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KR102291619B1 - 유기 발광 표시 장치 - Google Patents

유기 발광 표시 장치 Download PDF

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KR102291619B1
KR102291619B1 KR1020140022514A KR20140022514A KR102291619B1 KR 102291619 B1 KR102291619 B1 KR 102291619B1 KR 1020140022514 A KR1020140022514 A KR 1020140022514A KR 20140022514 A KR20140022514 A KR 20140022514A KR 102291619 B1 KR102291619 B1 KR 102291619B1
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infrared
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김태경
조병훈
김무겸
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삼성디스플레이 주식회사
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Publication date
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Abstract

유기 발광 표시 장치는 발광 영역 및 비발광 영역으로 구분되는 화소를 구비하고, 상기 발광 영역에 배치되는 유기 발광 소자를 구비하는 제1 기판, 및 상기 비발광 영역에 대응하여 배치되는 적외선 센서를 구비하는 제2 기판을 포함하며, 상기 유기 발광 소자는 가시 광선 및 적외선을 출사하고, 상기 적외선 센서는 상기 비발광 영역에 대응하여 배치된다.

Description

유기 발광 표시 장치{ORGANIC LIGHT EMIITING DISPALY DEVICE}
본 발명은 유기 발광 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 터치 스크린 기능을 구비하는 유기 발광 표시 장치에 관한 것이다.
현재 다양한 평판 표시 장치가 사용되고 있다. 상기 평판 표시 장치 중 유기 발광 표시 장치는 전자와 정공의 재결합에 의하여 빛을 발생하는 유기 발광 소자를 이용하여 화상을 표시한다. 상기 유기 발광 표시 장치는 빠른 응답속도를 가짐과 동시에 낮은 소비전력으로 구동되는 장점이 있다.
한편, 입력의 편리성에 의한 사용자의 요구에 따라 이러한 상기 유기 발광 표시 장치에도 화면에 나타난 지시 내용을 사람의 손 또는 물체로 선택하여 사용자의 명령을 입력할 수 있도록 한 터치 스크린 기능이 필요하게 되었다.
상기 터치 스크린 기능을 구현하기 위하여, 터치 패널을 추가하는 방법이 있으나, 이는 유기 발광 표시 장치의 슬림화 추세에 역행하게 된다. 따라서, 최근에는 상기 터치 스크린 기능을 구현하기 위하여, 상기 유기 발광 표시 장치 자체에 터치 스크린 기능을 구현하는 방법이 연구되고 있다.
본 발명의 일 목적은 터치 스크린 기능을 구비하는 유기 발광 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위한 유기 발광 표시 장치는 발광 영역 및 비발광 영역으로 구분되는 화소를 구비하고, 상기 발광 영역에 배치되는 유기 발광 소자를 구비하는 제1 기판, 및 상기 비발광 영역에 대응하여 배치되는 적외선 센서를 구비하는 제2 기판을 포함하며, 상기 유기 발광 소자는 가시 광선 및 적외선을 출사하고, 상기 적외선 센서는 상기 비발광 영역에 대응하여 배치된다.
상기 유기 발광 소자는 제1 전극, 상기 제1 전극 상에 배치되는 제1 유기막, 상기 제1 유기막 상에 배치되는 제2 유기막, 및 상기 제2 유기막을 포함하고, 상기 제1 유기막 및 상기 제2 유기막 중 하나는 가시 광선을 출사하고, 다른 하나는 적외선을 출사할 수 있다.
상기 제1 유기막 및 상기 제2 유기막 중 상기 적외선을 출사하는 유기막은 하기의 화학식 1을 만족하는 유기 화합물을 포함하며,
[화학식 1]
Figure 112014018871565-pat00001
상기 Ln은 란탄족 물질일 수 있다. 바람직하게는 상기 Ln은 Ln은 Yb, Nd, 및 Er 중 하나일 수 있다.
상기 제2 기판은 베이스 기판, 상기 베이스 기판의 상기 제1 기판 방향의 면 상에 배치된 적외선 센서, 상기 적외선 센서를 커버하는 보호막, 및 상기 보호막의 상에 배치된 광차단 패턴을 포함할 수 있다.
상기 적외선 센서는 상기 적외선을 감지하는 적외선 센싱 트랜지스터, 및 상기 적외선 센싱 트랜지스터의 감지 신호를 외부로 송출하는 리드아웃 트랜지스터를 포함할 수 있다.
상기 적외선 센싱 트랜지스터 및 상기 리드아웃 트랜지스터의 반도체 활성층은 실리콘 게르마늄, 비정질 실리콘, 다결정 실리콘 및 산화물 반도체 중 하나를 포함할 수 있다.
상기 베이스 기판 및 상기 적외선 센서 사이에 배치되는 광차단막을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 유기 발광 표시 장치는 서로 이격되어 배치되는 복수의 서브 화소들을 구비하는 복수의 화소들을 포함하는 제1 기판, 및 상기 적외선을 검출할 수 있는 적외선 센서들을 구비하는 제2 기판을 포함하며, 상기 서브 화소들은 가시 광선 및 적외선을 출사하는 유기 발광 소자를 구비하고, 상기 적외선 센서들은 상기 서브 화소들 사이의 영역에 대응하여 배치된다.
상기 유기 발광 소자는 제1 전극, 상기 제1 전극 상에 배치되는 제1 발광층, 및 상기 제1 발광층 상에 배치되는 제2 발광층을 구비하는 유기막, 및 상기 유기막 상에 배치되는 제2 전극을 포함하고, 상기 제1 발광층 및 상기 제2 발광층 중 하나는 가시 광선을 출사하고, 다른 하나는 적외선을 출사할 수 있다.
상기 유기막은 상기 제1 전극 상에 배치되는 정공 주입 및 수송층, 상기 정공 주입 및 수송층 상에 배치되는 상기 제1 발광층, 상기 제1 발광층 상에 배치되는 보조층, 상기 보조층 상에 배치되는 제2 발광층, 및 상기 제2 발광층 상에 배치되는 전자 주입 및 수송층을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제1 발광층은 적외선을 출사하고, 상기 제2 발광층은 가시 광선을 출사할 수 있다.
상기 유기막은 상기 제1 전극 상에 배치되는 정공 주입 및 수송층, 상기 정공 주입 및 수송층 상에 배치되는 보조층, 상기 보조층 상에 배치되는 상기 제1 발광층, 상기 제1 발광층 상에 배치되는 제2 발광층, 및 상기 제2 발광층 상에 배치되는 전자 주입 및 수송층을 포함할 수 있다.
상기 제1 발광층은 가시 광선을 출사하고, 상기 제2 발광층은 적외선을 출사할 수 있다. 또는 상기 제1 발광층은 적외선을 출사하고, 상기 제2 발광층은 가시 광선을 출사할 수 있다.
상술한 바와 같은 유기 발광 표시 장치는 터치스크린 기능을 구비할 수 있다. 또한, 상기 유기 발광 표시 장치는 유기 발광 소자에서 가시 광선 및 적외선을 동시에 출사하고, 적외선 센서가 내장되어 개구율 감소를 방지할 수 있다. 따라서, 상기 유기 발광 표시 장치는 터치 스크린 기능을 구비함과 동시에 화질의 저하를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치를 설명하기 위한 개념 회로도이다.
도 2는 도 1에 도시된 유기 발광 표시 장치의 일 화소를 설명하기 위한 평면도이다.
도 3은 도 2의 I-I' 라인에 따른 단면도이다.
도 4는 도 3의 A 영역의 확대도이다.
도 5는 도 3의 B 영역의 확대도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 7은 도 6의 C 영역의 확대도이다.
도 8은 도 6의 D 영역의 확대도이다.
도 9는 도 6의 E 영역의 확대도이다.
도 10 내지 도 12는 도 7 내지 도 9에 도시된 서브 화소들에서 출사되는 적외선의 스펙트럼을 설명하기 위한 그래프이다.
도 13 내지 도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 서브 화소들을 설명하기 위한 단면도이다.
도 16 내지 도 18는 도 13 내지 15의 서브 화소들에서 서브 화소들에서 출사되는 적외선의 스펙트럼을 설명하기 위한 그래프이다.
도 19 내지 도 21은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 서브 화소들을 설명하기 위한 단면도이다.
도 22 내지 도 24는 도 19 내지 21의 서브 화소들에서 서브 화소들에서 출사되는 적외선의 스펙트럼을 설명하기 위한 그래프이다.
도 25는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 26 내지 도 29는 도 25에 도시된 서브 화소들의 배치를 설명하기 위한 평면도들이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치를 설명하기 위한 개념 회로도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는 영상을 표시하기 위한 표시부(10)을 구비하는 표시 패널(DP), 스캔 드라이브(scan drive, 20) 및 데이터 드라이브(data drive, 30)를 포함할 수 있다.
상기 스캔 드라이브(20) 및 상기 데이터 드라이브(30)는 각각 신호 배선들과 접속되어 상기 표시 패널(DP)의 상기 표시부(10)와 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서, 상기 신호 배선은 스캔 라인(SL1, SL2, SLn)들, 데이터 라인(DL1, DL2, DLm)들 및 전원 공급 라인(VL)들을 포함하며, 적어도 하나의 신호 배선은 타 신호 배선들과 교차할 수 있다.
이를 보다 상세히 설명하면, 상기 스캔 드라이브(20)는 다수의 상기 스캔 라인(SL1, SL2, SLn)들에 의해 상기 표시부(10)와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 스캔 드라이브(20)는 상기 스캔 라인(SL1, SL2, SLn)들을 통해 상기 표시부(10)로 스캔 신호를 보낼 수 있다. 상기 스캔 라인(SL1, SL2, SLn)들은 상기 표시 패널(DP)에서 일 방향, 예를 들면, 제1 방향으로 연장될 수 있다.
상기 데이터 드라이브(30)는 상기 데이터 라인(DL1, DL2, DLm)들에 전기적으로 연결된다. 따라서, 상기 데이터 드라이브(30)는 다수의 상기 데이터 라인(DL1, DL2, DLm)들에 의해 상기 표시부(10)와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 데이터 드라이브(30)는 상기 데이터 라인(DL1, DL2, DLm)들을 통해 상기 표시부(10)로 데이터 신호를 보낼 수 있다.
상기 데이터 라인(DL1, DL2, DLm)들은 상기 스캔 라인(SL1, SL2, SLn)들과 다른 방향, 예를 들면, 제2 방향으로 연장되어 상기 스캔 라인(SL1, SL2, SLn)들과 교차할 수 있다. 상기 데이터 라인(DL1, DL2, DLm)들 및 상기 스캔 라인(SL1, SL2, SLn)들은 서로 교차할 수 있다.
상기 전원 공급 라인(VL)들은 상기 표시부(10)로 전원을 인가할 수 있다. 상기 전원 공급 라인(VL)들은 상기 데이터 라인(DL1, DL2, DLm)들 및 상기 스캔 라인(SL1, SL2, SLn)들과 서로 교차할 수 있다.
상기 표시부(10)는 다수의 화소(PX)들을 포함할 수 있다. 각 화소(PX)는 상기 데이터 라인(DL1, DL2, DLm)들 중 대응되는 데이터 라인, 상기 스캔 라인(SL1, SL2, SLn)들 중 대응되는 스캔 라인, 및 상기 전원 공급 라인(VL)들 중 대응되는 전원 공급 라인(VL)과 각각 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 각 화소(PX)는 스위칭 박막 트랜지스터(TRs), 구동 박막 트랜지스터(TRd), 캐패시터(C) 및 유기 발광 소자(OLED)를 포함할 수 있다.
상기 스위칭 박막 트랜지스터(TRs) 및 상기 구동 박막 트랜지스터(TRd)는 상기 스캔 라인(SL1, SL2, SLn)들 및 상기 데이터 라인(DL1, DL2, DLm)들 중 대응하는 상기 스캔 라인 및 상기 데이터 라인에 접속한다. 상기 스위칭 박막 트랜지스터(TRs) 및 상기 구동 박막 트랜지스터(TRd)는 반도체 활성층, 상기 반도체 활성층에 절연된 게이트 전극, 및 상기 반도체 활성층에 접속하는 소스 전극 및 드레인 전극을 구비한다.
상기 표시부(10)는 상기 데이터 라인(DL1, DL2, DLm)들과 평행하게 배치되는 적외선 센서(IRS)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 데이터 라인(DL1, DL2, DLm) 및 상기 적외선 센서(IRS)는 서로 다른 기판에 중첩되도록 배치될 수 있다. 상기 적외선 센서(IRS)는 사람의 손 또는 물체가 상기 표시 패널(DP)의 특정 위치를 터치하면, 터치된 위치를 감지할 수 있다.
상세하게 도시되어 있지는 않지만, 상기 유기 전계 발광 표시 장치는 상기 구동 박막 트랜지스터의 문턱 전압을 보상하기 위하여, 추가적으로 다수의 박막 트랜지스터들 및 캐패시터들을 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 유기 전계 발광 표시 장치의 구동을 간략하게 설명하면, 상기 스캔 드라이브(20)로부터 스캔 신호가, 상기 데이터 드라이브(30)로부터 데이터 신호가 상기 스캔 라인들(SL1, SL2, SLn) 및 상기 데이터 라인들(DL1, DL2, DLm)을 따라 상기 각 화소(PX)로 전달된다. 상기 스캔 신호 및 상기 데이터 신호를 받는 상기 각 화소(PX)의 스위칭 박막 트랜지스터(TRs)는 상기 구동 박막 트랜지스터(TRd)를 온/오프할 수 있다. 상기 구동 박막 트랜지스터(TRd)는 상기 데이터 신호에 따른 구동 전류를 상기 유기 발광 소자(OLED)에 공급한다. 상기 구동 전류를 공급받은 유기 발광 소자(OLED)는 상기 구동 전류를 이용하여 광을 생성할 수 있다.
상기 데이터 신호를 일정기간 저장하기 위한 캐패시터(C)가 상기 스위칭 박막 트랜지스터(TRs)의 상기 드레인 전극 및 상기 구동 박막 트랜지스터(TRd)의 상기 게이트 전극 사이에 연결되어 위치한다. 상기 캐패시터(C)에 저장된 데이터 신호는 상기 스위칭 박막 트랜지스터(TRs)가 오프된 상태에서도 상기 구동 박막 트랜지스터(TRd)의 상기 게이트 전극에 일정한 데이터 신호를 인가할 수 있다.
또한, 상기 적외선 센서(IRS)는 사람의 손 또는 물체가 상기 표시 패널(DP)의 특정 위치를 터치하면, 터치된 위치의 감지 신호를 발생시킨다. 상기 감지 신호는 별도의 드라이버 IC(미도시)로 전송될 수 있다.
이하, 도 2 내지 도 5를 이용하여 상기 유기 발광 표시 장치의 구조를 보다 구체적으로 설명한다. 상기 유기 발광 표시 장치에서, 기판에서 상기 스위칭 박막 트랜지스터(TRs), 상기 구동 박막 트랜지스터(TRd) 및 상기 유기 발광 소자(OLED)가 배치되는 방향을 "상부"로 가정하여 설명한다.
도 2는 도 1에 도시된 유기 발광 표시 장치의 일 화소를 설명하기 위한 평면도이며, 도 3은 도 2의 I-I' 라인에 따른 단면도이며, 도 4는 도 3의 A 영역의 확대도이며, 도 5는 도 3의 B 영역의 확대도이다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 유기 발광 표시 장치의 화소는 발광 영역(LEA) 및 비발광 영역(NLEA)으로 구분되는 제1 기판(100), 및 상기 제1 기판(100)에 마주하는 제2 기판(200)을 포함한다.
상기 제1 기판(100)의 상기 비발광 영역(NLEA)에는 스위칭 박막 트랜지스터(TRs), 구동 박막 트랜지스터(TRd), 상기 스위칭 박막 트랜지스터(TRs) 및 상기 구동 박막 트랜지스터(TRd)에 전기적으로 접속하는 캐패시터(Cst)가 배치될 수 있다. 또한, 상기 제1 기판(100)의 상기 발광 영역(LEA)에는 상기 구동 박막 트랜지스터(TRd)에 전기적으로 접속하는 유기 발광 소자(OLED)를 포함할 수 있다.
상기 스위칭 박막 트랜지스터(TRs) 및 상기 구동 박막 트랜지스터(TRd)는 도 1에 도시된 스캔 라인(SL1), 데이터 라인(DL1), 및 전원 공급 라인(VL)에 접속할 수 있다.
이를 보다 상세히 설명하면, 우선, 상기 스위칭 박막 트랜지스터(TRs) 및 상기 구동 박막 트랜지스터(TRd)는 제1 베이스 기판(110) 상에 배치될 수 있다. 상기 제1 베이스 기판(110)은 리지드 타입(Rigid type)의 베이스 기판일 수 있으며, 플렉서블 타입(Flexible type)의 베이스 기판일 수도 있다. 상기 리지드 타입의 베이스 기판은 유리 베이스 기판, 석영 베이스 기판, 유리 세라믹 베이스 기판 및 결정질 유리 베이스 기판 중 하나일 수 있다. 상기 플렉서블 타입의 베이스 기판은 고분자 유기물을 포함하는 필름 베이스 기판 및 플라스틱 베이스 기판 중 하나일 수 있다. 상기 제1 베이스 기판(110)에 적용되는 물질은 제조 공정시 높은 처리 온도에 대해 저항성(또는 내열성)을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 상기 스위칭 박막 트랜지스터(TRs) 및 상기 구동 박막 트랜지스터(TRd)는 각각 상기 제1 베이스 기판(110) 상에 배치된 반도체 활성층(SA), 상기 반도체 활성층(SA)에 절연된 게이트 전극(GE), 및 상기 반도체 활성층(SA)에 접속하는 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)을 구비할 수 있다.
상기 반도체 활성층(SA)은 비정질 실리콘(a-Si), 다결정 실리콘(p-Si) 및 산화물 반도체 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 또한, 상기 반도체 활성층(SA)은 상기 소스 전극(SE) 및 상기 드레인 전극(DE)과 접속하는 영역은 불순물이 도핑 또는 주입된 소스 영역 및 드레인 영역일 수 있으며, 상기 소스 영역 및 상기 드레인 영역 사이의 영역은 채널 영역일 수 있다. 여기서, 상기 산화물 반도체는 Zn, In, Ga, Sn 및 이들의 혼합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 산화물 반도체는 IGZO(Indium-Gallium-Zinc Oxide)를 포함할 수 있다.
한편, 도면 상에는 도시하지 않았으나, 상기 반도체 활성층(SA)이 산화물 반도체를 포함하는 경우, 상기 산화물 반도체 활성층(SA)의 상부 및 하부에 상기 산화물 반도체 활성층(SA)으로 유입되는 광을 차단하기 위한 광 차단막을 배치할 수도 있다.
상기 반도체 활성층(SA) 및 상기 제1 베이스 기판(110) 사이에는 버퍼층(120)이 배치될 수 있다. 상기 버퍼층(120)은 실리콘 산화막 및 실리콘 질화막 중 어느 하나일 수 있으며, 상기 실리콘 산화막 및 상기 실리콘 질화막을 포함하는 다중막 구조일 수 있다. 상기 버퍼층(120)은 상기 스위칭 박막 트랜지스터(TRs), 상기 구동 박막 트랜지스터(TRd) 및 상기 유기 발광 소자(OLED)로 불순물이 확산되는 것을 방지하고, 수분 및 산소의 침투를 방지한다. 또한, 상기 버퍼층(120)은 상기 제1 베이스 기판(110)의 표면을 평탄화할 수 있다.
상기 반도체 활성층(SA) 및 상기 제1 베이스 기판(110) 상에는 상기 반도체 활성층(SA)을 커버하여, 상기 반도체 활성층(SA) 및 상기 게이트 전극(GE)을 절연시키는 게이트 절연막(130)이 배치된다. 상기 게이트 절연막(130)은 실리콘 산화물(SiO2) 및 실리콘 질화물(SiNx) 중 적어도 하나를 포함한다.
상기 게이트 절연막(130)의 상에는 일방향으로 연장된 상기 스캔 라인(SL1) 및 제1 캐패시터 전극(C1)이 배치된다. 상기 스캔 라인(SL1)의 일부는 상기 화소(PX)로 연장되어 상기 반도체 활성층(SA)의 상기 채널 영역과 중첩하는 상기 게이트 전극(GE)일 수 있다.
상기 게이트 절연막(130) 및 상기 게이트 전극(GE) 상에는 층간 절연막(140)이 배치될 수 있다. 상기 층간 절연막(140)은 상기 게이트 절연막(130)과 같이 실리콘 산화물 및 실리콘 질화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 상기 층간 절연막(140)은 상기 반도체 활성층(SA)의 상기 소스 영역 및 상기 드레인 영역의 일부를 노출시킬 수 있다.
상기 층간 절연막(140) 상에는 상기 스캔 라인(SL1)과 절연되어 교차하는 상기 데이터 라인(DL1), 상기 전원 공급 라인(VL), 상기 소스 전극(SE) 및 상기 드레인 전극(DE)이 배치된다. 상기 소스 전극(SE), 상기 드레인 전극(DE), 상기 제2 캐패시터 전극(C2), 상기 데이터 라인(DL1) 및 상기 전원 공급 라인(VL)은 광을 반사시킬 수 있는 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 소스 전극(SE), 상기 드레인 전극(DE), 상기 제2 캐패시터 전극(C2), 상기 데이터 라인(DL1) 및 상기 전원 공급 라인(VL)은 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금(Al-alloy)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 소스 전극(SE) 및 상기 드레인 전극(DE)은 상기 층간 절연막에 의해 상기 게이트 전극(GE)과 절연될 수 있다. 또한, 상기 소스 전극(SE) 및 상기 드레인 전극(DE)은 상기 소스 영역 및 상기 드레인 영역과 접속한다.
한편, 본 실시예에서는 상기 구동 박막 트랜지스터(TRd) 및 상기 스위칭 박막 트랜지스터(TRs) 모두가 탑 게이트(top gate) 구조의 박막 트랜지스터인 경우를 예로서 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 구동 박막 트랜지스터(TRd) 및 상기 스위칭 박막 트랜지스터(TRs) 중 적어도 하나는 바텀 게이트 구조의 박막 트랜지스터일 수 있다.
상기 캐패시터(Cst)는 제1 캐패시터 전극(C1) 및 제2 캐패시터 전극(C2)을 구비한다. 상기 제 1 캐패시터 전극(C1)은 상기 스캔 라인(Sl1) 및 상기 게이트 전극(GE)과 동일한 물질로 이루어질 수 있으며, 동일층 상에 배치될 수 있다. 즉, 상기 제1 캐패시터 전극(C1)은 상기 게이트 절연막(130) 상에 배치될 수 있다. 상기 제2 캐패시터 전극(C2)은 상기 데이터 라인(DL1), 상기 전원 공급 라인(VL), 상기 소스 전극(SE) 및 상기 드레인 전극(DE)과 동일한 물질로 이루어질 수 있으며, 동일층 상에 배치될 수 있다.
상기 스위칭 박막 트랜지스터(TRs), 상기 구동 박막 트랜지스터(TRd) 및 상기 캐패시터(Cst)가 배치된 상기 제1 베이스 기판(110) 상에는 제1 보호막(150)이 배치된다. 즉, 상기 제1 보호막(150)은 상기 스위칭 박막 트랜지스터(TRs), 상기 구동 박막 트랜지스터(TRd) 및 상기 캐패시터(Cst)를 커버할 수 있다. 또한, 상기 제1 보호막(150)은 상기 드레인 전극(DE)의 일부를 노출시키는 콘택 홀(CH)을 구비할 수 있다.
상기 제1 보호막(150)은 적어도 하나의 막을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 보호막(150)은 무기 보호막 및 상기 무기 보호막 상에 배치되는 유기 보호막을 포함할 수 있다. 상기 무기 보호막은 실리콘 산화물 및 실리콘 질화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 상기 유기 보호막은 아크릴(Acryl), PI(Polyimide), PA(Polyamide) 및 BCB(Benzocyclobutene) 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 즉, 상기 유기 보호막은 투명하고, 유동성이 있어 하부 구조의 굴곡을 완화시켜 평탄화시킬 수 있는 평탄화막일 수 있다.
상기 제1 보호막(150) 상에는 상기 유기 발광 소자(OLED)가 배치될 수 있다. 상기 유기 발광 소자(OLED)는 상기 드레인 전극(DE)과 접속하는 제1 전극(E1), 상기 제1 전극(E1) 상에 배치되는 제1 유기막(OL1), 상기 제1 유기막(OL1) 상에 배치되는 제2 유기막(OL2), 및 상기 제2 유기막(OL2) 상에 배치되는 제2 전극(E2)을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제1 유기막(OL1) 및 상기 제2 유기막(OL2) 중 하나는 가시광선을 출사하며, 상기 제1 유기막(OL1) 및 상기 제2 유기막(OL2) 중 다른 하나는 적외선을 출사할 수 있다.
본 실시예에서는 상기 제1 전극(E1)이 반사형 애노드 전극이며, 상기 제2 전극(E2)이 투과형 캐소드 전극이며, 상기 제1 유기막(OL1)이 적외선을 출사하며, 상기 제2 유기막(OL2)이 가시광선을 출사하는 경우를 예로써 설명한다.
상기 제1 전극(E1)은 상기 제1 보호막(150) 상에 배치되는 제1 도전막(E11), 및 상기 제1 도전막(E11) 상에 배치되는 제2 도전막(E12)을 포함할 수 있다. 상기 제1 도전막(E11)은 전기 전도도 및 광 반사율이 우수한 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 도전막(E11)은 Ag, Al, Pt, Ni, 및 이들의 합금 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 제2 도전막(E12)은 상기 제2 전극(E2)에 비하여 일함수가 높은 투명 도전성 산화물을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 제2 도전막(E12)은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), AZO(aluminum Zinc Oxide), GZO(gallium doped zinc oxide), ZTO(zinc tin oxide), GTO(Gallium tin oxide) 및 FTO(fluorine doped tin oxide) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 제1 전극(E1)은 화소 정의막(PDL)에 의하여 일부가 노출될 수 있다. 상기 화소 정의막(PDL)은 유기 절연 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 화소 정의막(PDL)은 폴리스티렌(polystylene), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리아미드(polyamide), 폴리이마이드(polyimide), 폴리아릴에테르(polyarylether), 헤테로사이클릭 폴리머(heterocyclic polymer), 파릴렌(parylene), 불소계 고분자, 에폭시 수지(epoxy resin), 벤조사이클로부틴계 수지(benzocyclobutene series resin), 실록산계 수지(siloxane series resin) 및 실란 수지(silane) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제1 유기막(OL1)은 상기 화소 정의막(PDL)에 의하여 노출된 상기 제1 전극(E1) 상에 배치될 수 있다. 상기 제1 유기막(OL1)은 상기 제1 전극(E1) 및 상기 제2 전극(E2)을 통하여 전원이 공급되면, 적외선 중 근적외선 영역의 광을 생성할 수 있다. 또한, 상기 제1 유기막(OL1)은 하기의 화학식 1과 같이 란탄족 물질을 포함하는 유기 화합물일 수 있다.
Figure 112014018871565-pat00002
여기서, 상기 Ln은 Yb, Nd, 및 Er 중 어느 하나일 수 있다.
상기 제2 유기막(OL2)은 상기 제1 유기막(OL1) 상에 배치될 수 있다. 상기 제2 유기막(OL2)은 적어도 발광층(EML)을 포함하며, 일반적으로 다층 박막 구조를 가질 수 있다. 상기 발광층에서 생성되는 광의 색상은 적색(red), 녹색(grean), 청색(blue) 및 백색(white) 중 어느 하나일 수 있으나, 본 실시예에서 이를 한정하는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 발광층에서 생성되는 광의 색상은 마젠타(magenta), 시안(cyan), 옐로(yellow) 중 어느 하나일 수 있다.
상기 제2 전극(E2)은 상기 제2 유기막(OL2) 상에 배치되고, 상기 제1 전극(E1)에 비하여 일함수가 작은 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 제2 전극(E2)은 Mo, W, Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, Li, Ca 및 이들의 합금 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제2 전극(E2)은 광을 투과시킬 수 있을 정도의 두께를 가질 수 있다.
한편, 상기 제2 전극(E2) 상에는 상기 제2 전극(E2)의 전압 강하(IR-drop)를 방지하기 위한 투명 도전막이 배치될 수도 있다. 상기 투명 도전막은 상기 제2 도전층(E12)과 동일한 물질을 포함할 수 있다.
상기 제2 기판(200)의 상기 적외선 센서(IRS)는 상기 제1 기판(100)의 비발광 영역(NLEA)에 대응하여 배치될 수 있다. 즉, 상기 적외선 센서(IRS)는 상기 유기 발광 소자(OLED)와 중첩하지 않도록 배치될 수 있다. 예를 들면, 상기 적외선 센서(IRS)는 상기 데이터 라인(DL1) 및 상기 게이트 라인(SL1) 중 어느 하나와 평행하게 배치될 수 있다. 바람직하게는 상기 적외선 센서(IRS)는 상기 데이터 라인(DL1)에 중첩하여 배치될 수 있다. 상기 적외선 센서(IRS)는 적외선 센싱 트랜지스터(TRi), 및 상기 적외선 센싱 트랜지스터(TRi)와 전기적으로 연결되는 리드아웃 트랜지스터(TRreadout)를 구비할 수 있다.
이를 보다 상세히 설명하면, 우선, 상기 적외선 센싱 트랜지스터(TRi) 및 상기 리드아웃 트랜지스터(TRreadout)는 제2 베이스 기판(210)의 하부에 배치될 수 있다. 상기 제2 베이스 기판(210)은 상기 제1 베이스 기판(110)과 동일한 물질을 포함할 수 있다. 즉, 상기 제2 베이스 기판(210)은 리지드 타입(Rigid type)의 베이스 기판일 수 있으며, 플렉서블 타입(Flexible type)의 베이스 기판일 수도 있다.
또한, 상기 적외선 센싱 트랜지스터(TRi) 및 상기 리드아웃 트랜지스터(TRreadout)는 각각 상기 제2 베이스 기판(210)의 하부에 배치된 반도체 활성층(SAI), 상기 반도체 활성층(SAI)에 절연된 게이트 전극(GEI), 및 상기 반도체 활성층(SAI)에 접속하는 소스 전극(SEI) 및 드레인 전극(DEI)을 구비할 수 있다.
상기 반도체 활성층(SAI)은 실리콘 게르마늄(SiGe), 비정질 실리콘(a-Si), 다결정 실리콘(p-Si) 및 산화물 반도체 중 어느 하나, 예를 들면, 비정질 실리콘을 포함할 수 있다. 또한, 상기 반도체 활성층(SAI) 중 상기 소스 전극(SEI) 및 상기 드레인 전극(DEI)과 접속하는 영역은 불순물이 도핑 또는 주입된 소스 영역 및 드레인 영역일 수 있으며, 상기 소스 영역 및 상기 드레인 영역 사이의 영역은 채널 영역일 수 있다.
상기 반도체 활성층(SAI) 및 상기 제2 베이스 기판(210) 사이에는 상기 반도체 활성층(SAI)으로 유입되는 광을 차단하기 위한 광 차단막(230)을 배치될 수 있다. 여기서, 상기 광 차단막(230)은 적외선은 투과시킬 수 있으나, 가시광선은 반사 또는 흡수할 수 있다.
상기 적외선 센싱 트랜지스터(TRi)의 상기 드레인 전극(DEI) 및 상기 리드아웃 트랜지스터(TRreadout)의 상기 소스 전극(SEI)은 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 상기 적외선 센싱 트랜지스터(TRi)는 적외선을 감지하여 적외선 감지 신호를 생성하고, 상기 적외선 감지 신호를 상기 리드아웃 트랜지스터(TRreadout)로 전송한다. 또한, 상기 리드아웃 트랜지스터(TRreadout)는 상기 적외선 감지 신호를 외부 컨트롤러로 전송할 수 있다.
상기 적외선 센서(IRS)가 배치된 상기 제2 베이스 기판(210)의 하부에는 제2 보호막(220)이 배치될 수 있다. 상기 제2 보호막(220)은 상기 적외선 센서(IRS)를 커버할 수 있다.
상기 제2 보호막(220)의 하부에는 광 차단 패턴(BM)이 배치될 수 있다. 상기 광 차단 패턴(BM)은 상기 적외선 센서(IRS)와 중첩하고, 일반적인 블랙 매트릭스(black matrix) 물질을 포함할 수 있다.
상기 광 차단 패턴(BM)은 화소의 경계에 대응되는 부분에 형성되며 화소 이외의 부분으로 빛이 투과하는 것을 차단한다.
상기 유기 발광 표시 장치는 상기 유기 발광 소자(OLED)에서 가시 광선 및 적외선을 동시에 출사할 수 있다. 또한, 상기 적외선 센서(IRS)가 상기 유기 발광 소자(OLED)와 중첩하지 않도록 배치되므로, 상기 유기 발광 표시 장치의 개구율이 향상될 수 있다. 따라서, 상기 유기 발광 표시 장치는 표시 품질의 저하를 방지할 수 있다.
이하, 도 6 내지 도 23을 통하여 본 발명의 다른 실시예들을 설명한다. 도 6 내지 도 23에 있어서, 도 1 내지 도 5에 도시된 구성 요소와 동일한 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고, 그에 대한 구체적인 설명은 생략한다. 또한, 도 6 내지 도 23에서는 중복된 설명을 피하기 위하여 도 1 내지 도 5와 다른 점을 위주로 설명한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치를 설명하기 위한 단면도이며, 도 7은 도 6의 C 영역의 확대도이며, 도 8은 도 6의 D 영역의 확대도이며, 도 9는 도 6의 E 영역의 확대도이며, 도 10 내지 도 12는 도 7 내지 도 9에 도시된 서브 화소들에서 출사되는 적외선의 스펙트럼을 설명하기 위한 그래프이다.
도 6 내지 도 12를 참조하면, 유기 발광 표시 장치는 복수의 서브 화소(R, G, B)들을 구비하는 제1 기판(100), 및 복수의 적외선 센서(IRS)들을 구비하는 제2 기판을 포함할 수 있다.
상기 제1 기판(100)의 상기 서브 화소(R, G, B)들은 서로 다른 색상의 광을 출사한다.
이하에서는 상기 서브 화소(R, G, B)들이 서로 다른 색상의 광을 출사하는 제1 내지 제3 서브 화소(R, G, B)들을 구비하는 경우를 예를 들어, 상기 제1 기판(100)을 보다 상세히 설명한다.
상기 제1 기판(100)의 상기 서브 화소(R, G, B)들은 적어도 하나의 박막 트랜지스터(TR), 및 상기 박막 트랜지스터(TR)와 접속하는 유기 발광 소자(OLED)를 구비할 수 있다.
상기 박막 트랜지스터(TR)는 제1 베이스 기판(110) 상에 배치된 반도체 활성층(SA), 상기 반도체 활성층(SA)에 절연된 게이트 전극(GE), 및 상기 반도체 활성층(SA)에 접속하는 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)을 구비할 수 있다.
상기 박막 트랜지스터(TR) 상에는 제1 보호막(150)이 배치되고, 상기 제1 보호막(150)은 상기 드레인 전극(DE)의 일부를 노출시킨다.
상기 제1 보호막(150) 상에는 상기 드레인 전극(DE)과 접속하는 상기 유기 발광 소자(OLED)가 배치될 수 있다. 상기 유기 발광 소자(OLED)는 가시 광선 및 적외선을 동시에 출사할 수 있다.
상기 유기 발광 소자(OLED)는 상기 드레인 전극(DE)과 접속하는 제1 전극(E1), 화소 정의막(PDL)에 의하여 노출된 상기 제1 전극(E1) 상에 배치되는 유기막(OL), 및 상기 유기막(OL) 상에 배치되는 제2 전극(E2)을 포함할 수 있다.
상기 제1 전극(E1)은 상기 제1 보호막(150) 상에 배치되는 제1 도전막(E11), 및 상기 제1 도전막(E11) 상에 배치되는 제2 도전막(E12)을 포함할 수 있다. 상기 제1 도전막(E11)은 전기 전도도 및 광 반사율이 우수한 물질로 이루어질 수 있다. 상기 제2 도전막(E12)은 상기 제2 전극(E2)에 비하여 일함수가 높은 투명 도전성 산화물을 포함할 수 있다.
상기 유기막(OL)은 상기 제1 전극(E1) 상에 배치되고, 적어도 제1 발광층(EML1) 및 제2 발광층(EML2)을 구비할 수 있다. 여기서, 상기 제1 발광층(EML1) 및 상기 제2 발광층(EML2) 중 하나는 가시 광선을 출사하고, 다른 하나는 적외선을 출사할 수 있다.
이하에서는 상기 제1 발광층(EML1)이 적외선을 출사하며, 상기 제2 발광층(EML2)이 가시 광선을 출사하는 경우를 예를 들어, 상기 유기막(OL)을 보다 상세히 설명한다.
상기 유기막(OL)은 상기 제1 전극(E1) 상에 배치되는 정공 주입 및 수송층(HITL), 상기 정공 주입 및 수송층(HITL) 상에 배치되는 제1 발광층(EML1), 상기 제1 발광층(EML1) 상에 배치되는 보조층(AL), 상기 보조층(AL) 상에 배치되는 제2 발광층(EML2), 상기 제2 발광층(EML2) 상에 배치되는 전자 주입 및 수송층(EITL)을 포함할 수 있다.
상기 정공 주입 및 수송층(HITL)은 상기 제1 전극(E1)에서 공급되는 정공을 상기 제1 발광층(EML1) 및 상기 제2 발광층(EML2)으로 주입하고 수송할 수 있다.
상기 제1 발광층(EML1)은 상기 제1 전극(E1) 및 상기 제2 전극(E2)을 통하여 전원이 공급되면, 근적외선 영역의 광을 생성할 수 있다. 상기 제1 발광층(EML1)은 하기의 화학식 2와 같이 란탄족 물질을 포함하는 유기 화합물일 수 있다.
Figure 112014018871565-pat00003
여기서, 상기 Ln은 Yb, Nd, 및 Er 중 어느 하나일 수 있다.
상기 보조층(AL)은 상기 제1 발광층(EML1)을 통과한 상기 정공이 상기 제2 발광층(EML2)으로 효과적으로 전달되도록 할 수 있다. 또한, 상기 보조층(AL)은 상기 제1 내지 제3 서브 화소(R, G, B) 별로 두께가 상이하게 배치되어, 상기 제2 발광층(EML2)에서 출사된 광의 색상별 공진 거리를 맞출 수 있다.
상기 제2 발광층(REML2, GEML2, BEML2)은 적색 광, 녹색 광, 청색 광 및 백색 광 중 하나를 출사할 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 서브 화소(B)의 상기 제2 발광층(BEML2)은 청색 광을 출사할 수 있으며, 상기 제2 서브 화소(G)의 상기 제2 발광층(GEML2)은 녹색 광을 출사할 수 있으며, 상기 제3 서브 화소(R)의 상기 제2 발광층(REML2)은 적색 광을 출사할 수 있다. 한편, 상기 제2 발광층(REML2, GEML2, BEML2)에서 출사되는 광의 색상을 본 실시예에서 이를 한정하는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 제2 발광층(REML2, GEML2, BEML2)에서 출사되는 광은 마젠타(magenta) 광, 시안(cyan) 광, 및 옐로(yellow) 광 중 어느 하나일 수도 있다.
상기 전자 주입 및 수송층(EITL)은 상기 제2 전극(E2)에서 공급되는 전자를 상기 제1 발광층(EML1) 및 상기 제2 발광층(REML2, GEML2, BEML2)으로 주입하고 수송할 수 있다.
상기 제2 전극(E2)은 상기 유기막(OL) 상에 배치되고, 상기 제1 전극(E1)에 비하여 일함수가 작은 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 제2 전극(E2)은 Mo, W, Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, Li, Ca 및 이들의 합금 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제2 전극(E2)은 광을 투과시킬 수 있을 정도의 두께를 가질 수 있다.
또한, 상기 제2 전극(E2) 상에는 상기 제2 전극(E2)의 전압 강하(IR-drop)를 방지하기 위한 투명 도전막(미도시)이 배치될 수도 있다. 상기 투명 도전막은 상기 제2 도전층(E12)과 동일한 물질을 포함할 수 있다.
한편, 상기 제1 서브 화소(B)는 상기 제2 발광층(BEML2)에서 출사되는 청색 광, 및 상기 제1 발광층(EML1)에서 출사되는 적외선을 동시에 출사할 수 있다. 여기서, 상기 제1 발광층(EML1)에서 출사되는 적외선은 도 10에 도시된 바와 같은 스펙트럼 특성을 가질 수 있다.
또한, 상기 제2 서브 화소(G)는 상기 제2 발광층(GEML2)에서 출사되는 녹색 광, 및 상기 제1 발광층(EML1)에서 출사되는 적외선을 동시에 출사할 수 있다. 여기서, 상기 제1 발광층(EML1)에서 출사되는 적외선은 도 11에 도시된 바와 같은 ㅅ스펙트럼 특성을 가질 수 있다.
또한, 상기 제3 서브 화소(R)는 상기 제2 발광층(REML2)에서 출사되는 적색 광, 및 상기 제1 발광층(EML1)에서 출사되는 적외선을 동시에 출사할 수 있다. 여기서, 상기 제1 발광층(EML1)에서 출사되는 적외선은 도 12에 도시된 바와 같은 ㅅ스펙트럼 특성을 가질 수 있다.
제2 베이스 기판(210), 상기 제2 베이스 기판(210)의 하부에 배치되는 적외선 센서(IRS)들, 상기 적외선 센서(IRS)들을 커버하는 제2 보호막(220), 상기 제2 보호막(220) 하부에 배치되는 광 차단 패턴(BM)들, 및 상기 광 차단 패턴(BM)들 사이의 영역에 배치되는 컬러 필터(CF)들을 포함할 수 있다.
상기 제2 베이스 기판(210)은 상기 제1 베이스 기판(110)과 동일한 물질을 포함할 수 있다. 즉, 상기 제2 베이스 기판(210)은 리지드 타입(Rigid type)의 베이스 기판일 수 있으며, 플렉서블 타입(Flexible type)의 베이스 기판일 수도 있다.
상기 적외선 센서(IRS)들 및 상기 광 차단 패턴(BM)들은 상기 서브 화소(R, G, B)들 사이의 영역에 대응하여 배치될 수 있다. 따라서, 상기 광 차단 패턴(BM)들은 상기 제1 기판(100)의 상기 서브 화소(R, G, B)들에서 출사되는 광이 상기 적외선 센서(IRS)들로 직접 입사되는 것을 방지할 수 있다.
상기 제1 서브 화소(B)에 대응하는 상기 컬러 필터(CF)는 청색 컬러 필터일 수 있으며, 상기 제2 서브 화소(G)에 대응하는 상기 컬러 필터(CF)는 녹색 컬러 필터일 수 있으며, 상기 제3 서브 화소(R)에 대응하는 상기 컬러 필터(CF)는 적색 컬러 필터일 수 있다. 한편, 상기 컬러 필터(CF)는 상기 유기 발광 소자(OLED)들에서 출사하는 광이 적색 광, 녹색 광, 및 청색 광 중 하나인 경우 생략될 수 있다.
상기 유기 발광 표시 장치는 상기 유기 발광 소자(OLED)에서 가시 광선 및 적외선을 동시에 출사할 수 있다. 또한, 상기 적외선 센서(IRS)가 상기 유기 발광 소자(OLED)와 중첩하지 않도록 배치되므로, 상기 유기 발광 표시 장치의 개구율이 향상될 수 있다. 따라서, 상기 유기 발광 표시 장치는 표시 품질의 저하를 방지할 수 있다.
또한, 상기 적외선 센서(IRS)가 상기 서브 화소(R, G, B)들 사이에 배치되므로, 반사되는 적외선의 경로를 최소화할 수 있다. 따라서, 상기 적외선 센서(IRS)의 감도가 향상될 수 있다.
도 13 내지 도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 서브 화소들을 설명하기 위한 단면도로, 도 13은 도 6의 C 영역의 확대도이며, 도 14는 도 6의 D 영역의 확대도이며, 도 15는 도 6의 E 영역의 확대도이다. 또한, 도 16 내지 도 18는 도 13 내지 15의 서브 화소들에서 서브 화소들에서 출사되는 적외선의 스펙트럼을 설명하기 위한 그래프이다.
도 13 내지 도 18을 참조하면, 유기 발광 표시 장치의 서브 화소(R, G, B)들은 유기 발광 소자(OLED)를 구비할 수 있다. 상기 유기 발광 소자(OLED)는 제1 전극(E1), 화소 정의막(PDL)에 의하여 노출된 상기 제1 전극(E1) 상에 배치되는 유기막(OL), 및 상기 유기막(OL) 상에 배치되는 제2 전극(E2)을 포함할 수 있다.
상기 유기막(OL)은 상기 제1 전극(E1) 상에 배치되는 정공 주입 및 수송층(HITL), 상기 정공 주입 및 수송층(HITL) 상에 배치되는 보조층(AL), 상기 보조층(AL) 상에 배치되는 제1 발광층(REML1, GEML1, BEML1), 상기 제1 발광층(REML1, GEML1, BEML1) 상에 배치되는 제2 발광층(EML2), 상기 제2 발광층(EML2) 상에 배치되는 전자 주입 및 수송층(EITL)을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제1 발광층(REML1, GEML1, BEML1)은 가시 광선을 출사하고, 상기 제2 발광층(EML2)은 적외선을 출사할 수 있다.
상기 정공 주입 및 수송층(HITL)은 상기 제1 전극(E1)에서 공급되는 정공을 상기 제1 발광층(REML1, GEML1, BEML1) 및 상기 제2 발광층(EML2)으로 주입하고 수송할 수 있다.
상기 보조층(AL)은 상기 정공 주입 및 수송층(HITL)을 통과한 상기 정공이 상기 제1 발광층(REML1, GEML1, BEML1)으로 효과적으로 전달되도록 할 수 있다. 또한, 상기 보조층(AL)은 상기 제1 내지 제3 서브 화소(R) 별로 두께가 상이하게 배치되어, 상기 제1 발광층(REML1, GEML1, BEML1)에서 출사된 광의 색상별 공진 거리를 맞출 수 있다.
상기 제1 발광층(REML1, GEML1, BEML1)은 적색 광, 녹색 광, 청색 광 및 백색 광 중 하나를 출사할 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 서브 화소(B)의 상기 제1 발광층(BEML1)은 청색 광을 출사할 수 있으며, 상기 제2 서브 화소(G)의 상기 제1 발광층(GEML1)은 녹색 광을 출사할 수 있으며, 상기 제3 서브 화소(R)의 상기 제1 발광층(REML1)은 적색 광을 출사할 수 있다. 한편, 상기 제1 발광층(REML1, GEML1, BEML1)에서 출사되는 광의 색상을 본 실시예에서 이를 한정하는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 제1 발광층(REML1, GEML1, BEML1)에서 출사되는 광은 마젠타(magenta) 광, 시안(cyan) 광, 및 옐로(yellow) 광 중 어느 하나일 수도 있다.
상기 제2 발광층(EML2)은 상기 제1 전극(E1) 및 상기 제2 전극(E2)을 통하여 전원이 공급되면, 근적외선 영역의 광을 생성할 수 있다. 상기 제2 발광층(EML2)은 하기의 화학식 3과 같이 란탄족 물질을 포함하는 유기 화합물일 수 있다.
Figure 112014018871565-pat00004
여기서, 상기 Ln은 Yb, Nd, 및 Er 중 어느 하나일 수 있다.
상기 전자 주입 및 수송층(EITL)은 상기 제2 전극(E2)에서 공급되는 전자를 상기 제1 발광층(REML1, GEML1, BEML1) 및 상기 제2 발광층(EML2)으로 주입하고 수송할 수 있다.
한편, 상기 제1 서브 화소(B)는 상기 제1 발광층(BEML1)에서 출사되는 청색 광, 및 상기 제2 발광층(EML2)에서 출사되는 적외선을 동시에 출사할 수 있다. 여기서, 상기 제2 발광층(EML2)에서 출사되는 적외선은 도 16에 도시된 바와 같은 스펙트럼 특성을 가질 수 있다.
또한, 상기 제2 서브 화소(G)는 상기 제1 발광층(GEML1)에서 출사되는 녹색 광, 및 상기 제2 발광층(EML2)에서 출사되는 적외선을 동시에 출사할 수 있다. 여기서, 상기 제2 발광층(EML2)에서 출사되는 적외선은 도 17에 도시된 바와 같은 스펙트럼 특성을 가질 수 있다.
또한, 상기 제3 서브 화소(R)는 상기 제1 발광층(REML1)에서 출사되는 적색 광, 및 상기 제2 발광층(EML2)에서 출사되는 적외선을 동시에 출사할 수 있다. 여기서, 상기 제2 발광층(EML2)에서 출사되는 적외선은 도 18에 도시된 바와 같은 스펙트럼 특성을 가질 수 있다.
도 19 내지 도 21은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 서브 화소들을 설명하기 위한 단면도로, 도 19는 도 6의 C 영역의 확대도이며, 도 20은 도 6의 D 영역의 확대도이며, 도 21은 도 6의 E 영역의 확대도이다. 또한, 도 22 내지 도 24는 도 19 내지 21의 서브 화소들에서 서브 화소들에서 출사되는 적외선의 스펙트럼을 설명하기 위한 그래프이다.
도 19 내지 도 24를 참조하면, 유기 발광 표시 장치의 서브 화소(R, G, B)들은 유기 발광 소자(OLED)를 구비할 수 있다. 상기 유기 발광 소자(OLED)는 제1 전극(E1), 화소 정의막(PDL)에 의하여 노출된 상기 제1 전극(E1) 상에 배치되는 유기막(OL), 및 상기 유기막(OL) 상에 배치되는 제2 전극(E2)을 포함할 수 있다.
상기 유기막(OL)은 상기 제1 전극(E1) 상에 배치되는 정공 주입 및 수송층(HITL), 상기 정공 주입 및 수송층(HITL) 상에 배치되는 보조층(AL), 상기 보조층(AL) 상에 배치되는 제1 발광층(EML1), 상기 제1 발광층(EML1) 상에 배치되는 제2 발광층(REML2, GEML2, BEML2), 상기 제2 발광층(REML2, GEML2, BEML2) 상에 배치되는 전자 주입 및 수송층(EITL)을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제1 발광층(EML1)은 적외선을 출사하고, 상기 제2 발광층(REML2, GEML2, BEML2)은 가시 광선을 출사할 수 있다.
상기 보조층(AL)은 상기 정공 주입 및 수송층(HITL)을 통과한 상기 정공이 상기 제1 발광층(EML1)으로 효과적으로 전달되도록 할 수 있다. 또한, 상기 보조층(AL)은 상기 제1 내지 제3 서브 화소(R) 별로 두께가 상이하게 배치되어, 상기 제2 발광층(REML2, GEML2, BEML2)에서 출사된 광의 색상별 공진 거리를 맞출 수 있다.
상기 제1 발광층(EML1)은 상기 제1 전극(E1) 및 상기 제2 전극(E2)을 통하여 전원이 공급되면, 근적외선 영역의 광을 생성할 수 있다. 상기 제1 발광층(EML1)은 하기의 화학식 4와 같이 란탄족 물질을 포함하는 유기 화합물일 수 있다.
Figure 112014018871565-pat00005
여기서, 상기 Ln은 Yb, Nd, 및 Er 중 어느 하나일 수 있다.
상기 제2 발광층(REML2, GEML2, BEML2)은 적색 광, 녹색 광, 청색 광 및 백색 광 중 하나를 출사할 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 서브 화소(B)의 상기 제2 발광층(BEML2)은 청색 광을 출사할 수 있으며, 상기 제2 서브 화소(G)의 상기 제2 발광층(GEML2)은 녹색 광을 출사할 수 있으며, 상기 제3 서브 화소(R)의 상기 제2 발광층(REML2)은 적색 광을 출사할 수 있다. 한편, 상기 제2 발광층(REML2, GEML2, BEML2)에서 출사되는 광의 색상을 본 실시예에서 이를 한정하는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 제2 발광층(REML2, GEML2, BEML2)에서 출사되는 광은 마젠타(magenta) 광, 시안(cyan) 광, 및 옐로(yellow) 광 중 어느 하나일 수도 있다.
한편, 상기 제1 서브 화소(B)는 상기 제2 발광층(BEML2)에서 출사되는 청색 광, 및 상기 제1 발광층(EML1)에서 출사되는 적외선을 동시에 출사할 수 있다. 여기서, 상기 제1 발광층(EML1)에서 출사되는 적외선은 도 22에 도시된 바와 같은 스펙트럼 특성을 가질 수 있다.
또한, 상기 제2 서브 화소(G)는 상기 제2 발광층(GEML2)에서 출사되는 녹색 광, 및 상기 제1 발광층(EML1)에서 출사되는 적외선을 동시에 출사할 수 있다. 여기서, 상기 제1 발광층(EML1)에서 출사되는 적외선은 도 23에 도시된 바와 같은 스펙트럼 특성을 가질 수 있다.
또한, 상기 제3 서브 화소(R)는 상기 제2 발광층(REML2)에서 출사되는 적색 광, 및 상기 제1 발광층(EML1)에서 출사되는 적외선을 동시에 출사할 수 있다. 여기서, 상기 제1 발광층(EML1)에서 출사되는 적외선은 도 24에 도시된 바와 같은 스펙트럼 특성을 가질 수 있다.
도 25는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치를 설명하기 위한 단면도이며, 도 26 내지 도 29는 도 25에 도시된 서브 화소들의 배치를 설명하기 위한 평면도들이다.
도 25 내지 도 29를 참조하면, 유기 발광 표시 장치는 복수의 서브 화소들, 예를 들면, 제1 내지 제4 서브 화소(R, G, B, IR)들을 구비하는 제1 기판(100), 및 복수의 적외선 센서(IRS)들을 구비하는 제2 기판을 포함할 수 있다.
상기 서브 화소(R, G, B, IR)들은 서로 다른 색상의 광을 출사한다. 상기 서브 화소(R, G, B, IR)들은 적어도 하나의 박막 트랜지스터(TR), 및 상기 박막 트랜지스터(TR)와 접속하는 유기 발광 소자(OLED)를 구비할 수 있다. 여기서, 상기 제1 내지 제3 서브 화소(R, G, B)들의 상기 유기 발광 소자(OLED)는 가시광선, 예를 들면, 적색 광, 녹색 광, 청색 광 및 백색 광 중 하나를 출사할 수 있다. 또한, 상기 제4 서브 화소(IR)의 상기 유기 발광 소자(OLED)는 적외선을 출사할 수 있다.
상기 제1 내지 제4 서브 화소(R, G, B, IR)들의 상기 유기 발광 소자(OLED)는 각 서브 화소(R, G, B, IR)의 상기 박막 트랜지스터(TR)와 접속할 수 있다. 또한, 상기 유기 발광 소자(OLED)는 상기 박막 트랜지스터(TR)와 접속하는 제1 전극(E1), 화소 정의막(PDL)에 의하여 노출된 상기 제1 전극(E1) 상에 배치되는 유기막(OL), 및 상기 유기막(OL) 상에 배치되는 제2 전극(E2)을 포함할 수 있다.
상기 제1 내지 제4 서브 화소(R, G, B, IR)들의 상기 유기막(OL)은 적어도 발광층(emitting layer, EML)을 포함하며, 일반적으로 다층 박막 구조를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 유기막(OL)은 정공을 주입하는 정공 주입층(hole injection layer, HIL), 정공의 수송성이 우수하고 상기 발광층(emitting layer, EML)에서 결합하지 못한 전자의 이동을 억제하여 정공과 전자의 재결합 기회를 증가시키기 위한 정공 수송층(hole transport layer, HTL), 주입된 전자와 정공의 재결합에 의하여 광을 출사하는 상기 발광층, 상기 발광층에서 결합하지 못한 정공의 이동을 억제하기 위한 정공 억제층(hole blocking layer, HBL), 전자를 상기 발광층으로 원활히 수송하기 위한 전자 수송층(electron transport layer, ETL), 및 전자를 주입하는 전자 주입층(electron injection layer, EIL)을 구비할 수 있다.
상기 제1 내지 제3 서브 화소(R, G, B)들의 상기 발광층은 적색(red) 광, 녹색(grean) 광, 청색(blue) 광 및 백색(white) 광 중 어느 하나를 출사할 수 있다. 또한, 상기 제4 서브 화소(IR)의 상기 발광층은 적외선을 출사할 수 있다.
제2 베이스 기판(210), 상기 제2 베이스 기판(210)의 하부에 배치되는 적외선 센서(IRS)들, 상기 적외선 센서(IRS)들을 커버하는 제2 보호막(220), 상기 제2 보호막(220) 하부에 배치되는 광 차단 패턴(BM)들, 및 상기 광 차단 패턴(BM)들 사이의 영역에 배치되는 광 필터(LF)들을 포함할 수 있다.
상기 적외선 센서(IRS)들 및 상기 광 차단 패턴(BM)들은 상기 서브 화소(R, G, B)들 사이의 영역에 대응하여 배치될 수 있다. 따라서, 상기 광 차단 패턴(BM)들은 상기 제1 기판(100)의 상기 서브 화소(R, G, B)들에서 출사되는 광이 상기 적외선 센서(IRS)들로 직접 입사되는 것을 방지할 수 있다.
상기 제1 서브 화소(B)에 대응하는 상기 광 필터(LF)는 청색 컬러 필터일 수 있으며, 상기 제2 서브 화소(G)에 대응하는 상기 광 필터(LF)는 녹색 컬러 필터일 수 있으며, 상기 제3 서브 화소(R)에 대응하는 상기 광 필터(LF)는 적색 컬러 필터일 수 있으며, 상기 제4 서브 화소(IR)에 대응하는 상기 광 필터(LF)는 적외선 필터일 수 있다.
한편, 상기 제1 내지 제4 서브 화소(R, G, B, IR)들은 도 26 내지 도 29에 도시된 바와 같이, 다양한 형태로 배치될 수 있다. 즉, 도 26 및 도 27과 같이, 상기 제1 내지 제4 서브 화소(R, G, B, IR)들은 상기 유기 발광 표시 장치의 휘도, 및 상기 제4 서브 화소(IR)에서 출사되는 적외선의 광량을 고려하여 격자 형상으로 배치될 수 있다.
또한, 상기 제1 내지 제4 서브 화소(R, G, B, IR)들은 도 28에 도시된 바와 같이, 스트라이프 타입으로 배치될 수 있다.
또한, 상기 제1 내지 제4 서브 화소(R, G, B, IR)들은 도 29에 도시된 바와 같이, 펜타일 타입으로 배치될 수도 있다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하고 설명하는 것이다. 또한, 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내고 설명하는 것에 불과하며, 전술한 바와 같이 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있으며, 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 따라서, 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한, 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
100; 제1 기판 110; 제1 베이스 기판
120; 버퍼층 130; 게이트 절연막
140; 층간 절연막 150; 제1 보호막
200; 제2 기판 210; 제2 베이스 기판
220; 제2 보호막 DL; 데이터 라인
SL; 스캔 라인 VL; 전원 공급 라인
TRs; 스위칭 박막 트랜지스터 Cst; 캐패시터
OLET; 유기 발광 트랜지스터 SA; 반도체 활성층
GE; 게이트 전극 SE; 소스 전극
DE; 드레인 전극 LEA; 발광 영역
NLEA; 비발광 영역 E1; 제1 전극
E11; 제1 도전층 E12; 제2 도전층
E2; 제2 전극 E3; 제3 전극
OL, OL1, OL2; 유기막 HITL; 정공 주입 및 수송층
EML1, EML2; 발광층 AL; 보조층
EITL; 전자 주입 및 수송층

Claims (20)

  1. 발광 영역 및 비발광 영역으로 구분되는 화소를 구비하고, 상기 발광 영역에 배치되는 유기 발광 소자를 구비하는 제1 기판;
    상기 비발광 영역에 대응하여 배치되는 적외선 센서를 구비하는 제2 기판; 및
    상기 제2 기판의 상기 제1 기판 방향의 면 상에 배치되고, 상기 적외선 센서와 두께 방향으로 중첩하여 배치되며, 블랙 매트릭스 물질을 포함하는 광차단 패턴을 포함하며,
    상기 유기 발광 소자는 가시 광선 및 적외선을 출사하고, 상기 적외선 센서는 상기 비발광 영역에 대응하여 배치되며,
    상기 광차단 패턴은 상기 유기 발광 소자에서 출사하는 가시광선 및 적외선을 차단하고,
    상기 화소는 제1 방향으로 연장되는 스캔라인 및 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장되는 데이터 라인과 연결되고,
    상기 적외선 센서는 상기 적외선을 감지하는 적외선 센싱 트랜지스터, 및 상기 적외선 센싱 트랜지스터의 감지 신호를 외부로 송출하는 리드아웃 트랜지스터를 포함하되,
    상기 적외선 센싱 트랜지스터 및 상기 리드아웃 트랜지스터 각각은 상기 데이터 라인과 상기 두께 방향으로 적어도 일부 중첩하여 배치되는 유기 발광 표시 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 유기 발광 소자는
    제1 전극;
    상기 제1 전극 상에 배치되는 제1 유기막; 및
    상기 제1 유기막 상에 배치되는 제2 유기막을 포함하고,
    상기 제1 유기막 및 상기 제2 유기막 중 하나는 가시 광선을 출사하고, 다른 하나는 적외선을 출사하는 유기 발광 표시 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 유기막 및 상기 제2 유기막 중 상기 적외선을 출사하는 유기막은 하기의 화학식 1을 만족하는 유기 화합물을 포함하며,
    [화학식 1]
    Figure 112014018871565-pat00006

    상기 Ln은 란탄족 물질인 유기 발광 표시 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 Ln은 Yb, Nd, 및 Er 중 하나인 유기 발광 표시 장치.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 적외선을 출사하는 유기막에서 출사되는 광은 근적외선인 유기 발광 표시 장치.
  6. 제2 항에 있어서,
    상기 제2 기판은
    베이스 기판;
    상기 베이스 기판의 상기 제1 기판 방향의 면 상에 배치된 적외선 센서; 및
    상기 적외선 센서를 커버하는 보호막을 포함하며,
    상기 광차단 패턴은 상기 보호막 상에 배치되는 유기 발광 표시 장치.
  7. 삭제
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 적외선 센싱 트랜지스터 및 상기 리드아웃 트랜지스터의 반도체 활성층은 실리콘 게르마늄, 비정질 실리콘, 다결정 실리콘 및 산화물 반도체 중 하나를 포함하는 유기 발광 표시 장치.
  9. 제6 항에 있어서,
    상기 베이스 기판 및 상기 적외선 센서 사이에 배치되며, 적외선을 투과시키되 가시광선을 차단하는 광차단막을 더 포함하는 유기 발광 표시 장치.
  10. 서로 이격되어 배치되는 복수의 서브 화소들을 구비하는 복수의 화소들을 포함하는 제1 기판;
    적외선 센서들을 구비하는 제2 기판; 및
    상기 제2 기판의 상기 제1 기판 방향의 면 상에 배치되고, 상기 적외선 센서와 두께 방향으로 중첩하여 배치되며, 블랙 매트릭스 물질을 포함하는 광차단 패턴을 포함하며,
    상기 서브 화소들은 가시 광선 및 적외선을 출사하는 유기 발광 소자를 구비하고, 상기 적외선 센서들은 상기 서브 화소들 사이의 영역에 대응하여 배치되며, 상기 광차단 패턴은 상기 유기 발광 소자에서 출사하는 가시광선 및 적외선을 차단하고,
    상기 서브 화소들 각각은 제1 방향으로 연장되고 제2 방향으로 배열되는 스캔 라인들 및 상기 제2 방향으로 연장되고, 상기 제1 방향으로 배열되는 데이터 라인들과 연결되고,
    상기 적외선 센서들 각각은 상기 적외선을 감지하는 적외선 센싱 트랜지스터, 및 상기 적외선 센싱 트랜지스터의 감지 신호를 외부로 송출하는 리드아웃 트랜지스터를 포함하되,
    상기 적외선 센싱 트랜지스터 및 상기 리드아웃 트랜지스터 각각은 상기 데이터 라인들과 상기 두께 방향으로 적어도 일부 중첩하여 배치되는 유기 발광 표시 장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 유기 발광 소자는
    제1 전극;
    상기 제1 전극 상에 배치되는 제1 발광층, 및 상기 제1 발광층 상에 배치되는 제2 발광층을 구비하는 유기막; 및
    상기 유기막 상에 배치되는 제2 전극을 포함하고,
    상기 제1 발광층 및 상기 제2 발광층 중 하나는 가시 광선을 출사하고, 다른 하나는 적외선을 출사하는 유기 발광 표시 장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 유기막은
    상기 제1 전극 상에 배치되는 정공 주입 및 수송층;
    상기 정공 주입 및 수송층 상에 배치되는 상기 제1 발광층;
    상기 제1 발광층 상에 배치되는 보조층;
    상기 보조층 상에 배치되는 제2 발광층; 및
    상기 제2 발광층 상에 배치되는 전자 주입 및 수송층을 포함하는 유기 발광 표시 장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 제1 발광층은 적외선을 출사하고, 상기 제2 발광층은 가시 광선을 출사하는 유기 발광 표시 장치.
  14. 제11 항에 있어서,
    상기 유기막은
    상기 제1 전극 상에 배치되는 정공 주입 및 수송층;
    상기 정공 주입 및 수송층 상에 배치되는 보조층;
    상기 보조층 상에 배치되는 상기 제1 발광층;
    상기 제1 발광층 상에 배치되는 제2 발광층; 및
    상기 제2 발광층 상에 배치되는 전자 주입 및 수송층을 포함하는 유기 발광 표시 장치.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 제1 발광층은 가시 광선을 출사하고, 상기 제2 발광층은 적외선을 출사하는 유기 발광 표시 장치.
  16. 제14 항에 있어서,
    상기 제1 발광층은 적외선을 출사하고, 상기 제2 발광층은 가시 광선을 출사하는 유기 발광 표시 장치.
  17. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 발광층 및 상기 제2 발광층 중 상기 적외선을 출사하는 발광층은 하기의 화학식 2를 만족하는 유기 화합물을 포함하며,
    [화학식 2]
    Figure 112014018871565-pat00007

    상기 Ln은 란탄족 물질인 유기 발광 표시 장치.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 Ln은 Yb, Nd, 및 Er 중 하나인 유기 발광 표시 장치.
  19. 제11 항에 있어서,
    상기 제2 기판은
    베이스 기판;
    상기 베이스 기판의 상기 제1 기판 방향의 면 상에 배치된 적외선 센서; 및
    상기 적외선 센서를 커버하는 보호막을 포함하며,
    상기 광차단 패턴은 상기 보호막 상에 배치되는 유기 발광 표시 장치.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 베이스 기판 및 상기 적외선 센서 사이에 배치되며, 적외선을 투과시키되 가시광선을 차단하는 광차단막을 더 포함하는 유기 발광 표시 장치.
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