KR20120041510A - 유기전계 발광소자 및 이를 제조하기 위한 쉐도우 마스크 - Google Patents

유기전계 발광소자 및 이를 제조하기 위한 쉐도우 마스크 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 3가지 색을 각각 발광하는 3개의 서브 픽셀을 하나의 픽셀로 정의하며, 다수의 픽셀을 구비한 표시영역을 포함하는 유기전계 발광소자에 있어서,
상기 표시영역은 제 1 방향으로 제 1 폭을 갖는 제 1 스트라이프와 상기 제 1 폭보다 큰 제 2 폭을 갖는 제 2 스트라이프가 정의되며, 상기 제 1 스트라이프 내부에는 상하로 서로 연속된 2개의 서브픽셀이 하나의 단위영역을 이루며, 상기 단위영역은 제 1색을 발광하는 제 1 단위영역과 제 2 색을 발광하는 제 2 단위영역이 교대하는 형식으로 배치되며, 상기 제 2 스트라이프 내부에는 서로 이웃한 제 1 및 제 2 색을 발광하는 서브픽셀에 대응하여 제 3 색을 발광하는 서브픽셀이 배치된 것을 특징으로 하는 유기전계 발광소자 및 이의 제조를 위한 쉐도우 마스크를 제공한다.

Description

유기전계 발광소자 및 이를 제조하기 위한 쉐도우 마스크{Organic electro luminescent device and shadow mask for fabricating the same}
본 발명은 유기전계 발광소자(Organic electroluminescent device)에 관한 것이며, 특히 300ppi이상의 고해상도 구현이 가능한 화소배열 구조를 갖는 유기전계 발광소자 및 이의 제조에 이용되는 쉐도우 마스크에 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.
따라서, 근래에 들어서 유기전계 발광소자를 이용하여 대면적 고화질의 표시장치를 구현하려는 시도가 이루어지고 있다.
도 1은 종래의 유기전계 발광소자의 표시영역 일부에 대한 평면도이다.
도시한 바와같이, 종래의 유기전계 발광소자(10)는 컬러를 표현하기 위한 서브 픽셀의 배열이 동일한 폭을 갖는 스트라이프 형태로 이루어지고 있다. 스트라이프 타입 표시영역을 갖는 유기전계 발광소자(10)의 경우, 각 스트라이프(S1, S2, S3) 별로 동일한 색을 서브 픽셀(SP)이 각각 세로 방향으로 정렬되며, 적, 녹, 청색의 컬러(R, G, B)를 나타내는 스트라이프(S1, S2, S3)가 순차적으로 가로 방향으로 배열된다. 이때, 가로방향으로 이웃한 적, 녹, 청색(R, G, B)을 발광하는 3개의 서브 픽셀(SP)이 하나의 픽셀(P)로 구동하게 된다.
한편, 이러한 스트라이프 타입으로 배치된 표시영역를 갖는 종래의 유기전계 발광소자(10)를 제조하는데 사용되는 쉐도우 마스크의 경우 세로 방향으로는 연결된 형태의 개구를 가지며, 동일 컬러 서브픽셀의 세로 방향 개구율을 최대로 형성한다.
이러한 구성을 갖는 쉐도우 마스크의 경우, 일반적으로 에칭방법에 의해 제작되며 유기 발광 물질을 이용한 증착 공정 진행 시의 쉐도우 효과를 최소화하기 위해 상기 개구의 측면은 테이퍼 형태를 갖도록 형성하고 있다. 따라서 이로 인해 상기 쉐도우 마스크에 있어 기판과 마주하는 면의 개구 크기와 증착 방향의 개구 크기가 다르게 형성된다.
이러한 구조를 갖는 쉐도우 마스크를 이용해서 스트라이프 타입의 픽셀 배치구조를 갖는 표시영역을 갖는 유기전계 발광소자를 제조하는 경우 300ppi 이상의 고해상도를 구현하는 데에는 많은 어려움이 있다.
즉, 전술한 바와 같은 스트라이프 타입의 서브픽셀 배열로 현재 대응 가능한 쉐도우 마스크의 제작 해상도는 최대 240ppi 정도이며, 300ppi 이상의 고해상도를 구현할 수 없는 실정이다. 이는 상기 쉐도우 마스크의 개구 형성을 위해 요구되는 최소면적과, 개구간 간 거리가 제한이 있기 때문이다. 개구가 너무 좁으면 원하는 형상 구현이 어려우며, 이웃한 개구가 서로 붙어 버리는 현상이 발생되며, 개구간 거리 즉, 립 폭이 너무 좁으면 전체 식각 비율이 커져서 쉐도우 마스크 자체의 기계적인 강도 저하가 발생한다.
현재 강성 유지를 위해 요구되는 쉐도우 마스크의 오픈 피치는 최소 33㎛, 립 폭은 55㎛가 되며, 적, 녹, 청색이 순차 반복하는 스트라이프 방식 또는 슬롯 방식으로 배치되는 구성을 갖는 유기전계 발광소자를 전술한 조건을 만족하는 쉐도우 마스크를 이용하여 제조시에는 최대 240ppi정도의 해상도를 갖게 됨을 알 수 있다.
따라서, 쉐도우 마스크의 특성을 고려한 300ppi 이상의 고해상도를 실현할 수 있는 새로운 서브픽셀 배치 구조를 갖는 유기전계 발광소자의 개발이 필요로 되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 쉐도우 마스크 제조 시 요구되는 최소의 개구면적과 개구간 영역의 요구치를 만족하면서 300ppi 이상의 고해상도를 실현할 수 있는 서브 픽셀 배치구조를 갖는 유기전계 발광소자를 제공하는 것과, 이러한 300ppi이상의 해상도를 갖는 유기전계 발광소자를 제조할 수 있는 강성이 유지되는 쉐도우 마스크를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자는, 3가지 색을 각각 발광하는 3개의 서브 픽셀을 하나의 픽셀로 정의하며, 다수의 픽셀을 구비한 표시영역을 포함하는 유기전계 발광소자에 있어서, 상기 표시영역은 제 1 방향으로 제 1 폭을 갖는 제 1 스트라이프와 상기 제 1 폭보다 큰 제 2 폭을 갖는 제 2 스트라이프가 정의되며, 상기 제 1 스트라이프 내부에는 상하로 서로 연속된 2개의 서브픽셀이 하나의 단위영역을 이루며, 상기 단위영역은 제 1색을 발광하는 제 1 단위영역과 제 2 색을 발광하는 제 2 단위영역이 교대하는 형식으로 배치되며, 상기 제 2 스트라이프 내부에는 서로 이웃한 제 1 및 제 2 색을 발광하는 서브픽셀에 대응하여 제 3 색을 발광하는 서브픽셀이 배치된 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 제 1 스트라이프 내부에 구비된 서브픽셀 각각은 사각형 형태를 이루며, 상기 제 1 및 제 2 단위영역 또한 사각형 형태를 이루며, 상기 제 2 스트라이프 내부에 형성되는 서브픽셀은 직사각형 형태를 가지며 상기 제 1 스트라이프 내부에 형성된 서로 이웃하며 서로 다른 색을 발광하는 2개의 서브픽셀에 대응하여 배치된 것이 특징이다.
또한, 상기 제 1 스트라이프 내부에 구비된 서브픽셀 각각은 사다리꼴 형태를 이루며, 상기 제 1 및 제 2 단위영역 각각은 이들 제 1 및 제 2 단위영역을 이루는 2개의 서브픽셀이 밑변이 마주하도록 배치되며, 서로 다른 색을 발광하는 서브픽셀간에는 윗변이 마주하도록 배치되며, 상기 제 2 스트라이프 내부에 형성되는 서브픽셀은 직사각형 형태를 가지며 상기 제 1 스트라이프 내부에 형성된 서로 이웃하며 서로 다른 색을 발광하는 2개의 서브픽셀에 대응하여 배치된 것이 특징이다.
또한, 상기 제 1 스트라이프 내부에 구비된 서브픽셀 각각은 사다리꼴과 상기 사다리꼴의 밑변과 동일한 크기를 일변을 갖는 사각형이 상기 밑변과 일변이 접합된 형태의 오각형 형태를 이루며, 상기 제 1 및 제 2 단위영역 각각은 이들 제 1 및 제 2 단위영역을 이루는 2개의 서브픽셀이 사각형 부분이 마주하도록 배치되며, 서로 다른 색을 발광하는 서브픽셀 간에는 사다리꼴 부분이 마주하도록 배치되며, 상기 제 2 스트라이프 내부에 형성되는 서브픽셀은 직사각형 형태를 가지며 상기 제 1 스트라이프 내부에 형성된 서로 이웃하며 서로 다른 색을 발광하는 2개의 서브픽셀에 대응하여 배치된 것이 특징이다.
또한, 서로 이웃한 제 1 스트라이프 내에 각각 구비되며 최 인접한 제 1 단위영역 간의 이격간격은 55㎛ 이상인 것이 특징이다.
또한, 상기 제 1 스트라이프는 적 및 녹색을 발광하는 서브픽셀로 이루어지며, 상기 제 2 스트라이프는 청색을 발광하는 서브픽셀로 이루어진 것이 특징이다.
본 발명에 따른 유기전계 발광소자 제조를 위해 사용되는 쉐도우 마스크는, 제 1 항 기재에 따른 유기전계 발광소자를 제조하기 위해 이용되며, 기판과 마주하는 면에 형성된 면적이 증착되는 기체가 입사되는 면에 구비된 면적보다 작은 것을 특징으로 하는 다수의 개구와, 개구와 개구 사이의 립으로 구성되는 쉐도우 마스크에 있어서, 상기 마스크 내에 구비되는 서로 이웃한 개구 사이에 위치하는 상기 립의 폭은 d ≥ (t/tan(θ))/2 (d는 립 폭, t는 쉐도우 마스크를 이루는 시트의 두께, θ는 개구 측면의 테이퍼 각도)를 만족하도록 형성되는 것이 특징이다.
이때, 상기 θ는 60도 내지 70도이며, 상기 t는 40㎛ 내지 50㎛인 것이 바람직하다.
또한, 상기 각 개구의 꼭지점이 라운드 처리된 구성을 이루는 경우, 라운드 처리전의 상기 이웃한 개구 꼭지점간 거리는 d2 = (t/tan(θ))/2 - (r*π)*2 (d2는 라운드 처리전의 이웃한 개구 꼭지점간 거리, t는 쉐도우 마스크를 이루는 시트의 두께, θ는 개구 측면의 테이퍼 각도, r은 라운드 부의 반지름)를 만족하는 것이 특징이다.
본 발명에 따른 유기전계 발광소자는 30% 이상의 개구율을 유지하면서 300ppi 이상의 고해상도 구현이 가능한 장점이 있다.
나아가 300ppi 이상의 고해상도 구현을 실현하면서도 화소 배치 특성상 쉐도우 마스크의 개구 형성 조건을 만족시킴으로써 쉐도우 마스크의 기계적 강도의 저하를 유발시키지 않는 장점이 있다.
도 1은 종래의 유기전계 발광소자의 표시영역 일부에 대한 평면도.
도 2는 일반적인 유기전계 발광소자의 한 화소에 대한 회로도.
도 3은 일반적인 유기전계 발광소자에 대한 개략적인 단면도.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 표시영역 일부를 도시한 평면도.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 표시영역 일부를 도시한 평면도.
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 표시영역 일부를 도시한 평면도.
도 7a는 일반적인 쉐도우 마스크의 개구를 표시한 평면도이며, 도 7b는 쉐도우 마스크의 2개의 연속된 개구를 절단한 부분에 대한 단면도.
도 8은 본 발명의 제 1 내지 제 3 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 제조에 이용되는 제 1 쉐도우 마스크에 대한 평면도.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 제 1 내지 제 3 실시예 각각에 따른 유기전계 발광소자의 제조에 이용되는 제 2 쉐도우 마스크에 대한 평면도.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
우선, 간단히 유기전계 발광소자의 구성 및 동작에 대해 설명한다.
도 2는 일반적인 유기전계 발광소자의 한 화소에 대한 회로도이다.
도시한 바와 같이, 유기전계 발광소자의 하나의 각 서브 픽셀은 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 서브 픽셀(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 서브 픽셀(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 3은 일반적인 유기전계 발광소자에 대한 개략적인 단면도이다.
도시한 바와 같이, 종래의 유기전계 발광소자(100)는 제 1, 2 기판(110, 170)이 서로 대향되게 배치되어 있다.
상기 제 1 기판(110)에 있어서는 표시영역(AA)과, 상기 표시영역(AA) 외측으로 비표시영역(NA)이 정의되고 있으며, 상기 표시영역(AA)에는 게이트 배선(미도시)과 데이터 배선(미도시)에 의해 포획되는 영역이라 정의되는 다수의 서브 픽셀(SP)이 구비되고 있으며, 상기 데이터 배선(미도시)과 나란하게 전원배선(미도시)이 구비되고 있다. 이러한 다수의 각 서브픽셀(P)에는 스위칭 및 구동 박막트랜지스터(미도시, DTr)가 형성되어 있고, 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)와 연결되며 제 1 전극(147)이 형성되어 있다.
또한, 상기 제 1 전극(147) 상부에는 적(R), 녹(G), 청(B)색을 발광하는 유기 발광 패턴(155a, 155b, 155c)을 포함하는 유기 발광층(155)이 형성되어 있고, 유기 발광층(155) 상부에는 전면에 제 2 전극(158)이 형성되어 있다.
그리고, 전술한 구성요소가 구비된 상기 제 1 기판(110)에 대응하여 인캡슐레이션을 위해 제 2 기판(170)이 대향하고 있으며, 상기 제 1 및 제 2 기판(110, 170)의 상기 표시영역(AA) 외측으로 비표시영역(NA)에는 상기 표시영역(AA)을 테두리하며 씰패턴(180)이 형성되고 있다. 이때, 상기 두 기판(110, 170) 사이의 내부 영역이 수분 및 대기 중에 노출되지 않도록 그 테두리에 상기 씰패턴(180)이 형성된 상태에서 불활성 기체나 또는 진공의 분위기에서 상기 두 기판(110, 170)이 합착됨으로써 패널 상태를 유지하고 있다.
전술한 구성을 갖는 유기전계 발광소자에 있어서, 본 발명의 특징적인 구성을 갖는 표시영역 내에서의 서브 픽셀 및 픽셀의 배치 구조에 대해 설명한다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 표시영역 일부를 도시한 평면도이다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기전계 발광소자(100)는 그 표시영역(AA)에서의 서브 픽셀(SP)이 비대칭적 델타구조를 이루고 있는 것이 특징이다.
즉, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기전계 발광소자(100)는 적, 녹, 청색중 어느 두 색을 발광하는 서브픽셀 예를들면 적색(R)과 녹색(G)을 발광하는 서브픽셀(SP1, SP2)(이하 적색 및 녹색 서브픽셀이라 칭함)은 세로라인 즉, 데이터 배선(미도시)의 길이방향으로 하나의 제 1 스트라이프(S1) 내에서 서로 교대하는 형태로 형성되며, 이러한 적 및 녹색 서브픽셀(SP1, SP2)로 이루어진 제 1 스트라이프(S1)와 이웃하며 나머지 한 색 예를들면 청색(B)을 발광하는 서브픽셀(SP3)(이하 청색 서브픽셀로 칭함)로 이루어진 제 2 스트라이프(S2)가 서로 교대하는 형태로 배치된 구성을 갖는 것이 특징이다.
이때, 상기 제 1 스트라이프(S1)는 제 1 폭을 가지며 상기 제 2 스트라이프(S2)는 제 1 폭보다 작은 제 2 폭을 갖는 것이 특징이다.
또한, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기전계 발광소자(100)에 있어서 또 다른 특징은 상기 제 1 스트라이프(S1)를 이루는 적 및 녹색 서브픽셀(SP1, SP2)은 동일 색의 서브픽셀이 연속하여 배치되고 있다는 것이다. 즉, 상기 제 1 스트라이프(S1)는 상하로 연속되는 동일한 색을 발광하는 사각형 형태의 2개의 서브픽셀을 하나의 단위영역(SA1, SA2)으로 하여, 연속한 2개의 적색 서브픽셀(SP1)로 이루어진 제 1 단위영역(SA1)과 연속한 2개의 녹색 서브픽셀(SP3)로 이루어진 제 2 단위영역(SA2)이 교대하는 형태로 구성되고 있는 것이 특징이다. 이때, 상기 제 1 및 제 2 단위영역(SA1, SA2) 또한 적 및 녹 서브픽셀(SP1, SP2)이 사각형 형태를 가짐으로써 사각형를 이루는 것이 특징이다.
한편, 상기 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기전계 발광소자(100)의 표시영역(AA)에 있어서, 서로 이웃하는 제 1 스트라이프(S1) 간에는 서로 다른 색을 발광하는 단위영역(SA1, SA2)이 대응되도록 즉, 서로 같은 색을 발광하는 단위영역은 서로 대각방향에 위치하도록 배치되고 있는 것이 또 다른 특징이다.
전술한 구성을 갖는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기전계 발광소자(100)에 있어서 서로 이웃하는 상기 제 1 스트라이프(S1) 이격간격은 최소 55㎛ 정도가 되는 것이 특징이다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기전계 발광소자(100)의 하나의 픽셀(P)은 제 1 스트라이프(S1) 내에 서로 이웃하며 다른 색을 발광하는 제 1 및 제 2 단위영역(SA1, SA2)간의 경계를 기준으로 상기 경계의 상부 및 하부에 구비된 적 및 녹색 서브픽셀(SP1, SP2)과 상기 제 1 스트라이프(S1)와 이웃한 제 2 스트라이프(S2) 내에 구비되며 상기 적 및 녹색 서브픽셀(SP1, SP2)에 대응하여 상기 적 및 녹색 서브픽셀(SP1, SP2)보다 2배 더 긴 길이를 갖는 직사각형 형태의 청색 서브픽셀(SP3)로 이루어진 것이 특징이다. 이때, 상기 청색 서브픽셀(SP3)은 다른 두 색을 발광하는 서브픽셀(SP1, SP2) 각각의 길이보다 2배 정도 더 큰 길이를 가지며 직사각형 형태로 형성됨으로써 그 폭은 상기 제 1 스트라이프(S1) 내에 구비된 적 및 녹색 서브픽셀(SP1, SP2)의 폭보다 작은 폭을 갖는 것이 특징이다.
전술한 바와 같은 픽셀(P) 및 서브픽셀(SP1, SP2, SP3) 형태와 배치를 갖는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 경우, 이의 제조를 위해 사용되는 쉐도우 마스크를 300ppi 이상의 해상도를 갖도록 형성할 수 있으므로 문제되지 않는다.
한편, 도면에 있어서는 적 및 녹색 서브픽셀이 제 1 스트라이프(S1) 내에서 교대하고 청색 서브픽셀(SP3)이 제 2 스트라이프(S2) 내에 구비된 배치를 일례로 보이고 있지만, 상기 제 1 및 제 2 스트라이프(S1, S2) 내에서 상기 적, 녹, 청색 서브픽셀(SP1, SP2, SP3)의 배치는 자유롭게 변경 될 수 있음은 자명하다 할 것이다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예 따른 유기전계 발광소자의 표시영역 일부에 대한 평면도이다. 제 2 실시예의 경우 제 1 실시예와 동일한 구성요소는 동일한 도면부호를 부여하였다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기전계 발광소자(100)는 상기 적, 녹 및 청색 서브픽셀(SP1, SP2)의 배치는 전술한 제 1 실시예와 유사하며, 표시영역(AA) 내에서 상기 적, 녹, 청색 서브픽셀(SP1, SP2, Sp3)의 배치는 비대칭적 델타구조를 이루고 있는 것이 특징이다. 이때, 제 1 실시예와 차별점이 있는 것은 각 제 1 스트라이프(S1) 내에 구비되는 어느 두 색을 발광하는 서브화소 일례로 적 및 녹색 서브화소(SP1, SP2)는 그 각각의 형태가 사각형이 아닌 사다리꼴 형태를 이루고 있으며, 상기 제 2 스트라이프(S2) 내에 구비되는 나머지 한색을 발광하는 서브픽셀 일례로 청색 서브픽셀(SP3)은 직사각형 형태를 이루고 있다는 것이다.
조금 더 상세히 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기전계 발광소자(100)의 픽셀(P) 및 서브픽셀(SP1, SP2, SP3)의 배치 구조에 대해 설명하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기전계 발광소자(100)는 적, 녹, 청색을 발광하며 사각형 형태를 갖는 서브 픽셀 중 어느 두 색을 발광하는 서브픽셀 예를들면 적 및 녹색 서브픽셀(SP1, SP2)은 세로라인 즉, 데이터 배선의 길이방향으로 하나의 제 1 스트라이프(S1) 내에서 서로 교대하는 형태로 형성되며, 이러한 적 및 녹색 서브픽셀(SP1, SP2)로 이루어진 제 1 스트라이프(S1) 이웃하며 나머지 한 색 예를들면 청색 서브픽셀(SP3)로 이루어진 제 2 스트라이프(S2)가 서로 교대하는 형태로 배치된 구성을 갖는다. 이때, 상기 제 1 스트라이프(S1)는 제 1 폭을 가지며 상기 제 2 스트라이프(S2)는 제 1 폭보다 작은 제 2 폭을 갖는 것이 특징이다.
또한, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기전계 발광소자(100)의 또 다른 특징은, 상기 제 1 스트라이프(S1)는 동일한 색을 발광하는 2개의 서브픽셀(SP1, SP2)을 하나의 단위영역(SA1, SA2)으로 하며, 연속한 2개의 적색 서브픽셀(SP1)로 이루어진 제 1 단위영역(SA1)과 연속한 2개의 녹색 서브픽셀(SP3)로 이루어진 제 2 단위영역(SA2)이 교대하는 형태로 구성되고 있으며, 이때, 상기 제 2 스트라이프(S2)는 직사각형 형태의 청색 서브픽셀(SP3)만으로 이루어지고 있는 것이 특징이다.
이때, 상기 제 1 스트라이프(S1) 내에 구비된 하나의 단위영역(SA1, SA2)을 이루는 동일한 색을 발광하는 사다리꼴 형태를 갖는 서브픽셀(SP1, SP2)은 하나의 단위영역(SP1, SP2) 내에서 그 밑변이 서로 인접하여 위치하도록 배치되며, 서로 인접하여 서로 다른 색을 갖는 서브픽셀(SP1, Sp2) 간에는 윗변이 인접하도록 배치된 구성을 갖는 것이 특징이다. 따라서, 상기 각 단위영역(SP1, SP2)은 그 중앙이 볼록한 육각형 형태를 이룬다. 이렇게 제 2 스트라이프(S2) 내에서 동일한 색을 발광하는 서브픽셀을 연속적으로 배치하여 하나의 단위영역을 이루도록 한 것은 쉐도우 마스크 제조 시 서로 이웃한 개구간 이격간격을 충분히 확보할 수 있도록 하기 위함이다.
또한, 이러한 구성을 갖는 제 1 스트라이프(S1)에 대응하여 이와 인접한 제 2 스트라이프(S2) 내에 구비되는 직사각형 형태의 청색 서브픽셀(SP3)은 상기 제 1 스트라이프(S1) 내에 구비된 서로 인접한 적 및 녹색을 발광하는 2개의 서브필셀(SP1, SP2)에 모두 대응되도록 배치되고 있다.
한편, 상기 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기전계 발광소자(100)의 표시영역(AA)에 있어서, 서로 이웃하는 제 1 스트라이프(S1) 간에는 서로 다른 색을 발광하는 단위영역이 대응되도록 즉, 서로 같은 색을 발광하는 단위영역은 서로 대각방향에 위치하도록 배치되고 있는 것이 특징이다.
이때, 서로 이웃하는 상기 제 1 스트라이프(S1) 간 서로 마주하는 단위영역(SA1, SA2)의 꼭지점간 이격간격은 최소 55㎛ 정도가 되는 것이 특징이다.
또한, 이러한 구성을 갖는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기전계 발광소자(100)의 하나의 픽셀(P)은 제 1 스트라이프(S1) 내에 서로 다른 색을 발광하는 단위영역(SA1, SA2)의 경계를 기준으로 상기 경계의 상부 및 하부에 구비된 적 및 녹색 서브픽셀(SP1, SP2)과 상기 제 1 스트라이프(S1)와 이웃한 제 2 스트라이프(S2) 내에 구비되며 상기 적 및 녹색 서브픽셀(SP1, SP2)에 대응하여 상기 적 및 녹색 서브픽셀(Sp1, Sp2)보다 2배 더 긴 길이를 갖는 직사각형 형태의 청색 서브픽셀(Sp3)로 이루어진 것이 특징이다. 이때, 상기 청색 서브픽셀(SP3)은 다른 두 색을 발광하는 서브픽셀(SP1, SP2) 각각의 세로방향의 길이보다 2배 정도 더 큰 길이를 가지며 형성됨으로써 그 폭은 상기 제 1 스트라이프(S1) 내에 구비된 적 및 녹색 서브픽셀(SP1, SP2)의 폭보다 작은 폭을 갖는 것이 특징이다.
한편, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기전계 발광소자(100)의 경우도 도면에 있어서는 적 및 녹색 서브픽셀(SP1, SP2)이 제 1 스트라이프(S1) 내에서 교대하고 청색 서브픽셀이 제 2 스트라이프(S2) 내에 구비된 배치를 일례로 보이고 있지만, 상기 제 1 및 제 2 스트라이프(S2) 내에서 상기 적, 녹, 청색 서브픽셀의 배치는 자유롭게 변경 될 수 있음은 자명하다.
전술한 구성을 갖는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 경우 서로 이웃한 제 1 스트라이프(S1) 내에 구비된 동일한 색을 갖는 단위영역(SA1, SA2)의 꼭지점간 이격간격이 제 1 실시예와 마찬가지로 55㎛정도를 유지하지만, 제 1 실시예보다 더 큰 개구율을 갖는 것이 특징이다.
제 1 실시예의 경우, 도 4를 참조하면, 제 1 스트라이프(S1) 내에 형성되는 적 및 녹색 서브픽셀(SP1, SP2)이 사각형 형태를 이룸으로써 가로 방향으로 이웃한 서로 동일한 색을 발광하는 단위영역(SP1, SP2)의 꼭지점간 이격간격이 55㎛를 이루면 실질적으로 서로 이웃한 제 1 스트라이프(S1) 간의 이격간격 또한 55㎛가 되고 있다.
하지만, 제 2 실시예의 경우 도 5에 도시한 바와같이, 제 1 스트라이프(S1) 내에 구비되는 각 서브픽셀(SP1, SP2)은 사다리꼴 형태를 가지며, 동일색을 표시하며 상하로 이웃하여 형성되는 2개의 서브픽셀(SP1, SP2)은 밑변이 서로 마주하도록 또는 중첩되도록 배치됨으로서 서로 이웃한 제 1 스트라이프(S1) 내에 각각 구비된 실질적으로 동일 색을 발광하는 단위영역(SA1, SA2)의 꼭지점간 이격간격이 55㎛를 이루더라도 이는 윗변에 위치하는 꼭지점간 이격간격이 되므로 실질적으로 이웃한 제 1 스트라이프(S1) 내에 서로 마주하는 서로 다른 색을 발광하는 단위영역(SA1, SA2)간의 이격간격은 55㎛보다는 작게 됨을 알 수 있다.
따라서, 제 2 실시예에 따른 유기전계 발광소자(100)는 제 1 실시예 대비 표시영역 전면을 기준으로 약 6% 정도의 개구율 향상의 효과를 가지게 됨을 알 수 있었다.
도 6은 본 발명의 제 3 실시예 따른 유기전계 발광소자의 표시영역 일부에 대한 평면도이다. 본 발명의 제 3 실시예에 따른 유기전계 발광소자는 전술한 제 2 실시예와 제 1 스트라이프 내에 구비되는 서브픽셀의 형태만을 제외하고는 그 구조가 동일하므로 제 2 실시예와 차별점이 있는 부분에 대해서만 설명한다. 이때, 제 2 실시예와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하였다.
본 발명의 제 3 실시예에 있어서 제 2 실시예와 차별점이 있는 부분은 제 1 스트라이프(S1) 내에 구비되는 각 서브픽셀(SP1, SP2)의 형태에 있다.
제 2 실시예에 있어서는 제 1 스트라이프(도 5의 S1) 내에 구비되는 서브픽셀(도 5의 SP1, SP2)은 사다리꼴 형태가 됨을 보이고 있지만, 제 3 실시예의 경우 제 1 스트라이프(S1) 내에 구비되는 서브픽셀(SP1, SP2)은 각각 사다리꼴을 갖는 제 1 영역(a1)과 사각형 형태를 갖는 제 2 영역(a2)으로 이루어진 오각형 형태를 이루는 것이 특징이다. 이때, 상기 사다리꼴 형태의 제 1 영역(a1)의 밑변과 상기 사각형 형태의 제 2 영역(a2)의 일변이 접합된 상태를 이루며 서로 접합되는 상기 사다리꼴의 밑변 길이와 상기 사각형의 일변의 길이가 같은 것이 특징이다.
이때, 상기 각 제 1 스트라이프(S1) 내에 구비된 오각형 형태를 갖는 서브픽셀(SP1, SP2)은 서로 동일한 색을 발광하는 이웃한 서브픽셀 2개가 하나의 단위영역(SA1, SA2)을 이루며, 서로 다른 색을 발광하는 즉, 적색을 발광하는 제 1 단위영역(SA1)과 녹색을 발광하는 제 2 단위영역(SA2)이 서로 교대하며 형성되고 있으며, 하나의 단위영역(SA1, SA2) 각각은 서로 장변을 갖는 부분 즉, 사각형 형태의 제 2 영역(a2)이 서로 마주하도록 또는 중첩되도록 배치된 구성을 갖는 것이 특징이다.
제 3 실시예에 있어서 그 이외의 구성은 전술한 제 2 실시예와 동일하므로 이하 설명은 생략한다.
전술한 구성을 갖는 본 발명에 따른 제 3 실시예의 경우, 제 2 실시예보다도 개구율 측면에서 2% 내지 3% 더 향상되었음을 알 수 있었다.
이후에는 전술 바와 같이 300ppi 이상의 해상도를 갖는 유기전계 발광소자를 제조하는데 이용되는 쉐도우 마스크의 구조에 대해 설명한다.
우선, 일반적인 쉐도우 마스크를 강도 등에 문제되지 않도록 제조 위한 조건에 대해 설명한다.
도 7a는 일반적인 쉐도우 마스크의 개구를 표시한 평면도이며, 도 7b는 쉐도우 마스크의 2개의 연속된 개구를 절단한 부분에 대한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 쉐도우 마스크(200)는 다수의 개구(oa)와 개구(oa) 사이의 립(rip) 부분으로 이루어진다. 이때, 상기 개구(oa)는 증착 특성을 극대화하기 위해 기판과 마주하는 면과 열에 의해 증발된 기체가 입사되는 면에서의 개구(oa) 크기를 달리하고 있으며, 개구(oa)는 그 측면이 테이퍼 진 형태를 이루는 것이 일반적이다. 이때, 테이퍼 각도는 통상 60도 내지 70도 정도가 되고 있다.
즉, 기판과 마주하는 면에 구비되는 각 개구(oa)의 크기는 증발된 기체가 입사되는 면의 개구(oa)의 크기보다 작게 형성되는 것이 일반적이다.
따라서, 이러한 형태를 갖는 개구(oa)의 구성에 의해 개구(oa)를 기판과 마주하는 면을 정면에서 바라봤을 때의 개구(oa)간 상하좌우의 이격간격 및 인접한 개구(oa)의 꼭지점간 이격간격의 확보가 쉐도우 마스크(200)의 강도를 유지하는데 중요한 요소가 되고 있다.
전술한 형태로 즉, 개구(oa)를 갖는 쉐도우 마스크(200)를 형성하기 전 베이스를 이루는 금속재질로 이루어진 판 형태의 시트의 두께를 t라 할 때, 개구(oa)간 상하좌우의 이격간격 d는 최소한 상기 시트의 두께 t를 개구(oa)의 테이퍼 진 각도의 탄젠트 값의 2배의 값으로 나눈 값보다는 큰 값을 갖도록 형성해야 한다.
즉, 쉐도우 마스크(200)는 쉐도우 마스크(200)로서의 역할을 수행하기 하기 위한 립(rip)의 강도 유지를 위해 개구(oa)간 상하좌우의 이격간격은,
d ≥ (t/tan(θ))/2
(d는 개구의 이격간격, t는 시트 두께, θ는 개구 측면의 테이퍼 각도)
를 만족하도록 결정되어야 한다. 이때, 시트의 두께인 t는 통상 40㎛ 내지 50㎛ 정도인 것이 주로 사용되고 있다.
한편, 일례로 상기 쉐도우 마스크(200)의 시트의 두께 t가 45㎛이고, 개구(oa)의 측면 테이퍼 각도를 67도 정도로 할 경우 개구(oa)간 이격간격 즉, 립 폭 d는 55㎛ 정도가 됨을 알 수 있다.
개구(oa)의 꼭지점간 이격간격 또한 전술한 상하좌우로 이격한 개구(oa)간 이격간격 정도가 유지되어 함은 자명하며, 개구(oa)의 꼭지점 부분을 수직한 형태가 아닌 라운드 처리하는 경우, 라운드 되어짐으로서 꼭지점간의 이격간격이 늘어나는 것을 반영하게 되면 수직한 꼭지점을 갖는 상태의 이격거리는 상하좌우 이격간격보다 더 작은 간격을 갖도록 할 수도 있다.
꼭지점이 라운드 처리되는 경우, 설계상의 수직한 꼭지점간 이격거리 즉, 상하좌우간 이격간격 d에서 라운드 처리됨으로서 줄어들게 되는 부분의 거리인 라운드 처리되는 부분의 호의 반지름에 π를 곱한 값의 2배 만큼의 길이((라운드의 반지름 * π)*2)를 빼준 만큼의 이격간격을 갖도록 형성할 수 있다. 이 경우 개구(oa)의 꼭지점이 라운드 처리되면 실질적으로 라운드 처리된 개구(oa)의 꼭지점간 이격간격은 상하좌우의 이격간격과 동일한 수준이 되게 된다.
한편, 본 발명의 제 1 내지 제 3 실시예에 따른 유기전계 발광소자는 서브 픽셀의 배치의 특성 상 전술한 바와같은 쉐도우 마스크의 제조 요건을 만족시킬 수 있으며, 따라서 강성이 유지되며 300ppi 이상의 해상도를 갖는 쉐도우 마스크 제작이 가능함을 알 수 있다.
한편, 전술한 바와 같은 비대칭의 픽셀 구조를 갖는 본 발명의 제 1 내지 제 3 실시예에 따른 유기전계 발광소자를 형성하기 위한 쉐도우 마스크는 각각 크게 2가지 다른 개구(oa) 형태를 갖는 것이 특징이다.
도 8은 본 발명의 제 1 내지 제 3 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 제조에 이용되는 제 1 쉐도우 마스크에 대한 평면도로서 스트라이프 타입으로 형성되는 청색 서브필셀 형성을 위한 것이며, 도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 제 1 내지 제 3 실시예 각각에 따른 유기전계 발광소자의 제조에 이용되는 제 2 쉐도우 마스크에 대한 평면도로서 적 및 녹색 서브픽셀 형성을 위한 것이다.
우선, 도 8을 참조하면, 제 1 쉐도우 마스크(300)는 본 발명의 제 1 내지 제 3 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 제 2 스트라이프 내에 구비되는 세로방향으로 긴 장축을 갖는 청색 서브픽셀 내에 유기 발광층 형성을 위한 것으로, 개구(oa)는 이격하는 스트라이프 형태로 형성되는 것이 특징이다.
이러한 제 1 쉐도우 마스크(300)는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 제 1 스트라이프(도 4의 S1) 간의 이격간격을 최소 55㎛ 정도가 되도록 형성하게 되면 립(rip)의 강도 등에 문제없이 300ppi의 이상의 해상도를 갖도록 할 수 있다.
한편 도 9a 내지 도 9c를 참조하면, 제 1 스트라이프(도 4의 S1) 내에 구비되는 사각형, 사다리꼴, 오각형 형태의 서브픽셀(도 4, 5, 6의 SP1 및 SP2) 내에 유기 발광층 형성을 위한 제 2 쉐도우 마스크(400)는 제 1 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 경우 제 2 스트라이프(도 4의 S2)에 대응되는 립(도 4의 S2) 폭을 55㎛ 정도가 되도록, 그리고 제 2 및 제 3 실시예의 경우는 제 2 스트라이프(도 5 및 도 6의 S2)에 대응되는 립(도 5및 도 6의 rip) 폭을 50㎛ 내지 55㎛정도가 되도록 형성해도 실질적으로 인접한 개구의 꼭지점간 이격간격은 최소 55㎛가 유지될 수 있으므로 제조 상의 문제는 발생되지 않으며, 300ppi 이상의 해상도를 갖도록 할 수 있다.
100 : 유기전계 발광소자
AA : 표시영역
P : 픽셀
S1, S2 : 제 1 및 제 2 스트라이프
SA1, SA2 : 제 1 및 제 2 단위영역
SP1, SP2, SP3 : 서브픽셀

Claims (9)

  1. 3가지 색을 각각 발광하는 3개의 서브 픽셀을 하나의 픽셀로 정의하며, 다수의 픽셀을 구비한 표시영역을 포함하는 유기전계 발광소자에 있어서,
    상기 표시영역은 제 1 방향으로 제 1 폭을 갖는 제 1 스트라이프와 상기 제 1 폭보다 큰 제 2 폭을 갖는 제 2 스트라이프가 정의되며, 상기 제 1 스트라이프 내부에는 상하로 서로 연속된 2개의 서브픽셀이 하나의 단위영역을 이루며, 상기 단위영역은 제 1색을 발광하는 제 1 단위영역과 제 2 색을 발광하는 제 2 단위영역이 교대하는 형식으로 배치되며, 상기 제 2 스트라이프 내부에는 서로 이웃한 제 1 및 제 2 색을 발광하는 서브픽셀에 대응하여 제 3 색을 발광하는 서브픽셀이 배치된 것을 특징으로 하는 유기전계 발광소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 스트라이프 내부에 구비된 서브픽셀 각각은 사각형 형태를 이루며, 상기 제 1 및 제 2 단위영역 또한 사각형 형태를 이루며,
    상기 제 2 스트라이프 내부에 형성되는 서브픽셀은 직사각형 형태를 가지며 상기 제 1 스트라이프 내부에 형성된 서로 이웃하며 서로 다른 색을 발광하는 2개의 서브픽셀에 대응하여 배치된 것이 특징인 유기전계 발광소자.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 스트라이프 내부에 구비된 서브픽셀 각각은 사다리꼴 형태를 이루며, 상기 제 1 및 제 2 단위영역 각각은 이들 제 1 및 제 2 단위영역을 이루는 2개의 서브픽셀이 밑변이 마주하도록 배치되며, 서로 다른 색을 발광하는 서브픽셀간에는 윗변이 마주하도록 배치되며,
    상기 제 2 스트라이프 내부에 형성되는 서브픽셀은 직사각형 형태를 가지며 상기 제 1 스트라이프 내부에 형성된 서로 이웃하며 서로 다른 색을 발광하는 2개의 서브픽셀에 대응하여 배치된 것이 특징인 유기전계 발광소자.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 스트라이프 내부에 구비된 서브픽셀 각각은 사다리꼴과 상기 사다리꼴의 밑변과 동일한 크기를 일변을 갖는 사각형이 상기 밑변과 일변이 접합된 형태의 오각형 형태를 이루며, 상기 제 1 및 제 2 단위영역 각각은 이들 제 1 및 제 2 단위영역을 이루는 2개의 서브픽셀이 사각형 부분이 마주하도록 배치되며, 서로 다른 색을 발광하는 서브픽셀 간에는 사다리꼴 부분이 마주하도록 배치되며,
    상기 제 2 스트라이프 내부에 형성되는 서브픽셀은 직사각형 형태를 가지며 상기 제 1 스트라이프 내부에 형성된 서로 이웃하며 서로 다른 색을 발광하는 2개의 서브픽셀에 대응하여 배치된 것이 특징인 유기전계 발광소자.
  5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    서로 이웃한 제 1 스트라이프 내에 각각 구비되며 최 인접한 제 1 단위영역 간의 이격간격은 55㎛ 이상인 것이 특징인 유기전계 발광소자.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 스트라이프는 적 및 녹색을 발광하는 서브픽셀로 이루어지며, 상기 제 2 스트라이프는 청색을 발광하는 서브픽셀로 이루어진 것이 특징인 유기전계 발광소자.
  7. 제 1 항 기재에 따른 유기전계 발광소자를 제조하기 위해 이용되며, 기판과 마주하는 면에 형성된 면적이 증착되는 기체가 입사되는 면에 구비된 면적보다 작은 것을 특징으로 하는 다수의 개구와, 개구와 개구 사이의 립으로 구성되는 쉐도우 마스크에 있어서,
    상기 마스크 내에 구비되는 서로 이웃한 개구 사이에 위치하는 상기 립의 폭은
    d ≥ (t/tan(θ))/2
    (d는 립 폭, t는 쉐도우 마스크를 이루는 시트의 두께, θ는 개구 측면의 테이퍼 각도)
    를 만족하도록 형성되는 것이 특징인 쉐도우 마스크.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 θ는 60도 내지 70도이며, 상기 t는 40㎛ 내지 50㎛인 것이 특징인 쉐도우 마스크.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 각 개구의 꼭지점이 라운드 처리된 구성을 이루는 경우,
    라운드 처리전의 상기 이웃한 개구 꼭지점간 거리는
    d2 = (t/tan(θ))/2 - (r*π)*2
    (d2는 라운드 처리전의 이웃한 개구 꼭지점간 거리, t는 쉐도우 마스크를 이루는 시트의 두께, θ는 개구 측면의 테이퍼 각도, r은 라운드 부의 반지름)
    를 만족하는 것이 특징인 쉐도우 마스크.
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