KR20110014405A - 유기전계 발광소자 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 다수의 화소영역을 포함하는 표시영역과 이의 외측으로 비표시영역이 정의(定義)되며 제 1 두께를 갖는 제 1 기판과; 상기 제 1 기판 상의 상기 화소영역에 형성된 구동 및 스위칭 박막트랜지스터와; 상기 구동 박막트랜지스터의 드레인 전극과 연결되며 제 1 전극과 유기 발광층과 제 2 전극으로 구성된 유기전계 발광 다이오드와; 상기 제 1 기판과 마주하며 베이스를 이루는 고분자 물질로 이루어진 필름과 상기 필름 표면에 구비된 금속박막을 포함하는 제 2 기판과; 상기 제 1 기판 및 제 2 기판 사이의 전면에 개재되며 접착 특성을 갖는 충진용 씰재를 포함하는 유기전계 발광소자를 제공한다.

유기전계발광소자, FPC, 필름, 전면접착, 유연성, 수분

Description

유기전계 발광소자{Organic electro luminescent device}

본 발명은 유기전계 발광소자(Organic electroluminescent device)에 관한 것이며, 특히 유연성을 가지며 외부로부터의 수분 침투를 억제하여 수명이 향상되며 내구성이 향상된 유기전계 발광소자에 관한 것이다.

평판 디스플레이(FPD ; Flat Panel Display)중 하나인 유기전계 발광소자는 높은 휘도와 낮은 동작 전압 특성을 갖는다. 또한 스스로 빛을 내는 자체발광형이기 때문에 명암대비(contrast ratio)가 크고, 초박형 디스플레이의 구현이 가능하며, 응답시간이 수 마이크로초(㎲) 정도로 동화상 구현이 쉽고, 시야각의 제한이 없으며 저온에서도 안정적이고, 직류 5 내지 15V의 낮은 전압으로 구동하므로 구동회로의 제작 및 설계가 용이하다.

또한 상기 유기전계 발광소자의 제조공정은 증착(Deposition) 및 인캡슐레이션(encapsulation) 장비가 전부라고 할 수 있기 때문에 제조 공정이 매우 단순하다.

이러한 특성을 갖는 유기전계 발광소자는 크게 패시브 매트릭스 타입과 액티브 매트릭스 타입으로 나뉘어지는데, 패시브 매트릭스 방식에서는 주사선(scan line)과 신호선(signal line)이 교차하면서 매트릭스 형태로 소자를 구성하므로, 각각의 픽셀을 구동하기 위하여 주사선을 시간에 따라 순차적으로 구동하므로, 요구되는 평균 휘도를 나타내기 위해서는 평균 휘도에 라인수를 곱한 것 만큼의 순간 휘도를 내야만 한다.

그러나, 액티브 매트릭스 방식에서는, 화소영역을 온(on)/오프(off)하는 스위칭 소자인 박막트랜지스터(Thin Film Transistor)가 각 화소영역별로 위치하고, 이러한 스위칭 박막트랜지스터와 연결된 제 1 전극은 화소영역 단위로 온(on)/오프(off)되고, 상기 제 1 전극과 대향하는 제 2 전극은 공통전극이 된다.

그리고, 상기 액티브 매트릭스 방식에서는 화소영역에 인가된 전압이 스토리지 커패시터(StgC)에 충전되어 있어, 그 다음 프레임(frame) 신호가 인가될 때까지 전원을 인가해 주도록 함으로써, 주사선 수에 관계없이 한 화면동안 계속해서 구동한다. 따라서, 낮은 전류를 인가하더라도 동일한 휘도를 나타내므로 저소비전력, 고정세, 대형화가 가능한 장점을 가지므로 최근에는 액티브 매트릭스 타입의 유기전계 발광소자가 주로 이용되고 있다.

이하, 이러한 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 기본적인 구조 및 동작특성에 대해서 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 일반적인 액티브 매트릭스형 유기전계 발광소자의 한 화소에 대한 회로도이다.

도시한 바와 같이 액티브 매트릭스형 유기전계 발광소자의 하나의 화소는 스위칭 박막트랜지스터(STr)와 구동 박막트랜지스터(DTr), 스토리지 커패시터(StgC), 그리고 유기전계발광 다이오드(E)로 이루어진다.

제 1 방향으로 게이트 배선(GL)이 형성되어 있고, 이 제 1 방향과 교차되는 제 2 방향으로 배치되어 화소영역(P)을 정의하며 데이터 배선(DL)이 형성되어 있으며, 상기 데이터 배선(DL)과 이격하며 전원전압을 인가하기 위한 전원배선(PL)이 형성되어 있다.

또한, 상기 데이터 배선(DL)과 게이트 배선(GL)이 교차하는 부분에는 스위칭 박막트랜지스터(STr)가 형성되어 있으며, 상기 각 화소영역(P) 내부에는 상기 스위칭 박막트랜지스터(STr)와 전기적으로 연결된 구동 박막트랜지스터(DTr)가 형성되어 있다.

이때, 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)는 유기전계 발광 다이오드(E)와 전기적으로 연결되고 있다. 즉, 상기 유기전계발광 다이오드(E)의 일측 단자인 제 1 전극은 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인 전극과 연결되고, 타측 단자인 제 2 전극은 전원배선(PL)과 연결되고 있다. 이때, 상기 전원배선(PL)은 전원전압을 상기 유기전계발광 다이오드(E)로 전달하게 된다. 또한, 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)의 게이트 전극과 소스 전극 사이에는 스토리지 커패시터(StgC)가 형성되고 있다.

따라서, 상기 게이트 배선(GL)을 통해 신호가 인가되면 스위칭 박막트랜지스터(STr)가 온(on) 되고, 상기 데이터 배선(DL)의 신호가 구동 박막트랜지스터(DTr) 의 게이트 전극에 전달되어 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)가 온(on) 되므로 유기전계발광 다이오드(E)를 통해 빛이 출력된다. 이때, 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)가 온(on) 상태가 되면, 전원배선(PL)으로부터 유기전계발광 다이오드(E)에 흐르는 전류의 레벨이 정해지며 이로 인해 상기 유기전계 발광 다이오드(E)는 그레이 스케일(gray scale)을 구현할 수 있게 되며, 상기 스토리지 커패시터(StgC)는 스위칭 박막트랜지스터(STr)가 오프(off) 되었을 때, 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)의 게이트 전압을 일정하게 유지시키는 역할을 함으로써 상기 스위칭 박막트랜지스터(STr)가 오프(off) 상태가 되더라도 다음 프레임(frame)까지 상기 유기전계 발광 다이오드(E)에 흐르는 전류의 레벨을 일정하게 유지할 수 있게 된다.

도 2는 종래의 유기전계 발광소자에 대한 개략적인 단면도이다.

도시한 바와 같이, 통상적으로 유리로 이루어진 제 1 기판(3)과, 상기 제 1 기판(3)과 마주하며 인캡슐레이션을 위한 제 2 기판(31)이 서로 대향되게 배치되어 있다. 이때 상기 인캡슐레이션을 위한 제 2 기판(31)은 금속재질이거나 또는 유리재질이 되고 있다. 금속재질의 경우, 그 무게가 상대적으로 유리재질보다 많이 나가고, 판 형태가 아닌 흡습제 배치를 위해 오목한 홈부를 가져 측면이 존재하도록 절곡된 형태를 이룸으로써 그 두께가 상대적으로 두꺼워지기 때문에 근래에 들어서는 금속재질보다 상대적으로 가볍고 얇은 두께를 갖는 유리재질로 이루어지고 있다. 도면에서는 상기 제 2 기판은 유리재질로 이루어진 것을 도시하고 있다.

한편, 상기 제 1, 2 기판(3, 31)의 가장자리는 씰패턴(40)에 의해 봉지되어 있으며, 제 1 기판(3)의 상부에는 각 화소영역 구동 박막트랜지스터(DTr)가 형성되 어 있고, 상기 각각의 구동 박막트랜지스터(DTr)와 연결되어 제 1 전극(12)이 형성되어 있고, 상기 제 1 전극(12) 상부에는 적, 녹, 청색을 각각 발광하는 발광 물질 패턴(14a, 14b, 14c)을 포함하는 유기 발광층(14)이 형성되어 있고, 상기 유기 발광층(14) 상부에는 전면에 제 2 전극(16)이 형성되어 있다. 이때, 상기 제 1, 2 전극(12, 16)은 상기 유기 발광층(14)에 전계를 인가해주는 역할을 하며, 이들 제 1, 2 전극(12, 16)과 그 사이에 형성된 유기 발광층(14)은 유기전계 발광 다이오드(도 1의 E)를 이룬다.

그리고, 전술한 씰패턴(40)에 의해서 상기 제 1, 2 기판(3, 31)은 합착된 상태를 유지하며, 서로 이격하여 즉, 상기 제 1 기판(3) 상에 형성된 제 2 전극(16)과 상기 제 2 기판(31)은 일정간격 이격되어 있다.

또한, 상기 제 2 기판(31)의 내측면에는 홈(hm)이 구비되고 있으며, 상기 홈(hm) 내부에는 외부로의 수분을 차단하는 바륨 옥사이드(BaO) 또는 칼슘 옥사이드(CaO)로 제작된 흡습제(32)가 형성되어 있다.

이렇게 흡습제(32)를 포함하는 제 2 기판(31)으로 인캡슐레이션 하는 이유는 상기 유기 발광층(14)은 산소 및 수분에 노출되면 쉽게 열화되는 특성이 있기 때문에 외부로부터 침투되는 산소 및 수분을 차단하기 위함이다.

또한 상기 흡습제(32)를 상기 제 2 기판(31) 내부면에 홈(hm)을 형성하고 그 내부에 위치하도록 구성하는 이유는 다음과 같다.

상기 흡습제(32)의 두께(t1)는 통상 150㎛ 내지 250㎛ 정도가 되며, 합착을 위한 씰패턴(40) 내부의 두 기판이 이격된 상태를 유지하도록 하는 기능을 갖는 글 라스 화이버(미도시) 또는 스페이서(미도시)는 통상 6㎛ 내지 12㎛ 정도가 되므로 6㎛ 내지 12㎛ 정도의 기판(3, 31)간 이격간격을 유지한 채 흡습제(32)를 구성하기 위해서 상기 흡습제(32)의 두께(t)보다 더 큰 깊이를 갖는 홈(hm)을 상기 제 2 기판(31)에 형성하는 것이다.

글라스 화이버(미도시) 또는 스페이서(미도시)를 150㎛ 이상의 높이를 갖도록 형성할 수도 있지만, 이 경우, 재료의 낭비가 심하고, 제 1 및 제 2 기판(3, 31)간 이격간격이 넓어질 경우 제품 자체 두께가 두꺼워지므로 경량 박형의 추세에 반하며, 상대적으로 큰 높이를 갖는 글라스 화이버(미도시)나 스페이서(미도시)가 외부 충격에 의해 쉽게 뭉게지게 되어 불량 발생의 위험이 증가하며, 나아가 제 1 및 제 2 기판(3, 31) 사이의 테두리부에 위치하는 씰패턴(40)의 두께가 두꺼워지게 됨으로써 외부환경에 노출되는 면적이 증가하게 되므로 외부로부터 수분 및 산소 침투가 더욱 용이해지기 때문이다.

하지만 전술한 바와 같은 구성을 갖는 종래의 유기전계 발광소자(1)는 특히, 유리재질로 이루어진 상기 인캡슐레이션을 위한 제 2 기판(31)이 쉽게 파손되는 문제가 발생하고 있으며, 나아가 유기전계 발광소자(1)의 유연한 특성이 저감되는 문제가 발생하고 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 유연한 특성을 가 지며, 외부로부터의 수분 침투를 완벽하게 억제시킴으로써 유기 발광층의 수명을 향상시킬 수 있는 구성을 갖는 유기전계 발광소자를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 유기전계 발광 소자는, 다수의 화소영역을 포함하는 표시영역과 이의 외측으로 비표시영역이 정의(定義)되며 제 1 두께를 갖는 제 1 기판과; 상기 제 1 기판 상의 상기 화소영역에 형성된 구동 및 스위칭 박막트랜지스터와; 상기 구동 박막트랜지스터의 드레인 전극과 연결되며 제 1 전극과 유기 발광층과 제 2 전극으로 구성된 유기전계 발광 다이오드와; 상기 제 1 기판과 마주하며 베이스를 이루는 고분자 물질로 이루어진 필름과 상기 필름 표면에 구비된 금속박막을 포함하는 제 2 기판과; 상기 제 1 기판 및 제 2 기판 사이의 전면에 개재되며 접착 특성을 갖는 충진용 씰재를 포함한다.

상기 금속박막은 상기 제 1 기판과 마주하는 내측면 또는 외측면 중 어느 하나의 면에 형성되거나 또는 상기 내측면 및 외측면 모두에 형성될 수 있으며, 이때 상기 금속박막은 상기 필름의 전면에 형성되거나 또는 상기 표시영역과 완전히 중첩하는 형태로 상기 비표시영역을 노출시키며 형성되는 것이 특징이다.

또한, 상기 금속박막은 비산화금속인 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 오스뮴(Os) 중 어느 하나로 이루어지며, 상기 제 1 두께는 0.05mm 내지 0.2mm인 것이 특징이다.

또한, 상기 제 1 기판상에 서로 교차하여 상기 화소영역을 정의하는 게이트 배선 및 데이터 배선과; 상기 게이트 배선과 데이터 배선 중 어느 하나의 배선과 나란하게 이격하며 형성된 전원배선을 포함하며, 상기 게이트 및 데이터 배선은 상기 스위칭 박막트랜지스터와 연결되며, 상기 전원배선은 상기 구동 박막트랜지스터와 연결된 것이 특징이다.

또한, 상기 제 2 기판은 상기 제 1 기판 외측으로 돌출되는 돌출부를 가지며, 상기 돌출부의 내측면에는 상기 금속박막과 이격하며 상기 금속박막을 이루는 동일한 물질로 다수의 배선이 형성되며, 상기 다수의 각 배선은 상기 제 1 기판에 구비된 상기 게이트 및 데이터 배선과 전기적으로 연결됨으로써 상기 제 2 기판의 돌출부는 외부 구동회로와 연결되는 FPC(Flexible printed circuit)로서의 역할을 하는 것이 특징이다.

또한, 상기 게이트 및 데이터 배선의 끝단이 위치하는 상기 비표시영역에는 상기 게이트 및 데이터 배선의 끝단에 각각 게이트 및 데이터 패드전극이 형성되며, 상기 게이트 및 데이터 패드전극과 연결되며 보조 게이트 및 데이터 패드전극이 형성되며, 상기 보조 게이트 및 데이터 패드전극과 상기 제 2 기판에 구비된 다수의 배선은 상기 충진용 씰재에 구비된 다수의 도전볼을 통해 도통되는 것이 특징이다.

또한, 상기 고분자 물질은 폴리에테르(Polyester) 또는 폴리이미드(Polyimide)인 것이 바람직하다.

또한, 상기 구동 및 스위칭 박막트랜지스터를 덮으며 상기 구동 박막트랜지스터의 드레인 전극을 노출시키는 드레인 콘택홀을 갖는 보호층이 구비되고 있으며, 상기 유기전계 발광 다이오드의 제 1 전극은 각 화소영역별로 상기 드레인 콘택홀을 통해 상기 구동 박막트랜지스터의 드레인 전극과 연결되며, 상기 유기전계 발광 다이오드의 제 2 전극은 상기 표시영역 전면에 상기 유기 발광층을 덮으며 형성된다.

본 발명에 따른 유기전계 발광소자는 매우 유연한 특성을 갖는 FPC(flexible printed circuit board)를 인캡슐레이션을 위한 제 2 기판으로 하여 점착층을 개재하여 제 1 기판과 전면 접합하는 구성을 가짐으로써 유연한 특성을 갖는 장점이 있다.

또한, 유리 재질의 제 1 기판에 식각을 진행함으로써 0.05mm 내지 0.2mm의 두께를 갖도록 함으로써 경량 박형화를 실현시키며, 더욱더 유연한 특성을 갖도록 하는 효과가 있다.

또한, 제 2 기판을 이루는 FPC 표면에 비산화 특성을 가지며 물 분자보다 더 치밀한 분자구조를 갖는 금속을 도금함으로서 외부로부터의 수분 침투를 더욱더 원천적으로 방지할 수 있는 장점이 있다.

또한, 충진용 씰재 등을 개재하여 제 1 및 제 2 기판이 전면 접착되는 구성을 가짐으로써 내부에 빈 공간이 발생하지 않으므로 내구성을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 상기 제 2 기판을 FPC로 구성함으로서 상기 유기전계발광소자의 구동을 위한 별도의 FPC를 실장하지 않고 상기 제 2 기판 자체를 이용함으로써 제조 비용을 낮추는 효과가 있으며, 나아가 유기전계 발광소자의 제 1 기판의 비표시영역에 FPC 실장을 위해 진행하는 부분 가압 공정 진행에 의한 크렉 발생 등을 억제함으로서 제품 불량을 저감시키는 효과가 있다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 유기전계 발광소자의 단면도이다.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 유기전계 발광소자(100)는 표시영역(DA)과 상기 표시영역(DA)의 주변에 비표시영역(NA)이 정의되고, 상기 표시영역(DA)내에 다수의 화소영역(P)이 구비되며, 상기 각 화소영역(P) 내에 구동 및 스위칭 박막트랜지스터(미도시)와 유기전계 발광다이오드(미도시)가 구비된 제 1 기판(110)과 이와 대응하여 상기 제 1 기판(110)에 구성된 상기 유기전계 발광 다이오드의 인캡슐레이션을 위해 FPCB(Flexible printed circuit board)로 이루어진 제 2 기판(170)이 충진형 씰재(190)를 개재하여 서로 대향하며 접착되고 있다.

한편, 상기 제 1 기판(110)에 있어서는 상기 표시영역(DA)에는 각 화소영역(P)의 경계에 서로 교차하며 화소영역(P)을 정의하며 게이트 및 데이터 배선(미도시)이 형성되고 있으며, 상기 게이트 배선(미도시) 또는 상기 데이터 배선(미도 시)과 나란하게 전원배선(미도시)이 형성되고 있다.

또한, 다수의 각 화소영역(P)에는 상기 게이트 및 데이터 배선(미도시)과 연결되며 스위칭 박막트랜지스터(미도시)가 형성되어 있으며, 상기 스위칭 박막트랜지스터(미도시)의 일 전극 및 상기 전원배선(미도시)과 연결되며 구동 박막트랜지스터가 형성(DTr)되고 있다. 이때 상기 구동박막트랜지스터(DTr)는 게이트 전극(115)과, 게이트 절연막(118)과, 순수 비정질 실리콘의 액티브층(120a)과 불순물 비정질 실리콘의 오믹콘택층(120b)으로 구성된 반도체층(120)과, 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극(133, 136)으로 구성되고 있으며, 도면에 나타내지 않았지만 상기 스위칭 박막트랜지스터(미도시) 또한 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)와 동일한 구조를 이루고 있다.

또한, 상기 스위칭 및 구동 박막트랜지스터(미도시, DTr) 상부로 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인 전극(136)을 노출시키는 드레인 콘택홀(143)을 갖는 보호층(140)이 형성되어 있다.

또한, 상기 보호층(140) 위로 상기 드레인 콘택홀(143)을 통해 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인 전극(119)과 접촉하며 각 화소영역(P)별로 제 1 전극(150)이 형성되어 있으며, 상기 제 1 전극(150) 위로 각 화소영역(P)의 경계에 상기 제 1 전극(150)의 테두리와 중첩하며 상기 제 1 전극(150)의 중앙부를 노출시키며 뱅크(153)가 형성되어 있다.

또한, 상기 뱅크(153)로 둘러싸인 각 화소영역(P)별로 상기 제 1 전극(150) 위로 적, 녹, 청색을 발광하는 유기 발광패턴(155a, 155b, 155c)을 포함하는 유기 발광층(155)이 형성되어 있으며, 유기 발광층(155) 상부에는 상기 표시영역(AA) 전면에 제 2 전극(160)이 형성되어 있다. 이때 상기 제 1 전극(150)과 유기 발광층(155)과 상기 제 2 전극(160)은 유기전계 발광 다이오드(E)를 이룬다.

한편, 본 발명의 실시예에 있어서는 상기 스위칭 및 구동 박막트랜지스터(미도시, DTr)가 순수 및 불순물 비정질 실리콘으로 이루어진 반도체층(120)을 포함하여 보텀 게이트 구조를 갖는 것을 일례로 설명하였지만, 상기 스위칭 및 구동 박막트랜지스터(미도시, DTr)는 폴리실리콘의 반도체층(미도시)을 구비하여 탑 게이트 구조를 갖도록 구성될 수도 있다. 이 경우 상기 스위칭 및 구동 박막트랜지스터는 순수 폴리실리콘의 액티브층과 이의 양측에 불순물이 도핑된 폴리실리콘의 소스 및 드레인 영역으로 이루어진 반도체층과, 게이트 절연막과, 상기 액티브층과 중첩하여 형성된 게이트 전극과, 상기 소스 및 드레인 영역을 노출시키는 반도체 콘택홀을 갖는 층간절연막과, 상기 반도체층 콘택홀을 통해 각각 상기 소스 및 드레인 영역과 접촉하며 서로 이격하며 형성된 소스 및 드레인 전극을 포함하여 구성된다.

한편, 상기 제 1 기판(110)은 그 자체가 유리재질로 이루어지고 있으며, 표면 식각을 진행하여 그 두께는 0.05mm 내지 0.2mm인 것이 특징이다.

또한, 전술한 구성을 갖는 제 1 기판(110)에 대응하여 마주하며 배치된 인캡슐레이션을 위한 제 2 기판(170)은 상기 제 1 기판(110)보다 더욱 우수한 유연한 특성 즉, 우수한 가연성을 갖는 재질인 고분자 물질 예를들면 폴리에테르(Polyester) 또는 폴리이미드(Polyimide)로 이루어진 필름(172)과 상기 필름(172)의 양측 표면 또는 양측 표면 중 어느 하나의 표면에 비산화성 금속물질 예 를들면 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 오스뮴(Os) 중 어느 하나로 도금 또는 증착되어 금속박막(175)이 형성된 것을 특징으로 하는 FPCB(flexible printed circuit board)로 이루어진 것이 특징이다.

전술한 실시예에 있어서 상기 제 2 기판(170)에는 상기 금속박막(175)이 상기 제 2 기판(170)의 베이스를 이루는 고분자 물질로 이루어진 필름(172)의 외측면 전면에 형성된 것을 보이고 있지만, 이는 일례를 보인 것이며 다양하게 변경될 수 있다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 유기전계 발광소자에 있어 FPCB로 이루어진 인캡슐레이션을 위한 제 2 기판(170)의 여러 변형예에 대한 단면도이다. 하부에 위치하는 유기전계 발광 다이오드(도 3의 E)를 포함하는 제 1 기판(도 3의 110)의 구성은 실시예와 동일하므로 제 2 기판(170)만을 도시하였다.

본 발명의 실시예에 있어서는 금속박막(도 3의 175)이 상기 필름(172)의 외측면 전면에 대해서 형성된 것을 보이고 있지만, 도 4a에 도시한 바와 같이 상기 금속박막(175)은 상기 제 1 기판(도 3의 110)과 마주하는 내측면 전면에 형성될 수도 있고, 또는 도 4b에 도시한 바와 같이 상기 제 2 기판의 베이스를 이루는 상기 필름(172)의 내측면 및 외측면 모두의 전면에 형성될 수도 있다.

또한, 본 발명에 따른 또 다른 변형예로서 상기 금속박막은 도 5a 내지 도 5e(본 발명에 따른 유기전계 발광소자에 있어 FPCB로 이루어진 인캡슐레이션을 위한 제 2 기판의 또 다른 여러 변형예에 대한 단면도)에 도시한 바와같이 상기 제 2 기판(170)에 있어서, 상기 필름(172)의 내측면 또는 외측면 전면에 형성되지 않고, 유기전계 발광 다이오드(도 3의 E)가 형성된 표시영역(DA)에 대응해서 상기 표시영역(DA)과는 완전히 중첩하며 합착 오차 등을 고려하여 상기 표시영역(DA)보다는 큰 면적을 갖도록 부분적으로 형성될 수도 있다.

즉, FPCB로 이루어진 상기 제 2 기판(170)에 있어 상기 금속박막(175)은 상기 도 5a에 도시한 바와 같이, 상기 제 1 기판(도 3의 110)과 마주하는 상기 제 2 기판의 베이스인 필름(172)의 내측면의 표시영역(DA)과는 완전히 중첩하며 비표시영역에 대해서는 일부에 대해서만 부분적으로 중첩되도록 형성되거나, 또는 도 5b에 도시한 바와 같이 상기 제 2 기판(170)의 베이스인 필름(172) 외측면에 표시영역(DA)과는 완전 중첩하며 비표시영역(NA)에 대해서는 일부에 대해서만 부분적으로 중첩되도록 형성될 수도 있다.

또는, 도 5c에 도시한 바와 같이, 상기 금속박막(175)이 상기 필름(172)의 외측면에는 전면에 형성되고 내측면에는 부분적으로 비표시영역(NA)을 노출시키며 상기 표시영역(DA)과 완전 중첩하도록 형성될 수도 있으며, 또는 그 반대로 도 5d에 도시한 바와 같이 상기 필름(172)의 내측면에는 전면에 형성되고 외측면에는 부분적으로 비표시영역(NA)을 노출시키며 상기 표시영역(DA)과 완전 중첩하도록 형성될 수도 있다.

또는, 도 5e에 도시한 바와 같이, 상기 금속박막(175)이 상기 제 2 기판(170)의 베이스인 상기 필름(172)의 내측면 및 외측면의 표시영역과는 완전 중첩하며 부분적으로 비표시영역(NA)을 노출시키며 형성될 수도 있다.

이렇게 유연한 특성을 갖는 고분자 물질로 이루어진 필름(172)을 베이스로 하는 상기 제 2 기판(170)에 있어 비산화 금속으로 금속박막(175)이 상기 필름(172)의 내측면, 외측면 또는 양측면에 구비되는 경우, 금속물질은 그 특성상 분자구조가 물 분자보다 훨씬 치밀하므로 외부의 습기가 상기 제 2 기판(170)을 통해서는 그 내부로 침투할 가능성은 매우 희박해지므로 표시영역(DA)에 구비된 유기 발광층(도 3의 155)의 습기 침투에 의한 열화는 거의 원천적으로 방지할 수 있다.

도 6a와 도 6b는 본 발명에 따른 유기전계 발광소자에 있어 금속박막이 전면에 형성되지 않고 표시영역에 대응해서만 완전 중첩하도록 형성된 실시예 및 변형예에 대한 평면도이다.

도시한 바와같이 표시영역(DA)에 대해서는 완전 중첩하도록 금속박막(175)이 형성되는 경우, 상기 금속박막(175)의 평면 형태는 다양하게 변형될 수 있다. 통상적으로 표시영역(DA)은 사각형 형태를 이루는 것이 일반적이며, 이 경우, 상기 금속박막(175)은 그 평면 형태가 도 6a에 도시한 바와같이 표시영역(DA)의 형태와 동일한 사각형 형태를 이룰 수도 있고, 또는 도 6b에 도시한 바와같이 육각형 형태를 이룰 수도 있다. 도면에 나타난 형태 이외에도 상기 표시영역(DA)과 완전 중첩하도록 형성된다면 어떠한 형태를 이루어도 수분 침투에 의한 유기 발광층(도 3의 155)의 수명 단축의 문제는 발생하지 않는다.

한편, 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자(100)의 또 다른 특징으로서 전술한 구성을 갖는 제 1 기판(110)과 제 2 기판(170)의 사이에는 충진용 씰재(190)가 개재되어 상기 유리재질의 제 1 기판(110)과 상기 FPCB의 제 2 기판(170)이 전면 접착되어 구성되고 있다.

이렇게 제 1 및 제 2 기판(110, 170)이 그 내부에 이격공간을 갖지않고 접착 특성을 갖는 충진용 씰재(190)에 의해 완전 접착된 구성을 가짐으로써 2개의 기판(110, 170)은 하나의 패널 상태를 이루게 되므로 내구성이 향상되며, 상기 충진용 씰재(190)는 외부의 충격을 흡수하는 역할을 하게 됨으로써 외부 충격에 의한 구성요소가 파괴되는 등의 내구성 저하에 의한 문제는 어느 정도 해결될 수 있는 것이 특징이다.

나아가, 본 발명에 따른 유기전계 발광소자(100)는 별도의 흡습제 등도 필요로 하지 않으므로 제 2 기판(170) 내부에 홈을 형성하는 등의 복잡한 공정을 진행하지 않아도 되며 홈 형성에 의한 내구성 저하 등의 문제도 방지할 수 있다.

상기 유리재질의 제 1 기판(110)과 FPCB로 이루어진 제 2 기판(170)이 이들 두 기판(110, 170) 사이에 개재되는 충진용 씰재(190)에 의해 완전히 접착되는 구성을 가짐으로써 최종 제품은 내구성이 증가되므로 상기 유리재질로 이루어지는 제 1 기판(110)은 불산(HF) 등의 식각액을 이용하여 표면 식각을 진행하여 0.05mm 내지 0.2mm 정도의 두께를 갖도록 한 후, 전술한 스위칭 및 구동 박막트랜지스터(미도시, DTr)와 유기전계 발광 다이오드(E)를 형성하고, 상기 제 2 기판(170)과 충진용 씰재(190)를 개재하여 접착할 수 있다.

종래와 같이 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 불활성 기체 또는 진공의 분위기를 갖는 빈 공간이 존재하는 유기전계 발광소자의 경우, 제 1 기판을 본 발명에서와 같이 0.05mm 내지 0.2mm 정도의 두께를 갖는 유리기판을 사용할 경우, 완성된 제품은 외부 충격에 의해 쉽게 크렉, 깨짐 등이 발생하게 되거나, 얇은 두께로 인 해 가연성에 의해 심한 눌림에 의해 제 1 및 제 2 기판의 내측면이 서로 접촉하게 됨으로써 유기 발광층의 뭉게짐 등이 문제가 발생하게 된다.

하지만, 본 발명의 경우, 상기 제 1 및 제 2 기판(110, 170)과 그 내부가 충진용 씰재(190) 충진되어 빈 공간이 없는 하나의 패널을 이루게 됨으로써 유리재질로 이루어진 상기 제 1 기판(110)이 0.05mm 내지 0.2mm 정도의 두께를 갖는다 하더라도 외부에서 충격이 가해지는 경우 상기 충진용 씰재(190)의 충격 완화 작용에 의해 상기 제 1 기판(110)의 크렉 또는 깨짐 등이 발생하지 않는다. 또한, 상기 충진용 씰재(190)가 개재되어 있으므로 상기 제 1 및 제 2 기판(110, 190)이 서로 접촉하는 일은 발생하지 않는다.

한편, 본 발명에 따른 유기전계 발광소자의 경우 FPCB로서 제 2 기판을 구성함으로써 상기 유기전계 발광소자의 구동을 위한 외부 구동회로기판과 연결을 위한 별도의 FPC를 상기 제 1 기판에 실장하지 않고, 상기 제 2 기판 자체를 외부구동회로기판과 연결시킬 수도 있다.

본 발명에 따른 유기전계 발광소자가 이러한 구성을 가능하도록 하기 위해서는, 상기 제 2 기판은 내측면에 금속박막이 형성되는 경우 상기 금속박막은 전면에 형성되지 않고 부분적으로 상기 표시영역에 대응해서만 이를 완전히 덮은 형태로 구성되어야 하며, 이러한 금속박막과 이격하여 비표시영역에 상기 금속박막과 동일한 재질로 다수의 배선이 구비되어야 한다.

그리고, 상기 제 2 기판의 비표시영역에 구비된 다수의 배선과 상기 제 1 기 판에 구성된 게이트 및 데이터 배선 끝단의 게이트 및 데이터 패드전극과 접촉하여 연결시키는 구성을 이루어야 한다.

이렇게 제 2 기판을 외부 구동회로기판과 연결시키기 위한 FPC로 이용하는 경우, 도 7(본 발명의 일 실시예의 변형예에 따른 유기전계 발광소자에 대한 평면도로서 제 2 기판의 비표시영역 일부를 외부 구동회로와 연결시키는 FPC 자체로 이용할 수 있는 유기전계 발광소자를 도시한 도면) 및 도 8(본 발명의 일 실시예의 변형예에 따른 유기전계 발광소자에 대한 단면도로서 제 2 기판의 비표시영역 일부를 외부 구동회로와 연결시키는 FPC 자체로 이용할 수 있는 유기전계 발광소자를 도시한 도면, 금속박막은 필름의 외측면 전면 및 내측면 일부에 형성된 것을 도시함)에 도시한 바와같이, 상기 제 2 기판(170)은 상기 제 1 기판(110)보다 더 큰 면적으로 가지며 상기 외부 구동회로와 연결될 부분은 그 폭이 작아진 상태로 상기 제 1 기판(110) 외측으로 돌출된 형태를 이루는 것이 특징이다.

이때, 상기 제 1 기판(110)의 비표시영역(NA)에 구성된 게이트 및 데이터 패드전극(미도시, 138)과 상기 제 2 기판(170)의 내측면의 비표시영역(NA)에 구성된 다수의 배선(182)은 충진용 씰재(190)에 내부에 상기 비표시영역(NA)에 대응해서만 부분적으로 도포된 다수의 도전볼(195)에 의해 도통이 이루어지는 것이 특징이다.

조금 더 상세히 설명하면, 상기 게이트 및 데이터 패드전극(미도시, 138)이 형성된 부분에 대해서는 표시영역(DA)에 구성된 보호층(140a)보다 더 높은 높이를 갖는 보호층(140b)이 형성되거나 또는 상기 비표시영역(NA)에 대응해서만 제 2 보호층(미도시)이 더욱 형성되고, 상기 보호층(140a) 또는 제 2 보호층(미도시) 상부 에 형성된 상기 게이트 및 데이터 패드전극(미도시, 138)과 각각 연결된 보조 게이트 및 데이터 패드전극(미도시, 152)을 통해 이와 인접하는 상기 제 2 기판(170) 내의 비표시영역(NA)에 구비된 다수의 배선(182)과 상기 다수의 도전볼(195)에 의해 도통이 이루어지게 된다.

한편, 종래의 유기전계 발광소자의 경우, 별도의 FPC를 상기 제 1 기판에 실장하기 위해 진행하는 부분 가압에 의해 제 1 기판의 깨짐 등의 불량 발생을 초래한다.

하지만, 본 발명에 따른 유기전계 발광소자에 있어서는, 전술한 바와같이 제 2 기판(170)의 비표시영역(NA) 일부를 외부 구동회로기판(미도시)과 연결을 위한 FPC로 이용하는 경우, 상기 FPC로 이용되는 제 2 기판(170)은 상기 제 1 기판(110)과 전면 가압에 의해 접착됨으로서 특정 부분에만 가압됨으로서 발생하는 크랙, 깨짐 등의 불량 발생은 억제된다.

도 1은 일반적인 액티브 매트릭스형 유기전계 발광소자의 기본 화소 구조를 나타낸 도면.

도 2는 종래의 유기전계 발광소자에 대한 개략적인 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 유기전계 발광소자의 단면도.

도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 유기전계 발광소자에 있어 FPCB로 이루어진 인캡슐레이션을 위한 제 2 기판(170)의 여러 변형예에 대한 단면도.

도 5a 내지 도 5e는 본 발명에 따른 유기전계 발광소자에 있어 FPCB로 이루어진 인캡슐레이션을 위한 제 2 기판의 또 다른 여러 변형예에 대한 단면도.

도 6a와 도 6b는 본 발명에 따른 유기전계 발광소자에 있어 금속박막이 전면에 형성되지 않고 표시영역에 대응해서만 완전 중첩하도록 형성된 실시예 및 그 변형예에 대한 평면도.

도 7은 본 발명의 일 실시예의 변형예에 따른 유기전계 발광소자에 대한 평면도로서 제 2 기판의 비표시영역 일부를 외부 구동회로와 연결시키는 FPC 자체로 이용할 수 있는 유기전계 발광소자를 도시한 도면.

도 8은 본 발명의 일 실시예의 변형예에 따른 유기전계 발광소자에 대한 단면도로서 제 2 기판의 비표시영역 일부를 외부 구동회로와 연결시키는 FPC 자체로 이용할 수 있는 유기전계 발광소자를 도시한 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

100 : 유기전계 발광소자 110 : 제 1 기판

115 : 게이트 전극 118 : 게이트 절연막

120 : 반도체층 120a : 액티브층

120b : 오믹콘택층 133 : 소스 전극

136 : 드레인 전극 140 : 보호층

143 : 드레인 콘택홀 150 : 제 1 전극

153 : 뱅크 155 : 유기 발광층

155a, 155b, 155c : 적, 녹, 청색을 발광하는 유기 발광패턴

160 : 제 2 전극

170 : 제 2 기판 172 : 필름

175 : 금속박막 190 : 충진용 씰재

Claims (10)

1. 다수의 화소영역을 포함하는 표시영역과 이의 외측으로 비표시영역이 정의(定義)되며 제 1 두께를 갖는 제 1 기판과;

   상기 제 1 기판 상의 상기 화소영역에 형성된 구동 및 스위칭 박막트랜지스터와;

   상기 구동 박막트랜지스터의 드레인 전극과 연결되며 제 1 전극과 유기 발광층과 제 2 전극으로 구성된 유기전계 발광 다이오드와;

   상기 제 1 기판과 마주하며 베이스를 이루는 고분자 물질로 이루어진 필름과 상기 필름 표면에 구비된 금속박막을 포함하는 제 2 기판과;

   상기 제 1 기판 및 제 2 기판 사이의 전면에 개재되며 접착 특성을 갖는 충진용 씰재

   를 포함하는 유기전계 발광소자.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 금속박막은 상기 제 1 기판과 마주하는 내측면 또는 외측면 중 어느 하나의 면에 형성되거나 또는 상기 내측면 및 외측면 모두에 형성된 것이 특징인 유기전계 발광소자.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 금속박막은 상기 필름의 전면에 형성되거나 또는 상기 표시영역과 완전히 중첩하는 형태로 상기 비표시영역을 노출시키며 형성되는 것이 특징인 유기전계 발광소자.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 금속박막은 비산화금속인 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 오스뮴(Os) 중 어느 하나로 이루어진 것이 특징인 유기전계 발광소자.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 두께는 0.05mm 내지 0.2mm인 유기전계 발광소자.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 기판상에 서로 교차하여 상기 화소영역을 정의하는 게이트 배선 및 데이터 배선과;

   상기 게이트 배선과 데이터 배선 중 어느 하나의 배선과 나란하게 이격하며 형성된 전원배선

   을 포함하며, 상기 게이트 및 데이터 배선은 상기 스위칭 박막트랜지스터와 연결되며, 상기 전원배선은 상기 구동박막트랜지스터와 연결된 것이 특징인 유기전계 발광소자.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 2 기판은 상기 제 1 기판 외측으로 돌출되는 돌출부를 가지며, 상기 돌출부의 내측면에는 상기 금속박막과 이격하며 상기 금속박막을 이루는 동일한 물질로 다수의 배선이 형성되며, 상기 다수의 각 배선은 상기 제 1 기판에 구비된 상기 게이트 및 데이터 배선과 전기적으로 연결됨으로써 상기 제 2 기판의 돌출부는 외부 구동회로와 연결되는 FPC(Flexible printed circuit)로서의 역할을 하는 것이 특징인 유기전계 발광소자.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 게이트 및 데이터 배선의 끝단이 위치하는 상기 비표시영역에는 상기 게이트 및 데이터 배선의 끝단에 각각 게이트 및 데이터 패드전극이 형성되며,

   상기 게이트 및 데이터 패드전극과 연결되며 보조 게이트 및 데이터 패드전극이 형성되며,

   상기 보조 게이트 및 데이터 패드전극과 상기 제 2 기판에 구비된 다수의 배선은 상기 충진용 씰재에 구비된 다수의 도전볼을 통해 도통되는 것이 특징인 유기전계 발광소자.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 고분자 물질은 폴리에테르(Polyester) 또는 폴리이미드(Polyimide)인 것이 특징인 유기전계 발광소자.
10. 제 1 항에 있어서,

    상기 구동 및 스위칭 박막트랜지스터를 덮으며 상기 구동 박막트랜지스터의 드레인 전극을 노출시키는 드레인 콘택홀을 갖는 보호층이 구비되고 있으며,

    상기 유기전계 발광 다이오드의 제 1 전극은 각 화소영역별로 상기 드레인 콘택홀을 통해 상기 구동 박막트랜지스터의 드레인 전극과 연결되며,

    상기 유기전계 발광 다이오드의 제 2 전극은 상기 표시영역 전면에 상기 유기 발광층을 덮으며 형성된 것이 특징인 유기전계 발광소자.

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