KR20080062899A

KR20080062899A - 유기전계발광 표시소자

Info

Publication number: KR20080062899A
Application number: KR1020060139086A
Authority: KR
Inventors: 이상근; 이종화; 황순재
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2006-12-29
Filing date: 2006-12-29
Publication date: 2008-07-03

Abstract

본 발명에 따른 유기전계발광 표시소자는 내부로 불순물이 침투하는 것을 방지하기 위한 것으로, 제1기판 및 제2기판과, 상기 제1기판 상에 형성된 박막트랜지스터와, 상기 화소영역 내에 형성되며, 제1전극과 제2전극 및 이들 사이에 개재된 유기발광층을 포함하는 유기발광소자와, 상기 제1기판의 박막트랜지스터와 상기 제2기판의 제2전극을 전기적으로 연결하는 스페이서와, 상기 스페이서 하부에 형성된 버퍼층과, 실링영역에 형성되어 상기 제1기판 및 제2기판을 합착하는 실링재로 구성되며, 상기 제2기판 양측면의 실링영역의 제1전극 및 버퍼층 중 적어도 하나가 식각되어 상기 실링재가 식각된 실링영역에 형성되는 것을 특징으로 한다.

유기전계, 실링재, 불순물, 침투, 버퍼층

Description

유기전계발광 표시소자{ORGANIC ELECTRO LUMINESCENCE DISPLAY DEVICE}

도 1은 종래 유기전계발광 표시소자를 개략적으로 나타낸 단면도.

도 2는 종래 유기전계발광 표시소자의 단위화소를 상세하게 나타낸 평면도.

도 3은 도 2의 I-I'의 단면을 나타낸 단면도.

도 4는 본 발명에 따른 듀얼플레이트 타입의 유기전계발광 표시소자의 구조를 나타내는 단면도.

도 5는 도 4의 A영역 확대도로서, 제2기판의 실링구조를 나타내는 도면.

도 6은 본 발명에 의한 듀얼플레이트 타입의 유기전계발광 표시소자에서의 다른 실링구조를 나타내는 부분확대도.

***도면의 주요부분에 대한 부호의 설명***

110 : 제1기판 120: 제2기판

121 : 제1전극 123 : 유기발광층

124 : 버퍼층 125: 제2전극

130: 스페이서 140 : 실링재

본 발명은 유기전계발광 표시소자에 관한 것으로, 특히 광효율을 향상시켜 휘도향상을 꾀할 수 있도록 한 듀얼플레이트 타입(Dual Plate Type)의 유기전계발광 표시소자(Organic Electro Luminescence Display Device)에 관한 것이다.

유기전계발광 표시소자는 자기 발광형이기 때문에 액정 소자에 비해 시야각이 넓고, 콘트라스트도 높으며, 시인성이 뛰어나다. 또한 백라이트가 불필요하기 때문에 박형, 경량화를 실현시킬 수 있고, 발광이 필요한 화소에만 전류를 보내면 되기 때문에 표시 내용에 관계없이 항상 백 라이트를 전면에 걸쳐 점등해야하는 LCD와 비교해서 소비 전력의 면에서도 유리하다.

또한, 직류 저전압 구동이 가능하고, 응답속도가 빨라 동화상 표시가 용이하여 현재 IMT-2000용 디스플레이로 주목받고 있다.

도 1은 종래 유기전계발광 표시소자의 구성을 개략적으로 나타낸 단면도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 유기전계발광 표시소자(10)는 투명한 제1기판(12)의 상부에 박막트랜지스터 어레이부(T)와, 상기 박막트랜지스터 어레이부(T) 상부에 제1전극(16)과 유기발광층(18) 및 제2전극(19)이 구성된다.

이때, 상기 발광층(18)은 적(R), 녹(G), 청(B) 컬러를 표현하게 되는데, 일반적인 방법으로는 상기 각 화소(P)마다 적, 녹 청색을 발광시키는 별도의 유기물질이 패터닝되어 형성된다.

그리고, 상기 제1기판(12)은 흡습제(22)가 부착된 제2기판(28)과 씰(26)을 통해 합착됨으로써, 캡슐화된 유기전계발광 표시소자(10)가 완성된다.

이때, 상기 흡습제(22)는 캡슐 내부에 침투할 수 있는 수분과 산소를 제거하기 위한 것이며, 기판(28)의 일부를 식각하여 식각된 흡습제(22)를 채우고 테이프(25)로 고정시킨다.

도 2 및 도 3은 박막트랜지스터 어레이부의 단위화소를 확대하여 나타낸 것으로, 도 2는 평면도이고, 도 3은 도 2의 I-I'의 단면도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 박막트랜지터 어레이부는 기판(12)에 정의된 다수의 화소마다 스위칭소자(Ts)와 구동소자(Td) 및 스토리지커패시터(Cst)가 구성되며, 동작의 특성에 따라 상기 스위칭소자(Ts) 또는 구동소자(Td)는 각각 하나 이상의 박막트랜지스터의 조합으로 구성될 수 있다.

또한, 상기 기판(12) 상에는 일방향으로 배열된 게이트라인(32)과 상기 게이트라인(32)과 절연막(57')을 사이에 두고 교차하는 데이터라인(34)이 배열되어 있으며, 동시에 상기 데이터라인(34)과 평행하게 이격되어 상기 게이트라인(32)과 교차하는 전원라인(35)이 배열되어 있다.

상기 스위칭소자(Ts)와 구동소자(Td)는 게이트전극(36,38)과, 액티브층(40,42) 그리고, 소스전극(46,52) 및 드레인전극(50,56)을 포함하는 박막트랜지스터가 사용된다. 이때, 상기 스위칭소자(Ts)의 드레인전극(50)은 콘택홀(54)을 통해 상기 구동소자(Td)의 게이트전극(38)과 연결되어 있으며, 상기 구동소자(Td)의 소스전극(52)은 콘택홀(55)을 통해 상기 전원라인(35)과 연결된다. 그리고, 상기 구동소자(Td)의 드레이전극(56)은 화소부(P)에 형성된 제1전극(16)과 연결된다.

상기, 스토리지커패시터(Cst)는 상기 전원배선(35)과 다결정 실리콘패턴(15) 및 이들 사이에 개재된 절연막(57)에 의해 형성된다.

한편, 단면도를 통해 그 구성을 좀더 상세하게 설명하면, 구동소자(Td)는 게이트전극(38)과 액티브층(42)과 소스전극(52) 및 드레인전극(56)으로 구성되며, 상기 구동소자(Td)의 상부에는 절연막(57)을 사이에 두고 구동소자(Td)의 드레인전극(56)과 접촉하는 제1전극(16)과 상기 제1전극(16) 상에 특성한 색의 광을 발생시키는 발광층(18) 및, 상기 발광층(18) 상부에 형성된 제2전극(19)으로 이루어진 유기발광소자(20)가 구성되어 있다.

상기한 바와 같이 구성된 종래 유기전계발광 표시소자는 상기 제1전극(16)과 발광층(18)그리고, 제2전극(19)으로 구성된 유기발광소자(20)에서 제1전극(16) 및 제2전극(19)의 투명성에 따라 하부발광식(bottom emission)과 상부발광식(top emission)으로 구분된다.

하부발광식은 유기발광소자를 캡슐화공정시 안정되고, 공정의 자유도가 높은 반면에 개구율의 제한이 있어 고해상도의 제품에 적용하기 힘든 문제점이 있었다.

또한, 상부발광식은 박막트랜지스터 설계에 있어 자유도가 높고, 개구율 향상이 가능하기 때문에 수명이 긴 장점이 있지만, 유기발광층 상부에 통상적으로 음극이 위치함에 따라 재료의 선택폭이 좁기 때문에 투과도가 제한되어 광효율이 저하되는 점과, 광투과도의 저하를 최소화하기 위한 박막형 보호막을 구성해야 하는 경우, 외기를 충분히 차단하지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 박막트랜지스터 어레이부 와 유기발광소자를 별도의 기판에 구성한 후, 이를 합착한 듀얼플레이트 타입의 유기전계발광 표시소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 제1기판 및 제2기판을 합착하는 실링재의 실링구조를 개선하여 내부로 불순물이 침투하는 것을 방지할 수 있는 듀얼플레이트 타입의 유기전계발광 표시소자를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 유기전계발광 표시소자는 제1기판 및 제2기판과, 상기 제1기판 상에 형성된 박막트랜지스터와, 상기 화소영역 내에 형성되며, 제1전극과 제2전극 및 이들 사이에 개재된 유기발광층을 포함하는 유기발광소자와, 상기 제1기판의 박막트랜지스터와 상기 제2기판의 제2전극을 전기적으로 연결하는 스페이서와, 상기 스페이서 하부에 형성된 버퍼층과, 실링영역에 형성되어 상기 제1기판 및 제2기판을 합착하는 실링재로 구성되며, 상기 제2기판 양측면의 실링영역의 제1전극 및 버퍼층 중 적어도 하나가 식각되어 상기 실링재가 식각된 실링영역에 형성되는 것을 특징으로 한다.

이때, 제2기판의 적어도 하나의 실링영역의 제1전극이 제거되는 경우 버퍼층이 제2기판과 접촉하여 실링재는 상기 버퍼층과 접착하며, 제2기판의 적어도 하나의 실링영역의 제1전극 및 버퍼층이 제거되는 경우 실링재는 상기 제2기판과 접착한다.

이하, 첨부한 도면을 통해 본 발명에 따른 유기전계발광 표시소자에 대해 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 유기전계발광 표시소자를 개략적으로 나타낸 평면도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 유기전계발광 표시소자(100)는 박막트랜지시터 어레이(thin film transistor array)가 형성된 제1기판(110)과, 유기발광소자(EL)를 포함하는 제2기판(120)으로 구성된다.

상기 제1기판(110)에는 박막트랜지스터로 이루어진 스위칭소자(미도시) 및 구동소자(Td)가 배치되어 있으며, 박막트랜지스터에 신호를 인가하는 어레이배선(미도시)이 형성되어 있다.

상기 구동소자(Td)인 박막트랜지스터는 게이트전극(101), 액티브층(103)과, 소스전극(105a) 및 드레인전극(105b)을 포함하고 있으며, 상기 게이트전극(101)과 액티브층(103) 사이에는 이들간의 절연을 위하여 게이트절연막(102)이 개재되어 있다. 또한, 상기 소스전극(105a) 및 드레인전극(105b)을 포함하는 제1기판(110) 전면에 걸쳐서 보호막(106)이 형성되어 있으며, 상기 보호막(106)은 드레인전극(105b)의 일부를 노출시킨다.

그리고, 상기 보호막(106) 상에는 상기 드레인전극(105b)과 전기적으로 접촉하는 금속패턴(107)이 형성되어 있다.

상기 제2기판(120)에는 화소영역을 정의하는 보조전극(122)이 격자구조(매트릭스형태)로 형성되어 있으며, 각 화소영역(P)에는 유기발광소자(EL(R), EL(G), EL(B))가 형성되어 있다. 상기 유기발광소자(EL(R), EL(G), EL(B))는 제1전극(121)과 제2전극(125) 그리고, 상기 제1 및 제2전극(121,125) 사이에 개재된 유기발광층(123(R),123(G),123(B))으로 구성된다. 그리고, 상기 보조전극(122)은 상기 제1 전극(121) 상에 형성된다.

상기 제1전극(121)은 상기 제2기판(120) 전면에 걸쳐서 형성되어 있으며, 상기 제2전극(125)은 상기 제2기판(120)에 형성된 구동소자(Td)의 드레인전극(105b)과 전기적으로 연결된다. 이때, 상기 제2전극(125)은 스페이서(130)를 통해 상기 드레인전극(105b)과 접속하는 금속패턴(107)에 의해 구동소자(Td)와 전기적으로 연결된다.

아울러, 상기 제1전극(121)은 ITO(Indium Tin Oxide)나 IZO(Indium Zinc Oxide)와 같은 투명한 금속산화물로 형성될 수 있으며, 상기 제2전극(125)은 칼슘(Ca), 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg)을 포함하는 금속 중 하나로 형성될 수 있다.

상기 유기발광층(123(R),123(G),123(B))은 정공수송층(hole transport layer), 발광층 및 전자수송층(electron transport layer)(미도시)을 포함하고 있으며, 상기 제1전극(121)은 상기 유기발광층(123(R),123(G),123(B))에 홀을 주입하는 양극전극(anode electrode)이고, 상기 제2전극(125)은 상기 유기발광층(123(R),123(G),123(B))에 전자를 주입하는 음극전극(cathode electrode)가 될 수 있다. 그리고, 상기 정공수송층 및 전자수송층은 상기 제1 및 제2전극(121,125)으로부터 공급된 홀 및 전자가 상기 유기발광층(123(R),123(G),123(B))으로 원활하게 주입되도록 도와준다.

한편, 상기 보조전극(122) 상부에는 SiNx와 같은 무기물질로 이루어진 버퍼층(124)이 형성되고, 상기 버퍼층(124) 상에는 격자형상의 격벽(131)이 형성되며, 상기 격벽(131)은 상기 화소영역(P)의 경계영역에 형성되어, 실질적으로, 화소영 역(P)을 정의하게 된다.

상기와 같이 구성된 제1 및 제2기판(110,120)은 실링재(140) 의해 합착되며, 상도면에는 자세히 도시하지 않았지만 상기 실링재는 상기 제1기판(110) 또는 제2기판(120)의 그 외곽을 따라 형성된 후 열이 인가되거나 자외선과 같은 광이 조사되어 경화된다.

도 5는 도 4의 A영역 확대도로, 상기 실링재(140)에 의해 합착되는 제1기판(110) 및 제2기판(120)의 구조를 나타내는 도면이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 제2기판(120)에 형성되는 제1전극(121)은 제2기판(120)의 단부, 즉 실링영역에서 제거되어 있고 버퍼층(124)이 상기 실링영역에 형성된다. 다시 말해서, 상기 버퍼층(124)은 화소영역에서는 제1전극(121) 및 보조전극(122) 위에 형성되는데, 반해 실링영역에서는 제2기판(120) 위에 형성된다.

상기와 같이, 실링영역의 제1전극(121)을 제거하여 버퍼층(124)을 제2기판(120) 위에 직접 접촉시키는 이유는 다음과 같다.

상기 제1전극(121)이 제2기판(120)의 실링영역까지 연장되어 버퍼층(124)이 상기 제1전극(121)위에 형성된 경우 실링영역, 즉 실링재(140)의 하부에는 제1전극(121)이 제2기판(120)과 접촉한다. 통상적으로 실링재(140)에 의해 제1기판(110) 및 제2기판(120)을 합착하는 이유는 유기전계발광 표시소자(100) 내부로 가스나 수분과 같은 이물질이 침투하는 것을 방지하기 위한 것이다. 상기 유기전계발광 표시소자(100) 내부로 가스나 수분과 같은 이물질이 침투하는 경우 유기전계발광 표시소자(100) 내부의 압력이 상승하게 되어 합착된 제1기판(110) 및 제2기판(120)이 떨어지기 때문에, 유기전계발광 표시소자(100) 내부로의 불순물 침투는 유기전계발광 표시소자(100) 불량의 주요한 원인이 된다.

상기와 같은 유기전계발광 표시소자(100)에서 이물질은 주로 각층의 경계면을 따라 침투한다. 즉, 제2기판(120)과 제1전극(121) 사이의 경계, 제1전극(121)과 버퍼층(124) 사이의 경계, 버퍼층(124)과 실링재(140) 사이의 경계로 침투하는 것이다. 이러한 층 사이의 경계로의 침투정도는 결국 층 사이의 접착력에 따라 달라진다. 상기한 층 사이의 접착력을 살펴보면, 버퍼층(124)과 실링재(140) 사이의 접착력이 강한 반면에, 제2기판(120)과 제1전극(121) 사이의 접착력이 약하다. 따라서, 불순물은 주로 제2기판(120)과 제1전극(121) 사이를 통해 상기 유기전계발광 표시소자(100) 내부로 침투하게 된다.

한편, 제2기판(120)과 버퍼층(124) 사이의 접착력은 상기 제2기판(120) 및 제1전극(121) 사이의 접착력 보다 강하므로, 본 발명과 같이 실링영역에서의 제1전극(121)을 제거하여 버퍼층(124)을 상기 제2기판(120)과 직접 접착하도록 함으로써 유기전계발광 표시소자(100) 내부로 불순물이 침투하는 것을 방지할 수 있게 된다.

또한, 상기 제2기판(120)과 실링재(140) 사이의 접착력 역시 제2기판(120) 및 제1전극(121) 사이의 접착력 보다 강하다. 따라서, 도 6에 도시된 바와 같이, 제2기판(120)의 실링영역의 제1기판(121)과 버퍼층(124)을 제거하여 상기 제2기판(120)을 노출시킨 후, 상기 실링영역에 실링재(140)를 형성하여 제2기판(120)과 직접 접촉시킨다. 상술한 바와 같이, 실링재(140)와 제2기판(120)의 접착력은 다른 층간의 접착력에 비해 상대적으로 강하므로, 상기 실링재(140)와 제2기판(120) 사 이로 불순물이 침투하는 것을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에서는 제2기판(120)의 실링영역의 제1전극(121) 또는 버퍼층(124)을 제거하여 실링재(140)을 직접 버퍼층(124)과 접착시키거나 제2기판(12)과 접착시켜 유기전계발광 표시소자 내부에 불순물이 침투하는 것을 방지할 수 있게 된다.

이때, 상기 유기전계발광 표시소자의 좌우 실링영역에 형성되는 실링재(140)는 모두 버퍼층(124)에 접착하거나 제2기판(120)에 접착할 수도 있고, 일측의 실링재(140)는 버퍼층(124)에 접착되고 타측의 실링재(140)는 제2기판(120)에 접착될 수도 있을 것이다.

상술한 상세한 설명에서는 특정한 구조의 유기전계발광 표시소자에 대해 설명하고 있지만, 본 발명이 이러한 구조의 유기전계발광 표시소자에 한정되는 것은 아니다. 유기발광층으로부터 발광된 광이 출력되는 기판에 절연층을 형성하고 그 테이퍼진 측면에 금속층을 형성함으로써 발광된 광을 반사시킬 수만 있다면 어떠한 구조의 유기전계발광 표시소자에도 적용될 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 권리의 범위는 상술한 상세한 설명에 의해 결정되는 것이 아니라 첨부한 특허청구범위에 의해 결정되어야만 할 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에서는 기판의 실링영역의 제1전극나 버퍼층을 제거하여 실링재를 직접 버퍼층이나 기판과 접촉시킴으로써, 내부로 불순물을 침투하는 것을 방지할 수 있게 된다. 따라서, 불순물의 침투에 의한 유기전계발광 표시소 자의 불량을 방지할 수 있게 된다.

Claims

제1기판 및 제2기판;

상기 제1기판 상에 형성된 박막트랜지스터;

상기 화소영역 내에 형성되며, 제1전극과 제2전극 및 이들 사이에 개재된 유기발광층을 포함하는 유기발광소자;

상기 제1기판의 박막트랜지스터와 상기 제2기판의 제2전극을 전기적으로 연결하는 스페이서;

상기 스페이서 하부에 형성된 버퍼층; 및

실링영역에 형성되어 상기 제1기판 및 제2기판을 합착하는 실링재로 구성되며,

상기 제2기판 양측면의 실링영역의 제1전극 및 버퍼층 중 적어도 하나가 식각되어 상기 실링재가 식각된 실링영역에 형성되는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시소자.
제1항에 있어서,

상기 박막트랜지스터는,

상기 제1기판 상에 형성된 게이트전극,

상기 게이트전극을 포함하는 제1기판 전면에 형성된 게이트절연막;

상기 게이트절연막 상에 형성된 반도체층; 및

상기 반도체층 상에 형성된 소스/드레인전극으로 구성된 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시소자.
제2항에 있어서, 소스전극 및 드레인전극을 포함하는 제1기판 상에 상기 드레인전극의 일부를 노출시키는 금속패턴을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시소자.
제3항에 있어서, 상기 금속패턴은 상기 스페이서를 통해 상기 제2전극과 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시소자.
제1항에 있어서, 상기 제1전극은 투명전극이고, 상기 제2전극은 불투명전극인 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시소자.
제5항에 있어서, 상기 제1전극은 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide)로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시소자.
제5항에 있어서, 상기 제2전극은 칼슘, 알루미늄, 마그네슘으로 이루어진 적어도 일군으로부터 선택된 적어도 하나의 금속층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시소자.
제1항에 있어서, 제2기판의 적어도 하나의 실링영역의 제1전극이 제거되어 버퍼층이 제2기판과 접촉하며, 실링재는 상기 버퍼층과 접착하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시소자.
제1항에 있어서, 제2기판의 적어도 하나의 실링영역의 제1전극 및 버퍼층이 제거되어 실링재는 상기 제2기판과 접착하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시소자.
제1항에 있어서, 제2기판의 일측 실링영역의 제1전극이 제거되어 버퍼층이 제2기판과 접촉하고 실링재는 해당 영역의 버퍼층과 접착하며, 타측 실링영역의 제1전극 및 버퍼층이 제거되어 실링재는 해당 영역의 제2기판과 접착하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시소자.
제1항에 있어서, 상기 버퍼층은 SiNx로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시소자.