KR101503775B1 - 대면적 유기전계발광 표시장치 - Google Patents

대면적 유기전계발광 표시장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 대면적 유기전계발광 표시장치에 관한 것이다. 본 발명에 의한 유기전계발광 표시장치는, 박막트랜지스터와, 상기 박막트랜지스터에 전기 신호를 공급하는 구동 전류 배선과, 상기 구동 전류 배선의 일부를 노출하는 구동 배선 콘택홀과, 상기 박막트랜지스터에 연결되어 구동되는 유기발광 다이오드를 포함하는 박막트랜지스터 기판; 캡 기판과, 상기 캡 기판의 내측 면에 상기 캡 기판 면적의 1/3 이상의 면적으로 도포된 보조 배선을 포함하는 캡; 상기 보조 배선과 상기 구동 배선 콘택홀을 통해 노출된 구동 전류 배선을 전기적으로 연결하는 도전성 실링재; 그리고 상기 박막트랜지스터 기판과 상기 캡을 합착하는 유기 접합막을 포함한다. 본 발명에 의하면, 유기전계발광 표시장치를 대면적으로 구성하더라도 표시기판 전체에 대한 휘도가 균일한 양질의 화면을 얻을 수 있다.

Description

대면적 유기전계발광 표시장치{Large Area Organic Light Emitting Diode Display}
본 발명은 표시 영역 전체에 걸쳐 균일한 휘도 분포를 갖는 대면적 유기전계발광 표시장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 대형 TV와 같은 대면적 기판 전면에 걸쳐 일정한 휘도를 갖는 유기전계발광 표시장치에 관한 것이다.
최근, 음극선관(Cathode Ray Tube)의 단점인 무게와 부피를 줄일 수 있는 각종 평판 표시장치들이 개발되고 있다. 이러한 평판 표시장치에는 액정 표시장치(Liquid Crystal Display, LCD), 전계 방출 표시장치(Field Emission Display, FED), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP) 및 전계발광장치(Electro-Luminescence device, EL) 등이 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 능동소자인 박막 트랜지스터를 이용한 유기전계발광 표시장치(Organic Light Emitting Diode Display: OLED)의 구조를 나타내는 평면도이다. 도 2는 도 1에서 절취선 II-II'로 자른 단면으로 종래 기술에 의한 유기전계발광 표시장치의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 1 및 2를 참조하면, 유기전계발광 표시장치는 박막트랜지스터(ST, DT) 및 박막트랜지스터(ST, DT)와 연결되어 구동되는 유기발광 다이오드(OLED)가 형성된 박막트랜지스터 기판, 박막트랜지스터 기판과 대향하여 유기 접합층(POLY)을 사이에 두고 접합하는 캡(ENC)을 포함한다. 박막 트랜지스터 기판은 스위칭 TFT(ST), 스위칭 TFT(ST)와 연결된 구동 TFT(DT), 구동 TFT(DT)에 접속된 유기발광 다이오드(OLED)를 포함한다.
유리 기판(SUB) 위에 스위칭 TFT(ST)는 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL)이 교차하는 부위에 형성되어 있다. 스위칭 TFT(ST)는 화소를 선택하는 기능을 한다. 스위칭 TFT(ST)는 게이트 라인(GL)에서 분기하는 게이트 전극(SG)과, 반도체 층(SA)과, 소스 전극(SS)과, 드레인 전극(SD)을 포함한다. 그리고, 구동 TFT(DT)는 스위칭 TFT(ST)에 의해 선택된 화소의 애노드 전극(ANO)을 구동하는 역할을 한다. 구동 TFT(DT)는 스위칭 TFT(ST)의 드레인 전극(SD)과 연결된 게이트 전극(DG)과, 반도체층(DA), 구동 전류 전송 배선(VDD)에 연결된 소스 전극(DS)과, 드레인 전극(DD)을 포함한다. 구동 TFT(DT)의 드레인 전극(DD)은 유기발광 다이오드의 애노드 전극(ANO)과 연결되어 있다.
도 2에서는 일례로, 탑 게이트(Top Gate) 구조의 박막트랜지스터를 도시하였다. 이 경우, 스위칭 TFT(ST)의 반도체 층(SA) 및 구동 TFT(DT)의 반도체 층(DA)들이 기판(SUB) 위에 먼저 형성되고, 그 위를 덮는 게이트 절연막(GI) 위에 게이트 전극들(SG, DG)이 반도체 층들(SA, DA)의 중심부에 중첩되어 형성된다. 그리고, 반도체 층들(SA, DA)의 양 측면에는 콘택홀을 통해 소스 전극들(SS, DS) 및 드레인 전극들(SD, DD)이 연결된다. 소스 전극(SS, DS) 및 드레인 전극(SD, DD)들은 게이트 전극들(SG, DG)을 덮는 절연막(IN) 위에 형성된다.
또한, 화소 영역이 배치되는 표시 영역의 외주부에는, 각 게이트 라인(GL)의 일측 단부에 형성된 게이트 패드(GP), 각 데이터 라인(DL)의 일측 단부에 형성된 데이터 패드(DP), 그리고 각 구동 전류 전송 배선(VDD)의 일측 단부에 형성된 구동 전류 패드(VDP)가 배치된다. 스위칭 TFT(ST)와 구동 TFT(DT)가 형성된 기판(SUB) 위에 보호막(PAS)이 전면 도포된다. 그리고, 게이트 패드(GP), 데이터 패드(DP), 구동 전류 패드(VDP), 그리고, 구동 TFT(DT)의 드레인 전극(DD)을 노출하는 콘택홀들이 형성된다. 그리고, 기판(SUB) 중에서 표시 영역 위에는 평탄화 막(PL)이 도포된다. 평탄화 막(PL)은 유기발광 다이오드를 구성하는 유기물질을 매끈한 평면 상태에서 도포하기 위해 기판 표면의 거칠기를 균일하게 하는 기능을 한다.
평탄화 막(PL) 위에는 콘택홀을 통해 구동 TFT(DT)의 드레인 전극(DD)과 접촉하는 애노드 전극(ANO)이 형성된다. 또한, 평탄화 막(PL)이 형성되지 않은 표시 영역의 외주부에서도, 보호막(PAS)에 형성된 콘택홀들을 통해 노출된 게이트 패드(GP), 데이터 패드(DP) 그리고 구동 전류 패드(VDP) 위에 형성된 게이트 패드 단자(GPT), 데이터 패드 단자(DPT) 그리고 구동 전류 패드 단자(VDPT)가 각각 형성된다. 표시 영역 내에서 특히 화소 영역을 제외한 기판(SUB) 위에 뱅크(BA)가 형성된다. 그리고, 뱅크(BA)의 일부 상부에는 스페이서(SP)를 더 형성한다.
상기와 같은 구조를 갖는 박막트랜지스터 기판 위에 스페이서(SP)를 사이에 두고 일정 간격을 유지하여 캡(ENC)이 합착된다. 이 경우, 박막트랜지스터 기판과 캡(ENC)은 그 사이에 유기 접합층(POLY)을 개재하여 완전 밀봉 합착하도록 하는 것이 바람직하다. 게이트 패드(GP) 및 게이트 패드 단자(GPT) 그리고 데이터 패드(DP) 및 데이터 패드 단자(DPT)는 캡(ENC) 외부에 노출되어 각종 연결 수단을 통해 외부에 설치되는 장치와 연결된다.
이와 같은 구조를 갖는 유기전계발광 표시장치를 대형 TV와 같이 대면적 표시장치에 적용할 경우, 소형 표시장치에서 발생하지 않았던 여러 가지 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 유기전계발광 표시장치를 대면적 표시장치로 응용할 경우에는 소형 표시장치에서는 고려하지 않았던 사항들을 고려하여야 한다.
예를 들어, 상기와 같은 유기전계발광 표시장치의 면적을 크게 할 경우, 게이트 배선, 데이터 배선, 구동 전류 배선 등을 포함하는 각종 배선의 길이가 그에 상응하도록 길어진다. 배선의 길이가 길어지면, 선 저항이 커지고, 결국 전압이 떨어지는 전압 강하(Voltage Drop) 문제가 발생한다. 전압 강하가 발생하면, 전체 화면에 걸쳐서 표시장치의 휘도가 불균일 해진다. 실질적으로, 20인치 이상의 대면적 유기전계발광 표시장치를 20A로 구동하는 경우, 전체 면적의 휘도를 측정하였을 때 휘도 차이가 최대 37% 이상 발생하는 것이 보통이다.
본 발명의 목적은 상기 종래 기술의 문제점들을 해결하고자 안출 된 발명으로써 화면 전체에 걸친 휘도 분포가 균일한 대면적 유기전계발광 표시장치를 제공하는 데 있다. 본 발명의 다른 목적은 기판 전체를 가로지르는 배선의 저항이 배선 길이에 비례하여 증가하지 않도록 하는 유기전계발광 표시장치를 제공하는 데 있다. 본 발명의 또 다른 목적은 기판 전체를 가로지르는 배선의 길이가 증가하더라도 전압 강하가 발생하지 않는 대면적 유기전계발광 표시장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 유기전계발광 표시장치는, 박막트랜지스터와, 상기 박막트랜지스터에 전기 신호를 공급하는 구동 전류 배선과, 상기 구동 전류 배선의 일부를 노출하는 구동 배선 콘택홀과, 상기 박막트랜지스터에 연결되어 구동되는 유기발광 다이오드를 포함하는 박막트랜지스터 기판; 캡 기판과, 상기 캡 기판의 내측 면에 상기 캡 기판 면적의 1/3 이상의 면적으로 도포된 보조 배선을 포함하는 캡; 상기 보조 배선과 상기 구동 배선 콘택홀을 통해 노출된 구동 전류 배선을 전기적으로 연결하는 도전성 실링재; 그리고 상기 박막트랜지스터 기판과 상기 캡을 합착하는 유기 접합막을 포함한다.
상기 보조 배선은 비저항이 5.0μΩ㎠ 이하인 금속 물질을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 보조 배선은 구리(Cu), 니켈(Ni) 그리고 알루미늄(Al) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 보조 배선은 저저항 금속층과 내식성 금속층을 포함하는 다층 금속층인 것을 특징으로 한다.
상기 저저항 금속층은 구리(Cu), 니켈(Ni) 그리고 알루미늄(Al) 중 적어도 어느 하나를 포함하고; 상기 내식성 금속층은 티타늄(Ti) 그리고 탄탈(Ta) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 보조 배선은 몰리브덴/구리/몰리브덴, 탄탈/구리/탄탈, 및 몰리브덴-티타늄/구리/몰리브덴-티타늄 중 적어도 어느 하나인 삼중층 구조를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 구동 배선 콘택홀에 의해 노출된 상기 구동 전류 배선 면적의 총 합은 상기 보조 배선 면적의 0.1% 이상인 것을 특징으로 한다.
에폭시, 아크릴 및 실리콘 중 적어도 어느 하나를 포함하는 베이스 물질; 그리고 전기 전도도가 0.2X106/㎝Ω 이상인 금속물질을 포함하는 도전볼을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 도전볼은 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu) 그리고 니켈(Ni) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 도전볼과 상기 베이스 물질의 함량비는 3(wt%):97(wt%) 내지 5(wt%):95(wt%)인 것을 특징으로 한다.
상기 베이스 물질의 점도는 100,000 내지 250,000cPs 인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 대면적 유기전계발광 표시장치는 표시장치의 캡의 내측 전면에 도포된 보조 전극을 포함하고, 이 보조 전극과 구동 전류 배선을 연결하는 구조를 갖는다. 따라서, 구동 전류 배선은 기판 면적에 해당하는 보조 전극을 통해 기판을 가로지르는 전체 길이에 걸쳐 등전위를 갖는다. 그럼으로써, 구동 전류 배선은 그 길이가 길어지더라도 저항 값이 커지지 않아 전압 강하 문제가 발생하지 않는다. 따라서, 유기전계발광 표시장치를 대각 길이 40인치 이상의 대면적으로 구성하더라도 표시기판 전체에 대한 휘도가 균일한 양질의 화면을 얻을 수 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 능동소자인 박막 트랜지스터를 이용한 유기전계발광 표시장치의 구조를 나타내는 평면도.
도 2는 도 1에서 절취선 II-II'로 자른 단면으로 종래 기술에 의한 유기전계발광 표시장치의 구조를 나타내는 단면도.
도 3은 본 발명에 의한 유기전계발광 표시장치의 구조를 나타내는 평면도.
도 4는 도 3에서 절취선 IV-IV'로 자른 단면으로 본 발명에 의한 유기전계발광 표시장치의 구조를 나타내는 단면도.
이하, 첨부한 도면 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예들을 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 실질적으로 동일한 구성 요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지된 내용 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.
도 3은 본 발명에 의한 유기전계발광 표시장치의 구조를 나타내는 평면도이다. 도 4는 도 3에서 절취선 IV-IV'로 자른 단면으로 본 발명에 의한 유기전계발광 표시장치의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 의한 유기전계발광 표시장치는 박막트랜지스터(ST, DT) 및 박막트랜지스터(ST, DT)와 연결되어 구동되는 유기발광 다이오드(OLED)가 형성된 박막트랜지스터 기판, 박막트랜지스터 기판과 대향하여 유기 접합층(POLY)을 사이에 두고 접합하는 캡(ENC)을 포함한다. 박막 트랜지스터 기판은 스위칭 TFT(ST), 스위칭 TFT와 연결된 구동 TFT(DT), 구동 TFT(DT)에 접속된 유기발광 다이오드(OLED)를 포함한다.
박막트랜지스터 기판을 좀 더 상세히 살펴본다. 유리 기판(SUB) 위에 스위칭 TFT(ST)는 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL)이 교차하는 부위에 형성되어 있다. 스위칭 TFT(ST)는 화소를 선택하는 기능을 한다. 스위칭 TFT(ST)는 게이트 라인(GL)에서 분기하는 게이트 전극(SG)과, 반도체 층(SA)과, 소스 전극(SS)과, 드레인 전극(SD)을 포함한다. 그리고, 구동 TFT(DT)는 스위칭 TFT(ST)에 의해 선택된 화소의 애노드 전극(ANO)을 구동하는 역할을 한다. 구동 TFT(DT)는 스위칭 TFT(ST)의 드레인 전극(SD)과 연결된 게이트 전극(DG)과, 반도체층(DA), 구동 전류 전송 배선(VDD)에 연결된 소스 전극(DS)과, 드레인 전극(DD)을 포함한다. 구동 TFT(DT)의 드레인 전극(DD)은 유기발광 다이오드의 애노드 전극(ANO)과 연결되어 있다.
도 4에서는, 바텀 게이트(Bottom Gate) 구조의 박막트랜지스터를 도시하였으나, 다른 구조의 박막트랜지스터를 적용할 수도 있다. 도 4의 경우, 스위칭 TFT(ST)의 반도체 층(SA) 및 구동 TFT(DT)의 반도체 층(DA)들이 기판(SUB) 위에 먼저 형성되고, 그 위를 덮는 게이트 절연막(GI) 위에 게이트 전극들(SG, DG)이 반도체 층들(SA, DA)의 중심부에 중첩되어 형성된다. 한편, 반도체 층들(SA, DA)의 양 측면에는 콘택홀들을 통해 소스 전극들(SS, DS) 및 드레인 전극들(SD, DD)이 연결된다. 소스 전극(SS, DS) 및 드레인 전극(SD, DD)는 게이트 전극들(SG, DG)을 덮는 절연막(IN) 위에 형성된다.
또한, 화소 영역이 배치되는 표시 영역의 외주부에는, 각 게이트 라인(GL)의 일측 단부에 형성된 게이트 패드(GP), 각 데이터 라인(DL)의 일측 단부에 형성된 데이터 패드(DP), 그리고 각 구동 전류 전송 배선(VDD)의 일측 단부에 형성된 구동 전류 패드(VDP)가 배치된다. 스위칭 TFT(ST)와 구동 TFT(DT)가 형성된 기판(SUB) 위에 보호막(PAS)이 전면 도포된다. 그리고, 게이트 패드(GP), 데이터 패드(DP), 구동 전류 패드(VDP), 그리고, 구동 TFT(DT)의 드레인 전극(DD)을 노출하는 콘택홀들이 형성된다. 그리고, 기판(SUB) 중에서 표시 영역 위에는 평탄화 막(PL)이 도포된다. 평탄화 막(PL)은 유기발광 다이오드(OLED)를 구성하는 유기막(OL)을 매끈한 평면 상태에서 도포하기 위해 기판 표면의 거칠기를 균일하게 하는 기능을 한다.
평탄화 막(PL) 위에는 콘택홀을 통해 구동 TFT(DT)의 드레인 전극(DD)과 접촉하는 애노드 전극(ANO)이 형성된다. 또한, 평탄화 막(PL)이 형성되지 않은 표시 영역의 외주부에서도, 보호막(PAS)에 형성된 콘택홀을 통해 노출된 게이트 패드(GP), 데이터 패드(DP) 그리고 구동 전류 패드(VDP) 위에 형성된 게이트 패드 단자(GPT), 데이터 패드 단자(DPT) 그리고 구동 전류 패드 단자(VDPT)가 각각 형성된다. 표시 영역 내에서 특히 화소 영역을 제외한 기판(SUB) 위에 뱅크(BA)가 형성된다. 그리고, 뱅크(BA)의 일부 상부에 스페이서(SP)를 더 형성한다.
이후에, 유기박막 공정을 통해, 애노드 전극(ANO)과 위에 유기막(OL)을 적층한다. 그리고, 유기막(OL) 위에는 캐소드 전극(CAT)를 적층하여, 유기발광 다이오드(OLED)를 완성한다.
상기와 같은 구조를 갖는 박막트랜지스터 기판 위에 일정 간격을 유지하여 캡(ENC)이 합착된다. 이 경우, 박막트랜지스터 기판과 캡(ENC)은 그 사이에, 대면적에 걸쳐 일정한 두께를 가지며, 접합력과 강도가 우수한 유기 접합층(HP)을 개재하여 완전 밀봉 합착하도록 하는 것이 바람직하다. 밀봉력과 강도 및 평탄도가 우수한 유기 접합층(HP)을 사용하면, 종래에 셀갭을 유지하기 위한 스페이서가 필요 없을 수 있다. 예를 들어, 유기 접합층(HP)은 고분자 레진을 도포하여 형성할 수 있다. 다른 방법으로는 고분자 필름을 개재한 후 고온 압착하여 형성할 수도 있다. 게이트 패드(GP) 및 게이트 패드 단자(GPT) 그리고 데이터 패드(DP) 및 데이터 패드단자(DPT)는 캡(ENC) 외부에 노출되어 각종 연결 수단을 통해 외부에 설치되는 장치와 연결된다.
본 발명에서는 40인치 이상의 대면적 유기전계발광 표시장치의 경우를 고려한 것이다. 따라서, 대면적으로 확장함에 따라서 각종 배선들의 길이가 길어지고, 이에 따라 선 저항이 높아지는 것을 방지하는 구조가 필요하다. 특히, 유기 다이오드를 구동하기 위한 구동 전류를 공급하는 구동 전류 배선(VDD) 혹은 기준 전압을 인가하는 배선의 경우에는 전압 강하가 발생할 경우, 휘도 값을 저하시키는 가장 주된 원인이 된다.
대화면으로 확장됨에 따라 길어진 배선의 저항을 낮추기 위해서, 캡(ENC)을 구성하는 캡 기판(ES)의 내측 전면에 금속 물질을 도포하여 보조 배선(MS)을 형성한다. 그리고, 보조 배선(MS)은, 캡(ENC)과 박막트랜지스터 기판을 합착할 때, 실링(CC) 영역을 통해 구동 전류 배선(VDD)와 접촉하도록 구성한다.
이를 위해, 박막트랜지스터 기판에서 구동 전류 배선(VDD)을 덮는 보호막(PAS)의 일부를 제거하여 구동 전류 배선(VDD)의 일부를 노출 시킨다. 특히, 실링(CC)이 형성된 영역에 구동 전류 배선(VDD)의 일부를 노출하는 구동 배선 콘택홀(CNT)을 형성한다.
그리고, 박막트랜지스터 기판의, 실링(CC) 영역에는 도전볼을 포함하는 실재를 도포하고, 실링(CC) 영역으로 둘러싸인 내부 영역에는 유기 접합층(POLY)을 도포한다. 그리고, 캡(ENC)의 보조 배선(MS)이 실링(CC) 영역과 대향하도록 박막트랜지스터 기판과 캡(ENC)을 합착한다. 그 결과, 실재 내의 도전볼이 합착력에 의해 보조 배선(MS)과 구동 전류 배선(VDD)의 노출된 부분을 전기적으로 연결한다. 따라서, 구동 전류 배선(VDD)은 단순히 배선으로서 기판(SUB)의 상부에서 하부로 연장되는 것 외에, 보조 배선(MS)을 통해 캡 기판(ES) 전면에 걸쳐 등 전위를 이룬다.
본 발명의 실시 예를 나타내는 도 3 및 4에서는 구동 전류 배선(VDD)중 구동 전류 패드(VDP)와 가까운 부분인, 구동 전류 배선(VDD)의 시작부분에서 구동 배선 콘택홀(CNT)을 통해 보조 배선(MS)과 연결하는 구조를 도시하였다. 하지만, 전압 강하 문제는 구동 전류 패드(VDP)와 가장 먼 부분인 구동 전류 배선(VDD)의 끝 부분에서 주로 발생한다. 따라서, 기판(SUB) 상에서 구동 전류 패드(VDP)가 형성된 반대변의 실링(CC) 영역이 배치되는 구동 전류 배선(VDD)의 부분에도 구동 배선 콘택홀(CNT)을 형성하고, 이 추가적인 구동 배선 콘택홀(CNT)을 통해 구동 전류 배선(VDD)의 끝 부분도 보조 배선(MS)과 연결하는 것이 바람직하다.
도 3에서, 도전성 실링재(CC)가 기판(SUB)의 네변을 둘러싸는 경우를 나타내었다. 하지만, 밀봉력과 평탄도가 우수한 유기 접합층(HP)을 사용하여 스페이서가 필요 없는 경우라면, 도전성 실링(CC)은 구동 전류 배선(VDD)과 교차하는 방향으로 배치되는 상변과 하변에만 형성할 수도 있다.
이로써, 유기전계발광 표시장치의 면적이 커져서, 구동 전류 배선(VDD)이 길어진다 하더라도, 보조 배선(MS)으로 인해 저항값이 상승하지 않는다. 이러한 구조를 갖는 유기전계발광 표시장치는 전체 표시면적에 걸쳐서 균일한 휘도 분포를 유지할 수 있다. 이하, 본 발명에서 보조 배선(MS)으로 구동 전류 배선(VDD)의 전압 강하를 효과적으로 방지하기 위한 구체적인 특징에 대해서 상세히 살펴본다.
우선, 보조 배선(MS)은 구동 전류 배선(VDD)의 저항 값을 효과적으로 낮추어 주어야 한다. 따라서, 보조 배선(MS)의 재질을 먼저 고려해야 한다. 바람직하게는, 비저항이 5.0μΩ㎠ 이하인 금속 물질을 포함하는 것이 좋다. 예를 들어, 구리(Cu), 니켈(Ni), 알루미늄(Al)과 같이 비저항이 낮아 전도성이 우수한 금속 물질이 바람직하다. 또한, 보조 배선(MS)은 상기 전기 전도도가 우수한 물질로 이루어진 단일층으로 구성할 수도 있고, 보호를 위한 보호 금속층과 이중 이상으로 구성된 다층막일 수도 있다. 즉, 티타늄(Ti), 몰리브덴(Mo), 탄탈(Ta), 몰리브덴-티타늄(MoTi)과 같이 내부식성이 강한 금속을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 알루미늄과 티타늄을 사용하는 경우, Al/Ti와 같은 이중층의 구성을 갖거나 위와 아래에 보호 금속층을 각각 포함하여 Ti/Al/Ti와 같은 삼중층의 구성을 가질 수 있다. 또한, 전기적 저항을 낮추기 위해 구리(Cu)를 사용하는 것이 바람직한데, 구리는 내 부식성이 약하므로, 가급적 삼중층의 구조를 갖는 것이 바람직하다. 이 경우, 보조 배선(MS)은 Ta/Cu/Ta, Ti/Cu/Ti, Mo/Cu/Mo, 혹은 MoTi/Cu/MoTi의 구조를 갖는 것이 바람직하다.
그리고, 보조 배선(MS)은 넓은 면적을 갖도록 구성하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 적어도 캡 기판(ES)의 전체 면적의 1/3 이상을 차지하는 것이 바람직하다. 가급적, 캡 기판(ES) 전면에 보조 배선(MS)을 도포하는 것이 이상적이기는 하지만, 실질적으로는 완전히 캡 기판(ES)을 하나의 보조 배선(MS)으로 덮을 수는 없다. 또한, 본 발명의 설명에서는 구동 전류 배선(VDD)만을 위한 보조 배선(MS)을 중심으로 설명하지만, 경우에 따라서는 기준 전압을 공급하는 기준 전류 배선을 위한 보조 배선을 더 형성할 수 있다. 이 경우에는 각 보조 배선(MS)의 면적은 최대 캡 기판의 전체 면적 1/2 보다 약간 작은 값을 가질 수 있다. 따라서, 보조 배선(MS)은 캡 기판(ES)의 전체 면적의 1/3 이상을 차지하되, 가급적 넓은 면적을 가지는 것이 바람직하다.
또한, 보조 배선(MS)과 구동 전류 배선(VDD)을 연결하는 실링(CC) 역시, 저항 값을 효과적으로 낮추어 주는 물질이어야 한다. 실링(CC) 자체는 도전물질이 아니고, 에폭시(Epoxy), 아크릴(Acryl) 또는 실리콘(Silicon) 계를 베이스 물질로 하여 열 경화제 또는 자외선 경화제를 함유한 고분자 수지물질이다. 따라서, 이 고분자 수지물질 내에 도전볼을 포함시킨 것이 도전성 실링재(CC)이다. 이 때, 도전볼은 전기 전도도가 0.2X106/㎝Ω 이상인 금속물질을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu) 또는 니켈(Ni) 등의 물질로 직경 30㎛인 것이 바람직하다.
단순히, 저항이 낮은 보조 전극(MS)을 형성하고 이를 구동 전류 배선(VDD)과 연결하는 것만으로 구동 전류 배선(VDD)의 전압 강하를 원하는 수준으로 방지할 수 있는 것은 아니다. 효과적으로 전압 강하를 방지하기 위해서 추가로 고려하여야 할 사항들이 많이 있다.
첫 번째로, 보조 전극(MS)과 구동 전류 배선(VDD) 사이의 접촉 저항을 낮추어야 한다. 비록 저항이 낮은 보조 전극(MS)을 사용한다 하더라도, 보조 전극(MS)과 구동 전류 배선(VDD)과의 접촉 저항이 커지면, 구동 전류 배선(VDD)의 선저항 값을 낮출 수 없고, 전압 강하를 효과적으로 방지할 수 없다. 보조 전극(MS)과 구동 전류 배선(VDD)의 접촉 저항을 낮추기 위해, 접촉 면적을 가급적 많이 확보해야 한다. 그러나, 도 3 및 4에서 보는 바와 같이, 구동 전류 배선(VDD)과 보조 전극(MS)이 접촉하는 부위는 구동 배선 콘택홀(CNT)이다. 따라서, 구동 배선 콘택홀(CNT)의 면적을 가급적 크게 유지해야 한다. 실질적으로 여러 차례 실험한 결과, 전체 접촉 면적의 비율이 접촉하는 보조 전극(MS)의 면적의 0.1% 이상 유지하여야 효과적으로 전압 강하를 방지할 수 있다. 이 때, 접촉 면적의 비율은 단일 구동 배선 콘택홀(CNT)에 의해 노출된 구동 전류 배선(VDD)의 크기에 대한 비율이 아니고, 기판 전체에 형성된 구동 배선 콘택홀(CNT)에 의해 노출된 모든 구동 전류 배선(VDD)의 크기에 대한 비율이다.
두 번째로, 보조 전극(MS)과 구동 전류 배선(VDD)을 전기적으로 연결하는 것은 도전성 실링재(CC) 안에 포함된 도전볼이다. 따라서, 도전볼의 함량도 중요한 요인이 된다. 도전볼의 함량을 여러 방면으로 실험한 결과, 가장 많이 사용되는 직경 30㎛인 금(Au)로 만든 도전볼의 함량이 실링재의 베이스 물질 함량 대비 3~5wt%인 것이 가장 바람직한 결과를 얻을 수 있었다. 즉, 도전볼의 함량이 너무 적으면(3wt% 이하) 도전볼에 의해 전기적으로 연결되는 보조 전극(MS)과 구동 전류 배선(VDD) 사이의 접촉 면적이 작아져서 저항 값을 효과적으로 낮추지 못한다. 반대로, 도전볼의 함량이 너무 많아도, 도전볼의 분포가 안정적이지 못하고, 전기적인 접촉이 원활하지 않아 효과를 보지 못하는 현상이 발생한다.
또한, 도전볼의 크기는 30㎛를 사용하는데 이는 박막 트랜지스터 기판과 캡(ENC) 사이의 셀갭에 의해 정해진다. 도전볼의 크기인 직경은, 셀갭보다 5~20% 큰 것이 바람직하다. 박막 트랜지스터 기판과 캡(ENC)이 합착될 때, 도전볼을 감싸는 비도전성 껍데기가 깨지고, 도전볼이 어느 정도 평평하게 찌그러져야 도전볼이 보조 배선(MS)과 구동 전류 배선(VDD) 사이를 전기적으로 연결하게 된다. 이때의 도전볼의 크기는, 도전볼이 소프트 형(Soft type)인 경우를 고려한 조건이다. 하지만, 모든 도전볼이 소프트 형으로만 이루어진 경우, 합착력에 의해 찌그러진 도전볼의 탄성이 저하되면, 도전볼과 보조 전극(MS) 사이 또는 도전볼과 구동 전류 배선(VDD) 사이의 접촉이 이루어지지 않는 경우가 발생할 수 있다. 따라서, 도전볼은 하드 형(Hard type)과 소프트 형이 고르게 혼합된 것이 바람직하다. 이 경우, 하드 형 도전볼의 크기는 소프트 형 도전볼의 크기의 80% 내지 90% 사이인 것이 바람직하다. 즉, 소프트 형 도전볼의 크기가 30㎛라면, 하드 형 도전볼의 크기는 25~27㎛인 것이 바람직하다. 또한, 하드 형 도전볼은 박막 트랜지스터 기판과 캡(ENC) 사이에서의 셀갭을 유지하는 스페이서의 기능을 하기도 한다.
세 번째로, 도전볼이 포함되는 실링재(CC)의 베이스 물질인 고분자 수지의 점도도 중요한 요소로 작용할 수 있다. 실링재(CC)의 베이스 물질인 고분자 수지의 점도는 적어도 50,000cPs를 가져야 하며, 바람직하게는 250,000cPs인 것이 좋다. 점도는 시간이 경과함에 따른 접촉 저항 값에 영향을 주는 것으로 실험 결과 알 수 있었다. 시간이 경과해서 점도가 낮아지면, 접촉 부위가 쉽게 떨어질 수 있으므로, 점도가 중요한 요인으로 작용한다. 실험 결과, 250,000cPs 점도의 에폭시 레진에 금(Au) 도전볼의 함량이 3% 내지 5%인 도전 실링재(CC)의 경우, 800시간 이상 경과해도, 저항 값의 편차가 크게 변화하지 않았다. 그러나, 50,000cPs 이하점도의 에폭시 레진에 금(Au) 도전볼의 함량이 3%인 도전 실링재(CC)의 경우, 700시간까지는 저항 값의 편차가 거의 없었으나, 800시간이 넘어가면서, 저항 값이 크게 변화하는 결과를 보였다.
구체적인 실험의 결과로, 55인치 대형 유기전계발광 표시장치에서, 보조 배선(MS)은 구리(Cu)나 알루미늄(Al)을 포함하는 금속층으로 형성하고, 보조 배선(MS)과 구동 전류 배선(VDD)의 접촉면적은 보조 배선(MS) 면적의 0.1% 이상을 차지하며, 금(Au) 혹은 은(Ag)로 만든 직경 30㎛의 도전볼을 3 내지 5wt% 포함하며 점도가 250,000cPs를 갖는 에폭시 레진 물질을 도전 실링재(CC)로 사용한 경우, 보조 배선(MS)과 구동 전류 배선(VDD) 사이의 접촉 저항 값을 15.7mΩ을 유지할 수 있었다. 그 결과, 구동 전류 배선(VDD)의 전압 강하는 2.3V 수준으로 제어할 수 있었다. 이는 55인치 대면적 유기전계발광 표시장치에서 요구하는 전압 강하 값인 2.8V보다 훨씬 낮은 값으로, 표시패널의 전면에 걸쳐 휘도 균일도를 85% 이상 유지할 수 있었다.
지금까지 설명한 본 발명의 실시 예는 구동 전류 배선의 선 저항이 높아져 전압 강하가 발생하는 문제를 해결하기 위한 보조 전극을 구비하는 경우를 중심으로 설명하였다. 그러나, 기준 전압을 제공하는 기준 전압 배선의 경우에도 동일한 방식으로 보조 전극을 형성할 수 있다. 이 경우, 기준 전압 배선과 구동 전류 배선은 서로 다른 전압을 공급하는 배선이므로 서로 단락되지 않도록 보조 전극을 두 부분으로 나누어서 형성할 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구 범위에 의해 정해져야만 할 것이다.
ST: 스위칭 TFT DT: 구동 TFT
SG: 스위칭 TFT 게이트 전극 DG: 구동 TFT 게이트 전극
SS: 스위칭 TFT 소스 전극 DS: 구동 TFT 소스 전극
SD: 스위칭 TFT 드레인 전극 DD: 구동 TFT 드레인 전극
SA: 스위칭 TFT 반도체 층 DA: 구동 TFT 반도체 층
GL: 게이트 배선 DL: 데이터 배선
VDD: 구동 전류 배선 GP: 게이트 패드
DP: 데이터 패드 GPT: 게이트 패드 단자
DPT: 데이터 패드 단자 VDP: 구동 전류 패드
VDPT: 구동 전류 패드 단자 GPH: 게이트 패드 콘택홀
DPH: 데이터 패드 콘택홀 VPH: 구동 전류 패드 콘택홀
GI: 게이트 절연막 IN: 절연막
PAS: 보호막 PL: 평탄화 막
OL: 유기막 OLED: 유기발광 다이오드
POLY, HP: 유기 합착막 ENC: 캡
ES: 캡 기판 MS: 보조 배선
CC: 도전성 실링(재) CNT: 구동 전류 콘택홀

Claims (11)

  1. 박막트랜지스터와, 상기 박막트랜지스터에 전기 신호를 공급하는 구동 전류 배선과, 상기 구동 전류 배선의 양 끝단을 노출하는 구동 배선 콘택홀과, 상기 박막트랜지스터에 연결되어 구동되는 유기발광 다이오드를 포함하는 박막트랜지스터 기판;
    캡 기판과, 상기 캡 기판의 내측 면에 도포된 보조 배선을 포함하는 캡;
    상기 구동 배선 콘택홀을 통해 노출된 상기 구동 전류 배선을 상기 보조 배선과 전기적으로 연결하는 도전성 실링재; 그리고
    상기 박막트랜지스터 기판과 상기 캡을 합착하는 유기 합착막을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 보조 배선은 비저항이 5.0μΩ㎠ 이하인 금속 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시장치.
  3. 청구항 3은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 2 항에 있어서,
    상기 보조 배선은 구리(Cu), 니켈(Ni) 그리고 알루미늄(Al) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 보조 배선은 저저항 금속층과 내식성 금속층을 포함하는 다층 금속층인 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 저저항 금속층은 구리(Cu), 니켈(Ni) 그리고 알루미늄(Al) 중 적어도 어느 하나를 포함하고;
    상기 내식성 금속층은 티타늄(Ti) 그리고 탄탈(Ta) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 보조 배선은 몰리브덴/구리/몰리브덴, 탄탈/구리/탄탈, 및 몰리브덴-티타늄/구리/몰리브덴-티타늄 중 적어도 어느 하나인 삼중층 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동 배선 콘택홀에 의해 노출된 상기 구동 전류 배선 면적의 총 합은 상기 보조 배선 면적의 0.1% 이상인 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 도전성 실링재는,
    에폭시, 아크릴 및 실리콘 중 적어도 어느 하나를 포함하는 베이스 물질; 그리고,
    전기 전도도가 0.2X106/㎝Ω 이상인 금속물질을 포함하는 도전볼을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시장치.
  9. 청구항 9은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 8 항에 있어서,
    상기 도전볼은 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu) 그리고 니켈(Ni) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 도전볼과 상기 베이스 물질의 함량비는 3(wt%):97(wt%) 내지 5(wt%):95(wt%)인 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시장치.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 베이스 물질의 점도는 50,000 내지 250,000cPs 인 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시장치.
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