KR20090078633A - 유기전계발광표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유기전계발광표시장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 유기전계발광표시장치는 기판과, 기판 상에 매트릭스 형태로 배치되는 복수개의 픽셀들을 포함하고, 복수개의 픽셀들은, 각각의 서브픽셀에 전원을 공급하는 전원 공급 라인이 서브픽셀 별로 일체형으로 형성된다. 이에 의해 동일한 색으로 구성된 일체형의 서브픽셀별 전원 공급 라인을 형성하여 각 서브픽셀 라인의 전압강하를 감소시킬 수 있다.
유기전계발광표시장치, TFT, 메쉬구조

Description

유기전계발광표시장치{Organic Light Emitting Display}
본 발명은 유기전계발광표시장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 동일한 색으로 구성된 일체형의 서브픽셀 라인을 형성하여 동일한 색의 서브픽셀 라인을 하나의 구동전원으로 연결하여 각 서브픽셀 라인의 전압강하를 줄일 수 있는 유기전계발광표시장치에 관한 것이다.
본 발명은 유기전계발광표시장치에 관한 것이다.
유기전계발광표시장치에 사용되는 기판상에 위치하는 두 개의 전극 사이에 발광층이 형성된 자발광소자이다.
유기전계발광표시장치는 제1 전극과 제2 전극으로부터 각각 전자와 정공을 발광부 내로 주입시켜 주입된 정공과 전자가 결합하여 생성된 엑시톤(exciton)이 여기상태로부터 기저상태로 떨어질 때 발광하는 장치이다.
유기전계발광표시장치는 넓은 시야각, 고속 응답성, 고 콘트라스트 등의 뛰어난 특징을 가지고 있으므로 그래픽 디스플레이의 픽셀, 텔레비젼 영상 디스플레이나 표면광원(Surface Light Source)의 픽셀로서 사용될 수 있으며, 얇고 가벼우며 색감이 좋기 때문에 차세대 평면 디스플레이에 적합한 장치이다. 그리고, 플라 스틱과 같이 휠 수 있는(Flexible) 투명 기판을 이용하여 형성할 수 있는 장점이 있다.
이러한 용도를 갖는 유기전계발광표시장치의 구조를 살펴보면, 투명 기판 위에 띠(stripe) 형태로 형성되는 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 제1 전극과, 제1 전극 위에 형성되는 정공 주입층(HIL : Hole Injecting Layer) 또는 정공 수송층(HTL : Hole Transporting Layer)과, 정공 주입층 또는 정공 수송층 위에 형성되는 발광층과, 발광층 위에 형성되는 전자 주입층(EIL : Electron Injecting Layer) 또는 전자 수송층(ETL : Electron Transporting Layer)과, 전자 주입층 또는 전자 수송층 위에 형성되는 제2 전극으로 이루어진다.
또한 유기전계발광표시장치는 빛이 방출되는 방향에 따라 전면발광(Top-Emission) 방식과 배면발광(Bottom-Emission)방식 등이 있고, 구동 방식에 따라 수동 매트릭스형(Passive Matrix)과 능동 매트릭스형(Active Matrix) 등으로 나누어져 있다.
유기전계발광표시장치 중 능동 매트릭스형을 이용한 유기전계발광표시장치는 표시부에 매트릭스 형태로 배치된 복수의 서브 픽셀들에 신호가 공급되면, 서브 픽셀 내부에 위치하는 트랜지스터, 커패시터 및 유기 발광다이오드가 구동하게 되어 영상을 표시할 수 있게 된다.
그러나, 유기발광표시장치의 표시부에 형성된 각 픽셀들에 전원이 공급될경우, 구동전원(Vdd)라인으로부터, 멀리 있는 픽셀들은 각 픽셀의 저항으로 인해서 전압 강하가 발생하게 된다.
또한, 픽셀 내의 각각의 서브픽셀에 필요한 전원의 레벨이 각각 틀리므로, 각 픽셀에 전원을 공급할 때 많은 전력이 손실된다.
이에 따라, 전원공급부의 크기가 커지게 됨은 물론, 유기전계발광표시장치를 제조하는데 있어서 제조 비용이 증가하는 원인을 초래하게 되므로 각 픽셀의 전압 강하가 발생하는 문제의 개선이 요구된다.
따라서 본 발명의 목적은, 표시부에 형성되어 서브픽셀에 전원을 공급하는 전원 공급 라인을 서브픽셀별로 일체형으로 형성하여, 전원 공급 라인의 전압 강하를 감소시키고, 궁극적으로 장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 유기전계발광표시장치의 제공에 있다.
전술한 목적 및 그 밖의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유기전계발광표시장치는, 기판과, 상기 기판 상에 매트릭스 형태로 배치되는 복수개의 픽셀들을 포함하고, 상기 복수개의 픽셀들은, 각각의 서브픽셀에 전원을 공급하는 전원 공급 라인이 서브픽셀 별로 일체형으로 형성된다.
본 발명에 따르면, 표시부 내의 서브픽셀을 동일한 색으로 구성된 일체형의 서브픽셀 라인으로 형성하여 전압강하를 감소시킬 수 있게 된다.
또한, 각 서브픽셀 라인별로 요구되는 전원을 달리 공급함으로써, 발광 효율을 향상시킬 수 있어, 장치의 신뢰성과 안정감을 향상시킬 수 있게 된다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 일반적인 유기전계발광표시장치를 도시한 평면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 유기전계발광표시장치는 기판(10) 상에 매 트릭스 형태로 형성되는 다수 개의 픽셀(20)을 포함하는 표시부(15), 표시부(15)에 구동 신호를 인가하는 구동부(30), 구동부(30)에 외부로부터의 전기적 신호를 인가하기 위한 패드부(25), 표시부(15)와 구동부(30) 또는 패드부(25)와 구동부(30)를 연결하는 다수 개의 배선(35) 및 다수 개의 배선(35) 중 구동부(30)와 연결되는 일단에 위치하는 다수 개의 패드 전극(미도시)을 포함한다.
다수 개의 픽셀(20)은 각각의 픽셀마다 적색 서브 픽셀(20R), 녹색 서브 픽셀(20G) 및 청색 서브 픽셀(20B)을 포함한다. 적색 서브 픽셀(20R), 녹색 서브 픽셀(20G) 및 청색 서브 픽셀(20B)은 각 서브 픽셀에 포함되는 유기물층의 색상에 의해 구분된다.
여기서, 구동부(30)는 집적회로가 실장된 형태의 칩의 형태일 수 있으며, 패드부(25)에는 연성 인쇄 회로(FPC : Flexible Printed Circuit)(미도시)가 연결될 수 있다.
도 2는 유기전계발광소자의 일부분의 회로를 도시한 회로도이다.
능동 매트릭스 유기전계발광표시장치는 도 2에 도시된 바와 같이 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL)이 교차에 의해 정의된 영역에 각각 배열되는 유기전계발광소자(20)를 구비한다. 유기전계발광소자(20)들 각각은 게이트 라인(GL)에 게이트 신호가 공급될 때 데이터 라인(DL)으로부터의 데이터 신호를 공급받아 그 데이터 신호에 상응하는 빛을 발생하게 된다.
이를 위하여, 유기전계발광소자들(20) 각각은, 기저 전압원(GND)에 음극(제2 전극 또는 캐소드 전극)이 접속된 유기물층(60)과, 게이트 라인(GL) 및 데이터 라 인(DL)과 전원 공급 라인(VDD)에 접속되고 유기물층(60)의 양극(제1 전극 또는 애노드 전극)에 접속되어 그 유기물층(60)을 구동하기 위한 셀 구동부(22)를 구비한다. 한편, 도면에서는 기저 전압원을 그라운드 전압으로 표시하고 있으나, 이에 한정되지 않는다.
게이트 라인(GL), 데이터 라인(DL) 및 전원 공급 라인(VDD)은 도전 물질로 2층 내지 3층의 적층구조로 형성될 수 있다. 게이트 라인(GL), 데이터 라인(DL) 및 전원 공급 라인(VDD)의 재료로는 Al(Nd)/Mo, Al(Nd)/Ti, Mo/Al(Nd)/Mo, Ti/Al(Nd)/Ti 등으로 형성될 수 있다.
셀구동부(22)는 스위칭용 박막트랜지스터(50a), 구동용 박막트랜지스터(50b) 및 커패시터(55)를 구비한다.
스위칭용 박막트랜지스터(50a)는 게이트 라인(GL)에 스캔 펄스가 공급되면 턴-온되어 데이터 라인(DL)에 공급된 데이터신호를 제1 노드(N1)에 공급한다. 제1 노드(N1)에 공급된 데이터 신호는 커패시터(55)에 충전됨과 아울러 구동용 박막 트랜지스터(50b)의 게이트 단자로 공급된다.
구동용 박막트랜지스터(50b)는 게이트 단자로 공급되는 데이터 신호에 응답하여 전원 공급 라인(VDD)으로부터 유기물층(60)으로 공급되는 전류량(I)을 제어함으로써 유기물층(60)의 발광량을 조절하게 된다.
그리고, 스위칭용 박막 트랜지스터(50a)가 턴-오프되더라도, 커패시터(60)에 저장된 데이터 신호에 의해, 구동용 박막트랜지스터(50b)는 다음 프레임의 데이터 신호가 공급될 때까지 전원 공급 라인(VDD)으로부터의 전류(I)를 유기물층(60)에 공급하여, 유기물층(60)이 발광을 유지하게 한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 유기전계발광표시장치의 단면을 도시한 단면도이다.
도 3을 참조하면, 구동용 박막트랜지스터는 기판(100) 상에 버퍼층(105)이 형성되고, 버퍼층(105) 상에 반도체층(110)이 형성된다. 여기서, 반도체층(110)은 저온 폴리 실리콘(LTPS)일 수 있다. 반도체층(110)은 불순물이 도핑된 소스 영역(110a), 드레인 영역(110c) 및 채널 영역(110b)을 가진다.
반도체층(110)과 동일층에 커패시터 하부전극(128)이 형성되며, 반도체층(110) 및 커패시터 하부전극(128) 상에 게이트 절연막인 제1 절연막(115)이 형성되고, 제1 절연막(115) 상에 반도체층(110)의 일정 영역과 대응되는 게이트 전극(120) 및 커패시터 상부전극(123)이 형성된다. 한편, 도면과 같이, 반도체층(110)과 커패시터 하부전극(128)이 일체형으로 형성될 수 있다.
커패시터(도 2의 55)는 불순물이 도핑된 반도체층(110)의 연장부인 커패시터 하부전극(128)과 게이트 전극(120)과, 동일층에 배치되는 커패시터 상부전극(123)과, 그 사이에 형성된 제1 절연막(115)으로 구성되어, 레벨-쉬프트(Level-shift) 전압을 작게하고 박막트랜지스터의 턴오프 구간동안에 충전된 전하를 유지시켜준다.
이때, 커패시터 상부전극(123)은 액티브 영역 외부에까지 연장형성되어 액티브 영역 외부에서 전압을 인가받으며, 커패시터 하부전극(128)은 반도체층(110)의 연장부에 스토리지 도핑하여 형성된다.
게이트 전극(120)을 포함하는 기판(100) 상에 층간 절연막인 제2 절연막(125)이 형성되고, 제2 절연막(125) 상에 형성되며 제1 절연막(115) 및 제2 절연막(125)을 관통하는 콘택홀들(130a, 130b)을 통해 반도체층(110)의 일정 영역과 전기적으로 연결된 소스 전극(135a) 및 드레인 전극(135b)이 형성된다. 소스 전극(135a) 및 드레인 전극(135b)은 반도체층(110)의 소스 영역(110a) 및 드레인 영역(110c)에 각각 연결되어 있다.
따라서, 반도체층(110), 제1 절연막(115), 게이트 전극(120), 제2 절연막(125), 소스 전극(135a) 및 드레인 전극(135b)을 포함하는 박막 트랜지스터를 구성한다.
그리고, 소스 전극(135a) 또는 드레인 전극(135b)과 전기적으로 연결된 제1 전극(140)이 위치한다. 박막 트랜지스터의 소스 전극(135a) 및 드레인 전극(135b)이 먼저 형성되고, 그 다음 소스 전극(135a) 또는 드레인 전극(135b) 상에 제1 전극(140) 형성된다.
제1 전극(140) 상에는 화소 정의막인 제3 절연막(145)이 위치하며, 제3 절연막(145)은 제1 전극(140)의 일부 영역을 노출시키는 개구부(150)를 포함한다.
제3 절연막(145) 및 개구부(150) 상에 유기물층(155)이 위치하고, 유기물층(155) 상에 제2 전극(160)이 위치하여 제1 전극(140), 유기물층(155) 및 제2 전극(160)을 포함하는 유기전계발광소자가 구성된다.
유기물층(155)은 적어도 발광층(EML)을 포함하며, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층 및 전자 주입층 중 적어도 하나를 포함할 수도 있다. 한편, 그 밖에, 정공 수송 억제를 위한 정공 저지층 등도 포함할 수 있다.
발광층은 적색, 녹색 및 청색 발광층으로 나뉜다. 발광층의 재료로는 형광물질 또는 인광물질을 모두 사용할 수 있으며, 이하에서는 인광물질을 위주로 하여 설명하기로 한다.
적색 발광층은 CBP(carbazole biphenyl) 또는 mCP(1,3-bis(carbazol-9-yl)를 포함하는 호스트 물질을 포함하며, PIQIr(acac)(bis(1-phenylisoquinoline)acetylacetonate iridium), PQIr(acac)(bis(1-phenylquinoline)acetylacetonate iridium), PQIr(tris(1-phenylquinoline)iridium) 및 PtOEP(octaethylporphyrin platinum)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 도펀트를 포함하는 인광물질로 이루어질 수 있다. 또한 이리듐계 전이금속화합물과 백금 포르피린류 등이 있다. 또한 이와는 달리, PBD:Eu(DBM)3(Phen) 또는 Perylene을 포함하는 형광물질로 이루어질 수도 있다.
청색 발광층은 CBP 또는 mCP를 포함하는 호스트 물질을 포함하며, (4,6-F2ppy)2Irpic을 포함하는 도펀트 물질을 포함하는 인광물질로 이루어질 수 있다. 또한, (3,4-CN)3Ir, (3,4-CN)2Ir(picolinic acid), (3,4-CN)2Ir(N3), (3,4-CN)2Ir(N4), (2,4-CN)3Ir 등의 이리듐계 전이금속화합물이 있다. 이와는 달리, spiro-DPVBi, spiro-6P, 디스틸벤젠(DSB), 디스트릴아릴렌(DSA), PFO계 고분자 및 PPV계 고분자로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 형광물질로 이루어 질 수 있다.
녹색 발광층은 CBP 또는 mCP를 포함하는 호스트 물질을 포함하며, Ir(ppy)3(fac tris(2-phenylpyridine)iridium)을 포함하는 도펀트 물질을 포함하는 인광물질로 이루어질 수 있다. 또한, 트리스(2-페니피리딘)Ir(III) 등이 있을 수 있다. 또한, 이와는 달리, Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum)을 포함하는 형광물질로 이루어질 수도 있다.
도 4는 본발명의 일실시예에 따른 유기전계발광표시장치의 표시부의 일부를 확대한 도이다.
도 4를 참조하면, 기판(300) 상에 표시부(305)가 형성된다.
도 4에서는 표시부(305)에, 전원 공급 라인만을 확대하여 도시한다. 표시부(305) 내의 구성들은 도 1과 동일하다. 즉, 표시부(305)는 매트릭스 형태로 형성되는 복수개의 픽셀을 포함하며, 각 픽셀들은 적색 서브 픽셀(20R), 녹색 서브 픽셀(20G) 및 청색 서브 픽셀(20B)을 포함한다. 적색 서브 픽셀(20R), 녹색 서브 픽셀(20G) 및 청색 서브 픽셀(20B)은 각 서브 픽셀에 포함되는 유기물층의 색상에 의해 구분된다.
한편, 매트릭스 형태의 복수개의 픽셀은, 제1 전극(140), 유기물층(155), 및 제2 전극(160)에 의해 형성된다. 특히, 유기물층(155)의 발광 색상에 따라 적색 서브 픽셀(20R), 녹색 서브 픽셀(20G) 및 청색 서브 픽셀(20B)이 형성된다. 이때, 각 서브픽셀(20R,20G,20B)의 각 유기물층은 일방향으로 연장되면서 형성된다.
도 4에서는, 적색 서브 픽셀(20R), 녹색 서브 픽셀(20G) 및 청색 서브 픽 셀(20B)에 전원을 공급하는 전원 공급 라인이 라인 형태로 연장되어 형성되는 것 만을 도시한다. 도 4의 전원 공급 라인은 도 2에서 전술한 박막 트랜지스터의 전원 공급 라인(VDD)에 해당한다.
도 4에서는, 적색 전원 공급 라인(320R), 녹색 전원 공급 라인(320G), 청색 전원 공급 라인(320B)이 순차적으로 배치되는 것을 도시한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 동일 색의 전원 공급 라인은 일체형으로 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 적색 전원 공급 라인들, 녹색 전원 공급 라인들, 및 청색 전원 공급 라인들, 각각이 일체로서 형성된다. 종래에는, 각 전원 공급 라인이 분리되어 있어, 각 전원 공급 라인의 저항이 커, 전원 공급 라인의 끝단에서 상당한 전압 강하가 발생하였다. 본 발명에서는 이를 방지하기 위해, 동일 색의 전원 공급 라인은 일체형으로 형성되도록 한다. 즉, 복수개의 전원 공급 라인 중 동일 색상의 서브픽셀 별로 일체형으로 형성되도록 한다. 이에 의해, 저항이 작아져, 전원 공급 라인의 끝단에서의 전압 강하가 상당히 해소되게 된다.
전원 공급 라인이 일체형으로 형성되도록, 각 서브픽셀별 전원 공급 라인(320R,320G,320B)은 각각 그 일단이 일체형으로 연결되는 연결부(330,335,340)를 포함한다. 즉, 포크 형태로 일체화될 수 있다.
한편, 각 서브픽셀별 연결부(330,335,340)는 서로 단락이 되지 않도록, 서로 다른 층에 형성되는 것이 바람직하다.
도면에서는 각 서브픽셀별 연결부(330,335,340)가 표시부(305)의 상부에 형성되는 것으로 도시하고 있으나, 이에 한정되지 않으며, 표시부(305)의 하부에 형 성되는 것도 가능하다. 또한, 표시부의 상부 및 하부에 모두 연결부(305)가 형성되는 것도 가능하다.
한편, 각각의 전원 공급 라인(330, 335, 340)의 두께는 4㎛ 내지 10㎛로 형성하는 것이 바람직하다. 그 두께가 4㎛ 이하의 경우, 저온 다결정 실리콘(LTPS: Low Temperature Poly-Si) 패터닝 공정에서 배선 두께 편차를 제어할 수 없어서 배선 저항 편차가 발생하므로 사용 불가하며, 그 두께가 10㎛ 이상인 경우, 발광 개구율 확보의 어려움 및 구동 회로의 집적의 어려움이 발생한다. 따라서, 각각의 전원 공급 라인(320R,320G,320B)의 두께는 4㎛ 내지 10㎛로 형성하는 것이 바람직하다.
한편, 각 서브픽셀별 전원 공급 라인(320R,320G,320B)에는 서로 상이한 레벨의 전원이 인가될 수 있다. 각 서브픽셀들은 적색 유기물층, 녹색 유기물층 및 청색 유기물층에서의 발광효율이 서로 상이하므로, 이를 보상하기 위하여, 서로 상이한레벨의 전원을 전원 공급 라인을 통해 인가하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 서브픽셀별 발광 효율이 향상되며, 이는 유기전계발광표시장치 전반적으로 발광 효율이 향상되는 효과가 있게 된다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 전술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
도 1은 일반적인 유기전계발광표시장치를 도시한 평면도이다.
도 2는 유기전계발광소자의 일부분의 회로를 도시한 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 유기전계발광표시장치의 단면을 도시한 단면도이다.
도 4는 본발명의 일실시예에 따른 유기전계발광표시장치의 표시부의 일부를 확대한 도이다.
<도면의 주요부분에 관한 부호의 설명>
320R: 적색 서브픽셀 전원 공급 라인
320G: 녹색 서브픽셀 전원 공급 라인
320B: 청색 서브픽셀 전원 공급 라인
330: 적색 서브픽셀 전원 공급 라인의 연결부
335: 녹색 서브픽셀 전원 공급 라인의 연결부
340: 청색 서브픽셀 전원 공급 라인의 연결부

Claims (6)

  1. 기판, 상기 기판 상에 매트릭스 형태로 배치되는 복수개의 픽셀들을 포함하고,
    상기 각 픽셀은 복수개의 서브픽셀들을 포함하며,
    동일한 서브픽셀들의 전원 공급 라인은 일체형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유기전계발광표시장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 서브픽셀의 전원 공급 라인은 상기 기판 상에 일방향으로 연장되어 형성되는 것을 특징으로 하는 유기전계발광표시장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 서브픽셀의 전원 공급 라인은 그 일단이 일체형으로 연결되는 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광표시장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 연결부는, 상기 각 서브픽셀별로 서로 다른 층에 형성되는 것을 특징으로 하는 유기전계발광표시장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 각 서브픽셀별 전원 공급 라인에 인가되는 전원 레벨은 서로 상이한 것을 특징으로 하는 유기전계발광표시장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 서브픽셀의 전원 공급 라인의 두께는 4㎛ 내지 10㎛인 것을 특징으로 하는 유기전계발광표시장치.
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