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KR102373566B1 - 표시 장치 - Google Patents

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KR102373566B1
KR102373566B1 KR1020160122363A KR20160122363A KR102373566B1 KR 102373566 B1 KR102373566 B1 KR 102373566B1 KR 1020160122363 A KR1020160122363 A KR 1020160122363A KR 20160122363 A KR20160122363 A KR 20160122363A KR 102373566 B1 KR102373566 B1 KR 102373566B1
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electrode
touch
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KR1020160122363A
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Inventor
복승룡
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삼성디스플레이 주식회사
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Priority to CN202211677434.6A priority patent/CN115857730A/zh
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Priority to US16/983,981 priority patent/US11232275B2/en
Priority to US17/391,056 priority patent/US12266207B2/en
Priority to KR1020220028976A priority patent/KR102618486B1/ko
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 서로 인접한 제1 영역과 제2 영역을 포함하는 기판, 상기 기판의 전면에 제공된 화소들, 상기 기판의 배면에 제공된 지문 감지 센서를 포함한다. 상기 화소들은 상기 제1 영역에 제공된 제1 화소 및 상기 제2 영역에 제공된 제2 화소를 포함하고, 상기 지문 감지 센서는 상기 제1 영역에 제공된다.

Description

표시 장치{DISPLAY DEVICE}
본 발명은 표시 장치에 관한 것으로, 상세하게는 지문 감지 센서를 갖는 표시 장치에 관한 것이다.
디스플레이에 관한 관심이 고조되고 휴대가 가능한 정보매체를 이용하려는 요구가 높아지면서, 표시 장치에 대한 연구 및 상업화가 중점적으로 이루어지고 있다.
최근의 표시 장치는 사용자의 터치를 입력 받기 위한 터치 센서를 구비하고 있다. 이에 따라, 사용자는 터치 센서를 통해 보다 편리하게 표시 장치를 이용할 수 있게 되었다.
또한 최근에는 보안 기능이 강화된 표시 장치가 개발되고 있다.
본 발명은 지문 감지 센서를 가짐으로써 보안 기능이 강화된 가요성 표시 장치를 제공한다.
본 발명은 또한 터치 위치 및 터치 압력을 감지할 수 있는 가요성 표시 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 서로 인접한 제1 영역과 제2 영역을 포함하는 기판, 상기 기판의 전면에 제공된 화소들, 상기 기판의 배면에 제공된 지문 감지 센서를 포함한다. 상기 지문 감지 센서는 상기 제1 영역에 제공되고, 상기 제1 영역의 투과도는 상기 제2 영역의 투과도보다 높다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 영역은 영상이 표시되는 발광 영역 및 광이 투과되는 투과 영역을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 화소들은 상기 제1 영역에 제공된 제1 화소 및 상기 제2 영역에 제공된 제2 화소를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 화소는 상기 발광 영역에 제공된 적어도 1개의 제1 서브 화소를 포함할 수 있다. 상기 제1 서브 화소는 상기 기판 상에 제공된 제1 전극, 상기 제1 전극 상에 제공된 발광층, 및 상기 발광층 상에 제공된 제2 전극을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 기판과 상기 제1 전극 사이에 제공된 절연층을 더 포함하며, 상기 절연층은 상기 투과 영역으로 연장될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 상기 투과 영역으로 연장될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 제공된 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 전자 주입층 중 적어도 하나를 더 포함하며, 상기 정공 주입층, 상기 정공 수송층, 상기 전자 수송층, 상기 전자 주입층 중 적어도 한 층은 상기 투과 영역으로 연장될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 화소는 적어도 1개의 제2 서브 화소를 가지며, 상기 제1 서브 화소는 상기 제2 서브 화소보다 작은 크기로 제공될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 서브 화소 및 상기 제2 서브 화소는 각각 적색광, 녹색광, 및 청색광 중 어느 하나를 출사할 수 있다. 상기 제1 화소와 상기 제2 화소는 동일한 크기로 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 지문 감지 센서는 광 감지형 센서 또는 초음파 감지형 센서일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 기판 상에 제공되며 터치 위치를 감지하는 제1 센서를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 센서는 자기 정전 용량식 터치 센서일 수 있으며, 상호 정전 용량식 터치 센서일 수도 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 센서는 제1 터치 전극, 및 상기 제1 터치 전극과 이격되며, 상기 제1 터치 전극과 정전 용량을 형성하는 제2 터치 전극을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 터치 전극은 메쉬 구조를 가질 수 있다. 상기 제1 터치 전극은 도전성 고분자를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 기판의 상기 전면 상에 제1 센서와 이격되도록 제공되며, 터치의 압력을 감지하는 제2 센서를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 센서는 도전성 고분자를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 센서는 상기 제1 영역에서 홀을 가지며 상기 제2 영역에 제공될 수 있다. 상기 제2 센서는 상기 제1 영역과 상기 제2 영역에서 서로 분리될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 센서와 상기 제2 센서는 감지 방식이 다를 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 표시 장치의 적어도 일부는 가요성을 가질 수 있으며, 굽혀질 수 있거나 말릴 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 지문 감지 센서를 구비함으로써 보안 기능이 강화된 표시 장치가 제공된다. 이에 더해, 본 발명의 실시예에 따르면 지문 감지 센서가 형성된 영역과 그렇지 않은 영역의 해상도가 실질적으로 동일한 고품질의 표시 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 또한 지문과 동시에 터치 위치 및 터치 압력을 감지할 수 있어 사용 편의성이 높은 표시 장치를 제공한다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 평면도이다.
도 1b는 도 1a의 I-I'에 따른 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치를 나타낸 블록도이다.
도 3은 표시부를 도시한 평면도이다.
도 4a는 도 3의 제1 화소를 좌측으로 90도 회전하여 도시한 평면도이다.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 화소의 단면도로서, 도 4a의 II-II' 선에 따른 단면도이다.
도 4c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1 화소의 단면도로서, 도 4a의 II-II'선에 따른 단면도이다.
도 5a는 도 3의 제2 화소를 좌측으로 90도 회전하여 도시한 평면도이며, 도 5b는 도 5a의 III-III' 선에 따른 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도로 도 1의 I-I'에 대응하는 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치를 나타낸 블록도이다.
도 8a는 자기 정전 용량 방식의 제1 센서를 나타낸 것이다.
도 8b는 상호 정전 용량 방식의 제1 센서를 나타낸 것이다.
도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도로 도 1의 I-I'에 대응하는 것이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치를 나타낸 블록도이다.
도 11a 내지 도 11c는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 센서를 도시한 평면도들이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도로 도 1의 I-I'에 대응하는 것이다.
도 13은 도 11의 표시 장치에 있어서 제1 센서를 도시한 평면도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 나타낸 사시도이다.
도 15a는 도 14의 표시 장치를 접었을 때를 도시한 단면도이다.
도 15b는 도 14의 표시 장치를 말았을 때를 도시한 단면도이다.
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 "상에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 또한, 본 명세서에 있어서, 어느 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 상(on)에 형성되었다고 할 경우, 상기 형성된 방향은 상부 방향만 한정되지 않으며 측면이나 하부 방향으로 형성된 것을 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.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 평면도이며, 도 1b는 도 1a의 I-I'에 따른 단면도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치를 나타낸 블록도이다.
도 1a, 도 1b, 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(DP)는, 표시 패널(PNL)과 표시 패널(PNL)의 전면에 제공된 윈도우(WD)를 포함한다.
표시 패널(PNL)은 전면으로 임의의 시각 정보, 예를 들어, 텍스트, 비디오, 사진, 2차원 또는 3차원 영상 등을 표시한다. 표시 패널(PNL)의 종류는 영상을 표시하는 것으로서 특별히 한정되는 것은 아니다.
표시 패널(PNL)은 영상을 표시하는 것으로서 특별히 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 일 실시예에서는 표시 패널(PNL)이 유기 발광 표시 패널(PNL)인 것을 일 예로서 설명한다. 그러나, 표시 패널(PNL)의 종류는 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 개념에 부합되는 한도 내에서는 다른 표시 패널(PNL)이 사용될 수 있다.
표시 패널(PNL)은 다양한 형상으로 마련될 수 있으며, 예를 들어, 서로 평행한 두 쌍의 변들을 가지는 직사각형의 판상으로 마련될 수 있다. 표시 패널(PNL)이 직사각형의 판상으로 마련되는 경우, 두 쌍의 변들 중 어느 한 쌍의 변이 다른 한 쌍의 변보다 길게 제공될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 설명의 편의를 위해 표시 패널(PNL)이 한 쌍의 장변과 한 쌍의 단변을 갖는 직사각 형상인 경우를 나타내었다.
그러나, 표시 패널(PNL)의 형상은 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어 표시 패널(PNL)은 직선의 변을 포함하는 닫힌 형태의 다각형, 곡선으로 이루어진 변을 포함하는 원, 타원, 등, 직선과 곡선으로 이루어진 변을 포함하는 반원, 반타원, 등 다양한 형상으로 제공될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 표시 패널(PNL)이 직선으로 이루어진 변을 갖는 경우, 각 형상의 모서리 중 적어도 일부는 곡선으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 표시 패널(PNL)이 직사각 형상을 가질 때, 서로 인접한 직선 변들이 만나는 부분이 소정 곡률을 가지는 곡선으로 대체될 수 있다. 즉, 직사각 형상의 꼭지점 부분은 서로 인접한 그 양단이 서로 인접한 두 직선 변들에 연결되고 소정의 곡률을 갖는 곡선 변으로 이루어질 수 있다. 곡률은 위치에 따라 달리 설정될 수 있다. 예를 들어, 곡률은 곡선이 시작되는 위치 및 곡선의 길이 등에 따라 변경될 수 있다.
표시 패널(PNL)는 전체 또는 적어도 일부가 가요성을 가질 수 있다. 예를 들어, 표시 패널(PNL)는 전체 영역에서 가요성을 가질 수 있으며, 또는 가요성 영역에 대응하는 영역에서 가요성을 가질 수 있다.
표시 패널(PNL)은 전면으로 영상을 표시할 수 있다. 표시 패널(PNL)은 표시부(PP)가 제공됨으로써 영상이 표시되는 표시 영역(DA)과 표시 영역(DA)의 적어도 일측에 위치한 비표시 영역(NDA)을 포함한다. 예를 들어, 비표시 영역(NDA)은 표시 영역(DA)을 둘러싸는 형태로 제공될 수 있다.
표시 영역(DA)은 표시 장치(DP)의 형상에 대응하는 형상으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 표시 영역(DA)은 표시 장치(DP)의 형상과 마찬가지로 직선의 변을 포함하는 닫힌 형태의 다각형, 곡선으로 이루어진 변을 포함하는 원, 타원, 등, 직선과 곡선으로 이루어진 변을 포함하는 반원, 반타원, 등 다양한 형상으로 제공될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 표시 영역(DA)이 직사각 형상으로 제공될 수 있다.
표시 패널(PNL)은 지문을 감지하기 위한 제1 영역(A1)과, 제1 영역(A1)에 인접한 제2 영역(A2)을 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 영역(A1)은 제2 영역(A2)보다 작게 제공될 수 있다. 제1 영역(A1)은 사용자의 지문을 인식할 수 있는 크기와 형상으로 제공될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는, 설명의 편의를 위해 제1 영역(A1)이 직사각 형상으로 마련된 것을 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 원형, 타원형, 반원형, 다각형 등으로 제공될 수 있다. 제1 영역(A1)은 제2 영역(A2)으로 둘러싸일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 영역(A1)은 제2 영역(A2)의 일측에만 제공될 수도 있다. 제1 영역(A1)은 표시 영역(DA)에 제공될 수 있다. 제2 영역(A2)은 표시 영역(DA) 및 비표시 영역(NDA)에 제공될 수 있다. 그러나, 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2)이 제공되는 부분은 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 위치에 제공될 수 있다. 예를 들어, 제1 영역(A1)의 일부가 비표시 영역(NDA)에 제공될 수 있다. 또는 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2)이 모두 표시 영역(DA)에만 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 영역(A1)을 투과하는 광을 이용하여 지문을 감지하기 위해 제1 영역(A1)은 제2 영역(A2)보다 투과도가 높다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 영역(A1)의 투과도가 높을수록 후술할 지문 감지 센서의 감지력이 향상될 수 있다.
윈도우(WD)는 표시 패널(PNL)의 전면 상에 제공된다.
윈도우(WD)는 표시 패널(PNL)의 형상에 대응하는 판상으로 제공될 수 있으며, 표시 패널(PNL)의 전면의 적어도 일부를 커버한다. 예를 들어, 표시 패널(PNL)이 직사각 형상으로 제공되는 경우, 윈도우(WD) 또한 이에 대응하는 직사각 형상으로 제공될 수 있다. 또는 표시 패널(PNL)이 원형으로 제공되는 경우, 윈도우(WD) 또한 이에 대응하는 원형으로 제공될 수 있다.
윈도우(WD)는 표시 패널(PNL)로부터의 영상을 투과시킴과 동시에 외부의 충격을 완화시킴으로써, 외부의 충격에 의해 표시 패널(PNL)이 파손되거나 오작동하는 것을 방지한다. 외부로부터의 충격이라 함은 압력, 스트레스 등으로 표현할 수 있는 외부로부터의 힘으로써 표시 패널(PNL)에 결함을 야기하는 힘을 의미한다.
윈도우(WD)는 전체 또는 적어도 일부가 가요성을 가질 수 있다. 예를 들어, 윈도우(WD)는 전체 영역에서 가요성을 가질 수 있으며, 또는 가요성 영역에 대응하는 영역에서 가요성을 가질 수 있다.
구체적으로, 표시 패널(PNL)은, 기판(SUB), 기판(SUB)의 전면 상에 제공된 표시부(PP), 및 기판(SUB)의 배면 상에 제공된 지문 감지 센서(FPS)를 포함한다.
기판(SUB)은 석영, 합성 석영(synthetic quartz), 불화칼슘(calcium fluoride), 불소가 도핑된 석영(F-doped quartz), 소다라임(sodalime) 유리, 무알칼리(non-alkali) 유리, 수지(resin) 등과 같은 절연성 재료로 이루어질 수 있다. 또한, 기판(SUB)은 휘거나 접힘이 가능하도록 가요성(flexibility)을 갖는 재료로 이루어질 수 있고, 단층 구조 또는 다층 구조를 가질 수 있다.
예를 들어, 기판(SUB)은 폴리스티렌(polystyrene), 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol), 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethyl methacrylate), 폴리에테르술폰(polyethersulfone), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리에테르이미드(polyetherimide), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide), 폴리아릴레이트(polyarylate), 폴리이미드(polyimide), 폴리카보네이트(polycarbonate), 트리아세테이트 셀룰로오스(triacetate cellulose), 셀룰로오스아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 다만, 기판(SUB)을 구성하는 재료는 다양하게 변화될 수 있으며, 유리 섬유 강화플라스틱(Fiber glass reinforced plastic) 등으로도 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 기판(SUB)은 폴리이미드 기판일 수 있다. 폴리이미드 기판은 제1 폴리이미드층, 배리어 필름층, 제2 폴리이미드층 등으로 구성될 수 있다. 폴리이미드 기판이 얇고 연성을 갖는 경우, 발광 구조물의 형성을 지원하기 위해 단단한 캐리어 기판 상에 형성될 수 있다. 즉, 예시적인 실시예들에 있어서, 기판(SUB)은 캐리어 기판 상에 제1 폴리이미드층, 배리어 필름층 및 제2 폴리이미드층이 적층된 구성을 가질 수 있다. 예를 들면, 제2 폴리이미드층 상에 절연층을 배치한 후, 절연층 상에 박막 트랜지스터와 발광 소자 등을 형성할 수 있다. 이러한 발광 구조물의 형성 후, 캐리어 기판은 제거될 수 있다. 폴리이미드 기판은 얇고 플렉서블하기 때문에, 폴리이미드 기판 상에 발광 구조물을 직접 형성하기 어려울 수 있다. 이러한 점을 고려하여, 경질의 캐리어 기판을 이용하여 발광 구조물을 형성한 다음, 캐리어 기판을 제거함으로써, 폴리이미드 기판을 기판(SUB)으로 이용할 수 있다.
기판(SUB)은 전면과, 이에 반대되는 배면을 갖는 판상으로 마련된다.
기판(SUB)은 표시 패널(PNL)의 일부이므로, 설명의 편의를 위해, 표시 영역(DA), 비표시 영역(NDA), 제1 영역(A1), 및 제2 영역(A2)에 대응하는 기판(SUB)에서의 영역들을, 표시 영역(DA), 비표시 영역(NDA), 제1 영역(A1), 및 제2 영역(A2)으로 지칭하여 설명한다.
표시부(PP)는 기판(SUB)의 전면(前面)에 제공될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 표시부(PP)는 비표시 영역(NDA)을 제외한 표시 영역(DA)에 제공될 수도 있다. 표시부(PP)는 제1 영역(A1) 및 제2 영역(A2) 모두에 제공된다.
표시부(PP)는 사용자가 입력한 정보 또는 사용자에게 제공하는 정보를 영상으로 표시한다. 다시 말해, 사용자에 의해서 입력되는 데이터와 그 데이터에 따른 동작 수행 결과 및 반응을 표시한다. 표시부(PP)에 대해서는 후술한다.
지문 감지 센서(FPS)는 기판(SUB)의 배면에 제공되며, 사용자의 지문을 인식하는 감지 소자이다.
지문 감지 센서(FPS)는 기판(SUB)의 배면 중 제1 영역(A1)에만 제공되며 제2 영역(A2)에는 제공되지 않는다. 도면에서는 도시되지 않았으나, 지문 감지 센서(FPS)는 별도의 배선, 가요성 인쇄 회로 기판, 테이프 캐리어 패키지, 커넥터, 또는 칩 온 필름 등을 통해 센서 제어부(SC)와 연결될 수 있다.
지문 감지 센서(FPS)는 광 감지형 또는 초음파 감지형 센서일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 감지형 센서는 광 감지형 센서일 수 있으며, 광 감지형 센서는 표시 장치(DP)는 표시 패널(PNL)에 접촉된 물체가 지문의 융선(ridge)인지 또는 골(valley)인지에 따라 가변되는 반사광의 차이를 분별하여 지문을 인식할 수 있다. 지문 감지 센서(FPS)는 사용자의 손가락이 접촉되었을 때뿐만 아니라, 사용자의 손가락이 접촉된 상태로 이동 시에도 지문의 인식이 가능할 수 있다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 감지 센서(FPS)는 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 종류의 사용될 수 있다. 예를 들면, 지문 센서는 정전 용량식, 열감지 방식, 비접촉 방식 등이 적용될 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치(DP)는 센서 제어부(SC) 및 표시 구동부(PC)를 더 포함할 수 있다.
센서 제어부(SC)는 지문 감지 센서(FPS)의 동작을 제어할 수 있으며 지문 감지 센서(FPS)에서의 광 변화량 등을 감지함으로써 사용자의 지문을 감지할 수 있다.
표시 구동부(PC)은 표시 패널(PNL)로 영상 구동 신호를 공급함으로써, 표시 패널(PNL)의 영상 표시 동작을 제어할 수 있다. 이를 위하여, 표시 구동부(PC)는 외부로부터 공급되는 영상 데이터와 제어 신호를 이용하여, 영상 구동 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 표시 구동부(PC)는 영상 데이터와 제어 신호를 호스트(미도시)로부터 공급받을 수 있고, 제어 신호는 수직 동기 신호(Vertical Synchronization Signal), 수평 동기 신호(Horizontal Synchronization Signal), 메인 클럭 신호(Main Clock Signal) 등을 포함할 수 있다. 또한, 영상 구동 신호는 주사 신호, 및 영상 데이터를 이용하여 생성된 데이터 신호 등을 포함할 수 있다.
센서 제어부(SC)와 표시 구동부(PC)는 하나의 구성으로 통합될 수 있다. 예를 들어, 센서 제어부(SC)와 표시 구동부(PC)는 하나의 IC(integrated circuit)로 구현될 수 있다.
도 3은 표시 패널(PNL)의 표시부(PP, 도 1b 참조)를 도시한 평면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 표시부(PP)는 지문을 감지하기 위한 제1 영역(A1)과, 제1 영역(A1)에 인접한 제2 영역(A2)을 포함한다. 제1 영역(A1)에는 제1 화소(PX1)가 제공되며, 제2 영역(A2)에는 제2 화소(PX2)가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 영역(A1)의 제1 화소(PX1)와, 제2 영역(A2)의 제2 화소(PX2)는 실질적으로 동일한 크기로 제공될 수 있으며, 이에 따라, 제1 영역(A1)에서 단위 면적당 제공되는 제1 화소(PX1)의 개수와 제2 영역(A2)에서 단위 면적당 제공되는 제2 화소(PX2)의 개수는 실질적으로 동일할 수 있다. 이에 따라, 지문 센서가 제공되는 영역(즉, 제1 영역(A1))과 지문 센서가 제공되지 않는 영역(즉, 제2 영역(A2))의 해상도는 실질적으로 동일할 수 있다.
도 4a는 도 3의 제1 화소(PX1)를 좌측으로 90도 회전하여 도시한 평면도이며, 도 4b는 도 4a의 II-II' 선에 따른 단면도이다.
먼저 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(DP)에 있어서, 표시부(PP)는 표시 영역(DA)에 제공된 복수 개의 화소들을 포함한다. 화소들은 행과 열을 갖는 매트릭스 형상으로 배열될 수 있다. 그러나, 화소들의 배열 방식은 이와 달리 설정될 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에서는 설명의 편의를 위해 행과 열을 따라 배열된 화소들을 일 예로서 도시하였다.
본 발명의 일 실시예에 따른 화소들은 제1 영역(A1)에 제공된 적어도 하나의 제1 화소(PX1)와 제2 영역(A2)에 제공된 적어도 하나의 제2 화소(PX2)를 포함한다. 제1 화소(PX1)와 제2 화소(PX2)는 각각 복수개로 제공될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서의 화소들의 개수는 설명의 편의를 위해 설정된 것으로서, 도시된 것보다 더 많은 개수의 제1 화소(PX1)들이 제1 영역(A1)에 제공될 수 있으며, 도시된 것보다 더 많은 개수의 제2 화소(PX2)들이 제2 영역(A2)에 제공될 수 있다.
다음으로, 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 제1 영역(A1)에는 제1 화소(PX1)들이 제공된다. 각 제1 화소(PX1)는 적어도 1개의 제1 서브 화소를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 화소(PX1)는 세 개의 제1 서브 화소들(SP1, SP2, SP3)을 포함할 수 있다. 그러나, 제1 화소(PX1)의 서브 화소들의 개수는 이에 한정되는 것은 아니다. 3개의 제1 서브 화소들(SP1, SP2, SP3)은 각각 청색광, 녹색광, 및 적색광을 출사하는 청색 서브 화소, 녹색 서브 화소, 및 적색 서브 화소일 수 있다. 그러나, 제1 서브 화소 각각의 컬러는 이에 한정되는 것은 아니며, 한 컬러와 다른 컬러, 예를 들어, 마젠타색 광, 황색광, 시안색 광, 백색광 등을 출사할 수도 있다.
제1 영역(A1)은 광이 출사되는 발광 영역(EA)과 광이 투과되는 투과 영역(TA)을 갖는다. 발광 영역(EA)과 투과 영역(TA)은 제1 화소들(PX1) 각각에 제공될 수 있는 바, 도 4a 및 도 4b에서는 하나의 투과 영역(TA)과 세 개의 발광 영역(EA)이 제공된 것을 도시하였다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 세 개의 발광 영역(EA)들이 일 방향(예를 들어, 도면 상에서의 가로 방향)으로 순차적으로 배열된다. 투과 영역(TA)은 일 방향으로 연장된다. 발광 영역(EA)과 투과 영역(TA)은 다양한 형태와 개수로 배치될 수 있다. 예를 들어, 발광 영역(EA)과 투과 영역(TA)은 도시한 일 방향과 다른 타 방향(예를 들어, 세로 방향)으로 배열될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 투과 영역(TA)도 복수 개, 예를 들어, 세 개로 제공될 수 있으며, 복수 개의 투과 영역(TA)들 또한 일 방향으로 배치될 수 있다. 또는, 투과 영역(TA)과 발광 영역(EA)이 일 방향으로 서로 교번하여 배치될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 투과 영역(TA)과 발광 영역(EA)은 각각 사각형으로 표시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다각형, 원, 등의 다양한 형상으로 제공될 수 있다.
각 발광 영역(EA)에는 제1 서브 화소들이 일 대 일로 제공될 수 있다. 다시 말해, 투과 영역(TA)을 제외한 발광 영역(EA)에는 제1 서브 화소들(SP1, SP2, SP3)이 각각 제공될 수 있다.
투과 영역(TA)은 투과 영역(TA)을 지나는 광이 관통하도록 개구부(OPN)가 제공될 수 있으며, 제1 서브 화소들이 제공되지 않아 발광이 일어나지 않는다. 투과 영역(TA)은 지문 감지 센서(FPS)로의 광이나 초음파가 진행되도록 하는 경로를 이룬다.
도 4b를 참조하여, 제1 화소(PX1)를 적층 순서와 함께 설명하면 다음과 같다.
제1 화소(PX1)의 발광 영역(EA)에는 제1 서브 화소가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제1 서브 화소는 기판(SUB) 상에 제공된 절연층, 화소 정의막(PDL), 박막 트랜지스터(TFT), 발광 소자, 및 커버층(CV)을 포함할 수 있다. 여기서, 박막 트랜지스터(TFT)는 액티브 패턴(ACT), 게이트 전극(GE), 소스 전극(SE), 및 드레인 전극(DE)을 포함할 수 있다. 절연층은 버퍼층(BF), 게이트 절연막(GI), 층간 절연막(IL), 및 패시베이션막(PSV)을 포함할 수 있다. 발광 소자는 제1 전극(EL1), 제2 전극(EL2), 및 제1 전극(EL1) 및 제2 전극(EL2) 사이에 제공된 유기층을 포함할 수 있다.
버퍼층(BF)은 기판(SUB) 상에 제공된다.
버퍼층(BF)은 기판(SUB)으로부터 금속 원자들이나 불순물들이 확산(예를 들어, 아웃 개싱)되는 현상을 방지할 수 있으며, 액티브 패턴(ACT)을 형성하기 위한 결정화 공정 동안 열의 전달 속도를 조절하여 실질적으로 균일한 액티브 패턴(ACT)을 수득하게 할 수 있다. 또한, 버퍼층(BF)은 기판(SUB)의 표면이 균일하지 않을 경우, 기판(SUB)의 표면의 평탄도를 향상시키는 역할을 수행할 수 있다. 기판(SUB)의 유형에 따라 기판(SUB) 상에 두 개 이상의 버퍼층(BF)이 제공될 수 있거나 버퍼층(BF)이 배치되지 않을 수 있다.
버퍼층(BF) 상에는 액티브 패턴(ACT)이 제공된다.
액티브 패턴(ACT)은 산화물 반도체, 무기물 반도체(예를 들면, 아몰퍼스 실리콘(amorphous silicon), 폴리 실리콘(poly silicon)) 또는 유기물 반도체 등을 포함할 수 있다.
액티브 패턴(ACT) 상에는 게이트 절연막(GI)이 배치될 수 있다. 게이트 절연막(GI)은 액티브 패턴(ACT)을 커버한다. 게이트 절연막(GI)은 기판(SUB) 상에서 전체적으로 배치될 수 있다. 게이트 절연막(GI)은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 금속 산화물 등 다양한 절연 물질로 형성될 수 있다.
게이트 전극(GE)은 게이트 절연막(GI) 중에서 하부에 액티브 패턴(ACT)이 위치하는 부분 상에 배치될 수 있다. 게이트 전극(GE)은 금속, 합금, 금속 질화물, 도전성 금속 산화물, 투명 도전성 물질 등으로 구성될 수 있다.
게이트 전극(GE) 상에는 층간 절연막(IL)이 배치될 수 있다. 층간 절연막(IL)은 발광 영역(EA)에서 게이트 전극(GE)을 커버할 수 있으며, 기판(SUB) 상에서 일 방향을 따라 연장될 수 있다. 즉, 층간 절연막(IL)은 기판(SUB) 상에서 전체적으로 배치될 수 있다. 층간 절연막(IL)은 실리콘 화합물, 금속 산화물 등을 포함할 수 있다.
층간 절연막(IL) 상에는 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)이 배치될 수 있다. 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)은 게이트 절연막(GI) 및 층간 절연막(IL)의 일부를 관통하여 액티브 패턴(ACT)의 일측 및 타측에 각각 접속될 수 있다. 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)은 각기 금속, 합금, 금속 질화물, 도전성 금속 산화물, 투명 도전성 물질 등을 포함할 수 있다.
소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE) 상에는 패시베이션막(PSV)이 배치될 수 있다. 패시베이션막(PSV)은 발광 영역(EA)에서 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)을 커버할 수 있으며 기판(SUB) 상에서 일 방향을 따라 연장될 수 있다. 즉, 패시베이션막(PSV)은 기판(SUB) 상에서 전체적으로 배치될 수 있다. 패시베이션막(PSV)은 실리콘 화합물, 금속 산화물 등을 포함할 수 있다.
제1 전극(EL1)은 패시베이션막(PSV) 상에 배치될 수 있다. 제1 전극(EL1)은 패시베이션막(PSV)의 일부들을 관통하여 드레인 전극(DE)에 접속될 수 있다. 제1 전극(EL1)은 금속, 합금, 금속 질화물, 도전성 금속 산화물, 투명 도전성 물질 등을 포함할 수 있다.
화소 정의막(PDL)은 제1 전극(EL1)의 일부들을 노출시키면서 패시베이션막(PSV) 상에 배치될 수 있다. 화소 정의막(PDL)은 유기 물질 또는 무기 물질로 이루어질 수 있다. 이 경우, 화소 정의막(PDL)에 의해 적어도 일부가 노출된 제1 전극(EL1) 상에 유기층이 제공될 수 있다.
유기층은 정공 주입층(HIL), 정공 수송층(HTL), 발광층(EML), 전자 수송층(ETL), 및 전자 주입층(EIL)을 포함할 수 있다. 정공 주입층(HIL), 정공 수송층(HTL), 전자 수송층(ETL), 및 전자 주입층(EIL)은 본 실시예에서와 같이 모두 형성될 수도 있으나, 그 중 한 층, 또는 두 층은 생략될 수도 있다. 발광층은 서브 화소의 종류에 따라 다양한 컬러의 광을 출사할 수 있다. 발광층은 예를 들어, 적색, 청색, 및 적색 중 어느 하나의 광을 출사할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 컬러의 광을 출사할 수 있다.
제2 전극(EL2)은 화소 정의막(PDL) 및 유기층 상에 배치될 수 있다. 제2 전극(EL2)은 화소 정의막(PDL) 및 유기층을 커버할 수 있으며 기판(SUB) 상에서 일 방향을 따라 연장될 수 있다. 제2 전극(EL2)은 금속, 합금, 금속 질화물, 도전성 금속 산화물, 투명 도전성 물질 등으로 구성될 수 있다. 이들은 단독으로 또는 서로 조합되어 사용될 수 있다.
제2 전극(EL2) 상에는 커버층(CV)이 제공된다.
커버층(CV)은 단일층으로 이루어질 수 있으나, 다중층으로 이루어질 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 커버층(CV)은 3중막으로 이루어질 수 있다. 커버층(CV)은 유기 재료 및/또는 무기 재료로 이루어질 수 있다. 최외곽에 위치한 커버층(CV)은 무기 재료로 이루어질 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 커버층(CV)은 무기 재료/유기 재료/무기 재료 이루어질 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 유기 재료로는 폴리아크릴계 화합물, 폴리이미드계 화합물, 테프론과 같은 불소계 탄소 화합물, 벤조시클로부텐 화합물 등과 같은 유기 절연 물질이 이용될 수 있으며, 무기 재료로는 폴리실록산, 실리콘 질화물, 실리콘 산화물, 실리콘산질화물 등이 이용될 수 있다.
도시하지는 않았으나, 커버층(CV) 상에는 봉지층이 더 제공될 수 있다. 봉지층은 평판 형상의 유리나 고분자 필름으로 제공될 수 있다. 봉지층은 기판(SUB)과 봉지층 사이의 구성요소를 외부로부터 보호할 수 있다.
제1 화소(PX1)의 투과 영역(TA)에는 개구부(OPN)가 제공된다. 개구부(OPN)는 절연층의 적어도 일부와 발광을 위한 구성 요소가 제거되는 방식으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 층간 절연막(IL), 패시베이션막(PSV), 화소 정의막(PDL), 제2 전극(EL2) 등이 제거됨으로써 형성될 수 있다. 그러나, 제거되는 구성 요소는 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 게이트 절연막(GI)이나 버퍼층(BF)도 제거될 수 있다.
제1 영역(A1)의 제1 화소(PX1)의 투과 영역(TA)에 개구부(OPN)가 형성됨으로써, 상측으로부터 하측 방향으로 개구부(OPN)를 투과하는 광은 곧바로 제1 영역(A1)에 제공된 지문 감지 센서(FPS)로 도달할 수 있으며, 또는 지문 감지 센서(FPS)로부터 개구부(OPN)를 통해 상측으로 광이 진행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 투과 영역(TA)은 상술한 형태와 다른 형태를 가질 수 있다.
도 4c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1 화소(PX1)의 단면도로서, 도 4a의 II-II'선에 따른 단면도이다. 이하의 실시예에서는 설명의 중복을 방지하기 위해, 상술한 실시예와 다른 점을 위주로 설명한다. 또한, 실질적으로 동일한 기능을 하는 구성 요소에는 동일한 부호를 사용하여 설명하기로 한다.
도 4a 및 도 4c를 참조하면, 제1 화소(PX1)의 발광 영역(EA)에는 제1 서브 화소가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제1 서브 화소는 기판(SUB) 상에 발광 영역(EA) 상에 제공된 절연층, 화소 정의막(PDL), 박막 트랜지스터(TFT), 발광 소자, 및 커버층(CV)을 포함할 수 있다. 여기서, 박막 트랜지스터(TFT)는 액티브 패턴(ACT), 게이트 전극(GE), 소스 전극(SE), 및 드레인 전극(DE)을 포함할 수 있다. 절연층은 버퍼층(BF), 게이트 절연막(GI), 층간 절연막(IL), 및 패시베이션막(PSV)을 포함할 수 있다. 발광 소자는 제1 전극(EL1), 제2 전극(EL2), 및 제1 전극(EL1) 및 제2 전극(EL2) 사이에 제공된 유기층을 포함할 수 있다.
투과 영역(TA)의 기판(SUB) 상에는 절연층과 제1 전극(EL1)이 제공될 수 있다. 상세하게는, 버퍼층(BF), 게이트 절연막(GI), 층간 절연막(IL), 패시베이션막(PSV), 및 제1 전극(EL1)이 순차적으로 제공될 수 있다.
버퍼층(BF), 게이트 절연막(GI), 층간 절연막(IL), 패시베이션막(PSV), 및 제1 전극(EL1) 각각은 발광 영역(EA)으로부터 연장된 형태를 가질 수 있다.
화소 정의막(PDL)에는 발광 영역(EA)에 대응하는 영역의 제1 전극(EL1)이 노출되도록 개구가 형성된다. 이에 더해, 화소 정의막(PDL)의 투과 영역(TA)에 대응하는 영역에도 제1 전극(EL1)이 노출되도록 개구가 형성된다. 투과 영역(TA)에 노출된 제1 전극(EL1) 상에는 순차적으로, 발광층(EML)을 제외한 유기층의 일부가 제공될 수 있다. 즉, 투과 영역(TA)의 제1 전극(EL1) 상에는 정공 주입층(HIL), 정공 수송층(HTL), 전자 수송층(ETL), 및 전자 주입층(EIL) 중 적어도 한 층이 제공될 수 있다.
유기층은 광을 출사하는 발광층(EML)이 제공되지 않으므로, 전체적으로 투명하게 되며, 이에 따라, 유기층 내로 광이 투과할 수 있게 된다.
발광 영역(EA)과 투과 영역(TA)의 각 구성 요소는 동일한 공정을 이용하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 유기층 형성시, 발광층(EML)을 제외한 정공 주입층(HIL), 정공 수송층(HTL), 전자 수송층(ETL), 및 전자 주입층(EIL)은 발광 영역(EA)과 투과 영역(TA)에 동시에 형성될 수 있으며, 발광층(EML)은 발광 영역(EA)에만 형성된다.
도 5a는 도 3의 제2 화소(PX2)를 좌측으로 90도 회전하여 도시한 평면도이며, 도 5b는 도 5a의 III-III' 선에 따른 단면도이다.
도 5a와 도 5b를 참조하면, 제2 화소(PX2)에는 발광 영역(EA)이 배치되며, 투과 영역(TA)은 제공되지 않는다. 발광 영역(EA)은 제2 화소(PX2)들 각각에 제공될 수 있으며, 도 5a에서는 하나의 화소에 세 개의 발광 영역(EA)이 제공된 것을 도시하였다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 세 개의 발광 영역(EA)들이 일 방향(예를 들어, 도면 상에서의 가로 방향)으로 순차적으로 배열될 수 있다. 그러나, 발광 영역(EA)은 다양한 개수와 형태로 배치될 수 있다. 예를 들어, 발광 영역(EA)은 도시한 일 방향과 다른 타 방향(예를 들어, 세로 방향)으로 배열될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 발광 영역(EA)은 사각형으로 표시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다각형, 원, 등의 다양한 형상으로 제공될 수 있다.
도 5b를 다시 참조하면, 발광 영역(EA)에는 3개의 제2 서브 화소들(SP1', SP2', SP3')이 제공될 수 있다. 각 발광 영역(EA)에는 제2 서브 화소들이 일 대 일로 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제2 서브 화소는 기판(SUB) 상에 제공된 버퍼층(BF), 게이트 절연막(GI), 층간 절연막(IL), 패시베이션막(PSV), 화소 정의막(PDL), 박막 트랜지스터(TFT), 발광 소자, 및 커버층(CV)을 포함할 수 있다. 여기서, 박막 트랜지스터(TFT)는 액티브 패턴(ACT), 게이트 전극(GE), 소스 전극(SE), 및 드레인 전극(DE)을 포함할 수 있다. 발광 소자는 제1 전극(EL1), 제2 전극(EL2), 및 제1 전극(EL1) 및 제2 전극(EL2) 사이에 제공된 유기층을 포함할 수 있다. 유기층은 정공 주입층(HIL), 정공 수송층(HTL), 발광층(EML), 전자 수송층(ETL), 및 전자 주입층(EIL)을 포함할 수 있다.
제2 서브 화소는 화소 정의막(PDL), 발광 소자를 제외하고는 상술한 도 4c에 도시된 제1 서브 화소와 실질적으로 동일한 구조를 갖는다. 다만, 상기 제2 서브 화소는 도 4c에 도시된 제1 서브 화소와 달리 투과 영역(TA; 도 4c 참조)에 해당하는 부분이 없으며, 발광 영역(EA; 도 4c 참조)이 확장된 형상을 갖는다. 상기 제2 서브 화소는 상기 제1 서브 화소보다 큰 크기로 제공될 수 있다. 제1 화소(PX1)와 제2 화소(PX2)의 크기가 실질적으로 동일하더라도 제1 화소(PX1) 내에는 투과 영역(TA)이 제공되기 때문에, 제1 화소(PX1)의 발광 영역(EA)은 제2 화소(PX2)의 발광 영역(EA)보다 작다. 이에 따라, 제1 화소(PX1)의 발광 영역(EA)에 제공된 제1 서브 화소는 제2 화소(PX2)의 발광 영역(EA)에 제공된 제2 서브 화소보다 작은 크기를 갖는다.
제2 서브 화소에 있어서, 화소 정의막(PDL)은 발광 영역(EA)의 가장자리를 따라 제공되며, 유기층은 화소 정의막(PDL) 내에 제공된다.
상술한 구조를 갖는 표시 장치(DP)에 있어서, 지문 감지 센서가 제공된 제1 영역(A1)에서의 투과도는 지문 감지 센서(FPS)가 제공되지 않은 제2 영역(A2)에서의 투과도보다 높으며, 이에 따라, 지문 감지 센서(FPS)가 용이하게 사용자의 지문을 감지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 투과도 차이를 제1 영역(A1)의 서브 화소들의 크기를 제2 영역(A2)의 서브 화소들보다 작게 함으로써 구현하는 것을 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 투과도의 차이는 상술한 방법 이외에도 제1 및 제2 영역(A1, A2)에서의 배선 구조 등을 변경함으로써 구현될 수도 있다. 예를 들어, 제1 영역(A1)에서의 배선의 폭을 상대적으로 좁게 하고, 제2 영역(A2)에서의 배선의 폭을 상대적으로 넓게 함으로써 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2)에서의 투과도 차이를 구현할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에서는 절연층의 일부를 제거하는 방식으로 제1 영역(A1)에서의 투과도를 향상시키는 것을 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 영역(A1) 및 제2 영역(A2)에서의 버퍼층(BF), 게이트 절연막(GI), 층간 절연막(IL), 패시베이션막(PSV), 및/또는 커버층(CV)의 두께를 조절함으로써 투과도 차이의 구현이 가능하다.
상술한 구조를 갖는 표시 장치(DP)는 제1 영역(A1)에 사용자의 터치가 있을 때 기판(SUB)의 배면에 제공된 지문 감지 센서(FPS)에 의해 사용자의 지문을 인식할 수 있다. 예를 들어, 지문 감지 센서(FPS)가 광 감지 센서인 경우, 제1 영역(A1)의 투과 영역(TA)을 통해 광이 진행하므로 광을 감지함으로써 사용자의 지문을 감지할 수 있다. 지문 감지 센서(FPS)가 초음파 감지 센서인 경우에도 제1 영역(A1)의 투과 영역(TA)을 통해 초음파가 진행하므로 초음파를 감지함으로써 사용자의 지문을 감지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(DP)는 상술한 구성 요소 이외에도 사용자의 터치 위치를 감지하는 다른 센서를 더 포함할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(DP)의 단면도로 도 1의 I-I'에 대응하는 것이다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치(DP)를 나타낸 블록도이다.
도 6과 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(DP)의 표시 패널(PNL)은 기판(SUB), 기판(SUB)의 전면 상에 제공된 표시부(PP), 표시부(PP) 상에 제공된 제1 센서(S1), 기판(SUB)의 배면 상에 제공된 지문 감지 센서(FPS)를 포함한다.
기판(SUB), 표시부(PP), 및 지문 감지 센서(FPS)는 상술한 실시예와 실질적으로 동일할 수 있으므로, 설명을 생략하며, 상술한 실시예와 다른 점을 위주로 설명한다.
제1 센서(S1)는 사용자의 터치가 있을 때, 터치의 위치를 감지하기 위한 센서이다. 제1 센서(S1)는 다양한 방식의 센서일 수 있으며, 예를 들어, 정전 용량 방식, 저항막 방식 등의 센서일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 센서 제어부(SC)는 지문 감지 센서(FPS) 및 제1 센서(S1)의 동작을 제어할 수 있다. 센서 제어부(SC)는 지문 감지 센서(FPS)에서의 광 변화량 등을 감지함으로써 사용자의 지문을 감지할 수 있으며, 제1 센서(S1)의 정전 용량 등을 감지함으로써 사용자의 터치에 따른 터치 위치를 감지할 수 있다. 본 실시예에 있어서, 상기 센서 제어부(SC)는 지문 감지 센서(FPS) 및 제1 센서(S1)의 동작을 동시에 구동하거나, 또는 순차적으로 구동할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 센서(S1)는 표시부(PP) 상에 위치한 것으로 도시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 센서(S1)는 표시부(PP)의 상부 이외의 위치에 제공될 수 있다. 예를 들어, 제1 센서는 기판(SUB)과 표시부(PP) 사이에 제공될 수 있으며, 또는, 표시부(PP) 내에 제공될 수 있다.
도 6와 같이, 제1 센서(S1)가 표시 패널(PNL) 내에 위치하는 경우, 제1 센서(S1)와 표시 패널(PNL)을 일체화할 수 있다. 이를 통해, 불필요한 기판(SUB) 또는 층을 제거할 수 있어, 표시 장치(DP)의 두께를 감소시키고, 제조 비용을 절감할 수 있다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 센서(S1)를 도시한 평면도로서, 도 8a는 자기 정전 용량 방식의 제1 센서(S1)를 나타낸 것이며, 도 8b는 상호 정전 용량 방식의 제1 센서(S1)를 나타낸 것이다.
도 8a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 제1 센서(S1)는 자기 정전 용량 방식의 센서일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제1 센서(S1)는 다수의 터치 전극들(SS1), 배선들(TRL), 및 배선들(TRL)의 일 단에 제공된 패드들(TRP)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 터치 전극들(SS1)은 사각 형상을 갖는 것으로 도시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 형상으로 변형될 수 있다. 예를 들어, 터치 전극들(SS1) 각각은 원형으로 구현될 수 있다. 또는 터치 전극들(SS1) 각각이 일 방향으로 연장되어 전체적으로 스트라이프 형상을 이룰 수도 있다. 터치 전극들(SS1)이 일 방향으로 연장되는 경우, 연장되는 방향은 기판(SUB)의 장변 방향, 또는 단변 방향, 또는 경사진 방향 등 다양하게 변형될 수 있다.
터치 전극들(SS1)은 도전성 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도전성 재료로는 금속, 이들의 합금, 도전성 고분자, 도전성 금속 산화물 등이 사용될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 금속으로는 구리, 은, 금, 백금, 팔라듐, 니켈, 주석, 알루미늄, 코발트, 로듐, 이리듐, 철, 루테늄, 오스뮴, 망간, 몰리브덴, 텅스텐, 니오브, 탄탈, 타이타늄, 비스머스, 안티몬, 납 등을 들 수 있다. 도전성 금속 산화물로는 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), AZO(Antimony Zinc Oxide), ITZO(Indium Tin Zinc Oxide), ZnO(Zinc Oxide), SnO2(Tin Oxide) 등을 들 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 터치 전극들(SS1)은 단일막 또는 다중막으로 이루어질 수 있다. 도전성 고분자로는 폴리티오펜계, 폴리피롤계, 폴리아닐린계, 폴리아세틸렌계, 폴리페닐렌계 화합물 및 이들의 혼합물 등을 들 수 있으며, 특히 폴리티오펜계 중에서도 PEDOT/PSS 화합물을 사용할 수 있다. 도전성 고분자는 제조가 용이할 뿐 아니라, 도전성 금속 산화물, 예를 들어, ITO보다 가요성이 높기 때문에 벤딩 시 크랙의 가능성이 감소될 수 있다.
터치 전극들(SS1) 및 배선들(TRL)은 별도의 기판(SUB)으로 구현되거나, 표시 장치(DP)에 포함된 다양한 구성요소 상에 구현될 수 있다. 예를 들어, 터치 전극들(SS1) 및 배선들(TRL)은 표시 장치(DP)에서 사용되는 표시부(PP) 상에 형성될 수 있다.
터치 전극들(SS1) 및 배선들(TRL)은 별도의 기판(SUB)으로 구현되는 경우, 기판(SUB)은 유리, 수지(resin) 등과 같은 절연성 재료로 이루어질 수 있다. 또한, 기판(SUB)은 휘거나 접힘이 가능하도록 가요성(flexibility)을 갖는 재료로 이루어질 수 있고, 단층 구조 또는 다층 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 기판(SUB)은 폴리스티렌(polystyrene), 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol), 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethyl methacrylate), 폴리에테르술폰(polyethersulfone), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리에테르이미드(polyetherimide), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide), 폴리아릴레이트(polyarylate), 폴리이미드(polyimide), 폴리카보네이트(polycarbonate), 트리아세테이트 셀룰로오스(triacetate cellulose), 셀룰로오스아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 다만, 기판(SUB)을 구성하는 재료는 다양하게 변화될 수 있으며, 유리 섬유 강화플라스틱(FRP, Fiber glass reinforced plastic) 등으로도 이루어질 수 있다.
배선들(TRL)은 터치 전극들(SS1)과 패드들(TRP) 사이에 연결될 수 있다. 또한, 배선들(SS1)은 패드들(TRP)을 통하여 센서 제어부(SC)와 연결될 수 있다. 예를 들어, 패드들(TRP)은 별도의 배선, 가요성 인쇄 회로 기판, 테이프 캐리어 패키지, 커넥터, 또는 칩 온 필름 등을 통해 센서 제어부(SC)와 연결될 수 있다.
제1 센서(S1)에 터치가 입력되는 경우, 터치와 연관된 터치 전극들(SS1)의 자기 정전 용량(self-capacitance)이 변화하게 되므로, 센서 제어부(SC)는 터치 전극들(SS1)로부터 출력되는 신호를 이용하여 터치 위치를 검출할 수 있다.
도 8b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 제1 센서(S1)는 상호 정전 용량 방식의 센서일 수 있다.
또한, 제1 센서(S1)는 제1 터치 전극들(SSa), 제2 터치 전극들(SSb), 배선들(TRL), 및 배선들(TRL)의 일단에 제공된 패드들(TRP)을 포함할 수 있다.
제1 터치 전극들(SSa)은 제1 방향으로 길게 형성되어 일 방향과 교차하는 다른 방향을 따라 복수개가 배열될 수 있다. 제2 터치 전극들(SSb)은 제1 터치 전극들(SSa)과 이격 위치됨으로써, 제1 터치 전극들(SSa)과 함께 상호 정전 용량 방식의 센서로 동작할 수 있다. 이를 위하여, 제2 터치 전극들(SSb)은 제1 터치 전극들(SSa)과 교차되도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 제2 터치 전극들(SSb)은 다른 방향으로 길게 형성되어 일 방향을 따라 복수개가 배열될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 및 제2 터치 전극들(SSa, SSb)을 다이아몬드 형상으로 도시하였으나, 이들의 형상은 다양하게 변경될 수 있다. 예컨대, 제1 및 제2 터치 전극들(SSa, SSb) 각각은 원형으로 구현될 수도 있다. 또한, 제1 전극들(SSa) 각각은 일 방향으로 연장된 스트라이프 형상을 가질 수 있으며, 제2 터치 전극들(SSa, SSb) 각각은 제1 전극들(SSa)과 서로 교차하는 방향으로 연장된 스트라이프 형상을 가질 수 있다.
상기와 같은 제1 터치 전극들(SSa)과 제2 터치 전극들(SSb)의 배치에 의해, 제1 터치 전극들(SSa)과 제2 터치 전극들(SSb) 간의 상호 정전 용량(mutual capacitance)이 형성되며, 제1 센서(S1)에 터치가 입력되는 경우 터치와 연관된 상호 정전 용량이 변화하게 된다. 제1 터치 전극들(SSa)과 제2 터치 전극들(SSb)의 접촉을 막기 위하여, 제1 터치 전극들(SSa)과 제2 터치 전극들(SSb) 사이에는 절연막(미도시)이 형성될 수 있다. 절연막은 제1 터치 전극들(SSa)과 제2 터치 전극들(SSb)의 사이에서 전면적으로 형성되거나, 제1 터치 전극들(SSa)과 제2 터치 전극들(SSb)의 교차 부위에서 국부적으로 형성될 수 있다.
제1 터치 전극들(SSa)과 제2 터치 전극들(SSb)은 투명 도전성 물질로 형성되는 것이 바람직하나, 불투명 금속 등과 같은 여타 도전성 물질로도 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 터치 전극들(SSa)과 제2 터치 전극들(SSb)은 앞서 설명한 터치 전극과 동일한 물질로 형성될 수 있다.
도 8b에서는 제1 터치 전극들(SSa)과 제2 터치 전극들(SSb)을 사각 형상으로 도시하였으나, 제1 터치 전극들(SSa)과 제2 터치 전극들(SSb)의 형상은 다양하게 변화될 수 있다. 또한, 제1 터치 전극들(SSa)과 제2 터치 전극들(SSb)은 유연성을 가지기 위하여, 메쉬 구조를 가질 수 있다.
배선들(TRL)은 터치 전극들(SS1)과 패드들(TRP) 사이에 연결될 수 있다. 또한, 배선들(TRL)은 패드들(TRP)을 통하여 센서 제어부(SC)와 연결될 수 있다. 예를 들어, 패드들(TRP)은 별도의 배선, 가요성 인쇄 회로 기판, 테이프 캐리어 패키지, 커넥터, 칩 온 필름 등을 통해 센서 제어부(SC)와 연결될 수 있다.
제1 터치 전극들(SSa)은 센서 제어부(SC)로부터 구동 신호를 공급받고, 제2 터치 전극들(SSb)은 정전 용량의 변화를 반영한 감지 신호를 센서 제어부(SC)로 출력할 수 있다. 이에 따라, 센서 제어부(SC)는 제2 터치 전극들(SSb)로부터 출력되는 감지 신호를 이용하여 터치 위치를 검출할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(DP)는 상술한 구성 요소 이외에도 사용자의 터치 압력을 감지하는 다른 센서를 더 포함할 수 있다.
도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(DP)의 단면도로 도 1의 I-I'에 대응하는 것이다. 도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치(DP)를 나타낸 블록도이다.
도 9와 도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(DP)의 표시 패널(PNL)은 기판(SUB), 기판(SUB)의 전면 상에 제공된 표시부(PP), 표시부(PP) 상에 제공된 제1 센서(S1), 제1 센서(S1) 상에 제공된 완충 부재(BFM), 완충 부재(BFM) 상에 제공된 제2 센서(S2), 및 기판(SUB)의 배면 상에 제공된 지문 감지 센서(FPS)를 포함한다.
기판(SUB), 표시부(PP), 지문 감지 센서(FPS), 및 제1 센서(S1)는 상술한 실시예와 실질적으로 동일할 수 있으므로, 설명을 생략하며, 상술한 실시예와 다른 점을 위주로 설명한다.
제2 센서(S2)는 사용자의 터치가 있을 때, 터치의 압력을 감지하기 위한 센서이다. 제2 센서(S2)는 다양한 방식의 센서일 수 있으며, 예를 들어, 제1 센서(S1)와의 정전 용량을 감지하는 정전 용량 방식의 센서일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 센서(S1)와 제2 센서(S2)는 감지 방식이 지문 감지 센서와 다를 수 있다. 예를 들어, 지문 감지 센서의 경우 광이나 초음파를 이용한 방식의 감지 센서일 수 있으며, 제1 센서(S1)와 제2 센서(S2)는 정전 용량 변화를 감지하는 방식의 센서일 수 있다. 또한, 제1 센서(S1)와 제2 센서(S2)는 감지 방식이 서로 같거나 다를 수 있다. 예를 들어, 제1 센서(S1)는 상호 정전 용량 방식의 센서일 수 있으며 제2 센서(S2)는 상호 FSR(force sensor resistor) 센서일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 제2 센서(S1)가 제1 센서(S1)와 제2 센서(S2) 사이의 정전 용량을 감지하는 정전 용량 방식의 센서인 것을 일예로서 설명한다.
완충 부재(BFM)는 제1 센서(S1)와 제2 센서(S2) 사이에 위치할 수 있다. 이에 따라, 완충 부재(BFM)는 제1 센서(S1) 및 제2 센서(S2)에 접촉될 수 있다.
완충 부재(BFM)는 외부의 충격을 완화시키는 역할을 수행할 수 있으며, 이를 위해 탄성력을 가질 수 있다. 예를 들어, 완충 부재(BFM)는 외부로부터의 압력에 의해 변형이 일어나며, 외부로부터의 압력이 제거되면 다시 원 상태로 복원 가능한 탄성력을 가질 수 있다.
또한, 완충 부재(BFM)는 제1 센서(S1)와 제2 센서(S2) 사이의 전기적 단락을 방지하기 위해 절연성을 가질 수 있다.
완충 부재(BFM)는 탄성력을 갖도록 다공성 고분자로 제공될 수 있다. 예를 들어, 완충 부재(BFM)는 스폰지와 같이 발포체 형태로 제공될 수 있다.
예를 들어, 완충 부재(BFM)는 열가소성 탄성 중합체(thermoplastic elastomer), 폴리스티렌(polystyrene), 폴리올레핀(polyolefin), 폴리우레탄 열가소성 탄성 중합체(polyurethane thermoplastic elastomers), 폴리아미드(polyamides), 합성고무(synthetic rubbers), 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane), 폴리부타디엔(polybutadiene), 폴리이소부티렌(polyisobutylene), 폴리(스티렌-부타디엔-스티렌)[poly(styrene-butadienestyrene)], 폴리우레탄(polyurethanes), 폴리클로로프렌(polychloroprene), 폴리에틸렌(polyethylene), 실리콘(silicone), 등 및 이들의 조합들을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 의한 완충 부재(BFM)는 하나로 제공될 수 있으나, 다수 개의 분리된 형태로 제공될 수 있다. 즉, 완충 부재들은 서로 상호 분리되어 위치할 수 있으며, 다양한 형상을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는, 상기 완충 부재(BFM)가 제공된 것을 개시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 완충 부재(BFM) 대신 공기층이 제공될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 센서 제어부(SC)는 지문 감지 센서(FPS), 제1 센서(S1) 및 제2 센서(S2)의 동작을 제어할 수 있다. 센서 제어부(SC)는 지문 감지 센서(FPS)에서의 광 변화량 등을 감지함으로써 사용자의 지문을 감지할 수 있으며, 제1 센서(S1)의 정전 용량 등을 감지함으로써 사용자의 터치에 따른 터치 위치를 감지할 수 있으며, 이에 더해, 제2 센서(S2)의 정전 용량 등을 감지함으로써 사용자의 터치에 따른 터치 압력을 감지할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 센서 제어부(SC)는 지문 감지 센서(FPS), 제1 센서(S1), 및 제2 센서(S2)의 동작을 동시에 구동하거나, 또는 순차적으로 구동할 수 있다.
사용자의 터치 등에 따라 제2 센서(S2)에 압력이 가해지는 경우, 제1 센서(S1)와 제2 센서(S2)와 사이의 완충 부재(BFM)의 두께가 변화되고, 이에 따라 제1 센서(S1)와 제2 센서(S2) 사이의 정전 용량은 변화될 수 있다. 따라서, 제2 센서(S2)에서 발생되는 정전 용량의 변화량을 이용하여, 압력의 세기를 검출할 수 있다.
제2 센서(S2)에 인가되는 압력은 주로 사용자의 터치에 의해 발생할 수 있으나, 이에 제한되지 않으며 그 외 다양한 원인에 의하여 발생할 수 있다.
센서 제어부(SC)는 제1 센서(S1)와 제2 센서(S2) 사이에 존재하는 정전 용량의 변화량을 감지함으로써, 제2 센서(S2)에 인가되는 압력을 검출할 수 있다.
도 9와 같이, 제1 센서(S1) 및 제2 센서(S2)가 표시 패널(PNL) 내에 위치하는 경우, 제1 센서(S1) 및 제2 센서(S2)와 표시 패널(PNL)을 일체화할 수 있다. 이를 통해, 불필요한 기판(SUB) 또는 층을 제거할 수 있어, 표시 장치(DP)의 두께를 감소시키고, 제조 비용을 절감할 수 있다.
도 11a 내지 도 11c는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 센서(S2)를 도시한 평면도들이다.
도 11a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 제2 센서(S2)는 터치 전극(SS)과, 배선(TRL), 및 배선(TRL)의 일 단에 제공된 패드(TRP)를 포함할 수 있다.
터치 전극(SS)은 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2)의 전부 또는 대부분을 커버하며 분리되지 않는 일체, 즉, 통판으로 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 사용자에게 지문 감지 영역, 즉, 제1 영역(A1)의 위치가 시인되도록 제1 영역(A1)에, 또는 제2 영역(A2)에서 제1 영역(A1)과 인접한 부분에 식별 패턴(미도시)이 제공될 수 있다. 식별 패턴은 사용자가 제1 영역(A1)을 식별할 수 있는 것이면 족하며, 그 형상이나 위치가 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 영역(A1)의 가장자리를 따라 식별 패턴이 제공될 수 있으며, 식별 패턴은 블랙 매트릭스로 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 식별 패턴이 블랙 매트릭스로 형성되는 경우, 윈도우의 배면에 다른 영역을 차광하는 블랙 매트릭스와 함께 형성될 수 있다.
터치 전극(SS)은 도전성 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도전성 재료로는 금속, 이들의 합금, 도전성 고분자, 도전성 금속 산화물 등이 사용될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 금속으로는 구리, 은, 금, 백금, 팔라듐, 니켈, 주석, 알루미늄, 코발트, 로듐, 이리듐, 철, 루테늄, 오스뮴, 망간, 몰리브덴, 텅스텐, 니오브, 탄탈, 타이타늄, 비스머스, 안티몬, 납 등을 들 수 있다. 도전성 금속 산화물로는 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), AZO(Antimony Zinc Oxide), ITZO(Indium Tin Zinc Oxide), ZnO(Zinc Oxide), SnO2(Tin Oxide) 등을 들 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 터치 전극(SS)은 단일막 또는 다중막으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 도전성 고분자로는 폴리티오펜계, 폴리피롤계, 폴리아닐린계, 폴리아세틸렌계, 폴리페닐렌계 화합물 및 이들의 혼합물 등을 들 수 있으며, 특히 폴리티오펜계 중에서도 PEDOT/PSS 화합물을 사용할 수 있다. 도전성 고분자는 습식 코팅으로 용이하게 제조될 수 있으며, 특히 롤-투-롤 방식으로 제조될 수 있다.
도전성 고분자는 도전성 금속 산화물, 예를 들어, ITO보다 가요성이 높기 때문에 벤딩 시 크랙의 가능성이 감소될 수 있다.
PEDOT/PSS 화합물의 경우, 상대적으로 낮은 저항과 상대적으로 높은 광투과율을 가질 수 있다. 또한, 기판(SUB)이나 점착제와 유사한 굴절률을 가질 수 있어 상대적인 광 손실이 적을 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, PEDOT/PSS로 이루어진 막의 경우, 인듐-틴-옥사이드로 이루어진 도전막과 실질적으로 동일한 정도의 표면 저항과 광투과율을 가질 수 있는 바, 약 100W/sq 내지 약 300W/sq의 표면 저항, 예를 들어, 150W/sq의 표면 저항, 및 약 80% 이상의 광투과율, 예를 들어, 약 88% 이상의 광투과율을 가질 수 있다. 또한, PEDOT/PSS의 경우 0.4%의 헤이즈, 및 약 4.1%의 광손실률을 가질 수 있다.
배선(TRL)은 터치 전극(SS)과 패드(TRP) 사이에 연결될 수 있다. 또한, 배선(TRL)은 패드(TRP)를 통하여 센서 제어부(SC)와 연결될 수 있다. 예를 들어, 패드(TRP)는 별도의 배선, 가요성 인쇄 회로 기판, 테이프 캐리어 패키지, 커넥터, 또는 칩 온 필름 등을 통해 센서 제어부(SC)와 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 제2 센서(S2)의 터치 전극(SS)의 형상은 다양하게 제공될 수 있다.
도 11b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 센서(S2)는 자기 정전 용량 방식의 터치 센서와 유사하게 복수 개의 터치 전극들(SS2)를 포함한 형태로 제공될 수 있다. 즉, 제2 센서(S2)는 다수의 터치 전극들(SS2), 배선들(TRL), 및 배선들(TRL)의 일 단에 제공된 패드들(TRP)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 제2 센서(S2)가 복수 개의 터치 전극들(SS2)을 포함함으로써 단일 터치뿐만 아니라 멀티 터치에서의 압력을 감지할 수 있다.
제2 센서(S2)가 제1 센서(S1)와의 사이에서 단일 또는 복수 개의 정전 용량 변화를 감지할 수 있는 구조라면 그 형상은 한정되지 않는다. 예를 들어, 도시하지는 않았으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 센서(S2)는 상호 정전 용량 방식의 터치 센서와 유사한 형태로 제공될 수 있다.
도 11c를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 센서(S2)는 도 10a와 유사한 형태를 가지되, 터치 전극(SS2)이 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2)에서 서로 분리될 수 있다. 서로 분리된 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2) 중 일부에는 사용자에게 지문 감지 영역, 즉, 제1 영역(A1)의 위치가 시인되도록 제1 영역(A1)에, 또는 제2 영역(A2)에서 제1 영역(A1)과 인접한 부분에 식별 패턴이 제공될 수 있다. 식별 패턴은 사용자가 제1 영역(A1)을 식별할 수 있는 것이면 족하며, 그 형상이나 위치가 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 영역(A1)의 가장자리를 따라 식별 패턴이 제공될 수 있으며, 식별 패턴은 블랙 매트릭스로 형성될 수 있다.
도시하지는 않았으나, 서로 분리된 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2)의 터치 전극(SS2)은 별도의 배선 등을 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 또는 서로 분리된 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2)의 터치 전극은 별도의 배선 등을 통해 각각 센서 제어부(SC)에 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(DP)는 지문 감지 센서(FPS)와 제1 및 제2 센서(S1, S2)를 이용하여 다양한 방식으로 지문, 터치 위치, 및/또는 터치 압력을 감지할 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(DP)의 단면도로 도 1의 I-I'에 대응하는 것이다. 도 13은 도 12의 표시 장치(DP)에 있어서 제1 센서(S1)를 도시한 평면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(DP)의 표시 패널(PNL)은 기판(SUB), 기판(SUB)의 전면 상에 제공된 표시부(PP), 표시부(PP) 상에 제공된 제1 센서(S1), 제1 센서(S1) 상에 제공된 완충 부재(BFM), 완충 부재(BFM) 상에 제공된 제2 센서(S2), 및 기판(SUB)의 배면 상에 제공된 지문 감지 센서(FPS)를 포함한다.
기판(SUB), 표시부(PP), 지문 감지 센서(FPS), 및 제2 센서(S2)는 상술한 실시예와 실질적으로 동일할 수 있으므로, 설명을 생략하며, 상술한 실시예와 다른 점을 위주로 설명한다.
본 실시예에 있어서, 제1 센서(S1)는 설명의 편의를 위해 자기 정전 용량 방식 센서로 도시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 센서(S1)는 다양한 방식의 센서일 수 있다. 예를 들어 제1 센서(S1)는 상호 정전 용량 방식의 센서일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 제1 센서(S1)는 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2) 중 실질적으로 제2 영역(A2)에만 제공될 수 있다. 제1 센서(S1)에 있어서, 제1 영역(A1)에는 홀(HL)이 제공되며, 홀(HL) 내에는 제1 센서(S1)가 제공되지 않는다. 즉, 제1 영역(A1)의 홀(HL)에는 제1 센서(S1)의 터치 전극들이 형성되지 않는다.
본 실시예에 따르면, 제1 영역(A1)에 있어서, 지문 감지 센서(FPS)는 터치 위치 센서로 전용(轉用)될 수 있으며, 제2 센서(S2)는 지문 감지 센서(FPS)에 제공된 도전체와 정전 용량을 형성함으로써, 압력을 감지할 수 있다. 다시 말해, 사용자의 지문 인식은 제1 영역(A1)에 제공된 지문 인식 센서로 수행될 수 있으나, 터치 위치 및 터치 압력은 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2)에서 서로 다른 센서로 수행될 수 있다. 즉, 제1 영역(A1)에 있어서, 터치 위치는 지문 감지 센서(FPS)로 감지될 수 있으며, 터치 압력은 지문 감지 센서(FPS)와 제2 센서(S2)로 감지될 수 있다. 제2 영역(A2)에서 있어서, 터치 위치는 제1 센서(S1)로 감지될 수 있으며, 터치 압력은 제1 센서(S1)와 제2 센서(S2)로 감지될 수 있다.
상술한 구조를 갖는 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치(DP)에 있어서, 표시 장치(DP)의 적어도 일부는 가요성을 가지거나 가지지 않을 수 있다. 상기 표시 장치(DP)가 가요성을 가지기 위해서는 상기 표시 장치(DP)에 포함된 구성 요소, 예를 들어 표시 패널(PNL)이나 윈도우(WD) 또한 개별적으로 가요성을 가질 수 있다. 예를 들어, 표시 장치(DP)는 가요성의 정도에 따라, 가요성을 갖는 연질 영역(flexible area) 및/또는 가요성이 없는 경질 영역(rigid area)을 포함할 수 있다. 표시 장치(DP)가 가요성을 갖는 경우, 표시 장치(DP)는 접힐 수 있으며, 표시 장치(DP)가 접히는 가상의 선을 접이선이라고 할 때 접이선은 연질 영역 내에 제공될 수 있다.
여기서, “접힐 수 있다”는 용어는 형태가 고정된 것이 아니라 원래의 형태로부터 다른 형태로 변형될 수 있다는 것으로서, 표시 장치(DP)가 하나 이상의 특정 라인, 즉 접이선을 따라 접히거나 구부려질 수 있는 것뿐만 아니라 커브 형태로 휘거나 두루마리 식으로 말릴 수 있다는 것을 포함한다. 따라서, 표시 장치(DP)에 있어서, 연질 영역 내에서 가요성을 갖기는 하나 접히지 않을 수 있으며 또는 실제로 접힐 수도 있다.
여기서, 연질 영역과 경질 영역에 있어서, “가요성이 있다” 또는 “가요성이 없다”와, “연질” 또는 “경질”이라는 용어는 표시 장치(DP)의 성질을 상대적으로 나타낸 용어이다. 즉, “가요성이 없다” 및 “경질”이라는 표현은 가요성이 아예 없어 단단한 경우뿐만 아니라, 가요성이 있기는 하나 연질 영역보다 작은 가요성을 가지는 경우를 포함한다. 이에 따라, 경질 영역은 연질 영역에 비해 상대적으로 가요성이 작게 제공되거나 가요성이 없으며, 연질 영역이 접히는 조건이더라도 경질 영역들은 접히지 않을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 접이선과 연질 영역이나 경질 영역은 다양하게 변경될 수 있다. 예를 들어, 표시 장치(DP)는 경질 영역과 연질 영역을 모두 가질 수 있으나, 경질 영역이 없이 연질 영역으로만 이루어질 수 있다. 또한, 접이선은 단일 개로 제공될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 복수 개로 제공될 수 있다. 또한, 이 경우, 접이선은 필요에 따라 다양한 위치에 제공될 수 있으며, 전체가 두루마리 식으로 말릴 수도 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(DP)를 나타낸 사시도이며, 도 15a는 도 14의 표시 장치(DP)를 접었을 때를 도시한 단면도이며, 도 15b는 도 14의 표시 장치(DP)를 말았을 때를 도시한 단면도이다.
표시 장치(DP)는 도 14에 도시된 바와 같이 편평한 상태로 제공될 수 있으나, 상기 표시 장치(DP)의 적어도 일부가 변형되어 다른 형상을 가진 상태로 제공될 수 있다.
도 14와 함께 도 15a 및 도 15b를 참조하면, 본 발명의 표시 장치(DP)는 적어도 일부가 가요성(flexibility)을 가질 수 있으며, 표시 장치(DP)의 전체가 가요성을 가질 수 있다. 표시 장치(DP)는 가요성을 가지기 때문에, 가요성을 가지는 영역에서 도 14a에 도시된 바와 같이 접히거나, 도 14b에 도시된 바와 같이 말릴 수 있다.
표시 장치(DP)가 접히는 접이선(folding line)은 표시 장치(DP)의 중심을 지나며 제2 방향(D2)과 평행할 수 있다. 그러나, 접이선의 위치는 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 방향(D1)과 평행한 방향으로 제공될 수 있으며, 제1 방향(D1)이나 제2 방향(D2)에 비스듬한 방향으로 제공될 수 있다. 또한, 접이선이 표시 장치(DP)의 중심을 지날 필요는 없음은 물론이다. 이에 더해, 표시 장치(DP)는 접이선을 따라 접힐 때 영상이 표시되는 전면이 내측이 되도록 접힐 수 있으며 또는 영상이 표시되는 전면이 외측이 되도록 접힐 수 있다. 또는 표시 장치(DP)가 복수 개의 접이선을 따라 접힐 때 일부는 전면이 내측이 되도록 접히고 다른 일부는 전면이 외측이 되도록 접힐 수 있다.
설명되지 않은 부호 D3은 제1 방향 및 제2 방향에 수직한 제3 방향을 의미한다.
표시 장치(DP)는 일 면이 다른 면에 대향하도록 말릴 수 있다. 표시 장치(DP)가 말리는 방향은 제1 방향(D1), 또는 제2 방향(D2)일 수 있다. 그러나, 말리는 방향은 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 방향(D1) 또는 제2 방향(D2)에 비스듬한 방향으로 제공될 수 있다. 또한, 표시 장치(DP)에 있어서, 말리는 영역은 표시 장치(DP)의 일부일 수 있으며, 전 영역이 말릴 수도 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면 지문 감지 센서를 구비함으로써 보안 기능이 강화된 표시 장치가 제공된다. 이에 더해, 본 발명의 실시예에 따르면 지문 감지 센서가 형성된 영역과 그렇지 않은 영역의 해상도가 실질적으로 동일한 고품질의 표시 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 또한 지문과 동시에 터치 위치 및 터치 압력을 감지할 수 있어 사용 편의성이 높은 표시 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 다양한 전자 기기에 채용될 수 있다. 예를 들어, 상기 표시 장치는 텔레비젼, 노트북, 휴대폰, 스마트폰, 스마트패드, 피엠피(PMP), 피디에이(PDA), 내비게이션, 스마트 워치와 같은 각종 웨어러블 기기, 등에 적용될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
A1 : 제1 영역 A2 : 제2 영역
DA : 표시 영역 DP : 표시 장치
EA : 발광 영역 FPS : 지문 감지 센서
NDA : 비표시 영역 PNL : 표시 패널
PP : 표시부 PX1 : 제1 화소
PX2 : 제2 화소 SUB : 기판
S1 : 제1 센서 S2 : 제2 센서
TA : 투과 영역 WD : 윈도우

Claims (27)

  1. 평면도 상에서, 제1 투과도를 가지는 제1 영역과 제2 투과도를 가지는 제2 영역을 포함하는 기판;
    상기 기판의 제1 면 상에 제공되며 상기 제1 면 상에 영상을 표시하는 화소들; 및
    상기 기판의 제2 면 상에 제공된 광 감지형 센서를 포함하며,
    상기 제2 면은 상기 제1 면에 대향하고 영상을 표시하지 않으며,
    상기 제1 영역의 투과도는 상기 제2 영역의 투과도 보다 높고,
    상기 제1 영역은, 영상이 표시되며 제1 크기를 갖는 발광 영역과, 광이 투과되며 제2 크기를 갖는 투과 영역을 포함하되, 상기 투과 영역은 상기 발광 영역과 다르며,
    상기 제1 크기는 상기 제2 크기보다 작은 표시 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 화소들은 상기 제1 영역에 제공된 적어도 하나의 제1 화소 및 상기 제2 영역에 제공된 적어도 하나의 제2 화소를 포함하는 표시 장치.
  3. 제2 항에 있어서, 상기 제1 화소는 상기 발광 영역과 상기 투과 영역을 포함하는, 표시 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 화소는 상기 발광 영역에 제공된 적어도 1개의 제1 서브 화소를 포함하고,
    상기 제1 서브 화소는
    상기 기판 상에 제공된 제1 전극;
    상기 제1 전극 상에 제공된 발광층; 및
    상기 발광층 상에 제공된 제2 전극을 포함하는 표시 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 기판과 상기 제1 전극 사이에 제공된 절연층을 더 포함하며, 상기 절연층은 상기 투과 영역으로 연장된 표시 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 기판 상에 제공된 화소 정의막 및 패시베이션막 중 적어도 하나를 더 포함하고,
    상기 절연층은 상기 화소 정의막 및 상기 패시베이션막 중 적어도 하나로 연장된 표시 장치.
  7. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 상기 투과 영역을 가로질러 연장된 표시 장치.
  8. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 서브 화소는 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 제공된 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 전자 주입층 중 적어도 하나를 더 포함하며,
    상기 정공 주입층, 상기 정공 수송층, 상기 전자 수송층, 상기 전자 주입층 중 적어도 한 층은 상기 투과 영역을 가로질러 연장된 표시 장치.
  9. 제4 항에 있어서,
    상기 제2 화소는 적어도 1개의 제2 서브 화소를 가지며,
    상기 제1 서브 화소는 상기 제2 서브 화소보다 작은 크기로 제공되는 표시 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 서브 화소 및 상기 제2 서브 화소는 각각 적색광, 녹색광, 및 청색광 중 어느 하나를 출사하는 표시 장치.
  11. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 화소와 상기 제2 화소는 동일한 크기로 제공되는 표시 장치.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 기판 상에 제공되며 터치 위치를 감지하는 제1 센서를 더 포함하는 표시 장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 제1 센서는 자기 정전 용량식 터치 센서 또는 상호 정전식 터치 센서인 표시 장치.
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 제1 센서는
    제1 터치 전극; 및
    상기 제1 터치 전극과 이격되며, 상기 제1 터치 전극과 정전 용량을 형성하는 제2 터치 전극을 포함하는 표시 장치.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 제1 터치 전극은 메쉬 구조를 가지는 표시 장치.
  16. 제14 항에 있어서,
    상기 제1 터치 전극은 도전성 고분자를 포함하는 표시 장치.
  17. 제12 항에 있어서,
    상기 기판의 상기 제1 면 상에 상기 제1 센서와 이격되도록 제공되며, 터치의 압력을 감지하는 제2 센서를 더 포함하는 표시 장치.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 제2 센서는 도전성 고분자를 포함하는 표시 장치.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 제1 센서는 상기 제1 영역에서 홀을 가지며 상기 제2 영역에 제공되는 표시 장치.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 제2 센서의 터치 전극들은 상기 제1 영역 내 일 부분과 상기 제2 영역 내 일 부분을 포함하는 표시 장치.
  21. 제17 항에 있어서,
    상기 제1 센서와 상기 제2 센서는 감지 방식이 다른 표시 장치.
  22. 제1 항에 있어서,
    상기 표시 장치의 적어도 일부는 가요성을 갖는 표시 장치.
  23. 제22 항에 있어서,
    상기 표시 장치는 굽혀질 수 있거나 말릴 수 있는 표시 장치.
  24. 제3 항에 있어서, 상기 투과 영역은 발광 성분을 포함하지 않는 표시 장치.
  25. 제1 항에 있어서, 상기 제1 면은 상기 기판의 전면을 포함하고, 상기 제2 면은 상기 기판의 배면을 포함하는 표시 장치.
  26. 평면도 상에서, 제1 투과도를 가지는 제1 영역과 제2 투과도를 가지는 제2 영역을 포함하는 기판;
    상기 기판의 제1 면 상에 제공되며 상기 제1 면 상에 영상을 표시하는 화소들; 및
    상기 제1 면 상에 제공되며 터치 위치를 감지하는 제1 센서;
    상기 제1 면 상에 상기 제1 센서와 이격되도록 제공되며, 사용자로부터 터치에 의해 가해지는 압력을 감지하는 제2 센서; 및
    상기 기판의 제2 면 상에 제공된 광 감지형 센서를 포함하며,
    상기 제2 면은 상기 제1 면에 대향하고 영상을 표시하지 않으며
    상기 제1 영역은 영상이 표시되며 제1 크기를 가지는 발광 영역과, 광이 투과되며 제2 크기를 가지는 투과 영역을 가지며, 상기 투과 영역은 상기 발광 영역과 다르고,
    상기 제1 크기는 상기 제2 크기보다 작은, 표시 장치.
  27. 제26 항에 있어서, 상기 투과 영역은 발광 성분을 포함하지 않는 표시 장치.
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