KR102349784B1 - 유기발광 표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 유기발광 표시장치는, 유기발광 다이오드가 배치된 제1 기판, 및 전원 전압이 인가되는 전원 배선이 배치되며 상기 제1 기판과 대향하는 제2 기판을 포함한다. 제1 기판은, 보조 전극; 상기 보조 전극의 적어도 일부를 노출하는 개구부를 갖는 뱅크; 노출된 상기 보조 전극 상에 배치된 격벽; 상기 뱅크 상에 배치되며, 상기 제2 기판을 향하여 돌출된 스페이서; 상기 격벽에 의해 분리되며, 그 일단이 상기 보조 전극에 직접 접촉되는 상기 유기발광 다이오드의 캐소드; 상기 캐소드 상에서, 상기 격벽에 의해 분리되며, 그 일단이 상기 보조 전극에 직접 접촉되는 콘택 전극; 및 상기 캐소드와 콘택 전극 사이에 개재되는 보호막을 포함한다. 상기 콘택 전극과 상기 전원 배선은 직접 접촉된다.

Description

유기발광 표시장치{ORGANIC LIGHT EMITTING DISPLAY DEVICE}
본 발명은 유기발광 표시장치에 관한 것이다.
음극선관(Cathode Ray Tube)의 단점인 무게와 부피를 줄일 수 있는 각종 표시장치(display device)들이 개발되고 있다. 이러한 표시장치는 액정 표시장치(Liquid Crystal Display, LCD), 전계 방출 표시장치(Field Emission Display, FED), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP) 및 유기발광 표시장치(Organic Light Emitting Display device; OLED) 등으로 구현될 수 있다.
이들 평판 표시장치 중에서 유기발광 표시장치는 유기 화합물을 여기시켜 발광하게 하는 자발광형 표시장치로, LCD에서 사용되는 백라이트가 필요하지 않아 경량 박형이 가능할 뿐만 아니라 공정을 단순화시킬 수 있는 이점이 있다. 또한, 유기 전계발광 표시장치는 저온 제작이 가능하고, 응답속도가 1ms 이하로서 고속의 응답속도를 가질 뿐 아니라 낮은 소비 전력, 넓은 시야각 및 높은 콘트라스트(Contrast) 등의 특성을 갖는다는 점에서 널리 사용되고 있다.
유기발광 표시장치는 전기 에너지를 빛 에너지로 전환하는 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode)를 포함한다. 유기발광 다이오드는 애노드, 캐소드, 및 이들 사이에 배치되는 유기 발광층을 포함한다. 유기발광 표시장치는, 애노드 및 캐소드로부터 각각 주입된 정공 및 전자가 발광층 내부에서 결합하여 여기자인 액시톤(exciton)을 형성하고, 형성된 액시톤이 여기상태(excited state)에서 기저상태(ground state)로 떨어지면서 발광하여 화상을 표시하게 된다.
다만, 대면적의 유기발광 표시장치의 경우, 입력 영상이 구현되는 액티브 영역의 전면(全面)에서 균일한 휘도를 유지하지 못하고 위치에 따라 휘도 편차가 발생한다. 좀 더 자세하게는, 유기발광 다이오드를 구성하는 캐소드는 액티브 영역의 대부분을 덮도록 넓게 형성되는데, 캐소드에 인가되는 전원 전압이 전면에 걸쳐 균일한 전압 값을 갖지 못하는 문제가 발생한다. 예를 들어, 캐소드의 저항에 의해 전원 전압이 인가되는 인입부에서의 전압 값과, 인입부로부터 이격된 위치에서의 전압 값의 편차가 커짐에 따라, 위치에 따른 휘도 편차가 커진다.
이러한 문제점은, 상부 발광형(Top emission) 표시장치에서 더욱 문제된다. 즉, 상부 발광형 표시장치에서는, 유기발광 다이오드에서 상층에 위치하는 캐소드의 투과도를 확보할 필요가 있기 때문에, 캐소드를 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명 도전물질로 형성하거나, 매우 얇은 두께의 불투명 도전물질로 형성하게 된다. 이 경우, 면 저항이 커지기 때문에, 이에 대응하여 위치에 따른 휘도 편차 또한 현저히 커진다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 저저항 물질을 포함하는 Evss 배선을 형성하고, 이를 캐소드에 연결하여, 위치에 따른 전압 강하를 방지하는 방안이 제안된 바 있다. 이러한, 종래 구조에서는, Evss 배선이 트랜지스터가 구비된 하부 기판 상에 형성되어 있었기 때문에, 하나의 픽셀 내에 박막 트랜지스터 영역, 및 스토리지 커패시터 영역과는 별도로, Evss 배선 형성 영역, 및 Evss 배선과 캐소드 연결 영역이 할당될 필요가 있다. 따라서, 종래 구조는, 단일 픽셀 크기가 작은 고 해상도 표시장치에 적용되기 어려운 문제점을 갖는다.
본 발명은 위치에 따른 저전위 전압 편차를 최소화하여, 휘도 불균일 문제를 해소한 유기발광 표시장치를 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 유기발광 표시장치는, 유기발광 다이오드가 배치된 제1 기판, 및 전원 전압이 인가되는 전원 배선이 배치되며 상기 제1 기판과 대향하는 제2 기판을 포함한다. 제1 기판은, 보조 전극; 상기 보조 전극의 적어도 일부를 노출하는 개구부를 갖는 뱅크; 노출된 상기 보조 전극 상에 배치된 격벽; 상기 뱅크 상에 배치되며, 상기 제2 기판을 향하여 돌출된 스페이서; 상기 격벽에 의해 분리되며, 그 일단이 상기 보조 전극에 직접 접촉되는 상기 유기발광 다이오드의 캐소드; 상기 캐소드 상에서, 상기 격벽에 의해 분리되며, 그 일단이 상기 보조 전극에 직접 접촉되는 콘택 전극; 및 상기 캐소드와 콘택 전극 사이에 개재되는 보호막을 포함한다. 상기 콘택 전극과 상기 전원 배선은 직접 접촉된다.
본 발명에 따른 유기발광 다이오드 표시장치는 위치에 따른 저전위 전압 편차를 최소화할 수 있어, 휘도 불균일을 해소할 수 있는 이점을 갖는다.
또한, 본 발명에서는, 종래와 같이 박막 트랜지스터 기판에 Evss 배선을 형성하기 위한 영역, 및 Evss 배선과 캐소드의 연결하기 위한 영역을 별도로 할당할 필요가 없다. 따라서, 본 발명은, 높은 PPI(Pixel Per Inch)를 갖는 고 해상도 표시장치에 용이하게 적용될 수 있으며, 설계 자유도를 현저히 향상시킬 수 있는 이점을 갖는다.
도 1은 유기발광 표시장치를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 픽셀을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유기발광 표시장치를 나타낸 단면도이다.
도 4는 도 3의 AR1 영역을 확대 도시한 도면이다.
도 5 및 도 6은 캐소드, 보호막, 콘택 전극 사이의 위치 관계 및 연결 관계를 설명하기 위한 도면들이다.
도 7은 전원 공급부의 구성 예를 설명하기 위한 도면들이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 실질적으로 동일한 구성 요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기술 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다. 여러 실시예들을 설명함에 있어서, 동일한 구성요소에 대하여는 서두에서 대표적으로 설명하고 다른 실시예에서는 생략될 수 있다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
도 1은 유기발광 표시장치를 개략적으로 나타낸 블록도이다. 도 2는 도 1에 도시된 픽셀을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 의한 유기발광 표시장치(10)는 디스플레이 구동 회로, 표시패널(DIS)을 포함한다.
디스플레이 구동 회로는 데이터 구동회로(12), 게이트 구동회로(14) 및 타이밍 콘트롤러(16)를 포함하여 입력 영상의 비디오 데이터전압을 표시패널(DIS)의 픽셀들에 기입한다. 데이터 구동회로(12)는 타이밍 콘트롤러(16)로부터 입력되는 디지털 비디오 데이터(RGB)를 아날로그 감마보상전압으로 변환하여 데이터전압을 발생한다. 데이터 구동회로(12)로부터 출력된 데이터전압은 데이터 배선들(D1~Dm)에 공급된다. 게이트 구동회로(14)는 데이터전압에 동기되는 게이트 신호를 게이트 배선들(G1~Gn)에 순차적으로 공급하여 데이터 전압이 기입되는 표시패널(DIS)의 픽셀들을 선택한다.
타이밍 콘트롤러(16)는 호스트 시스템(19)으로부터 입력되는 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(Data Enable, DE), 메인 클럭(MCLK) 등의 타이밍신호를 입력받아 데이터 구동회로(12)와 게이트 구동회로(14)의 동작 타이밍을 동기시킨다. 데이터 구동회로(12)를 제어하기 위한 데이터 타이밍 제어신호는 소스 샘플링 클럭(Source Sampling Clock, SSC), 소스 출력 인에이블신호(Source Output Enable, SOE) 등을 포함한다. 게이트 구동회로(14)를 제어하기 위한 게이트 타이밍 제어신호는 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse, GSP), 게이트 쉬프트 클럭(Gate Shift Clock, GSC), 게이트 출력 인에이블신호(Gate Output Enable, GOE) 등을 포함한다.
호스트 시스템(19)은 텔레비젼 시스템, 셋톱박스, 네비게이션 시스템, DVD 플레이어, 블루레이 플레이어, 개인용 컴퓨터(PC), 홈 시어터 시스템, 폰 시스템(Phone system) 중 어느 하나로 구현될 수 있다. 호스트 시스템(19)은 스케일러(scaler)를 내장한 SoC(System on chip)을 포함하여 입력 영상의 디지털 비디오 데이터(RGB)를 표시패널(DIS)에 표시하기에 적합한 포맷으로 변환한다. 호스트 시스템(19)은 디지털 비디오 데이터와 함께 타이밍 신호들(Vsync, Hsync, DE, MCLK)을 타이밍 콘트롤러(16)로 전송한다.
표시패널(DIS)은 픽셀 어레이를 포함한다. 픽셀 어레이는 데이터 배선들(D1~Dm, m은 양의 정수)과 게이트 배선들(G1~Gn, n은 양의 정수)에 의해 정의된 픽셀들을 포함한다. 픽셀들 각각은 자발광 소자인 유기발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode)를 포함한다.
도 2를 더 참조하면, 표시패널(DIS)에는 다수의 데이터 배선들(D)과, 다수의 게이트 배선들(G)이 교차되고, 이 교차영역마다 픽셀들이 매트릭스 형태로 배치된다. 픽셀 각각은 유기발광 다이오드, 유기발광 다이오드에 흐르는 전류량을 제어하는 구동 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, TFT)(DT), 구동 박막 트랜지스터(DT)의 게이트-소스간 전압을 셋팅하기 위한 프로그래밍부(SC)를 포함한다.
프로그래밍부(SC)는 적어도 하나 이상의 스위치 박막 트랜지스터와, 적어도 하나 이상의 스토리지 커패시터를 포함할 수 있다. 스위치 박막 트랜지스터는 게이트 배선(G)으로부터의 게이트 신호에 응답하여 턴 온 됨으로써, 데이터 배선(D)으로부터의 데이터전압을 스토리지 커패시터의 일측 전극에 인가한다. 구동 박막 트랜지스터(DT)는 스토리지 커패시터에 충전된 전압의 크기에 따라 유기발광 다이오드로 공급되는 전류량을 제어하여 유기발광 다이오드의 발광량을 조절한다. 유기발광 다이오드의 발광량은 구동 박막 트랜지스터(DT)로부터 공급되는 전류량에 비례한다. 이러한 픽셀은 고전위 전압원(Evdd)과 저전위 전압원(Evss)에 연결되어, 도시하지 않은 전원 발생부로부터 각각 고전위 전원 전압과 저전위 전원 전압을 공급받는다. 픽셀을 구성하는 박막 트랜지스터들은 p 타입으로 구현되거나 또는, n 타입으로 구현될 수 있다. 또한, 픽셀을 구성하는 박막 트랜지스터들의 반도체층은, 아몰포스 실리콘 또는, 폴리 실리콘 또는, 산화물을 포함할 수 있다. 이하에서는 반도체층이 산화물을 포함하는 경우를 예로 들어 설명한다. 유기발광 다이오드는 애노드(ANO), 캐소드(CAT), 및 애노드(ANO)과 캐소드(CAT) 사이에 개재된 유기 화합물층을 포함한다. 애노드(ANO)은 구동 박막 트랜지스터(DT)와 접속된다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유기발광 표시장치를 나타낸 단면도이다. 도 4는 도 3의 AR1 영역을 확대 도시한 도면이다. 도 5 및 도 6은 캐소드, 보호막, 콘택 전극 사이의 위치 관계 및 연결 관계를 설명하기 위한 도면들이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유기발광 표시장치는, 상호 대향하는 제1 기판(SUB1)과 제2 기판(SUB2)을 갖는 표시패널을 포함한다. 제1 기판(SUB1)과 제2 기판(SUB2) 사이에는 필러층(FL)이 개재될 수 있다.
제1 기판(SUB1)은 박막 트랜지스터(T) 및 유기발광 다이오드(OLE)가 배치된 박막 트랜지스터 어레이 기판이다. 제2 기판(SUB2)은 Evss 배선(EVL)(또는, 저전위 전원 배선)이 배치된 기판이다. 제2 기판(SUB2)은 봉지(encapsulation) 기판으로써 기능할 수 있다. 제1 기판(SUB1) 및 제2 기판(SUB2)은 실런트(SL)(sealant)를 통해 합착될 수 있다. 실런트(SL)는 제1 기판(SUB1) 및 제2 기판(SUB2)의 가장자리에 배치되어, 소정의 합착 간격을 유지하며, 필러층(FL)을 내측에 수용할 수 있다.
제1 기판(SUB1)은 유리(glass) 또는 플라스틱(plastic) 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제1 기판(SUB1)은 PI(Polyimide), PET(polyethylene terephthalate), PEN(polyethylene naphthalate), PC(polycarbonate) 등의 플라스틱 재질로 형성되어, 유연한(flexible) 특성을 가질 수 있다.
제1 기판(SUB1) 상에는, 박막 트랜지스터(T) 및 박막 트랜지스터(T)와 연결된 유기발광 다이오드(OLE)가 형성된다. 제1 기판(SUB1)과 박막 트랜지스터(T) 사이에는, 광차단층(LS) 및 버퍼층(BUF)이 형성될 수 있다. 광차단층(LS)은 박막 트랜지스터(T)의 반도체층 특히, 채널(channel)에 중첩되도록 배치되어, 외부광으로부터 산화물 반도체 소자를 보호하는 역할을 한다. 버퍼층(BUF)은 제1 기판(SUB1)으로부터 확산되는 이온이나 불순물을 차단하고, 외부의 수분 침투를 차단하는 역할을 한다.
박막 트랜지스터(T)는, 반도체층(ACT), 게이트 전극(GE), 소스/드레인 전극(SE, DE)을 포함한다.
반도체층(ACT) 위에는 게이트 절연막(GI) 및 게이트 전극(GE)이 배치된다. 게이트 절연막(GI)은 게이트 전극(GE)을 절연시키는 것으로, 실리콘 산화막(SiOx)으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 게이트 전극(GE)은 게이트 절연막(GI)을 사이에 두고, 반도체층(ACT)과 중첩하도록 배치된다. 게이트 전극(GE)은 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 탄탈륨(Ta) 및 텅스텐(W)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 이들의 합금의 단층이나 다층으로 이루어질 수 있다. 게이트 절연막(GI)과 게이트 전극(GE)은 동일 마스크를 이용하여 패턴될 수 있으며, 이 경우, 게이트 절연막(GI)과 게이트 전극(GE)은 동일 면적을 가질 수 있다. 도시하지는 않았으나, 게이트 절연막(GI)은 제1 기판(SUB1) 전체 표면을 덮도록 형성될 수 있다.
게이트 전극(GE) 위에는 층간 절연막(IN)이 배치된다. 층간 절연막(IN)은 게이트 전극(GE)과 소스/드레인 전극(SE, DE)을 상호 절연시키는 것으로, 실리콘 산화막(SiOx), 실리콘 질화막(SiNx) 또는 이들의 다층으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
층간 절연막(IN) 위에는 소스/드레인 전극(SE, DE)이 배치된다. 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)은 소정 간격 이격되어 배치된다. 소스 전극(SE)은 층간 절연막(IN)을 관통하는 소스 콘택홀을 통해 반도체층(ACT)의 일측에 접촉한다. 드레인 전극(DE)은 층간 절연막(IN)을 관통하는 드레인 콘택홀을 통해 반도체층(ACT)의 타측에 접촉한다.
소스 전극(SE)과 드레인 전극(DE)은 단일층 또는 다층으로 이루어질 수 있으며, 단일층일 경우에는 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd) 및 구리(Cu)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있다. 또한, 소스 전극(SE)과 드레인 전극(DE)이 다층일 경우에는 몰리브덴/알루미늄-네오디뮴, 몰리브덴/알루미늄, 티타늄/알루미늄, 또는 구리/몰리티타늄의 2중층이거나 몰리브덴/알루미늄-네오디뮴/몰리브덴, 몰리브덴/알루미늄/몰리브덴, 티타늄/알루미늄/티타늄, 또는 몰리티타늄/구리/몰리티타늄의 3중층으로 이루어질 수 있다.
박막 트랜지스터(T) 상에 패시베이션막(PAS1)이 위치한다. 패시베이션막(PAS1)은 박막 트랜지스터(T)를 보호하는 것으로 실리콘 산화물(SiOx), 실리콘 질화물(SiNx) 또는 이들의 다층으로 이루어질 수 있다.
패시베이션막(PAS1) 상에 평탄화막(OC)이 위치한다. 평탄화막(OC)은 하부의 단차를 평탄화하는 것으로, 포토아크릴(photo acryl), 폴리이미드(polyimide), 벤조사이클로부틴계 수지(benzocyclobutene resin), 아크릴레이트계 수지(acrylate) 등의 유기물로 이루어질 수 있다. 필요에 따라서, 패시베이션막(PAS1)과 평탄화막(OC) 중 어느 하나는 생략될 수 있다.
평탄화막(OC) 상에 유기발광 다이오드(OLE)와 보조 전극(AE)이 위치한다. 유기발광 다이오드(OLE)는 애노드(ANO), 유기 발광층(OL) 및 캐소드(CAT)을 포함한다.
보다 자세하게, 평탄화막(OC) 상에 애노드(ANO)가 위치한다. 애노드(ANO)는 패시베이션막(PAS1)과 평탄화막(OC)를 관통하는 콘택홀을 통해 박막 트랜지스터(T)의 소스 전극(SE)에 접속된다. 애노드(ANO)는 반사층을 포함하여 반사 전극으로 기능할 수 있다. 반사층은 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag), 니켈(Ni) 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 APC(은/팔라듐/구리 합금)으로 이루어질 수 있다. 애노드(ANO)는 반사층을 포함한 다층으로 이루어질 수 있다.
평탄화막(OC) 상에 보조 전극(AE)이 위치한다. 보조 전극(AE)은 애노드(ANO)와 동일층에 동일 물질로 형성될 수 있다. 이 경우, 보조 전극(AE)을 형성하기 위한 별도의 공정을 수행할 필요가 없기 때문에, 공정 수를 줄일 수 있어, 제조 시간 및 비용을 줄일 수 있고, 제품 수율을 현저히 향상시킬 수 있는 이점을 갖는다.
애노드(ANO) 및 보조 전극(AE)이 형성된 제1 기판(SUB1) 상에 픽셀을 구획하는 뱅크층(BN)이 위치한다. 뱅크층(BN)은 폴리이미드(polyimide), 벤조사이클로부틴계 수지(benzocyclobutene series resin), 아크릴레이트(acrylate) 등의 유기물로 이루어질 수 있다. 뱅크층(BN)에 의해 노출된 애노드(ANO)의 중심부는 발광 영역으로 정의될 수 있다.
뱅크층(BN)은 애노드(ANO)의 중심부를 노출하되 애노드(ANO)의 측단을 덮도록 배치될 수 있다. 노출된 애노드(ANO)의 면적은, 충분한 개구율을 확보할 수 있도록, 가능한 최대치로 설계되는 것이 바람직하다. 또한, 뱅크층(BN)은 보조 전극(AE)의 중심부를 노출하되 보조 전극(AE)의 측단을 덮도록 배치될 수 있다.
뱅크층(BN)이 형성된 제1 기판(SUB1) 상에 격벽(BR)이 위치한다. 격벽(BR)은 보조 전극(AE) 상에 위치한다. 격벽(BR)은 이후 형성될 유기 발광층(OL), 캐소드(CAT), 및 보호막(PAS2) 각각을 물리적으로 분리 시키는 기능을 한다. 다시 말해, 유기 발광층(OL), 캐소드(CAT), 및 보호막(PAS2) 각각은, 보조 전극(AE) 상에서 격벽(BR)에 의해 물리적으로 분리되어 그 연속성이 끊어질 수 있다.
뱅크층(BN) 상에 스페이서(SP)가 위치한다. 스페이서(SP)는 복수 개로 구비될 수 있고, 복수 개의 스페이서(SP)들은 뱅크층(BN) 상에서, 기 설정된 위치에 선택적으로 배치될 수 있다. 스페이서(SP)는 보조 전극(AE)과 격벽(BR)이 구비된 영역과 인접한 영역에 배치되는 것이 바람직하다. 스페이서(SP)는 제2 기판(SUB2)을 향하여 돌출된 형상을 갖는다. 뱅크층(BN)과 스페이서(SP)는 하프-톤 마스크(half-tone mask)를 이용한 하나의 마스크 공정을 통해 동시에 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
뱅크층(BN)과 평탄화층(OC)은, 픽셀 내에서 박막 트랜지스터(T) 및 이와 연결된 스토리지 커패시터(Cst)만을 덮도록 패턴될 수 있다. 스토리지 커패시터(Cst)는 도시된 바와 같이 제1 내지 제3 커패시터 전극이 중첩된 3중 구조로 형성될 수 있고, 필요에 따라서 다양한 복수의 층으로 구현될 수 있다.
격벽(BR) 및 스페이서(SP)가 형성된 제1 기판(SUB1) 상에 유기 발광층(OL)이 위치한다. 유기 발광층(OL)은 제1 기판(SUB1)의 전면에 넓게 형성될 수 있다. 유기 발광층(OL)은 전자와 정공이 결합하여 발광하는 층으로, 발광층(Emission layer, EML)을 포함하고, 정공주입층(Hole injection layer, HIL), 정공수송층(Hole transport layer, HTL), 전자수송층(Electron transport layer, ETL) 및 전자주입층(Electron injection layer, EIL) 중 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 발광층은 백색광을 발생하는 발광 물질을 포함할 수 있다.
백색을 발광하는 유기 발광층(OL)은 n(n은 1 이상의 정수)스택(stack)구조와 같은 다중 스택 구조를 가질 수 있다. 일 예로, 2 스택 구조는, 애노드(ANO)와 캐소드(CAT) 사이에 배치된 전하 생성층(Charge Generation Layer, CGL), 및 전하 생성층을 사이에 두고 전하 생성층 하부 및 상부에 각각 배치된 제1 스택 및 제2 스택을 포함할 수 있다. 제1 스택 및 제2 스택은 각각 발광층(Emission layer)을 포함하며, 공통층(common layer) 들 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다. 제1 스택의 발광층과 제2 스택의 발광층은 서로 다른 색의 발광 물질을 포함할 수 있다.
유기 발광층(OL)은 보조 전극(AE) 상에서 격벽(BR)에 의해 물리적으로 분리된다. 유기 발광층(OL)은 격벽(BR)에 의해 분리되어, 격벽(BR)의 주변부에서 보조 전극(AE)의 적어도 일부를 노출시킨다. 격벽(BR)에 의해 분리된 유기 발광층(OL)의 일부는 격벽(BR) 상부에 위치하게 된다.
유기 발광층(OL) 상에 캐소드(CAT)가 위치한다. 캐소드(CAT)는 제1 기판(SUB1)의 전면에 넓게 형성될 수 있다. 캐소드(CAT)는, ITO(Indium Tin Oxide) IZO(Indium Zinc Oxide)와 같은 투명 도전물질로 형성될 수 있고, 광이 투과될 수 있을 정도로 얇은 두께를 갖는 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 알루미늄(Al), 은(Ag) 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있다.
캐소드(CAT)는 보조 전극(AE) 상에서 격벽(BR)에 의해 물리적으로 분리된다. 캐소드(CAT)는 격벽(BR)에 의해 분리되어, 격벽(BR)의 주변부에서 보조 전극(AE)의 적어도 일부를 노출시킨다. 격벽(BR)에 의해 분리된 캐소드(CAT)의 일부는 격벽(BR) 상부에 위치하게 된다. 후술하겠으나, 캐소드(CAT)는 보조 전극(AE)과 직접 접촉되어, 보조 전극(AE)을 통해 저전위 전원 전압을 공급받을 수 있다.
캐소드(CAT)는 유기 발광층(OL)을 덮되, 그 일단이 보조 전극(AE)과 직접 접촉되도록 형성된다. 즉, 격벽(BR)에 의해 분리되어 노출되는 캐소드(CAT)의 일단은, 노출된 보조 전극(AE)의 상부 표면과 직접 접촉된다. 이러한 구조는 유기 발광층(OL)과 캐소드(CAT)를 구성하는 물질의 스텝 커버리지 차에 의해, 구현될 수 있다. 예를 들어, 캐소드(CAT)는, 유기 발광층(OL)의 구성 물질 보다 스텝 커버리지가 높은 물질인 투명 도전성 물질로 구성될 수 있기 때문에, 보조 전극(AE)과 직접 접촉되도록 형성될 수 있다. 나아가, 이러한 구조를 구현하기 위해, 유기 발광층(OL)과 캐소드(CAT)의 형성 방법을 달리할 수 있다. 예를 들어, 유기 발광층(OL)은 열 증착법을 이용하여 형성할 수 있고, 캐소드(CAT)는 스퍼터링 방법을 이용하여 형성할 수 있다. 이에 따라, 유기 발광층(OL)과 캐소드(CAT)는 각각 격벽(BR)에 의해 분리되되, 캐소드(CAT)는 상기 유기 발광층(OL)보다 더 연장되어 보조 전극(AE)과 직접 접하도록 위치할 수 있다.
캐소드(CAT) 상에 보호막(PAS2)이 위치한다. 보호막(PAS2)은 제1 기판(SUB1)의 전면에 넓게 형성될 수 있다. 보호막(PAS2)은 실리콘 산화막(SiOx), 실리콘 질화막(SiNx)과 같은 물질로 이루어질 수 있다.
보호막(PAS2)은 캐소드(CAT) 상에 위치하여 유기발광 다이오드(OLE)로 유입될 수 있는 이물의 유입을 차단할 수 있다. 예를 들어, 투명 도전 물질을 포함하는 캐소드(CAT)는 결정성으로 이온 및 수분 침투를 차단할 수 없기 때문에, 외부 불순물들이 캐소드(CAT)를 투과하여 유기 발광층(OL)에 유입될 수 있다. 본 발명은 유기발광 다이오드(OLE) 상에 보호막(PAS2)을 더 형성함으로써, 유기발광 다이오드(OLE)로 유입될 수 있는 이물을 차단할 수 있기 때문에, 유기발광 다이오드(OLE)의 수명 저하 및 휘도 저하를 방지할 수 있는 이점을 갖는다.
또한, 보호막(PAS2)은 캐소드(CAT) 상에 위치하여 제1 기판(SUB1)과 제2 기판(SUB2) 합착 시 캐소드(CAT)에 제공될 수 있는 스트레스(stress)를 완충(또는, 완화)할 수 있다. 예를 들어, 투명 도전 물질을 포함하는 캐소드(CAT)는, 브리틀(brittle)한 성질을 갖기 때문에 제공된 외력에 의해 쉽게 크랙(crack)이 발생할 수 있다. 본 발명은 캐소드(CAT) 상에 보호막(PAS2)을 더 형성함으로써, 캐소드(CAT)에 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 나아가 크랙을 통해 산소 및 수분이 유입되는 것을 방지할 수 있다.
보호막(PAS2)은 보조 전극(AE) 상에서 격벽(BR)에 의해 물리적으로 분리된다. 보호막(PAS2)은 격벽(BR)에 의해 분리되어, 격벽(BR)의 주변부에서 보조 전극(AE)의 적어도 일부를 노출시킨다. 격벽(BR)에 의해 분리된 유기 발광층(OL)의 일부는 격벽(BR) 상부에 위치하게 된다. 이에 따라, 격벽(BR)에 의해 분리된 유기 발광층(OL)의 일부, 캐소드(CAT)의 일부, 보호막(PAS2)의 일부는 격벽(BR) 상에 차례로 적층된다.
보호막(PAS2) 상에, 콘택 전극(TE)이 위치한다. 콘택 전극(TE)은 제1 기판(SUB1)의 전면에 넓게 형성될 수 있다. 콘택 전극(TE)은, ITO(Indium Tin Oxide) IZO(Indium Zinc Oxide)와 같은 투명 도전물질로 형성될 수 있고, 광이 투과될 수 있을 정도로 얇은 두께를 갖는 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 알루미늄(Al), 은(Ag) 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있다.
콘택 전극(TE)은 보조 전극(AE) 상에서 격벽(BR)에 의해 물리적으로 분리된다. 콘택 전극(TE)은 격벽(BR)에 의해 분리되어, 격벽(BR)의 주변부에서 보조 전극(AE)의 적어도 일부를 노출시킨다. 격벽(BR)에 의해 분리된 콘택 전극(TE)의 일부는 격벽(BR) 상부에 위치하게 된다.
콘택 전극(TE)은 보호막(PAS2)를 덮되, 그 일단이 보조 전극(AE)과 직접 접촉되도록 형성된다. 즉, 격벽(BR)에 의해 분리되어 노출되는 콘택 전극(TE)의 일단은, 노출된 보조 전극(AE)의 상부 표면과 직접 접촉된다. 이에 따라, 캐소드(CAT), 보조 전극(AE), 콘택 전극(TE)이 전기적으로 연결된다.
도 5의 (a) 및 도 6을 참조하면, 콘택 전극(TE)은, 보호막(PAS2) 보다 격벽을 향하여 더 돌출되어, 보조 전극(AE)과 직접 접촉된다. 이때, 콘택 전극(TE)의 일단과 캐소드(CAT)의 일단은 직접 접촉될 수 있다. 즉, 보호막(PAS2)은 캐소드(CAT) 상에 형성되되 캐소드(CAT)의 적어도 일단을 노출하도록 형성될 수 있고, 노출된 캐소드(CAT)의 일단은 보호막(PAS2) 상에 형성되는 콘택 전극(TE)과 직접 접촉될 수 있다. 이에 따라, 콘택 전극(TE)은, 보조 전극(AE) 및 캐소드(CAT) 각각에 직접 접촉될 수 있다.
도 5의 (b)를 참조하면, 보호막(PAS2)은 캐소드(CAT)를 완전히 덮도록 구비되는 것이 바람직할 수 있다. 즉, 보호막(PAS2)은 그 일단이 보조 전극(AE)에 직접 접촉되도록 구비되어, 캐소드(CAT)를 완전히 커버할 수 있도록 배치되는 것이 바람직할 수 있다. 캐소드(CAT)를 완전히 커버하도록 보호막(PAS2)을 형성함으로써, 유기발광 다이오드(OLE)로 유입될 수 있는 이물을 효과적으로 차단할 수 있는 이점을 갖는다. 이 경우, 캐소드(CAT)와 콘택 전극(TE)은 보호막(PAS2)을 사이에 두고, 물리적으로 이격된다.
도 5와 같은 구조들은, 공정 조건을 적절히 제어함으로써 구현할 수 있다. 예를 들어, 캐소드(CAT)와 콘택 전극(TE)은 동일 물질로 동일한 면적의 개구부를 갖는 마스크를 이용하여 형성될 수 있는데, 이때, 파워, 압력 등의 공정 파라미터를 선택적으로 조절하면, 도 5와 같은 구조를 선택적으로 구현할 수 있다.
제1 기판(SUB1)과 합착되는 제2 기판(SUB2) 상에는, Evss 배선(EVL) 및 컬러 필터(CF)가 형성된다. 제2 기판(SUB2) 상에서, Evss 배선(EVL)과 컬러 필터(CF)의 적층 순서는 변경될 수 있다. 즉, Evss 배선(EVL)이 형성된 후 컬러 필터(CF)가 형성될 수 있고, 컬러 필터(CF)가 형성된 후 Evss 배선(EVL)이 형성될 수도 있다. 필요에 따라서, 컬러 필터(CF)는 제1 기판(SUB1) 상에 형성될 수도 있다.
Evss 배선(EVL)은 저저항 도전 물질을 포함한다. 예를 들어, Evss 배선(EVL)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd) 및 구리(Cu)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있다.
Evss 배선(EVL)은 저반사 도전 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, Evss 배선(EVL)을 저반사 도전 물질로 형성함으로써, 외광 반사에 의해 시인성이 저하되는 문제를 방지할 수 있다. 따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 표시장치는 편광 필름과 같이 외부로부터 입사되는 빛을 차단(또는, 흡수)하기 위한 수단을 별도로 구비할 필요가 없다.
Evss 배선(EVL)은 블랙 매트릭스로써 기능할 수 있다. 따라서, Evss 배선(EVL)은 이웃하는 픽셀 사이에서 혼색 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있다. Evss 배선(EVL)은 적어도 발광 영역을 노출할 수 있도록, 비 발광 영역에 대응하여 배치된다. 또한, 본 발명은, Evss 배선(EVL)을 블랙 매트릭스로 이용할 수 있기 때문에, 블랙 매트릭스를 형성하기 위한 별도의 추가 공정을 수행할 필요가 없다. 따라서, 본 발명은 종래 구조 대비 공정 수를 줄일 수 있어, 제조 시간 및 비용을 줄일 수 있고, 제품 수율을 현저히 향상시킬 수 있는 이점을 갖는다.
컬러 필터(CF)는 적색(R), 청색(B) 및 녹색(G) 컬러 필터(CF)를 포함할 수 있다. 픽셀은 적색(R), 청색(B) 및 녹색(G)을 발광하는 서브 픽셀들을 포함할 수 있고, 컬러 필터(CF)는 대응되는 서브 픽셀들 각각에 할당될 수 있다. 적색(R), 청색(B) 및 녹색(G) 컬러 필터(CF)들은 Evss 배선(EVL)에 의해 구획될 수 있다. 필요에 따라서, 픽셀은 백색(W) 서브 픽셀을 더 포함할 수 있다.
완성된 제1 기판(SUB1)과 제2 기판(SUB2)은, 필러층(FL)을 사이에 두고, 합착된다. 합착 시, 제1 기판(SUB1) 상의 콘택 전극(TE)과 제2 기판(SUB2) 상의 Evss 배선(EVL)이 직접 접촉됨에 따라, 캐소드(CAT), 보조 전극(AE), 콘택 전극(TE), 저저항의 Evss 배선(EVL)이 전기적으로 연결된다. 이에 따라, 캐소드(CAT), 보조 전극(AE), 콘택 전극(TE), 저저항의 Evss 배선(EVL)은 저전위 전원 전압이 인가되는 전원 경로를 형성할 수 있다.
본 발명은, 저저항의 도전 물질로 형성된 Evss 배선(EVL)을 캐소드(CAT)에 연결함으로써 위치에 따른 전압 편차를 줄일 수 있기 때문에, 휘도 불균일 불량을 최소화할 수 있는 이점을 갖는다. 또한, 본 발명은, 종래와 같이 박막 트랜지스터 기판에 Evss 배선(EVL)을 형성하기 위한 영역, 및 Evss 배선(EVL)과 캐소드(CAT)의 연결하기 위한 영역을 별도로 할당할 필요가 없다. 따라서, 본 발명은, 높은 PPI(Pixel Per Inch)를 갖는 고 해상도 표시장치에 용이하게 적용될 수 있으며, 설계 자유도를 현저히 향상시킬 수 있는 이점을 갖는다.
이하, 전원 발생부(미도시)로부터 발생한 저전위 전원 전압의 전원 공급 경로를 구체적으로 설명한다. 도 7은 전원 공급부의 구성 예를 설명하기 위한 도면들이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유기발광 표시장치는 표시패널의 적어도 일측 특히, 제1 기판(SUB1)의 적어도 일측에 합착되는 연결 부재(LM)를 더 포함한다. 연결 부재(LM)는 COF(Chip On Film)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 기판(SUB1)은 Evss 패드부(EVP)(또는, 저전위 전원 패드부) 및 전원 전극(POE)을 포함한다. Evss 패드부(EVP)는 실런트(SL) 외측에 배치되어, 연결 부재(LM)와 전기적으로 연결된다. 전원 전극(POE)은 실런트(SL) 내측에 배치되어, 여러 소자들이 배치된 제1 기판(SUB1)의 상부 표면 상에 노출된다.
Evss 패드부(EVP)는 전원 발생부(미도시)로부터 발생된 저전위 전원 전압을 연결 부재(LM)를 통해 입력 받아 전원 전극(POE)에 전달한다. 전원 전극(POE)은 캐소드(CAT) 및/또는 콘택 전극(TE) 직접 접촉될 수 있어, 저전위 전원 전압을 캐소드(CAT) 및/또는 콘택 전극(TE)에 공급할 수 있다. 이에 따라, 연결 부재(LM), Evss 패드부(EVP), 전원 전극(POE), 및 캐소드(CAT)가 전기적으로 연결되어 저전위 전원 공급 경로를 형성한다. 및/또는, 연결 부재(LM), Evss 패드부(EVP), 전원 전극(POE), 및 콘택 전극(TE)이 전기적으로 연결되어 저전위 전원 공급 경로를 형성한다.
좀 더 구체적으로, Evss 패드부(EVP)는 적어도 하나 이상의 패드 전극을 포함한다. 패드 전극이 복수 개인 경우, 패드 전극들은 적어도 하나의 절연막을 사이에 두고 서로 다른 층에 배치될 수 있고, 상기 적어도 하나의 절연막을 관통하는 패드 콘택홀을 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 일 예로, 도면에 도시된 바와 같이, Evss 패드부(EVP)는 패시베이션막(PAS1)을 사이에 두고 서로 다른 층에 배치된 제1 패드 전극(PE1) 및 제2 패드 전극(PE2)을 포함할 수 있고, 제1 패드 전극(PE1) 및 제2 패드 전극(PE2)은 패시베이션막(PAS1)을 관통하는 제1 패드 콘택홀(PH1)을 통해 상호 연결될 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위해, Evss 패드부(EVP)가 제1 패드 전극(PE1) 및 제2 패드 전극(PE2)을 포함하는 경우를 예로 들어 설명한다.
제1 패드 전극(PE1)은 실런트(SL) 외측에서 외부에 노출된다. 노출된 제1 패드 전극(PE1)은 연결 부재(LM)와 접합될 수 있다. 연결 부재(LM)와 제1 패드 전극(PE1)은 그 사이에 개재된 ACF(Anisotropic Conductive Film, 미도시)층을 통해 서로 접합될 수 있다.
제2 패드 전극(PE2)은 실런트(SL) 내측으로 연장되어, 전원 전극(POE)과 전기적으로 연결된다. 이때, 제2 패드 전극(PE2)은 패시베이션막(PAS1)을 관통하는 제2 콘택홀(PH2)을 통해 전원 전극(POE)과 접촉될 수 있다. 도면에서는, 제2 패드 전극(PE2)과 전원 전극(POE)이 패시베이션막(PAS1)만을 사이에 두고 배치된 경우를 예로 들어 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제2 패드 전극(PE2)과 전원 전극(POE)은, 패시베이션막(PAS1), 평탄화막(OC)을 사이에 두고 서로 다른 층에 배치되어, 패시베이션막(PAS1), 평탄화막(OC)을 관통하는 콘택홀을 통해 상호 전기적으로 연결될 수 있다.
전원 전극(POE)은 애노드(ANO)가 형성될 때 함께 형성될 수 있다. 즉, 전원 전극(POE)은 애노드(ANO) 및 보조 전극(AE)과 동일 물질로 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
전원 전극(POE)의 적어도 일부는 노출되어, 캐소드(CAT) 및/또는 콘택 전극(TE)과 직접 접촉될 수 있다. 전원 전극(POE)의 적어도 일부를 노출시키기 위해, 제1 기판(SUB1)의 전면에 넓게 형성되는 레이어들의 면적을 제어할 수 있다. 면적이 제어되는 레이어는, 전원 전극(POE)이 형성된 이후에 형성되는 레이어, 즉, 유기 발광층(OL), 캐소드(CAT), 보호막(PAS2), 콘택 전극(TE)이다.
구체적으로, 전술한 레이어들은, 개구부를 갖는 틀 형상으로 마련된 오픈 마스크(open mask, 미도시)를 이용하여 형성된다. 오픈 마스크의 개구부 면적은 전술한 레이어들이 제1 기판(SUB) 상에서 차지하는 면적과 대응될 수 있다. 따라서, 오픈 마스크의 개구부의 면적을 제어함으로써, 전원 전극(POE)의 적어도 일부를 노출시키되, 캐소드(CAT) 및/또는 콘택 전극(TE)을 전원 전극(POE)에 직접 접촉시킬 수 있다. 이에 따라, 연결 부재(LM), Evss 패드부(EVP), 전원 전극(POE), 및 캐소드(CAT)가 전기적으로 연결되어 마련되는 저전위 전원 공급 경로가 형성될 수 있다. 및/또는, 연결 부재(LM), Evss 패드부(EVP), 전원 전극(POE), 및 콘택 전극(TE)이 전기적으로 연결되어 마련되는 저전위 전원 공급 경로가 형성될 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양하게 변경 및 수정할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정해져야만 할 것이다.
SUB1 : 제1 기판 SUB2 : 제2 기판
T : 박막 트랜지스터 OLE : 유기발광 다이오드
CAT : 캐소드 PAS2 : 보호막
TE : 콘택 전극 EVL : Evss 배선
AE : 보조 전극 BR : 격벽
FL : 필러층 EVP : Evss 패드부
POE : 전원 전극 CF : 컬러 필터

Claims (8)

  1. 유기발광 다이오드가 배치된 제1 기판, 및 전원 전압이 인가되는 전원 배선이 배치되며 상기 제1 기판과 대향하는 제2 기판을 포함하고,
    상기 제1 기판은,
    보조 전극;
    상기 보조 전극의 적어도 일부를 노출하는 개구부를 갖는 뱅크;
    노출된 상기 보조 전극 상에 배치된 격벽;
    상기 뱅크 상에 배치되며, 상기 제2 기판을 향하여 돌출된 스페이서;
    상기 격벽에 의해 분리되며, 그 일단이 상기 보조 전극에 직접 접촉되는 상기 유기발광 다이오드의 캐소드;
    상기 캐소드 상에서, 상기 격벽에 의해 분리되며, 그 일단이 상기 보조 전극에 직접 접촉되는 콘택 전극; 및
    상기 캐소드와 콘택 전극 사이에 개재되는 보호막을 포함하며,
    상기 콘택 전극과 상기 전원 배선은, 직접 접촉되는, 유기발광 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호막은,
    상기 캐소드 상에서, 상기 캐소드의 일단의 적어도 일부를 노출하고,
    상기 콘택 전극은,
    상기 보호막 상에서, 상기 캐소드의 노출된 일부와 직접 접촉되는, 유기발광 표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 캐소드와 상기 콘택 전극은,
    상기 보호막을 사이에 두고, 물리적으로 분리된, 유기발광 표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 기판 상에 배치되며, 전원 발생부로부터 상기 전원 전압을 인가 받는 전원 전극을 더 포함하고,
    상기 캐소드는,
    상기 전원 전극의 적어도 일부에 직접 접촉되는, 유기발광 표시장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 콘택 전극은,
    상기 전원 전극의 적어도 일부에 직접 접촉되는, 유기발광 표시장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 기판은,
    컬러 필터들을 더 포함하고,
    상기 컬러 필터들은,
    상기 전원 배선에 의해 구획되는, 유기발광 표시장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 기판 및 상기 제2 기판은,
    상기 유기발광 다이오드로부터의 빛이 방출되는 발광 영역 및 상기 발광 영역 외측의 비 발광 영역을 포함하고,
    상기 전원 배선은,
    상기 비 발광 영역에 배치되는, 유기발광 표시장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 개재된 필러층을 포함하는, 유기발광 표시장치.
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