KR19990048686A - 유기전계발광 디스플레이 장치 - Google Patents

Abstract

유기전계발광 디스플레이(Organic Electroluminescent Display)장치에 관한 것으로, 디스플레이 패널상에 전극라인들을 연속적으로 형성하지 않고, 중간부분의 전극라인을 소정간격만큼 끊어 적어도 2개 부분 이상으로 분리되도록 불연속적으로 형성하여 분리된 전극 단위로 각각 구동되도록 함으로써, RC 성분의 증가에 따른 구동의 어려움을 크게 줄일 수 있다.

Description

유기전계발광 디스플레이 장치

본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것으로, 특히 유기전계발광 디스플레이 장치(Organic Electroluminescent Display Apparatus)에 관한 것이다.

최근 표시장치의 대형화에 따라 공간 점유가 적은 평면표시소자의 요구가 증대되고 있는데, 이러한 평면표시소자중 하나로서 전계발광소자가 주목되고 있다.

이 전계발광소자는 사용하는 재료에 따라 무기전계발광소자와 유기전계발광소자로 크게 나뉘어진다.

무기전계발광소자는 일반적으로 발광부에 높은 전계를 인가하고 전자를 이 높은 전계중에서 가속하여 발광 중심으로 충돌시켜 이에 의해 발광 중심을 여기함으로써 발광하는 소자이다.

또한, 유기전계발광소자는 전자주입전극(cathode)과 정공주입전극(anode)으로부터 각각 전자와 정공을 발광부내로 주입시켜 주입된 전자와 홀이 결합하여 생성된 엑시톤(exciton)이 여기상태로부터 기저상태로 떨어질 때 발광하는 소자이다.

상기와 같은 동작원리를 갖는 무기전계발광소자는 높은 전계가 필요하기 때문에 구동전압으로서 100∼200V의 높은 전압을 필요로 하는 반면에 유기전계발광소자는 5∼20V정도의 낮은 전압으로 구동할 수 있다는 장점이 있어 연구가 활발하게 진행되고 있다.

또한, 유기전계발광소자는 넓은 시야각, 고속 응답성, 고 콘트라스트(contrast) 등의 뛰어난 특징을 갖고 있으므로 그래픽 디스플레이의 픽셀(pixel), 텔레비젼 영상 디스플레이나 표면광원(surface light source)의 픽셀로서 사용될 수 있으며, 얇고 가벼우며 색감이 좋기 때문에 차세대 평면 디스플레이에 적합한 소자이다.

그러나, 이러한 용도를 갖는 유기전계발광소자를 이용하여 대면적 평판 디스플레이를 제작함에 있어서는 두 가지의 문제점이 있었다.

첫째는 전극 물질의 저항 때문에 전극 띠(strip) 방향으로 발생하는 전압 강하(voltage drop)와 그에 따른 구동의 어려움을 들 수 있다.

즉, 대면적 평판 디스플레이를 제작하기 위해서는 전극의 길이가 상당히 길어지게 되므로, 전극의 저항(R)이 커져 전압강하가 커지게 되고, 유기전계발광층은 커패시터(C)로 작용되어 RC가 커지게 되므로 응답시간(response time)이 길어지게 된다.

둘째는 유기전계발광층의 두께가 전체적으로 균일하지 않기 때문에 밝기가 위치에 따라 일정하지 않은 점을 들 수 있다.

즉, 유기전계발광층의 두께는 소자의 휘도에 영향을 미치기 때문에 전체적으로 균일한 두께로 형성되어야 하지만 디스플레이 패널이 커지면 커질수록 그의 두께는 불균일하게 된다.

그러므로, 종래에는 이러한 문제점을 해결하기 위한 방법으로 먼저, 적절한 크기의 작은 패널(panel)을 갖는 유기전계발광소자를 여러개 제작한 후에 이 작은 패널의 소자들을 대면적 평판상에 벽에 타일을 붙이듯이 붙임으로써, 큰 디스플레이 패널을 만드는 방법을 사용하였다.

도 1 및 도 2는 종래 기술에 따른 유기전계발광 디스플레이 장치을 보여주는 구조단면도로서, 도 1은 투명기판(1)상에 양극(2), 유기전계발광층(3), 음극(4)이 순차적으로 적층된 유기전계발광소자들을 대면적 평판(5)상에 붙인 다음, 전도성을 갖는 접착물질(6)을 사용하여 인접한 각 소자들의 양극(2) 측면을 전기적으로 연결한 방법이고, 도 2는 도 1과 구조가 동일하지만 도 1과 같이 인접한 각 소자들의 양극(2) 측면을 전기적으로 연결하지 않고 대신에 양극(2)의 밑면을 전기적으로 연결한 방법이다.

그러나, 이러한 종래 방법들은 작은 패널의 소자들을 여러개 붙여 대형 디스플레이 패널을 제작하기 때문에 유기전계발광층의 두께가 전체적으로 균일해져 소자의 휘도가 향상되었지만, 인접한 각 소자들을 전기적으로 연결해야 하므로 전극의 저항으로 인한 전압 강하 및 그에 따른 구동의 어려움은 여전히 해결하지 못하였다.

이에 대해 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 일반적인 유기전계발광소자의 구조를 보여주는 도면이고, 도 4는 일반적인 유기전계발광소자의 단위 픽셀의 등가회로 및 그의 발광 파형을 보여주는 도면이다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 커패시턴스 C는 유기전계발광층의 상대 유전율(relative permittivity), 유기전계발광층의 두께, 픽셀(액티브 영역)의 면적에 좌우되며, 저항 R₁은 유기전계발광층의 저항 성분, 유기전계발광층과 전극간의 저항 성분을 나타내며, 마지막으로 저항 R₂은 전극과 배선의 저항 성분을 나타낸다.

이 등가회로의 RC 시간 상수(time constant) T는

으로 나타낼 수 있다.

상기 T외에 소자의 발광 응답 시간(emission response time)에 기여하는 것들로는 전하(정공 및 전자)의 주입, 수송, 결합과 관련된 시간, 그리고 발광 시작 후 포화수준(saturation level)에 도달할 때까지의 시간(rising time) 등이 있으며 이들은 상기 식의 커패시턴스 C와 상당 부분 관련되어 있는 것으로 알려져 있다.

이들 성분을 모두 합한 것이 도 3에 나타낸 T₁으로서, T₁은 유기전계발광소자에 전압이 가해진 후 빛이 나오기 시작하여 포화수준에 도달할 때까지의 시간(발광이 완전히 된 시간)을 나타낸다.

이에 반하여 T₂는 전압인가를 끝낸 시점부터 발광이 끝날 때까지의 시간(발광이 완전히 소멸된 시간)을 나타낸다.

응답 시간 T₁및 T₂의 크기는 유기전계발광 디스플레이의 구동에 있어 매우 중요한 변수가 된다.

지금까지 단위 픽셀에 대해 설명하였으나 실제 디스플레이는 복수의 픽셀로 구성되어 있으며, 본 발명에서 채택한 X-Y 심플 패시브 매트릭스(simple passive matrix)구동의 경우 일반적으로 스캔 라인(scan line)을 순차적으로 구동시키며, 구동된 스캔 라인마다 데이터 라인을 통해 영상 정보가 동시에 보내진다.

유기전계발광 디스플레이가 대면적화 할수록 스캔 라인 및 데이터 라인 수가 많아지고 그 길이가 길어지게 된다.

그에 따라 턴-온(turn-on)된 음극 및 양극 띠들이 저항 성분 및 인접 픽셀들의 유기전계발광층 커패시턴스 기여분이 T₁, T₂를 증가시키게 된다.

한편, 스캔 라인 수가 증가할수록 각 픽셀당 드웰 타임(dwell time)은 오히려 줄어들게 되므로 결국 구동가능한 스캔 라인 및 데이터 라인의 수는 제한될 수 밖에 없다.

종래 기술에 따른 유기전계발광 디스플레이 장치에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다.

대면적 평판 디스플레이 제작시, 대면적 평판상에 작은 패널의 유기전계발광소자들을 배열시켜 그 소자들의 전극들을 연결시키게 되면 전극의 길이는 상당히 길어지게 되므로, 전극의 저항(R)이 커져 전압강하가 커지게 되고, 유기전계발광층은 커패시터(C)로 작용되어 RC가 커지게 되어 응답시간(response time)이 길어지게 된다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전극 띠 방향으로 발생하는 전압강하를 줄일 수 있는 유기전계발광 디스플레이 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1 및 도 2는 종래 기술에 따른 유기전계발광 디스플레이 장치을 보여주는 구조단면도

도 3은 일반적인 유기전계발광소자의 구조를 보여주는 도면

도 4는 일반적인 유기전계발광소자의 단위 픽셀의 등가회로 및 그의 발광 파형을 보여주는 도면

도 5는 일반적인 단순 매트릭스 디스플레이 패널을 보여주는 도면

도 6a 내지 6c는 본 발명에 따른 유기전계발광 디스플레이 장치의 제조공정을 보여주는 평면도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 투명기판 12 : 제 1 전극

13 : 유기전계발광층 14 : 제 2 전극

본 발명에 따른 유기전계발광 디스플레이 장치의 주요 특징은 디스플레이 패널상에 전극라인들을 연속적으로 형성하지 않고, 적어도 2개 부분 이상으로 분리되도록 불연속적으로 형성함으로써 분리된 전극 단위로 각각 구동시키는데 있다.

본 발명의 다른 특징은 투명기판의 중간영역에서 소정간격을 가지고 행방향으로 서로 마주보며 배열된 한쌍의 전극라인들이 열방향으로 형성되는 다수개의 제 1 전극라인들과, 제 1 전극라인들상에 형성되는 유기전계발광층과, 유기전계발광층상에 제 1 전극라인들에 직교하도록 형성되고 제 1 전극라인들과 동일한 형태로 배열되는 다수개의 제 2 전극라인들로 구성되는데 있다.

상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 유기전계발광 디스플레이 장치를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명의 개념은 도 5에 도시된 일반적인 단순 매트릭스 디스플레이 패널처럼 전극들을 패널의 한쪽 끝부분에서 다른쪽 끝부분까지 연속적으로 배열하지 않고 도 6c에 도시된 바와 같이 전극들의 중간부분을 소정간격만큼 떨어뜨림으로써, 한 패널을 4개의 픽셀군으로 나누어 각 픽셀군을 따로따로 구동할 수 있게 하여 RC성분을 줄이는 것이다.

이러한 개념을 갖는 본 발명의 구조를 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 6a 내지 6c는 본 발명에 따른 유기전계발광 디스플레이 장치의 제조공정을 보여주는 평면도로서, 도 6a에 도시된 바와 같이, 투명기판(11)상에 ITO(Indium Tin Oxide) 박막을 약 50nm∼200nm 정도 입힌 다음, 포토리소그래피(photolithography)공정을 통해 띠(stripe) 모양을 갖는 제 1 전극(12)을 형성한다.

여기서, 제 1 전극(12)의 띠는 투명기판(11)의 오른쪽 끝부분에서 왼쪽 끝부분까지 연결되지 않고 중간영역이 소정간격만큼 끊어지도록 형성한다.

이처럼 제 1 전극(12)을 좌측과 우측으로 분리하는 이유는 좌측과 우측의 픽셀들을 각각 구동시킬 수 있을 뿐만 아니라 RC성분이 그만큼 줄어들기 때문이다.

이어, 도 6b에 도시된 바와 같이, 제 1 전극(12)상에 복수의 층으로 된 유기전계발광층(정공수송층, 유기발광층, 전자수송층 등을 총칭함)(13)을 형성한다.

그리고, 도 6c에 도시된 바와 같이, 유기전계발광층(13)상에 Mg:Ag, Al:Li, Al 등의 금속물질을 진공증착법으로 형성하고, 새도우 마스크(shadow mask)나 격벽을 이용하여 상기 금속물질을 패터닝함으로써 띠 모양의 제 2 전극(14)을 형성한다.

여기서, 제 2 전극(14)은 제 1 전극(12)에 직교되도록 형성되며, 또한 제 1 전극(12)과 마찬가지로 제 2 전극(14)의 중간영역이 소정간격만큼 끊어지도록 형성한다.

그리고, 도시되지는 않았지만 제 1 전극(12) 및 제 2 전극(14)의 끝부분을 제외한 전면에 보호막을 형성하고, 노출된 제 1, 제 2 전극(12, 14)의 끝부분에 패드(pad)를 형성한다.

이와 같이 제조되는 본 발명은 도 6c에 도시된 바와 같이, 전극을 2개로 분리하여 패널 양측에 형성함으로써, 하나의 패널에 4개의 픽셀군이 형성되도록 하였다.

그리고, 패널의 각 픽셀들은 그에 해당되는 구동회로에 각각 연결됨으로써 따로따로 구동이 되도록 하여 유효 구동 가능 면적을 4배로 늘렸다.

위의 실시예에서는 제 1 전극과 제 2 전극을 모두 2개의 부분으로 분리하는 형태를 나타내었으나, 제 1 전극 또는 제 2 전극 중 어느 하나만을 2개의 부분으로 분리하는 형태로도 실시하여 본 발명의 목적을 달성할 수 있음이 자명하다.

본 발명에 따른 유기전계발광 디스플레이 장치에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.

하나의 패널을 4부분으로 나누어 각각 구동시킴으로써, RC 성분의 증가에 따른 구동의 어려움을 크게 줄일 수 있다.

Claims (3)

1. 제 1 전극 및 제 2 전극을 가지며 그 사이에 유기전계발광층이 형성된 유기전계발광소자에서,

   상기 제 1 전극과 제 2 전극 중 어느 하나를 적어도 2개 이상의 부분으로 분리하여 그 분리된 전극 단위로 구동함을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
2. 투명기판;

   상기 투명기판의 중간영역에서 소정간격을 가지고 행방향으로 서로 마주보며 배열된 한쌍의 전극라인들이 열방향으로 형성되는 다수개의 제 1 전극라인들;

   상기 제 1 전극라인들상에 형성되는 유기전계발광층;

   상기 유기전계발광층상에 상기 제 1 전극라인들에 직교하도록 형성되고, 상기 제 1 전극라인들과 동일한 형태로 배열되는 다수개의 제 2 전극라인들로 구성됨을 특징으로 하는 유기전계발광 디스플레이 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 투명기판의 가장자리에 위치한 제 1 전극 및 제 2 전극의 라인 끝부분에는 패드가 형성됨을 특징으로 하는 유기전계발광 디스플레이 장치.