KR20070002640A - Organic electro-luminescence display device - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 일반적인 유기 전기 발광 소자의 일 화소를 나타낸 회로도1 is a circuit diagram illustrating one pixel of a general organic electroluminescent device.
도 2는 도 1의 구동 박막 트랜지스터 및 발광 다이오드형성 부위를 나타낸 단면도FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a driving thin film transistor and a light emitting diode forming portion of FIG. 1. FIG.
도 3은 도 2의 구동 박막 트랜지스터에 있어서, 반도체층의 열 방출 경로를 나타낸 평면도3 is a plan view illustrating a heat dissipation path of a semiconductor layer in the driving thin film transistor of FIG. 2.
도 4는 도 3의 I~I' 선상의 단면도4 is a cross-sectional view taken along line II ′ of FIG. 3.
도 5는 본 발명의 유기 전기 발광 소자에 있어서, 제 1 실시예에 따른 구동 박막 트랜지스터의 반도체층의 형상을 나타낸 평면도5 is a plan view showing the shape of a semiconductor layer of a driving thin film transistor according to a first embodiment in an organic electroluminescent device of the present invention;
도 6은 도 5의 표시 부위를 확대한 확대도6 is an enlarged view illustrating an enlarged display portion of FIG. 5;
도 7은 본 발명의 유기 전기 발광 소자에 있어서, 제 2 실시예에 따른 구동 박막 트랜지스터의 반도체층의 형상을 나타낸 평면도7 is a plan view showing the shape of a semiconductor layer of a driving thin film transistor according to a second embodiment in an organic electroluminescent device of the present invention;
도 8은 본 발명의 유기 전기 발광 소자에 있어서, 제 3 실시예에 따른 구동 박막 트랜지스터의 반도체층의 형상을 나타낸 평면도8 is a plan view showing a shape of a semiconductor layer of a driving thin film transistor according to a third embodiment in an organic electroluminescent device of the present invention;
도 9는 본 발명의 유기 전기 발광 소자의 일 화소를 나타낸 회로도9 is a circuit diagram showing one pixel of the organic electroluminescent device of the present invention.
도 10은 본 발명의 유기 전기 발광 소자에 있어서, 구동 박막 트랜지스터 및 발광 다이오드형성 부위를 나타낸 단면도10 is a cross-sectional view showing a driving thin film transistor and a light emitting diode forming portion in the organic electroluminescent device of the present invention.
*도면의 주요 부분에 대한 부호 설명** Description of symbols on the main parts of the drawings *
100 : 기판 111 : 버퍼층100
113 : 게이트 절연막 115 : 제 1 층간 절연막113: gate insulating film 115: first interlayer insulating film
117 : 제 2 층간 절연막 119 : 보호층117: second interlayer insulating film 119: protective layer
120 : 반도체층120: semiconductor layer
121 : 소오스 영역 122 : 드레인 영역121: source region 122: drain region
123 : LDD 영역 126 : 채널 영역123: LDD region 126: channel region
128 : 제 1 콘택홀 129 : 제 2 콘택홀128: first contact hole 129: second contact hole
130 : 데이터 배선 131 : 소오스 전극130: data wiring 131: source electrode
132 : 드레인 전극 140 : 게이트 전극132: drain electrode 140: gate electrode
140a : 게이트 배선 144 : 스위칭 박막 트랜지스터140a: gate wiring 144: switching thin film transistor
145 : 구동 박막 트랜지스터 146 : 스토리지 캐패시터145: driving thin film transistor 146: storage capacitor
147 : 발광 다이오드 150 : 파워 라인 147: light emitting diode 150: power line
157a : 양극 158 : 음극157a: anode 158: cathode
159 : 유기 형광막 160 : 뱅크159: organic fluorescent film 160: bank
본 발명은 유기 전기 발광 소자에 관한 것으로 특히, 반도체층의 형상을 변경하여 구동 박막 트랜지스터의 채널에 발생되는 열을 효과적으로 방출할 수 있는 유기 전기 발광 소자에 관한 것이다.The present invention relates to an organic electroluminescent device, and more particularly, to an organic electroluminescent device capable of effectively dissipating heat generated in a channel of a driving thin film transistor by changing a shape of a semiconductor layer.
현재 텔레비전이나 모니터와 같은 디스플레이 장치에는 음극선관(CRT : Cathode Ray Tube)이 주된 장치로 이용되고 있으나, 이는 무게와 부피가 크고 구동 전압이 높은 문제가 있다. 이에 따라, 박형화, 경량화, 저 소비 전력화 등의 우수한 특성을 가지는 평판 표시 장치(flat panel display)의 필요성이 대두되었으며, 액정 표시 장치(LCD : Liquid Crystal Display Device)와 플라즈마 표시 장치(PDP : Plasma Display Pane), 전계 방출 표시 장치(Field Emission Display), 그리고 전기 발광 표시장치(또는 전기 발광 소자라고 함 : ELD(Electro-Luminescence Display))와 같은 다양한 평판 표시 장치가 연구 및 개발되고 있다.Currently, cathode ray tube (CRT) is used as a main device in display devices such as televisions and monitors, but this has a problem of high weight and volume and high driving voltage. Accordingly, there is a need for a flat panel display having excellent characteristics such as thinning, light weight, and low power consumption. A liquid crystal display (LCD) and a plasma display (PDP) Various flat panel display devices such as Pane, Field Emission Display, and Electroluminescent Display (or Electro-Luminescence Display (ELD)) have been researched and developed.
이중 전기 발광소자는 형광체에 일정 이상의 전기장이 걸리면 빛이 발생하는 전계 발광(Electroluminescence : EL) 현상을 이용한 표시 소자로서, 캐리어(carrier)들의 여기를 일으키는 소오스에 따라 무기(inorganic) 전계 발광소자와 유기 전계 발광소자(Organic Electro-Luminescence Display : OELD)로 나눌 수 있다.The electroluminescent device is a display device using an electroluminescence (EL) phenomenon in which light is generated when a certain electric field is applied to a phosphor, and an organic electroluminescent device and an organic light emitting device according to a source causing carrier excitation. It can be divided into organic electroluminescent display (OLED).
이 중, 유기 전계 발광소자가 청색을 비롯한 가시광선의 모든 영역의 빛이 나오므로 천연색 표시 소자로서 주목받고 있으며, 높은 휘도가 낮은 동작 전압 특성을 가진다. 또한 자체 발광이므로 명암대비(contrast Ratio)가 크고, 초박형 디스플레이의 구현이 가능하며, 공정이 간단하여 환경 오염이 비교적 적다. 한편, 응답시간이 수 마이크로 초(㎲) 정도로 동화상 구현이 쉽고, 시야각의 제한이 없으며 저온에서도 안정적이고 직류 5V 내지 15V의 낮은 전압으로 구동하므로 구동회로의 제작 및 설계가 용이하다.Among them, the organic EL device is attracting attention as a natural color display device because light of all regions of visible light including blue is emitted, and has a low operating voltage characteristic with high luminance. In addition, because of self-luminous, the contrast ratio is high, the ultra-thin display can be realized, and the process is simple, and thus environmental pollution is relatively low. On the other hand, it is easy to implement a moving picture with a response time of several microseconds, there is no limitation of the viewing angle, it is stable even at low temperatures, and is driven at a low voltage of DC 5V to 15V, so that the manufacture and design of the driving circuit is easy.
이러한 유기 전계 발광소자는 구조가 무기 전계 발광소자와 비슷하나, 발광 원리는 전자와 정공의 재결합에 의한 발광으로 이루어지므로 유기 LED(Organic Light Emitting Diode : OLED)라고 부르기도 한다. 따라서, 이하에서는 유기 LED라고 칭하기로 한다.The organic EL device has a structure similar to that of an inorganic EL device, but the emission principle is called organic light emitting diode (OLED) because light emission is achieved by recombination of electrons and holes. Therefore, hereinafter, referred to as organic LED.
이러한 유기 전기 발광소자는 자체 발광형이기 때문에 액정 표시 장치에 비해 시야각, 콘트라스트(contrast) 등이 우수하며 백 라이트가 필요하지 않기 때문에 경량박형이 가능하고, 소비전력 측면에서도 유리하다. 그리고, 직류저전압 구동이 가능하고 응답속도가 빠르며 전부 고체이기 때문에 외부충격에 강하고 사용온도범위도 넓으며 특히 제조 비용 측면에서도 저렴한 장점을 가지고 있다.Since the organic electroluminescent device is a self-luminous type, it has better viewing angle, contrast, and the like than a liquid crystal display, and is lightweight and thinner because it does not require a backlight, and is advantageous in terms of power consumption. In addition, since it is possible to drive DC low voltage, fast response speed, and all solid, it is strong against external shock, wide use temperature range, and especially has low cost in terms of manufacturing cost.
특히, 상기 유기 전기 발광소자의 제조 공정에는, 액정 표시 장치나 PDP와 달리 증착 및 봉지(Encapsulation) 장비가 전부라고 할 수 있기 때문에, 공정이 매우 단순하다.In particular, unlike the liquid crystal display device or the PDP, all of the deposition and encapsulation equipment may be referred to in the manufacturing process of the organic electroluminescent device, and thus the process is very simple.
특히, 각 화소마다 스위칭 소자인 박막 트랜지스터를 가지는 액티브 매트릭스(Active Matrix) 방식으로 유기 전기 발광 다이오드 소자를 구동하게 되면, 낮은 전류를 인가하더라도 동일한 휘도를 나타내므로 저소비 전력, 고정세, 대형화가 가능한 장점을 가진다.In particular, when the organic electroluminescent LED device is driven by an active matrix method having a thin film transistor as a switching element for each pixel, the same luminance is displayed even when a low current is applied, so that low power consumption, high definition, and large size can be achieved. Has
한편, 다수의 화소를 매트릭스 형태로 배열하고 각 화소에 박막 트랜지스터를 연결한 능동 행렬(Active Matrix) 형태가 평판 표시 장치에 널리 이용되는데, 이를 유기 전기 발광소자에 적용한 능동 행렬 유기 전기 발광 소자(AMOLED : Active Matrix Organic Light Emitting Device)에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.Meanwhile, an active matrix form in which a plurality of pixels are arranged in a matrix form and thin film transistors are connected to each pixel is widely used in a flat panel display device, and an active matrix organic electroluminescent device (AMOLED) applied to the organic electroluminescent device is used. : Active Matrix Organic Light Emitting Device) will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 일반적인 유기 전기 발광 소자의 일 화소를 나타낸 회로도이다.1 is a circuit diagram illustrating one pixel of a general organic electroluminescent device.
도 1과 같이, 일반적인 유기 전기 발광 소자의 일 화소는 서로 수직으로 교차하는 화소 영역을 정의하는 게이트 배선(1)과 데이터 배선(2)과, 스위칭(switching) 박막 트랜지스터(4)와 구동(driving) 박막 트랜지스터(5)와, 스토리지 캐패시터(6) 그리고 발광 다이오드(7)로 이루어진다. As shown in FIG. 1, one pixel of a general organic electroluminescent device may include a gate line 1 and a data line 2 defining a pixel area vertically intersecting with each other, a switching thin film transistor 4, and driving. ) Thin film transistor 5, a
여기서, 스위칭 박막 트랜지스터(4)의 게이트 전극은 게이트 배선(1)과 연결되고, 소오스 전극의 데이터 배선(2)과 연결되어 있다. 스위칭 박막 트랜지스터(4)의 드레인 전극은 구동 박막 트랜지스터(5)의 게이트 전극과 연결되어 있고, 구동 박막 트랜지스터(5)의 드레인 전극은 발광 다이오드(7)의 양극(anode) 전극과 연결되어 있다. 구동 박막 트랜지스터(5)의 소오스 전극은 파워라인(3)과 연결되어 있고, 발광 다이오드(7)의 음극(cathode) 전극은 접지되어 있다. 그리고, 스토리지 캐패시터(6)가 구동 박막 트랜지스터(5)의 게이트 전극 및 소오스 전극과 연결되어 있다.Here, the gate electrode of the switching thin film transistor 4 is connected to the gate wiring 1 and the data wiring 2 of the source electrode. The drain electrode of the switching thin film transistor 4 is connected to the gate electrode of the driving thin film transistor 5, and the drain electrode of the driving thin film transistor 5 is connected to the anode electrode of the light emitting diode 7. The source electrode of the driving thin film transistor 5 is connected to the
따라서, 게이트 배선(1)을 통해 게이트 신호가 인가되면 스위칭 박막 트랜지스터(4)가 온(on)되고, 데이터 배선(2)의 신호가 구동 박막 트랜지스터(5)의 게이트 전극에 전달되어 구동 박막 트랜지스터(5)가 온되어, 발광 다이오드(7)를 통해 빛이 출력된다. 이 때, 스토리지 캐패시터(6)는 스위칭 박막 트랜지스터(4)가 오프(off)되었을 때, 구동 박막 트랜지스터(5)의 게이트 전압을 일정하게 유지시키는 역할을 한다.Therefore, when the gate signal is applied through the gate wiring 1, the switching thin film transistor 4 is turned on, and the signal of the data wiring 2 is transferred to the gate electrode of the driving thin film transistor 5, thereby driving the thin film transistor. (5) is turned on, and light is output through the light emitting diode 7. At this time, the
도 2는 도 1의 구동 박막 트랜지스터 및 발광 다이오드형성 부위를 나타낸 단면도발광 다이오드에 대한 단면도이다.FIG. 2 is a cross-sectional view of the driving thin film transistor and the LED forming portion of FIG. 1.
일반적인 유기 전기 발광소자는 도 2와 같이, 기판(10) 위에 실리콘 산화막(SiO2)과 같은 절연막의 버퍼층(buffer layer)(11)이 전면 형성되어 있고, 상기 버퍼층(11) 상부의 소정 부위에 아일랜드(island) 형태를 가지는 폴리 실리콘층(20)이 형성되어 있다. 여기서, 상기 폴리 실리콘층(20)은, 도핑 여부에 따라 도핑이 이루어지지 않은 채널 영역(21)과, 불순물이 도핑된 소오스 및 드레인 영역(22, 23) 및 상기 소오스/드레인 영역(22, 23)과 채널 영역(21) 사이에 형성된 LDD(Lightly Doped Drain) 영역(25)으로 구분되어 정의된다. 이러한, 폴리 실리콘층(20)은 비정질 실리콘층을 결정화시켜 형성한다.In a typical organic electroluminescent device, as shown in FIG. 2, a
그리고, 폴리 실리콘층(20)을 포함한 버퍼층(11) 전면에는 게이트 절연막(30)이 형성되어 있으며, 상기 채널 영역(21) 상부에 대응되는 게이트 절연막(30) 상에는 게이트 전극(42)이 형성되어 있다.The
그리고, 상기 게이트 전극(42)을 포함한 게이트 절연막(30) 상에는 층간 절연막(50)이 형성되어 있고, 상기 층간 절연막(50)은 폴리 실리콘층(20)의 소오스 및 드레인 영역(22, 23)의 일부를 각각 드러내는 제 1 및 제 2 콘택홀(50a, 50b)을 가진다. 여기서, 상기 층간 절연막(50)은 제 1 및 제 2 층간 절연막(51, 52)의 이중층으로 이루어진다.An
그리고, 상기 제 1 및 제 2 콘택홀(50a, 50b)을 포함한 상기 층간 절연막(50) 상부의 소정 부위에는, 금속과 같은 도전 물질로, 소오스 전극(62) 및 드레인 전극(63)이 형성되어 있다. 여기서, 상기 소오스 및 드레인 전극(62, 63)은 제 1 및 제 2 콘택홀(50a, 50b)을 통해 각각 폴리 실리콘층의 소오스 및 드레인 영역(22, 23)과 연결되어 있다.A
그리고, 보호층(70)이 소오스 및 드레인 전극(62, 63)을 포함한 층간 절연막(50) 전면에 걸쳐 형성되며, 여기서, 상기 보호층(70)은 제 2 콘택홀(50b) 상부의 드레인 전극(63)을 드러내는 제 3 콘택홀(71)을 가진다.A
상기 보호층(70) 상부의 소정 부위에는 상기 제 3 콘택홀(71)을 통해 드레인 전극(63)과 연결되어 있으며, 투명 도전 물질로 이루어진 제 1 전극(81)이 형성되어 있다. 여기서 상기 제 1 전극(81)은 발광 다이오드의 양극(anode) 전극이 된다.The
그리고, 상기 제 3 콘택홀(71) 상부를 포함하여 상기 제 1 전극(81) 사이의 영역(비화소 영역)을 덮도록 투명한 무기 절연막 성분의 뱅크(bank)(83)가 형성되고, 상기 뱅크(83) 사이사이에 화소별로 해당 색상을 나타내는 유기 형광막(87)이 형성된다. 그리고, 상기 뱅크(83) 및 유기 형광막(87)을 포함한 기판(10) 전면에는 발광 다이오드의 음극(cathode) 역할을 하는 제 2 전극(85)이 형성된다. A
이러한 유기 전기 발광 소자는, 양극(anode)인 상기 제 1 전극(81)과 음극(cathode)인 제 2 전극(85) 사이에 유기 형광막(87)이 형성된 발광 다이오드를 포함하여, 상기 발광 다이오드에 순방향의 전압을 가하면, 제 1 전극(81)과 제 2 전극(85)에서 각각 정공과 전자가 주입되며, 주입된 정공과 전자는 결합하여 엑시톤 (exciton)을 형성하고, 상기 엑시톤이 발광 재결합(radiative recombination)을 하게 되는데 이를 전기발광 현상이라 한다.The organic electroluminescent device includes a light emitting diode in which an
도 3은 도 2의 구동 박막 트랜지스터에 있어서, 반도체층의 열 방출 경로를 나타낸 평면도이며, 도 4는 도 3의 I~I' 선상의 단면도이다.3 is a plan view illustrating a heat dissipation path of a semiconductor layer in the driving thin film transistor of FIG. 2, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line II ′ of FIG. 3.
한편, 종래의 유기 전기 발광 소자는 발광 다이오드에 직접 구동 박막 트랜지스터의 결합부가 직접적으로 결합되기 때문에 구동 박막 트랜지스터에 발생되는 열이 발광 다이오드에 직접적으로 전달되어 발광 다이오드의 수명을 단축시키는 결과가 일어나고 있다. On the other hand, in the conventional organic electroluminescent device, since the coupling portion of the direct driving thin film transistor is directly coupled to the light emitting diode, heat generated in the driving thin film transistor is directly transmitted to the light emitting diode, thereby shortening the lifespan of the light emitting diode. .
도 3 및 도 4와 같이, 종래의 유기 전기 발광 소자는 구동 박막 트랜지스터의 동작시 반도체층(20)의 채널 영역(21)에서 발생된 열은, 사방으로 퍼져나가게 되는데, 여기서, 상기 제 1 전극(81) 상부의 뱅크(83) 및 상기 반도체층(20)과 게이트 전극(42)의 사이의 층간에 형성된 게이트 절연막(30)이 위치한다 하더라도, 반도체층(20)의 열전도도가 게이트 절연막(SiO2)(30)보다 훨씬 높기 때문에, 상기 반도체층(20)의 채널 영역(21)에서 발생된 열의 대부분은 상기 드레인 영역(23), 드레인 전극(63)을 통해 직접적으로 제 1 전극(발광 다이오드의 양극)(81)에 전달된다. 이러한 구동 박막 트랜지스터에서 발생된 열이 상기 발광 다이오드에 집중됨은 유기 전기 발광 소자의 수명을 저하시키는 주요 원인이 된다.3 and 4, in the conventional organic electroluminescent device, heat generated in the
도면에서 설명하지 않은 부호 42는 게이트 전극을 나타내며, 50a는 반도체층의 소오스 영역(22)과 콘택되는 소오스 전극(62)을 나타내며, 50b는 반도체층의 드레인 영역(23)과 콘택되는 드레인 전극(63)을 나타낸다.
상기와 같은 종래의 유기 전기 발광 소자는 다음과 같은 문제점이 있다.The conventional organic electroluminescent device as described above has the following problems.
즉, 유기 전기 발광 소자의 화소 구동시 구동 박막 트랜지스터의 채널 영역은 높은 온도로 동작되며, 이 온도에 따른 열은 발광 다이오드의 제 1 전극으로 집중되어, 이는 상기 발광 다이오드의 수명에 치명적인 영향을 미치기 때문에, 열을 효과적으로 방출하기 위한 구조가 필요하다.That is, the channel region of the driving thin film transistor is operated at a high temperature when the pixel of the organic electroluminescent device is driven, and heat according to this temperature is concentrated on the first electrode of the light emitting diode, which has a fatal effect on the lifetime of the light emitting diode. Therefore, there is a need for a structure for effectively dissipating heat.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 반도체층의 형상을 변경하여 구동 박막 트랜지스터의 채널에 발생되는 열을 효과적으로 방출할 수 있는 유기 전기 발광 소자를 제공하는 데, 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide an organic electroluminescent device capable of effectively dissipating heat generated in a channel of a driving thin film transistor by changing the shape of a semiconductor layer to solve the above problems.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 유기 전기 발광 소자는 기판 상에 행렬 형태로 배열되는 다수의 화소를 포함하고, 상기 화소는 발광 다이오드와 스토리지 캐패시터 및 적어도 하나 이상의 박막 트랜지스터를 포함하는 능동 행렬 유기 전기 발광 소자에 있어서, 상기 박막 트랜지스터는 기판 상에 소정 부위에 형성되며, 중앙이 채널 영역으로 정의되고 그 양측이 소오스/드레인 영역으로 정의되며, 외곽부에 방열 구조가 형성된 폴리 실리콘층과, 상기 폴리 실리콘층의 채널 영역 상부에 대응되어 형성된 게이트 전극 및 상기 소오스/드레인 영역의 상측에 상기 소오스/드레인 영역과 전기적으로 연결되어 형성된 소오스/드레인 전극을 포함하여 이루어짐에 그 특징이 있다.The organic electroluminescent device of the present invention for achieving the above object includes a plurality of pixels arranged in a matrix form on a substrate, the pixel is an active matrix including a light emitting diode and a storage capacitor and at least one thin film transistor In the organic electroluminescent device, the thin film transistor is formed on a predetermined portion on a substrate, the center is defined as a channel region, both sides are defined as a source / drain region, and a polysilicon layer having a heat dissipation structure at an outer portion thereof; A gate electrode formed to correspond to an upper portion of a channel region of the polysilicon layer and a source / drain electrode formed to be electrically connected to the source / drain region on an upper side of the source / drain region.
상기 폴리 실리콘층의 방열 구조는 상기 소오스/드레인 영역의 외곽에 형성 된다.The heat dissipation structure of the polysilicon layer is formed outside the source / drain region.
상기 방열 구조는 상기 폴리 실리콘층의 소오스/드레인 영역과 일체형으로 일 이상의 방열 핀으로 형성된다.The heat dissipation structure is formed of one or more heat dissipation fins integrally with the source / drain regions of the polysilicon layer.
상기 일 이상이 방열핀이 복수개일 때, 각각의 핀은 서로 이격되어 형성된다.When one or more of the plurality of heat radiation fins, each fin is formed spaced apart from each other.
상기 각 핀의 간격은 2㎛ 이상 이격된다.The spacing of the pins is at least 2㎛ apart.
상기 방열 핀은 직사각형 형상으로 형성된다.The heat dissipation fin is formed in a rectangular shape.
상기 폴리 실리콘층의 방열 구조는 상기 소오스/드레인 영역과 채널 영역의 접합부에 형성된다.The heat dissipation structure of the polysilicon layer is formed at the junction of the source / drain region and the channel region.
상기 방열 구조는 상기 소오스/드레인 영역과 채널 영역의 접합부에 채널 폭 방향으로 형성된다.The heat dissipation structure is formed in the channel width direction at the junction of the source / drain region and the channel region.
상기 폴리 실리콘층의 방열 구조는 상기 드레인 영역과 채널 영역의 접합부를 길게 하여 형성된다.The heat dissipation structure of the polysilicon layer is formed by elongating the junction between the drain region and the channel region.
상기 드레인 영역과 채널 영역의 접합부는 'ㄹ'자 형상으로 형성된다.The junction of the drain region and the channel region is formed in a '-' shape.
상기 드레인 영역과 채널 영역의 접합부의 폭은 4㎛이하이다.The width of the junction portion between the drain region and the channel region is 4 μm or less.
상기 화소는 스위칭 박막 트랜지스터와, 구동 박막 트랜지스터를 포함한다.The pixel includes a switching thin film transistor and a driving thin film transistor.
상기 발광 다이오드는 양극과, 음극 및 그 사이에 개재된 유기 형광막을 포함하여 이루어지며, 상기 양극은 상기 구동 박막 트랜지스터의 드레인 전극과 연결된다.The light emitting diode includes an anode, a cathode, and an organic fluorescent film interposed therebetween, and the anode is connected to a drain electrode of the driving thin film transistor.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 유기 전기 발광 소자를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the organic electroluminescent device of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 유기 전기 발광 소자는 발광 다이오드와 구동 박막 트랜지스터가 연결되는 부위의 구조를 변경하여 방열 구조를 형성함으로써, 박막 트랜지스터에서 발생되는 열이 발광 다이오드에 끼치는 영향을 최소화하여 유기 전기 발광 소자의 수명을 향상시킬 수 있다.The organic electroluminescent device of the present invention changes the structure of the portion where the light emitting diode and the driving thin film transistor are connected to form a heat dissipation structure, thereby minimizing the influence of heat generated from the thin film transistor on the light emitting diode and thus life of the organic electroluminescent device. Can improve.
- 제 1 실시예 -First Embodiment
도 5는 본 발명의 유기 전기 발광 소자에 있어서, 제 1 실시예에 따른 구동 박막 트랜지스터의 반도체층의 형상을 나타낸 평면도이고, 도 6은 도 5의 표시 부위를 확대한 확대도이다.5 is a plan view illustrating the shape of a semiconductor layer of a driving thin film transistor according to a first embodiment in an organic electroluminescent device of the present invention, and FIG. 6 is an enlarged view illustrating an enlarged display portion of FIG. 5.
도 5 및 도 6과 같이, 본 발명의 유기 전기 발광 소자에 있어서, 제 1 실시예에 따른 구동 박막 트랜지스터의 반도체층의 소오스/드레인 영역(121, 122)에 방열 핀(121a, 122a)을 삽입하여 채널 영역(도 10의 126 참조)에서 발생된 열을 효과적으로 외부로 전달시킬 수 있다. 5 and 6, in the organic electroluminescent device of the present invention, the
본 발명의 유기 전기 발광 소자에 있어서, 상기 구동 박막 트랜지스터의 반도체층(120)은 폴리 실리콘층으로 이루어지며, 그 중앙이 채널 영역(게이트 전극(140) 하부에 대응되는 부위)(126)이 정의되고, 양측이 고농도의 불순물이 도핑된 소오스/드레인 영역(121, 122)으로 정의되며, 상기 채널 영역(126)과 소오스/드레인 영역(121, 122)의 사이의 영역이 LDD(Lightly Doped Drain) 영역으로 정의된다.In the organic electroluminescent device of the present invention, the
그리고, 제 1 실시예에 있어서, 상기 반도체층의 상기 방열핀(121a, 122a)은 상기 소오스/드레인 영역(121, 122)과 각각 일체형으로 형성되며, 그 형상은 직사각형의 형상을 갖도록 한다. 이러한 방열핀(121a, 122a)은 LDD 영역(핀 면적(pin dimension)과 접하지 않는 소오스/드레인 영역(121, 122)의 각 변의 외곽에 형성되며, 상기 방열핀(121a, 122a)의 형상은 도 6에 도시된 바와 같이 직사각형 형상이다. 이러한 방열핀(121a, 122a)은 많이 형성될수록, 큰 면적을 갖고 형성될수록 방열 효과가 뛰어날 것이고, 각 직사각형 형상의 방열핀(121a, 122a)의 가로(b), 세로(c) 길이는 2㎛내외로 형성하며, 방열핀(121a, 122a) 사이의 이격 거리(a)는 2㎛보다 크게 형성하여, 열이 일부에 집중되지 않고 분산되어 방출되도록 한다.In the first embodiment, the
여기서, 상기 반도체층의 소오스 영역(121)은 그 중앙에 제 1 콘택홀(128)이 대응되어 층간 절연막을 개재하여 그 상부에 형성되는 소오스 전극(도 10의 131)과 콘택이 이루어지고, 상기 반도체층의 드레인 영역(122)은 그 중앙에 제 2 콘택홀(129)이 대응되어 층간 절연막을 개재하여 그 상부에 형성되는 드레인 전극(도 10의 132)과 콘택된다.Here, the
한편, 도 5에서 설명하지 않은 도면 부호 140은 게이트 전극(140)을 나타내는 것으로, 상기 반도체층의 채널 영역(126) 상부에 게이트 절연막(도 10의 113)을 개재하여 형성된다.In FIG. 5,
- 제 2 실시예 -Second Embodiment
도 7은 본 발명의 유기 전기 발광 소자에 있어서, 제 2 실시예에 따른 구동 박막 트랜지스터의 반도체층의 형상을 나타낸 평면도이다.FIG. 7 is a plan view illustrating the shape of a semiconductor layer of a driving thin film transistor according to a second embodiment in an organic electroluminescent device of the present invention. FIG.
도 7은 본 발명의 유기 전기 발광 소자에 있어서, 제 2 실시예에 따른 구동 박막 트랜지스터의 반도체층의 형상을 나타낸 것으로, 방열핀이 반도체층의 소오스/드레인 접합부에 형성되며, 그 형상이 상기 도시된 게이트 전극(140)의 세로 방향(게이트 전극(140)의 폭 방향)으로 형성된다.FIG. 7 illustrates the shape of the semiconductor layer of the driving thin film transistor according to the second embodiment in the organic electroluminescent device of the present invention, wherein heat dissipation fins are formed at the source / drain junction of the semiconductor layer, and the shape thereof is shown in FIG. It is formed in the longitudinal direction of the gate electrode 140 (the width direction of the gate electrode 140).
도시된 반도체층(220)은 양측이 소오스/드레인 전극(221, 222)으로 정의되고, 중앙 영역이 채널 영역(도 10의 126 참조)으로 정의되고, 상기 소오스/드레인 전극(212, 222)과 채널 영역 사이에 LDD 영역(223)이 정의된다. 그리고, 상기 LDD 영역(223)으로부터 소오스/드레인 영역(221, 222)으로 들어오는 접합부로부터 일체형으로 연장되어 게이트 전극의 폭 방향(도면에서 세로 방향)으로 길게 형성된 방열 핀(221a, 222a)이 형성된다. 이 경우, 상기 방열핀의 가로 폭은 2㎛ 이내로 형성한다. 여기서, 상기 LDD 영역을 생략하여 구성할 수도 있을 것이다.In the illustrated
본 발명의 제 2 실시예는 제 1 실시예에서 설명한 방열핀의 형상과 배치를 제외하고는 다른 점에서는 제 1 실시예와 동일하다.The second embodiment of the present invention is the same as the first embodiment except for the shape and arrangement of the heat radiation fins described in the first embodiment.
한편, 방열 효과를 크게 하기 위해 제 1 실시예의 구조(반도체층의 소오스/드레인 영역의 외곽에 직사각형 형상의 방열핀 형성)와 제 2 실시예의 구조(반도체층의 소오스/드레인 영역과 채널 영역의 접합부의 외곽에 방열핀 형성)를 혼합하여 구성할 수도 있을 것이다.On the other hand, in order to increase the heat dissipation effect, the structure of the first embodiment (the rectangular heat dissipation fins are formed outside the source / drain regions of the semiconductor layer) and the structure of the second embodiment (the junction of the source / drain region and the channel region of the semiconductor layer) It may be configured by mixing the heat radiation fins on the outside).
- 제 3 실시예 -Third embodiment
도 8은 본 발명의 유기 전기 발광 소자에 있어서, 제 3 실시예에 따른 구동 박막 트랜지스터의 반도체층의 형상을 나타낸 평면도이다.8 is a plan view showing the shape of a semiconductor layer of a driving thin film transistor according to a third embodiment of the organic electroluminescent device of the present invention.
도 8은 본 발명의 유기 전기 발광 소자에 있어서, 제 3 실시예에 따른 구동 박막 트랜지스터의 반도체층(320)의 형상을 나타낸 것으로, 방열핀이 상기 반도체층(320)의 채널 영역(도 10의 126참조)으로부터 드레인 영역(322)과 연결되는 접합부의 형상을 길게 형성하여, 발열 면적을 늘리도록 한 것이다. 이 경우, 상기 반도체층FIG. 8 illustrates the shape of the
반도체층의 소오스/드레인 접합부에 형성되며, 그 형상이 상기 도시된 게이트 전극(140)의 세로 방향(게이트 전극(140)의 폭 방향)으로 형성된다.It is formed in the source / drain junction of the semiconductor layer, and the shape is formed in the longitudinal direction (width direction of the gate electrode 140) of the
도시된 반도체층(320)은 양측이 소오스/드레인 전극(321, 322)으로 정의되고, 중앙 영역이 채널 영역(도 10의 126 참조)으로 정의되고, 상기 소오스/드레인 전극(312, 322)과 채널 영역 사이에 LDD 영역(325)이 정의된다. 그리고, 상기 LDD 영역(325)으로부터 상기 드레인 영역(322)으로 들어오는 접합부(junction)를 'ㄹ'자의 형상으로 길게 형성한다. 이 경우, 상기 'ㄹ'자로 형성된 접합부가 방열핀으로 기능하는 것이다. 이 때, 상기 'ㄹ'자 형상의 폭(e)은 4㎛이하이며, 'ㄹ'자 패턴간의 간격(d)은 2㎛이상으로 하여 형성한다. 이 경우, 상기 ' f'자 형상의 접합부 길이는 상기 접합부가 길어짐에 의해 상기 반도체층(320)을 포함한 구동 박막 트랜지스터의 성능에 악영향을 끼치지 않을 수준으로 형성한다.The illustrated
이 때, 상기 소오스 영역(321)은 제 1 콘택홀(328)을 통해 상부의 소오스 전극과 콘택하며, 상기 드레인 영역(322)은 제 2 콘택홀(329)를 통해 상부의 드레인 전극과 콘택한다.In this case, the
상술한 제 1 내지 제 3 실시예에서는 반도체층의 외곽부의 형상을 변경하여 발열 면적을 크게 형성한 것으로, 이러한 반도체층의 형상이 적용되는 것은 상술한 유기 전기 발광 소자의 구동 박막 트랜지스터뿐만 아니라 스위칭 박막 트랜지스터에도 적용 가능할 것이다. 그러나, 무엇보다도 발광 다이오드의 양극과 그 드레인 전극이 연결되는 구동 박막 트랜지스터의 경우, 구동시의 열이 직접 상기 발광 다이오드의 양극에 전달되기 때문에, 본 발명의 반도체층의 구조는 유기 발광 소자에서 구동 박막 트랜지스터의 반도체층에 적용됨이 효과적이다. 물론, 상기 반도체층의 구조를 스위칭 박막 트랜지스터와 구동 박막 트랜지스터의 반도체층에 모두 적용할 수도 있을 것이다.In the above-described first to third embodiments, the heat generating area is increased by changing the shape of the outer portion of the semiconductor layer, and the shape of the semiconductor layer is applied to not only the driving thin film transistor of the organic electroluminescent device but also the switching thin film. Applicable to transistors as well. However, above all, in the case of the driving thin film transistor in which the anode of the light emitting diode and its drain electrode are connected, since the heat during driving is directly transmitted to the anode of the light emitting diode, the structure of the semiconductor layer of the present invention is driven in the organic light emitting element. It is effective to apply to the semiconductor layer of a thin film transistor. Of course, the structure of the semiconductor layer may be applied to both the switching thin film transistor and the semiconductor layer of the driving thin film transistor.
이하에서는 본 발명의 상술한 반도체층을 포함한 유기 전기 발광 소자의 회로도 및 단면도를 참조하여, 본 발명이 유기 전기 발과 소자를 설명한다.Hereinafter, the organic electroluminescent device and the present invention will be described with reference to a circuit diagram and a cross-sectional view of the organic electroluminescent device including the semiconductor layer described above of the present invention.
도 9는 본 발명의 유기 전기 발광 소자의 일 화소를 나타낸 회로도이며, 도 10은 본 발명의 유기 전기 발광 소자에 있어서, 구동 박막 트랜지스터 및 발광 다이오드형성 부위를 나타낸 단면도이다.FIG. 9 is a circuit diagram illustrating one pixel of the organic electroluminescent device of the present invention, and FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a driving thin film transistor and a light emitting diode forming portion in the organic electroluminescent device of the present invention.
도 9와 같이, 본 발명의 유기 전기 발광 소자의 일 화소는 서로 수직으로 교차하는 화소 영역을 정의하는 게이트 배선(140a)과 데이터 배선(130)과, 상기 데이터 배선(130)과 평행한 방향으로 형성된 파워 라인(150)과, 스위칭(switching) 박막 트랜지스터(144)와, 구동(driving) 박막 트랜지스터(145)와, 스토리지 캐패시터(146) 그리고 발광 다이오드(147)로 이루어진다. As shown in FIG. 9, one pixel of the organic electroluminescent device of the present invention is in a direction parallel to the
여기서, 스위칭 박막 트랜지스터(144)의 게이트 전극은 게이트 배선(140a)과 연결되고, 소오스 전극은 데이터 배선(130)과 연결되어 있다. 스위칭 박막 트랜지스터(144)의 드레인 전극은 구동 박막 트랜지스터(145)의 게이트 전극과 연결되어 있고, 구동 박막 트랜지스터(145)의 드레인 전극은 발광 다이오드(147)의 양극(anode) 전극과 연결되어 있다. 그리고, 구동 박막 트랜지스터(145)의 소오스 전극은 파워라인(150)과 연결되어 있고, 발광 다이오드(147)의 음극(cathode) 전극은 접지되어 있다. 그리고, 스토리지 캐패시터(146)가 구동 박막 트랜지스터(145)의 게이트 전극 및 소오스 전극과 연결되어 있다.Here, the gate electrode of the switching
따라서, 게이트 배선(140a)을 통해 게이트 신호가 인가되면 스위칭 박막 트랜지스터(144)가 온(on)되고, 데이터 배선(130)의 신호가 구동 박막 트랜지스터(145)의 게이트 전극에 전달되어 구동 박막 트랜지스터(145)가 온되어, 발광 다이오드(147)를 통해 빛이 출력된다. 이 때, 스토리지 캐패시터(146)는 스위칭 박막 트랜지스터(144)가 오프(off)되었을 때, 구동 박막 트랜지스터(145)의 게이트 전압을 일정하게 유지시키는 역할을 한다.Therefore, when the gate signal is applied through the
도 10과 같이, 본 발명의 유기 전기 발광소자는, 기판(100) 위에 실리콘 산화막(SiO2)과 같은 절연막의 버퍼층(buffer layer)(111)이 전면 형성되어 있고, 상기 버퍼층(111) 상부의 소정 부위에 아일랜드(island) 형태를 가지는 폴리 실리콘층(120)이 형성되어 있다. 여기서, 상기 폴리 실리콘층(120)은, 도핑 여부에 따라 도핑이 이루어지지 않은 채널 영역(126)과, 불순물이 도핑된 소오스 및 드레인 영 역(121, 122) 및 상기 소오스/드레인 영역(121, 122)과 채널 영역(126) 사이에 형성된 LDD(Lightly Doped Drain) 영역(123)으로 구분되어 정의된다. 이러한, 폴리 실리콘층(120)은 비정질 실리콘층을 결정화시켜 형성한다.As shown in FIG. 10, in the organic electroluminescent device of the present invention, a
그리고, 폴리 실리콘층(120)을 포함한 버퍼층(111) 전면에는 게이트 절연막(113)이 형성되어 있으며, 상기 채널 영역(126) 상부에 대응되는 게이트 절연막(113) 상에는 게이트 전극(140)이 형성되어 있다.The
그리고, 상기 게이트 전극(140)을 포함한 게이트 절연막(113) 상에는 층간 절연막(115, 117)이 형성되어 있고, 상기 층간 절연막(115, 117)은 폴리 실리콘층(120)의 소오스 및 드레인 영역(121, 122)의 일부를 각각 드러내는 제 1 및 제 2 콘택홀(128, 129)을 가진다.The
그리고, 상기 제 1 및 제 2 콘택홀(128, 129)을 포함한 상기 층간 절연막(115, 117) 상부의 소정 부위에는, 금속과 같은 도전 물질로, 소오스 전극(131) 및 드레인 전극(132)이 형성되어 있다. 여기서, 상기 소오스 및 드레인 전극(131, 132)은 제 1 및 제 2 콘택홀(50a, 50b)을 통해 각각 폴리 실리콘층의 소오스 및 드레인 영역(121, 122)과 연결되어 있다.The
그리고, 보호층(119)이 소오스 및 드레인 전극(131, 132)을 포함한 층간 절연막(117) 전면에 걸쳐 형성되며, 여기서, 상기 보호층(119)은 제 2 콘택홀(129) 상부의 드레인 전극(132)을 드러내는 제 3 콘택홀(156)을 가진다.The
상기 보호층(119) 상부의 소정 부위에는 상기 제 3 콘택홀(156)을 통해 드레인 전극(132)과 연결되어 있으며, 투명 도전 물질로 이루어진 제 1 전극(157a)이 형성되어 있다. 여기서 상기 제 1 전극(157a)은 발광 다이오드의 양극(anode) 전극이 된다.The
그리고, 상기 제 3 콘택홀(156) 상부를 포함하여 상기 제 1 전극(157a) 사이의 영역(비화소 영역)을 덮도록 투명한 SiO2 또는 SiNx 등의 무기 절연막 성분의 뱅크(bank)(160)가 형성되고, 상기 뱅크(160) 사이사이에 화소별로 해당 색상을 나타내는 유기 형광막(159)이 형성된다. 그리고, 상기 뱅크(160) 및 유기 형광막(159)을 포함한 기판(100) 전면에는 발광 다이오드의 음극(cathode) 역할을 하는 제 2 전극(158)이 형성된다. 상기 유기 형광막(159)은 복수개의 층을 이베포레이션(evaporation)하여 형성하며, 상기 뱅크(160)의 높이 밑으로 형성하여, 타 화소 영역으로 유기 형광막 물질이 넘어가는 현상이 방지되도록 한다. 도시된 도 10에서는 개략적으로 도시된 것으로, 실제, 상기 유기 형광막(159)의 높이는 상기 뱅크(160)보다 낮다.In addition, a
상기와 같은 본 발명의 유기 전기 발광 소자는 다음과 같은 효과가 있다.The organic electroluminescent device of the present invention as described above has the following effects.
구동 박막 트랜지스터와 발광 다이오드의 양극의 연결부에 방열 구조를 삽입함으로써, 상기 구동 박막 트랜지스터에서 발생되는 열을 효과적으로 방출시켜 유기 전기 발광 소자의 수명을 향상시킬 수 있다. 상기 방열 구조는 반도체층 상의 발열 면적을 증가시키도록, 상기 반도체층의 소오스/드레인 영역의 외곽부에 일 이상의 방열핀을 형성한다거나 상기 반도체층의 접합부에 게이트 전극의 폭 방향으로 방열핀을 형성한다거나 혹은 직접 상기 발광 다이오드의 양극과 접속되는 드레인 전극과 콘택되는 반도체층의 드레인 영역에 인접한 접합부를 길게 형성하여 이루어진다.By inserting a heat dissipation structure into the connection portion between the driving thin film transistor and the anode of the light emitting diode, the heat generated by the driving thin film transistor can be effectively released to improve the life of the organic electroluminescent device. The heat dissipation structure may form one or more heat dissipation fins at an outer portion of the source / drain region of the semiconductor layer, or may form heat dissipation fins in the width direction of the gate electrode at a junction of the semiconductor layer to increase a heat generating area on the semiconductor layer. The junction portion adjacent to the drain region of the semiconductor layer in contact with the drain electrode connected to the anode of the light emitting diode is formed long.
이러한 방열 구조 삽입으로, 구동 박막 트랜지스터의 열을 효과적으로 방출할 수 있어, 유기 발광 다이오드 측으로 열이 집중됨을 방지할 수 있어, 궁극적으로 유기 전기 발광 소자의 수명을 향상시킬 수 있을 것이다. By inserting such a heat dissipation structure, the heat of the driving thin film transistor can be effectively released, thereby preventing heat from concentrating on the organic light emitting diode side, which will ultimately improve the life of the organic electroluminescent device.
Claims (13)
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KR1020050058254A KR20070002640A (en) | 2005-06-30 | 2005-06-30 | Organic electro-luminescence display device |
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2005
- 2005-06-30 KR KR1020050058254A patent/KR20070002640A/en not_active Application Discontinuation
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