KR102463734B1 - 발광 표시 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 발광 표시 장치는 서로 다른 색상을 구현하는 제1 화소, 제2 화소 및 제3 화소와, 적외선 센서부를 포함하는 기판, 상기 기판 위에 위치하는 제1 전극, 상기 제1 전극과 중첩하는 제2 전극, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하는 발광층, 그리고 상기 제1 전극과 상기 발광층 사이에 위치하는 보조층을 포함하고, 상기 보조층은, 상기 제1 화소에 위치하는 제1 보조층과 상기 적외선 센서부에 위치하는 제2 보조층을 포함하고, 상기 제1 보조층과 상기 제2 보조층은 동일한 물질을 포함한다.
Description
본 개시는 발광 표시 장치에 관한 것이다.
발광 소자는, 양극(anode)으로부터 공급되는 정공(hole)과 음극(cathode)으로부터 공급되는 전자(electron)가 양극과 음극 사이에 형성된 발광층 내에서 결합하여 엑시톤(exciton)이 형성되고, 이 엑시톤이 안정화되면서 광을 방출하는 소자이다.
발광 소자는 넓은 시야각, 빠른 응답 속도, 얇은 두께, 낮은 소비 전력 등의 여러 가지 장점들을 가지기 때문에 텔레비전, 모니터, 휴대폰 등의 다양한 전기 및 전자 장치들에 널리 적용되고 있다.
발광 소자를 포함하는 발광 표시 장치에서 센서 구현을 위해 센서 모듈을 추가해야 하는 경우가 있다. 이때, 센서 모듈 제작으로 인해 공정이나 비용이 추가될 수 있다.
본 발명의 실시예들이 해결하고자 하는 과제는 패널 내부에 형성된 적외선 발광 소자 및 센서를 갖는 발광 표시 장치를 제공하기 위한 것이다.
그러나, 본 발명의 실시예들이 해결하고자 하는 과제는 상술한 과제에 한정되지 않고 본 발명에 포함된 기술적 사상의 범위에서 다양하게 확장될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광 표시 장치는 서로 다른 색상을 구현하는 제1 화소, 제2 화소 및 제3 화소와, 적외선 발광부를 포함하는 기판, 상기 기판 위에 위치하는 제1 전극, 상기 제1 전극과 중첩하는 제2 전극, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하는 발광층, 그리고 상기 제1 전극과 상기 발광층 사이에 위치하는 보조층을 포함하고, 상기 보조층은, 상기 제1 화소에 위치하는 제1 보조층과 상기 적외선 발광부에 위치하는 제2 보조층을 포함하고, 상기 제1 보조층과 상기 제2 보조층은 동일한 물질을 포함한다.
상기 제1 보조층과 상기 제2 보조층은 동일한 층에 위치할 수 있다.
상기 발광 표시 장치는 상기 적외선 발광부에 위치하는 적외선 발광층을 더 포함하고, 상기 적외선 발광층은 상기 제2 보조층 위에 위치할 수 있다.
상기 적외선 발광층은 상기 발광층과 동일한 층에 위치할 수 있다.
상기 발광층은, 상기 제1 화소에 위치하는 제1 발광층과 상기 적외선 발광부에 위치하는 제2 발광층을 포함하고, 상기 제1 발광층과 상기 제2 발광층은 동일한 물질을 포함할 수 있다.
상기 제1 발광층과 상기 제2 발광층은 동일한 층에 위치할 수 있다.
상기 발광 표시 장치는 상기 적외선 발광부에 위치하는 적외선 발광층을 더 포함하고, 상기 적외선 발광층은 상기 제2 발광층 위에 위치할 수 있다.
상기 보조층은, 상기 제2 화소에 위치하는 제3 보조층 및 상기 적외선 발광층과 상기 제2 발광층 사이에 위치하는 제4 보조층을 더 포함하고, 상기 제3 보조층과 상기 제4 보조층은 동일한 물질을 포함할 수 있다.
상기 제3 보조층과 상기 제4 보조층은 동일한 층에 위치할 수 있다.
상기 제1 화소, 상기 제2 화소 및 상기 제3 화소는 각각 녹색 화소, 적색 화소 및 청색 화소에 대응하고, 상기 제1 화소의 제1 보조층이 상기 제2 보조층과 동일한 층에 위치할 수 있다.
상기 적외선 발광부에서 발생하는 파장은 700 나노미터 내지 1000 나노미터를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광 표시 장치는 서로 다른 색상을 구현하는 제1 화소, 제2 화소 및 제3 화소와, 적외선 센서부를 포함하는 기판, 상기 기판 위에 위치하는 제1 전극, 상기 제1 전극과 중첩하는 제2 전극, 그리고 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하는 발광층을 포함하고, 상기 적외선 센서부는 적외선 발광부와 적외선 수광부를 포함하고, 상기 적외선 발광부와 상기 적외선 수광부는 각각 평면상에서 볼 때, 상기 제1 화소, 상기 제2 화소 및 상기 제3 화소 중에서 서로 이웃하는 화소 사이에 위치한다.
상기 제1 화소, 상기 제2 화소 및 상기 제3 화소는 평면상에서 볼 때, 제1 방향을 따라 배열되어 있고, 상기 적외선 발광부와 상기 적외선 수광부는 평면상에서 볼 때, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 배열될 수 있다.
상기 제1 화소, 상기 제2 화소 및 상기 제3 화소는 평면상에서 볼 때, 제1 방향을 따라 배열되어 있고, 상기 적외선 발광부와 상기 적외선 수광부는 평면상에서 볼 때, 상기 제1 방향을 따라 배열될 수 있다.
상기 적외선 발광부와 상기 적외선 수광부 사이에 상기 제1 화소, 상기 제2 화소 및 상기 제3 화소가 위치할 수 있다.
상기 적외선 발광부는 상기 제1 화소와 상기 제2 화소 사이에 위치하고, 상기 제1 화소, 상기 적외선 발광부 및 상기 제2 화소는 평면상에서 볼 때, 제1 방향을 따라 배열되어 있으며, 상기 적외선 수광부는 상기 제1 화소 및 상기 제2 화소와 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 배열될 수 있다.
상기 적외선 발광부 및 상기 적외선 수광부 중 적어도 하나는 상기 제1 화소 및 상기 제2 화소와 제3 방향을 따라 배열되어 있고, 상기 제3 화소와 상기 제3 방향과 교차하는 제4 방향을 따라 배열될 수 있다.
상기 적외선 수광부에는 투명창과 센서층이 위치하고, 상기 투명창과 상기 센서층은 상기 기판의 상부면과 수직한 방향을 따라 중첩할 수 있다.
상기 센서층은 상기 기판과 상기 제1 전극 사이에 위치할 수 있다.
상기 투명창은 투명 전도성 물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 적외선 발광 소자 및/또는 센서를 발광 소자의 화소와 함께 패널 내부에 배치하여 공정이 단순화된 발광 표시 장치를 구현할 수 있다.
또, 발광 표시 장치의 물리적 버튼을 대체하여 지문 센서 등을 구현하여 표시 영역의 면적을 증가시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 화소 및 적외선 발광부의 배치를 나타내는 평면도이다.
도 2는 도 1의 화소군에 대한 단면 구조를 나타내는 도면이다.
도 3은 적색 화소, 녹색 화소 및 적외선 발광부에서, 두께에 따른 발광 강도(luminous intensity)를 최적화하여 나타낸 그래프이다.
도 4는 도 2의 실시예에서 적외선 발광부 구조를 변형한 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 5는 도 2의 실시예에서 적외선 발광부 구조를 변형한 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 화소, 적외선 발광부 및 적외선 수광부의 배치를 나타내는 평면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 적외선 수광부를 나타내는 단면도이다.
도 8은 도 6의 화소군의 배치를 변형한 실시예를 나타내는 평면도이다.
도 9는 도 6의 화소군의 배치를 변형한 실시예를 나타내는 평면도이다.
도 10은 도 6의 화소군의 배치를 변형한 실시예를 나타내는 평면도이다.
도 11은 도 6의 화소군의 배치를 변형한 실시예에서 복수의 화소군을 나타내는 평면도이다.
도 12는 도 11의 실시예에 따른 복수의 화소군의 배치를 변형한 실시예를 나타내는 평면도이다.
도 13은 도 11의 실시예에 따른 복수의 화소군의 배치를 변형한 실시예를 나타내는 평면도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따라 적외선 센서부를 형성한 발광 표시 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 화소군에 대한 단면 구조를 나타내는 도면이다.
도 3은 적색 화소, 녹색 화소 및 적외선 발광부에서, 두께에 따른 발광 강도(luminous intensity)를 최적화하여 나타낸 그래프이다.
도 4는 도 2의 실시예에서 적외선 발광부 구조를 변형한 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 5는 도 2의 실시예에서 적외선 발광부 구조를 변형한 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 화소, 적외선 발광부 및 적외선 수광부의 배치를 나타내는 평면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 적외선 수광부를 나타내는 단면도이다.
도 8은 도 6의 화소군의 배치를 변형한 실시예를 나타내는 평면도이다.
도 9는 도 6의 화소군의 배치를 변형한 실시예를 나타내는 평면도이다.
도 10은 도 6의 화소군의 배치를 변형한 실시예를 나타내는 평면도이다.
도 11은 도 6의 화소군의 배치를 변형한 실시예에서 복수의 화소군을 나타내는 평면도이다.
도 12는 도 11의 실시예에 따른 복수의 화소군의 배치를 변형한 실시예를 나타내는 평면도이다.
도 13은 도 11의 실시예에 따른 복수의 화소군의 배치를 변형한 실시예를 나타내는 평면도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따라 적외선 센서부를 형성한 발광 표시 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 "상에"있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향을 향하여 "위에" 또는 "상에" 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 화소 및 적외선 발광부의 배치를 나타내는 평면도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 발광 표시 장치의 기판(23)은 서로 다른 색상을 구현하는 제1 화소(G), 제2 화소(R) 및 제3 화소(B)를 포함하고, 적외선 발광부(IR)를 포함한다. 제1 화소(G), 제2 화소(R), 제3 화소(B) 및 적외선 발광부(IR)는 평면상에서 볼 때, 제1 방향(D1)을 따라 제2 화소(R), 제1 화소(G), 적외선 발광부(IR) 및 제3 화소(B)가 교대로 배열되어 있고, 제1 방향(D1)과 교차하는 제2 방향(D2)을 따라서 동일한 화소가 배열되거나, 적외선 발광부(IR)가 배열될 수 있다. 이때, 적외선 발광부(IR)는 제1 화소(G)와 제3 화소(B) 사이에 위치하고 있으나, 이에 한정되지 않고 제1 화소(G)와 제2 화소(R) 또는 제2 화소(R)와 제3 화소(B) 사이에 위치할 수도 있다.
화소(R, G, B)는 화면을 구성하고 있는 최소단위의 명암을 나타내는 점일 수 있고, 적외선 발광부(IR)는 조도 센서, 근접 센서, 지문 인식 센서, 홍체 인식 센서, 또는 정맥 센서 등으로 기능하기 위해 필요한 약 700 나노미터 내지 1000 나노미터 범위의 적외선을 방출하는 영역을 가리킬 수 있다. 도 1에서, 제2 화소(R), 제1 화소(G), 적외선 발광부(IR) 및 제3 화소(B)가 하나의 화소군(PXG)을 형성할 수 있고, 기판(23) 상에 복수의 화소군(PXG)이 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)을 따라 상하좌우로 배열될 수 있다.
도 1에서는, 제2 화소(R), 제1 화소(G), 적외선 발광부(IR) 및 제3 화소(B)로 이루어진 화소군(PXG)이 반복 배열되는 것으로 도시하였으나, 적외선 발광부(IR)는 모든 화소군(PXG)에 포함되지 않고 일부 화소군(PXG)에만 포함될 수도 있다. 한 예로, 제2 화소(R), 제1 화소(G) 및 제3 화소(B)로 이루어진 제1 화소군과 제2 화소(R), 제1 화소(G), 적외선 발광부(IR) 및 제3 화소(B)로 이루어진 제2 화소군(PXG)이 제1 방향(D1)을 따라 교대 배열되거나, 상기 제1 화소군 2개마다 상기 제2 화소군 1개가 교대 배열될 수도 있다. 이에 한정되지 않고, 다양한 방법에 의해 복수의 화소군이 기판(23) 상에 배열될 수 있다. 이때, 센싱의 정확성을 위해 규칙성을 가지면서 화소군이 배열되는 것이 바람직하다.
도 2는 도 1의 화소군에 대한 단면 구조를 나타내는 도면이다. 도 1에서 설명한 제2 화소(R), 제1 화소(G), 적외선 발광부(IR) 및 제3 화소(B)에 각각 대응하는 발광 소자를 도 2에서 기판(23) 위에 도시한다.
도 2를 참고하면, 본 실시예에 따른 발광 표시 장치는 기판(23) 위에 위치하는 제1 전극(120), 제1 전극(120)과 중첩하는 제2 전극(190), 제1 전극(120)과 제2 전극(190) 사이에 위치하는 발광층(150), 제1 전극(120)과 발광층(150) 사이에 위치하는 정공 전달층(130), 발광층(150)과 제2 전극(190) 사이에 위치하는 전자 수송층(160), 전자 수송층(160)과 제2 전극(190) 사이에 위치하는 전자 주입층(180) 및 제2 전극(190) 위에 위치하는 캡핑층(200)을 포함한다.
본 실시예에서 제1 전극(120)은 반사 전극일 수 있다. 이때, 반사 전극이라고 함은 발광층(150)에서 발생한 광을 제2 전극(190)으로 보내기 위해 광을 반사하는 성질을 갖는 물질을 포함하는 전극으로 정의할 수 있다. 여기서, 반사하는 성질이란 입사광에 대한 반사율이 약 70% 이상 약 100% 이하이거나 약 80% 이상 약 100% 이하를 의미할 수 있다.
제1 전극(120)은 은(Ag), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 티타늄(Ti), 금(Au), 팔라듐(Pd) 또는 이들의 합금을 포함할 수 있고, 은(Ag)/산화인듐주석(ITO)/은(Ag)의 삼중막 구조 또는 산화인듐주석(ITO)/은(Ag)/산화인듐주석(ITO)의 삼중막 구조 등을 가질 수 있다.
제1 전극(120)은 스퍼터링(sputtering)법, 기상 증착(vapor phase deposition)법, 이온 빔 증착(ion beam deposition)법, 또는 전자빔 증착(electron beam deposition)법 등을 이용해서 형성할 수 있다.
정공 전달층(130)은 제1 전극(120)과 발광층(150) 사이에 위치하는 부대층에 대응할 수 있다. 정공 전달층(130)은 정공 주입층과 정공 수송층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 정공 주입층은 제1 전극(120)으로부터 정공의 주입을 용이하게 하고, 상기 정공 수송층은 정공 주입층으로부터 전달되는 정공을 원활하게 수송하는 기능을 수행한다. 정공 전달층(130)은 정공 주입층 위에 정공 수송층이 위치하는 2층 구조로 형성되거나, 정공 주입층을 형성하는 물질과 정공 수송층을 형성하는 물질이 혼합되어 단일층으로 형성될 수도 있다.
정공 전달층(130)은 유기 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 정공 전달층(130)은 NPD(N,N-dinaphthyl-N,N'-diphenyl benzidine), TPD(N,N'-bis-(3-methylphenyl)-N,N'-bis-(phenyl)-benzidine), s-TAD, MTDATA(4,4',4"-Tris(N-3-methylphenyl-N-phenyl-amino)-triphenylamine) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
정공 전달층(130) 위에 발광층(150)이 위치한다. 발광층(150)은 특정 색을 표시하는 발광 물질을 포함한다. 예를 들어, 발광층(150)은 청색, 녹색 또는 적색과 같은 기본색 또는 이들을 조합하는 색을 표시할 수 있다.
발광층(150)의 두께는 10nm 내지 50nm일 수 있다. 발광층(150)은 호스트와 도펀트를 포함한다. 발광층(150)은 적색 발광층(150R), 녹색 발광층(150G), 적외선 발광층(150IR) 및 청색 발광층(150B)을 포함하고, 이들은 제1 전극(120)의 상부면에 평행한 방향으로 수평 배치되어 있다.
정공 전달층(130)은 적색 발광층(150R)과 제1 전극(120) 사이, 녹색 발광층(150G)과 제1 전극(120) 사이, 적외선 발광층(150IR)과 제1 전극(120) 사이 및 청색 발광층(150B)과 제1 전극(120) 사이에 공통적으로 위치하고, 공통적으로 위치하는 부분에서 정공 전달층(130)의 두께는 실질적으로 동일할 수 있다.
적색 발광층(150R)은, CBP(carbazole biphenyl) 또는 mCP(1,3-bis(carbazol-9-yl)를 포함하는 호스트 물질을 포함하며, PIQIr(acac)(bis(1-phenylisoquinoline)acetylacetonate iridium), PQIr(acac)(bis(1-phenylquinoline)acetylacetonate iridium), PQIr(tris(1-phenylquinoline)iridium) 및 PtOEP(octaethylporphyrin platinum)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 도펀트를 포함하는 인광물질로 이루어질 수 있고, 이와는 달리 PBD:Eu(DBM)3(Phen) 또는 페릴렌(Perylene)을 포함하는 형광물질로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
녹색 발광층(150G)은, CBP 또는 mCP를 포함하는 호스트 물질을 포함하며, Ir(ppy)3(fac-tris(2-phenylpyridine)iridium)을 포함하는 도펀트 물질을 포함하는 인광물질로 이루어질 수 있고, 이와는 달리, Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum)을 포함하는 형광물질로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
청색 발광층(150B)은, CBP, 또는 mCP를 포함하는 호스트 물질을 포함하며, (4,6-F2ppy)2Irpic 를 포함하는 도펀트 물질을 포함하는 인광물질로 이루어질 수 있다. 이와는 달리, 안트라센기를 가지는 호스트 물질을 포함하고, 디아민기를 포함하는 도펀트를 포함하거나, spiro-DPVBi, spiro-6P, 디스틸벤젠(DSB), 디스트릴아릴렌(DSA), PFO계 고분자 및 PPV계 고분자로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 형광물질로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
또, 본 실시예에서 설명한 것처럼 적색 발광층(150R), 녹색 발광층(150G) 및 청색 발광층(150B)이 반드시 유기 물질로만 형성될 필요는 없고, 이들은 양자점과 같은 무기 물질로 형성될 수도 있다.
본 실시예에서 적외선 발광층(150IR)은 화소 발광 물질 또는 공진 보조층 물질에 적외선 발광 도펀트가 도핑되어 형성될 수 있다. 화소 발광 물질이란, 앞에서 설명한 적색 발광층(150R) 또는 녹색 발광층(150G)의 호스트 물질이고, 공진 보조층 물질이란, 정공 전달층(130)에 포함되는 물질일 수 있다.
적외선 발광층(150IR)에 포함된 적외선 발광 도펀트는 약 700 나노미터 내지 1000 나노미터의 파장대를 가질 수 있다. 바람직하게는 적외선 발광 도펀트의 파장대는 약 850 나노미터 내지 950 나노미터일 수 있다. 이러한 파장대를 갖기 위해 본 실시예에 따른 적외선 발광 도펀트는, 금속 착화합물, DAD(Donor-acceptor-donor) 화합물 및 란타나이드 화합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 실시예에서 금속 착화합물에 포함된 금속은, Pt, Pd, Cu 및 Zn 중에서 선택된 하나를 포함할 수 있다. 본 실시예에 따른 금속 착화합물은 하기 화학식 1로 표현되는 화합물일 수 있다.
화학식 1
화학식 1에서,
L은 N 또는 CR'이고, M은 Pt, Pd, Cu, Zn, Sc, Y, La, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Tc, Re, Fe, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Ag, Au, Cd, Hg, Al, Ga, In, Tl, Si, Ge, Sn, Pb, P, As, Sb, Bi, S, Se, Te, Po, Cl, Br, I, At, 란탄족 원소 또는 악티늄족 원소일 수 있다.
R은 Cl, Br, I, At 및 피롤 고리의 β탄소에 결합된 원자가 원자를 포함하는 기 중에서 독립적으로 선택되고, 여기서 원자가 원자는 B, C, N, O, Si, P, S, Cl, Ge, As, Se, Br, In, Sn, Sb, Te, I, Tl, Pb, Bi, Po 및 At 중에서 선택되고, 동일 피롤 고리에 결합된 2개의 인접 R기는 피롤 고리의 2개의 β탄소와 함께 카르보사이클릭기 또는 헤테로사이클릭기를 형성할 수 있다.
상기 CR'에서 R'은, 페닐기, 톨릴기, 크실레닐기, 메시틸기, 메틸기, 에틸기, n-프로필기 또는 이소프로필일 수 있다.
화학식 1로 표현되는 금속 착화합물은 하기 화학식 1-1 내지 화학식 1-10 중에서 어느 하나일 수 있으나, 이것은 예시일 뿐이고, 이러한 금속 착화합물 종류로 한정되지 않는다. 화학식 1-1은 Pt(TPBP)(Pt-tetraphenyltetrabenzoporphyrin)일 수 있다.
화학식 1-1
화학식 1-2
화학식 1-3
화학식 1-4
화학식 1-5
화학식 1-6
화학식 1-7
화학식 1-8
화학식 1-9
화학식 1-10
화학식 1-1 내지 화학식 1-10에서, M은 Pt, Pd, Cu, Zn, Sc, Y, La, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Tc, Re, Fe, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Ag, Au, Cd, Hg, Al, Ga, In, Tl, Si, Ge, Sn, Pb, P, As, Sb, Bi, S, Se, Te, Po, Cl, Br, I, At, 란탄족 원소 또는 악티늄족 원소일 수 있다.
본 실시예에서 DAD(Donor-acceptor-donor) 화합물은, 하기 화학식 2, 하기 화학식 3 또는 화학식 4일 수 있으나, 이것은 예시일 뿐이고, 이러한 종류로 한정되지 않는다. 화학식 3은 BEDOT-TQMe2(4,9-bis(2,3-dihydrothieno[3,4-b][1,4]dioxin-5-yl)-6,7-dimethyl-[1,2,5]thiadiazolo[3,4-g]quinoxaline 이고, 화학식 4는 BEDOT-BBT(4,8-bis(2,3-dihydrothieno-[3,4-b][1,4]dioxin-5-yl)benzo[1,2-c;4,5-c']bis [1,2,5]thiadiazole)일 수 있다.
화학식 2
화학식 3
화학식 4
본 실시예에서 란타나이드 화합물은, 하기 화학식 5, 화학식 6, 화학식 7, 화학식 8 또는 화학식 9로 표현되는 화합물일 수 있으나, 이것은 예시일 뿐이고, 이러한 종류로 한정되지 않는다.
화학식 5
[Z(L)3]pM]Aq
화학식 5에서,
Z는 탄소 원자 또는 R1-B의 단편(fragment)이고,
p는 1, 2 또는 3이며, q는 3-p이고, A는 카운터이온(counterion)이며,
R1은 i) 수소, 1개 내지 5개의 할로겐 또는 탄소수 1 내지 8의 알킬기로 선택적으로 치환된 아릴, 1 개 내지 5개의 할로겐 또는 탄소수 1 내지 8의 알킬기로 선택적으로 치환된 아랄킬(aralkyl)기, 또는 ii) 하나 이상의 할로겐 원소로 선택적으로 치환된 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 하나 이상의 할로겐 원소로 선택적으로 치환된 탄소수 1 내지 6의 알케닐기, 하나 이상의 할로겐 원소로 선택적으로 치환된 탄소수 1 내지 6의 알키닐기이고,
M은 삼중가 란탄족 원소 금속 이온이며, M은 Tb, Ce, Eu, Er, Gd, Tm, Sm, Nd이며,
복수의 L은 각각 Z와 공유결합되고, 복수의 L은 서로 독립적으로 하기 화학식 5-1 또는 하기 화학식 5-2로부터 선택될 수 있다.
화학식 5-1
화학식 5-2
화학식 5-1과 화학식 5-2에서,
R2, R3, R4는 독립적으로 i) 할로겐, 시아노기, 니트로기, 설포노기, 아미노기, 탄소수 1 내지 6의 알킬아미노기, 탄소수 1 내지 6의 알킬아미도기, 카르복실기, 탄소수 1 내지 6의 알킬옥시카보닐기, 히드록시기, 탄소수 1 내지 6의 알콕시기, 탄소수 1 내지 6의 알킬카보닐옥시기, 탄소수 1 내지 6의 알킬카보닐기, 탄소수 1 내지 6의 할로알콕시기, 수소, 또는 ii) 상기 i)에서 언급된 하나 이상의 그룹으로 선택적으로 치환된 아릴기 또는 아랄킬기 또는 iii) 상기 i)에서 언급된 하나 이상의 그룹으로 선택적으로 치환된 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 1 내지 6의 알케닐기 또는 탄소수 1 내지 6의 알키닐기일 수 있다.
또는, R2와 R3 또는 R3와 R4는 서로 연결되어 융합(fused), 방향성 또는 비방향성이면서 L의 피라조릴 링을 갖는 링 시스템을 형성할 수 있다.
화학식 5에서, Z(L)3의 예시로써, 하기 화학식 5-1-1, 화학식 5-2-1 및 화학식 5-2-2로 나타낼 수 있다.
화학식 5-1-1
화학식 5-2-1
화학식 5-2-2
화학식 6
화학식 7
화학식 8
화학식 9
화학식 6 및 화학식 7에서,
Ln은 Ce3+, Ce4+, Pr3+, Pr4+, Nd3+, Nd4+, Pm3+, Sm3+, Sm2+, Eu3+, Eu2+, Gd3+, Tb3+, Tb4+, Dy3+, Dy4+, Ho3+, Er3+, Tm3+, Tm2+, Yb3+, Yb2+ 또는 Lu3+이고,
R1은 치환 또는 비치환된 피라조릴(pyrazolyl)기, 트리아졸기, 헤테로 아릴기, 알킬기, 알콕시기, 페놀레이트기, 아민기 또는 아마이드기이며,
R2, R3, R4, R5, R6, R7은 수소, 할로겐 또는 선택적으로 헤테로 원자 특히, 알킬기, 아릴기 또는 헤테로아릴기를 포함할 수 있는 탄화수소기일 수 있다. 화합물의 휘발성을 증가시키기 위해, R2 내지 R7는 플루오르화될 수 있다.
화학식 8 및 화학식 9에서, Ln, R2, R3, R4, R6, R6에는, 화학식 6 및 화학식 7에서 설명한 내용이 적용될 수 있다.
란타나이드 화합물의 예시로서, 란타나이드 화합물은 하기 화학식 10으로 표현되는 화합물일 수 있다.
화학식 10
적색 발광층(150R), 녹색 발광층(150G), 적외선 발광층(150IR) 및 청색 발광층(150B) 중에서 서로 이웃하는 발광층(150) 사이에는 화소 정의막(25)이 위치할 수 있다.
발광층(150)과 제2 전극(190) 사이에 전자 수송층(160) 및 전자 주입층(180)이 위치한다. 전자 수송층(160)은 발광층(150)에 인접하도록 위치하고, 전자 주입층(180)은 제2 전극(190)에 인접하도록 위치한다.
전자 수송층(160)은 유기 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 수송층(160)은 Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum), PBD(2-[4-biphenyl-5-[4-tert-butylphenyl]]-1,3,4-oxadiazole), TAZ(1,2,4-triazole), spiro-PBD(spiro-2-[4-biphenyl-5-[4-tert-butylphenyl]]-1,3,4-oxadiazole), 및 BAlq(8-hydroxyquinoline beryllium salt)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
전자 수송층(160)은 제2 전극(190)으로부터 발광층(150)으로 전자를 전달할 수 있다. 또한, 전자 수송층(160)은 제1 전극(120)으로부터 주입된 정공이 발광층(150)을 통과하여 제2 전극(190)으로 이동하는 것을 방지할 수 있다. 즉, 전자 수송층(160)은 정공 저지층의 역할을 하여, 발광층(150)에서 정공과 전자의 결합을 돕는다.
전자 주입층(180)은 제2 전극(190)으로부터 전자 수송층(160)으로 전자 주입을 개선하는 역할을 한다. 전자 주입층(180)은 제1 성분과 제2 성분이 결합된 이온성 화합물을 포함할 수 있다. 여기서, 제1 성분은 이온성 화합물이 이온화될 때 양이온이 되는 원소이고, 제2 성분은 음이온이 되는 원소일 수 있다. 본 실시예에서 전자 주입층(180)의 두께는 공정 마진을 고려하여 대략 2 옹스트롬 내지 25 옹스트롬일 수 있다.
전자 주입층(180) 및 제2 전극(190)은 적색 발광층(150R)과 캡핑층(200) 사이, 녹색 발광층(150G)과 캡핑층(200) 사이 및 청색 발광층(150B)과 캡핑층(200) 사이에 공통적으로 위치하고, 공통적으로 위치하는 부분에서 전자 주입층(180) 및 제2 전극(190)의 두께는 실질적으로 동일할 수 있다.
본 실시예에서, 청색 발광층(150B) 하부에 청색 발광층(150B)의 효율을 높이기 위한 보조층(BIL)이 위치할 수 있고, 보조층(BIL)은 정공 전하 밸런스(hole Charge Balance)를 조절하여 청색 발광층(150B)의 효율을 높이는 역할을 할 수 있다. 보조층(BIL)은 하기 화학식 A로 표현되는 화합물을 포함할 수 있다.
화학식 A
상기 화학식 A에서 A1, A2 및 A3는 각각 수소, 알킬기, 아릴기, 카르바졸, 디벤조티오펜(dibenzothiophene), 디벤조퓨란(Dibenzofuran; DBF), 비페닐(biphenyl)일 수 있고, a, b, c는 각각 0 내지 4의 정수일 수 있다.
본 실시예에 따른 발광 표시 장치는 적색 발광층(150R) 하부에 적색 공진 보조층(150R')이 위치하고, 녹색 발광층(150G) 하부에 녹색 공진 보조층(150G')이 위치할 수 있다. 이들 적색 공진 보조층(150R')과 녹색 공진 보조층(150G')은 각 색상별 공진 거리를 맞추기 위하여 부가된 층이다. 이와 달리, 청색 발광층(150B) 및 보조층(BIL) 하부에는 이들과 정공 전달층(130) 사이에 위치하는 별도의 공진 보조층이 형성되지 않을 수 있다.
본 실시예에서, 적외선 발광층(150IR) 하부에 녹색 공진 보조층(150G')이 위치할 수 있다. 다시 말해, 녹색 발광층(150G) 하부에 위치하는 공진 보조층을 제1 보조층이라고 하고, 적외선 발광층(150IR) 하부에 위치하는 보조층을 제2 보조층이라고 할 때, 제1 보조층과 제2 보조층은 녹색 공진 보조층(150G')으로 서로 동일하다. 따라서, 제1 보조층과 제2 보조층은 물질이 서로 동일하고, 서로 동일한 층에 위치할 수 있다.
적외선 발광층(150IR)은 녹색 발광층(150G)과 동일한 층에 위치할 수 있다. 이러한 구조를 형성하기 위해, 열증발법 또는 잉크젯 방법 등으로 도 1의 제1 화소(G)와 적외선 발광부(IR)에 대응하는 영역에 녹색 공진 보조층(150G')을 형성하고, 그 이후 제1 화소(G)의 녹색 공진 보조층(150G') 위에 녹색 발광층(150G)을 형성하고, 적외선 발광부(IR)의 녹색 공진 보조층(150G') 위에 적외선 발광층(150IR)을 형성할 수 있다. 녹색 발광층(150G)과 적외선 발광층(150IR)은 서로 이웃하는 화소 정의막(25) 사이에 형성될 수 있다. 본 실시예에서 설명하는 적외선 발광부(IR)는 제1 화소(G)의 공진 두께와 제2 화소(R)의 공진 두께 사이에서 최적의 공진 두께를 가질 수 있다. 이와 관련하여 도 3을 참고하여 설명하기로 한다.
도 3은 적색 화소, 녹색 화소 및 적외선 발광부에서, 두께에 따른 발광 강도(luminous intensity)를 최적화하여 나타낸 그래프이다. 도 3에서 "Red"는 적색 화소를 나타내고, "Green"은 녹색 화소를 나타내며, "NIR"은 적외선 발광부를 나타낸다.
도 3을 참고하면, 녹색 화소의 2차 공진 두께(2번째 피크에 대응하는 두께)와 적색 화소의 1차 공진 두께(1번째 피크에 대응하는 두께) 사이에 적외선 발광부의 최적 공진 두께가 위치한다. 특히, 적외선 발광부의 1차 공진 두께가 녹색 화소의 2차 공진 두께와 근접하기 때문에, 본 실시예에서 적외선 보조층과 적외선 발광층을 녹색 화소와 유사하게 형성하게 되면, 효율 감소를 최소화하면서 단순한 공정으로 적외선 발광부를 형성할 수 있다. 구체적으로, 녹색 공진 보조층으로 적외선 발광부의 적외선 보조층을 형성하고, 적외선 발광층을 녹색 발광층보다 얇게 형성함으로써, 적외선 발광부의 1차 공진 효율을 최대화할 수 있다. 변형예로써, 녹색 화소를 1차 공진 두께로 설계한 경우에는, 적외선 발광층을 녹색 발광층보다 두껍게 형성함으로써, 적외선 발광부의 1차 공진 효율을 최대화하는 것도 가능하다.
도 4는 도 2의 실시예에서 적외선 발광부 구조를 변형한 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 4의 실시예는 도 2에서 설명한 실시예와 대부분 동일하다. 이하에서는 도 2의 실시예와 차이가 있는 부분에 대해서 설명하기로 하고, 도 2를 참고하여 설명한 내용은 도 4의 실시예에 모두 적용 가능하다.
도 4를 참고하면, 적외선 발광층(150IR)과 녹색 공진 보조층(150G') 사이에 녹색 발광층(150G)이 위치한다. 다시 말해, 도 1의 제1 화소(G)에 위치하는 녹색 발광층(150G)을 제1 발광층이라고 하고, 도 1의 적외선 발광부(IR)에 위치하는 녹색 발광층(150G)을 제2 발광층이라고 할 때, 제1 발광층과 제2 발광층은 녹색 발광층(150G)으로 서로 동일하다. 따라서, 제1 발광층과 제2 발광층은 물질이 서로 동일하고, 서로 동일한 층에 위치할 수 있다.
도 2에서 설명한 제조 방법과 유사하게, 본 실시예에 따른 발광 소자 구조를 형성하기 위해, 열증발법 또는 잉크젯 방법 등으로 도 1의 제1 화소(G)와 적외선 발광부(IR)에 해당하는 영역에 녹색 공진 보조층(150G')과 녹색 발광층(150G)을 형성하고, 적외선 발광부(IR)의 녹색 발광층(150G) 위에 적외선 발광층(150IR)을 형성할 수 있다.
도 5는 도 2의 실시예에서 적외선 발광부 구조를 변형한 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 5의 실시예는 도 4에서 설명한 실시예와 대부분 동일하다. 이하에서는 도 4의 실시예와 차이가 있는 부분에 대해서 설명하기로 한다. 도 4를 참고하여 설명한 내용은 도 5의 실시예에 모두 적용 가능하다.
도 5를 참고하면, 적외선 발광층(150IR)과 녹색 발광층(150G) 사이에 적색 공진 보조층(150R')이 위치한다. 다시 말해, 도 1의 제2 화소(R)에 위치하는 보조층을 제3 보조층이라고 하고, 적외선 발광층(150IR)과 녹색 발광층(150G) 사이에 위치하는 보조층을 제4 보조층이라고 할 때, 제3 보조층과 제4 보조층은 적색 공진 보조층(150R')으로 서로 동일하다. 따라서, 제3 보조층과 제4 보조층은 물질이 서로 동일하고, 서로 동일한 층에 위치할 수 있다. 제3 보조층과 제4 보조층이 동일한 층에 위치한다는 의미는, 동일한 공정 단계에서 제3 보조층과 제4 보조층이 형성된 구조라는 것이다. 구체적으로, 도 1의 제1 화소(G)와 적외선 발광부(IR)에 해당하는 영역에 녹색 공진 보조층(150G')과 녹색 발광층(150G)을 형성하고, 마스크를 변경 또는 시프트한 상태에서, 도 1의 제2 화소(R)에 해당하는 영역과 적외선 발광부(IR)에 해당하는 영역에 적색 공진 보조층(150R')을 형성할 수 있다. 이후 도 1의 적외선 발광부(IR)의 적색 공진 보조층(150R') 위에 적외선 발광층(150IR)을 형성할 수 있다.
도 5의 실시예에 따른 적외선 발광부의 두께는 적색 공진 보조층(150R')의 형성으로 인해 녹색 화소의 두께 대비하여 두꺼워질 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따른 적외선 발광부의 공진 두께는 도 3에 도시한 그래프를 참고할 때, 2차 공진 두께에 최적화될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 화소, 적외선 발광부 및 적외선 수광부의 배치를 나타내는 평면도이다.
도 6의 실시예는 도 1에서 설명한 실시예와 대부분 동일하다. 이하에서는 도 1의 실시예와 차이가 있는 부분에 대해서 설명하기로 하고, 도 1을 참고하여 설명한 내용은 도 6의 실시예에 모두 적용 가능하다.
도 6을 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 발광 표시 장치의 기판(23)은 서로 다른 색상을 구현하는 제1 화소(G), 제2 화소(R) 및 제3 화소(B)를 포함하고, 적외선 발광부(IR)와 적외선 수광부(S)를 포함하는 적외선 센서부(IRS)를 포함한다.
본 실시예에서 적외선 수광부(S)는 외부로부터 들어오는 빛을 감지하는 영역이다. 구체적으로, 적외선 발광부(IR)에서 방출된 빛이, 감지하려는 물체에 부딪혀 반사되고, 적외선 수광부(S)가 그 빛을 받아 물체의 유무, 근접, 이동, 밝기 등을 판단할 수 있게 하는 것이다.
적외선 발광부(IR)와 적외선 수광부(S)는 각각 평면상에서 볼 때, 제1 화소(G)와 제3 화소(B) 사이에 위치하지만, 이에 한정되지 않고, 제1 화소(G)와 제2 화소(R) 또는 제2 화소(R)와 제3 화소(B) 사이에 위치할 수도 있다. 도 6에서, 적외선 발광부(IR)와 적외선 수광부(S)가 제2 방향(D2)을 따라 배열되고, 이들의 상하 배치는 변형될 수 있다. 다시 말해, 도 6에서 적외선 발광부(IR)가 적외선 수광부(S) 위에 위치하지만, 이와 달리 적외선 발광부(IR)가 적외선 수광부(S) 아래 배치될 수도 있다.
적외선 수광부(S)에는 투명창과 센서층이 기판(23)의 상부면과 수직한 방향을 따라 중첩하여 위치할 수 있다. 이와 관련하여, 도 7을 참고하여 설명하기로 한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 적외선 수광부를 나타내는 단면도이다. 도 7은 도 6의 절단선 VII-VII'를 따라 자른 개략적인 단면도이다.
도 7을 참고하면, 왼쪽은 화소 구조를 나타내고 오른쪽은 적외선 수광부를 개략적으로 나타낸다. 도 7에서 먼저 화소 구조를 살펴보면, 기판(23) 위에 수분, 산소 등의 침입을 방지하기 위한 버퍼층(26)이 위치한다. 버퍼층(26) 위에는 구동 반도체층(150a)이 위치하고, 도시하지 않았지만 구동 반도체층(150a)은 양쪽 가장자리에 불순물이 도핑된 소스 영역 및 드레인 영역을 포함한다. 구동 반도체층(150a) 위에 게이트 절연층(27)이 위치하고, 게이트 절연층(27) 위에 구동 게이트 전극(124a)을 포함하는 게이트 배선이 위치한다. 그리고, 구동 게이트 전극(124a)은 구동 반도체층(150a)의 적어도 일부, 특히 채널 영역과 중첩되도록 형성된다.
한편, 게이트 절연층(27) 상에는 구동 게이트 전극(124a)을 덮는 층간 절연막(28)이 형성된다. 층간 절연막(28) 위에는 구동 소스 전극(173a) 및 구동 드레인 전극(175a)을 포함하는 데이터 배선이 위치할 수 있다. 또한, 구동 소스 전극(173a) 및 구동 드레인 전극(175a)은 각각 층간 절연막(28) 및 게이트 절연층(27)에 형성된 접촉 구멍(미도시)을 통해 구동 반도체층(150a)의 소스 영역 및 드레인 영역과 연결된다.
이와 같이, 구동 반도체층(150a), 구동 게이트 전극(124a), 구동 소스 전극(173a) 및 구동 드레인 전극(175a)을 포함하는 구동 트랜지스터(TOR)가 형성된다. 구동 트랜지스터(TOR)의 구성은 전술한 예에 한정되지 않고, 당해 기술 분야의 전문가가 용이하게 실시할 수 있는 공지된 구성으로 다양하게 변경 가능하다.
여기에서, 본 개시의 실시예는 전술한 구조에 한정되는 것은 아니며, 경우에 따라 평탄화막(24)과 층간 절연막(28) 중 어느 하나는 생략될 수도 있다.
평탄화막(24) 위에는 발광 소자의 제1 전극(120)이 위치한다. 평탄화막(24)과 제1 전극(120) 위에 화소 정의막(25)이 위치한다. 화소 정의막(25)에는 제1 전극(120)의 일부와 중첩하여 개구부가 형성되어 있다. 이때, 화소 정의막(25)에 의해 형성된 개구부마다 발광 소자층(100)이 위치할 수 있다.
한편, 제1 전극(120) 위에는 발광 소자층(100)이 위치한다. 발광 소자층(100)은 도 2에서 설명한 발광 소자에서 정공 전달층(130), 발광층(150), 전자 수송층(160) 및 전자 주입층(180)에 대응한다. 뿐만 아니라, 도 4, 5에서 설명한 발광 소자에 관한 내용도 본 개시에 따른 표시 장치에 적용 가능하다.
도 7에서, 발광 소자층(100)이 화소 정의막(25)의 개구부 내에만 위치하는 것으로 도시하였으나, 발광 소자층(100)을 구성하는 일부 층들은 제2 전극(190)처럼 화소 정의막(25) 상부면 위에도 위치할 수 있다.
발광 소자층(100) 위에는 제2 전극(190) 및 캡핑층(200)이 위치한다. 캡핑층(200) 위에는 봉지층(300)이 위치한다. 봉지층(300)은 기판(23) 위에 형성되어 있는 발광 소자와 구동 회로부를 외부로부터 밀봉시켜 보호한다.
다음으로, 적외선 수광부(S)를 살펴보면, 적외선 수광부(S)는 다이오드 구조를 가질 수 있다. 기판(23) 위에 센서층(105S)이 위치하고, 센서층(105S)의 양 가장자리는 각각 n형과 p형으로 도핑될 수 있다. 따라서, 센서층(105S)은 진성 반도체 영역과 그 양단에 n형 반도체 영역과 p형 반도체 영역을 가질 수 있으며, 센서층(105S)은 Si, InGeAs 등을 포함할 수 있고, 이 외에도 광 센서 기능을 수행할 수 있는 물질로 형성될 수 있다.
적외선 수광부(S)는 센서층(105S) 외에 소스 전극(173c) 및 드레인 전극(175c)을 포함한다. 기판(23) 위에 버퍼층(26)이 형성되어 있고, 그 위로 게이트 절연층(27)이 형성되어 있다. 적외선 수광부(S)의 센서층(105S)은 층간 절연막(28), 게이트 절연층(27) 및 평탄화막(24)에 형성된 접촉 구멍(미도시)을 통해 소스 전극(173c) 및 드레인 전극(175c)과 연결되어 있다.
소스 및 드레인 전극(173c, 175c)은 발광 소자의 제1 전극(120)과 동일한 층에 위치하며 동일한 물질로 형성되어 있다. 소스 및 드레인 전극(173c, 175c) 위를 화소 정의막(25)이 덮고 있고, 그 위에는 발광 소자의 제2 전극(190)이 연장되어 형성되어 있다. 제2 전극(190) 위에는 캡핑층(200)이 형성되어 있고, 캡핑층(200) 위에는 봉지층(300)이 형성되어 있다.
적외선 수광부(S)는 외부로부터 들어오는 적외선을 수신할 수 있도록 센서층(105S)과 중첩하는 부분에 투명창(105T)을 포함할 수 있다. 즉, 투명창(105T)은, 센서층(105S)과 중첩하는 적외선 수광부(S)의 영역을 가리키고, 투명창(105T)은 투명 전도성 물질을 포함하는 제1 전극(120) 및 제2 전극(190), 제1 전극(120)과 제2 전극(190) 사이에 위치하는 화소 정의막(25)을 포함할 수 있다.
적외선 수광부(S)는 수신된 신호를 전달하기 위한 스위칭 트랜지스터(TSW)를 더 포함할 수 있다. 스위칭 트랜지스터(TSW)는 스위칭 반도체층(150b), 스위칭 게이트 전극(124b), 그리고 소스 및 드레인 전극(173b, 175b)을 포함한다. 스위칭 트랜지스터(TSW)는 적외선 수광부(S)와 인접하여 위치할 수 있고, 이격되게 위치하면서 별도의 배선에 의해 적외선 수광부(S)와 연결될 수도 있다.
스위칭 트랜지스터(TSW)는 화소의 구동 트랜지스터(TOR)와 동일한 구조를 가질 수 있다. 이러한 구조를 가진 스위칭 트랜지스터(TSW)는 화소의 구동 트랜지스터(TOR)의 형성 시 동시에 형성될 수 있다.
한편, 적외선 수광부(S)의 드레인 전극(175c)은 평탄화막(24)에 형성된 접촉 구멍을 통해 스위칭 트랜지스터(TSW)의 소스 전극(173b)에 연결되어 있다. 실시예에 따라서는 적외선 수광부(S)의 드레인 전극(175c)은 별도의 연결 배선을 통해 스위칭 트랜지스터(TSW)의 소스 전극(173b)에 전기적으로 연결되어 있을 수 있다.
이상에서는, 센서층(105S)이 기판(23)과 게이트 절연층(27) 사이에 위치하는 것으로 설명하였으나, 이는 하나의 예시에 불과하고, 기판(23)과 제1 전극(120) 사이에서 적외선 수광부(S)의 변형 구조에 따라, 앞에서 설명한 위치와 다른 위치에 센서층(105S)이 형성될 수도 있다. 또, 센서층(105S)을 무기 물질 기반으로 형성하는 것 대신에 유기 물질로 형성할 수도 있다. 이때, 발광 소자층(100)의 유기층들을 형성하는 공정 단계에서 적외선 수광부(S)를 형성할 수 있고, 센서층(105S)이 제1 전극(120)과 제2 전극(190) 사이에 위치할 수 있다.
도 8은 도 6의 화소군의 배치를 변형한 실시예를 나타내는 평면도이다.
도 8을 참고하면, 도 6에서 도시한 화소군(PXG)과 달리 제3 화소(B), 제1 화소(G), 제2 화소(R) 및 적외선 센서부(IRS)의 순서로 화소군(PXG)이 이루어지며, 이러한 화소군(PXG)이 상하좌우로 배열될 수 있다. 제3 화소(B), 제1 화소(G) 및 제2 화소(R)는 제1 방향(D1)을 따라 배열되고, 적외선 발광부(IR)와 적외선 수광부(S)는 제2 방향(D2)을 따라 배열되어 있다.
도 9는 도 6의 화소군의 배치를 변형한 실시예를 나타내는 평면도이다.
도 9를 참고하면, 도 6의 화소군(PXG)과 달리 적외선 발광부(IR)와 적외선 수광부(S)가 제2 방향(D2)을 따라 인접하지 않고, 적외선 발광부(IR)와 적외선 수광부(S) 사이에 제1 화소(G), 제2 화소(R) 및 제3 화소(B)가 위치한다. 구체적으로, 제1 화소(G), 제2 화소(R) 및 제3 화소(B)뿐만 아니라, 적외선 발광부(IR)와 적외선 수광부(S)도 제1 방향(D1)을 따라 배열되어 있다. 다시 말해, 제3 화소(B), 제1 화소(G), 제2 화소(R), 적외선 발광부(IR), 제3 화소(B), 제1 화소(G), 제2 화소(R) 및 적외선 수광부(S)가 제1 방향(D1) 따라 교대로 배열되어 있으나, 이에 한정되지 않고, 제1 방향(D1)을 따라 배열되는 순서는 변경될 수 있다.
도 10은 도 6의 화소군의 배치를 변형한 실시예를 나타내는 평면도이다.
도 10을 참고하면, 적외선 발광부(IR)는 제1 화소(G)와 제2 화소(R) 사이에 위치하고, 제1 화소(G), 적외선 발광부(IR) 및 제2 화소(R)는 제1 방향(D1)을 따라 배열되어 있으며, 적외선 수광부(S)는 제1 화소(G) 및 제2 화소(R)와 제2 방향(D2)을 따라 배열되어 있다.
도 11 내지 도 13은 도 6의 화소군의 배치를 변형한 실시예에서 복수의 화소군을 나타내는 평면도들이다.
도 11 내지 도 13을 참고하면, 적외선 발광부(IR) 및 적외선 수광부(S) 중 적어도 하나는 제1 화소(G) 및 제2 화소(R)와 제3 방향(D3)을 따라 배열되어 있고, 제3 화소(B)와 제4 방향(D4)을 따라 배열되어 있다. 도 11의 실시예에서, 적외선 발광부(IR)와 제1 화소(G)는, 제2 화소(R) 또는 제3 화소(B)에 대응하는 영역을 서로 분할하여 배치되고, 이와 유사하게 적외선 수광부(S)와 제1 화소(G)는, 제2 화소(R) 또는 제3 화소(B)에 대응하는 영역을 서로 분할하여 배치된다. 도 12의 실시예에서, 적외선 발광부(IR)와 제2 화소(R)는, 제1 화소(G) 또는 제3 화소(B)에 대응하는 영역을 서로 분할하여 배치되고, 이와 유사하게 적외선 수광부(S)와 제2 화소(R)는, 제1 화소(G) 또는 제3 화소(B)에 대응하는 영역을 서로 분할하여 배치된다.
도 11과 도 12의 실시예에서는 적외선 발광부(IR)와 적외선 수광부(S)가 모두 동일한 화소와 영역을 나누어 분할되어 있다. 즉, 도 11에서는 적외선 발광부(IR)와 적외선 수광부(S)가 제1 화소(G)와 영역을 분할하여 배치되고, 도 12에서는 제2 화소(R)와 영역을 분할하여 배치된다. 하지만, 도 13의 실시예에서, 적외선 발광부(IR)와 적외선 수광부(S)가 각각 서로 다른 화소와 영역을 나누어 분할되어 있다. 다시 말해, 적외선 발광부(IR)와 제2 화소(R)는, 제3 화소(B)에 대응하는 영역을 서로 분할하여 배치되고, 적외선 수광부(S)와 제1 화소(G)는, 제3 화소(B)에 대응하는 영역을 서로 분할하여 배치된다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따라 적외선 센서부를 형성한 발광 표시 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 14의 왼쪽 도면은 주변 영역(PA)에 제1 센서(S1)와 제2 센서(S2)가 형성된 발광 표시 장치이다. 이 경우, 제1 센서(S1)는 근접 센서 역할을 할 수 있고, 제2 센서(S2)는 물리적인 버튼을 적용하여 지문 센서 역할을 할 수 있다. 이와 같은 발광 표시 장치에서는 별도의 센서 모듈을 제조하여 발광 표시 장치에 형성해야 하므로 공정이 복잡할 수 있다. 도 14의 오른쪽 도면은, 표시 영역(DA)이 외곽까지 확장된 발광 표시 장치이다. 앞에서 설명한 본 발명의 실시예들에 따른 화소 및 적외선 센서부 배열을 사용하면, 도 14의 오른쪽 도면과 같이 물리적인 버튼을 제거하여 실질적으로 전면을 디스플레이 할 수 있는 발광 표시 장치를 구현할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
G: 제1 화소
R: 제2 화소
B: 제3 화소
IR: 적외선 발광부
S: 적외선 수광부
IRS: 적외선 센서부
150: 발광층
150IR: 적외선 발광층
R: 제2 화소
B: 제3 화소
IR: 적외선 발광부
S: 적외선 수광부
IRS: 적외선 센서부
150: 발광층
150IR: 적외선 발광층
Claims (20)
- 서로 다른 색상을 구현하는 제1 화소, 제2 화소 및 제3 화소와, 적외선 발광부를 포함하는 기판,
상기 기판 위에 위치하는 제1 전극,
상기 제1 전극과 중첩하는 제2 전극,
상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하는 발광층, 그리고
상기 제1 전극과 상기 발광층 사이에 위치하는 보조층을 포함하고,
상기 보조층은, 상기 제1 화소에 위치하는 제1 보조층과 상기 적외선 발광부에 위치하는 제2 보조층을 포함하고,
상기 제1 보조층과 상기 제2 보조층은 동일한 물질을 포함하며,
상기 제1 보조층은 상기 제1 화소가 포함하는 공진 보조층이고,
상기 제1 화소는 녹색 화소이고, 상기 제1 보조층은 녹색 공진 보조층인 발광 표시 장치. - 제1항에서,
상기 제1 보조층과 상기 제2 보조층은 동일한 층에 위치하는 발광 표시 장치. - 제2항에서,
상기 적외선 발광부에 위치하는 적외선 발광층을 더 포함하고, 상기 적외선 발광층은 상기 제2 보조층 위에 위치하는 발광 표시 장치. - 제2항에서,
상기 적외선 발광부에 위치하는 상기 발광층은 적외선 발광층이고, 상기 적외선 발광층은 상기 제1 화소에 위치하는 상기 발광층과 동일한 층에 위치하는 발광 표시 장치. - 제3항에서,
상기 발광층은, 상기 제1 화소에 위치하는 제1 발광층과 상기 적외선 발광부에 위치하는 제2 발광층을 포함하고,
상기 제1 발광층과 상기 제2 발광층은 동일한 물질을 포함하는 발광 표시 장치. - 제5항에서,
상기 제1 발광층과 상기 제2 발광층은 동일한 층에 위치하는 발광 표시 장치. - 제6항에서,
상기 적외선 발광층은 상기 제2 발광층 위에 위치하는 발광 표시 장치. - 제7항에서,
상기 보조층은, 상기 제2 화소에 위치하는 제3 보조층 및 상기 적외선 발광층과 상기 제2 발광층 사이에 위치하는 제4 보조층을 더 포함하고,
상기 제3 보조층과 상기 제4 보조층은 동일한 물질을 포함하는 발광 표시 장치. - 제8항에서,
상기 제3 보조층과 상기 제4 보조층은 동일한 층에 위치하는 발광 표시 장치. - 제1항에서,
상기 제2 화소 및 상기 제3 화소는 각각 적색 화소 및 청색 화소에 대응하고, 상기 제1 화소의 제1 보조층이 상기 제2 보조층과 동일한 층에 위치하는 발광 표시 장치. - 제1항에서,
상기 적외선 발광부에서 발생하는 파장은 700 나노미터 내지 1000 나노미터를 갖는 발광 표시 장치. - 서로 다른 색상을 구현하는 제1 화소, 제2 화소 및 제3 화소와, 적외선 센서부를 포함하는 기판,
상기 기판 위에 위치하는 제1 전극,
상기 제1 전극과 중첩하는 제2 전극,
상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하는 발광층, 그리고
상기 제1 전극과 상기 발광층 사이에 위치하는 보조층을 포함하고,
상기 적외선 센서부는 적외선 발광부와 적외선 수광부를 포함하고, 상기 적외선 발광부와 상기 적외선 수광부는 각각 평면상에서 볼 때, 상기 제1 화소, 상기 제2 화소 및 상기 제3 화소 중에서 서로 이웃하는 화소 사이에 위치하고,
상기 보조층은 제1 화소에 위치하는 제1 보조층과 상기 적외선 발광부에 위치하는 제2 보조층을 포함하고, 제1 보조층 및 제2 보조층은 동일한 물질을 포함하며, 상기 제1 보조층은 상기 제1 화소가 포함하는 공진 보조층이고,
상기 제1 화소는 녹색 화소이고, 상기 제1 보조층은 녹색 공진 보조층인 발광 표시 장치.
- 제12항에서,
상기 제1 화소, 상기 제2 화소 및 상기 제3 화소는 평면상에서 볼 때, 제1 방향을 따라 배열되어 있고, 상기 적외선 발광부와 상기 적외선 수광부는 평면상에서 볼 때, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 배열되어 있는 발광 표시 장치. - 제12항에서,
상기 제1 화소, 상기 제2 화소 및 상기 제3 화소는 평면상에서 볼 때, 제1 방향을 따라 배열되어 있고, 상기 적외선 발광부와 상기 적외선 수광부는 평면상에서 볼 때, 상기 제1 방향을 따라 배열되어 있는 발광 표시 장치. - 제14항에서,
상기 적외선 발광부와 상기 적외선 수광부 사이에 상기 제1 화소, 상기 제2 화소 및 상기 제3 화소가 위치하는 발광 표시 장치. - 제12항에서,
상기 적외선 발광부는 상기 제1 화소와 상기 제2 화소 사이에 위치하고, 상기 제1 화소, 상기 적외선 발광부 및 상기 제2 화소는 평면상에서 볼 때, 제1 방향을 따라 배열되어 있으며, 상기 적외선 수광부는 상기 제1 화소 및 상기 제2 화소와 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 배열되어 있는 발광 표시 장치. - 제12항에서,
상기 적외선 발광부 및 상기 적외선 수광부 중 적어도 하나는 상기 제1 화소 및 상기 제2 화소와 제3 방향을 따라 배열되어 있고, 상기 제3 화소와 상기 제3 방향과 교차하는 제4 방향을 따라 배열되어 있는 발광 표시 장치. - 제12항에서,
상기 적외선 수광부에는 투명창과 센서층이 위치하고, 상기 투명창과 상기 센서층은 상기 기판의 상부면과 수직한 방향을 따라 중첩하는 발광 표시 장치. - 제18항에서,
상기 센서층은 상기 기판과 상기 제1 전극 사이에 위치하는 발광 표시 장치. - 제19항에서,
상기 투명창은 투명 전도성 물질을 포함하는 발광 표시 장치.
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