KR20000043588A - 유기전기발광 소자를 이용한 디스플레이 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디스플레이 시스템에 관한 것으로, 다수개의 발광 픽셀을 가지고 있는 유기전기 발광소자를 구비하는 디스플레이 패널을 포함한다. 상기 유기발광소자는 피로멜리틱 디안하이드라이드(PMDA), 4,4'-옥시디페닐렌디아민(ODA) 및 N,N'-디페닐-N,N'-비스(3-메틸페닐)-1,1'-디아민 : TPD)을 포함하는 캐리어수송물질층을 구비하며, 캐리어수송물질층은 진공증착중합법을 이용하여 형성된다.

Description

유기전기발광 소자를 이용한 디스플레이 시스템(DISPLAY SYSTEM EMPLOYING AN ORGANIC ELECTROLUMINESCENCE DEVICE)

본 발명은 디스플레이 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유기전기 발광 소자를 이용한 디스플레이 패널을 갖는 디스플레이 시스템에 관한 것이다.

영상 산업의 발전과 더불어 인간의 가장 감각적인 기관의 하나인 눈을 통해 뇌로 정보를 전달하는 영상 정보 디스플레이 장치에 대한 관심이 크게 고조되고 있다. 영상정보 디스플레이 장치에 채용되는 소자는 공간을 차지하지 않고 시야각이 넓으며 근접거리에서 시청이 가능하며, 경량, 박형으로 신호응답속도가 빠른 저전력 소모형의 소자로서 개발이 진행되고 있다. 이러한 경량화, 평면화, 고화질화의 요구에 따라 액정 디스플레이(LCD), 플라즈마 디스플레이(PDP), 진공형광 디스플레이(VFD), 전기발광(Electroluminescence : EL) 디스플레이 소자 등이 제안되어 있다. 특히 고체내에서 외부인가전계에 의하여 야기되는 빛 방출현상을 이용한 전기발광(Electroluminescence : EL) 소자는 능동형의 고체 소자로서 휘도, 색대비, 시야각, 응답속도, 내환경성이 뛰어난 미래의 디스플레이 소자로서 주목받고 있다. 상술한 영상정보 디스플레이 장치는 각종 문자, 숫자, 그래픽 터미널, 과학, 의학용 모니터, 레이더 정보 수신용 디스플레이장치, 자동차 계기판, 계측기기 및 가정용 A/V기기 등과 같은 중소형 디스플레이 등에 사용되고 있다.

이중에서, VFD 방식의 패널을 갖는 디스플레이 시스템은 주로 자동차의 계기판으로서 사용되고 있는데, VFD 방식의 디스플레이 시스템은 VFD 패널을 구동시키는 데 필요한 전력의 소모가 많으며, 내부적으로 진공상태를 유지하여야 하기 때문에 다양한 크기로 제작하기에는 제한이 따르고 있다. 또한, 그 VFD 패널의 두께가 다른 방식의 디스플레이 패널에 비하여 두꺼우며 제작공정이 복잡하다는 단점이 있다.

그러므로, 본 발명은 차량에 장착되는 디스플레이 시스템을 대체할 수 있는 얇은 두께를 갖고 저전력소모가 가능한 유기전기발광소자를 이용한 디스플레이 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기위한 본 발명에 따른 디스플레이 시스템은: 다수개의 발광 픽셀을 가지고 있는 유기전기 발광소자를 구비하는 디스플레이 패널; 상기 디스플레이 패널내 각각의 픽셀에 연결되어 있는 스위칭 소자를 가지고 있는 드라이버; 상기 디스플레이 패널내 픽셀을 외부로부터 입력되는 동작선택신호에 대응하는 패턴대로 표시해주기 위하여 상기 드라이버내 스위칭 소자를 선택적으로 온/오프 구동시키는 제어부를 포함한다.

상기 디스플레이 패널의 유기전기 발광소자는 유리 기판, 상기 유리 기판상에서 상기 픽셀이 패턴화된 ITO(indium tin oxide) 전극, 상기 패턴화된 ITO상에 적층된 캐리어수송물질층, 상기 캐리어수송물질층상에 적층된 발광물질, 상기 발광물질상에 형성된 금속전극으로 구성된다.

또한, 상기 캐리어수송물질층은 피로멜리틱 디안하이드라이드(PMDA), 4,4'-옥시디페닐렌디아민(ODA) 및 N,N'-디페닐-N,N'-비스(3-메틸페닐)-1,1'-디아민(TPD)을 포함하며, 상기 캐리어수송물질층은 진공증착중합법을 이용하여 형성된다.

도 1은 본 발명에 따라 구성된 유기전기발광 소자를 이용한 디스플레이 시스템의 구성도,

도 2는 도 1에 도시된 유기전기발광 소자를 제조하는 과정을 설명하는 공정도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 디스플레이 패널 110, 170 : 유리

120 : ITO 130 : 정공 수송층

140 : 유기 발광층 145 : 금속 전극층

150 : 유기전기 발광소자 170 : 유리 덮개

200 : 드라이버 300 : 제어부

이하 본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 상세히 설명될 것이다.

도 1는 본 발명에 따른 유기전기 발광 소자를 이용한 디스플레이 패널을 갖는 디스플레이 시스템의 구성으로서, 디스플레이 패널(100), 드라이버(200) 및 제어부(300)를 포함한다.

본 발명에서 사용되는 디스플레이 패널(100)은 하기 도 2를 참조하여 설명되는 유기전기 발광 소자(organic electroluminescence device)를 채용한 것으로, 숫자, 예를 들면, "8", 영문, 예를 들면, "F", "AUTO", 화살표, 그림 등의 대략 49개의 픽셀을 구비하는 것으로 도시된다. 디스플레이 패널(100)의 각각의 픽셀은 50핀의 배선기판(250)을 통하여 드라이버(300)에 연결되어 있다.

드라이버(200)는 VFD와 동일한 전류구동형 드라아버로서 대략 200μA의 구동전류를 공급하도록 구성되어 있으며, 내부적으로 각각의 픽셀에 연결되어 있는 스위칭 소자를 가지고 있다. 드라이버(200)내 스위칭 소자는 제어부(300)의 제어하에 선택적으로 스위칭 온/오프됨으로써 대응하는 픽셀에 전류를 제공한다.

제어부(300)는 디스플레이 패널(100)을 원하는 패턴대로 표시해주기 위하여 내부적으로 드라이버(200)내 스위칭 소자를 선택적으로 온/오프 구동시키는 제어 데이터를 가지고 있는 메모리 수단, 예로 ROM 또는 EPROM을 구비하고 있다. 외부로부터 동작선택신호가 제공될 때, 제어부(300)는 그에 대응하는 제어 데이터를 메모리 수단으로부터 판독하여 드라이버(200)에 제공함으로써, 드라이버(200)내 스위칭 소자가 선택적으로 온/오프 스위칭되며, 그에 따라 스위칭 소자에 연결되어 있는 디스플레이(100)내 픽셀이 선택적으로 발광함으로써 원하는 패턴을 형성시킨다.

이제, 도 2를 참조하면, 본 발명에서 사용되는 유기전기 발광 소자를 채용한 디스플레이 패널을 제조하는 방법을 설명하는 도면을 예시한다.

디스플레이 패널은 도 2a에 예시된 바와 같이, 대략 1000Å 두께의 ITO(indium tin oxide)(120)가 코팅된 약 0.7mm의 두께의 유리 기판(110)을 도 1에 예시된 디스플레이 패널(100)을 제작하기에 알맞은 크기로 절단하여 준비한 후, 절단된 크기의 디스플레이 패널의 크기에 알맞게 절단된 유리-ITO(110, 120)를 세척하고 건조시킨다.

그 다음, 포토마스크, 예를 들면, 도 1의 디스플레이 패널(100)상의 패턴을 갖는 포토마스크를 이용하여 리소그라피 공정에 의해 ITO 막(120)을 패터닝한후 2차적으로 세척하고 건조시킨다. 이렇게 패터닝된 ITO 막(120)은 디스플레이 패널(100)의 픽셀을 구성하며, 전극으로서 작용한다.

그 다음 단계는, 도 2b에 예시된 바와 같이, 패터닝된 ITO 막(120)상에 캐리어주입을 위한 유기물질의 캐리어수송층으로서 정공수송층 또는 전자 수송층을 형성시킨다.

ITO 전극을 양극으로 사용하는 경우에는 ITO 막(120)상에 정공수송층(130)이 형성된다. 본 발명에 따르면, 정공수송층(130)은 고분자 폴리이미드를 형성하는 진공증착중합법을 이용하여 제조된다. 진공증착중합법이란 서로 반응성이 뛰어난 두가지 혹은 그 이상의 단분자들을 함께 증착시킴으로써 기판 표면에서 서로 반응하여 원하는 고분자 박막을 제조하는 방법으로써, 증착되는 막의 두께 균일도 및 내부 밀도를 향상시킬수 있다.

정공수송층(130)을 형성하는 물질은 피로멜리틱 디안하이드라이드(pyromellitic dianhydride : PMDA) 및 4,4'-옥시디페닐렌디아민(4,4'-oxydiphenylendiamine : ODA)와 같은 폴리이미드 구성 물질과 N,N'-디페닐-N,N'-비스(3-메틸페닐)-1,1'-디아민(N,N'-diphenyl-N,N'-bis(3-methylphenyl)-1,1'-diamine : TPD)과 같은 정공수송물질을 포함한다. 정공수송층을 형성시키는 과정에 있어서, 진공증착중합법을 이용하여 PMDA와 ODA를 반응시켜 폴리(4,4'-옥시디페닐렌 피노멜리트아밀산)(poly(4,4'-oxydiphenylene pyromellitamic acid) : PMDA-ODA PAA)인 폴리이미드를 형성시키고, 이렇게 형성된 폴리이미드에 상기 TPD가 분산된 정공수송층을 형성시킨다. 그 다음, TPD가 분산된 정공수송층은 열이미드화(themal imidization) 과정을 거쳐 폴리(4,4'-옥시디페닐렌 피노멜리트이미드(poly(4,4'-oxydiphenylene pyromellitmide) : PMDA-ODA PI) + TPD 인 최종 정공수송층(130)으로 형성된다. 이때, 정공수송층(130)는 250Å 의 두께를 갖는다.

상술한 정공수송층의 형성 방법은 본 발명과 동일한 출원인에 의해 1998년 6월 23일 출원된 특허 제 98-23644 호와 1998년 9월 17일 출원된 제 98-38469 호에 상세히 기술되어 있다.

이렇게 형성된 정공수송층(130)은 열적 안정성이 매우 우수한 폴리이미드 고분자 물질을 이용하기 때문에 온도 변화가 심한 자동차와 같은 차량 내부의 계기판과 같은 디스플레이 패널에 적합하게 사용될 수 있다.

그 다음, 상술한 바와 같이 형성된 정공수송층(130)상에 다양한 빛깔의 발광물질을 대략 200Å 두께로 적층함으로써 유기발광층(140)을 형성한다(도 2c 참조). 적색의 발광물질은 5, 10, 15, 20-테트라페닐-21H,23H-포로핀 아연(5, 10, 15, 20-tetraphenyl-21H,23H-porphine znic : Zn-TPP)를 포함하며, 녹색의 발광물질은 트리스(8-하이드록시퀴놀리네이토 알루미늄)(tris(8-hydroxyquinolinato aluminum : Alq₃)을 포함하며, 청색의 발광 물질은 2-(2-하이드록시페닐)벤조옥사졸레이토 리튬(2-(2-hydroxyphenyl)benzozazolato lithium : LiPBO)을 포함한다.

상술한 유기발광층(140)의 형성 방법은 본 발명과 동일한 출원인에 의해 1998년 6월 23일 출원된 특허 제 98-23644 호와 1998년 9월 17일 출원된 특허 제 98-38469 호에 상세히 기술되어 있다.

그 다음, 도 2d에 예시된 바와 같이, 유기발광층(140)상에 마그네슘-은으로 이루어진 금속 혼합물을 적층하여 전극층(145)을 형성함으로써, 유기전기발광소자(150)를 구성한다. 이때, 전극층(145)은 약 3000Å 두께로 형성되며, 음(-)전극으로서 작용한다.

이후, 도 2e에 예시된 바와 같이, 유기전기발광소자(150)를 보호하기 위하여 유기전기발광소자(150)로부터 일정거리, 예를 들면, 0.2mm의 거리(d)를 두고 유리 덮개(cap)(170)를 씌우고, 유리덮개(170)와 유기전기발광소자(150)의 좌우측을 실란트물질(160)로 밀봉시킨다.

이와 같이 형성된 유기전기발광소자(150)는 전체적으로 약 2mm 정도의 높이의 경박 단소한 형태로 구성되며, 유기전기발광소자(150)내 각각의 픽셀들에 도 1에 예시된 바와 같은 배선기판(250)을 연결함으로써 디스플레이 패널(300)을 형성한다.

그 동작에 있어서, 드라이버(200)에 의해 배선기판(250)을 통하여 유기전기발광소자(150)내 픽셀들에 전류를 가하게 되면, 정공수송층(130)과 전극층(140)사이에서 전자 및 정공의 이동에 의해 발광층(140)에서 양자 상태의 변화에 기인하여 발광을 일으키게 된다.

그러므로, 본 발명에 따라서 유기전기 발광소자를 이용하여 디스플레이 패널을 구성함으로써, 종래 기술에 따른 VFD를 이용한 디스플레이 패널에 비하여 그 크기와 부피를 더욱 줄일 수 있다. 또한, 본 발명의 유기전기발광소자를 이용한 디스플레이 패널을 갖는 디스플레이 시스템은 열적 안정성이 양호함으로써, 온도 변화가 극심한 차량의 내부에서 사용하는 계기판 패널로서 유용하게 사용될 수 있다.

Claims (3)

1. 디스플레이 시스템에 있어서,

   다수개의 발광 픽셀을 가지고 있는 유기전기 발광소자를 구비하는 디스플레이 패널;

   상기 디스플레이 패널내 각각의 픽셀에 연결되어 있는 스위칭 소자를 가지고 있는 드라이버;

   상기 디스플레이 패널내 픽셀을 외부로부터 입력되는 동작선택신호에 대응하는 패턴대로 표시해주기 위하여 상기 드라이버내 스위칭 소자를 선택적으로 온/오프 구동시키는 제어부를 포함하며;

   상기 디스플레이 패널의 유기전기 발광소자는:

   유리 기판;

   상기 유리 기판상에서 상기 픽셀이 패턴화된 ITO(indium tin oxide) 전극;

   상기 패턴화된 ITO상에 적층된 캐리어 수송물질층;

   상기 캐리어 수송물질층상에 적층된 발광물질;

   상기 발광물질상에 형성된 금속전극으로 구성된 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 캐리어수송물질층은 피로멜리틱 디안하이드라이드(PMDA), 4,4'-옥시디페닐렌디아민(ODA) 및 N,N'-디페닐-N,N'-비스(3-메틸페닐)-1,1'-디아민(TPD)을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 캐리어수송물질층은 진공증착중합법을 이용하여 형성된 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.