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KR102675011B1 - 표시장치 - Google Patents

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KR102675011B1
KR102675011B1 KR1020160159634A KR20160159634A KR102675011B1 KR 102675011 B1 KR102675011 B1 KR 102675011B1 KR 1020160159634 A KR1020160159634 A KR 1020160159634A KR 20160159634 A KR20160159634 A KR 20160159634A KR 102675011 B1 KR102675011 B1 KR 102675011B1
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KR
South Korea
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layer
sensor
light
display device
disposed
Prior art date
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KR1020160159634A
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English (en)
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Inventor
장형욱
김윤호
Original Assignee
삼성디스플레이 주식회사
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Publication date
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Priority to US15/708,325 priority patent/US10943082B2/en
Priority to CN201711203007.3A priority patent/CN108121478B/zh
Publication of KR20180061482A publication Critical patent/KR20180061482A/ko
Priority to US17/194,491 priority patent/US11501556B2/en
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    • G09G3/22—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources
    • G09G3/30—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources using electroluminescent panels
    • G09G3/32—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources using electroluminescent panels semiconductive, e.g. using light-emitting diodes [LED]
    • G09G3/3208—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources using electroluminescent panels semiconductive, e.g. using light-emitting diodes [LED] organic, e.g. using organic light-emitting diodes [OLED]
    • G09G3/3225—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources using electroluminescent panels semiconductive, e.g. using light-emitting diodes [LED] organic, e.g. using organic light-emitting diodes [OLED] using an active matrix
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    • H10F77/40—Optical elements or arrangements
    • H10F77/413—Optical elements or arrangements directly associated or integrated with the devices, e.g. back reflectors
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    • H10K2102/311—Flexible OLED
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    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
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    • H10K59/1213—Active-matrix OLED [AMOLED] displays characterised by the geometry or disposition of pixel elements the pixel elements being TFTs
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Abstract

사용자의 지문을 인식할 수 있는 표시장치는 제1 베이스층, 회로층, 화소층, 및 센서층을 포함한다. 상기 회로층은 상기 제1 베이스층 상에 배치되고, 복수의 스위칭 소자들을 포함한다. 상기 화소층은 상기 회로층 상에 배치되고, 상기 복수의 스위칭 소자들 중 적어도 어느 하나로부터 전류를 공급받아 제1 광을 방출하는 발광소자를 포함한다. 상기 센서층은 상기 제1 베이스층 하부에 배치되고, 상기 제1 광이 외부의 물체에 의해 반사되어 생성된 제2 광을 수신하는 센서를 포함한다.

Description

표시장치{DISPLAY DEVICE}
본 발명은 사용자의 지문을 인식할 수 있는 표시장치에 관한 것이다.
표시장치는 화면에 접촉하는 사람의 손가락 등을 터치감지유닛을 통해 인식할 수 있다. 터치감지유닛에서의 터치 검출 방식은 저항막 방식, 광학 방식, 정전 용량 방식, 초음파 방식 등 여러 가지가 있으며, 이 중 정전용량 방식은 표시 장치의 화면에 터치 발생 수단이 접촉할 때 변화하는 정전용량을 이용하여 터치 발생 여부를 검출한다.
한편, 최근 보안 관련문제가 대두되면서 스마트폰, 태블릿 PC 등 개인휴대기기에 대한 보안이 화두가 되고 있다. 사용자들의 휴대기기 사용빈도가 증가하면서 휴대기기를 통한 전자상거래 등에 있어서의 보안이 요구되고, 이러한 요구에 따라 지문과 같은 생체 정보를 이용하고 있다.
본 발명은 지문을 인식할 수 있는 표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 제1 베이스층, 회로층, 화소층, 및 센서층을 포함할 수 있다. 상기 회로층은 상기 제1 베이스층 상에 배치되고, 복수의 스위칭 소자들을 포함한다. 상기 화소층은 상기 회로층 상에 배치되고, 상기 복수의 스위칭 소자들 중 적어도 어느 하나로부터 전류를 공급받아 제1 광을 방출하는 발광소자를 포함한다. 상기 센서층은 상기 제1 베이스층 하부에 배치되고, 상기 제1 광이 외부의 물체에 의해 반사되어 생성된 제2 광을 수신하는 센서를 포함한다.
상기 제1 베이스층은 상기 제2 광을 투과시킬 수 있다.
상기 센서층은 상기 센서가 실장된 제2 베이스층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 센서는 포토 다이오드를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 센서는 포토 트랜지스터를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 센서층은 상기 센서 상에 배치되는 광학렌즈를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 상기 화소층 및 상기 센서층 사이에 배치되고, 상기 센서에 대응하는 개구부가 정의된 접착층을 더 포함할 수 있다.
상기 외부의 물체는 지문일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 상기 센서가 수신하는 상기 제2 광의 변화를 감지하여 상기 지문을 인식하는 센서 제어부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 발광소자는 유기발광 다이오드(OLED)일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 베이스층, 회로층, 화소층, 및 센서층을 포함할 수 있다. 상기 베이스층은 입사되는 광 중 적어도 일부를 투과시킨다. 상기 회로층은 상기 베이스층 상에 배치되고, 복수의 스위칭 소자들을 포함한다. 상기 화소층은 상기 회로층 상에 배치되고, 각각이 상기 복수의 스위칭 소자들로부터 전류를 공급받아 광을 방출하는 복수의 발광소자들을 포함한다. 상기 센서층은 상기 베이스층 하부에 배치되고, 상기 복수의 발광소자들 중 적어도 어느 하나로부터 방출되어 외부의 물체에 의해 반사된 광을 수신하는 센서를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 상기 화소층 상에 배치되는 터치감지유닛을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 상기 터치감지유닛 상에 배치되는 윈도우부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 윈도우부재의 일면에 상기 외부의 물체가 접촉되는 지문인식영역이 정의될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 복수의 발광소자들 중 상기 지문인식영역에 중첩하는 발광소자들에 의해 생성되는 광은 백색일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 센서는 복수개 제공되고, 상기 복수의 센서들 중 인접하는 두 센서들의 이격거리는 20μm 이상 100μm 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 센서층은 각각이 상기 복수의 센서들 상에 대응하게 배치되는 복수의 광학렌즈들을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 상기 화소층 및 상기 센서층 사이에 배치되고, 상기 복수의 센서들에 대응하는 복수의 개구부들이 정의된 접착층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 높은 해상도로 지문의 이미지를 스캔할 수 있는 표시장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 단순한 제조공정과 낮은 비용으로 생산할 수 있는 표시장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 사시도이다.
도 2a 및 도 2b는 각각 도 1에 도시된 표시장치에 사용자의 손가락이 접촉되는 것을 도시한 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 표시장치의 단면 중 일부를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시패널의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 화소의 등가회로도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서층의 평면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서의 등가회로도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 블록도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시패널 및 센서층의 부분 단면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시패널 및 센서층의 부분 단면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시패널 및 센서층의 부분 단면도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서의 등가회로도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 사시도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 사시도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명한다. 본 명세서에서, 어떤 구성요소(또는 영역, 층, 부분 등)가 다른 구성요소 "상에 있다", "연결 된다", 또는 "결합 된다”고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 배치/연결/결합될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 구성요소가 배치될 수도 있다는 것을 의미한다.
동일한 도면부호는 동일한 구성요소를 지칭한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께, 비율, 및 치수는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. "및/또는"은 연관된 구성들이 정의할 수 있는 하나 이상의 조합을 모두 포함한다.
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.
또한, "아래에", "하측에", "위에", "상측에" 등의 용어는 도면에 도시된 구성들의 연관관계를 설명하기 위해 사용된다. 상기 용어들은 상대적인 개념으로, 도면에 표시된 방향을 기준으로 설명된다.
"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.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치(DD)의 사시도이다. 도 2a 및 도 2b는 각각 도 1에 도시된 표시장치(DD)에 사용자의 손가락(FG)이 접촉되는 것을 도시한 사시도이다.
이미지(IM)가 표시되는 표시면(IS)은 제1 방향축(DR1)과 제2 방향축(DR2)이 정의하는 면과 평행한다. 표시면(IS)의 법선 방향, 즉 표시장치(DD)의 두께 방향은 제3 방향축(DR3)이 지시한다. 각 부재들의 전면(또는 상면)과 배면(또는 하면)은 제3 방향축(DR3)에 의해 구분된다. 그러나, 제1 내지 제3 방향축들(DR1, DR2, DR3)이 지시하는 방향은 상대적인 개념으로서 다른 방향으로 변환될 수 있다. 이하, 제1 내지 제3 방향들은 제1 내지 제3 방향축들(DR1, DR2, DR3)이 각각 지시하는 방향으로 동일한 도면 부호를 참조한다.
본 발명에 따른 표시장치(DD)는 텔레비전, 모니터 등과 같은 대형 전자장치를 비롯하여, 휴대 전화, 태블릿, 자동차 네비게이션, 게임기, 스마트 와치 등과 같은 중소형 전자장치 등에 사용될 수 있다.
도 1을 참조하면, 표시장치(DD)의 표시면(IS)은 복수 개의 영역들을 포함할 수 있다. 표시면(IS)은 이미지(IM)가 표시되는 표시영역(DD-DA) 및 표시영역(DD-DA)에 인접한 비표시영역(DD-NDA)을 포함한다. 비표시영역(DD-NDA)은 이미지가 표시되지 않는 영역이다. 도 1에는 이미지(IM)의 일 예로 어플리케이션 아이콘들을 도시하였다. 일 예로써, 표시영역(DD-DA)은 사각형상일 수 있다. 비표시영역(DD-NDA)은 표시영역(DD-DA)을 에워싸을 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않고, 표시영역(DD-DA)의 형상과 비표시영역(DD-NDA)의 형상은 상대적으로 디자인될 수 있다.
도 2a를 참조하면, 표시장치(DD)는 사용자 손가락(FG)의 지문(FP)을 인식할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 지문(FP)을 인식할 수 있는 영역은 표시영역(DD-DA)과 실질적으로 동일할 수 있다. 즉, 표시영역(DD-DA)에 사용자 손가락(FG)의 지문(FP)이 접촉하게 되면, 표시장치(DD)는 이를 인식할 수 있게 된다.
표시장치(DD)는 사용자의 지문(FP)을 인식하여 정당한 사용자인지 여부를 판단할 수 있다. 또한, 사용자의 지문(FP)은 휴대기기 보안, 금융거래, 시스템 제어 등을 위해서 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 표시영역(DD-DA)의 일 부분만이 지문(FP)을 인식할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 표시영역(DD-DA)이 아닌 비표시영역(DD-NDA)이 지문(FP)을 인식할 수 있다.
도 2b를 참조하면, 사용자 손가락(FG)이 접촉하는 영역은 지문접촉영역(FCA)으로 정의될 수 있다. 손가락(FG)이 접촉되는 위치가 변경됨에 따라, 지문접촉영역(FCA)의 위치는 이에 대응하여 변경될 수 있다.
지문접촉영역(FCA)에서 방출되는 광은 백색일 수 있다. 백색 광은 다른 색의 광에 비해 반사율이 높기 때문에, 백색 광을 이용해서 지문(FP)을 인식하는 경우 표시장치(DD)의 지문(FP) 인식률이 높아질 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 표시장치(DD)의 단면 중 일부를 도시한 것이다.
보호필름(PM), 윈도우(WM), 및 표시모듈(DM)를 포함한다. 표시모듈(DM)는 보호필름(PM)과 윈도우(WM) 사이에 배치된다. 표시장치(DD)는 제1 접착부재(미도시) 및 제2 접착부재(미도시)를 더 포함할 수 있다. 제1 접착부재는 표시모듈(DM)과 보호필름(PM)을 결합시키고, 제2 접착부재는 표시모듈(DM)과 윈도우(WM)를 결합시킬 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 보호필름(PM)과 윈도우(WM) 각각이 코팅공정을 통해 연속적으로 형성될 수 도 있다.
본 발명의 일 실시예에서 제1 접착부재 및 제2 접착부재 각각은 광학투명접착필름(OCA, Optically Clear Adhesive film), 광학투명접착수지(OCR, Optically Clear Resin) 또는 감압접착필름(PSA, Pressure Sensitive Adhesive film)일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 제1 접착부재 및 제2 접착부재 각각은 광경화 접착물질 또는 열경화 접착물질을 포함하고, 그 재료는 특별히 제한되지 않는다.
보호필름(PM)은 표시모듈(DM)을 보호한다. 보호필름(PM)은 외부의 습기가 표시모듈(DM)에 침투하는 것을 방지하고, 외부 충격을 흡수한다.
보호필름(PM)은 플라스틱 필름을 베이스층으로써 포함할 수 있다. 보호필름(PM)은 폴리에테르술폰(PES, polyethersulfone), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리에테르이미드(PEI, polyetherimide), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN, polyethylenenaphthalate), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET, polyethyleneterephthalate), 폴리페닐렌설파이드(PPS, polyphenylene sulfide), 폴리아릴레이트(polyarylate), 폴리이미드(PI, polyimide), 폴리카보네이트(PC, polycarbonate), 폴리아릴렌에테르술폰(poly(arylene ethersulfone)) 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나를 포함하는 플라스틱 필름을 포함할 수 있다.
보호필름(PM)을 구성하는 물질은 플라스틱 수지들에 제한되지 않고, 유/무기 복합재료를 포함할 수 있다. 보호필름(PM)은 다공성 유기층 및 유기층의 기공들에 충전된 무기물을 포함할 수 있다. 보호필름(PM)은 플라스틱 필름에 형성된 기능층을 더 포함할 수 있다. 상기 기능층은 수지층을 포함할 수 있다. 상기 기능층은 코팅 방식에 의해 형성될 수 있다.
윈도우(WM)는 외부 충격으로부터 표시모듈(DM)을 보호하고, 사용자에게 터치감지면을 제공할 수 있다. 도 1 내지 도 2b에 도시된 표시면(IS)이 사용자의 터치여부를 감지하기 위한 터치감지면 일 수 있다. 또한, 표시면(IS)이 사용자의 지문을 인식하기 위한 지문인식면일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 표시모듈(DM)은 표시패널(DP), 터치감지유닛(TS), 및 센서층(FPS)을 포함할 수 있다.
표시패널(DP)은 복수의 발광소자들을 포함할 수 있다. 표시패널(DP)은 입력된 영상 데이터에 대응하는 이미지(IM, 도 1 참조)를 생성한다. 표시패널(DP)을 생성하는 공정은 LTPS(Low Temperature Polycrystaline Silicon) 또는 LTPO(Low Temperature Polycrystalline Oxide) 공정을 포함할 수 있다.
터치감지유닛(TS)은 표시패널(DP) 상에 배치된다. 터치감지유닛(TS)은 외부입력의 좌표정보를 획득할 수 있다. 터치감지유닛(TS)은 표시패널(DP)의 일면에 직접 배치될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 터치감지유닛(TS)은 표시패널(DP)과 연속공정에 의해 제조될 수 있다. 단, 이에 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 다른 실시예에서 터치감지유닛(TS)은 별도의 공정에 의해 제조되어, 표시패널(DP)에 접착될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 터치감지유닛(TS)은 단층형일 수 있다. 즉, 터치감지유닛(TS)은 단일 도전층을 포함할 수 있다. 여기서 단일 도전층이란 "절연층으로 구분되는 도전층이 하나라는 것"을 의미한다. 제1 금속층/제2 금속층/금속 산화물층의 적층구조는 단일 도전층에 해당하고, 제1 금속층/절연층/금속 산화물층은 이중 도전층에 해당한다. 단, 이에 제한되는 것은 아니며 터치감지유닛(TS)은 복수의 도전층을 포함하는 복층형일 수 있다.
단일 도전층을 패터닝하여 복수의 터치센서들과 복수의 터치신호라인들을 형성한다. 즉, 터치감지유닛(TS)의 터치센서들은 서로 동일한 층상에 배치될 수 있다. 터치센서들은 박막봉지층(TFE, 도 9 참조) 상에 직접 배치될 수 있다. 또한, 터치신호라인들 각각의 일부분은 터치센서들과 동일한 층상에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 터치신호라인들 및 터치센서들은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide), PEDOT, 금속 나노 와이어, 그라핀을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 터치신호라인들 및 터치센서들은 금속층, 예컨대 몰리브덴, 은, 티타늄, 구리, 알루미늄, 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다. 터치신호라인들 및 센서들은 서로 동일한 물질을 포함하거나, 서로 상이한 물질을 포함할 수 있다.
센서층(FPS)은 표시패널(DP) 하부에 배치된다. 센서층(FPS)은 손가락(FG)의 지문(FP)을 인식하기 위한 복수의 센서들(SN, 도 6 참조)을 포함할 수 있다.
표시패널(DP) 내의 발광소자에서 방출된 광(L1, 이하 제1 광)은 지문(FP)의 지문의 융선(ridge) 또는 골(valley)에 의해 반사된다. 지문의 융선(ridge) 또는 골(valley)에 의해 반사된 광(L2, 이하 제2 광)은 센서층(FPS)의 센서들(SN, 도 6참조) 중 적어도 어느 하나에 입사된다. 표시장치(DD)는 제1 광(L1) 및 제2 광(L2)을 이용하여 사용자의 지문(FP)을 인식할 수 있으며, 이에 대한 자세한 설명은 후술한다.
별도로 도시하지 않았으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시모듈(DM)은 반사방지층을 더 포함할 수도 있다. 반사방지층은 컬러필터 또는 도전층/유전체층/도전층의 적층 구조물 또는 광학부재를 포함할 수 있다. 반사방지층은 외부로부터 입사된 광을 흡수 또는 상쇄간섭 또는 편광시켜 외부광 반사율을 감소시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시패널(DP)의 평면도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 화소(PX)의 등가회로도이다.
도 4를 참조하면, 표시패널(DP)은 평면상에서 표시영역(DA)과 비표시영역(NDA)을 포함한다. 표시패널(DP)의 표시영역(DA) 및 비표시영역(NDA)은 표시장치(DD, 도 1 참조)의 표시영역(DD-DA, 도 1 참조) 및 비표시영역(DD-NDA, 도 1 참조)에 각각 대응한다. 표시패널(DP)의 표시영역(DA) 및 비표시영역(NDA)은 표시장치(DD)의 표시영역(DD-DA) 및 비표시영역(DD-NDA)과 반드시 동일할 필요는 없고, 표시패널(DP)의 구조/디자인에 따라 변경될 수 있다.
표시패널(DP)은 복수 개의 신호라인들(SGL) 및 복수 개의 화소들(PX)을 포함한다. 복수 개의 화소들(PX)이 배치된 영역이 표시영역(DA)으로 정의된다. 본 실시예에서 비표시영역(NDA)은 표시영역(DA)의 테두리를 따라 정의될 수 있다.
복수 개의 신호라인들(SGL)은 게이트 라인들(GL), 데이터 라인들(DL), 전원 라인(PL), 및 제어신호 라인(CSL)을 포함한다. 게이트 라인들(GL)은 복수 개의 화소들(PX) 중 대응하는 화소(PX)에 각각 연결되고, 데이터 라인들(DL)은 복수 개의 화소들(PX) 중 대응하는 화소(PX)에 각각 연결된다. 전원 라인(PL)은 복수 개의 화소들(PX)에 연결된다. 비표시영역(NDA)의 일측에는 게이트 라인들(GL)이 연결된 게이트 구동회로(DCV)가 배치될 수 있다. 제어신호 라인(CSL)은 게이트 구동회로(DCV)에 제어신호들을 제공할 수 있다.
게이트 라인들(GL), 데이터 라인들(DL), 전원 라인(PL), 및 제어신호 라인(CSL) 중 일부는 동일한 층에 배치되고, 일부는 다른 층에 배치된다. 게이트 라인들(GL), 데이터 라인들(DL), 전원 라인(PL), 및 제어신호 라인(CSL) 중 어느 하나의 층에 배치된 신호라인들이 제1 신호라인으로 정의될 때, 다른 하나의 층에 배치된 신호라인들은 제2 신호라인으로 정의될 수 있다. 또 다른 하나의 층에 배치된 신호라인들은 제3 신호라인으로 정의될 수 있다.
게이트 라인들(GL), 데이터 라인들(DL), 전원 라인(PL), 및 제어신호 라인(CSL) 각각은 신호 배선부와 신호 배선부의 말단에 연결된 표시패널 패드들(PD-DP)을 포함할 수 있다. 신호 배선부는 게이트 라인들(GL), 데이터 라인들(DL), 전원 라인(PL), 및 제어신호 라인(CSL) 각각의 표시패널 패드들(PD-DP)을 제외한 부분으로 정의될 수 있다.
표시패널 패드들(PD-DP)은 화소들(PX)을 구동하기 위한 트랜지스터들과 같은 공정에서 형성될 수 있다. 예를 들어, 표시패널 패드들(PD-DP)은 화소들(PX)을 구동하기 위한 트랜지스터들과 같은 LTPS(Low Temperature Polycrystaline Silicon) 공정 또는 LTPO(Low Temperature Polycrystalline Oxide) 공정에서 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 표시패널 패드들(PD-DP)은 제어 패드(CSL-P), 데이터 패드(DL-P), 및 전원 패드(PL-P)를 포함할 수 있다. 게이트 패드부는 미 도시되었으나, 게이트 구동회로(DCV)와 중첩하며 게이트 구동회로(DCV)에 연결될 수 있다. 별도로 표기하지 않았으나, 제어 패드(CSL-P), 데이터 패드(DL-P), 및 전원 패드(PL-P)가 얼라인되어 있는 비표시영역(NDA)의 일부분은 패드영역으로 정의된다. 후술하는 것과 같이, 터치감지유닛(TS, 도 3 참조)의 패드들은 상술한 표시패널(DP)의 패드들과 인접하게 배치될 수 있다.
도 5에는 어느 하나의 게이트 라인(GL)과 어느 하나의 데이터 라인(DL), 및 전원 라인(PL)에 연결된 화소(PX)를 예시적으로 도시하였다. 화소(PX)의 구성은 이에 제한되지 않고 변형될 수 있다.
화소(PX)는 표시소자로써 발광소자(LM)를 포함한다. 발광소자(LM)는 전면 발광형 다이오드이거나, 배면 발광형 다이오드일 수 있다. 또는 발광소자(LM)는 양면 발광형 다이오드일 수 있다. 발광소자(LM)는 유기발광 다이오드(Organic　Light　Emitting　Diode)일 수 있다. 화소(PX)는 발광소자(LM)를 구동하기 위한 회로부로써 제1 트랜지스터(TFT1, 또는 스위칭 트랜지스터), 제2 트랜지스터(TFT2, 또는 구동 트랜지스터), 및 커패시터(CP)를 포함한다. 발광소자(LM)는 트랜지스터(TFT1, TFT2)로부터 제공되는 전기적 신호의 의해 광을 생성한다.
제1 트랜지스터(TFT1)는 게이트 라인(GL)에 인가된 주사 신호에 응답하여 데이터 라인(DL)에 인가된 데이터 신호를 출력한다. 커패시터(CP)는 제1 트랜지스터(TFT1)로부터 수신한 데이터 신호에 대응하는 전압을 충전한다.
제2 트랜지스터(TFT2)는 발광소자(LM)에 연결된다. 제2 트랜지스터(TFT2)는 커패시터(CP)에 저장된 전하량에 대응하여 발광소자(LM)에 흐르는 구동전류를 제어한다. 발광소자(LM)는 제2 트랜지스터(TFT2)의 턴-온 구간 동안 발광한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서층(FPS)의 평면도이다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서(SN)의 등가회로도이다.
도 6을 참조하면, 센서층(FPS)은 평면상에서 지문인식영역(FPA) 및 비지문인식영역(NFPA)을 포함한다. 센서층(FPS)의 지문인식영역(FPA) 및 비지문인식영역(NFPA)은 표시장치(DD, 도 1 참조)의 표시영역(DD-DA, 도 1 참조) 및 비표시영역(DD-NDA, 도 1 참조)에 각각 대응할 수 있다. 센서층(FPS)의 지문인식영역(FPA) 및 비지문인식영역(NFPA)은 표시장치(DD)의 표시영역(DD-DA) 및 비표시영역(DD-NDA)과 반드시 동일할 필요는 없고, 센서층(FPS)의 구조/디자인에 따라 변경될 수 있다.
센서층(FPS)은 복수 개의 스캔 라인들(SL), 복수 개의 리드아웃 라인들(RL), 및 복수 개의 센서들(SN)을 포함한다. 복수 개의 센서들(SN)이 배치된 영역이 지문인식영역(FPA)으로 정의된다.
스캔 라인들(SL)은 복수 개의 센서들(SN) 중 대응하는 센서(SN)에 각각 연결되고, 리드아웃 라인들(RL)은 복수 개의 센서들(SN) 중 대응하는 센서(SN)에 각각 연결된다.
복수 개의 센서들(SN) 중 인접하는 센서들(SN) 간의 이격거리는 3μm 이상 120μm 이하일 수 있으며, 바람직하게는 센서들(SN) 간의 이격거리는 20μm 이상 100μm 이하일 수 있다. 센서들(SN) 간의 이격거리가 100μm보다 큰 경우, 지문을 인식하는데 필요한 충분한 해상도를 가지는 스캔 이미지를 얻지 못할 수 있다. 이격거리가 20μm보다 작은 경우는 공정이 복잡하고 제조단가 상승이 발생할 수 있다.
비지문인식영역(NFPA)의 일측에는 스캔 라인들(SL)이 연결된 스캔 구동회로(SCV)가 배치될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에서 스캔 구동회로(SCV)는 게이트 구동회로(DCV, 도 4 참조)와 동일할 수 있다.
비지문인식영역(NFPA)의 일측에는 리드아웃 라인들(RL)이 연결된 리드아웃 회로(RCV)가 배치될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에서는 리드아웃 회로(RCV) 없이 외부의 집적회로로부터 인가되는 신호가 리드아웃 라인들(RL)에 인가될 수 있다.
스캔 라인들(SL) 및 리드아웃 라인들(RL) 각각은 말단에 연결된 센서 패드들(PD-SN)을 포함할 수 있다.
센서 패드들(PD-SN)은 센서들(SN)을 구동하기 위한 트랜지스터들과 같은 공정에서 형성될 수 있다. 예를 들어, 센서 패드들(PD-SN)은 센서들(SN)을 구동하기 위한 트랜지스터들과 같은 공정에서 형성될 수 있다.
스캔 라인들(SL)에는 순차적으로 스캔 신호가 공급되며, 리드아웃 라인들(RL)은 센서(SN)로부터 출력되는 신호들을 수신하여 이를 리드아웃 회로(RCV)로 전달할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에서, 센서(SN)로부터 출력되는 신호들은 이를 처리하는 다른 회로(미도시)로 전달될 수 있다.
도 7에는 어느 하나의 스캔 라인(SL)과 어느 하나의 리드아웃 라인(RL)에 연결된 센서(SN)를 예시적으로 도시하였다. 센서(SN)의 구성은 이에 제한되지 않고 변형될 수 있다.
센서(SN)는 제3 트랜지스터(TFT3), 제4 트랜지스터(TFT4), 센싱 커패시터(CP-SN)를 포함할 수 있다.
제3 트랜지스터(TFT3)는 스위칭 소자로써, 제3 트랜지스터(TFT3)의 제어 전극은 스캔 라인(SL)과 연결되고, 출력 전극은 리드아웃 라인(RL)과 연결되며, 입력 전극은 센싱 커패시터(CP-SN)와 연결된다. 한편, 제4 트랜지스터(TFT4)의 입력 전극은 입력 전압 라인(VDD)에 연결되고, 출력 전극은 센싱 커패시터(CP-SN)와 연결되며, 제어 전극은 공통 전압 라인(VSS)에 연결된다.
제4 트랜지스터(TFT4)에 외부 물체로부터 반사된 광이 공급되면, 비정질 실리콘 또는 다결정 실리콘으로 이루어진 채널부의 반도체가 전류를 형성하게 되는데, 이러한 전류는 입력 전압 라인(VDD)에 입력되는 입력 전압에 의해 센싱 커패시터(CP-CN)와 제3 트랜지스터(TFT3) 방향으로 흐른다. 즉, 제4 트랜지스터(TFT4)는 포토 트랜지스터이다. 포토 트랜지스터는 빛에너지를 전기에너지로 변환하는 광센서의 일종으로, 빛의 세기에 따라 흐르는 전류가 변화하는 광기전력 효과를 이용한다. 이 때의 광전류를 트랜지스터를 이용하여 증폭시킨 것이 포토 트랜지스터이다.
스캔 라인(SL)에 선택신호가 입력되면, 상기 전류가 리드아웃 라인(RL)을 통해 흐르게 된다.
본 발명의 일 실시예에서, 화소들(PX)의 개수와 센서들(SN)의 개수는 서로 다를 수 있다. 센서들(SN)의 개수는 화소들(PX)의 개수보다 작을 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치(DD)의 블록도이다. 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치(DD)는 센서 제어부(SC) 및 표시 구동부(PC)를 더 포함할 수 있다.
센서 제어부(SC)는 센서층(FPS)의 동작을 제어할 수 있으며 센서층(FPS)에서의 광 변화량 등을 감지함으로써 사용자의 지문을 인식할 수 있다.
표시 구동부(PC)은 표시 패널(DP)로 영상 구동 신호를 공급함으로써, 표시 패널(DP)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 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시패널(DP) 및 센서층(FPS)의 부분 단면도이다. 구체적으로, 도 9는 도 5 및 도 7에 도시된 제2 트랜지스터(TFT2), 제4 트랜지스터(TFT4), 및 발광소자(LM)에 대응하는 부분의 단면을 도시하였다.
표시패널(DP)은 제1 베이스층(SUB1), 회로층(CL), 화소층(ELL), 및 박막봉지층(TFE)을 포함한다.
제1 베이스층(SUB1)은 유기물 또는 무기물을 포함할 수 있다. 제1 베이스층(SUB1)은 입사되는 광 중 적어도 일부를 투과시킬 수 있다.
제1 베이스층(SUB1) 상에 회로층(CL)이 배치된다. 제1 베이스층(SUB1) 상에 제2 트랜지스터(TFT2)의 반도체 패턴(AL2, 이하 제2 반도체 패턴)이 배치된다. 제2 반도체 패턴(AL2)은 아몰포스 실리콘, 폴리 실리콘, 금속 산화물 반도체에서 선택될 수 있다.
회로층(CL)은 유기/무기층들(BR, BF, 12, 14, 16) 및 제2 트랜지스터(TFT2)를 포함하고, 유기/무기층들(BR, BF, 12, 14, 16)은 기능층(BR, BF), 제1 절연층(12), 제2 절연층(14), 및 제3 절연층(16)을 포함할 수 있다. 도시되지는 않았으나, 회로층(CL)은 제1 트랜지스터(TFT1, 도 5 참조) 및 커패시터(CP, 도 5 참조)를 포함할 수 있다.
기능층(BR, BF)은 제1 베이스층(SUB1)의 일면 상에 배치될 수 있다. 기능층(BR, BF)은 배리어층(BR) 또는 버퍼층(BF) 중 적어도 어느 하나를 포함한다. 제2 반도체 패턴(AL2)은 배리어층(BR) 또는 버퍼층(BF) 상에 배치될 수 있다.
제1 베이스층(SUB1) 상에 제2 반도체 패턴(AL2)을 커버하는 제1 절연층(12)이 배치된다. 제1 절연층(12)은 유기층 및/또는 무기층을 포함한다. 특히, 제1 절연층(12)은 복수 개의 무기 박막들을 포함할 수 있다. 복수 개의 무기 박막들은 실리콘 나이트라이드층, 실리콘 옥시 나이트라이드층, 및 실리콘 옥사이드층을 포함할 수 있다.
제1 절연층(12) 상에 제2 트랜지스터(TFT2)의 제어전극(GE2, 이하, 제2 제어전극)이 배치된다. 제2 제어전극(GE2)은 게이트 라인들(GL, 도 5 참조)과 동일한 포토리소그래피 공정에 따라 제조될 수 있다. 다시 말해, 제2 제어전극(GE2)은 게이트 라인들(GL)과 동일한 물질로 구성되고, 동일한 적층 구조를 갖고, 동일한 층 상에 배치될 수 있다.
제1 절연층(12) 상에 제2 제어전극(GE2)을 커버하는 제2 절연층(14)이 배치된다. 제2 절연층(14)은 유기층 및/또는 무기층을 포함한다. 특히, 제2 절연층(14)은 복수 개의 무기 박막들을 포함할 수 있다. 복수 개의 무기 박막들은 실리콘 나이트라이드층, 실리콘 옥시 나이트라이드층, 및 실리콘 옥사이드층을 포함할 수 있다.
제2 절연층(14) 상에 제2 트랜지스터(TFT2)의 입력전극(SE2: 이하, 제2 입력전극) 및 출력전극(DE2: 이하, 제2 출력전극)이 배치된다. 제2 입력전극(SE2)은 전원 라인(PL, 도 5 참조)으로부터 분기될 수 있다.
제2 입력전극(SE2) 및 제2 출력전극(DE2)은 데이터 라인들(DL, 도 5 참조) 및 전원 라인(PL, 도 5 참조)과 동일한 포토리소그래피 공정에 따라 제조될 수 있고, 동일한 물질로 구성되고, 동일한 적층 구조를 갖고, 동일한 층 상에 배치될 수 있다.
제2 입력전극(SE2)과 제2 출력전극(DE2)은 제1 절연층(12) 및 제2 절연층(14)을 관통하는 제1 관통홀(CH1)과 제2 관통홀(CH2)을 통해 제2 반도체 패턴(AL2)에 각각 연결된다. 한편, 본 발명의 다른 실시예에서 제2 트랜지스터(TFT2)는 바텀 게이트 구조로 변형되어 실시될 수 있다.
제2 절연층(14) 상에 제2 입력전극(SE2), 및 제2 출력전극(DE2)을 커버하는 제3 절연층(16)이 배치될 수 있다. 제3 절연층(16)은 유기층 및/또는 무기층을 포함한다. 특히, 제3 절연층(16)은 평탄면을 제공하기 위해서 유기물질을 포함할 수 있다.
제1 절연층(12), 제2 절연층(14), 및 제3 절연층(16) 중 어느 하나는 화소의 회로 구조에 따라 생략될 수 있다. 제2 절연층(14), 및 제3 절연층(16) 각각은 층간 절연층(interlayer)으로 정의될 수 있다. 층간 절연층은 층간 절연층을 기준으로 하부에 배치된 도전패턴과 상부에 배치된 도전패턴의 사이에 배치되어 도전패턴들을 절연시킨다.
제3 절연층(16) 상에 화소층(ELL)이 배치된다. 화소층(ELL)은 화소정의막(PXL) 및 발광소자(LM)를 포함한다. 제3 절연층(16) 상에 애노드(AE)가 배치된다. 애노드(AE)는 제3 절연층(16)을 관통하는 제3 관통홀(CH3)을 통해 제2 출력전극(DE2)에 연결된다. 화소정의막(PXL)에는 개구부(OP)가 정의된다. 화소정의막(PXL)의 개구부(OP)는 애노드(AE)의 적어도 일부분을 노출시킨다.
화소층(ELL)은 발광영역(PXA)과 발광영역(PXA)에 인접한 비발광영역(NPXA)을 포함한다. 비발광영역(NPXA)은 발광영역(PXA)을 에워싸을수 있다. 본 실시예에서 발광영역(PXA)은 애노드(AE)에 대응하게 정의되었다. 그러나, 발광영역(PXA)은 이에 제한되지 않고, 발광영역(PXA)은 광이 발생되는 영역으로 정의되면 충분하다. 발광영역(PXA)은 개구부(OP)에 의해 노출된 애노드(AE)의 일부영역에 대응하게 정의될 수도 있다.
정공 제어층(HCL)은 발광영역(PXA)과 비발광영역(NPXA)에 공통으로 배치될 수 있다. 별도로 도시되지 않았으나, 정공 제어층(HCL)과 같은 공통층은 복수 개의 화소들(PX, 도 4 참조)에 공통으로 형성될 수 있다.
정공 제어층(HCL) 상에 발광층(EML)이 배치된다. 발광층(EML)은 개구부(OP)에 대응하는 영역에만 배치될 수 있다. 즉, 발광층(EML)은 복수 개의 화소들(PX) 각각에 분리되어 형성될 수 있다.
발광층(EML)은 유기물 또는 무기물을 포함할 수 있다.
발광층(EML) 상에 전자 제어층(ECL)이 배치된다. 전자 제어층(ECL) 상에 캐소드(CE)가 배치된다. 캐소드(CE)는 복수 개의 화소들(PX)에 공통적으로 배치된다.
본 실시예에서 패터닝된 발광층(EML)을 예시적으로 도시하였으나, 발광층(EML)은 복수 개의 화소들(PX)에 공통적으로 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 발광층(EML)은 청색 광, 적색 광, 및 녹색 광 중 적어도 어느 하나를 생성할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에서, 발광층(EML)은 백색 광을 생성할 수 있다. 또한, 발광층(EML)은 다층구조를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 박막봉지층(TFE)은 캐소드(CE)를 직접 커버할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에서 박막봉지층(TFE)은 별도의 접착제를 통해 화소층(ELL) 상에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 캐소드(CE)를 커버하는 캡핑층이 더 배치될 수 있다. 이때 박막봉지층(TFE)은 캡핑층을 직접 커버할 수 있다. 박막봉지층(TFE)은 유기물을 포함하는 유기층 및 무기물을 포함하는 무기층을 포함할 수 있다.
표시패널(DP)의 하부에는 센서층(FPS)이 배치된다. 센서층(FPS)은 제2 베이스층(SUB2), 제4 트랜지스터(TFT4), 제4 절연층(22), 및 제5 절연층(24)을 포함할 수 있다.
제2 베이스층(SUB2)은 유기물 또는 무기물을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 제2 베이스층(SUB2)은 폴리이미드(Polyimide)를 포함하는 필름일 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에서 제2 베이스층(SUB2)은 유리를 포함하는 박막층일 수 있다.
제2 베이스층(SUB2) 상에 제4 트랜지스터(TFT4)의 제어전극(GE4: 이하, 제4 제어전극)이 배치된다.
제2 베이스층(SUB2) 상에 제4 제어전극(GE4)을 커버하는 제4 절연층(22)이 배치된다. 제4 절연층(22)은 유기층 및/또는 무기층을 포함한다. 특히, 제4 절연층(22)은 복수 개의 무기 박막들을 포함할 수 있다. 복수 개의 무기 박막들은 실리콘 나이트라이드층, 실리콘 옥시 나이트라이드층, 및 실리콘 옥사이드층을 포함할 수 있다
제4 절연층(22) 상에 제4 트랜지스터(TFT4)의 반도체 패턴(AL4: 이하, 제4 반도체 패턴)이 배치된다. 제4 반도체 패턴(AL4)은 아몰포스 실리콘, 폴리 실리콘, 금속 산화물 반도체에서 서로 동일하게 또는 서로 다르게 선택될 수 있다.
제4 트랜지스터(TFT4)의 입력전극(SE4: 이하, 제4 입력전극) 및 출력전극(DE: 이하, 제4 출력전극)은 각각 제4 반도체 패턴(AL4)의 일부와 중첩하도록 배치된다.
제4 절연층(22) 상에 제4 입력전극(SE4) 및 제4 출력전극(DE4)를 커버하는 제5 절연층(24)이 배치된다. 제5 절연층(24)은 유기층 및/또는 무기층을 포함한다. 특히, 제5 절연층(24)은 복수 개의 무기 박막들을 포함할 수 있다. 복수 개의 무기 박막들은 실리콘 나이트라이드층, 실리콘 옥시 나이트라이드층, 및 실리콘 옥사이드층을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 제5 절연층(24)은 제1 베이스층(SUB1)의 하부면에 직접 배치될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에서, 제5 절연층(24)은 접착부재에 의해 제1 베이스층(SUB1)에 접착될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 각각 별도의 공정을 통해 생성된 표시패널(DP) 및 센서층(FPS)이 부착 공정을 통해 결합되는 경우, 제조의 편의성이 향상된다.
도 3 및 도 9를 참조하면, 발광소자(LM)에서 생성된 제1 광(L1)은 손가락(FG)의 지문(FP)에 반사되어 제2 광(L2)이 된다. 제2 광(L2)은 표시패널(DP)의 각 층들을 투과하여, 제4 트랜지스터(TFT4)의 제4 반도체 패턴(AL4)에 도달 할 수 있다. 제4 트랜지스터(TFT4)는 제2 광(L2)의 변화를 감지하여, 지문(FP)을 인식할 수 있다. 제4 트랜지스터(TFT4)는 제4 반도체 패턴(AL4)을 통해 제2 광(L2)의 변화를 용이하게 감지하기 위해서, 도시된 것과 같이 바텀 게이트 구조를 갖는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에서, 제4 트랜지스터(TFT4) 상에 배치된 복수의 층들 중 제4 트랜지스터(TFT4)와 중첩하는 부분은 일부 제거하여, 제2 광(L2)의 투과율을 향상시킬 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시패널(DP) 및 센서층(FPS-1)의 부분 단면도이다.
센서층(FPS-1)은 제4 트랜지스터(TFT4)의 제4 반도체 패턴(AL4) 상에 배치되는 광학렌즈(LNS)를 포함할 수 있다. 광학렌즈(LNS)는 제2 광(L2, 도 3 참조)이 인접하는 다른 트랜지스터의 반도체 패턴이 아닌 본래 대응되는 위치의 반도체 패턴에 인가되도록 제2 광(L2, 도 3 참조)을 집광한다. 광학렌즈(LNS)에 의해, 지문을 스캔하는 해상도가 향상될 수 있다.
센서층(FPS-1)은 광학렌즈(LNS)를 커버하는 접착부재(AD)를 포함할 수 있다. 접착부재(AD)에 의해 센서층(FPS-1)과 표시패널(DP)이 접착될 수 있다. 그 외 다른 구성들에 대한 설명은 도 9에서 설명한 내용과 실질적으로 동일하므로 생략한다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시패널(DP) 및 센서층(FPS-2)의 부분 단면도이다.
센서층(FPS-2)은 제5 절연층(24) 상에 배치되는 접착부재(AD-1)를 더 포함할 수 있다. 접착부재(AD-1)에는 센서(SN, 도 7 참조)의 제4 트랜지스터(TFT4)에 대응하는 개구부(OP-AD)가 정의될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 접착부재(AD-1)의 개구부(OP-AD)가 정의된 영역 외의 다른 영역은 광을 투과시키지 않을 수 있다. 단, 이에 제한되는 것은 아니다.
접착부재(AD-1)는 소정의 두께(HH)를 갖는다. 접착부재(AD-1)의 개구부(OP-AD)는 도 10의 광학렌즈(LNS)과 유사한 역할을 할 수 있다. 즉, 접착부재(AD-1)의 개구부(OP-AD) 및 소정의 두께(HH)에 의해, 제2 광(L2, 도 3 참조)이 인접하는 다른 트랜지스터의 반도체 패턴이 아닌 본래 대응되는 위치의 반도체 패턴에 인가되는 확률이 높아질 수 있다. 그 외 다른 구성들에 대한 설명은 도 9에서 설명한 내용과 실질적으로 동일하므로 생략한다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서(SN-1)의 등가회로도이다.
센서(SN-1)는 제3 트랜지스터(TFT3), 센싱 커패시터(CP-SN), 및 포토 다이오드(PD)를 포함할 수 있다.
포토 다이오드(PD)는 도 7의 제4 트랜지스터(TFT4)가 수행하는 역할을 대신 할 수 있다. 포토 다이오드(PD)가 가지는 구조적 특성 및 동작 특성에 대응하여, 센서(SN-1)의 등가회로는 도 7에 도시된 센서(SN)의 등가회로와 다를 수 있다.
포토 다이오드(PD)는 빛을 쪼였을 때 별도의 전류의 증폭이 없기 때문에, 포토 트랜지스터에 비해 빛에 대한 민감성은 떨어지나 반응속도가 빠를 수 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치(DD2)의 사시도이다. 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치(DD3)의 사시도이다.
도 13을 참조하면, 표시장치(DD2)는 일부분 또는 전체가 벤딩 또는 롤링될 수 있다.
도 14를 참조하면, 표시장치(DD3)는 신체의 일부에 착용하는 웨어러블 장치 일 수 있다. 도 14에 시계형 장치를 예시적으로 도시하였으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 사용자의 몸에 착용되는 다양한 형태를 가질 수 있다.
실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 또한 본 발명에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니고, 하기의 특허 청구의 범위 및 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
DD: 표시장치 DM: 표시모듈
DP: 표시패널 TS: 터치감지유닛
FPS: 센서층 SN: 센서
TFT4: 포토 트랜지스터 PD: 포토 다이오드

Claims (20)

  1. 제1 베이스층;
    상기 제1 베이스층 상에 배치되고, 복수의 스위칭 소자들을 포함하는 회로층;
    상기 회로층 상에 배치되고, 상기 복수의 스위칭 소자들 중 적어도 어느 하나로부터 전류를 공급받아 제1 방향으로 제1 광을 방출하는 발광소자를 포함하고, 상기 발광 소자는 상기 복수의 스위칭 소자들과 전기적으로 연결되는 화소층; 및
    상기 제1 베이스층 하부에 배치되고, 상기 복수의 스위칭 소자들과 상기 제1 방향과 반대되는 방향으로 이격되며, 상기 제1 광이 외부의 물체에 의해 반사되어 생성된 제2 광을 수신하는 센서를 포함하는 센서층을 포함하고,
    평면 상에서 보았을 때, 상기 복수의 스위칭 소자들 각각은 상기 센서와 비중첩하고,
    상기 복수의 스위칭 소자들은 상기 센서와 전기적으로 절연되며,
    상기 센서는 바텀 게이트 구조의 트랜지스터를 포함하는 표시장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 베이스층은 상기 제2 광을 투과시키는 표시장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 센서층은 상기 센서가 실장된 제2 베이스층을 더 포함하는 표시장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 센서는 포토 다이오드를 포함하는 표시장치.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 센서는 포토 트랜지스터를 포함하는 표시장치.
  6. 제3 항에 있어서,
    상기 센서층은 상기 센서 상에 배치되는 광학렌즈를 더 포함하는 표시장치.
  7. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 베이스층 및 상기 센서층 사이에 배치되고, 상기 센서에 대응하는 개구부가 정의된 접착층을 더 포함하는 표시장치.
  8. 제3 항에 있어서,
    상기 화소층 상에 배치되는 터치감지유닛을 더 포함하는 표시장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 외부의 물체는 지문인 표시장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 센서가 수신하는 상기 제2 광의 변화를 감지하여 상기 지문을 인식하는 센서 제어부를 더 포함하는 표시장치.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 발광소자는 유기발광 다이오드(OLED)인 표시장치.
  12. 입사되는 광 중 적어도 일부를 투과시키는 베이스층;
    상기 베이스층 상에 배치되고, 복수의 스위칭 소자들을 포함하는 회로층;
    상기 회로층 상에 배치되고, 각각이 상기 복수의 스위칭 소자들로부터 전류를 공급받아 제1 방향으로 광을 방출하는 복수의 발광소자들을 포함하고, 상기 복수의 발광 소자들 각각은 상기 복수의 스위칭 소자들과 전기적으로 연결되는 화소층; 및
    상기 베이스층 하부에 배치되고, 상기 복수의 스위칭 소자들과 상기 제1 방향과 반대되는 방향으로 이격되고, 상기 복수의 발광소자들 중 적어도 어느 하나로부터 방출되어 외부의 물체에 의해 반사된 광을 수신하는 센서를 포함하는 센서층을 포함하고,
    평면 상에서 보았을 때, 상기 복수의 스위칭 소자들은 상기 센서와 비중첩하고,
    상기 복수의 스위칭 소자들은 상기 센서와 전기적으로 절연되며,
    상기 센서는 바텀 게이트 구조의 트랜지스터를 포함하는 표시장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 외부의 물체는 지문인 표시장치.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 화소층 상에 배치되는 터치감지유닛을 더 포함하는 표시장치.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 터치감지유닛 상에 배치되는 윈도우부재를 더 포함하는 표시장치.
  16. 삭제
  17. 제15 항에 있어서,
    상기 윈도우부재의 일면에 상기 지문이 접촉되는 지문접촉영역이 정의되고, 상기 복수의 발광소자들 중 상기 지문접촉영역에 중첩하는 발광소자들에 의해 생성되는 광은 백색인 표시장치.
  18. 제12 항에 있어서,
    상기 센서는 복수 개로 제공되고,
    상기 복수의 센서들 중 인접하는 두 센서들의 이격거리는 20μm 이상 100μm 이하인 표시장치.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 센서층은 각각이 상기 복수의 센서들 상에 대응하게 배치되는 복수의 광학렌즈들을 더 포함하는 표시장치.
  20. 제18 항에 있어서,
    상기 화소층 및 상기 센서층 사이에 배치되고, 상기 복수의 센서들에 대응하는 복수의 개구부들이 정의된 접착층을 더 포함하는 표시장치.
KR1020160159634A 2016-11-28 2016-11-28 표시장치 Active KR102675011B1 (ko)

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