KR20230101325A - 전계 발광 표시장치 - Google Patents

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Abstract

이 출원은 봉지 기능을 갖는 캐소드 전극을 구비한 전계 발광 표시장치에 관한 것이다. 이 출원에 의한 전계 발광 표시장치는, 기판, 애노드 전극, 발광층, 캐소드 전극을 포함한다. 애노드 전극은 기판 위에 배치된다. 발광층은 애노드 전극 위에 배치된다. 캐소드 전극은 발광층 위에 배치된다. 캐소드 전극은, 순차 적층된 적어도 2개 이상의 도전층들을 포함한다.

Description

전계 발광 표시장치{Electroluminescence Display}
이 출원은 봉지 기능을 갖는 캐소드 전극을 구비한 전계 발광 표시장치에 관한 것이다. 특히, 이 출원은 발광 소자를 보호하는 봉지층을 별도로 구비하지 않고, 캐소드 전극 자체로 봉지 기능을 하는 전계 발광 표시장치에 관한 것이다.
근래 CRT(Cathode Ray Tube), LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel) 및 전계 발광소자(Luminescent Display) 등 다양한 형태의 표시장치가 개발되어 발전하고 있다. 이 같이 다양한 형태의 표시장치는 각각의 고유 특성에 맞춰 컴퓨터, 휴대폰, 은행의 입출금장치(ATM) 및 차량의 네비게이션 시스템 등과 같은 다양한 제품의 영상 데이터 표시를 위해 사용되고 있다.
특히, 자발광 표시장치인 유기 전계 발광 표시장치는 외부에서 수분과 가스와 같은 이물질이 소자 내부로 침투하는 경우, 유기 소자가 손상되어 사용 수명이 단축되는 문제가 발생한다. 이러한 문제를 방지하고자 유기 발광 소자를 보호하기 위한 봉지층을 적용하는 기술이 제안된 바 있다.
봉지층을 구비하기 위해서는 별도의 공정이 필요하여, 공정 및 제조 비용이 상승한다. 또한, 봉지층이 유기 발광 소자의 캐소드 전극과 계면 특성이 좋지 않은 경우, 봉지 성능을 온전히 보장할 수 없다. 따라서, 제조 공정이 단순하며, 제조 비용이 절감되면서도, 외부로부터의 수분 혹은 이물질이 침투하는 것을 방지할 수 있는 새로운 구조의 봉지층에 대한 기술 개발이 필요하다.
이 출원의 목적은 종래 기술의 문제점을 극복하기 위한 것으로, 유기 발광 소자를 보호하는 봉지층을 별도로 구비하지 않고, 캐소드 전극 자체로 우수한 봉지 성능을 확보한 전계발광 표시장치를 제공하는 데 있다. 이 출원의 다른 목적은, 캐소드 전극이 봉지 기능을 갖도록 구성함으로써, 제조 공정을 단순화하여 제조 비용을 절감할 수 있는 전계발광 표시장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 이 출원에 의한 전계 발광 표시장치는, 기판, 애노드 전극, 발광층, 캐소드 전극을 포함한다. 애노드 전극은 기판 위에 배치된다. 발광층은 애노드 전극 위에 배치된다. 캐소드 전극은 발광층 위에 배치된다. 캐소드 전극은, 순차 적층된 적어도 2개 이상의 도전층들을 포함한다.
일례로, 도전층들은, 산화 금속 물질로 이루어진 제1 산화 금속층, 금속 물질로 이루어진 제1 금속층 및 산화 금속 물질로 이루어진 제2 산화 금속층을 포함한다.
일례로, 도전층들은, 제2 산화 금속층 위에 적층되며, 금속 물질로 이루어진 제2 금속층을 더 포함한다.
일례로, 도전층들은, 금속 물질로 이루어진 제1 금속층, 산화 금속 물질로 이루어진 제1 산화 금속층, 및 금속 물질로 이루어진 제2 금속층을 포함한다.
일례로, 도전층들은, 제2 금속층 위에 적층되며, 산화 금속 물질로 이루어진 제2 산화 금속층을 더 포함한다.
일례로, 도전층들은, 금속 물질로 이루어진 제1 금속층, 산화 금속 물질로 이루어진 제1 산화 금속층 및 전도성 레진 물질로 이루어진 레진층을 포함한다.
일례로, 도전층들은, 레진층 위에 적층되며, 금속 물질로 이루어진 제2 금속층을 더 포함한다.
일례로, 도전층들은, 제2 금속층 위에 적층되며, 산화 금속 물질로 이루어진 제2 산화 금속층을 더 포함한다.
일례로, 도전층들은, 산화 금속 물질로 이루어진 제1 산화 금속층, 금속 물질로 이루어진 제1 금속층 및 전도성 레진 물질로 이루어진 레진층을 포함한다.
일례로, 도전층들은, 레진층 위에 적층되며, 산화 금속 물질로 이루어진 제2 산화 금속층을 더 포함한다.
일례로, 도전층들은, 제2 산화 금속층 위에 적층되며, 금속 물질로 이루어진 제2 금속층을 더 포함한다.
일례로, 도전층들은, 발광층과 접촉하는 제1 도전층, 제1 도전층과 접촉하는 제2 도전층 및 제2 도전층과 접촉하는 제3 도전층을 포함한다.
일례로, 제1 도전층과 제3 도전층 각각은, 금속층과 산화 금속층 중 적어도 어느 하나를 포함한다. 금속층의 두께는 산화 금속층의 두께보다 두껍다.
일례로, 산화 금속층의 두께는 10Å내지 200Å이다. 금속층의 두께는 100Å내지 3,000Å이다.
일례로, 제2 도전층은 전도성 레진 물질을 포함한다.
일례로, 금속 물질은, 알루미늄(Al), 은(Ag), 몰리브덴(Mo), 금(Au), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca) 및 바륨(Ba) 중에서 선택된 어느 하나를 포함한다. 산화 금속 물질은, 산화 알루미늄(Al2O3), 산화 몰리브덴(MoO), 산화 마그네슘(MgO), 산화 칼슘(CaO) 및 산화 바륨(BaO) 중에서 선택된 어느 하나를 포함한다.
일례로, 전도성 레진 물질은, Alq3, TmPyPB, Bphen, TAZ 및 TPB 중 어느 하나를 포함하는 도메인 물질, 그리고 도메인 물질 내에 분산된, Li, Cs, Cs2O3, CsN3, Rb2 및 C60와 같은 알칼리계 금속 물질로 이루어진 도펀트를 포함한다.
이 출원에 의한 전계 발광 표시장치는, 유기 발광 소자를 구성하는 캐소드 전극이 적어도 2개 층의 도전층이 순차 적층된 구조를 갖는다. 특히, 알루미늄과 같은 금속 물질을 포함하는 제1 도전층과 산화 알루미늄과 같은 산화 금속층을 포함하는 제2 도전층이 적층된 구조를 갖는다. 따라서, 캐소드 전극은 봉지 기능을 더 구비함으로써, 캐소드 전극을 형성하는 단일 공정으로, 캐소드 전극과 봉지층을 하나의 구조체로 형성할 수 있다. 그 결과, 제조 공정이 단순하며 제조 비용을 절감할 수 있다. 또한, 다층 도전 물질로 이루어진 구조체로 봉지 기능을 갖는 캐소드 전극을 형성하기 때문에, 박막들 사이의 결합력이 우수하여, 박리 현상과 같은 손상이 발생하지 않는다. 따라서, 이 출원은, 외부로부터 침투하는 이물질을 차단하는 성능이 우수한 봉지 기능을 갖는 캐소드 전극을 구비하는 전계 발광 표시장치를 제공할 수 있다.
도 1은 이 출원에 의한 전계 발광 표시장치의 개략적인 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 이 출원에 의한 전계 발광 표시장치를 구성하는 한 화소의 회로 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 이 출원에 의한 전계 발광 표시장치에 배치된 화소들의 구조를 나타내는 평면도이다.
도 4는 도 3의 II-II'를 따라 절취한, 이 출원에 의한 전계 발광 표시장치의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 5는 도 1의 I-I'을 따라 절취한, 이 출원에 의한 전계 발광 표시장치의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 6은 도 1의 III-III'을 따라 절취한, 이 출원에 의한 전계 발광 표시장치의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 7a 및 7b는 도 4의 사각 영역(X)를 확대한, 이 출원의 제1 실시 예에 의한 전계 발광 표시장치에서 발광 다이오드의 적층 구조를 나타내는 단면도이다.
도 8은 도 4의 사각 영역(X)를 확대한, 이 출원의 제2 실시 예에 의한 전계 발광 표시장치에서 발광 다이오드의 적층 구조를 나타내는 단면도이다.
도 9는 도 4의 사각 영역(X)를 확대한, 이 출원의 제3 실시 예에 의한 전계 발광 표시장치에서 발광 다이오드의 적층 구조를 나타내는 단면도이다.
도 10은 도 4의 사각 영역(X)를 확대한, 이 출원의 제4 실시 예에 의한 전계 발광 표시장치에서 발광 다이오드의 적층 구조를 나타내는 단면도이다.
도 11은 도 4의 사각 영역(X)를 확대한, 이 출원의 제5 실시 예에 의한 전계 발광 표시장치에서 발광 다이오드의 적층 구조를 나타내는 단면도이다.
도 12는 도 4의 사각 영역(X)를 확대한, 이 출원의 제6 실시 예에 의한 전계 발광 표시장치에서 발광 다이오드의 적층 구조를 나타내는 단면도이다.
도 13은 이 출원의 제7 실시 예에 의한 전계 발광 표시장치에서 발광 다이오드의 적층 구조를 나타내는 단면도이다.
도 14는, 이 출원의 제8 실시 예에 의한 전계 발광 표시장치의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 15는, 이 출원의 제9 실시 예에 의한 전계 발광 표시장치의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 16은, 이 출원의 제9 실시 예의 다른 예에 의한 전계 발광 표시장치의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 17은 이 출원의 일 응용예에 의한 전계 발광 표시장치에서 발광 다이오드의 적층 구조를 나타내는 단면도이다.
도 18은 이 출원의 다른 응용예에 의한 전계 발광 표시장치에서 발광 다이오드의 적층 구조를 나타내는 단면도이다.
도 19는 이 출원의 또 다른 응용예에 의한 전계 발광 표시장치에서 발광 다이오드의 적층 구조를 나타내는 단면도이다.
도 20은 이 출원의 또 다른 응용예에 의한 전계 발광 표시장치에서 발광 다이오드의 적층 구조를 나타내는 단면도이다.
이 출원의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 일 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 이 출원은 이하에서 개시되는 일 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 이 출원의 일 예들은 본 출원의 개시가 완전하도록 하며, 이 출원의 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 이 출원의 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
이 출원의 일 예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로, 여기에 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 이 출원의 예를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 출원의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이 출원 명세서에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
시간 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~후에', '~에 이어서', '~다음에', '~전에' 등으로 시간적 선후 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.
제1, 제2 등이 다양한 구성 요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성 요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성 요소는 이 출원의 기술적 사상 내에서 제2 구성 요소일 수도 있다.
"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1 항목, 제2 항목 및 제3 항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제1 항목, 제2 항목 또는 제3 항목 각각 뿐만 아니라 제1 항목, 제2 항목 및 제3 항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미할 수 있다.
이 출원의 여러 예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.
이하에서는 이 출원에 따른 표시장치에 대한 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 이 출원에 대해 상세히 설명한다. 도 1은 이 출원에 의한 전계발광 표시장치의 개략적인 구조를 나타내는 도면이다. 도 1에서 X축은 스캔 배선과 나란한 방향을 나타내고, Y축은 데이터 배선과 나란한 방향을 나타내며, Z축은 표시 장치의 높이 방향을 나타낸다.
도 1을 참조하면, 이 출원에 의한 전계 발광 표시장치는 기판(110), 게이트(혹은 스캔) 구동부(200), 데이터 패드부(300), 소스 구동 집적회로(410), 연성 배선 필름(430), 회로 보드(450), 및 타이밍 제어부(500)를 포함한다.
기판(110)은 절연 물질, 또는 유연성(flexibility)을 가지는 재료를 포함할 수 있다. 기판(110)은 유리, 금속, 또는 플라스틱 등으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 전계발광 표시장치가 플렉서블(flexible) 표시장치인 경우, 기판(110)은 플라스틱 등과 같은 유연한 재질로 이루어질 수도 있다. 예를 들어 투명 폴리이미드(polyimide) 재질을 포함할 수 있다.
기판(110)은 표시 영역(DA), 및 비표시 영역(NDA)으로 구분될 수 있다. 표시 영역(DA)은 영상이 표시되는 영역으로서, 기판(110)의 중앙부를 포함한 대부분 영역에 정의될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 표시 영역(DA)에는 스캔 배선들(혹은 게이트 배선들), 데이터 배선들 및 화소들이 형성된다. 화소들은 복수의 서브 화소들을 포함하며, 복수의 서브 화소들은 각각 스캔 배선들과 데이터 배선들을 포함한다.
비표시 영역(NDA)은 영상이 표시되지 않는 영역으로서, 표시 영역(DA)의 전체 또는 일부를 둘러싸도록 기판(110)의 가장자리 부분에 정의될 수 있다. 비표시 영역(NDA)에는 게이트 구동부(200)와 데이터 패드부(300)가 형성될 수 있다.
게이트 구동부(200)는 타이밍 제어부(500)로부터 입력되는 게이트 제어신호에 따라 스캔 배선들에 스캔(혹은 게이트) 신호들을 공급한다. 게이트 구동부(200)는 베이스 기판(110)의 표시 영역(DA)의 일측 바깥쪽의 비표시 영역(NDA)에 GIP(gate driver in panel) 방식으로 형성될 수 있다. GIP 방식은 게이트 구동부(200)가 기판(110) 상에 직접 형성되어 있는 구조를 일컫는다.
데이터 패드부(300)는 타이밍 제어부(500)로부터 입력되는 데이터 제어신호에 따라 데이터 배선들에 데이터 신호들을 공급한다. 데이터 패드부(300)는 구동 칩으로 제작되어 연성 배선 필름(430)에 실장되고 TAB(tape automated bonding) 방식으로 기판(110)의 표시 영역(DA)의 일측 바깥 쪽의 비표시 영역(NDA)에 부착될 수 있다.
소스 구동 집적 회로(410)는 타이밍 제어부(500)로부터 디지털 비디오 데이터와 소스 제어신호를 입력받는다. 소스 구동 집적 회로(410)는 소스 제어 신호에 따라 디지털 비디오 데이터를 아날로그 데이터 전압들로 변환하여 데이터 배선들에 공급한다. 소스 구동 집적 회로(410)가 칩으로 제작되는 경우, COF(chip on film) 또는 COP(chip on plastic) 방식으로 연성 배선 필름(430)에 실장될 수 있다.
연성 배선 필름(430)에는 데이터 패드부(300)와 소스 구동 집적 회로(410)를 연결하는 배선들, 데이터 패드부(300)와 회로 보드(450)를 연결하는 배선들이 형성될 수 있다. 연성 배선 필름(430)은 이방성 도전 필름(antisotropic conducting film)을 이용하여 데이터 패드부(300) 상에 부착되며, 이로 인해 데이터 패드부(300)와 연성 필름(430)의 배선들이 연결될 수 있다.
회로 보드(450)는 연성 배선 필름(430)들에 부착될 수 있다. 회로 보드(450)는 구동 칩들로 구현된 다수의 회로들이 실장될 수 있다. 예를 들어, 회로 보드(450)에는 타이밍 제어부(500)가 실장될 수 있다. 회로 보드(450)는 인쇄회로보드(printed circuit board) 또는 연성 인쇄회로보드(flexible printed circuit board)일 수 있다.
타이밍 제어부(500)는 회로 보드(450)의 케이블을 통해 외부의 시스템 보드로부터 디지털 비디오 데이터와 타이밍 신호를 입력 받는다. 타이밍 제어부(500)는 타이밍 신호에 기초하여 게이트 구동부(200)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 제어신호와 소스 구동 집적 회로(410)들을 제어하기 위한 소스 제어신호를 발생한다. 타이밍 제어부(500)는 게이트 제어신호를 게이트 구동부(200)에 공급하고, 소스 제어신호를 소스 구동 집적 회로(410)들에 공급한다. 제품에 따라 타이밍 제어부(500)는 소스 구동 집적 회로(410)와 한 개의 구동 칩으로 형성되어 기판(110) 상에 실장될 수도 있다.
도 2는 이 출원에 의한 전계발광 표시장치를 구성하는 한 화소의 회로 구성을 나타낸 도면이다. 도 3은 이 출원에 의한 화소들의 구조를 나타내는 평면도이다. 도 4는 도 3의 II-II'를 따라 절취한, 이 출원에 의한 전계 발광 표시장치의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 표시장치의 한 화소는 스캔 배선(SL), 데이터 배선(DL) 및 구동 전류 배선(VDD)에 의해 정의된다. 표시장치의 한 화소 내부에는 스위칭 박막 트랜지스터(ST), 구동 박막 트랜지스터(DT), 발광 다이오드(OLE) 그리고 보조 용량(Cst)을 포함한다. 구동 전류 배선(VDD)은 발광 다이오드(OLE)를 구동하기 위한 고 전위 전압이 인가된다.
예를 들어, 스위칭 박막 트랜지스터(ST)는 스캔 배선(SL)과 데이터 배선(DL)이 교차하는 부분에 배치될 수 있다. 스위칭 박막 트랜지스터(ST)는 스위칭 게이트 전극(SG), 스위칭 소스 전극(SS) 및 스위칭 드레인 전극(SD)을 포함한다. 스위칭 게이트 전극(SG)은 스캔 배선(SL)에 연결된다. 스위칭 소스 전극(SS)은 데이터 배선(DL)에 연결되며, 스위칭 드레인 전극(SD)은 구동 박막 트랜지스터(DT)에 연결된다. 스위칭 박막 트랜지스터(ST)는 구동 박막 트랜지스터(DT)에 데이터 신호를 인가함으로써 구동 시킬 화소를 선택하는 기능을 한다.
구동 박막 트랜지스터(DT)는 스위칭 박막 트랜지스터(ST)에 의해 선택된 화소의 발광 다이오드(OLE)를 구동하는 기능을 한다. 구동 박막 트랜지스터(DT)는 구동 게이트 전극(DG), 구동 소스 전극(DS) 및 구동 드레인 전극(DD)을 포함한다. 구동 게이트 전극(DG)은 스위칭 박막 트랜지스터(ST)의 스위칭 드레인 전극(SD)에 연결된다. 일례로, 구동 게이트 전극(DG)을 덮는 게이트 절연막(GI)을 관통하는 드레인 콘택홀(DH)을 통해 스위칭 드레인 전극(SD)이 연결되어 있다. 구동 소스 전극(DS)은 구동 전류 배선(VDD)에 연결되며, 구동 드레인 전극(DD)은 발광 다이오드(OLE)의 애노드 전극(ANO)에 연결된다. 구동 박막 트랜지스터(DT)의 구동 게이트 전극(DG)과 발광 다이오드(OLE)의 애노드 전극(ANO) 사이에는 보조 용량(Cst)이 배치된다.
구동 박막 트랜지스터(DT)는 구동 전류 배선(VDD)과 발광 다이오드(OLE) 사이에 배치된다. 구동 박막 트랜지스터(DT)는 스위칭 박막 트랜지스터(ST)의 드레인 전극(SD)에 연결된 게이트 전극(DG)의 전압의 크기에 따라 구동 전류 배선(VDD)으로부터 발광 다이오드(OLE)로 흐르는 전류량를 조정한다.
발광 다이오드(OLE)는 애노드 전극(ANO), 발광층(EL) 및 캐소드 전극(CAT)을 포함한다. 발광 다이오드(OLE)는 구동 박막 트랜지스터(DT)에 의해 조절되는 전류에 따라 발광한다. 다시 설명하면, 발광 다이오드(OLE)는 구동 박막 트랜지스터(DT)에 의해 조절되는 전류에 따라 발광량이 조절되므로, 전계발광 표시장치의 휘도를 조절할 수 있다. 발광 다이오드(OLE)의 애노드 전극(ANO)은 구동 박막 트랜지스터(DT)의 구동 드레인 전극(DD)에 접속되고, 캐소드 전극(CAT)은 저 전위 전압이 공급되는 저전원 배선(VSS)에 접속된다. 즉, 발광 다이오드(OLE)는 저 전위 전압과 구동 박막 트랜지스터(DT)에 의해 조절된 고 전위 전압에 의해 구동된다.
박막 트랜지스터들(ST, DT)이 형성된 기판(110)의 표면 위에 보호막(PAS)이 적층되어 있다. 보호막(PAS)은 산화 실리콘 혹은 질화 실리콘과 같은 무기막으로 형성하는 것이 바람직하다. 보호막(PAS) 위에는 평탄화 막(PL)이 적층되어 있다. 평탄화 막(PL)은 박막 트랜지스터들(ST, DT)이 형성된 기판(110)의 표면이 균일하지 않게되는데, 이를 평탄하게 하기 위한 박막이다. 높이 차이를 균일하게 하기 위해, 평탄화 막(PL)은 유기 물질로 형성할 수 있다. 보호막(PAS)과 평탄화 막(PL)에는 구동 박막 트랜지스터(DT)의 드레인 전극(DD) 일부를 노출하는 화소 콘택홀(PH)이 형성되어 있다.
평탄화 막(PL) 상부 표면에는 애노드 전극(ANO)이 형성되어 있다. 애노드 전극(ANO)은 화소 콘택홀(PH)을 통해 구동 박막 트랜지스터(DT)의 드레인 전극(DD)과 연결되어 있다. 애노드 전극(ANO)은 발광 다이오드(OLE)의 발광 구조에 따라 구성 요소가 달라질 수 있다. 일례로, 기판(110) 방향으로 빛을 제공하는 하부 발광형의 경우에는 투명 도전 물질로 형성할 수 있다. 다른 예로, 기판(110)과 대향하는 상부 방향으로 발광하는 경우에는 광 반사율이 우수한 금속 물질로 형성할 수 있다.
이 출원의 경우, 캐소드 전극이 인-캡(encapsulation) 기능을 구비하는 특징이 있으므로, 하부 발광형에 적합한 구조를 갖는다. 하부 발광형의 경우, 애노드 전극(ANO)은 투명 도전 물질로 형성하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 인듐-아연 산화물(Indium Zinc Oxide) 혹은 인듐-주석 산화물(Indium Tin Oxide)와 같은 산화 도전물질을 포함할 수 있다. 애노드 전극은 단일층 또는 다중층으로 이루어질 수 있다. 애노드 전극(ANO)은 저반사 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 애노드 전극(ANO)이 저반사 전극으로 이루어지는 경우, 애노드 전극(ANO)은 산화 몰리브덴-구리(MoCuOx)를 포함하는 하부층 및 구리(Cu)를 포함하는 상부층으로 이루어질 수 있다.
애노드 전극(AN0) 위에는, 발광층(EL)이 적층되어 있다. 발광층(EL)은 애노드 전극(ANO)과 뱅크(BA)를 덮도록 기판(110)의 표시 영역(DA) 전체에 형성될 수 있다. 일 예에 따른 발광층(EL)은 백색 광을 방출하기 위해 수직 적층된 2 이상의 발광부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 발광층(EL)은 제1 광과 제2 광의 혼합에 의해 백색 광을 방출하기 위한 제1 발광부와 제2 발광부를 포함할 수 있다.
다른 예로 발광층(EL)은 화소에 설정된 색상과 대응되는 빛을 방출하기 위한, 청색 발광부, 녹색 발광부, 및 적색 발광부 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 또한, 발광 다이오드(OLE)는 발광층(EL)의 발광 효율 및/또는 수명 등을 향상시키기 위한 기능층을 더 포함하여 이루어질 수 있다.
캐소드 전극(CAT)은 발광층(EL)과 면 접촉을 이루도록 적층된다. 캐소드 전극(CAT)은 모든 화소들에 형성된 발광층(EL)과 공통적으로 연결되도록 기판(110) 전체에 걸쳐 형성된다. 하부 발광형의 경우, 캐소드 전극(CAT)은 광 반사 효율이 우수한 금속 물질을 포함한다. 예를 들어, 캐소드 전극(CAT)은, 은(Ag), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 금(Au), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 또는 바륨(Ba) 중에서 선택된 어느 하나의 물질 또는 2 이상의 합금 물질로 이루어질 수 있다.
이 출원에 의한 표시장치는 캐소드 전극(CAT)이 인-캡 기능을 하기 때문에, 발광 다이오드(OLE) 위에 별도의 인-캡층을 구비하지 않는다. 캐소드 전극(CAT)이 인-캡 기능을 갖도록 구성하기 위해서는 이 출원만의 고유한 구조적 특징을 갖는다.
이 출원에 의한 표시장치에서, 캐소드 전극(CAT)은 적어도 2 개의 캐소드 전극층들을 포함한다. 가장 바람직하게는 연속으로 적층된 세 개의 캐소드 전극층들을 포함한다. 예를 들어, 캐소드 전극(CAT)은 제1 캐소드 전극층(CAT1), 제2 캐소드 전극층(CAT2) 및 제3 캐소드 전극층(CAT3) 중 적어도 2개가 순차 적층되어 있을 수 있다. 가장 바람직하게는 순차 적층된 제1 캐소드 전극층(CAT1), 제2 캐소드 전극층(CAT2) 및 제3 캐소드 전극층(CAT3)을 모두 포함한다.
제1 캐소드 전극층(CAT1)은 발광층(EL)과 직접 면 접촉하도록 가장 먼저 적층되어 있다. 제1 캐소드 전극층(CAT1)은 무기 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 알루미늄(Al), 은(Ag), 몰리브덴(Mo), 금(Au), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 또는 바륨(Ba) 중에서 선택된 금속 물질로 형성될 수 있다. 제조 공정 및 제조 비용을 고려하여 제1 캐소드 전극층(CAT1)은 알루미늄으로 형성한 경우를 가장 바람직한 예로 설명한다. 제1 캐소드 전극층(CAT1)이 금속 물질로 형성되는 경우, 100Å내지 3,000Å의 두께로 형성하는 것이 바람직하다. 100Å보다 얇을 경우, 캐소드 전극(CAT)의 면 저항이 높아져 안정적인 공통 전극을 유지하기 어려울 수 있다. 3,000Å이상의 두께로 형성할 수도 있으나, 너무 두꺼운 경우, 제조 시간이 길어지고, 제조 비용이 상승할 수 있다.
제2 캐소드 전극층(CAT2)은 전도성 레진 물질을 포함할 수 있다. 전도성 레진 물질은, 전자 이동도가 높은 레진 물질로 이루어진 도메인(domain) 물질과 도메인 물질의 장벽 에너지를 낮추어 주는 도펀트(dopant)를 포함할 수 있다. 전자 이동도가 높은 레진 물질로는 Alq3, TmPyPB, Bphen, TAZ 및 TPB 중 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다. Alq3는 Tris(8-hydroxyquinoline) Aluminium의 약칭으로서, Al(C9H6NO)3라는 화학식을 갖는 착물이다. TmPyPB는 1,3,5-tri(m-pyrid-3-yl-phenyl)benzene의 약칭인 유기물질이다. Bphen은 Bathophenanthroline의 약칭인 유기 물질이다. TAZ는, TPB는 triphenyl bismuth의 약칭인 유기 물질이다. 이들 유기 물질들은 전자 이동도가 높아서, 유기 발광 소자에 사용할 수 있다.
도펀트 물질로는 알칼리계 도핑 물질을 포함할 수 있다. 일례로, 리튬(Li), 세슘(Cs), 산화 세슘(Cs2O3), 질화 세슘(CsN3), 루비듐(Rb) 및 산화 루비듐(Rb2O) 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 다른 도펀트 물질로는 높은 전자 이동도 특성을 갖는 풀러렌(fullerene)을 포함할 수 있다. 풀러렌은 탄소 원자가 구, 타원체 혹은 원기둥 모양으로 배치된 분자를 통칭하는 것이다. 일례로, 주로 탄소 원자 60개가 축구공 모양으로 결합한 버크민스터풀러렌(C60; Buckminster-fullerene)을 포함할 수 있다. 이외에도, C70, C76, C78, C82, C90, C94 및 C96과 같은 고차 풀러렌을 포함할 수도 있다.
제2 캐소드 전극층(CAT2)은 발광층(EL)에 포함된 전자 수송층 혹은 전자 주입층과 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 하지만, 전자 수송층 혹은 전자 주입층과 달리, 전자 이동도가 더 높은 것이 바람직하다. 예를 들어, 전자 수송층 혹은 전자 수송층의 경우 전자 이동도가 5.0Х10-4(S/m)내지 9.0Х10-1(S/m)인 반면, 제2 캐소드 전극층(CAT2)은 전자 이동도가 1.0Х10-3(S/m)내지 9.0Х10+1(S/m)인 것이 바람직하다. 이를 위해, 제2 캐소드 전극측(CAT2)을 구성하는 전도성 레진 물질은 도펀트의 함량이 전자 수송층 혹은 전자 주입층보다 더 높은 것이 바람직하다.
일례로, 전자 수송층 혹은 전자 주입층은 도펀트의 도핑 농도가 0% 내지 5%인 반면, 제2 캐소드 전극층(CAT2)은 도펀트의 도핑 농도가 3% 내지 30%인 전도성 레진 물질인 것이 바람직하다. 특히, 제2 캐소드 전극층(CAT2)의 도핑 농도는 전자 수송층 혹은 전자 주입층과 같거나 더 많은 것이 바람직하다. 도펀트의 도핑 농도가 0%인, 도메인 물질 자체만으로는 전기 전도도가 1.0Х10-4(S/m)내지 5.0Х10-3(S/m)일 수 있다. 도메인 물질에 도펀트를 3% 내지 30% 주입함으로써, 제2 캐소드 전극층(CAT2)은 전기 전도도가 1.0Х10-3(S/m)내지 9.0Х10+1(S/m)로 향상되어 캐소드 전극으로 사용할 수 있다.
경우에 따라, 제2 캐소드 전극층(CAT2)은 발광층(EL)의 전자 기능층(전자 수송층 및/또는 전자 주입층)과 같은 전도도를 가질 수 있다. 이 경우에도 금속 물질로 이루어진 제1 캐소드 전극층(CAT1)에 의해, 캐소드 전극(CAT)의 전체 면 저항을 충분히 낮은 값으로 유지할 수 있다.
제3 캐소드 전극층(CAT3)은 무기 물질을 포함할 수 있다. 특히, 제3 캐소드 전극층(CAT3)이 제일 마지막에 적층되는 경우, 산화 금속 물질을 포함하는 것이 바람직하다. 일례로, 산화 알루미늄(Al2O3) 혹은 산화 바륨(BaO), 산화 마그네슘(MgO), 산화 몰리브덴(MoO) 혹은 산화 칼슘(CaO) 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 제1 캐소드 전극층(CAT1)을 알루미늄으로 형성하는 경우, 제조 공정을 고려했을 때, 제3 캐소드 전극층(CAT3)은 산화 알루미늄으로 형성하는 것이 바람직하다.
산화 금속 물질은 외부에서 산소가 침투하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 제3 캐소드 전극층(CAT3)은 그 아래에 형성된 제2 캐소드 전극층(CAT2) 및 제1 캐소드 전극층(CAT1)을 완전히 덮도록 형성하는 것이 바람직하다.
도 5 및 도 6을 참조하여, 기판(110) 전체 면적에 걸쳐 도포된 캐소드 전극(CAT)의 구체적인 적층 구조에 대해 설명한다. 도 5는, 도 1의 절취선 I-I'로 자른, 이 출원에 의한 전계 발광 표시장치의 구조를 나타내는 단면도이다. 도 6은, 도 1의 절취선 III-III'으로 자른, 이 출원에 의한 전계 발광 표시장치의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 5는 게이트 구동부(200)를 가로질러 자른 단면도이다. 도 5를 참조하면, 이 출원에 의한 전계 발광 표시장치는 기판(110) 위에 형성된 박막 트랜지스터(ST, DT)를 포함한다. 박막 트랜지스터(ST, DT) 위에는 보호막(PAS)이 도포되어 있다. 보호막(PAS)은 기판(110) 전체 표면을 덮도록 적층되어 있다. 보호막(PAS) 위에는 평탄화 막(PL)이 도포되어 있다. 평탄화 막(PL)은 박막 트랜지스터(ST, DT)가 형성됨에 따라, 표면이 거칠어진 기판(110)의 표면을 평탄하게 하기 위해 유기 물질로 형성될 수 있다. 유기 물질은 수분이나 산소에 취약하므로, 표시 영역(DA)에만 형성하는 것이 바람직하다. 또는, 도 5에 도시한 바와 같이, 평탄화 막(PL)이 표시 영역(DA)에서 연장되어 게이트 구동부(200)까지 연장된 구조를 도시하고 있다. 어떠한 경우라도, 평탄화 막(PL)은 기판(110) 전체 표면을 덮지 않도록 적층되는 것이 바람직하다.
평탄화 막(PL) 위에는 발광 다이오드(OLE)가 형성되어 있다. 발광층(EL)은 표시 영역(DA)에 대응하는 면적으로 적층되는 것이 바람직하다. 경우에 따라서, 발광층(EL)은 표시 영역(DA)보다 약간 더 큰 크기를 가질 수 있다. 한편, 캐소드 전극(CAT)은 발광층(EL) 위에서 발광층(EL)보다 큰 면적으로 발광층(EL)을 완전히 덮도록 적층되어 있다. 캐소드 전극(CAT)은 제1 캐소드 전극층(CAT1), 제2 캐소드 전극층(CAT2) 및 제3 캐소드 전극층(CAT3)이 순차적으로 적층되어 있다.
제1 캐소드 전극층(CAT1)은 발광층(EL)을 완전히 덮도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 캐소드 전극층(CAT1)은, 발광층(EL)의 끝단을 완전히 덮도록 발광층(EL)의 면적보다 큰 면적으로 적층될 수 있다. 또한, 제1 캐소드 전극층(CAT1)은 평탄화 막(PL)을 완전히 덮도록 형성하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 발광층(EL)은 표시 영역(DA)을 모두 덮되, 평탄화 막(PL)보다는 작은 면적으로 도포될 수 있다. 제1 캐소드 전극층(CAT1)은 평탄화 막(PL)의 끝단부에서 수직면을 완전히 덮으며, 평탄화 막(PL) 외부에 노출된 보호막(PAS)의 상부 표면과 면 접촉하는 단면 프로파일(profile)을 가지면서 적층될 수 있다.
제2 캐소드 전극층(CAT2)은, 특히 제2 캐소드 전극층(CAT2)이 전도성 레진 물질로 형성된 경우, 도 5에 도시한 바와 같이, 제1 캐소드 전극층(CAT1) 위에서 발광층(EL)을 완전히 덮되, 평탄화 막(PL)보다 작은 면적으로 적층될 수 있다. 다른 예로, 제2 캐소드 전극층(CAT2)은 제1 캐소드 전극층(CAT1)보다 큰 면적을 갖고 제1 캐소드 전극층(CAT1)의 끝단을 완전히 덮도록 형성될 수 있다.
제3 캐소드 전극층(CAT3)은 제1 캐소드 전극층(CAT1) 및 제2 캐소드 전극층(CAT2)을 완전히 덮도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 제3 캐소드 전극층(CAT3)은 제1 캐소드 전극층(CAT1) 및 제2 캐소드 전극층(CAT2)의 끝단들을 완전히 덮도록, 제1 캐소드 전극층(CAT1) 및 제2 캐소드 전극층(CAT2)보다 큰 면적으로 적층될 수 있다. 일례로, 제2 캐소드 전극층(CAT2)이 제1 캐소드 전극층(CAT1)보다 작은 크기로 형성된 경우, 제3 캐소드 전극층(CAT3)은 제1 캐소드 전측층(CAT1)을 완전히 덮도록 형성되는 것이 바람직하다. 다른 예로, 제2 캐소드 전극층(CAT2)이 제1 캐소드 전극층(CAT1)을 완전히 덮도록 형성된 경우, 제3 캐소드 전극층(CAT3)은 제2 캐소드 전극층(CAT2)을 완전히 덮도록 형성되는 것이 바람직하다.
도 5에서와 같이, 평탄화 막(PL)은 게이트 구동부(200)를 덮도록 배치될 수 있다. 또한, 캐소드 전극(CAT) 중에서, 제1 캐소드 전극층(CAT1)과 제3 캐소드 전극층(CAT3)은 게이트 구동부(200)를 완전히 덮도록 연장될 수 있다. 경우에 따라서는, 평탄화 막(PL)은 게이트 구동부(200) 이전까지만 도포될 수도 있다. 이 경우, 게이트 구동부(200)는 보호막(PAS)에 의해서만 덮인 구조를 가진다. 이 경우, 제1 캐소드 전극층(CAT1)과 제3 캐소드 전극층(CAT3)은 게이트 구동부(200)를 덮을 수도 있고, 게이트 구동부(200)를 덮지 않도록 배치할 수도 있다. 소자 보호 측면에서는 제1 캐소드 전극층(CAT1)과 제3 캐소드 전극층(CAT3)이 게이트 구동부(200)를 덮는 것이 바람직하다.
다음으로, 도 6을 참조하여 설명한다. 도 6은 데이터 패드부(300)를 가로질러 자른 단면도이다. 도 6을 참조하면, 이 출원에 의한 전계 발광 표시장치는 기판(110) 위에 형성된 박막 트랜지스터(ST, DT)를 포함한다. 박막 트랜지스터(ST, DT) 위에는 보호막(PAS)이 도포되어 있다. 보호막(PAS)은 기판(110) 전체 표면을 덮도록 적층되어 있다. 보호막(PAS) 위에는 평탄화 막(PL)이 도포되어 있다. 평탄화 막(PL)은 박막 트랜지스터(ST, DT)가 형성됨에 따라, 표면이 거칠어진 기판(110)의 표면을 평탄하게 하기 위해 유기 물질로 형성될 수 있다. 유기 물질로 이루어진 평탄화 막(PL)은 수분이나 산소에 취약하므로, 표시 영역(DA)에만 형성될 수 있다. 반면에 무기 물질로 이루어진 보호막(PAS)은 수분 및 산소의 침투를 차단하는 성능이 우수하므로, 기판(110) 전체 표면에 걸쳐 적층되는 것이 바람직하다.
평탄화 막(PL) 위에는 발광 다이오드(OLE)가 형성되어 있다. 특히, 캐소드 전극(CAT)은 제1 캐소드 전극층(CAT1), 제2 캐소드 전극층(CAT2) 및 제3 캐소드 전극층(CAT3)이 순차적으로 적층되어 있다.
데이터 패드부(300)에는 패드 전극(301)이 배치되어 있다. 패드 전극(301)은 게이트 절연막(GI)과 보호막(PAS)에 의해 덮여 있고, 중앙 부분은 패드 콘택홀(H)에 의해 노출되어 있다. 패드 전극(301)은 게이트 전극들과 동일한 층에 배치될 수 있다. 패드 전극(301) 위에는 패드 단자(303)가 형성되어 있다. 패드 단자(303)는 보호막(PAS) 위에 형성되며, 패드 콘택홀(H)에 의해 패드 전극(301)과 연결되어 있다. 패드 단자(303)는 소스-드레인 전극들 혹은 애노드 전극과 동일한 물질로 형성될 수 있다.
패드 전극(301)은 데이터 패드 전극, 구동 전류 패드 전극 및 저전원 패드 전극들을 포함할 수 있다. 데이터 패드 전극은 데이터 배선(DL)의 끝단에 배치될 수 있다. 구동 전류 패드 전극은 구동 전류 배선(VDD)의 끝단에 배치될 수 있다. 저전원 패드 전극은 저전원 배선(VSS)의 끝단에 배치될 수 있다.
패드 단자(303)는 데이터 패드 전극에 대응하는 데이터 패드 단자, 구동 전류 패드 전극에 대응하는 구동 전류 패드 단자, 그리고 저전원 패드 전극에 대응하는 저전원 패드 단자를 포함할 수 있다. 패드 단자(303)는 패드 전극(301)에 대응하는 독립된 섬 모양으로 형성될 수 있다. 도면으로 도시하지 않았으나, 저전원 패드 단자는 캐소드 전극(CAT)에 연결되어 저전원을 공급받을 수 있다.
도 6에서는, 제1 캐소드 전극층(CAT1)이 발광층(EL)을 완전히 덮도록 형성되어 있다. 예를 들어, 발광층(EL)은 표시 영역(DA)을 모두 덮되, 평탄화 막(PL)보다는 작은 면적으로 도포될 수 있다. 제1 캐소드 전극층(CAT1)은 평탄화 막(PL)의 끝단부에서 수직면을 완전히 덮으며, 평탄화 막(PL) 외부에 노출된 보호막(PAS)의 상부 표면과 면 접촉하도록 적층될 수 있다.
제2 캐소드 전극층(CAT2)은 제1 캐소드 전극층(CAT1)보다 큰 면적을 갖고 제1 캐소드 전극층(CAT1)의 끝단을 완전히 덮도록 형성될 수 있다. 다른 예로, 제2 캐소드 전극층(CAT2)은 제1 캐소드 전극층(CAT1)보다 작은 면적을 갖고 적층될 수 있다. 도 6에서는 제1 캐소드 전극층(CAT1)보다 큰 면적으로 적층된 제2 캐소드 전극(CAT2)을 도시하고 있다.
제3 캐소드 전극층(CAT3)은 제1 캐소드 전극층(CAT1) 및 제2 캐소드 전극층(CAT2)을 완전히 덮도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 제3 캐소드 전극층(CAT3)은 제1 캐소드 전극층(CAT1) 및 제2 캐소드 전극층(CAT2)의 끝단들을 완전히 덮도록, 제1 캐소드 전극층(CAT1) 및 제2 캐소드 전극층(CAT2)보다 큰 면적으로 적층될 수 있다. 도 6에 도시한 바와 같이, 제2 캐소드 전극층(CAT2)이 제1 캐소드 전극층(CAT1)을 완전히 덮도록 형성된 경우, 제3 캐소드 전극층(CAT3)은 제2 캐소드 전극층(CAT2)을 완전히 덮도록 형성되는 것이 바람직하다. 다른 예로, 제2 캐소드 전극층(CAT2)이 제1 캐소드 전극층(CAT1)보다 작은 크기로 형성된 경우, 제3 캐소드 전극층(CAT3)은 제1 캐소드 전측층(CAT1)을 완전히 덮도록 형성되는 것이 바람직하다.
이와 같이, 제3 캐소드 전극층(CAT3)은 제2 캐소드 전극층(CAT2) 및 제1 캐소드 전극층(CAT3)의 끝단을 완전히 덮고, 외부로 더 연장되도록 적층될 수 있다. 제3 캐소드 전극층(CAT3)이 그 아래에 형성된 모든 박막층을 완전히 덮도록 형성되므로, 외부로부터 산소나 이물질이 침투하지 못하도록 방지하는 인-캡 기능을 수행할 수 있다.
또한, 캐소드 전극(CAT) 외부에는 보호막(PAS)이 노출된 구조를 가진다. 보호막(PAS)은 무기 물질로 형성하기 때문에 외부에서 산소나 수분이 침투하지 못하도록 방지할 수 있다. 캐소드 전극(CAT)은 기판(110) 위에 형성된 모든 유기 물질로 형성된 박막들을 완전히 밀봉하는 구조를 가지므로, 인-캡 기능을 충분히 확보할 수 있다.
산화 금속 물질은 전자 이동도가 금속 물질에 비해 매우 낮은 값을 가질 수 있다. 예를 들어 산화 알루미늄은 부도체 물질로 알려져 있다. 하지만, 산화 알루미늄을 200Å이하의 두께로 형성하는 경우, 전자 이동을 방해하는 일함수 장벽을 쉽게 넘을 수 있는 상태가 되므로, 도전성 특징을 가질 수 있어, 공통 전극으로 사용할 수 있다. 또한, 산화 금속 물질의 두께가 10Å보다 얇은 경우에는, 박막층이 전체 표면에 균일하게 형성되지 않고, 섬 모양으로 분리된 형상으로 적층될 수 있다. 따라서, 산화 금속 물질이 표면 전체에 도포되지 않아 외부로부터 침투하는 산소나 이물질을 방지하지 못할 수 있다. 따라서, 제3 캐소드 전극층(CAT3)을 산화 금속 물질로 형성하는 경우, 그 두께는 10Å내지 200Å사이인 것이 바람직하다.
정리하면, 이 출원에 의한 캐소드 전극(CAT)은 제1 캐소드 전극층(CAT1), 제2 캐소드 전극층(CAT2) 및 제3 캐소드 전극층(CAT3) 중 적어도 2개의 층이 연속 적층된 구조를 가질 수 있다. 이들, 제1 캐소드 전극층(CAT1), 제2 캐소드 전극층(CAT2) 및 제3 캐소드 전극층(CAT3)은 모두 도전성 박막층으로 구성되어 있다. 캐소드 전극(CAT)에 포함된 금속 물질은 비교적 면 저항이 낮은 알루미늄과 같은 금속 물질을 포함하는 것이 바람직하다. 캐소드 전극(CAT)에 포함된 산화 금속 물질은 전자 이동도를 확보하기 위해 10Å내지 200Å의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 또한, 캐소드 전극(CAT)에 포함된 전도성 레진 물질은, 전자 이동도가 발광층(EL)에 포함된 전자 수송층 및 전자 주입층의 전자 이동도보다 높은 것이 바람직하다. 이를 위해, 전도성 레진 물질은, 전자 이동도가 높은 메인 레진 물질에 알칼리계 금속 도펀트가 도핑 농도 3% 내지 30% 포함된 것이 바람직하다.
경우에 따라서, 전도성 레진 물질의 도핑 농도를 발광층에 포함된 전자 기능층과 동일한 수준으로 할 수 있다. 이 경우에는 반드시 금속 물질을 포함하는 제1 캐소드 전극층(CAT1)의 두께를 적어도 500Å내지 3,000Å으로 적층하여, 캐소드 전극(CAT) 전체의 면 저항을 캐소드 전극의 조건에 맞게 설정하는 것이 바람직하다.
이상에서는, 이 출원에 의한 전계발광 표시장치에서 가장 기본적이고 바람직한 구조를 예로 들어 설명하였다. 이하, 도면들을 참조하여, 이 출원에 의한 표시장치에서 캐소드 전극(CAT)의 다양한 적층 구조에 대한 실시 예들을 설명한다.
<제1 실시 예>
도 7a 및 7b를 참조하여, 이 출원의 제1 실시 예에 의한 표시장치의 구조를 설명한다. 설명의 편의상, 발광 다이오드(OLE)를 중심으로 설명한다. 도 7a 및 7b는 이 출원의 제1 실시 예에 의한 전계발광 표시장치에서 발광 다이오드의 적층 구조를 나타내는 단면도들이다.
먼저, 도 7a를 참조하면, 이 출원의 제1 실시 예에 의한 발광 다이오드는, 애노드 전극(ANO), 발광층(EL) 및 캐소드 전극(CAT)이 순차 적층된 구조를 갖는다. 특히, 캐소드 전극(CAT)은 제1 캐소드 전극층(CAT1)과 제2 캐소드 전극층(CAT2)이 순차 적층된 구조를 갖는다.
제1 캐소드 전극층(CAT1)은 금속 물질을 포함할 수 있다. 일례로, 제1 캐소드 전극층(CAT1)은 알루미늄(Al), 은(Ag), 몰리브덴(Mo), 금(Au), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca) 및 바륨(Ba) 중에서 선택된 금속 물질을 포함할 수 있다. 제1 캐소드 전극층(CAT1)은 100Å내지 3,000Å의 두께를 가질 수 있다.
제2 캐소드 전극층(CAT2)은 산화 금속 물질을 포함할 수 있다. 일례로, 제2 캐소드 전극층(CAT2)은 산화 알루미늄(Al2O3), 산화 몰리브덴(MoO), 산화 마그네슘(MgO), 산화 칼슘(CaO) 및 산화 바륨(BaO) 중에서 선택된 산화 금속 물질을 포함할 수 있다. 제2 캐소드 전극층(CAT2)은 10Å내지 200Å의 두께를 가질 수 있다. 여기서, 금속 물질로 형성하는 제1 캐소드 전극층(CAT1)은 산화 금속 물질로 형성하는 제2 캐소드 전극층(CAT2)의 두께보다 두꺼운 것이 바람직하다.
다음으로, 도 7b를 참조하면, 이 출원의 제1 실시 예에 의한 발광 다이오드는, 애노드 전극(ANO), 발광층(EL) 및 캐소드 전극(CAT)이 순차 적층된 구조를 갖는다. 특히, 캐소드 전극(CAT)은 제1 캐소드 전극층(CAT1)과 제2 캐소드 전극층(CAT2)이 순차 적층된 구조를 갖는다.
제1 캐소드 전극층(CAT1)은 산화 금속 물질을 포함할 수 있다. 일례로, 제1 캐소드 전극층(CAT1)은 산화 알루미늄(Al2O3), 산화 몰리브덴(MoO), 산화 마그네슘(MgO), 산화 칼슘(CaO) 및 산화 바륨(BaO) 중에서 선택된 산화 금속 물질을 포함할 수 있다. 제1 캐소드 전극층(CAT1)은 10Å내지 200Å의 두께를 가질 수 있다.
제2 캐소드 전극층(CAT2)은 금속 물질을 포함할 수 있다. 일례로, 제2 캐소드 전극층(CAT2)은 알루미늄(Al), 은(Ag), 몰리브덴(Mo), 금(Au), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca) 및 바륨(Ba) 중에서 선택된 금속 물질을 포함할 수 있다. 제2 캐소드 전극층(CAT2)은 100Å내지 3,000Å의 두께를 가질 수 있다. 바람직하게는 500Å내지 2,000Å의 두께를 가질 수 있다. 특히, 금속 물질로 형성하는 제1 캐소드 전극층(CAT1)은 산화 금속 물질로 형성하는 제2 캐소드 전극층(CAT2)의 두께보다 두꺼운 것이 바람직하다.
제1 실시 예에서, 제2 캐소드 전극층(CAT2)은 제일 상부에 형성되는 것으로 이후에, 인-캡 층 혹은 이에 인-캡 기능을 하는 추가 박막층은 배치되지 않는다. 다만, 다른 목적의 기능 소자는 더 배치될 수 있다. 예를 들어, 연속 증착 혹은 연속 도포된 기능층이 아닌, 접착층을 이용하여 접착된 부가 소자는 더 배치될 수 있다.
제2 캐소드 전극층(CAT2)은 제일 상부에 형성되는 것으로, 제1 캐소드 전극층(CAT1)을 완전히 덮도록 형성하는 것이 바람직하다. 도 5 및 6에서 설명한 바와 같이, 제1 캐소드 전극층(CAT1)은 표시 영역(DA)을 모두 덮으며, 비 표시 영역(NDA)까지 연장되어 도포될 수 있다. 또한, 제1 캐소드 전극층(CAT1)은 그 아래에 형성된 발광층(EL)을 모두 덮도록 형성하는 것이 바람직하다. 즉, 제1 캐소드 전극층(CAT1)은 발광층(EL)의 끝단을 덮고, 발광층(EL) 아래에 배치된 박막층과 면 접촉하는 것이 바람직하다.
제2 캐소드 전극층(CAT2)은, 표시 영역(DA)을 모두 덮으며, 비 표시 영역(NDA)까지 연장되고, 특히, 제1 전극층(CAT1)보다 더 큰 면적으로 제1 전극층(CAT1)과 발광층(EL)을 완전히 덮도록 형성하는 것이 바람직하다. 즉, 제2 캐소드 전극층(CAT2)은 제1 캐소드 전극층(CAT1)의 끝단을 덮고, 제1 캐소드 전극층(CAT1)에서 끝단 외측으로 노출된 박막층과 면 접촉하는 것이 바람직하다.
<제2 실시 예>
이하, 도 8을 참조하여, 이 출원의 제2 실시 예에 의한 전계발광 표시장치의 구조를 설명한다. 설명의 편의상, 전계발광 다이오드(OLE)를 중심으로 설명한다. 도 8은 이 출원의 제2 실시 예에 의한 전계발광 표시장치에서 발광 다이오드의 적층 구조를 나타내는 단면도이다.
도 8을 참조하면, 제2 실시 예에 의한 전계발광 표시장치는, 애노드 전극(ANO), 발광층(EL) 및 캐소드 전극(CAT)이 순차 적층된 구조를 갖는다. 특히, 캐소드 전극(CAT)은 제1 캐소드 전극층(CAT1) 및 제2 캐소드 전극층(CAT2)이 순차 적층된 구조를 갖는다.
제1 캐소드 전극층(CAT1)은 산화 금속층(10) 및 금속층(20)이 연속 적층된 구조를 갖는다. 예를 들어, 산화 금속층(10)은 산화 알루미늄(Al2O3), 산화 몰리브덴(MoO), 산화 마그네슘(MgO), 산화 칼슘(CaO) 및 산화 바륨(BaO) 중에서 선택된 산화 금속 물질을 포함할 수 있다. 금속층(20)은 알루미늄(Al), 은(Ag), 몰리브덴(Mo), 금(Au), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca) 및 바륨(Ba) 중에서 선택된 금속 물질을 포함할 수 있다.
일례로, 제1 캐소드 전극층(CAT1)은 산화 알루미늄으로 이루어진 산화 금속층(10)과 알루미늄으로 이루어진 금속층(20)이 순차 적층된 구조를 가질 수 있다. 산화 알루미늄으로 이루어진 산화 금속층(10)은 10Å내지 200Å의 두께를 가질 수 있다. 알루미늄으로 이루어진 금속층(20)은 100Å내지 3,000Å의 두께를 가질 수 있다. 앞에서 설명하였듯이, 산화 알루미늄은 10Å내지 200Å의 비교적 얇은 두께를 가지므로, 전자 이동 장벽을 쉽게 넘을 수 있는 상태가 되므로, 도전층으로 사용할 수 있다. 특히, 금속 물질로 형성하는 금속층(20)은 산화 금속 물질로 형성하는 산화 금속층(10)의 두께보다 두꺼운 것이 바람직하다.
제2 캐소드 전극층(CAT2)은 제1 캐소드 전극층(CAT1)과 동일한 적층 구조를 가질 수 있다. 즉, 제2 캐소드 전극층(CAT2)은 산화 금속층(10) 및 금속층(20)이 연속 적층된 구조를 갖는다.
다른 예로, 도면으로 도시하지 않았으나, 제1 캐소드 전극층(CAT1)은 금속층(20)과 산화 금속층(10)의 적층 순서가 바뀌어 적층될 수 있다. 또한, 제2 캐소드 전극층(CAT2)도 금속층(20)과 산화 금속층(10)의 적층 순서가 바뀌어 적층될 수 있다.
제2 실시 예에서, 제1 캐소드 전극층(CAT1)과 제2 캐소드 전극층(CAT2)에서 산화 금속층(10)과 금속층(20)이 적층된 순서는 다양하게 형성할 수 있다. 하지만, 어떤 경우라도, 제1 캐소드 전극층(CAT1)은 발광층(EL)을 완전히 덮도록 발광층(EL)보다 넓은 면적으로 적층되는 것이 바람직하다. 또한, 가장 상부에 적층된 제2 캐소드 전극층(CAT2)은 제1 캐소드 전극층(CAT1)을 완전히 덮도록 제1 캐소드 전극층(CAT2)보다 넓은 면적으로 적층되는 것이 바람직하다.
<제3 실시 예>
도 9를 참조하여, 이 출원의 제3 실시 예에 의한 표시장치의 구조를 설명한다. 도 9는 이 출원의 제3 실시 예에 의한 전계발광 표시장치에서 발광 다이오드의 적층 구조를 나타내는 단면도이다.
도 9를 참조하면, 제3 실시 예에 의한 전계발광 표시장치는, 애노드 전극(ANO), 발광층(EL) 및 캐소드 전극(CAT)이 순차 적층된 구조를 갖는다. 특히, 캐소드 전극(CAT)은 제1 캐소드 전극층(CAT1), 제2 캐소드 전극층(CAT2) 및 제3 캐소드 전극층(CAT3)들이 순차 적층된 구조를 갖는다.
제1 캐소드 전극층(CAT1)은 하부 산화 금속층(11), 금속층(20) 및 상부 산화 금속층(30)이 연속 적층된 구조를 갖는다. 예를 들어, 하부 산화 금속층(11)은 산화 알루미늄(Al2O3), 산화 몰리브덴(MoO), 산화 마그네슘(MgO), 산화 칼슘(CaO) 및 산화 바륨(BaO) 중에서 선택된 산화 금속 물질을 포함할 수 있다. 금속층(20)은 알루미늄(Al), 은(Ag), 몰리브덴(Mo), 금(Au), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca) 및 바륨(Ba) 중에서 선택된 금속 물질을 포함할 수 있다. 상부 산화 금속층(30)은 하부 산화 금속층(11)과 동일한 물질을 포함할 수 있다.
일례로, 제1 캐소드 전극층(CAT1)은 산화 알루미늄으로 이루어진 하부 산화 금속층(11), 알루미늄으로 이루어진 금속층(20) 그리고 산화 알루미늄으로 이루어진 상부 산화 금속층(30)이 순차 적층된 구조를 가질 수 있다. 산화 금속 물질로 이루어진 하부 산화 금속층(11) 및 상부 산화 금속층(30) 각각은 10Å내지 200Å의 두께를 가질 수 있다. 금속층(20)은 500Å내지 5,000Å의 두께를 가질 수 있다. 특히, 금속 물질로 형성하는 금속층(20)은 산화 금속 물질로 형성하는 하부 산화 금속층(11) 및 상부 산화 금속층(30)의 두께보다 두꺼운 것이 바람직하다.
제2 캐소드 전극층(CAT2)은 전도성 레진 물질을 포함할 수 있다. 전도성 레진 물질은, 전자 이동도가 높은 레진 물질로 이루어진 도메인(Domain) 물질과 일함수 장벽 에너지를 낮추어 주는 도펀트(dopant)를 포함할 수 있다. 도메인 물질인, 전자 이동도가 높은 레진 물질로는 Alq3, TmPyPB, Bphen, TAZ 및 TPB 중 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다.
도펀트 물질로는 알칼리계 도핑 물질을 포함할 수 있다. 일례로, 리튬(Li), 세슘(Cs), 산화 세슘(Cs2O3), 질화 세슘(CsN3), 루비듐(Rb) 및 산화 루비듐(Rb2O) 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 다른 도펀트 물질로는 높은 전자 이동도 특성을 갖는 탄소 원자 60개가 축구공 모양으로 결합한 풀러렌(C60)을 포함할 수 있다.
제3 캐소드 전극층(CAT3)은 제1 캐소드 전극층(CAT1)과 동일한 적층 구조를 가질 수 있다. 일례로, 제3 캐소드 전극층(CAT3)은 산화 알루미늄으로 이루어진 하부 산화 금속층(11), 알루미늄으로 이루어진 금속층(20) 그리고 산화 알루미늄으로 이루어진 상부 산화 금속층(30)이 순차 적층된 구조를 가질 수 있다. 산화 금속 물질로 이루어진 하부 산화 금속층(11) 및 상부 산화 금속층(30) 각각은 10Å내지 200Å의 두께를 가질 수 있다. 금속층(20)은 100Å내지 3,000Å의 두께를 가질 수 있다. 특히, 금속 물질로 형성하는 금속층(20)은 산화 금속 물질로 형성하는 하부 산화 금속층(11) 및 상부 산화 금속층(30)의 두께보다 두꺼운 것이 바람직하다.
일례로, 금속층(20)은 500Å의 두께를 갖고, 하부 및 상부 산화 금속층들(11, 30)은 50Å의 두께를 가질 수 있다. 또한, 제2 캐소드 전극층(CAT2)는 전도성 레진 물질을 포함하고, 2㎛ 내지 4㎛의 두께로 형성할 수 있다. 제2 캐소드 전극층(CAT2)은 무기 물질로만 이루어진 제1 캐소드 전극층(CAT1)과 제3 캐소드 전극층(CAT3)들 사이에 개재되어 무기 박막 층 사이에서의 응력(stress)를 완화하여, 캐소드 전극(CAT)이 파손되는 것을 방지할 수 있다.
도면으로 도시하지 않았으나, 제1 캐소드 전극층(CAT1)은 하부 금속층, 산화 금속층 및 상부 금속층이 순차 적층된 구조를 가질 수 있다. 또한, 제3 캐소드 전극층(CAT3)도 하부 금속층, 산화 금속층 및 상부 금속층이 순차 적층된 구조를 가질 수도 있다. 즉, 제1 캐소드 전극층(CAT1)과 제3 캐소드 전극층(CAT3)은 동일한 적층 구조를 가질 수도 있고, 서로 다른 적층 구조를 가질 수도 있다.
<제4 실시 예>
이하, 도 10을 참조하여, 이 출원의 제4 실시 예에 의한 전계발광 표시장치의 구조를 설명한다. 도 10은 이 출원의 제4 실시 예에 의한 전계발광 표시장치에서 발광 다이오드의 적층 구조를 나타내는 단면도이다.
도 10을 참조하면, 제4 실시 예에 의한 전계발광 표시장치는, 애노드 전극(ANO), 발광층(EL) 및 캐소드 전극(CAT)이 순차 적층된 구조를 갖는다. 특히, 캐소드 전극(CAT)은 제1 캐소드 전극층(CAT1), 제2 캐소드 전극층(CAT2) 및 제3 캐소드 전극층(CAT3)들이 순차 적층된 구조를 갖는다.
제1 캐소드 전극층(CAT1)은 산화 금속층(10)과 금속층(20)이 연속 적층된 구조를 갖는다. 예를 들어, 하부 산화 금속층(10)은 산화 알루미늄(Al2O3), 산화 몰리브덴(MoO), 산화 마그네슘(MgO), 산화 칼슘(CaO) 및 산화 바륨(BaO) 중에서 선택된 산화 금속 물질을 포함할 수 있다. 금속층(20)은 알루미늄(Al), 은(Ag), 몰리브덴(Mo), 금(Au), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca) 및 바륨(Ba) 중에서 선택된 금속 물질을 포함할 수 있다.
일례로, 제1 캐소드 전극층(CAT1)은 산화 알루미늄으로 이루어진 산화 금속층(10)과 알루미늄으로 이루어진 금속층(20)이 순차 적층된 구조를 가질 수 있다. 산화 금속 물질로 이루어진 산화 금속층(10)은 10Å내지 200Å의 두께를 가질 수 있다. 금속층(20)은 100Å내지 3,000Å의 두께를 가질 수 있다. 특히, 금속 물질로 형성하는 금속층(20)은 산화 금속 물질로 형성하는 산화 금속층(10)의 두께보다 두꺼운 것이 바람직하다.
제2 캐소드 전극층(CAT2)은 전도성 레진 물질을 포함할 수 있다. 전도성 레진 물질은, 전자 이동도가 높은 레진 물질로 이루어진 도메인(Domain) 물질과 일함수 장막 에너지를 낮추어 주는 도펀트(dopant)를 포함할 수 있다. 도메인 물질인, 전자 이동도가 높은 레진 물질로는 Alq3, TmPyPB, Bphen, TAZ 및 TPB 중 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다.
도펀트 물질로는 알칼리계 도핑 물질을 포함할 수 있다. 일례로, 리튬(Li), 세슘(Cs), 산화 세슘(Cs2O3), 질화 세슘(CsN3), 루비듐(Rb) 및 산화 루비듐(Rb2O) 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 다른 도펀트 물질로는 탄소 원자 60개가 축구공 모양으로 결합한 풀러렌(C60)을 포함할 수 있다.
제3 캐소드 전극층(CAT3)은 제1 캐소드 전극층(CAT1)과 역으로 적층된 구조를 가질 수 있다. 일례로, 제3 캐소드 전극층(CAT3)은 알루미늄으로 이루어진 금속층(20)과 산화 알루미늄으로 이루어진 산화 금속층(10)이 순차 적층된 구조를 가질 수 있다. 산화 금속 물질로 이루어진 산화 금속층(10)은 10Å내지 200Å의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 금속층(20)은 100Å내지 3,000Å의 두께를 가질 수 있다. 특히, 금속 물질로 형성하는 금속층(20)은 산화 금속 물질로 형성하는 산화 금속층(10)의 두께보다 두꺼운 것이 바람직하다.
제2 캐소드 전극층(CAT2)은 전도성 레진 물질을 포함하고, 2㎛ 내지 4㎛의 두께로 형성할 수 있다. 제2 캐소드 전극층(CAT2)은 무기 물질로만 이루어진 제1 캐소드 전극층(CAT1)과 제3 캐소드 전극층(CAT3)들 사이에 개재되어 무기 박막 층 사이에서의 응력(stress)를 완화하여, 캐소드 전극(CAT)이 파손되는 것을 방지할 수 있다.
도면으로 도시하지 않았으나, 제1 캐소드 전극층(CAT1)은 금속층(20)과 산화 금속층(10)이 순차 적층된 구조를 가질 수 있다. 또한, 제3 캐소드 전극층(CAT3)은 산화 금속층(10)과 금속층(20)이 순차 적층된 구조를 가질 수도 있다. 즉, 제1 캐소드 전극층(CAT1)과 제3 캐소드 전극층(CAT3)은 동일한 적층 구조를 가질 수도 있고, 서로 다른 적층 구조를 가질 수도 있다.
<제5 실시 예>
이하, 도 11을 참조하여, 이 출원의 제5 실시 예에 의한 전계발광 표시장치의 구조를 설명한다. 도 11은 이 출원의 제5 실시 예에 의한 전계발광 표시장치에서 발광 다이오드의 적층 구조를 나타내는 단면도이다.
도 11을 참조하면, 제5 실시 예에 의한 전계발광 표시장치는, 애노드 전극(ANO), 발광층(EL) 및 캐소드 전극(CAT)이 순차 적층된 구조를 갖는다. 특히, 캐소드 전극(CAT)은 제1 캐소드 전극층(CAT1), 제2 캐소드 전극층(CAT2) 및 제3 캐소드 전극층(CAT3)들이 순차 적층된 구조를 갖는다.
제1 캐소드 전극층(CAT1)은 산화 금속층(10)과 금속층(20)이 연속 적층된 구조를 갖는다. 예를 들어, 산화 금속층(10)은 산화 알루미늄(Al2O3), 산화 몰리브덴(MoO), 산화 마그네슘(MgO), 산화 칼슘(CaO) 및 산화 바륨(BaO) 중에서 선택된 산화 금속 물질을 포함할 수 있다. 금속층(20)은 알루미늄(Al), 은(Ag), 몰리브덴(Mo), 금(Au), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca) 및 바륨(Ba) 중에서 선택된 금속 물질을 포함할 수 있다.
일례로, 제1 캐소드 전극층(CAT1)은 산화 알루미늄으로 이루어진 산화 금속층(10)과 알루미늄으로 이루어진 금속층(20)이 순차 적층된 구조를 가질 수 있다. 산화 금속 물질로 이루어진 산화 금속층(10)은 10Å내지 200Å의 두께를 가질 수 있다. 금속층(20)은 100Å내지 3,000Å의 두께를 가질 수 있다. 특히, 금속 물질로 형성하는 금속층(20)은 산화 금속 물질로 형성하는 산화 금속층(10)의 두께보다 두꺼운 것이 바람직하다.
제2 캐소드 전극층(CAT2)은 제1 캐소드 전극층(CAT1)과 동일한 적층 구조를 가질 수 있다. 일례로, 제2 캐소드 전극층(CAT2)은 산화 금속층(10)과 금속층(20)이 연속 적층된 구조를 갖는다. 산화 금속 물질로 이루어진 산화 금속층(10)은 10Å내지 200Å의 두께를 가질 수 있다. 금속층(20)은 100Å내지 3,000Å의 두께를 가질 수 있다. 특히, 금속 물질로 형성하는 금속층(20)은 산화 금속 물질로 형성하는 산화 금속층(10)의 두께보다 두꺼운 것이 바람직하다.
제3 캐소드 전극층(CAT3)은 제1 캐소드 전극층(CAT1)과 동일한 적층 구조를 가질 수 있다. 일례로, 제3 캐소드 전극층(CAT3)은 산화 금속층(10)과 금속층(20)이 연속 적층된 구조를 갖는다.
도면으로 도시하지 않았으나, 제1 캐소드 전극층(CAT1)과 제2 캐소드 전극층(CAT2)은 그 적층 구조가 상이할 수 있다. 또한, 제3 캐소드 전극층(CAT3)은 제1 캐소드 전극층(CAT1) 또는 제2 캐소드 전극층(CAT3)과 그 적층 구조가 상이할 수도 있다.
<제6 실시 예>
이하, 도 12를 참조하여 이 출원의 제6 실시 예에 의한 전계발광 표시장치의 구조를 설명한다. 도 12는 이 출원의 제6 실시 예에 의한 전계발광 표시장치에서 발광 다이오드의 적층 구조를 나타내는 단면도이다.
도 12를 참조하면, 제6 실시 예에 의한 전계발광 표시장치는, 애노드 전극(ANO), 발광층(EL) 및 캐소드 전극(CAT)이 순차 적층된 구조를 갖는다. 특히, 캐소드 전극(CAT)은 제1 캐소드 전극층(CAT1), 제2 캐소드 전극층(CAT2) 및 제3 캐소드 전극층(CAT3)들이 순차 적층된 구조를 갖는다.
제1 캐소드 전극층(CAT1)은 산화 금속 물질을 포함하는 단일층 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 캐소드 전극층(CAT1)은 산화 알루미늄(Al2O3), 산화 몰리브덴(MoO), 산화 마그네슘(MgO), 산화 칼슘(CaO) 및 산화 바륨(BaO) 중에서 선택된 산화 금속 물질을 포함할 수 있다.
일례로, 제1 캐소드 전극층(CAT1)은 산화 알루미늄으로 이루어진 단일층 구조를 가질 수 있다. 산화 금속 물질로 이루어진 제1 캐소드 전극층(CAT1)은 10Å내지 200Å의 두께를 가질 수 있다.
제2 캐소드 전극층(CAT2)은 전도성 레진 물질을 포함할 수 있다. 전도성 레진 물질은, 전자 이동도가 높은 레진 물질로 이루어진 도메인(Domain) 물질과 일함수 장막 에너지를 낮추어 주는 도펀트(dopant)를 포함할 수 있다. 도메인 물질인, 전자 이동도가 높은 레진 물질로는 Alq3, TmPyPB, Bphen, TAZ 및 TPB 중 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다.
도펀트 물질로는 알칼리계 도핑 물질을 포함할 수 있다. 일례로, 리튬(Li), 세슘(Cs), 산화 세슘(Cs2O3), 질화 세슘(CsN3), 루비듐(Rb) 및 산화 루비듐(Rb2O) 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 다른 도펀트 물질로는 높은 전자 이동도 특성을 갖는 풀러렌을 포함할 수 있다. 일례로, 탄소 원자 60개가 축구공 모양으로 결합한 풀러렌(C60)을 포함할 수 있다.
제3 캐소드 전극층(CAT3)은 산화 알루미늄으로 이루어진 하부 산화 금속층(11), 알루미늄으로 이루어진 금속층(20) 그리고 산화 알루미늄으로 이루어진 상부 산화 금속층(30)이 순차 적층된 구조를 가질 수 있다. 산화 금속 물질로 이루어진 하부 산화 금속층(11) 및 상부 산화 금속층(30) 각각은 10Å내지 200Å의 두께를 가질 수 있다. 금속층(20)은 100Å내지 3,000Å의 두께를 가질 수 있다. 특히, 금속 물질로 형성하는 금속층(20)은 산화 금속 물질로 형성하는 하부 산화 금속층(11) 및 상부 산화 금속층(30)의 두께보다 두꺼운 것이 바람직하다.
제2 캐소드 전극층(CAT2)는 전도성 레진 물질을 포함하고, 2㎛ 내지 4㎛의 두께로 형성할 수 있다. 제2 캐소드 전극층(CAT2)은 무기 물질로만 이루어진 제1 캐소드 전극층(CAT1)과 제3 캐소드 전극층(CAT3)들 사이에 개재되어 무기 박막 층 사이에서의 응력(stress)를 완화하여, 캐소드 전극(CAT)이 파손되는 것을 방지할 수 있다.
도면으로 도시하지 않았으나, 제3 캐소드 전극층(CAT3)은 하부 금속층, 산화 금속층 및 상부 금속층이 순차 적층된 구조를 가질 수도 있다. 이 경우, 하부 금속층과 상부 금속층 각각은 100Å내지 3,000Å의 두께를, 그리고 산화 금속층은 10Å내지 200Å의 두께를 가질 수 있다. 특히, 금속 물질로 형성하는 상부 금속층 및 하부 금속층은 산화 금속 물질로 형성하는 산화 금속층의 두께보다 두꺼운 것이 바람직하다.
상술한 이 출원에 의한 전계 발광 표시장치는 애노드 전극(ANO), 발광층(EL) 및 캐소드 전극(CAT)이 순차 적층된 전계발광 다이오드를 구비한다. 특히, 캐소드 전극(CAT)은 공통 전압을 인가받는 공통 전극의 기능뿐 아니라, 외부로부터 산소나 이물질이 발광층(EL)으로 침투하는 것을 방지하는 인-캡 기능도 함께 구비한다. 이를 위애, 캐소드 전극(CAT)은 복수의 도전층들이 순차 적층된 구조를 갖는다. 캐소드 전극(CAT)은 전도성이 우수한 금속층을 포함한다. 금속층은 캐소드 전극(CAT)의 면 저항 값을 낮게 유지하기 위해 100Å내지 3,000Å의 두께로, 바람직하게는 500Å이상의 두께로 형성한다. 캐소드 전극(CAT)은 인-캡 기능을 위해 산화 금속층을 포함한다. 산화 금속층도 도전층으로 기능을 하여야 하므로, 10Å 내지 200Å의 얇은 두께를 갖는 것이 바람직하다. 또한, 캐소드 전극(CAT)은 외력에 의해 캐소드 전극이 파손되는 것을 방지하기 위해 2㎛ 내지 4㎛의 비교적 두껍고 탄성이 우수한 레진 물질을 포함한다. 특히, 레진 물질은 도전층으로 기능하여야 하므로, 전자 이동도가 높은 도메인 레진 물질과 전자 이동도를 향상하기 위한 알칼리계 금속 도펀트를 포함하는 전도성 레진 물질로 이루어진다.
지금까지 설명한 실시 예들은 캐소드 전극을 구성하는 도전층들의 다양한 적층 구조에서 기본적인 구조로 설명하였다. 하지만 이에 국한되는 것은 아니며, 두 개 이상의 실시 예들을 서로 조합하여 다층 구조의 캐소드 전극을 구성할 수 있다. 예를 들어, 제1 실시 예에 의한 적층 구조에 제2 내지 제6 실시 예에 의한 것들 중 어느 하나에 의한 적층 구조를 더하여 복잡한 적층 구조를 갖도록 캐소드 전극을 구성할 수 있다.
<제7 실시 예>
이상의 실시 예에서는 캐소드 전극이 인-캡 기능을 함께할 수 있는 다층 구조를 갖는 경우를 중심으로 설명하였다. 이하에서는, 캐소드 전극이 3중층 적층 구조를 가지면서, 외광 반사를 억제하는 기능을 더 포함한 경우에 대해서 설명한다.
도 13은 이 출원의 제7 실시 예에 의한 전계 발광 표시장치에서 발광 다이오드의 적층 구조를 나타내는 단면도이다. 도 13을 참조하면, 이 출원의 제7 실시 예에 의한 전계 발광 표시장치는 애노드 전극(ANO), 발광층(EL) 및 캐소드 전극(CAT)이 순차 적층된 구조를 갖는다.
특히, 캐소드 전극(CAT)은 연속으로 적층된 세 개의 캐소드 전극층들을 포함한다. 예를 들어, 캐소드 전극(CAT)은 순차 적층된 제1 캐소드 전극층(CAT1), 제2 캐소드 전극층(CAT2) 및 제3 캐소드 전극층(CAT3)을 모두 포함한다.
제1 캐소드 전극층(CAT1)은 알루미늄(Al), 은(Ag), 몰리브덴(Mo) 혹은 금(Au) 과 같은 면 저항이 낮은 금속 물질로 형성한다. 일례로, 제1 캐소드 전극층(CAT1)은 100Å 내지 200Å의 두께를 갖는 알루미늄으로 형성할 수 있다.
제2 캐소드 전극층(CAT2)은 전도성 레진 물질로 형성할 수 있다. 제2 캐소드 전극층(CAT2)은 발광층(EL)에 포함된 전자 수송층 혹은 전자 주입층과 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 제2 캐소드 전극층(CAT2)은 도펀트의 도핑 농도가 3% 내지 30%인 전도성 레진 물질인 것이 바람직하다. 일례로, 제2 캐소드 전극층(CAT2)은 500Å 내지 900Å의 두께를 갖는 전도성 레진 물질로 형성할 수 있다.
제3 캐소드 전극층(CAT3)은 캐소드 전극(CAT) 전체의 면 저항을 낮추기 위해 면 저항이 낮은 금속 물질을 제1 및 제2 캐소드 전극층(CAT1, CAT2)보다 상대적으로 두꺼운 두께로 형성하는 것이 바람직하다. 일례로, 제3 캐소드 전극층(CAT3)은 적어도 2,000Å의 두께를 갖는 알루미늄으로 형성할 수 있다.
이와 같은 두께와 적층 구조를 갖는 캐소드 전극층(CAT)은 하부(제1 캐소드 전극층(CAT1)) 방향에서 입사되는 빛에 대한 반사율을 최소화할 수 있다. 도 13에 도시한 광 경로를 나타내는 화살표를 참조하면,
캐소드 전극(CAT) 하부에서 진입하는 입사광(①)은 투명한 애노드 전극(ANO)과 발광층(EL)을 투과하여, 제1 캐소드 전극층(CAT1)의 하면에서 일부 반사되어 1차 반사광(②)으로 기판(SUB) 방향으로 진행한다. 제1 캐소드 전극층(CAT1)은 200Å 이하의 얇은 두께를 가지므로, 입사광(①) 전부를 반사하지 못한다. 예를 들어, 입사광(①)의 40% 정도만 1차 반사광(②)으로 반사되고, 나머지 60%는 제1 캐소드 전극층(CAT1)을 통과한다. 제1 캐소드 전극층(CAT1) 통과한 투과광(③)은 투명한 제2 캐소드 전극층(CAT2)을 그대로 통과한다. 그 후, 투과광(③)은 제3 캐소드 전극층(CAT3)에 의해 반사된다. 제3 캐소드 전극층(CAT3)은 2,000Å 이상의 두께를 가지므로, 투과광(③) 전부는 반사되어 2차 반사광(④)으로 기판(SUB) 방향으로 진행한다.
이 때, 제2 캐소드 전극층(CAT2)의 두께를 조절하여, 1차 반사광(②)과 2차 반사광(④)의 위상을 서로 상쇄되도록 조절할 수 있다. 그 결과, 캐소드 전극(CAT) 하부에서 입사되어 반사되는 반사광의 강도(intensity)인 반사광 휘도(luminance)를 2% 수준으로 줄일 수 있다.
한편, 발광층(EL)에서 출광되는 빛들 중에서도 캐소드 전극(CAT) 방향으로 방사되는 빛들도 동일한 광 경로에 의해 기판(SUB) 방향으로 출광되지 광량이 2% 정도로 줄어들 수 있다. 하지만, 발광층(EL)에서 출광되는 빛은 모든 방향으로 출광되기 때문에, 캐소드 전극(CAT)에 의해 감소되는 광량은 전체 광량의 50% 정도에 불과하고, 나머지 50%는 기판(SUB) 방향으로 출광된다.
제7 실시 예에 의한 전계 발광 표시장치는 3중층 적층 구조의 캐소드 전극을 구비하는 하부 발광형일 수 있다. 또한, 3중층 적층 구조의 캐소드 전극의 구조에 의해 외부광의 반사율을 최대한 억제할 수 있다. 따라서, 기판(SUB) 외부에 외광 반사를 줄이기 위한 편광 소자를 배치할 필요가 없다. 편광 소자는 외광 반사를 억제하는 긍정적인 효과가 있지만, 발광층(EL)에서 출광되는 광량을 적어도 50% 감소하는 부정적인 효과가 있다.
제7 실시 예에 의한 전계 발광 표시장치는, 3중층 적층 구조의 캐소드 전극에 의해 발광층(EL)에서 발광하는 광량이 50% 정도 줄어들지만, 이는 편광 소자에 의한 광량 감소와 거의 동일하다. 따라서, 이 출원에 의한 전계 발광 표시장치는, 고가의 편광 소자를 사용하지 않고도, 동일한 수준을 갖는 발광층(EL)의 발광 효율을 제공하면서, 외광 반사를 최소화할 수 있다.
또한, 필요하다면, 제7 실시 예에 의한 캐소드 전극(CAT)은, 제2 실시 예 내지 제6 실시 예와 같은 복합 구조를 더 포함할 수 있다.
<제8 실시 예>
제7 실시 예에서는 캐소드 전극에 3중층 적층 구조를 가짐으로써, 캐소드 전극에 의한 외광 반사를 억제하는 효과를 더 제공한다. 도 14를 참조하는 제8 실시 예에서는 하부 발광형 전계 발광 표시장치에서, 캐소드 전극에 의한 외광 반사 억제뿐 아니라, 게이트 배선 혹은 데이터 배선과 같은 금속성 배선에 의한 외광 반사를 억제하는 구조에 대해 설명한다. 도 14는, 이 출원의 제8 실시 예에 의한 전계 발광 표시장치의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 14는, 이 출원에 의한 탑 게이트 구조의 박막 트랜지스터를 구비한 하부 발광형 전계 발광 표시장치를 도시한다. 도 14에서 박막 트랜지스터는 편의상 구동 박막 트랜지스터(DT)만을 도시하였다. 이에 국한되는 것은 아니며, 도 4와 같이 스위칭 박막 트랜지스터도 포함할 수 있다.
기판(SUB) 위에는 차광층(LSD)이 배치되어 있다. 차광층(LSD)은 구동 박막 트랜지스터(DT)의 구동 반도체 층(DA)을 외부 광으로부터 보호하기 위한 차광 소재일 수 있다. 또한, 차광층(LSD)은 데이터 배선 혹은 구동 전류 배선(VDD)으로 사용될 수 있다. 이 경우, 차광층(LSD)은 구동 박막 트랜지스터(DT)의 구동 소스 전극(DS)과 연결되어 있다.
차광층(LSD)은 기판(SUB) 외부에서 구동 반도체 층(DA)으로 입사되는 외부 광에 의한 영향을 방지하기 위해, 구동 반도체 층(DA)과 중첩하도록 배치될 수 있다. 차광층(LSD)을 구동 박막 트랜지스터(DT)의 구동 소스 전극(DS)에 연결된 구동 전류 배선(VDD)으로 사용될 수 있다. 이를 위해, 차광층(LSD)은 구리(Cu)를 포함하는 금속 물질을 포함하는 것이 바람직하다.
차광층(LSD)이 금속 물질인 경우, 기판(SUB) 외부에서 입사되는 외부광이 차광층(LSD)에 의해 반사되어 사용자가 반사광을 인지하게 되어 표시 품질을 저하하는 원인이 될 수 있다. 이를 방지하기 위해, 차광층(LSD)에 저 반사 금속층 구조를 적용하는 것이 바람직하다.
일례로, 차광층(LSD)은 3중층 구조를 가질 수 있다. 차광층(LSD)은 순차적으로 적층된 제1층(L1), 제2층(L2) 및 제3층(L3)을 포함한다. 제1층(L1)은 100Å 내지 200Å의 두께를 갖는 탄탈륨(tantalum: Ta)으로 형성할 수 있다. 제2 층(L2)은 500Å 내지 900Å의 두께를 갖는 산화 몰리브덴(Molybdenum Oxide: MoOx)으로 형성할 수 있다. 산화 몰리브덴은 투명성을 갖는다. 제3층(L3)은 적어도 2,000Å의 두께를 갖는 구리(copper: Cu)와 같은 면 저항이 낮은 금속 물질을 포함할 수 있다. 제3층(L3)은, 구리와 몰리브덴-티타늄이 적층된 이중 금속층으로 형성할 수도 있다.
도면으로 도시하지 않았지만, 다른 예로 차광층(LSD)은 이중층 구조를 가질 수 있다. 이 경우, 차광층은 순차적으로 적층된 제1층 및 제2층을 포함할 수 있다. 하부에 위치한 제1층은 500Å 내지 900Å의 두께를 갖는 산화 금속층으로 이루어지고, 상부에 위치한 제2층은 적어도 2,000Å의 두께를 갖는 구리(copper: Cu)와 같은 면 저항이 낮은 금속 물질로 이루어질 수 있다. 구체적으로 설명하면, 제1층은, 투명성을 갖는 몰리브덴-티타늄 산화물(MoTiOx), 산화 몰리브덴-탄탈륨(MoOx:Ta), 산화 텅스텐(WOx) 및 몰리브덴-구리 산화물(MoCuOx)과 같은 물질로 형성할 수 있다. 또한, 제2층은, 구리로 이루어진 단일 금속층, 혹은 구리와 몰리브덴-티타늄(MoTi)이 적층된 이중 금속층으로 이루어질 수 있다.
차광층(LSD) 위에는 버퍼층(BUF)이 적층되어 있다. 버퍼층(BUF) 위에는 박막 트랜지스터가 형성되어 있다. 박막 트랜지스터는 스위칭 박막 트랜지스터(도시하지 않음) 및 구동 박막 트랜지스터(DT)를 포함한다. 박막 트랜지스터가 형성된 기판(SUB) 위에는 보호막(PAS)이 적층되어 있다. 보호막(PAS) 위에는 칼라 필터(CF)가 형성되어 있다. 칼라 필터(CF)는 이후에 형성되는 발광 다이오드(OLE)와 완전히 중첩하도록 배치하는 것이 바람직하다. 경우에 따라 칼라 필터(CF)는 발광 다이오드(OLE)보다 큰 크기를 가질 수 있다. 칼라 필터(CF) 위에는 평탄화 막(PL)이 도포되어 있다. 평탄화 막(PL) 위에는 발광 다이오드(OLE)가 형성되어 있다.
이와 같이 차광층(LSD)은 제7 실시 예에서 설명한 캐소드 전극(CAT)과 동일한 구조를 가질 수 있다. 즉, 얇은 금속층과 투명한 도전층 그리고 두꺼운 금속층이 순차적으로 적층된 공통점을 갖는다. 따라서, 제7 실시 예에서 설명한 광 경로와 동일한 방식으로 외부에서 입사되는 빛의 반사율을 2% 수준으로 최소화할 수 있다.
또한, 도면으로 설명하지 않았으나, 게이트 배선(GL)도 차광층(LSD)와 같은 저 반사 구조를 가질 수 있다. 구동 게이트 전극(DG) 및 스위칭 게이트 전극(SG)은 차광층(LSD)에 의해 가려진 구조를 가질 수 있다. 하지만, 게이트 배선(GL)은 데이터 배선(DL) 및 구동 전류 배선(VDD)로 사용하는 차광층(LSD)과 직교하기 때문에 많은 부분이 차광층(LSD)에 의해 덮이지 않고, 노출된다. 따라서, 게이트 배선(GL)에 의해 외부광이 반사되어 표시 품질을 저하할 수 있다. 이를 방지하기 위해, 게이트 배선(GL)도 차광층(LSD)과 같은 3중층 구조를 가질 수 있다.
일례로, 게이트 배선(GL)은 순차적으로 적층된 제1층(L1), 제2층(L2) 및 제3층(L3)을 포함한다. 제1층(L1)은 100Å 내지 200Å의 두께를 갖는 탄탈륨(tantalum: Ta)으로 형성할 수 있다. 제2 층(L2)은 500Å 내지 900Å의 두께를 갖는 산화 몰리브덴(Molybdenum Oxide: MoOx)으로 형성할 수 있다. 산화 몰리브덴은 투명성을 갖는다. 제3층(L3)은 적어도 2,000Å의 두께를 갖는 구리(copper: Cu)와 같은 면 저항이 낮은 금속 물질을 포함할 수 있다. 제3층(L3)은, 구리와 몰리브덴-티타늄이 적층된 이중 금속층으로 형성할 수도 있다.
도면으로 도시하지 않았지만, 다른 예로 게이트 배선은 이중층 구조를 가질 수 있다. 이 경우, 게이트 배선은 순차적으로 적층된 제1층 및 제2층을 포함할 수 있다. 하부에 위치한 제1층은 500Å 내지 900Å의 두께를 갖는 산화 금속층으로 이루어지고, 상부에 위치한 제2층은 적어도 2,000Å의 두께를 갖는 구리(copper: Cu)와 같은 면 저항이 낮은 금속 물질로 이루어질 수 있다. 구체적으로 설명하면, 제1층은, 투명성을 갖는 몰리브덴-티타늄 산화물(MoTiOx), 산화 몰리브덴-탄탈륨(MoOx:Ta), 산화 텅스텐(WOx) 및 몰리브덴-구리 산화물(MoCuOx)과 같은 물질로 형성할 수 있다. 또한, 제2층은, 구리로 이루어진 단일 금속층, 혹은 구리와 몰리브덴-티타늄(MoTi)이 적층된 이중 금속층으로 이루어질 수 있다.
이와 같은 구조에 의해, 반사 시감을 5% 이하로 줄일 수 있다. 이 경우, 뱅크(BA)가 백색 유기 물질인 것으로 인해 반사 시감을 더 이상 낮추지 못할 수도 있다. 하지만, 뱅크(BA)를 흑색 유기 물질로 형성함으로써, 반사 시감을 더 낮추어 2% 수준을 달성할 수 있다.
<제9 실시 예>
제7 및 제8 실시 예에서는 캐소드 전극 및 각종 배선들에 3중층 적층 구조를 가짐으로써, 외광 반사를 억제하는 효과를 더 제공한다. 도 15를 참조하는 제9 실시 예에서는 하부 발광형 전계 발광 표시장치에서, 캐소드 전극 및 각종 배선을 제외한 영역에서도 외광 반사를 억제하는 구조에 대해 설명한다. 도 15는, 이 출원의 제9 실시 예에 의한 전계 발광 표시장치의 구조를 나타내는 단면도이다.
제7 및 제8 실시 예에 의하면, 캐소드 전극(CAT)과 각종 배선들에서 외광 반사를 억제하였지만, 이들 영역을 제외한 부분에서 여전히 외광 반사 가능성이 있다. 특히, 뱅크(BA) 부분을 보면, 3중층 구조의 캐소드 전극(CAT)이 배치되어 있지만, 캐소드 전극(CAT)에 의한 외광 반사를 2% 수준으로 낮추었다 하더라도, 2% 수준도 무시하지 못할 만큼 표시 품질에 영향을 줄 수 있다.
제9 실시 예에서는, 외광 반사를 최대한 억제하기 위한 추가 구조를 더 제안한다. 일례로, 뱅크(BA)를 흑색 유기 물질로 형성할 수 있다. 흑색 유기 물질은 광 흡수성이 우수한 유기 물질을 포함하는 것이 바람직하다. 그 결과, 발광 다이오드(OLE)가 형성된 부분에서는 외광 반사가 2% 수준으로 낮아지고, 그 외의 뱅크(BA)가 덮인 부분에서는 2%의 외광 반사를 더 흡수하여, 외광 반사가 1% 미만의 수준으로 더 낮출 수 있다.
또한, 하부 발광형의 경우, 평탄화 막(PL) 하부에는 칼라 필터가 배치될 수 있다. 도 14에서는 칼라 필터(CF)가 발광 다이오드(OLE)이 형성된 발광 영역만을 완전히 중첩하도록 배치된다. 하지만, 제9 실시 예에서는 칼라 필터(CF)를 그 외의 영역에까지 확장하여 배치할 수 있다.
일례로, 적색 화소에서, 발광 영역에는 적색 칼라 필터가 배치된다. 또한, 적색 화소에서, 발광 영역 이외에도 적색 칼라 필터가 연속하여 배치될 수 있다. 청색 화소에서, 발광 영역에는 청색 칼라 필터가 배치되며, 발광 영역 이외에도 청색 칼라 필터가 연속하여 배치될 수 있다. 녹색 화소에서, 발광 영역에는 녹색 칼라 필터가 배치되며, 발광 영역 이외에도 녹색 칼라 필터가 연속하여 배치될 수 있다.
칼라 필터(CF)를 화소 영역 전체에 확장하여 배치하는 경우, 뱅크(BA)는 백색 뱅크를 사용할 수도 있고, 흑색 뱅크를 사용할 수도 있다. 흑색 뱅크를 사용하는 경우, 외광 반사를 더 많이 억제할 수 있다.
또한, 칼라 필터(CF)를 다양한 방식으로 배치할 수 있다. 일례로, 앞에서 설명한 경우는, 기판(SUB)에는 다수 개의 화소들이 배치되어 있으며, 하나의 화소에는 적어도 세 개의 서브 화소들이 할당되어 있다. 일례로, 하나의 화소는 적색 서브 화소, 녹색 서브 화소 및 청색 서브 화소를 구비할 수 있다. 적색 서브 화소에는 적색 칼라 필터가 배치되고, 녹색 서브 화소에는 녹색 칼라 필터가 배치되며, 적색 서브 화소에는 적색 칼라 필터가 배치되어 있다.
하나의 서브 화소는 발광 다이오드가 차지하는 발광 영역과 배선 및 박막 트랜지스터가 배치된 비 발광 영역을 포함할 수 있다. 상부 발광형의 경우 발광 영역이 서브 화소의 크기와 거의 같은 크기를 가질 수 있다. 하지만, 하부 발광형의 경우, 발광 영역은 발광 다이오드의 크기와 같은 크기로만 정의될 수 있다.
따라서, 하부 발광형에서, 칼라 필터들은 발광 영역인 발광 다이오드와 중첩하도록 배치될 수 있다. 하지만, 제9 실시 예에서는 칼라 필터가 해당 서브 화소 전체, 즉, 발광 영역과 더불어 비 발광 영역에도 배치되는 특징이 있다. 예를 들어, 적색 서브 화소에는 발광 영역과 비 발광 영역을 모두 포함하는 적색 서브 화소 영역 전체에 걸쳐 적색 칼라 필터가 배치될 수 있다. 녹색 서브 화소에도, 발광 영역과 비 발광 영역을 모두 포함하는 녹색 서브 화소 영역 전체에 걸쳐 녹색 칼라 필터가 배치될 수 있다. 청색 서브 화소에도, 발광 영역과 비 발광 영역을 모두 포함하는 청색 서브 화소 영역 전체에 걸쳐 청색 칼라 필터가 배치될 수 있다.
다른 방법으로는, 도 16에 도시한 바와 같이, 발광 영역에는 해당 칼라 필터가 배치되고, 비 발광 영역에는 적색, 녹색 및 청색 칼라 필터가 함께 배치될 수 있다. 도 16은, 이 출원의 제9 실시 예의 다른 예에 의한 전계 발광 표시장치의 구조를 나타내는 단면도이다.
예를 들어, 적색 서브 화소의 발광 영역에는 적색 칼라 필터(CFR)가 배치가 배치되고, 비 발광 영역에는 적색(CFR), 녹색(CFG) 및 청색 칼라 필터(CFB)들이 동일 평면 상에서 이웃하여 배치될 수 있다. 마찬가지로, 녹색 서브 화소의 발광 영역에는 녹색 칼라 필터가 배치가 배치되고, 비 발광 영역에는 적색, 녹색 및 청색 칼라 필터들이 배치될 수 있다. 또한, 청색 서브 화소의 발광 영역에는 청색 칼라 필터가 배치가 배치되고, 비 발광 영역에는 적색, 녹색 및 청색 칼라 필터들이 배치될 수 있다.
여기서, 비 발광 영역에 배치되는 적색, 녹색 및 청색 칼라 필터들은 동일한 면적 비율로 배치될 수 있다. 또는 외광 반사율이 상대적으로 낮은 청색 칼라 필터의 면적 비율을 좀 더 넓게 형성할 수도 있다. 다른 예로, 반사율뿐 아니라 반사 시감을 고려할 경우에는, 어떠한 반사 시감을 구현하는가에 따라 녹색이나 적색 칼라 필터의 면적 비율을 더 넓게 형성할 수도 있다.
이상 설명한 이 출원에 의한 전계 발광 표시장치에 대해 정리하면, 이 출원은 캐소드 전극이 전도성 레진 물질을 포함하는 다중층 구조를 가짐으로써, 별도의 인-캡 요소가 없는 단순 구조를 달성할 수 있다. 지금까지 설명한 실시 예들은 가장 대표적인 경우를 중심으로 설명하였다. 특히, 이 출원의 가장 중요한 구조는 캐소드 전극이 인캡 기능을 내포하고 있어, 추가적인 인캡층이 없어도 완전한 전계 발광 표시장치를 구현할 수 있다. 이를 위한 기본적인 구조로서, 도 4에 도시한 바와 같이, 이 출원은 캐소드 전극이 적어도 3중층 구조를 갖는 특징이 있다.
이 출원에 의한 캐소드 전극이 구비한 3중층 구조는, 제1층은, 금속층 혹은 전도성을 갖는 산화 금속층을 포함하고, 제2층은 전도성을 갖는 레진층을 포함하며, 제3층은 캐소드 전극의 저항을 낮추기 위한 저 저항 금속층을 포함한다. 여기서, 제1층 및 제3층의 구성을 다양하게 하거나, 기본적인 3중층 구조에 추가 전극층을 더하여 다양하게 구성할 수 있다. 이하에서는, 도면들을 참조하여, 이 출원에서 더 구현할 수 있는 구체적인 응용예들을 설명한다.
도 17은 이 출원의 일 응용예에 의한 전계 발광 표시장치에서 발광 다이오드의 적층 구조를 나타내는 단면도이다. 도 17을 참조하면, 일 응용예에 의한 전계 발광 표시장치는, 애노드 전극(ANO), 발광층(EL) 및 캐소드 전극(CAT)이 순차 적층된 구조를 갖는다. 특히, 캐소드 전극(CAT)은, 제1 캐소드 전극층(CAT1), 제2 캐소드 전극층(CAT2) 및 제3 캐소드 전극층(CAT3)들이 순차 적층된 구조를 갖는다.
제1 캐소드 전극층(CAT1)은 금속층(20) 및 산화 금속층(10)이 연속 적층된 구조를 갖는다. 예를 들어, 금속층(20)은 알루미늄(Al), 은(Ag), 몰리브덴(Mo), 금(Au), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca) 및 바륨(Ba) 중에서 선택된 금속 물질을 포함할 수 있다. 산화 금속층(10)은 산화 알루미늄(Al2O3), 산화 몰리브덴(MoO), 산화 마그네슘(MgO), 산화 칼슘(CaO) 및 산화 바륨(BaO) 중에서 선택된 산화 금속 물질로 이루어질 수 있다.
제2 캐소드 전극층(CAT2)은 전도성 레진 물질을 포함할 수 있다. 전도성 레진 물질은, 전자 이동도가 높은 레진 물질로 이루어진 도메인(Domain) 물질과 일함수 장벽 에너지를 낮추어 주는 도펀트(dopant)를 포함할 수 있다.
제3 캐소드 전극층(CAT3)은 하부 산화 금속층(11), 금속층(20) 그리고 상부 산화 금속층(30)이 순차 적층된 구조를 가질 수 있다. 산화 금속 물질로 이루어진 하부 산화 금속층(11) 및 상부 산화 금속층(30) 각각은 10Å내지 200Å의 두께를 가질 수 있다. 금속층(20)은 100Å내지 3,000Å의 두께를 가질 수 있다. 특히, 금속 물질로 형성하는 금속층(20)은 산화 금속 물질로 형성하는 하부 산화 금속층(11) 및 상부 산화 금속층(30)의 두께보다 두꺼운 것이 바람직하다.
도 18은 이 출원의 다른 응용예에 의한 전계 발광 표시장치에서 발광 다이오드의 적층 구조를 나타내는 단면도이다. 도 18을 참조하면, 다른 응용예에 의한 전계 발광 표시장치는, 애노드 전극(ANO), 발광층(EL) 및 캐소드 전극(CAT)이 순차 적층된 구조를 갖는다. 특히, 캐소드 전극(CAT)은, 제1 캐소드 전극층(CAT1), 제2 캐소드 전극층(CAT2), 제3 캐소드 전극층(CAT3) 및 제4 캐소드 전극층(CAT4)들이 순차 적층된 구조를 갖는다.
제1 캐소드 전극층(CAT1)은 하부 산화 금속층(11), 금속층(20) 그리고 상부 산화 금속층(30)이 순차 적층된 구조를 가질 수 있다. 산화 금속 물질로 이루어진 하부 산화 금속층(11) 및 상부 산화 금속층(30) 각각은 10Å내지 200Å의 두께를 가질 수 있다. 금속층(20)은 100Å내지 3,000Å의 두께를 가질 수 있다. 특히, 금속 물질로 형성하는 금속층(20)은 산화 금속 물질로 형성하는 하부 산화 금속층(11) 및 상부 산화 금속층(30)의 두께보다 두꺼운 것이 바람직하다. 예를 들어, 하부 산화 금속층(11)은 산화 알루미늄(Al2O3), 산화 몰리브덴(MoO), 산화 마그네슘(MgO), 산화 칼슘(CaO) 및 산화 바륨(BaO) 중에서 선택된 산화 금속 물질로 이루어질 수 있다. 금속층(20)은 알루미늄(Al), 은(Ag), 몰리브덴(Mo), 금(Au), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca) 및 바륨(Ba) 중에서 선택된 금속 물질로 이루어질 수 있다. 상부 산화 금속층(30)은 하부 산화 금속층(11)과 동일한 물질로 이루어질 수 있다.
제2 캐소드 전극층(CAT2)은 전도성 레진 물질을 포함할 수 있다. 전도성 레진 물질은, 전자 이동도가 높은 레진 물질로 이루어진 도메인(Domain) 물질과 일함수 장벽 에너지를 낮추어 주는 도펀트(dopant)를 포함할 수 있다.
제3 캐소드 전극층(CAT3)은 하부 산화 금속층(11), 금속층(20) 그리고 상부 산화 금속층(30)이 순차 적층된 구조를 가질 수 있다. 산화 금속 물질로 이루어진 하부 산화 금속층(11) 및 상부 산화 금속층(30) 각각은 10Å내지 200Å의 두께를 가질 수 있다. 금속층(20)은 100Å내지 3,000Å의 두께를 가질 수 있다. 특히, 금속 물질로 형성하는 금속층(20)은 산화 금속 물질로 형성하는 하부 산화 금속층(11) 및 상부 산화 금속층(30)의 두께보다 두꺼운 것이 바람직하다.
제4 캐소드 전극층(CAT4)은 전도성 레진 물질을 포함할 수 있다. 제4 캐소드 전극층(CAT4)는 제2 캐소드 전극층(CAT2)와 동일한 물질로 형성할 수 있다.
도 19는 이 출원의 또 다른 응용예에 의한 전계 발광 표시장치에서 발광 다이오드의 적층 구조를 나타내는 단면도이다. 도 19를 참조하면, 또 다른 응용예에 의한 전계 발광 표시장치는, 애노드 전극(ANO), 발광층(EL) 및 캐소드 전극(CAT)이 순차 적층된 구조를 갖는다. 특히, 캐소드 전극(CAT)은, 제1 캐소드 전극층(CAT1), 제2 캐소드 전극층(CAT2), 제3 캐소드 전극층(CAT3), 제4 캐소드 전극층(CAT4) 및 제5 캐소드 전극층(CAT5)들이 순차 적층된 구조를 갖는다.
도 19에 의한 캐소드 전극(CAT)의 구조는 도 18에 의한 캐소드 전극(CAT)에 제5 캐소드 전극층(CAT5)이 더 추가된 구조를 갖는다. 제5 캐소드 전극층(CAT5)는 금속 물질로 이루어진 도전층으로서, 알루미늄(Al), 은(Ag), 몰리브덴(Mo), 금(Au), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca) 및 바륨(Ba) 중에서 선택된 금속 물질로 이루어질 수 있다. 금속층(20)은 100Å내지 3,000Å의 두께를 가질 수 있다.
도 20은 이 출원의 또 다른 응용예에 의한 전계 발광 표시장치에서 발광 다이오드의 적층 구조를 나타내는 단면도이다. 도 19를 참조하면, 또 다른 응용예에 의한 전계 발광 표시장치는, 애노드 전극(ANO), 발광층(EL) 및 캐소드 전극(CAT)이 순차 적층된 구조를 갖는다. 특히, 캐소드 전극(CAT)은, 제1 캐소드 전극층(CAT1), 제2 캐소드 전극층(CAT2), 제3 캐소드 전극층(CAT3), 제4 캐소드 전극층(CAT4) 및 제5 캐소드 전극층(CAT5)들이 순차 적층된 구조를 갖는다.
또한, 이 출원은, 적어도 3중층이 적층된 캐소드 전극에서, 제1 캐소드 전극층을 반투명성을 갖도록 구성함으로써, 상쇄 간섭에 의한 외부광 반사를 억제하는 효과를 가질 수 있다. 더욱이, 각종 배선들에는 투명 도전 물질을 포함하는 3중층 구조를 가짐으로써, 배선부에서도 외광 반사를 억제하는 효과를 더 가질 수 있다. 또한, 흑색 뱅크 및/또는 칼라 필터 확장 구조를 적용함으로써, 외부광 반사를 더욱 더 억제하는 효과를 가질 수 있다.
상술한 이 출원의 예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 이 출원의 적어도 하나의 예에 포함되며, 반드시 하나의 예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 이 출원의 적어도 하나의 예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 이 출원이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 이 출원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 설명한 이 출원은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 이 출원의 기술적 사항을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 이 출원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. 그러므로, 이 출원의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 이 출원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
OLE: 발광 다이오드 ANO: 애노드 전극
EL: 발광층 CAT: 캐소드 전극
CAT1: 제1 캐소드 전극층 CAT2: 제2 캐소드 전극층
CAT4: 제3 캐소드 전극층 10: 산화 금속층
11: 하부 산화 금속층 30: 상부 산화 금속층
20: 금속층

Claims (18)

  1. 기판;
    상기 기판 위에 배치된 애노드 전극;
    상기 애노드 전극 위에 배치된 발광층; 그리고
    상기 발광층 위에 배치된 캐소드 전극을 포함하며,
    상기 캐소드 전극은,
    순차 적층된 적어도 2개 이상의 도전층들을 포함하는 전계 발광 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 도전층들은,
    산화 금속 물질로 이루어진 제1 산화 금속층;
    금속 물질로 이루어진 제1 금속층; 그리고
    상기 산화 금속 물질로 이루어진 제2 산화 금속층을 포함하는 전계 발광 표시장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 도전층들은,
    상기 제2 산화 금속층 위에 적층되며, 상기 금속 물질로 이루어진 제2 금속층을 더 포함하는 전계 발광 표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 도전층들은,
    금속 물질로 이루어진 제1 금속층;
    산화 금속 물질로 이루어진 제1 산화 금속층; 그리고
    상기 금속 물질로 이루어진 제2 금속층을 포함하는 전계 발광 표시장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 도전층들은,
    상기 제2 금속층 위에 적층되며, 상기 산화 금속 물질로 이루어진 제2 산화 금속층을 더 포함하는 전계 발광 표시장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 도전층들은,
    금속 물질로 이루어진 제1 금속층;
    산화 금속 물질로 이루어진 제1 산화 금속층; 및
    전도성 레진 물질로 이루어진 레진층을 포함하는 전계 발광 표시장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 도전층들은,
    상기 레진층 위에 적층되며, 상기 금속 물질로 이루어진 제2 금속층을 더 포함하는 전계 발광 표시장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 도전층들은,
    상기 제2 금속층 위에 적층되며, 상기 산화 금속 물질로 이루어진 제2 산화 금속층을 더 포함하는 전계 발광 표시장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 도전층들은,
    산화 금속 물질로 이루어진 제1 산화 금속층;
    금속 물질로 이루어진 제1 금속층; 및
    전도성 레진 물질로 이루어진 레진층을 포함하는 전계 발광 표시장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 도전층들은,
    상기 레진층 위에 적층되며 상기 산화 금속 물질로 이루어진 제2 산화 금속층을 더 포함하는 전계 발광 표시장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 도전층들은,
    상기 제2 산화 금속층 위에 적층되며, 상기 금속 물질로 이루어진 제2 금속층을 더 포함하는 전계 발광 표시장치.
  12. 제 2 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속 물질은, 알루미늄(Al), 은(Ag), 몰리브덴(Mo), 금(Au), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca) 및 바륨(Ba) 중에서 선택된 어느 하나를 포함하고,
    상기 산화 금속 물질은, 산화 알루미늄(Al2O3), 산화 몰리브덴(MoO), 산화 마그네슘(MgO), 산화 칼슘(CaO) 및 산화 바륨(BaO) 중에서 선택된 어느 하나를 포함하는 전계 발광 표시장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 도전층들은,
    상기 발광층과 접촉하는 제1 도전층;
    상기 제1 도전층과 접촉하는 제2 도전층; 그리고
    상기 제2 도전층과 접촉하는 제3 도전층을 포함하는 전계 발광 표시장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제1 도전층과 상기 제3 도전층 각각은,
    금속층과 산화 금속층 중 적어도 어느 하나를 포함하고,
    상기 금속층의 두께는 상기 산화 금속층의 두께보다 두꺼운 전계 발광 표시장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 산화 금속층의 두께는 10Å 내지 200Å이고,
    상기 금속층의 두께는 100Å 내지 3,000Å인 전계 발광 표시장치.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 금속층은, 알루미늄(Al), 은(Ag), 몰리브덴(Mo), 금(Au), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca) 및 바륨(Ba) 중에서 선택된 어느 하나를 포함하고,
    상기 산화 금속층은, 산화 알루미늄(Al2O3), 산화 몰리브덴(MoO), 산화 마그네슘(MgO), 산화 칼슘(CaO) 및 산화 바륨(BaO) 중에서 선택된 어느 하나를 포함하는 전계 발광 표시장치.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 제2 도전층은 전도성 레진 물질을 포함하는 전계 발광 표시장치.
  18. 제 6항, 제7항, 제 9항, 제 10항 및 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전도성 레진 물질은,
    Alq3, TmPyPB, Bphen, TAZ 및 TPB 중 어느 하나를 포함하는 도메인 물질; 및
    상기 도메인 물질 내에 분산된, Li, Cs, Cs2O3, CsN3, Rb2 및 C60와 같은 알칼리계 금속 물질로 이루어진 도펀트를 포함하는 전계 발광 표시장치.
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