 다수의 배선과 상기 데이터 배선은 알루미늄(Al) 또는 알루미늄합금(AlNd)으로 이루어져 단일층 구조를 이루거나,
    알루미늄(Al) 또는 알루미늄합금(AlNd)으로 이루어진 층과, 몰리브덴(Mo), 티티늄(Ti), 몰리티타늄(MoTi) 중 어느 하나로 이루어진 층을 포함하여 다중층 구조를 이루는 것이 특징인 유기전계 발광소자용 어레이 기판.
  6. 제 4 항에 있어서,
    각 화소영역의 경계에 상기 제 1 전극의 가장자리와 중첩하며 형성된 뱅크와;
    상기 뱅크 상부에 형성된 스페이서
    를 포함하는 유기전계 발광소자용 어레이 기판.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 접착영역에는 씰패턴 또는 프릿패턴이 형성된 것이 특징인 유기전계 발광소자용 어레이 기판.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 보호층을 이루는 유기절연물질은 포토아크릴 또는 벤조사이클로부텐인 유기전계 발광소자용 어레이 기판.
  9. 제 1 항, 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 비표시영역의 상기 게이트 절연막 상부에는 상기 게이트 배선과 연결된 게이트 링크 배선이 구비되며,
    상기 표시영역에는 상기 데이터 배선과 나란하게 이격하며 전원배선이 구비된 유기전계 발광소자용 어레이 기판.
  10. 제 1 항, 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 폴리실리콘의 반도체층 하부로 상기 기판 전면에 버퍼층이 형성된 것이 특징인 유기전계 발광소자용 어레이 기판.
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