KR20030017695A - 트리플 스캔 구조의 유기 ｅｌ 소자 - Google Patents

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KR20030017695A
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Abstract

본 발명은 트리플 스캔 구조의 유기 EL 소자를 제공하기 위한 것으로서, 제1전극(투명전극)과 전기적으로 연결되는 보조전극을 세 라인으로 중첩 혹은 중첩하지 않고 형성하여, 즉 데이터신호가 인가되는 라인을 길이 방향이 아닌 폭방향으로 세 라인으로 나누어 인접하는 세 화소가 동시에 스캔되는 구조를 가지도록 하여 스캔라인 수를 줄이고 상기 보조전극이 중첩하는 경우 보조전극과 제1전극 사이에 절연막을 사용함으로써 유기 EL 소자의 개구율을 현격히 높인다.

Description

트리플 스캔 구조의 유기 ＥＬ 소자{organic electroluminescence device of triple scan structure}
본 발명은 유기 EL 소자에 관한 것으로, 특히 평판 디스플레이 패널을 제작할 때 구동칩이 기존방식보다 적게 들고, 개구율이 높은 유기 EL 소자에 관한 것이다.
패시브 매트릭스(passive matrix) 유기 EL 디스플레이 패널에서 고해상도의 패널일수록 픽셀의 수가 많아지고, 이에 따라 스캔 라인 및 데이터 라인의 수가 많아진다.
스캔 라인의 수가 많아지면 한 픽셀이 발광하는 시간이 그만큼 짧아지고, 이에 따라 단위 시간당 발광하는 시간이 짧아지게 되므로 순간 휘도도 그만큼 높아져야 한다.
도1과 같이 양극 스트립을 반으로 나누어 독자적으로 스캔을 하게 함으로써 스캔의 수를 반으로 줄여 발광 효율 및 수명을 좋게 한다.
도2와 같이 양극 스트립을 폭 방향으로 기존 폭 대비 반으로 나누고, 스캔을 기존 스캔 폭 대비 두배의 넓이로 형성하여 스캔수를 반으로 줄인 방식이 있다.
그러나 도1 및 도2와 같은 방식은 데이터가 양쪽으로 나뉘게 됨으로써 데이터용 칩을 양쪽에 모두 사용하게 됨으로써 원가 상승 문제가 발생한다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 유기 EL을 이용하여 평판 디스플레이 패널을 제작할 때 구동 칩이 기존방식보다 적게 들고, 개구율을 증가시키는 유기 EL 소자를 제공하는데 그 목적이 있다.
데이터라인과 연결되는 보조전극을 폭방향으로 셋으로 나누어 스캔라인수를 줄여 한 스캔에 3개의 데이터를 동시에 구동할 수 있어 소자 효율이 향상되고, 상기 데이터라인의 배선을 한쪽으로 뺌으로써 데이터칩수를 줄일 수 있는 유기 EL 소자 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도1 및 도2는 종래 기술에 따른 유기 EL 소자의 스캔 구동 개념도.
도3a 내지 도3c는 본 발명에 따른 제1 실시예로, 트리플 스캔 구조의 유기 EL 소자의 평면도에 따른 제조 공정도.
도4 및 도8은 본 발명에 따른 제2실시예로, 트리플 스캔 구조의 유기 EL 소자의 평면도.
도5a 내지 도5c, 도9a 내지 도9b는 각각 도4 및 도8의 Ⅰ-Ⅰ', Ⅱ-Ⅱ'방향에 따른 제조 공정도.
도6은 상기 도4의 다른 실시예로, 트리플 스캔 구조의 유기 EL 소자의 평면도.
도7a 내지 도7e는 도6의 Ⅲ-Ⅲ' 방향에 따른 제조 공정도.
도10은 상기 도8의 다른 실시예로, 트리플 스캔 구조의 유기 EL 소자의 평면도.
도11은 상기 도8의 다른 실시예로, 트리플 스캔 구조의 유기 EL 소자의 평면도.
도12는 도11의 Ⅳ-Ⅳ'방향의 단면도.
도13은 도11의 다른 실시예로, 트리플 스캔 구조의 유기 EL 소자의 단면도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 투명기판
2a, 2b, 2c : 보조전극
3a, 3b, 3c : 화소
4-1, 4-2, 4-3, 4-4 : 절연막
4a : 비아홀
5a, 5b, 5c : 제1전극
6 : 격벽
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 트리플 스캔 구조의 유기 EL 소자의 특징은 제1전극 및 제2전극이 교차하는 영역으로 정의되는 다수개의 화소를 갖고 일방향으로 배열된 화소 어레이 중 인접한 화소 어레이가 동시에 스캔 구동되는 유기 EL 소자에 있어서, 투명기판 상에 상기 일방향으로 배열된 화소 어레이와 수직한 방향으로 하나의 화소 어레이당 세 라인으로 배열되어, 인접한 세 개의 화소가 상기 세 라인에 각각 연결된 보조전극; 상기 보조전극과 연결되도록 상기 인접한 세 개의 화소에 패터닝되어 형성된 제1전극; 상기 제1전극 상부에 위치하는 유기발광층; 상기 유기발광층 상에 형성되고 상기 제1전극과 교차하여 형성된 제2전극을 포함하여 구성되는데 있다.
본 발명의 다른 목적, 특성 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.
본 발명에 따른 더블 스캔 구조의 유기 EL 소자의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도3a 내지 도3c는 본 발명에 따른 제1 실시예로, 트리플 스캔 구조의 유기 EL 소자의 평면도에 따른 제조 공정도를 도시하였다.
도3c에 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 유기 EL 소자는 제1전극(5) 및 제2전극(미도시)이 교차하는 영역으로 정의되는 다수개의 화소를 갖고, 일방향으로 배열된 화소 어레이 중 인접한 세 개의 화소 어레이가 동시에 스캔 구동된다.
상기와 같은 트리플 스캔 구조의 유기 EL 소자는 투명기판 상에 상기 일방향으로 배열된 화소 어레이와 수직한 방향으로 하나의 화소 어레이당 세 라인으로 배열되어, 인접한 세 개의 화소(3a, 3b, 3c)가 상기 세 라인에 각각 연결된 보조전극; 상기 보조전극(2a, 2b, 2c)과 연결되도록 상기 인접한 세 개의 화소(3a, 3b, 3c)에 패터닝되어 형성된 제1전극(5a, 5b, 5c)과, 상기 제1전극(5a, 5b, 5c) 상부에 위치하는 유기발광층(미도시)과, 상기 유기발광층 상에 형성되고 상기제1전극(5a, 5b, 5c)과 교차하여 형성된 제2전극을 포함하여 구성되는데 있다.
상기 세 라인의 보조전극 중 한 보조전극(2a)은 상기 화소 어레이 중 첫번째에 위치한 화소(3a)를 제어하도록 상기 화소(3a) 및 그를 제어하는 보조전극(2a) 상부에 제1전극(5a) 패턴을 형성하고, 다른 하나의 보조전극(2b)은 상기 화소 어레이 중 두번째에 위치한 화소(3b)를 제어하도록 상기 화소(3b) 및 그를 제어하는 보조전극(2b) 상부에 제1전극(5b) 패턴을 형성하고, 나머지 보조전극(2c)은 상기 화소 어레이 중 세번째에 위치한 화소(3c)를 제어하도록 상기 화소(3c) 및 그를 제어하는 보조전극(2c)과 연결되도록 제1전극(5c) 패턴을 형성한다.
그리고, 상기 제1전극(5a, 5b, 5c) 패턴의 에지 부분을 커버하도록 상기 투명기판 상에 형성된 절연막(4-4)을 더 포함하고, 상기 일방향으로 배열된 세 화소 어레이 당 하나씩 형성되어 상기 세 화소 어레이가 동시에 스캔 구동되도록 상기 제2전극을 상기 세 화소 어레이 당 전기적으로 격리시키는 격벽(6)을 더 포함하여 구성된다.
상기와 같은 유기 EL 소자의 제조방법은 도3a 내지 도3c를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도3a와 같이 투명기판 상에 한 화소 어레이 당 세 라인의 보조전극(2a, 2b, 2c)을 형성한다.
도3a의 하단에 도시한 바와 같이, 라인 저항에 따른 상기 보조전극(2a, 2b, 2c)의 배선 폭을 달리 하여 형성하여도 된다. 즉, 가운데 있는 보조전극(2b)의 경우에는 다른 보조전극(2a, 2c) 사이에 배선이 구불구불하게 형성되므로 각 3개의보조전극 저항이 다를수 있으므로 x, y, z의 배선폭은 달리 형성하여도 된다.
이어 도3b와 같이, 상기 세 라인의 보조전극(2a, 2b, 2c)과 전기적으로 연결되도록 투명 도전성 물질을 패터닝하여 제1전극(5a, 5b, 5c) 패턴을 형성한다.
그리고, 상기 제1전극(5a, 5b, 5c) 패턴의 에지 부분을 커버하도록 상기 투명기판 상에 절연막(4-4)을 형성한다.
이어 일방향으로 배열된 세 화소 어레이가 외부의 스캔라인(미도시)과 연결되어 상기 세 화소 어레이가 동시에 스캔 구동되도록 제2전극을 상기 세 화소 어레이 당 전기적으로 격리시키는 격벽(6)을 형성하고, 상기 제1전극(5a, 5b, 5c)의 상부에 유기발광층을 형성한다.
즉, 상기 보조전극(2a, 2b, 2c)과 교차하는 방향의 세 화소(3a, 3b, 3c) 어레이당 하나씩 격벽(6)을 형성한 후, 상기 유기 발광층 상에 제2전극(미도시)을 형성한 후, 패시베이션, 인캡슐레이션을 하면 소자가 완성된다.
상기 일방향으로 배열된 화소 어레이 중 인접한 세 개의 화소 어레이가 동시에 스캔 구동되도록 상기 보조전극(2a, 2b, 2c)과 교차하는 방향의 인접한 세 화소 어레이 당 하나의 스캔라인(미도시)을 연결하는 단계를 더 포함하여 이루어진다.
도4 및 도8은 본 발명에 따른 제2실시예로, 트리플 스캔 구조의 유기 EL 소자의 평면도로 보조전극을 적어도 두 개 이상 중첩한 것을 도시하였고, 도5a 내지 도5c, 도9a 내지 도9b는 각각 도4 및 도8의 Ⅰ-Ⅰ', Ⅱ-Ⅱ'방향에 따른 제조 공정도를 도시하였다.
본 발명의 제2실시예는 세 라인의 보조전극(2a, 2b, 2c) 중 적어도 두 라인을 중첩하여 형성하는 것이 특징이다.
즉, 제2실시예는 미세 화소를 형성하는 경우 화소의 개구율을 높이기 위해 보조전극을 중첩하여 다층구조로 형성한 것이다.
첫째, 도4는 두 라인의 보조전극을 중첩하여 이층구조의 보조전극을 형성하고, 상기 중첩된 보조전극 사이에 절연막을 더 형성하는 것으로, 상기 제1실시예의 구성과 거의 동일하므로 그 구성은 생략한다.
도4에 도시한 바와 같이, 세 라인의 보조전극 중 부호 2a, 2b의 보조전극을 중첩하고, 상기 중첩되는 두 라인의 보조전극(2a, 2b) 사이에는 절연막(4-1)을 형성하여 두 라인의 보조전극(2a, 2b)을 전기적으로 격리하여 스캔라인 중 해당 스캔라인에 스캔신호가 인가되고 상기 세 라인의 보조전극(2a, 2b, 2c)에 각각 독립적으로 콘택된 제1전극(5a, 5b, 5c)에 데이터신호가 인가되면 상기 제1전극(5a, 5b, 5c) 상부에 형성된 유기발광층이 발광을 하고, 발광시간은 한 라인의 보조전극을 형성하였을 때보다 3배로 증가된다.
그리고, 상기 두 라인의 보조전극(2a, 2b)을 중첩하여 형성하였기 때문에 제1전극의 형성영역을 확장시켜 화소의 발광효율이 더욱 증가된다.
상기와 같은 유기 EL 소자의 제조방법은 도4, 및 도5a 내지 도5d를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도5a와 같이 투명기판(1) 상에 두 라인의 보조전극(2a, 2c)을 형성하고, 상기 두 라인의 보조전극은 스트라이프 패턴 및 스트라이프 패턴과 연결되어 돌출부를 갖도록 형성한다.
이어 도5b와 같이, 상기 보조전극(2a, 2c) 상에 절연막(4-1)을 형성하고, 상기 보조전극(2a) 상부에 형성된 절연막(4-1) 상에 상기 보조전극(2b)을 스트라이프 패턴 및 스트라이프 패턴과 연결되어 돌출부를 갖도록 형성하여 두 보조전극(2a, 2b)을 중첩한다.
이어 도5c와 같이, 세 라인의 보조전극(2a, 2b, 2c)과 전기적으로 연결되도록 투명 도전성 물질을 패터닝하여 제1전극(5a, 5b, 5c) 패턴을 형성한다.
그리고, 도5d와 같이 상기 제1전극(5a, 5b, 5c) 패턴의 에지 부분을 커버하도록 상기 투명기판 상에 절연막(4-4)을 형성한다.
이어 일방향으로 배열된 세 화소 어레이가 외부의 스캔라인(미도시)과 연결되어 상기 세 화소 어레이가 동시에 스캔 구동되도록 제2전극을 상기 세 화소 어레이 당 전기적으로 격리시키는 격벽(6)을 형성하고, 상기 제1전극(5a, 5b, 5c)의 상부에 유기발광층을 형성한다.
즉, 상기 보조전극(2a, 2b, 2c)과 교차하는 방향의 세 화소(3a, 3b, 3c) 어레이당 하나씩 격벽(6)을 형성한 후, 상기 유기 발광층 상에 제2전극(미도시)을 형성한 후, 패시베이션, 인캡슐레이션을 하면 소자가 완성된다.
상기 일방향으로 배열된 화소 어레이 중 인접한 세 개의 화소 어레이가 동시에 스캔 구동되도록 상기 보조전극(2a, 2b, 2c)과 교차하는 방향의 인접한 세 화소 어레이 당 하나의 스캔라인(미도시)을 연결하는 단계를 더 포함하여 이루어진다.
그리고, 도6은 상기 도4의 다른 실시예로, 트리플 스캔 구조의 유기 EL 소자의 평면도를 도시하였고, 도7a 내지 도7e는 도6의 Ⅲ-Ⅲ' 방향에 따른 제조 공정도를 도시하였다.
도6 및 도7c에 도시한 바와 같이, 중첩되는 두 라인의 보조전극(2a, 2b) 사이뿐만 아니라 상기 보조전극(2b) 상부에 절연막(4-2)이 더 형성되는 것으로, 절연막(4-2)을 형성함으로써 더 넓은 면적으로 제1전극(5a, 5b, 5c)을 형성할 수 있다.
도6의 구성은 상기 도4의 구성과 거의 동일하고, 제조 공정 역시 절연막(4-2)을 형성하는 것 이외에 동일하므로 생략한다.
둘째, 도8은 세 라인의 보조전극을 중첩하여 삼층구조의 보조전극을 형성하고, 상기 중첩된 보조전극 사이에 절연막을 더 형성하는 것으로, 상기 제1실시예의 구성과 거의 동일하므로 그 구성은 생략한다.
도8 및 도9a에 도시한 바와 같이, 세 라인의 보조전극(2a, 2b, 2c)을 모두 중첩하고, 보조전극(2a, 2b, 2c) 사이에는 절연막(4-1, 4-2)을 형성하여 두 라인의 보조전극(2a, 2b, 2c)을 전기적으로 격리하여 스캔라인 중 해당 스캔라인에 스캔신호가 인가되고, 상기 세 라인의 보조전극(2a, 2b, 2c)에 각각 독립적으로 콘택된 제1전극(5a, 5b, 5c)에 데이터신호가 인가되면 상기 제1전극(5a, 5b, 5c) 상부에 형성된 유기발광층이 발광을 하고, 발광시간은 한 라인의 보조전극을 형성하였을 때보다 3배로 증가된다.
그리고, 상기 세 라인의 보조전극(2a, 2b, 2c)을 중첩하여 형성하였기 때문에 제1전극의 형성영역을 확장시켜 화소의 발광효율이 더욱 증가된다.
도10은 상기 도8의 다른 실시예로, 트리플 스캔 구조의 유기 EL 소자의 평면도를 도시하였다.
도10은 상기 도8의 구성과 거의 동일하고, 도10에 도시한 바와 같이, 중첩되는 세 라인의 보조전극(2a, 2b, 2c) 사이뿐만 아니라, 상기 보조전극(2c)의 상부에 절연막(4-3)이 더 형성되는 것으로, 절연막(4-3)을 형성함으로써 더 넓은 면적으로 제1전극(5a, 5b, 5c)을 형성할 수 있다.
도11은 상기 도8의 다른 실시예로, 트리플 스캔 구조의 유기 EL 소자의 평면도를 도시하였고, 도12는 상기 도11의 Ⅳ-Ⅳ'방향에 따른 단면도를 도시하였다.
도11은 중첩되는 절연막(4-1, 4-2)이 비아홀(4a)을 갖고 투명기판까지 확장하여 형성되어 상기 제1전극(5a, 5b, 5c)을 상기 비아홀(4a)을 통해 상기 인접한 세 화소(3a, 3b, 3c)에 형성된 보조전극(2a, 2b, 2c)에 콘택시킨다.
도13은 상기 도11의 다른 실시예로, 트리플 스캔 구조의 유기 EL 소자의 단면도를 도시한 것으로, 세 라인의 보조전극(2a, 2b, 2c) 사이뿐만 아니라 상기 보조전극(2c) 상부에 절연막(4-3)이 더 형성되는 것으로, 절연막(4-3)을 형성함으로써 더 넓은 면적으로 제1전극(5a, 5b, 5c)을 형성할 수 있다.
제1, 2, 3 실시예에서, 격벽(6)을 경계로 분리된 제2전극에 전기적으로 연결된 스캔라인에 스캔신호가 인가되고, 상기 제2전극 하부에 제2전극과 교차하여 형성되고 보조전극(2a, 2b, 2c)에 의해 데이터신호가 인가되면, 상기 데이터신호가 보조전극(2a, 2b, 2c)과 전기적으로 연결된 제1전극(5a, 5b, 5c)에 전달되어 해당 화소(3a, 3b, 3c)를 발광시킨다.
한번의 스캔에 의해 3개의 화소(3a, 3b, 3c)가 동시에 발광하므로 발광타임을 두 배로 증가하고, 스캔라인 수가 반으로 줄어든다.
그리고 상기 제1, 제2, 제3 실시예에서 보조전극(2a, 2b, 2c)의 재료는 전도성 물질을 사용하면 되며, 특히 Cr, Mo, Al, Cu 이것의 합금 및 두 개 이상 동시에 사용하는 것도 가능하다. 두께는 0.01~10㎛이고, 선폭은 소자에 따라 다르게 형성할 수 있다.
절연막(4-1, 4-2, 4-3, 4-4)의 재료로는 무기 및 유기 절연막 모두 사용 가능하며, 무기절연막에는 산화계 절연막(oxide류, SiO2)와 질화계 절연막(nitride류, SiNx)가 좋으며, 유기 절연막은 폴리머(특히 polyacryl류, polyimidefb, novolac, polyphenyl, polystylene)면 된다. 또한 절연막의 두께는 0.01~10㎛면 되며, 가시광선에 대하여 흡광도가 낮은 물질이 좋다.
상기 절연막(4-1, 4-2, 4-3, 4-4)의 재료는 동일하거나 다른 물질의 이용가능하다.
상기 절연막(4-4)은 제1전극(5a, 5b, 5c)과 제2전극의 단락을 방지하기 위해 공정 중에 에지부분이 손상되기 쉬운 상기 제1전극(5a, 5b, 5c)의 에지부분을 커버하도록 형성한다.
그리고 상기 제1전극(5a, 5b, 5c)은 투명전극이고, 제2전극은 금속전극이다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 트리플 스캔 구조의 유기 EL 소자는 다음과 같은 효과가 있다.
보조전극을 길이방향이 아닌 폭방향으로 세 부분으로 나누어 스캔라인 수를 줄이고, 데이터 칩수를 줄이는 방식을 사용함으로써 한 화소가 발광하는 시간을 세배로 증가시켜 화소의 발광효율을 높인다.
또한 제1전극과 전기적으로 연결되는 세 라인의 보조전극 중 적어도 두 라인을 중첩되도록 형성하여, 각 화소가 상기 세 라인의 보조전극에 의해 독립적으로 제어되기 위해 절연막으로 절연시켜 투명기판 상에서 보조전극이 차지하는 면적을 감소시키고, 투명전극인 제1전극을 넓게 형성시켜 그만큼 화소의 개구율을 현격히 증대시켜 화소의 발광효율을 높인다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 이탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.

Claims (7)

  1. 제1전극 및 제2전극이 교차하는 영역으로 정의되는 다수개의 화소를 갖고, 일방향으로 배열된 화소 어레이 중 인접한 화소 어레이가 동시에 스캔 구동되는 유기 EL 소자에 있어서,
    투명기판 상에 상기 일방향으로 배열된 화소 어레이와 수직한 방향으로 하나의 화소 어레이당 세 라인으로 배열되어, 인접한 세 개의 화소가 상기 세 라인에 각각 연결된 보조전극;
    상기 보조전극과 연결되도록 상기 인접한 세 개의 화소에 패터닝되어 형성된 제1전극;
    상기 제1전극 상부에 위치하는 유기발광층;
    상기 유기발광층 상에 형성되고 상기 제1전극과 교차하여 형성된 제2전극을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 트리플 스캔 구조의 유기 EL 소자.
  2. 제1항에 있어서, 상기 세 라인의 보조전극 중 적어도 두 라인은 중첩되어 형성된 것을 특징으로 하는 트리플 스캔 구조의 유기 EL 소자.
  3. 제2항에 있어서, 상기 중첩되는 적어도 두 라인의 보조전극 사이에는 절연막이 형성된 것을 특징으로 하는 트리플 스캔 구조의 유기 EL 소자.
  4. 제3항에 있어서, 상기 중첩되는 적어도 두 라인의 보조전극 상부에 절연막이 더 형성된 것을 특징으로 하는 트리플 스캔 구조의 유기 EL 소자.
  5. 제3항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 절연막은 비아홀을 갖고 상기 투명기판까지 확장하여 형성되어 상기 제1전극을 상기 비아홀을 통해 상기 인접한 세 화소에 형성된 보조전극에 콘택시키는 것을 특징으로 하는 트리플 스캔 구조의 유기 EL 소자.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1전극 패턴의 에지 부분을 커버하도록 상기 투명기판 상에 형성된 절연막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 더블 스캔 구조의 유기 EL 소자.
  7. 제1항에 있어서, 상기 일방향으로 배열된 세 화소 어레이 당 하나씩 형성되어 상기 세 화소 어레이가 동시에 스캔 구동되도록 상기 제2전극을 상기 세 화소 어레이 당 전기적으로 격리시키는 격벽을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 더블 스캔 구조의 유기 EL 소자.
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