KR20220059209A - 표시장치 - Google Patents
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Abstract
본 명세서의 실시예에 따른 표시장치는, 발광 영역과 적어도 하나 이상의 비발광 영역을 포함하는 패널, 발광영역에 배치되고, 제1 전극, 발광 스택, 제2 전극을 포함하는 발광소자, 발광영역의 개구부를 구획하고 광변환 물질을 포함하는 광변환부 및 제2 전극의 상부에 배치된 캡핑층을 포함하고, 광변환부는 광변환층과 광증폭부를 포함하는 표시장치를 제공할 수 있다.
Description
본 발명은 표시장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 터치를 감지하기 위한 근적외선을 발광하는 새로운 형태의 터치 감지요소가 배치되는 표시장치에 관한 것이다.
최근 정보화 시대로 접어듦에 따라 전기적 정보신호를 시각적으로 표현하는 디스플레이(display) 분야가 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응하여 박형화, 경량화, 저소비전력화의 우수한 성능을 지닌 여러 가지 다양한 표시장치(Display Apparatus)가 개발되고 있다.
이와 같은 표시장치의 구체적인 예로는 액정표시장치(Liquid Crystal Display Apparatus: LCD), 유기발광 표시장치(Organic Light Emitting Display Apparatus: OLED), 양자점 표시장치(Quantum Dot Display Apparatus) 등을 들 수 있다.
상기 표시장치에는 표시 패널 및 다양한 기능들을 제공하기 위한 다수의 컴포넌트들을 포함할 수도 있다. 예를 들면, 기존 표시장치에는 필름타입의 터치패널이 표시패널의 상부에 배치되거나, 지문인식을 위한 별도의 센서들이 표시패널이 배면 또는 표시패널의 일부 공간을 차지하여 표시장치의 화면을 통해 사용자가 원하는 명령의 입력 또는 사용자 인식의 기능을 수행하는데 반드시 필요한 기능으로 보편화 되었다.
터치패널 또는 지문인식 센서는 기능의 정상동작을 위해 각종 배선 및 프로세서들이 표시장치에 배치되어야 했다. 이러한 터치 스크린 일체형 표시장치는 두께가 증가하는 문제가 있다.
표시장치의 성능이 고도화되고 소형화되면서 표시장치의 간소화가 제품설계의 중요 이슈가 되었다. 이른바, 경량박화가 제품 설계의 주요 화두가 됨으로써 극한의 공간절약을 위해 터치패널 내지 지문인식 센서를 대체할 수 있는 구성이 필요하게 되었다.
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 최근 스마트 기기들에 배치되는 터치패널과 지문인식 센서류의 배치를 위한 공간을 줄이것을 목적으로 한다. 우선, 터치패널은 일반적으로 표시장치의 일부로 별도의 패널이 표시패널의 상부에 추가되어 사용자가 일련의 명령을 표시패널에 터치형식으로 진행할 때, 이를 인지함으로써 별도의 키보드나 마우스가 불필요해질 수 있도록 하는 기재이다. 이러한 터치패널은 포터블(portable) 내지 모바일(mobile)장치 및 웨어러블(wearable)장치에 필수적으로 적용되어 개발되어왔다. 하지만 점점 표시장치들이 고도화되면서 이러한 터치패널의 부피와 무게를 줄일 수 있는 방안을 지속적으로 연구해왔다. 표시장치 상에 배치되는 별도의 터치패널 대신 표시장치 내부에 배치되는 방식이 지속적으로 연구 및 개발되고 있다. 그리고 지문인식 센서류의 경우 표시장치의 보안을 위해 지속적으로 개발되었으며, 예를 들면, 표시장치가 잠김 상태일 때 사용자의 지문을 인식하여 열림 상태로 전환해 줄 수 있다. 이러한 지문인식은 표시장치의 잠김에서 열림 전환뿐만 아니라 모바일 결재나 명령의 실행을 최종적으로 확인하는 등의 다양한 방식으로 활용될 수 있어서 필수적인 기능으로 개발되어 왔다. 이러한 지문인식을 위해서는 표시장치에 별도의 초음파 내지 적외선 센서류가 배치될 수 있고, 일반적으로 표시패널의 배면, 즉 사용자 기준으로 화면의 반대쪽에 배치되어 배터리 공간이나 통신을 위한 공간에 제약이 될 수 있었다. 터치패널 내지 지문인식을 위한 센서류를 기존에 있던 구조를 활용하여 표시패널 내부에 배치하면 표시장치를 보다 경량박화하게 만들 수 있다.
유기발광 표시장치의 표시패널은 서브픽셀이 적색(Red), 녹색(Green), 청색(Blue)을 직접 발광하는 RGB방식이거나, 서브픽셀은 백색광을 발광하되, 각 서브픽셀별로 적색, 녹색, 청색의 컬러필터가 있는 WRGB방식이 있을 수 있다.
각각의 방식에서 서브픽셀이 발광을 하면 인접 픽셀의 영역까지 빛이 누설되어 혼색이 발생할 수 있다. 특히 WRGB방식의 경우 인접 서브픽셀의 영역으로 누설된 빛은 컬러필터를 통해 혼색이 발생할 확률이 높을 수 있다. 이러한 누설광을 흡수하는 구성의 추가가 필요할 수 있다. 누설광을 흡수하여 파장대가 다른 비가시광을 발광하면 인접 서브픽셀과의 혼색을 방지하는 효과가 있을 수 있다.
본 명세서의 실시예에 따른 표시장치는, 발광 영역과 적어도 하나 이상의 비발광 영역을 포함하는 패널, 발광영역에 배치된 발광소자와 비발광 영역에 배치된 광변환부, 발광소자는 제1 전극, 발광 스택, 제2 전극을 포함하고, 제2 전극의 상부에 배치된 캡핑층, 광변환부는 광변환층과 광증폭층를 포함하고 광변환부는 광변환 물질을 포함할 수 있다.
본 명세서의 실시예에 따른 표시장치는, 기판, 기판상에 배치된 트랜지스터, 트랜지스터 상에 배치된 유기발광 다이오드, 유기발광 다이오듯 상에 배치된 캡핑층, 캡핑층 상에 배치된 봉지부, 봉지부 상에 배치된 커버글라스, 유기발광 다이오드를 둘러싸도록 배치된 근적외선 변환부, 및 유기발광 다이오드는 제1 전극, 발광 스택, 제2 전극을 포함하고, 근적외선 변환부는 광변환층과 광증폭층을 포함하고 상기 캡핑층은 상기 광변환층의 상부까지 연장될 수 있다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명에 따르면, 패널 어레이에 가시광을 근적외선으로 변환하는 광변환구조물을 포함하고, 변환된 근적외선의 반사광을 감지하는 근적외선 수광부를 포함하여, 터치 전극, 터치 라인, 라우팅 라인 및 터치 패드를 포함하는 터치 패널부를 구비할 필요가 없으므로 표시장치의 제조공정이 간단해지고, 터치 패널부를 구비하지 않아 공정 비용을 크게 감소시킬 수 있다.
또한, 종래 표시장치는 터치 전극과 제2 전극 간에 발생하는 기생 캐패시턴스에 의한 터치 감도 저하를 방지하기 위해 봉지부의 두께를 마이크론 크기 이상으로 설계해야 하나, 본 발명에 따른 유기발광 표시장치는 터치 전극을 포함하는 터치 패널이 구비되지 않아 표시장치의 두께를 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 유기발광 표시장치는 터치에 대한 정보를 획득하기 위해 유기발광 표시장치의 발광을 턴-오프해야하는 번거로움 없이 표시장치의 발광을 유지하면서 터치를 동시에 감지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 표시장치는 사람이 인식할 수 없는 근적외선 파장의 광을 사용하여 시감적 영향을 최소화시키면서 반사 및/또는 산란된 근적외선 광을 유기발광 다이오드의 발광을 위해 사용된 트랜지스터와 동일한 구조 및 구성을 갖는 근적외선 수광부로 감지할 수 있다.
덧붙여, 근적외선의 경우 가시광보다 파장이 커서 가시광 대비 산란 또는 반사가 적어 홍채, 망막 등의 이미지에 대한 이미지의 뎁스(depth) 정보를 획득하기에 유리한 이점이 있다.
본 발명에 따르면, 패널 어레이에 가시광을 근적외선으로 변환하는 광변환구조물을 포함하고, 변환된 근적외선의 반사광을 감지하는 근적외선 수광부를 포함하여, 지문인식 센서와 이를 위한 부착구조 및 배선들의 배치를 포함하는 지문인식부를 구비할 필요가 없으므로 표시장치의 제조공정이 단단해지고, 지문인식부를 구비하지 않아 공정 비용을 크게 감소시킬 수 있다.
본 명세서의 효과는 이상에서 언급한 효과에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과는 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이상에서 해결하고자 하는 과제, 과제 해결 수단, 효과에 기재한 발명의 내용이 청구항의 필수적인 특징을 특정하는 것은 아니므로, 청구항의 권리 범위는 발명의 내용에 기재된 사항에 의하여 제한되지 않는다.
도 1은 본 명세서의 실시예에 따른 표시 패널의 전면을 나타내는 도면이다.
도 2a 내지 도 2b는 도 1의 A구역을 확대하여 표시영역의 픽셀영역을 도시한 평면도이다.
도 3은 도 2a 내지 도2b의 I-I'을 따라 자른 서브픽셀의 단면도이다.
도 4는 도 3의 B구역을 확대하여 근적외선 변환부의 광변환을 도시한 단면도이다.
도 5는 근적외선 변환부에 입사된 가시광이 근적외선으로 변환되어 발산되는 스펙트럼 변화를 나타낸 그래프이다.
도 6a 내지 도 6b는 서브픽셀의 단면을 가상으로 구성하여 가시광 발광과 근적외선 변환의 실험을 진행한 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.
도 7은 도 3의 구조에서 표시장치의 표면에 손가락에 의한 터치 진행 시 근적외선이 근적외선 수광부에 수광되어 터치를 감지하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 8은 근적외선 변환부와 근적외선 수광부에서 공진 설계를 위한 두께 제어를 나타낸 모식도이다.
도 9는 근적외선 변환부에 사용될 수 있는 광변환 물질들의 화학식을 나타낸 도면이다.
도 2a 내지 도 2b는 도 1의 A구역을 확대하여 표시영역의 픽셀영역을 도시한 평면도이다.
도 3은 도 2a 내지 도2b의 I-I'을 따라 자른 서브픽셀의 단면도이다.
도 4는 도 3의 B구역을 확대하여 근적외선 변환부의 광변환을 도시한 단면도이다.
도 5는 근적외선 변환부에 입사된 가시광이 근적외선으로 변환되어 발산되는 스펙트럼 변화를 나타낸 그래프이다.
도 6a 내지 도 6b는 서브픽셀의 단면을 가상으로 구성하여 가시광 발광과 근적외선 변환의 실험을 진행한 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.
도 7은 도 3의 구조에서 표시장치의 표면에 손가락에 의한 터치 진행 시 근적외선이 근적외선 수광부에 수광되어 터치를 감지하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 8은 근적외선 변환부와 근적외선 수광부에서 공진 설계를 위한 두께 제어를 나타낸 모식도이다.
도 9는 근적외선 변환부에 사용될 수 있는 광변환 물질들의 화학식을 나타낸 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급한 '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 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성 요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
본 명세서의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성 요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 "표시장치"는 표시패널과 표시패널을 구동하기 위한 구동부를 포함하는 액정 모듈(Liquid Crystal Module; LCM), 유기발광 모듈(OLED Module), 양자점 모듈(Quantum Dot Module)과 같은 협의의 표시장치를 포함할 수 있다. 그리고, LCM, OLED 모듈, QD 모듈 등을 포함하는 완제품(complete product 또는 final product)인 노트북 컴퓨터, 텔레비전, 컴퓨터 모니터, 자동차용 장치(automotive display) 또는 차량(vehicle)의 다른 형태 등을 포함하는 전장장치(equipment display), 스마트폰 또는 전자패드 등의 모바일 전자장치(mobile electronic device) 등과 같은 세트 전자장치(set electronic device) 또는 세트 장치(set device 또는 set apparatus)도 포함할 수 있다.
따라서, 본 명세서에서의 표시장치는 LCM, OLED 모듈, QD 모듈 등과 같은 협의의 디스플레이 장치 자체, 및 LCM, OLED 모듈, QD 모듈 등을 포함하는 응용제품 또는 최종소비자 장치인 세트 장치까지 포함할 수 있다.
그리고, 경우에 따라서는, 표시패널과 구동부 등으로 구성되는 LCM, OLED 모듈, QD 모듈을 협의의 "표시장치"로 표현하고, LCM, OLED 모듈, QD 모듈을 포함하는 완제품으로서의 전자장치를 "세트장치"로 구별하여 표현할 수도 있다. 예를 들면, 협의의 표시장치는 액정(LCD), 유기발광(OLED) 또는 양자점(Quantum Dot)의 표시패널과, 표시패널을 구동하기 위한 제어부인 소스 PCB를 포함하며, 세트장치는 소스 PCB에 전기적으로 연결되어 세트장치 전체를 제어하는 세트 제어부인 세트 PCB를 더 포함하는 개념일 수 있다.
본 실시예에 사용되는 표시패널은 액정표시패널, 유기전계발광(OLED: Organic Light Emitting Diode) 표시패널, 양자점(QD: Quantum Dot) 표시패널 및 전계발광 표시패널(electroluminescent display panel) 등의 모든 형태의 표시패널이 사용될 수 있다. 그리고, 본 명세서의 실시예에 따른 표시장치에 사용되는 표시패널은 표시패널의 형태나 크기에 한정되지 않는다.
더 구체적으로, 표시패널이 유기전계발광(OLED) 표시패널인 경우에는, 다수의 게이트 라인과 데이터 라인, 및 게이트 라인과 데이터 라인의 교차 영역에 형성되는 픽셀(Pixel)을 포함할 수 있다. 그리고, 각 픽셀에 선택적으로 전압을 인가하기 위한 소자인 박막 트랜지스터를 포함하는 어레이와, 어레이 상의 유기 발광 소자(OLED)층, 및 유기 발광 소자층을 덮도록 어레이 상에 배치되는 봉지 기판 또는 봉지층(Encapsulation) 등을 포함하여 구성될 수 있다. 봉지층은 외부의 충격으로부터 박막 트랜지스터 및 유기 발광 소자층 등을 보호하고, 유기 발광 소자층으로 수분이나 산소가 침투하는 것을 방지할 수 있다. 그리고, 어레이 상에 형성되는 층은 무기발광층(inorganic light emitting layer), 예를 들면 나노사이즈의 물질층(nano-sized material layer) 또는 양자점(quantum dot) 등을 포함할 수 있다.
도 1은 표시장치들 내에 통합될 수도 있는 예시적인 유기전계발광(OLED) 표시 패널(100)을 예시한다.
도 1을 참조하면, 유기전계발광 표시 패널(100)은 표시영역(AA : Active Area) 및 표시 영역(AA) 주변의 비표시영역(NA: Non-active Area)을 포함할 수 있다. 표시 영역(AA)에는 발광을 위한 서브픽셀들이 배치될 수 있고, 비표시영역(NA)에는 서브픽셀들이 발광하기 위한 게이트 드라이버(GIP)가 배치될 수 있다. 또한, 유기전계발광 표시 패널(100)에는 각종 신호배선, 데이터 드라이버(Data driver)와 패드(PAD)가 배치될 수 있다.
도 2a 내지 도 2b는 도 1의 표시 패널(100)의 표시영역(AA)의 일부인 A영역을 확대한 것으로, 표시영역(A)에 배치된 서브픽셀들의 평면 형상을 도시하였다.
도 2a를 참조하면, 표시영역(AA)에 다수의 서브픽셀들(501, 502, 503, 504)이 배치되어 있고, 서브픽셀들을 구동하기 위한 트랜지스터(120)들이 배치되어 있다. 도 2a를 참조하면, 다수의 서브픽셀들은 각각 적색서브픽셀(501), 백색서브픽셀(504), 녹색서브픽셀(502), 청색서브픽셀(503)이 일정한 간격을 두고 순서대로 배치될 수 있다. 이러한 서브픽셀들의 일단에는 서브픽셀의 구동을 위한 트랜지스터(120)가 각각 배치될 수 있고, 이러한 서브픽셀 배치를 WRGB 타입이라고 부를 수 있다. WRGB 타입의 경우 서브픽셀과 서브픽셀 사이에 근적외선 변환부(174)가 배치될 수 있고, 트랜지스터(120)의 인근에 근적외선(NIR: Near Infra-Red) 수광부(160)가 배치될 수 있다. 트랜지스터(120)의 상부에는 근적외선 변환부(174)가 배치되지만 근적외선 수광부(160)의 인근에는 근적외선 변환부(174)가 제거될 수 있다(도 3 참조).
도 2b를 참조하면, 서브픽셀들은 팔각형 내지 원형 형태로 구성될 수 있고, 적색서브픽셀(501), 녹색서브픽셀(502), 청색서브픽셀(503) 및 제2 적색서브픽셀(501')이 중심점을 기준으로 마름모 내지 사각형태를 이루도록 배치될 수 있다. 이러한 서브픽셀들의 배치를 펜타일(Pentile) 타입이라고 부를 수 있다. 도 2b에서는 제2 적색서브픽셀(501')이 배치되었으나 적색서브픽셀 대신 녹색서브픽셀이 추가 배치될 수도 있다. 도 2a에는 도시하였으나 도 2b에는 각 서브픽셀들이 구동을 하기 위한 트랜지스터들이 생략되었다. 펜타일 타입의 표시장치는 상면발광 방식이 적용되어 서브픽셀의 하부에 트랜지스터들이 배치될 수 있다. 이러한 트랜지스터들은 표시장치의 상면에서 관찰 시 서브픽셀을 구성하는 애노드에 의해 가려 보이지 않을 수 있다. 각 서브픽셀들은 애노드를 포함할 수 있고, 서브픽셀 별 애노드의 영역에 유기발광물질이 채워질 수 있다. 여기에 광변환부(174)가 애노드의 모서리 부분을 덮도록 배치될 수 있고, 애노드의 중간영역만 유기 발광 스택과 접하도록 하여 광변환부(174)가 서브픽셀의 발광영역을 정의하는 기능을 할 수 있다. 광변환부(174)가 배치된 영역 중 일부분에 컬럼 스페이서가 배치될 수 있다. 컬럼 스페이서는 전체 표시 패널(100)에서 일정한 밀도를 가지도록 배치될 수 있다. 컬럼 스페이서는 유기 발광 스택을 형성하기 위해 증착 공정을 진행할 때, 서브픽셀 별로 유기층이 배치될 곳을 가려주거나 개방시켜주는 증착용 마스크가 표시 패널(100)에 직접 닿지 않도록 마스크를 지지해주는 역할을 할 수 있다. 서브픽셀과 서브픽셀 사이에 근적외선 수광부(160)가 배치될 수 있고, 근적외선 수광부(160)가 배치된 곳에는 광변환부(174)가 제거될 수 있다.
도 3은 도 2a의 I-I'의 서브픽셀의 단면구조를 도시한 것이다.
본 발명의 유기발광 표시장치(100)는 유기발광 다이오드(130)를 포함하는 단위 픽셀을 통해 영상을 표시한다.
복수 개의 서브 픽셀들 각각은 픽셀 구동 회로와, 픽셀 구동 회로와 접속되는 유기발광 다이오드(130)를 구비한다. 픽셀 구동 회로는 스위칭 트랜지스터, 구동 트랜지스터 및 스토리지 커패시터를 구비한다. 또한, 픽셀 구동 회로는 3개 이상의 트랜지스터와 1개 이상의 커패시터를 구비할 수도 있다.
스위칭 트랜지스터는 스캔 라인에 스캔 신호가 공급되면 턴-온 되어 데이터 라인에 공급된 데이터 신호를 스토리지 캐패시터 및 구동 트랜지스터의 게이트 전극으로 공급한다.
구동 트랜지스터는 게이트 전극에 공급되는 데이터 신호에 응답하여 고전압(VDD) 공급 라인으로부터 유기발광 다이오드(130)로 공급되는 전류를 제어함으로써 유기발광 다이오드(130)의 발광량을 조절하게 된다. 그리고, 스위칭 트랜지스터가 턴-오프 되더라도 스토리지 캐패시터에 충전된 전압에 의해 구동 트랜지스터는 다음 프레임의 데이터 신호가 공급될 때까지 일정한 전류를 공급하여 유기발광 다이오드(130)가 발광을 유지하게 한다.
도 3을 참조하면, 기판(110), 멀티 버퍼층(111)을 구비할 수 있고, 구동 트랜지스터(120)는 멀티 버퍼층(111) 상에 배치되는 반도체층(124)과 반도체층(124) 상에 게이트 전극(122)과 절연을 위한 게이트 절연층(112)과 게이트 전극(122)상에 하부 층간 절연층(113)이 배치될 수 있고, 게이트 전극(112)과 하부 층간 절연층(113) 상에 형성되어 반도체층(124)과 접촉하는 소스 및 드레인 전극(126, 128)을 구비할 수 있다. 여기서 반도체층(124)은 비정질 반도체 물질, 다결정 반도체 물질 및 산화물 반도체 물질 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다.
멀티 버퍼층(111)은 기판(110)에 침투한 수분 또는 산소가 확산되는 것을 지연시킬 수 있고, 질화실리콘(SiNx) 및 산화실리콘(SiOx)이 적어도 1회 교대로 적층되어 이루어질 수 있다.
구동 트랜지스터(120)의 반도체층(124)은 다결정 반도체층으로 이루어 질 수 있고, 반도체층(124)은 채널 영역, 소스 영역 및 드레인 영역을 구비할 수 있다.
다결정 반도체물질은 비정질 반도체물질 및 산화물 반도체물질 보다 이동도가 높아, 에너지 소비 전력이 낮고 신뢰성이 우수하다. 이러한 장점으로 구동 트랜지스터(120)에 다결정 반도체층이 사용될 수 있다.
게이트 전극(122)은 게이트 절연층(112)상에 배치될 수 있고, 반도체층(124)과 중첩되도록 배치될 수 있다.
게이트 전극(122)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 및 구리(Cu) 중 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어진 단일층 또는 다중층일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
소스 및 드레인 전극(126, 128)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디늄(Nd) 및 구리(Cu)중 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어진 단일층 또는 다중층일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
하부 층간 절연층(113)과 소스 및 드레인 전극(126, 128) 상에 상부 층간 절연층(114)과 평탄화층(115)이 배치될 수 있다. 상부 층간 절연층(114)는 질화실리콘(SiNx) 내지 산화실리콘(SiOx)으로 형성 될 수 있고, 평탄화층(115)은 포토 아크릴(Photo Acryl) 또는 유기성 물질로 형성 될 수 있다. 상부 층간 절연층(114)과 평탄화층(115)에 관통홀을 형성할 수 있고, 관통홀을 통해 노출된 드레인 전극(128)과 전기적으로 연결되는 제1 전극(132)이 배치될 수 있다.
유기발광 다이오드(130)는 제1 전극(132)과, 제1 전극(132) 상에 형성되는 발광 스택(134)과, 발광 스택(134) 위에 형성된 제2 전극(136)을 구비한다.
제1 전극(132)의 외곽부에 NIR 변환부(174)가 덮도록 배치하고 제1 전극(132)의 중앙에 개구부가 형성될 수 있다.
제1 전극(132)의 외곽부에 배치된 NIR 변환부(174)는 매트릭스 형태의 평면을 가질 수 있다.
유기발광 다이오드(130)의 발광 스택(134)들은 NIR 변환부(174)에 의해 구획된 개구부에서 제1 전극(132)과 컨택될 수 있다. 발광 스택(134)은 제1 전극(132) 상에 정공 관련층, 유기발광층, 전자 관련층 순으로 또는 역순으로 적층되어 형성될 수 있고, 발광 스택(134)은 전하 생성층을 사이에 두고 대향하는 제1, 제2 및 제3 발광 스택들을 구비할 수 있다. 이 경우, 제2 및 제3 발광 스택 중 어느 하나의 유기발광층은 청색광을 생성하고, 제2 및 제3 발광 스택 중 나머지 하나의 유기발광층은 황록색광을 생성함으로써 제2 및 제3 발광 스택을 통해 백색광이 생성될 수 있다. 본 명세서는 발광 스택(134)을 탠덤구조(Tandem)로 설명하였으나 이에 한정되지 않고, RGB 개별 발광 방식도 적용가능하다.
발광 스택(134)에서 생성된 백색광은 발광 스택(134) 상부 또는 하부에 위치하는 컬러필터(150)에 입사되므로 컬러 영상을 구현할 수 있다. 제2 전극(136)은 발광 스택(134)을 사이에 두고 제1 전극(132)과 대향하도록 배치되며 저전압(VSS) 공급 라인과 접속된다.
제2 전극(136) 상에는 하부의 유기층들 및 전극을 보호하며, 광추출 효율을 증가시키거나 색감보정을 위해 캡핑층(capping layer; 118)을 포함할 수 있고, 캡핑층(118)은 하기에서 설명될 전공수송층과 전자수송층의 호스트 물질 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
봉지부(140)는 외부의 수분이나 산소가 봉지부(140) 내부에 위치한 유기발광 다이오드(130)로 침투되는 것을 최소화한다. 이를 위해, 봉지부(140)는 제1 및 제2 무기층(142, 146) 또는 유기층(144) 등의 봉지층들을 포함할 수 있다.
제1 무기층(142)은 유기발광 다이오드(130) 상에 형성되고, 제1 무기층(142)은 질화실리콘(SiNx), 산화 실리콘(SiOx), 산화질화실리콘(SiON) 또는 산화 알루미늄(Al2O3)과 같은 저온 증착이 가능한 무기 절연 재질로 형성된다. 이에 따라, 제1 무기층(142)이 저온 분위기에서 증착되므로, 제1 무기층(142)의 증착 공정시 고온 분위기에 취약한 발광 스택(134)이 손상되는 것을 최소화할 수 있다.
유기층(144)은 유기발광 표시장치의 휘어짐에 따른 각 층들 간의 응력을 완화시키는 완충역할을 하며, 평탄화 성능을 강화한다. 또한 유기층(144)은 제1 무기층(142)이 형성되는 동안 유입될 수 있는 이물(Particle)을 덮고, 이에 따라 제2 무기층(146)이 제1 무기층(142) 및 유기층(144) 상에 고르게 형성될 수 있도록 한다. 따라서, 봉지부(140)의 봉지 기능이 더욱 향상될 수 있다.
유기층(144)은 아크릴 수지, 에폭시 수지, 폴리이미드, 폴리에틸렌 또는 실리콘옥시카본(SiOC)과 같은 유기 절연 재질로 형성된다. 유기층(144)은 표시 영역 내에서는 균일한 두께로 형성되거나, 표시 영역의 중심에서 가장자리로 갈수록 두께가 작아지도록 형성될 수 있다.
제2 무기층(146)은 유기층(144)이 형성된 제1 무기층(142) 상에서 유기층(144) 및 제1 무기층(142) 각각의 상부면 및 측면을 덮도록 형성된다. 이에 따라, 제2 무기층(146)은 외부의 수분 또는 산소가 제1 무기층(142) 및 유기층(144)으로 침투하는 것을 최소화하거나 차단한다. 이러한 제2 무기층(146)은 질화실리콘(SiNx), 산화 실리콘(SiOx), 산화질화실리콘(SiON) 또는 산화 알루미늄(Al2O3)과 같은 무기 절연 재질로 형성된다.
컬러필터(150)는 봉지부(140) 상에 형성되고, 컬러필터(150)들 사이에는 차단층(154)이 배치된다. 차단층(154)은 각 서브 화소 영역을 구분함과 아울러 인접한 서브 화소 영역 간의 광간섭 및 빛샘을 방지하는 역할을 하게 된다. 이러한 차단층(154)은 고저항의 블랙 절연 재질로 형성될 수 있다.
또한, 컬러필터(150) 및 차단층(154) 상에 광학 클리어층(OC, 152)과 커버글라스가 형성될 수 있다. 광학 클리어층(152)에 의해 컬러필터(150) 및 차단층(154)이 형성된 기판(110)이 평탄화될 수 있다.
근적외선 수광부(160)는 유기발광 다이오드(130)의 발광을 위한 트랜지스터와 동일 평면에 배치되며, 동일한 구성 및 공정으로 제조되어, 근적외선 수광부(160)를 제조하기 위한 추가 공정이 필요하지 않다.
다른 실시예에서, 근적외선 수광부(160)는 근적외선(NIR) 파장의 광을 수광하는 근적외선 수광층(161)과 근적외선 수광층(161) 상부 및 하부 각각에 투과전극(163, 164) 및 반사 전극(162)을 포함할 수 있다.
반사 전극(162)은 입광된 광이 투과되어 손실되지 않도록 하며, 전술한 게이트 전극(122)이나 제1 전극(132)과 동일한 물질로 형성될 수 있고, 투과 전극(163)은 근적외선(NIR)을 최대한 흡수하기 위해 투과전극으로 형성될 수 있으며, ITO, IZO, AlTO, 카본나노튜브, 그래핀, 은 나노입자로 형성될 수 있다.
근적외선 수광부(160)는 근적외선(NIR) 파장의 광을 수광하기에 적합한 물질로 형성될 수 있고, 구체적으로 금속 프탈로시아닌(metal phthalocyanine), 금속 비스디티올렌(bisdithiolene) 및 스쿠아레인(squaraine)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나를 사용하여 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 근적외선 변환부(174)는 픽셀의 발광영역을 구획하는 기능을 하는 뱅크를 대신할 수 있고, 유기발광 다이오드(130)에서 방출하는 백색광 또는 유색광을 근적외선(NIR)으로 변환할 수 있다. 근적외선 변환부(174)의 하부에는 유기발광 다이오드(130)에서 방출하는 백색광 또는 유색광을 근적외선 변환부(174)와 일정한 간격을 두고 배치되어 근적외선(NIR)을 증폭하는 근적외선 증폭부(172)를 가질 수 있다. 또한 유기발광 다이오드(130)에서 근적외선(NIR)으로 변환하고, 근적외선(NIR)을 수광하는 근적외선 수광부(160)를 포함하여, 터치 전극, 터치 라인, 라우팅 라인 및 터치 패드를 포함하는 터치 패널을 구비할 필요가 없어질 수 있고, 표시패널(100)의 하부에 지문 인식을 위한 지문센서와 점착물 및 배선등을 구비할 필요가 없어질 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 도3의 B영역을 확대한 단면도이다.
도 4를 참조하면, 유기발광 다이오드(130)에서 방출하는 백색(W)광이 근적외선 변환층(174)로 입사되면 근적외선 변환층(174) 내 광변환 물질로 인해 근적외선(NIR)이 방출될 수 있다. 근적외선 변환층(174)에서 방출되는 근적외선(NIR)은 근적외선 변환층(174)의 상부측으로 발출될 수 있지만, 하부의 근적외선 증폭부(172)로 방출될 수 있다.
근적외선 변환층(174)와 근적외선 증폭부(172) 사이에 평탄화층(115)이 있을 수 있고, 근적외선 변환층(174)과 근적외선 증폭부(172) 사이에 일정한 거리가 유지되도록 할 수 있다.
근적외선 증폭부(172)는 근적외선 변환층(174)에서 방출하는 근적외선(NIR)을 반사할 수 있다. 근적외선 증폭부(172)는 입사된 광이 투과되지 않도록 전술한 제1 전극(132)과 동일한 물질로 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
근적외선 변환층(174)의 상부에 유기발광 다이오드(130)의 일부인 제2 전극(136)과 캡핑층(118)이 배치될 수 있고, 근적외선 변환층(174)에서 방출된 근적외선(NIR)은 제2 전극(136)과 캡핑층(118)에서 반사율과 굴절율에 의해 근적외선 증폭부(172)로 일부 반사될 수 있다. 제2 전극(136) 내지 캡핑층(118)에서 반사된 근적외선(NIR)과 근적외선 증폭부(172)에서 반사된 근적외선(NIR)이 근적외선 변환층(174)의 인근에서 만나면 증폭되는 현상이 발생할 수 있다. 이러한 근적외선(NIR)의 증폭을 위해 근적외선 변환층(174)과 근적외선 증폭부(172)의 사이에 있는 평탄화층(115)의 두께를 제어하는 공진 설계를 적용할 수 있다.
근적외선 변환층(174)에 의해 백색(W)광이 흡수되면 인접한 다른 서브픽셀로 백색(W)광이 전파되지 않을 수 있고, 다른 서브픽셀이 발광되는 효과를 방지하여 혼색을 저감할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 표시장치에서 발광되는 광의 스펙트럼을 나타내는 그래프이다. 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 표시장치에서 발광되는 백색광은 유기발광 다이오드(130)에서 방출하는 백색광이 약 380nm에서 약 700nm파장을 가지고, 근적외선 변환층 (174)에 의해 백색광이 약 780nm에서 약 990nm 파장을 가지는 근적외선(NIR)으로 변환되는 것을 알 수 있다.
도 6a 내지 도 6b는 본 발명에 따른 유기발광 다이오드(130)와 근적외선 변환층(174)의 광 시뮬레이션을 진행한 결과를 도시한 것이다. 광 시뮬레이션은 컴퓨터 프로그래밍을 활용하여, 가상의 2D내지 3D구조를 형성하고 각 구조물의 물성을 장입하여, 실제 제품이 없는 상황에서도 제품의 구동 시 발생할 수 있는 광 현상을 관찰할 수 있고, 제품설계에 실험결과를 반영할 수 있도록 하는 것으로 광범위하게 사용중인 방법이다.
도 6a 내지 도 6b를 참조하면, 가상의 2D공간에 근적외선 변환층(174)과 유기발광 다이오드(130)를 구성하는 제1 전극(132), 발광스택(134), 제2 전극(136)이 배치되고, 유기발광 다이오드(130) 상에 봉지층(140)을 구성하는 제1 및 제2 무기층(142, 146) 또는 유기층(144) 이 배치되고, 봉지층(140)상에 컬러필터(150)이 배치될 수 있다.
도 6a는 유기발광 다이오드(130)에서 발광을 시작하여 백색광이 방출되는 상황으로 볼 수 있다. 이때 백색광은 대부분 컬러필터(150)가 있는 상측으로 전개되지만 일부 광은 측면으로 퍼지는 것을 알 수 있다 또한 유기발광 다이오드(130)이 상측에 배치된 제2 무기층(146)과 컬러필터(150)의 계면에서 광 굴절이 발생하고 이렇게 굴절된 광이 근적외선 변환부(174)로 내려오는 것을 확인 할 수 있다.
도 6b는 유기발광 다이오드(130)에서 발광된 백색광 중 측면으로 퍼진 일부와 제2 무기층(146)과 컬러필터(150)의 계면에서 굴절되어 근적외선 변환층(174)에 흡수된 광이 변환되어 근적외선(NIR)이 방출되는 상황으로 볼 수 있다. 이때 근적외선(NIR)은 백색광 대비 매우 좁은 폭의 파장으로 컬러필터(150)가 있는 상측으로 방출되는 것을 알 수 있다. 근적외선 변환층(174)에서 방출되는 근적외선(NIR)의 방출 폭은 근적외선 변환층(174)의 상면에서 근적외선 변환층(174)의 폭보다 작을 수 있고, 컬러필터(150)에 가까워질수록 근적외선(NIR)의 폭이 근적외선 변환층(174)의 폭보다 커질 수 있다. 유기발광 다이오드(130)에서 방출되는 백색광 대비 근적외선 변환층(174)에서 방출되는 근적외선(NIR)은 컬러필터(150)측 방향으로의 직진성이 향상된 특징을 가진다. 이는 도 4에서 언급한 근적외선 증폭부(172)에 의해 증폭된 효과로 공진(Micro-cavity)에 의한 보상간섭으로 출력되는 파형이 좁아지고 이로 인해 직진성이 향상될 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 표시장치에서 터치를 감지하는 것을 나타낸 단면도이다.
도 7을 참고하면, 본 발명에 따른 유기발광 표시장치에 손가락이 놓여지면 유기발광 다이오드에서 발광된 근적외선(NIR)이 손가락에 조사되고, 근적외선(NIR) 파장의 광은 가시광선 이외의 파장이기 때문에 사람은 근적외선(NIR) 파장의 광을 인식할 수 없으므로 시감적 영향을 최소화시키면서 반사 또는 산란된 근적외선(NIR) 광이 근적외선 수광부(160)에 수광되어 검출될 수 있다.
근적외선 수광부(160)에는 근적외선(NIR)의 원활한 수광을 위해 인접 유기발광 다이오드(130) 영역에는 존재하는 평탄화층(115)과 근적외선 변환부(174)가 제거될 수 있다. 근적외선 수광부(160)가 배치된 영역의 상부에 평탄화층(115)과 근적외선 변환부(174)를 제거하는 이유는 평탄화층(115)과 근적외선 변환부(174)의 굴절율에 의해 근적외선(NIR)이 굴절 내지 산란되어 근적외선 수광부(160)에 수광되지 않는 현상을 최소화 할 수 있기 때문이다.
사용자가 표시장치를 터치하면 가장 인접한 근적외선 변환부(174)에서 발생 중이던 근적외선(NIR)이 반사되어 표시 패널(100)내부로 진행되고 그중 일부가 인접한 근적외선 수광부(160)으로 입사될 수 있다. 입사된 근적외선(NIR)은 근적외선 수광부(160)의 흡광층(161)에 이르게 되고, 흡광층(161)에 흡수된 근적외선(NIR)에 의해 흡광층(161)에 광전효과가 발생할 수 있다.
광전효과는 빛이 가진 파동성과 입자성 중에 입자성 때문에 발생하는 현상으로 임의의 금속이 빛이 가해지면 금속으로부터 전자가 방출되는 현상이다. 금속에서 방출되는 전자를 광전자라고 부르며, 전자의 방출로 금속에 전압변화가 발생하고, 전압변화에 기인한 전류의 흐름이 금속에서 발생하는 것을 광전효과라 부른다. 광전효과는 실생활에서 다양하게 적용 중이며, 특히 적외선 센서로 물체의 존재여부를 확인하는 자동문이나 실내 조명등에서 적용되고 있다. 이러한 광전효과를 통해 흡광층(161)의 전류의 흐름을 감지하여 해당 흡광층(161)의 인근 영역이 터치된 것을 감지할 수 있다.
전술한 설명에서는 손가락의 터치만을 예시하였으나, 손가락 지문, 홍채, 망막, 안면 등에도 적용될 수 있다. 특히, 근적외선(NIR)의 경우 가시광보다 파장이 커서 가시광 대비 산란 또는 반사가 적어 손가락 지문, 홍채, 망악, 안명 등의 이미지에 대한 이미지의 뎁스(depth) 정보를 획득하기에 유리한 이점이 있다.
본 발명에 따른 표시장치는 근적외선 증폭부(172)와 제2 전극(136) 또는 제2 전극(136) 상에 구비된 캡핑층(118) 사이의 두께 제어를 통해 공진 효과(보강 간섭, 도면에서 별모형으로 표시함)를 최대화할 수 있어 발광된 근적외선(NIR)이 근적외선 수광부(160)에서 더 많이 모이게 되므로 터치 감지에 대한 감지 성능을 향상시킬 수 있다.
덧붙여, 본 발명에 따른 표시장치는 터치에 대한 정보를 획득하기 위해 표시장치의 발광을 턴-오프해야하는 번거로움 없이 표시장치의 발광을 유지하면서 터치를 동시에 감지할 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 표시장치에서 공진 설계를 위한 두께 제어를 나타낸 모식도이다.
본 발명에 따른 표시장치는 유기발광 다이오드(130)에서 발광된 백색광이 근적외선 변환층(174)에서 변환되어 발생한 근적외선(NIR)의 파장이 어떤 형태로 공진되는 지를 보여준다. 변환된 근적외선(NIR)의 일부는 상부로 방출되지만 근적외선 변환층(174)의 상부에 배치된 제2 전극(136)과 캡핑층(118) 내지 두 층의 계면에서 반사될 수 있고, 다른 일부는 근적외선 변환부(174)의 하부로 방출되어 근적외선 증폭부(172)에서 반사될 수 있다. 제2 전극(136)과 캡핑층(118) 내지 두 층의 계면에서 반사된 근적외선(NIR)과 근적외선 증폭부(172)에서 반사된 근적외선(NIR)이 만나면 보강간섭이 발생 할 수 있다. 또한 근적외선 수광부(160)에도 손가락 같은 터치에 의해 반사된 근적외선(NIR)이 근적외선 수광부(160)에서 공진될 수 있다. 반사된 근적외선(NIR)이 근적외선 수광부(160)의 흡광층(161)에 일부 흡수되고 2차 반사되어 상부의 제2 전극(136)과 캡핑층(118) 내지 제2 전극(136)과 캡핑층(118)의 계면에서 3차 반사될 수 있고, 2차 반사된 근적외선(NIR)과 3차 반사된 근적외선(NIR)이 만나 보강간섭이 발생 할 수 있다. 근적외선 변환층(174) 인근에서의 보강간섭으로 인해 터치를 감지하기 위해 방출되는 근적외선(NIR)이 강해지고, 근적외선 수광부(160)에서의 보강간선으로 인해 터치를 감지하는 정확도가 향상될 수 있다.
여기서, ThicknessTR은 근적외선 증폭부(172)의 상부로부터 제2 전극(136) 하부 또는 캡핑층(118) 하부까지의 두께와 흡광층(161)의 상부로부터 제2 전극(136) 하부 또는 캡핑층(118) 하부까지의 두께를 나타낼 수 있다. nTR은 근적외선 증폭부(172) 상부로부터 제2 전극(136) 하부 또는 캡핑층(118) 하부까지의 굴절률과 흡광층(161) 상부로부터 제2 전극(136) 하부 또는 캡핑층(118) 하부까지의 굴절률, 즉 공진이 발생하는 구간에 구비되는 투명층들의 굴절률을 나타내며, λNIR은 근적외선(NIR)의 파장을 나타내고, m은 공진 차수로서 1에서 5까지의 자연수이다.
일례로, m은 1로 가정하고 근적외선 증폭부(172) 상부로부터 제2 전극(136) 하부 또는 캡핑층(118) 하부까지의 투명층들의 굴절률(nTR)을 1.7로 가정하며 근적외선(NIR)의 파장이 1,500 nm라고 가정하면, 상기 수학식 1에 따라 두께가 1.275 ㎛(1,275 nm)가 되며 근적외선 증폭부(172) 상부로부터 제2 전극(136) 하부 또는 캡핑층(118) 하부까지의 거리를 1.275 ㎛로 설계하면, 근적외선(NIR) 파장의 공진 효과를 최대화시킬 수 있고 근적외선 수광부(160) 상부에서 근적외선(NIR)이 많이 수광되어 근적외선(NIR)의 감지가 향상될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 표시장치에서 근적외선 증폭부(172) 상부로부터 제2 전극(136) 하부 또는 캡핑층(118) 하부까지의 두께는 1.275 6.375 ㎛ 범위일 수 있고, 구체적으로 m=1에서 1.275 ㎛, m=2에서 2.550 ㎛, m=3에서 3.825 ㎛, m=4에서 5.100 ㎛, m=5에서 6.375 ㎛의 두께를 가질 수 있다.
한편, 전술한 바와 같은 근적외선 증폭부(172)와 제2전극(136) 또는 캡핑층(118)까지의 두께 제어뿐만 아니라, 유기발광 다이오드(130)를 보호하기 위한 봉지부(140)를 근적외선(NIR) 감지를 위한 공진 영역의 유기재료로 활용할 수 있다.
구체적으로, 전술한 바와 같은 두께가 유기발광 다이오드(130) 영역에 종속적이지 않으며, 봉지부(140)의 두께 또한 활용할 수 있는데, 봉지부(140)를 구성하는 재료의 평탄도 특성 변화와 기판(유기발광 다이오드 아래 영역의 패시베이션층(PAS층 포함)의 설계(예를 들어, 마스크 적층 변화, 건식 에칭 또는 습식 에칭을 통한 높낮이 조정)에 따라 두께를 변화시킬 수 있다.
또한, 종래 터치 패널부를 구비하는 표시장치에서는 터치 전극과 제2 전극(136) 간의 기생 캐패시턴스를 방지하기 위해 봉지부(140)의 두께를 마이크론 이상(5㎛)의 크기로 유지해야 하나, 본 발명에서는 터치 전극을 포함하는 터치 패널이 구비되지 않아 표시장치의 두께를 추가적으로 감소시킬 수 있다.
도 9는 근적외선 변환층(174)에 적용될 수 있는 물질들의 화학식을 도시하였다.
도 9를 참조하면, 화학식 1은 폴리엔비닐카바졸(poly-N-vinylcarbazole)의 폴리머 매트릭스에 란타넘족 착물 및 다핵 금속 복합체가 도핑된 물질이다. 여기서, n은 1 이상의 정수이다.
화학식 2는 란타넘족 착물로 하기 트리스(아세틸아세토네이트)(모노페난트롤린)에르븀(Er(acac)3(phen)일 수 있다.
또 다른 란타넘족 착물로는 화학식 3 또는 하기 화학식 4의 란타넘족 착물일 수 있다. 화학식 3의 x는 3 또는 6이고, La3+은 Yb3+, Nd3+ 및 Er3+로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나이다. 화학식 4의 La3+은 Yb3+, Nd3+ 및 Er3+로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나이다
다핵 금속 복합체는 화학식 5의 구리프탈로시아닌(CuPhthalocyanine)일 수 있다. 제2 및 제3 발광 스택(240, 250) 각각은 발광물질층(EML2, EML3)을 포함하고, 발광물질층 각각은 호스트(host)에 도펀트(dopant)가 도핑되어 이루어질 수 있으며, 서로 다른 색을 발광한다. 도펀트 소재는 호스트 소재를 기준으로 대략 1 내지 30 중량%의 비율로 첨가될 수 있다.
화학식 1 내지 화학식 5의 물질들이 근적외선 변환층(174)을 구성하도록 배치되어 가시광을 흡수하여 근적외선을 방출할 수 있게 된다. 이때 해당 물질들의 근적외선 변환층(174)에서의 전체 비율은 전체 고형분에서 최대 10%이내로 제한될 수 있다. 근적외선 변환층(174)의 대부분은 유기물을 기반으로 하는 포토 아트릴 계열의 물질로 구성될 수 있고, 소량의 광변환물질들이 포함되어 근적외선 변환층(174)를 형성할 수 있다.
본 명세서의 실시예에 따른 표시장치는, 액정표시장치(Liquid Crystal Display device: LCD), 전계방출 표시장치(Field Emission Display device: FED), 유기발광 표시장치(Organic Light Emitting Display Device: OLED), 양자점 표시장지(Quantum Dot Display Device)를 포함한다.
본 명세서의 실시예에 따른 표시장치는, LCM, OLED 모듈 등을 포함하는 완제품(complete product 또는 final product)인 노트북 컴퓨터, 텔레비전, 컴퓨터 모니터, 자동차용 장치(automotive displayapparatus) 또는 차량(vehicle)의 다른 형태 등을 포함하는 전장장치(equipment displayapparatus), 스마트폰 또는 전자패드 등의 모바일 전자장치(mobile electronic deviceapparatus) 등과 같은 세트 전자 장치(set electronic deviceapparatus) 또는 세트 장치(set device 또는 set apparatus)도 포함할 수 있다.
본 명세서의 실시예에 따른 표시장치는 아래와 같이 설명될 수 있다.
본 명세서의 실시예에 따른 표시장치는, 발광 영역과 적어도 하나 이상의 비발광 영역을 포함하는 패널, 발광영역에 배치되고, 제1 전극, 발광 스택, 제2 전극을 포함하는 발광소자, 발광영역의 개구부를 구획하고 광변환 물질을 포함하는 광변환부 및 제2 전극의 상부에 배치된 캡핑층을 포함하고, 광변환부는 광변환층과 광증폭부를 포함할 수 있다.
본 명세서의 실시예에 따른 표시장치는, 광변환층은 제1 전극의 가장자리를 덮고 광변환층의 상부에 발광 스택과 제2 전극이 중첩되도록 배치될 수 있다.
본 명세서의 실시예에 따른 표시장치는, 광변환층과 광증폭부의 사이에 평탄화층을 더 포함하고, 광변환층이 광증폭부의 상부에 배치되어 서로 중첩될 수 있다.
본 명세서의 실시예에 따른 표시장치는, 광변환 물질은 가시광 영역의 빛을 흡수하여 근적외선 영역의 빛을 방출하는 물질일 수 있다.
본 명세서의 실시예에 따른 표시장치는, 근적외선은 780~990nm 의 파장대를 가질 수 있다.
본 명세서의 실시예에 따른 표시장치는, 광변환부의 인근에 배치된 수광부를 더 포함할 수 있다.
본 명세서의 실시예에 따른 표시장치는, 수광부는 광변환층, 평탄화층 및 상기 광층폭층중 적어도 하나와 중첩하지 않을 수 있다.
본 명세서의 실시예에 따른 표시장치는, 수광부는 반사전극과 광흡수층을 더 포함할 수 있다.
본 명세서의 실시예에 따른 표시장치는, 제2 전극과 캡핑층은 광변환층 상부에 연장되고, 광변환층에서 방출하는 근적외선 영역의 빛의 일부가 제2 전극과 캡핑층 사이 계면에서 반사되어 보강간섭이 발생할 수 있다.
본 명세서의 실시예에 따른 표시장치는, 기판, 기판상에 배치된 트랜지스터, 트랜지스터 상에 배치된 유기발광 다이오드, 유기발광 다이오드 상에 배치된 캡핑층, 캡핑층 상에 배치된 봉지부, 봉지부 상에 배치된 커버글라스 및 매트릭스 형태로 배치되어 개구부를 구획하는 근적외선 변환부를 포함하고, 유기발광 다이오드는 제1 전극, 발광 스택, 제2 전극을 포함하고, 근적외선 변환부는 광변환층과 광증폭부를 포함하고 캡핑층은 광변환층의 상부까지 연장될 수 있다.
본 명세서의 실시예에 따른 표시장치는, 광변환층은 광변환물질을 포함하고, 광변환물질은 가시광 영역의 빛을 흡수하여, 근적외선 영역의 빛을 방출하는 특징을 가질 수 있다.
본 명세서의 실시예에 따른 표시장치는, 광증폭층의 상면에서 광변환층에서 방출되는 근적외선 영역의 빛이 반사될 수 있다.
본 명세서의 실시예에 따른 표시장치는, 광변환층 상에 배치된 캡핑층의 하면에서 일부 반사된 근적외선 영역의 빛과, 광증폭부의 상면에서 반사된 근적외선 영역의 빛이 서로 만나 보강간섭을 일으킬 수 있다.
본 명세서의 실시예에 따른 표시장치는, 근적외선 변환부에 인접하여 배치된 근적외선 수광부를 더 포함할 수 있다.
본 명세서의 실시예에 따른 표시장치는, 트랜지스터는 반도체층과 게이트 전극, 소스 전극과 드레인 전극을 포함하고, 근적외선 수광부는 광흡수층, 투명전극과 반사전극을 포함할 수 있다.
본 명세서의 실시예에 따른 표시장치는, 커버글라스 외부의 물체에서 반사된 근적외선이 근적외선 수광부의 광흡수층에 입사되고, 광흡수층의 전류변화를 감지할 수 있다.
본 명세서의 실시예에 따른 표시장치는, 캡핑층은 근적외선 수광부의 상면까지 연장되고, 광흡수층에서 근적외선의 일부가 반사되고, 캡핑층의 하면에서 광흡수층에서 반사된 근적외선의 일부가 반사되어 보강간섭이 발생할 수 있다.
상술한 본 출원의 예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 출원의 적어도 하나의 예에 포함되며, 반드시 하나의 예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 본 출원의 적어도 하나의 예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 본 출원이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 출원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 설명한 본 출원은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 출원의 기술적 사항을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 출원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. 그러므로, 본 출원의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 출원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 표시패널
110 : 기판
111 : 버퍼층
112 : 게이트 절연막
113 : 하부 층간절연막
114 : 상부 층간절연막
115 : 평탄화막
120 : 트랜지스터
122 : 게이트 전극
124 : 반도체층
126 : 소스전극
128 : 드레인전극
130 : 유기발광다이오드
132 : 제1 전극(애노드)
134 : 발광스택
136 : 제2 전극(캐소드)
138 : 뱅크
118 : 캡핑층
140 : 봉지부
142 : 제1 무기층
144 : 유기층
146 : 제2 무기층
150 : 컬러필터
154 : 차단층(블랙매트릭스)
152 : 광학 클리어층(OC)
120 : 트랜지스터
160 : 근적외선 수광부
161 : 근적외선 수광층
162 : 반사전극
163, 164 : 투과전극
172 : 근적외선 증폭부
174 : 근적외선 변환부
110 : 기판
111 : 버퍼층
112 : 게이트 절연막
113 : 하부 층간절연막
114 : 상부 층간절연막
115 : 평탄화막
120 : 트랜지스터
122 : 게이트 전극
124 : 반도체층
126 : 소스전극
128 : 드레인전극
130 : 유기발광다이오드
132 : 제1 전극(애노드)
134 : 발광스택
136 : 제2 전극(캐소드)
138 : 뱅크
118 : 캡핑층
140 : 봉지부
142 : 제1 무기층
144 : 유기층
146 : 제2 무기층
150 : 컬러필터
154 : 차단층(블랙매트릭스)
152 : 광학 클리어층(OC)
120 : 트랜지스터
160 : 근적외선 수광부
161 : 근적외선 수광층
162 : 반사전극
163, 164 : 투과전극
172 : 근적외선 증폭부
174 : 근적외선 변환부
Claims (17)
- 발광 영역과 적어도 하나 이상의 비발광 영역을 포함하는 패널;
상기 발광영역에 배치되고, 제1 전극, 발광 스택, 제2 전극을 포함하는 발광소자;
상기 발광영역의 개구부를 구획하고 광변환 물질을 포함하는 광변환부; 및
상기 제2 전극의 상부에 배치된 캡핑층;을 포함하고,
상기 광변환부는 광변환층과 광증폭부를 포함하는 표시장치. - 제 1항에 있어서,
상기 광변환층은 상기 제1 전극의 가장자리를 덮고 상기 광변환층의 상부에 상기 발광 스택과 상기 제2 전극이 중첩되도록 배치되는 표시장치. - 제 1항에 있어서,
상기 광변환층과 상기 광증폭부의 사이에 평탄화층을 더 포함하고, 상기 광변환층이 상기 광증폭부의 상부에 배치되어 서로 중첩되는 표시장치. - 제 2항에 있어서,
상기 광변환 물질은 가시광 영역의 빛을 흡수하여 근적외선 영역의 빛을 방출하는 물질인 표시장치. - 제 4항에 있어서,
상기 근적외선은 780~990nm 의 파장을 갖는 표시장치. - 제 3항에 있어서,
상기 광변환부의 인근에 배치된 수광부를 더 포함하는 표시장치. - 제 6항에 있어서,
상기 수광부는 상기 광변환층, 상기 평탄화층 및 상기 광층폭층중 적어도 하나와 중첩하지 않는 표시장치. - 제 6항에 있어서,
상기 수광부는 반사전극과 광흡수층을 더 포함하는 표시장치. - 제 4항에 있어서,
상기 제2 전극과 상기 캡핑층은 상기 광변환층 상부에 연장되고,
상기 광변환층에서 방출하는 상기 근적외선 영역의 빛의 일부가 상기 제2 전극과 상기 캡핑층 사이 계면에서 반사되어 보강간섭이 발생하는 표시장치.
- 기판;
상기 기판상에 배치된 트랜지스터;
상기 트랜지스터 상에 배치된 유기발광 다이오드;
상기 유기발광 다이오드 상에 배치된 캡핑층;
상기 캡핑층 상에 배치된 봉지부;
상기 봉지부 상에 배치된 커버글라스; 및
상기 매트릭스 형태로 배치되어 개구부를 구획하는 근적외선 변환부;를 포함하고,
상기 유기발광 다이오드는 제1 전극, 발광 스택, 제2 전극을 포함하고,
상기 근적외선 변환부는 광변환층과 광증폭부를 포함하고 상기 캡핑층은 상기 광변환층의 상부까지 연장된 표시장치. - 제 10항에 있어서,
상기 광변환층은 광변환물질을 포함하고, 상기 광변환물질은 가시광 영역의 빛을 흡수하여, 근적외선 영역의 빛을 방출하는 특징을 가진 표시장치. - 제 11항에 있어서,
상기 광증폭층의 상면에서 상기 광변환층에서 방출되는 상기 근적외선 영역의 빛이 반사되는 표시장치.
- 제 12항에 있어서,
상기 광변환층 상에 배치된 상기 캡핑층의 하면에서 일부 반사된 상기 근적외선 영역의 빛과, 상기 광증폭부의 상면에서 반사된 상기 근적외선 영역의 빛이 서로 만나 보강간섭을 일으키는 표시장치. - 제 11항에 있어서,
상기 근적외선 변환부에 인접하여 배치된 근적외선 수광부를 더 포함하는 표시장치. - 제 14항에 있어서,
상기 트랜지스터는 반도체층과 게이트 전극, 소스 전극과 드레인 전극을 포함하고, 상기 근적외선 수광부는 광흡수층, 투명전극과 반사전극을 포함하는 표시장치. - 제 15항에 있어서,
상기 커버글라스 외부의 물체에서 반사된 상기 근적외선이 상기 근적외선 수광부의 상기 광흡수층에 입사되고, 상기 광흡수층의 전류변화를 감지하는 표시장치. - 제 15항에 있어서,
상기 캡핑층은 상기 근적외선 수광부의 상면까지 연장되고,
상기 광흡수층에서 상기 근적외선의 일부가 반사되고, 상기 캡핑층의 하면에서 상기 광흡수층에서 반사된 상기 근적외선의 일부가 반사되어 보강간섭이 발생하는 표시장치.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023204038A1 (ja) * | 2022-04-21 | 2023-10-26 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 近赤外線発光装置及び近赤外線と可視光線の強度比調整方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017129126A1 (en) * | 2016-01-31 | 2017-08-03 | Shenzhen GOODIX Technology Co., Ltd. | Under-screen optical sensor module for on-screen fingerprint sensing |
| JP7245611B2 (ja) * | 2017-07-04 | 2023-03-24 | 三星電子株式会社 | 近赤外線有機光センサが組み込まれた有機発光ダイオードパネル及びこれを含む表示装置 |
| KR102642305B1 (ko) * | 2018-09-12 | 2024-02-28 | 삼성전자주식회사 | Oled 패널 및 이를 포함하는 표시 장치 |
| EP3637472A1 (en) * | 2018-10-08 | 2020-04-15 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Organic light emitting diode display panels and display devices including the same |
| JP7222656B2 (ja) * | 2018-10-24 | 2023-02-15 | 株式会社ジャパンディスプレイ | 指紋検出装置及び指紋検出装置付き表示装置 |
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2021
- 2021-05-21 CN CN202180074578.XA patent/CN116391257A/zh active Pending
- 2021-05-21 US US18/034,787 patent/US20230413639A1/en active Pending
- 2021-05-21 WO PCT/KR2021/006383 patent/WO2022092466A1/ko active Application Filing
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023204038A1 (ja) * | 2022-04-21 | 2023-10-26 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 近赤外線発光装置及び近赤外線と可視光線の強度比調整方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2022092466A1 (ko) | 2022-05-05 |
| US20230413639A1 (en) | 2023-12-21 |
| CN116391257A (zh) | 2023-07-04 |
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