KR20080060729A - 듀얼 플레이트 유기 발광 소자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고온고습에 환경 및 장시간 구동에서 상하 기판이 벌어짐을 방지하는 구조의 듀얼 플레이트 유기 발광 소자에 관한 것으로, 본 발명의 듀얼 플레이트 유기 발광 소자는 중앙에 표시 영역과 그 외곽에 비표시 영역이 정의되며, 표시 영역에는 복수개의 화소 영역이 정의되어 서로 대향된 제 1 기판 및 제 2 기판과, 상기 제 1 기판의 각 화소 영역에 대응되어 형성된 박막 트랜지스터와, 상기 제 2 기판의 각 화소 영역에 대응되어 형성된 유기 발광층과, 상기 유기 발광층의 상하에 위치하는 제 1 전극 및 제 2 전극과, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 사이의 비표시 영역에 대응되어, 상기 표시 영역의 제 1, 제 2 기판 사이의 간격에 비해 큰 높이로 형성된 씰런트 및 상기 박막 트랜지스터와 상기 제 2 전극을 전기적으로 연결하는 전도성 스페이서를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

유기 발광 소자, 씰, 셀갭, 글래스 파이버(glass fiber), 전도성 스페이서

Description

듀얼 플레이트 유기 발광 소자 {Dual Plate Organic Emtting Device}

도 1a 및 1b는 일반적인 듀얼 플레이트 유기 발광 소자에서 합착시 압력에 따른 글래스 변형의 이의 복원시 나타나는 불량을 나타낸 공정 단면도

도 2는 본 발명의 듀얼 플레이트 유기 발광 소자의 개략 사시도

도 3은 본 발명의 듀얼 플레이트 유기 발광 소자의 공정 단면도

도 4의 본 발명의 듀얼 플레이트 유기 발광 소자의 합착 후 압력 대응 정도를 나타낸 단면도

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10 : 제 1 기판 17 : 전도성 스페이서

20 : 제 2 기판 30 : 글래스 파이버

31 : 씰런트 60 : 박막 트랜지스터 어레이

70 : 유기 발광층 어레이

본 발명은 유기 발광 소자에 관한 것으로 특히, 고온고습에 환경 및 장시간 구동에서 상하 기판이 벌어짐을 방지하는 구조의 듀얼 플레이트 유기 발광 소자에 관한 것이다.

평판 디스플레이 중 하나인 유기 전계 발광 소자는 자체 발광형이기 때문에, 액정 표시 장치에 비해 시야각, 콘트라스트(contrast) 등이 우수하며, 백라이트가 요구되지 않기 때문에, 경량 박형이 가능하고, 소비 전력 측면에서도 유리하다.

그리고, 직류 저전압 구동이 가능하고, 응답 속도가 빠르며 전부 고체이기 때문에, 외부 충격에 강하고 사용 온도 범위도 넓으며, 특히 제조 비용 측면에서도 저렴한 장점을 가지고 있다. 특히, 유기 전계 발광 소자의 제조 공정에는, 액정 표시 장치나, PDP(Plasma Display Panel)과 달리 증착 및 봉지(encapsulation) 장비가 전부라고 할 수 있기 때문에, 공정이 매우 단순하다.

또한, 각 화소마다 스위칭 소자인 박막 트랜지스터를 가지는 액티브 매트릭스 방식으로 유기 전계 발광 소자를 구동하게 되면 낮은 전류를 인가하더라도 동일한 휘도를 나타내므로, 저소비 전력, 고정세, 대형화가 가능한 장점을 지닌다.

이러한 유기 전계 발광 소자는 전자 및 정공 등의 캐리어를 이용하여 형광물질을 여기시킴으로써 비디오 영상을 표시하게 된다.

한편, 이러한 유기 전계 발광 소자의 구동방식으로는 별도의 박막트랜지스터를 구비하지 않는 패시브 매트릭스 방식(Passive matrix type)이 주로 이용되고 있다.

그러나, 패시브 매트릭스 방식은 해상도나 소비 전력, 수명 등에 많은 제한적인 요소를 가지고 있기 때문에, 고해상도나 대화면을 요구하는 차세대 디스플레이 제조를 위한 액티브 매트릭스형 유기 전계 발광 소자에 대해 연구 개발되고 있 다.

한편, 상기 유기 전계 발광 소자는 발광층을 상하부 기판 상에 어디에 위치시키는지에 따라 하부 발광 방식 혹은 상부 발광 방식으로 구분하며, 상부 발광 방식의 경우 액티브 매트릭스형으로 구현시 박막 트랜지스터 어레이를 하부 기판 상에 배치하고, 발광층을 상부 기판 상에 위치시킬 경우, 이를 듀얼 플레이트 유기 전계 발광 소자(DOD: Dual plate Organic Electro-luminescence Device)라 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래의 듀얼 플레이트 유기 발광 소자를 설명하면 다음과 같다.

도 1a 및 1b는 일반적인 듀얼 플레이트 유기 발광 소자에서 합착시 압력에 따른 글래스 변형의 이의 복원시 나타나는 불량을 나타낸 공정 단면도이다.

도 1a와 같이, 일반적인 듀얼 플레이트 유기 발광 소자는 각각 그 중앙 부위에 표시 영역이 정의되고, 그 외곽에 비표시 영역이 정의된 서로 대향된 제 1, 제 2 기판(40, 50)과, 상기 제 1 기판(40)의 표시 영역 상에 형성된 박막 트랜지스터 어레이(41)와, 상기 제 2 기판(50) 상에 형성된 유기 발광층 어레이(42)와, 상기 제 1, 제 2 기판(40, 50) 사이의 비표시 영역에 형성된 씰런트(46)를 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 제 1, 제 2 기판(40, 50)의 표시 영역은 복수개의 화소 영역을 구비하며, 각 화소 영역에 대하여 제 1 기판(40) 상에는 박막 트랜지스터가 제 2 기판(50) 상에는 유기 발광층이 형성된다. 그리고, 상기 박막 트랜지스터의 드레인 전극과 상기 유기 발광층의 상하에 위치하는 제 1, 제 2 전극 중 제 2 전극이 전기 적으로 연결되며, 이로써, 상기 유기 발광층을 개재로 한 제 1, 제 2 전극이 일종의 유기 발광 다이오드로 작용하여 각 화소 영역들에 표시가 이루어진다.

여기서, 상기 제 1, 제 2 기판(40, 50)의 외곽에서 상기 씰런트(46)를 통해 소정 간격이 유지되며, 상기 제 1, 제 2 기판(40, 50)의 합착이 이루어진다. 이때, 상기 씰런트(46)에는 글래스 파이버(glass fiber, 47)가 포함되어 상기 씰런트(46)가 소정 압력이 가해지더라도 무너지지 않고, 일정 높이를 유기하도록 한다.

이 경우, 합착에 의해 상기 제 1, 제 2 기판(40, 50)의 외곽에서 상기 씰런트(46)의 높이가, 표시 영역에서 상기 제 1, 제 2 기판(40, 50)의 이격 정도에 비해 약 0.1㎛ 이상 작게 되며, 이로써, 상기 제 2 기판(50)이 외곽에서 하측으로 꺽여지는 휨을 갖게 된다. 그리고, 상기 제 2 기판(50)의 휨 방향은 나머지 표시 영역에서의 평탄면을 기준으로 -θ방향이 된다.

도 1a에서는 상기 제 1, 제 2기판(40, 50)의 합착 직후 상기 씰런트(46) 및 글래스 파이버의 높이가 상기 제 1, 제 2 기판(40, 50) 사이의 간격에 비해 낮기 때문에 상기 제 1, 제 2 기판(40, 50)이 외곽에서 눌리는 휨 현상이 발생함을 나타낸다. 이 경우, 상기 제 2 기판(50)이 들리는 방향으로 기판 회복력(Fb)을 받게 되어, 휨 현상이 발생하면 소정 시간 후에 상기 제 2 기판(50)이 표시 영역에서 벌어짐을 관찰할 수 있다.

도 1b와 같이, 또한, 상술한 듀얼 플레이트 유기 발광 소자를 장시간 구동하게 되거나 혹은 고온 고습의 환경에 동작하게 되면 내부 가스의 팽창이 발생하고, 혹은 시간 경과에 따른 침투하는 가스로 인해 상기 제 1, 제 2 기판(40, 50) 사이 의 내부 압력의 상승에 따른 내부압(Pin)의 상승이 발생하고, 이로 인해 상기 제 2 기판(50)이 들리는 방향의 힘을 받게 된다. 이 경우, 제 1, 제 2 기판(40, 50)의 외곽 영역에서 씰 패턴 주변에서의 기판 휨에 의해 상기 도 1a에서 설명한 기판 회복력(Fb)을 함께 받게 되면, 기판의 들림 현상은 더 심화될 수 있으며, 제 1, 제 2 기판(40, 50) 사이의 완전한 밀봉(encapsulation)이 안되어 외부 공기 등의 유입으로 패널 내의 오염이 발생할 수 있으며, 이로써 또 다른 표시 불량을 유발할 수 있다.

특히, 이러한 패널의 내부압이 상승하여 발생되는 불량은 씰 패턴에 인접한 표시 영역의 가장 자리에서 주로 관찰되는데, 이 부위에 불투명한 표시로 보여 토스트 불량(toast defect)이라고도 한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 고온고습에 환경 및 장시간 구동에서 상하 기판이 벌어짐을 방지하는 구조의 듀얼 플레이트 유기 발광 소자를 제공하는 데, 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 듀얼 플레이트 유기 발광 소자는 중앙에 표시 영역과 그 외곽에 비표시 영역이 정의되며, 표시 영역에는 복수개의 화소 영역이 정의되어 서로 대향된 제 1 기판 및 제 2 기판과, 상기 제 1 기판의 각 화소 영역에 대응되어 형성된 박막 트랜지스터와, 상기 제 2 기판의 각 화소 영역에 대응되어 형성된 유기 발광층과, 상기 유기 발광층의 상하에 위치하는 제 1 전극 및 제 2 전극과, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 사이의 비표시 영역에 대응되어, 상기 표시 영역의 제 1, 제 2 기판 사이의 간격에 비해 큰 높이로 형성된 씰런트 및 상기 박막 트랜지스터와 상기 제 2 전극을 전기적으로 연결하는 전도성 스페이서를 포함하여 이루어짐에 그 특징이 있다.

상기 씰런트는 상기 표시 영역의 상기 제 1, 제 2 기판 사이의 간격보다 0.001~0.1㎛ 크다. 여기서, 상기 씰런트의 높이는 내부에 구비된 글래스 파이버에 의해 결정된다.

여기서, 상기 제 2 전극은 투명 전극이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 듀얼 플레이트 유기 발광 소자를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 듀얼 플레이트 유기 발광 소자의 개략 사시도이며, 도 3은 본 발명의 듀얼 플레이트 유기 발광 소자의 공정 단면도이다.

도 2와 같이, 본 발명의 듀얼 플레이트 유기 발광 소자는 서로 대향된 제 1, 제 2 기판(도 3의 10, 20 참조)이 합착되어 이루어진 유기 발광 패널(100)과, 이를 구동하기 위한 구동부(150)를 포함하여 이루어진다.

도 3과 같이, 본 발명의 듀얼 플레이트 유기 전계 발광 소자는 크게 서로 소정 간격 이격되어 대향된 제 1 기판(10)과, 제 2 기판(20)과, 상기 제 1 기판(10) 상에 각 서브 픽셀에 대응하여 박막 트랜지스터(TFT)를 포함하여 형성된 박막 트랜지스터 어레이와, 상기 제 2 기판 상에 형성된 유기 전계 발광 다이오드 소자(E) 및 상기 제 1, 제 2 기판(10, 20)의 가장자리에 형성된 씰 패턴(30)을 포함하여 이루어진다. 또한, 상기 유기 전계 발광 다이오드(E)에 전류를 공급하기 위하여, 서브픽셀 단위로 상기 제 2 전극(25)과 박막 트랜지스터(TFT)를 연결하는 전도성 스페이서(17) 및 투명 전극(16)이 형성된다.

여기서, 상기 유기 전계 발광 다이오드 소자(E)는, 공통 전극으로 이용되는 제 1 전극(21)과, 상기 제 1 전극(132) 상의 서브 픽셀별 경계부에 위치하는 격벽(26 : second electrode separator)과, 상기 격벽(26) 내 영역에서 유기 전계 발광층(22, 23, 24), 제 2 전극(25)이 차례대로 서브픽셀 단위로 분리된 패턴으로 형성되어 있다.

여기서, 상기 유기 전계 발광층은 제 1 캐리어 전달층(22), 발광층(23), 제 2 캐리어 전달층(24)이 차례대로 적층된 구조로 이루어지며, 상기 제 1, 제 2 캐리어 전달층(22, 24)은 발광층(23)에 전자(electron) 또는 정공(hole)을 주입(injection) 및 수송(transporting)하는 역할을 한다.

상기 제 1, 제 2 캐리어 전달층(22, 24)은 양극 및 음극의 배치 구조에 따라 정해지는 것으로, 한 예로 상기 발광층(23)이 고분자 물질에서 선택되고, 제 1 전극(22)을 양극(anode), 제 2 전극(24)을 음극(cathode)으로 구성하는 경우에는 제 1 전극(21)과 인접하는 제 1 캐리어 전달층(22)은 정공 주입층, 정공 수송층이 차례대로 적층된 구조를 이루고, 제 2 전극(25)과 인접하는 상기 제 2 캐리어 전달층(24)은 전자 주입층, 전자수송층이 상기 제 2 전극(25)에 인접하여 차례대로 적층된 구조로 이루어진다.

또한, 상기 제 1, 제 2 캐리어 전달층(22, 24) 및 발광층(23)은 고분자 물질 또는 저분자 물질로 형성할 수 있는데, 저분자 물질로 형성하는 경우는 진공 증착법을 통해 형성하고, 고분자 물질로 형성하는 경우는 잉크젯 방법을 통해 형성하게 된다.

상기 전도성 스페이서(17)는 일반적인 액정 표시 장치용 스페이서와 달리, 셀 갭 유지 기능보다 두 기판을 전기적으로 연결시키는 것을 주목적으로 하는 것으로, 두 기판간의 사이 구간에서 소정의 입체적 형상으로 일정 높이를 가지는 특성을 갖는다.

여기서, 상기 박막 트랜지스터(TFT)는, 상기 유기 전계 발광 다이오드(E)와 연결되는 구동용 박막 트랜지스터에 해당된다. 이러한 박막 트랜지스터(TFT)는 제 1 기판(10) 상의 소정 부위에 형성된 게이트 전극(11)과, 상기 게이트 전극(11)을 덮도록 섬상으로 형성된 반도체층(13)과, 상기 반도체층(13)의 양측에 형성된 소오스/드레인 전극(14a/14b)을 포함하여 이루어진다. 여기서, 상기 게이트 전극(11)과 상기 반도체층(13) 사이의 층간에는 게이트 절연막(12)이 상기 제 1 기판(10) 전면에 형성되며, 상기 소오스/드레인 전극(14a/14b)을 포함한 상기 게이트 절연막(12) 상부에는 보호막이 더 형성되어 있다. 이 때, 상기 드레인 전극(14b)은 상기 보호막(15) 내에 구비된 홀을 통해 상기 보호막(15) 상부에 형성되는 투명 전극(16)과 전기적으로 연결된다. 여기서, 상기 투명 전극(16)의 상측은 전도성 스페이서(17)와 접하고 있다.

상기 전도성 스페이서(17)는 제 1 기판(10)에 서브픽셀 단위로 구비된 박막 트랜지스터(T)의 드레인 전극(14b)과 제 2 기판(20)에 구비된 제 2 전극(25)을 전기적으로 연결하는 역할을 수행하는 것으로, 유기 절연막 등으로 형성된 기둥 형상의 스페이서에 금속이 입혀진 것이며, 이는 제 1, 제 2 기판(10, 20)의 서브픽셀을 일대일로 합착하여 전류를 통하게 하는 역할을 한다.

상기 전도성 스페이서(17)의 외부를 이루는 금속은 전도성 물질에서 선택되며, 바람직하기로는 연성을 띠고, 비저항값이 낮은 금속 물질에서 선택되는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 제 1 전극(21)은 투명 전극 물질로 이루어지며, 상기 제 2 전극(25) 차광성 물질의 금속층으로 이루어진다.

또한, 상기 제 1, 제 2 기판(10, 20)간의 이격 공간은 비활성 기체 또는 절연성 액체로 채워질 수 있다.

도면으로 도시되지는 않았지만, 상기 제 1 기판(10) 상에는 주사선과, 주사선과 교차하며 서로 일정간격 이격되는 신호선 및 전력 공급선과, 스토리지 캐패시터를 더 포함한다.

한편, 상기 이러한 듀얼 플레이트 유기 전계 발광 소자는 고유 저항률이 큰 투명 전극 성분의 제 1 전극(21) 상에 격자 형태의 버스 라인을 형성하여, 상기 제 1 전극(21) 상에 발생할 수 있는 전압 값 저하를 방지한다. 이를 도면을 참조하여 설명한다.

상기 씰 패턴(31)은 그 내부에 높이를 지지하기 위해 형성되는 글래스 파이버(30)의 높이를, 상대적으로 상기 제 1, 제 2 기판(10, 20) 사이의 간격이 갖는 정도에 비해 약 0.001~0.1㎛ 정도 크게 한다. 이하, 도면을 참조하여 듀얼 플레이트 유기 발광 소자에서 상기 씰 패턴(31)의 기능을 살펴본다.

도 4의 본 발명의 듀얼 플레이트 유기 발광 소자의 합착 후 압력 대응 정도를 나타낸 단면도이다.

도 4와 같이, 본 발명의 듀얼 플레이트 유기 발광 소자에 있어서, 상기 비표시 영역에 형성되는 씰 패턴(31)은 상대적으로 상기 제 1, 제 2 기판(10, 20) 사이가 갖는 간격에 비해 상대적으로 0.001~0.1㎛ 정도 크게 함으로써, 상기 제 2 기판(20, 경우에 따라 제 1 기판일수도 있으며, 혹은 제 1, 제 2 기판에 모두 휨복원력이 발생할 수도 있음)이, 상기 제 1, 제 2 기판(10, 20)의 합착 과정에서 비표시 영역보다 표시 영역이 낮은 높이를 갖게 되어 휨이 발생된다.

이 때, 상기 제 2 기판(20)은 수평을 유지하려는 휨 회복력(-Fb)을 가지게 되는데, 이러한 휨 회복력(-Fb)이 상기 내부압(Pin)의 반대되는 방향으로 작용하여, 고온고습 혹은 장시간 구동에 의해 상기 제 1, 제 2 기판(10, 20) 사이의 내부압(Pin)이 증가하여, 상기 제 1, 제 2 기판(10, 20) 사이에 벌어지는 정도를 방지할 수 있다.

경우에 따라, 상기 씰 패턴(31)의 높이는 상기 내부압(Pin)의 예상 정도에 따라 조절될 수 있으며, 0.001~0.1㎛보다 크게 설정될 수도 있다.

한편, 이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

상기와 같은 본 발명의 듀얼 플레이트 유기 발광 소자는 다음과 같은 효과가 있다.

서로 대향되는 제 1, 제 2기판의 외곽에 형성되는 실 패턴의 높이를 표시 영역에서의 간격보다 높게 하여, 상대적으로 상기 제 1, 제 2 기판 사이의 내부압이 상승하는 정도에 반대되는 방향으로 기판 회복력을 가하는 구조를 조성하여, 고온 고습의 환경이나 장시간 구동에도 양 기판이 벌어지지 않게 할 수 있다. 또한, 이러한 기판의 들림이 일어나는 부위의 각 서브픽셀들은 점등이 안되는 문제점이 있는데, 본 발명의 듀얼 플레이트 유기 발광 소자는 구조적으로 이러한 문제점을 미연에 방지할 수 있다.

따라서, 본 발명의 듀얼 플레이트 유기 발광 소자는 신뢰성 향상과, 토스트(toast) 불량을 개선하고, 내부 압력을 유지하는 데 그 효과가 있다.

Claims (4)

1. 중앙에 표시 영역과 그 외곽에 비표시 영역이 정의되며, 표시 영역에는 복수개의 화소 영역이 정의되어 서로 대향된 제 1 기판 및 제 2 기판;

   상기 제 1 기판의 각 화소 영역에 대응되어 형성된 박막 트랜지스터;

   상기 제 2 기판의 각 화소 영역에 대응되어 형성된 유기 발광층;

   상기 유기 발광층의 상하에 위치하는 제 1 전극 및 제 2 전극;

   상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 사이의 비표시 영역에 대응되어, 상기 표시 영역의 제 1, 제 2 기판 사이의 간격에 비해 큰 높이로 형성된 씰런트; 및

   상기 박막 트랜지스터와 상기 제 2 전극을 전기적으로 연결하는 전도성 스페이서를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 듀얼 플레이트 유기 발광 소자.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 씰런트는 상기 표시 영역의 상기 제 1, 제 2 기판 사이의 간격보다 0.001~0.1㎛ 큰 것을 특징으로 하는 듀얼 플레이트 유기 발광 소자.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 씰런트는 글래스 파이버를 구비하며, 상기 글래스 파이버는 상기 제 1, 제 2 기판 사이의 간격보다 0.001~0.1㎛가 큰 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 듀얼 플레이트 유기 발광 소자.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 제 2 전극은 투명 전극인 것을 특징으로 하는 듀얼 플레이트 유기 전계 발광 소자.

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