KR20150131944A - Display apparatus having image scanning function - Google Patents
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Abstract
디스플레이 화면상에서 지문 센싱이 가능한 지문 센싱 디스플레이가 개시된다. 본 발명에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치는, 일면이 디스플레이 표면을 이루고, 상기 디스플레이 표면에 접촉된 사용자의 지문에 의한 광 패턴을 증폭하는 투명 광증폭 층 및 강도 보강을 위한 커버 윈도우를 구비하는 광증폭 커버부; 화상을 구성하는 다수의 픽셀을 구동하는 박막 트랜지스터(TFT) 어레이; 및 상기 광증폭 커버부와 상기 박막 트랜지스터 어레이 사이에 배치되고, 상기광증폭 커버부에서 증폭된 광 패턴을 센싱하는 광센서 어레이를 포함한다. A fingerprint sensing display capable of fingerprint sensing on the display screen is started. An image-scanning capable display device according to the present invention includes a transparent optical amplification layer for amplifying a light pattern due to a fingerprint of a user touching the display surface, one surface being a display surface, and a cover window for strength enhancement A cover portion; A thin film transistor (TFT) array for driving a plurality of pixels constituting an image; And a photosensor array disposed between the optical amplification cover unit and the thin film transistor array and sensing the amplified light pattern in the optical amplification cover unit.
Description
본 발명은 디스플레이 화면상에서 피사체의 표면 이미지를 스캐닝할 수 있는 디스플레이 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는, 디스플레이 기능을 가짐과 동시에 지문 패턴에 대한 반사광을 수광하여 지문을 검출하는 센서 어레이를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE
최근 정보통신상의 보안 문제가 이슈화되면서 스마트폰, 태블릿 PC 등 개인휴대기기 분야에서도 보안 관련 기술이 화두가 되고 있다. 특히, 사용자들의 휴대기기를 통한 전자상거래 등이 늘어나면서 개인 정보에 대한 보안이 요구되고 있는데, 이러한 요구에 따라 지문, 홍채, 안면, 음성, 혈관 등의 생체 정보를 이용하여 개인을 식별하고 인증하는 기술들이 활용되고 있다. 다양한 생체 정보 인증 기술 중 가장 보편적으로 사용되고 있는 기술은 지문을 통한 인증 기술이다. 최근에는, 스마트폰 및 태블릿 PC 등에 지문 인식 및 이를 통한 인증 기술이 적용된 제품이 출시되었다. 그러나, 지문 인식을 위한 센서 장치가 휴대 기기에 접목되기 위해서는 디스플레이 장치 외에 지문 인식을 위한 장치를 함께 장착시켜야 하는데, 이에 따라 휴대기기의 크기나 두께가 늘어나는 등의 문제점이 있었다.Security issues related to information and communications have become a hot issue in recent years, and security related technology has become a hot topic in personal mobile devices such as smart phones and tablet PCs. In particular, as electronic commerce through users' mobile devices is increasing, security of personal information is demanded. According to this demand, an individual is identified and authenticated using biometric information such as fingerprint, iris, face, voice, Technologies are being utilized. The most commonly used technology among various biometric information authentication technologies is fingerprint authentication technology. In recent years, smartphone and tablet PCs have been introduced with fingerprint recognition and authentication technology. However, in order to attach a sensor device for fingerprint recognition to a portable device, a device for fingerprint recognition must be mounted in addition to a display device, thereby increasing the size and thickness of the portable device.
한편, 스마트폰이나 태블릿PC와 같은 휴대기기는 사용 환경에서 충격, 마찰, 및 스크래치의 위험에 매우 자주 노출된다. 따라서, 이러한 사용 환경으로부터 터치 인터페이스와 디스플레이 장치를 보호하기 위해 휴대기기에는 강화 유리 커버가 채용되고 있다. 강화 유리 커버는 위와 같은 이유로 중요한 요소이나, 지문 인식의 관점에서는 센서의 감도를 높이는 데에 장애가 되는 요소일 수 있으므로, 그 장애에 대한 극복이 요구된다.
On the other hand, mobile devices such as smartphones and tablet PCs are very often exposed to the risk of shock, friction, and scratches in their environment of use. Therefore, in order to protect the touch interface and the display device from such a use environment, a tempered glass cover is employed as a portable device. The tempered glass cover is an important factor for the above reason, but it may be an obstacle to enhance the sensitivity of the sensor from the viewpoint of fingerprint recognition, and thus it is required to overcome the obstacle.
본 발명은 전술한 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로, 디스플레이 성능의 저하 없이 지문 인식에 필요한 충분한 수준의 센서 감도를 확보할 수 있도록, 그리고 그와 동시에 휴대기기의 사용환경에 적합한 내구성을 갖도록 구성된 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide an image display apparatus and a display apparatus, which are capable of ensuring a sufficient level of sensor sensitivity necessary for fingerprint recognition without deteriorating display performance, And it is an object of the present invention to provide a scanable display device.
전술한 과제의 해결을 위하여, 본 발명에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치는, 일면이 디스플레이 표면을 이루고, 상기 디스플레이 표면에 접촉된 사용자의 지문에 의한 광 패턴을 증폭하는 투명 광증폭 층 및 강도 보강을 위한 커버 윈도우를 구비하는 광증폭 커버부; 화상을 구성하는 다수의 픽셀을 구동하는 박막 트랜지스터(TFT) 어레이; 및 상기 광증폭 커버부와 상기 박막 트랜지스터 어레이 사이에 배치되고, 상기광증폭 커버부에서 증폭된 광 패턴을 센싱하는 광센서 어레이를 포함한다. According to an aspect of the present invention, there is provided an image-scanable display device including a transparent optical amplification layer for amplifying a light pattern due to a fingerprint of a user contacting a display surface, An optical amplification cover portion having a cover window for emitting light; A thin film transistor (TFT) array for driving a plurality of pixels constituting an image; And a photosensor array disposed between the optical amplification cover unit and the thin film transistor array and sensing the amplified light pattern in the optical amplification cover unit.
상기 투명 광증폭 층은 제 1 파장 영역의 광을 흡수하고 상기 제 1 파장 영역과 다른 제 2 파장 영역의 광을 방출하는 다수의 양자점을 포함할 수 있다. 이때, 상기 제 1 파장 영역은 가시광 영역에 속하고, 상기 제 2 파장 영역은 적외선 영역에 속하는 것일 수 있다. The transparent optical amplification layer may include a plurality of quantum dots that absorb light in a first wavelength range and emit light in a second wavelength range different from the first wavelength range. At this time, the first wavelength region may belong to a visible light region, and the second wavelength region may belong to an infrared region.
한편, 상기 투명 광증폭 층은 편광 변환층을 포함하고, 상기 편광 변환층은 제 1 편광을 흡수하고 상기 제 1 편광과 그 편광축이 실질적으로 수직인 제 2 편광을 방출하는 다수의 양자점을 포함할 수도 있다.On the other hand, the transparent optical amplification layer includes a polarization conversion layer, and the polarization conversion layer includes a plurality of quantum dots that absorb first polarized light and emit a second polarized light whose polarization axis is substantially perpendicular to the first polarized light It is possible.
상기 광증폭 커버부는, 그 일면이 디스플레이 표면을 이루는 커버 윈도우; 및 상기 커버 윈도우의 상기 디스플레이 표면 반대편에 형성된 투명 광증폭 층을 포함할 수 있다. Wherein the optical amplification cover portion includes: a cover window having one surface thereof as a display surface; And a transparent optical amplification layer formed on the opposite side of the display surface of the cover window.
한편, 상기 광증폭 커버부는, 커버 윈도우; 상기 커버 윈도우의 상면에 형성된 투명 광증폭 층; 및 상기 투명 광증폭 층의 상면에 형성되어 그 표면이 상기 디스플레이 표면을 이루는 보호층을 포함하고, 상기 광센서 어레이는 상기 커버 윈도우의 하면에 형성될 수 있다. On the other hand, the optical amplification cover section includes a cover window; A transparent optical amplification layer formed on an upper surface of the cover window; And a protective layer formed on an upper surface of the transparent optical amplification layer, the surface of which forms the display surface, and the optical sensor array may be formed on a lower surface of the cover window.
상기 박막 트랜지스터(TFT) 어레이와 상기 광센서 어레이는 서로 평면적으로 중첩되게 배치되어 하나의 센서 통합 디스플레이 패널의 일부를 구성할 수 있다. The thin film transistor (TFT) array and the optical sensor array may be arranged so as to overlap each other in plan view to constitute a part of one sensor integrated display panel.
상기 센서 통합 디스플레이 패널은 액정 디스플레이 패널로서, 하부기판 내측에 상기 다수의 픽셀을 구동하는 박막 트랜지스터(TFT) 어레이가 형성된 하부기판부; 및 상부기판 내측에 상기 박막 트랜지스터(TFT) 어레이의 불투광부에 대응되게 형성되어 가시광을 차광하는 블랙 매트릭스와 상기 블랙 매트릭스에 중첩되게 배치된 광센서 어레이가 형성된 상부기판부를 포함할 수 있다. The sensor integrated display panel is a liquid crystal display panel. The sensor integrated display panel includes a lower substrate part having a thin film transistor (TFT) array for driving the plurality of pixels formed in a lower substrate; And an upper substrate portion formed on the inner side of the upper substrate to correspond to the non-transparent portion of the thin film transistor (TFT) array to shield visible light and an optical sensor array arranged to overlap the black matrix.
이 경우, 상기 블랙 매트릭스는 가시광선을 차단하되 적외선을 투과시키는 적외선 필터 레진으로 형성되고, 상기 광센서 어레이는 다수의 적외선 센서를 포함할 수 있다. 상기 다수의 적외선 센서는 상기 박막 트랜지스터(TFT) 어레이에서 픽셀 전극을 구동하는 박막 트랜지스터부에 각각 평면적으로 중첩되는 위치에 배치될 수 있다. In this case, the black matrix may be formed of an infrared filter resin that blocks visible light but transmits infrared light, and the optical sensor array may include a plurality of infrared sensors. The plurality of infrared sensors may be disposed at positions where the thin film transistor (TFT) array overlaps the thin film transistor unit driving the pixel electrodes in a planar manner.
상기 센서 통합 디스플레이 패널에 있어서, 상기 광센서 어레이는 상기 블랙 매트릭스의 내측에 배치된 금속배선과 광센서를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 상부기판부는 상기 블랙 매트릭스 중 상기 광센서에 대응되는 부분에 형성된 광도파로를 더 포함하거나, 상기 광센서에 대응되는 부분에 형성된 적어도 하나의 마이크로렌즈를 더 포함할 수 있다.In the sensor integrated display panel, the optical sensor array may include a metal wiring and an optical sensor arranged inside the black matrix. In this case, the upper substrate portion may further include an optical waveguide formed on a portion of the black matrix corresponding to the optical sensor, or may include at least one microlens formed on a portion corresponding to the optical sensor.
상기 센서 통합 디스플레이 패널에 있어서, 상기 광센서 어레이는 상기 상부기판과 상기 블랙 매트릭스 사이에 배치된 배선과 광센서를 포함할 수도 있다. 이 경우, 상기 배선은 투명전극 배선이거나, 상기 상부기판과 접하는 면에 반사 방지층이 형성된 금속배선일 수 있다.In the sensor integrated display panel, the photosensor array may include a wiring and an optical sensor disposed between the upper substrate and the black matrix. In this case, the wiring may be a transparent electrode wiring or a metal wiring having an antireflection layer formed on a surface in contact with the upper substrate.
한편, 상기 광증폭 커버부는, 상기 투명 광증폭 층에 내부 전반사 조건을 충족하도록 입사한 적외선광이 상기 디스플레이 표면에 접촉된 지문에 의해 산란되어 상기 광센서 어레이 측으로 방출되도록 구성된 것일 수도 있다.The optical amplification cover unit may be configured such that infrared light incident on the transparent optical amplification layer to satisfy the internal total reflection condition is scattered by the fingerprint touched on the display surface and emitted to the optical sensor array side.
본 발명의 한 측면에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치는, 하부기판 내측에 상기 다수의 픽셀을 구동하는 박막 트랜지스터(TFT) 어레이가 형성된 하부기판부; 상부기판 내측에 상기 박막 트랜지스터(TFT) 어레이의 불투광부에 대응되게 형성되어 가시광을 차광하는 블랙 매트릭스와 상기 블랙 매트릭스에 중첩되게 배치된 광센서 어레이가 형성된 상부기판부; 및 상기 하부기판부와 상기 상부기판부 사이에 배치된 액정층을 포함한다. According to an aspect of the present invention, there is provided an image-scanable display device including: a lower substrate portion having a thin film transistor (TFT) array formed therein for driving the plurality of pixels; An upper substrate portion formed on the inner side of the upper substrate to correspond to the non-transparent portion of the thin film transistor (TFT) array and having a black matrix for shielding visible light and an optical sensor array arranged to overlap the black matrix; And a liquid crystal layer disposed between the lower substrate and the upper substrate.
여기서, 상기 블랙 매트릭스는 가시광선을 차단하되 적외선을 투과시키는 적외선 필터 레진으로 형성되고, 상기 광센서 어레이는 다수의 적외선 센서를 포함할 수 있다. 상기 다수의 적외선 센서는 상기 박막 트랜지스터(TFT) 어레이에서 픽셀 전극을 구동하는 박막 트랜지스터부에 각각 평면적으로 중첩되는 위치에 배치될 수 있다.Here, the black matrix may be formed of an infrared filter resin that shields visible light but transmits infrared light, and the optical sensor array may include a plurality of infrared sensors. The plurality of infrared sensors may be disposed at positions where the thin film transistor (TFT) array overlaps the thin film transistor unit driving the pixel electrodes in a planar manner.
상기 광센서 어레이는 상기 블랙 매트릭스의 내측에 배치된 금속배선과 광센서를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 상부기판부는 상기 블랙 매트릭스 중 상기 광센서에 대응되는 부분에 형성된 광도파로를 더 포함하거나, 상기 광센서에 대응되는 부분에 형성된 적어도 하나의 마이크로렌즈를 더 포함할 수 있다.The photosensor array may include a metal wiring and an optical sensor disposed inside the black matrix. In this case, the upper substrate portion may further include an optical waveguide formed on a portion of the black matrix corresponding to the optical sensor, or may include at least one microlens formed on a portion corresponding to the optical sensor.
한편, 상기 광센서 어레이는 상기 상부기판과 상기 블랙 매트릭스 사이에 배치된 배선과 광센서를 포함할 수도 있다. 이 경우, 상기 배선은 투명전극 배선이거나, 상기 상부기판과 접하는 면에 반사 방지층이 형성된 금속배선일 수 있다.Meanwhile, the photosensor array may include a wiring and an optical sensor disposed between the upper substrate and the black matrix. In this case, the wiring may be a transparent electrode wiring or a metal wiring having an antireflection layer formed on a surface in contact with the upper substrate.
본 발명의 다른 한 측면에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치는, 일면이 디스플레이 표면을 이루고, 상기 디스플레이 표면에 접촉된 사용자의 지문에 의한 광 패턴을 증폭하는 광증폭 커버부; 화상을 구성하는 다수의 픽셀을 구동하는 박막 트랜지스터(TFT) 어레이를 갖는 디스플레이 패널; 및 상기 광증폭 커버부와 상기 박막 트랜지스터(TFT) 어레이 사이에 배치되고, 상기 광증폭 커버부에서 증폭된 광 패턴을 센싱하는 광센서 어레이를 포함하고, 상기 광센서 어레이는 상기 광증폭 커버부와 일체를 이루어 형성되되, 상기 디스플레이 패널의 블랙 매트릭스와 평면적으로 중첩되도록 배치된다. According to another aspect of the present invention, there is provided an image scanning device capable of scanning an image, comprising: an optical amplification cover part for amplifying a light pattern of a fingerprint of a user contacting the display surface, A display panel having a thin film transistor (TFT) array for driving a plurality of pixels constituting an image; And an optical sensor array disposed between the optical amplification cover unit and the thin film transistor (TFT) array for sensing a light pattern amplified by the optical amplification cover unit, wherein the optical sensor array comprises: And is arranged to overlap with the black matrix of the display panel in a planar manner.
본 발명에 따르면, 휴대기기의 사용환경에 적합한 내구성을 제공하는 커버 윈도우와, 그로 인한 광센서의 감도 저하를 보상하는 투명 광증폭층을 함께 구비하도록 구성되어, 우수한 지문 인식 성능과 함께 내구성을 갖는 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치를 제공하는 효과가 있다. According to the present invention, there is provided a display device comprising: a cover window that provides durability suitable for a use environment of a portable device; and a transparent optical amplification layer that compensates for the deterioration of the sensitivity of the optical sensor, There is an effect of providing an image scanable display device.
또한, 본 발명에 따르면, 지문 센싱을 위한 광센서 어레이를 디스플레이 표면에 가깝게 배치하면서도 블랙매트릭스와 같은 차광 패턴 아래에 중첩되게 배치하여 개구율 및 해상도와 같은 디스플레이 성능의 저하 없이 지문 인식에 필요한 충분한 수준의 센서 감도를 확보할 수 있도록 구성된 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치를 제공하는 효과가 있다. According to the present invention, the optical sensor array for fingerprint sensing is disposed close to the display surface, but is disposed under the light-shielding pattern such as a black matrix, so that the display sensor can display a sufficient level There is an effect of providing an image scanable display device configured to secure sensor sensitivity.
도 1은 본 발명에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치가 탑재된 휴대기기의 사용예를 보인다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치의 구성을 개략적으로 보인다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치의 구성을 개략적으로 보인다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치의 구성을 개략적으로 보인다.
도 5는 상기 도 2 내지 도 4의 실시예에서 투명 광증폭층의 한 구현예를 보인다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치에서 광증폭 커버부를 보인다.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치에서 광증폭 커버부를 보인다.
도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치에서 광증폭 커버부를 보인다.
도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치에서 센서 통합 디스플레이 패널의 구성을 개략적으로 보인다.
도 10은 상기 도 9의 실시예에 따른 센서 통합 디스플레이 패널을 그 표시면 측에서 부분 확대한 모습을 보인다.
도 11은 상기 도 10에서 XI-XI선에 따른 단면을 보인다.
도 12는 본 발명의 한 실시예에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치의 지문 센싱 원리를 개념적으로 보인다.
도 13은 본 발명의 한 실시예에 따른 센서 통합 디스플레이 패널에서 상부기판부의 한 구현예를 보인다.
도 14는 본 발명의 한 실시예에 따른 센서 통합 디스플레이 패널에서 상부기판부의 한 구현예를 보인다.
도 15는 본 발명의 한 실시예에 따른 센서 통합 디스플레이 패널에서 상부기판부의 한 구현예를 보인다.
도 16은 본 발명의 한 실시예에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치에서 광증폭 커버부와 센서 통합 디스플레이 패널의 상부기판부가 결합된 모습을 보인다.
도 17은 본 발명의 한 실시예에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치에서 광증폭 커버부에 결합된 광센서 어레이 및 액정 디스플레이 패널의 블랙 매트릭스 사이의 정렬 상태를 보인다.
도 18은 본 발명의 한 실시예에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치에서 광센서 어레이를 터치 센서로 활용하는 방안을 보인다.
도 19는 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치의 블럭도이다.
도 20은 비교예의 광센서의 회로도를 나타낸 것이다.
도 21은 본 발명의 실시예들에 따른 픽셀 및 광센서를 나타낸 단면도이다.
도 22는 도 21에 도시된 서브 픽셀의 일 실시예를 확대하여 도시한 단면도이다.
도 23은 도 21에 도시된 서브 픽셀의 다른 실시예를 확대하여 도시한 단면도이다.
도 24는 도 21에 도시된 서브 픽셀의 또다른 실시예를 확대하여 도시한 단면도이다.
도 25는 본 발명의 디스플레이 장치가 피사체를 스캔하는 방법을 나타낸 개념도이다.
도 26은 본 발명의 디스플레이 장치가 피사체를 스캔하는 방법을 나타낸 개념도이다.
도 27은 본 발명의 디스플레이 장치가 디스플레이하는 경우의 게이트 드라이버 및 소스 드라이버의 동작을 나타낸 신호도이다.
도 28은 본 발명의 디스플레이 장치가 대상물을 스캔하는 경우의 게이트 드라이버 및 소스 드라이버의 동작을 나타낸 신호도이다.
도 29 내지 도 31은 본 발명의 디스플레이 장치가 피사체를 스캔하는 다양한 방법을 나타낸 개념도이다.
도 32는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 스캔 기능을 구현하는 센서 어레이 층의 구성을 나타내는 도면이다.
도 33은 도 32에 도시되는 광센서(SN)의 차지 셰어링 방식 구현예를 나타내는 회로도이다.
도 34는 도 32의 광센서(SN)에 대한 차지 셰어링 방식의 다른 구현예를 나타내는 회로도이다.
도 35는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에 적용이 가능한 차지 셰어링 방식 광센서의 구성을 나타내는 회로도이다.
도 36은 본 발명의 일 실시예에 따른 차지 셰어링 방식 광센서의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 37은 도 32의 광센서에 대한 소스 팔로워 방식의 다른 구현예를 나타내는 회로도이다.
도 38은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에 적용이 가능한 소스 팔로워 방식 광센서의 구성을 나타내는 회로도이다.
도 39는 본 발명의 일 실시예에 따른 소스 팔로워 방식 광센서의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 40은 본 발명의 일 실시예에 따른 소스 팔로워 방식 광센서의 회로 구조를 레이아웃으로 나타낸 평면도이다. 1 shows an example of the use of a portable device equipped with a display device capable of scanning an image according to the present invention.
FIG. 2 schematically shows the configuration of an image scanable display device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 schematically shows the configuration of an image scanable display device according to an embodiment of the present invention.
4 schematically shows the configuration of an image scanable display device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 shows an embodiment of the transparent optical amplification layer in the embodiment of FIG. 2 to FIG.
6 shows an optical amplification cover unit in an image-scanable display device according to an embodiment of the present invention.
7 shows an optical amplification cover unit in an image scanable display device according to an embodiment of the present invention.
8 shows an optical amplification cover unit in an image-scanable display device according to an embodiment of the present invention.
9 schematically shows the configuration of a sensor integrated display panel in an image scanable display device according to an embodiment of the present invention.
10 is a partial enlarged view of the sensor integrated display panel according to the embodiment of FIG. 9 on the display surface side.
11 shows a cross section taken along line XI-XI in Fig.
12 conceptually illustrates the principle of fingerprint sensing of an image scanable display device according to an embodiment of the present invention.
13 shows one embodiment of the upper substrate portion in a sensor integrated display panel according to an embodiment of the present invention.
14 shows one embodiment of the upper substrate portion in a sensor integrated display panel according to an embodiment of the present invention.
15 shows one embodiment of an upper substrate portion in a sensor integrated display panel according to an embodiment of the present invention.
16 is a view illustrating a combined structure of the optical amplification cover and the upper substrate of the sensor integrated display panel in the image-scanable display device according to an embodiment of the present invention.
17 shows an alignment state between a black matrix of a liquid crystal display panel and a photosensor array coupled to an optical amplification cover portion in an image scanable display device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 18 shows a method of utilizing the optical sensor array as a touch sensor in an image-scanning capable display device according to an embodiment of the present invention.
19 is a block diagram of a display device according to embodiments of the present invention.
20 shows a circuit diagram of a photosensor of a comparative example.
21 is a cross-sectional view of a pixel and an optical sensor according to embodiments of the present invention.
22 is an enlarged cross-sectional view of one embodiment of the subpixel shown in FIG.
23 is an enlarged cross-sectional view of another embodiment of the subpixel shown in FIG.
FIG. 24 is an enlarged cross-sectional view of another embodiment of the subpixel shown in FIG. 21. FIG.
25 is a conceptual diagram showing a method of scanning a subject by the display device of the present invention.
26 is a conceptual diagram showing a method of scanning a subject by the display device of the present invention.
27 is a signal diagram showing the operation of the gate driver and the source driver when the display device of the present invention is displayed.
28 is a signal diagram showing the operation of the gate driver and the source driver when the display device of the present invention scans an object;
29 to 31 are conceptual diagrams showing various methods of scanning a subject by the display device of the present invention.
32 is a view showing a configuration of a sensor array layer implementing an image scanning function according to an embodiment of the present invention.
33 is a circuit diagram showing an embodiment of the charge sharing scheme of the optical sensor SN shown in Fig.
34 is a circuit diagram showing another embodiment of the charge sharing scheme for the optical sensor SN of Fig.
FIG. 35 is a circuit diagram showing the configuration of a charge-shaking type optical sensor applicable to a display device according to an embodiment of the present invention.
36 is a timing chart for explaining the operation of the charge-sharing type optical sensor according to an embodiment of the present invention.
37 is a circuit diagram showing another embodiment of the source follower scheme for the optical sensor of Fig. 32. Fig.
38 is a circuit diagram showing a configuration of a source follower type optical sensor applicable to a display device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 39 is a timing chart for explaining an operation of a source follower type optical sensor according to an embodiment of the present invention.
40 is a plan view showing a layout of a circuit structure of a source follower type optical sensor according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 그 성격이 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly explain the present invention, parts not related to the description are omitted, and the same reference numerals are given to the same components throughout the specification.
참고로 상부, 하부, 상면 및 하면 등과 같이 상하의 개념을 포함하는 표현은 특별한 언급이 없으면 도면에 도시된 방향을 기준으로 한 것이며, 첨부된 도면들에서는 층상의 구조를 표현할 때 화상이 표시되는 디스플레이 표면에 가까운 쪽이 상측에 배치되고, 그 반대쪽이 하측에 배치되도록 도시하였다. For the sake of convenience, the expression including the upper and lower concepts such as the upper, lower, upper, and lower surfaces is based on the directions shown in the drawings unless otherwise specified. In the attached drawings, Is arranged on the upper side and the opposite side is arranged on the lower side.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다. 또한, "광센서"는 인가된 광의 세기에 따라 전기적 신호를 제공하는 센서 소자를 의미한다. 소자 구성의 관점에서는 포토 트랜지스터(포토 TFT), 포토 다이오드 등 다양한 유형의 소자를 포함하고, 감지 대상 파장대역의 관점에서는 가시광 센서뿐만 아니라 적외선 센서 등을 포함할 수 있다.Throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it includes not only "directly connected" but also "indirectly connected" . Also, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements, not excluding other elements unless specifically stated otherwise. Further, "optical sensor" means a sensor element that provides an electrical signal according to the intensity of the applied light. From the viewpoint of device configuration, various types of devices such as a phototransistor (photo TFT) and a photodiode are included, and from the viewpoint of a wavelength band to be sensed, an infrared sensor and the like as well as a visible light sensor can be included.
도 1은 본 발명에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치가 탑재된 휴대기기의 사용예를 보인다.1 shows an example of the use of a portable device equipped with a display device capable of scanning an image according to the present invention.
예를 들어 휴대기기(MD)는 스마트폰, 태블릿PC, 전자책 또는 네비게이션 장치와 같이 유무선 통신 기능, 정보처리 연산 기능 및 미디어 플레이 등 디스플레이 기능을 갖는 디지털 기기일 수 있다. 이러한 휴대기기에는 액정 디스플레이(LCD), 유기발광소자 디스플레이(OLED) 뿐만 아니라 전자종이(E-Paper) 디스플레이, 전계방출소자 디스플레이(FED), 양자점(Quantum-dot) 디스플레이, 등 다양한 종류의 평판형 디스플레이(FPD) 장치가 채용될 수 있다. 여기서는 주로 스마트폰의 예를 들어 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치(FSD)는 전술한 다양한 방식의 평판형 디스플레이를 기반으로 하여 구현될 수 있으며, 디스플레이 기능 및 지문 센싱 기능을 필요로 하는 어떠한 기기에도 채용될 수 있다. For example, a portable device (MD) may be a digital device having a display function such as a smart phone, a tablet PC, an electronic book or a navigation device, a wired / wireless communication function, an information processing calculation function, and a media play. Such portable devices include various types of flat panel displays such as an electronic paper (E-Paper) display, a field emission display (FED), a quantum-dot display and the like as well as a liquid crystal display A display (FPD) device may be employed. Here, an example of a smartphone is mainly described, but the present invention is not limited thereto. The image scanable display device (FSD) according to the present invention can be implemented based on the above-described various types of flat panel displays, and can be employed in any device requiring a display function and a fingerprint sensing function.
이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치(FSD)는 휴대기기(MD)의 일면에 형성되며, 바람직하게는 도 1에 도시된 바와 같이 휴대기기(MD)의 전면에 형성되어 디스플레이 장치로서의 기능과 터치 인터페이스와 같은 입력 장치로서의 기능을 겸할 수도 있다. 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치(FSD)는 그 디스플레이 표면 중 일부 영역(SA)에 접촉된 사용자의 손가락(F)으로부터 지문 패턴(FP)을 검출한다. 손가락(F)이 접촉된 위치를 먼저 감지하여 그 위치에 따라 상기 일부 영역(SA)을 설정하고, 해당 영역에서 지문 패턴(FP)을 검출하도록 구현될 수도 있다. The image scanable display device FSD is formed on one surface of the portable device MD and is preferably formed on the front surface of the portable device MD as shown in Fig. 1, and functions as a display device and an input such as a touch interface It may also serve as a device. An image scanable display device (FSD) detects a fingerprint pattern (FP) from a user's finger (F) that has contacted some area (SA) of its display surface. The position where the finger F is touched is detected first, the partial area SA is set according to the position, and the fingerprint pattern FP is detected in the area.
후술하겠지만, 본 발명에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치(FSD)는 손가락이 디스플레이 표면에 접촉되었을 때, 그 지문의 융선(ridge)과 골(valley)의 형태에 따라 발생하는 광 패턴을 감지하여 지문 패턴(FP)을 검출한다. 따라서, 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치(FSD)는 손가락 지문의 융선과 골을 구분할 수 있을 정도의 해상도를 갖도록 배열된 다수의 광센서를 갖는 광센서 어레이를 포함하여 구성된다. 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치(FSD)에서 광센서 어레이는 주로 디스플레이 표면으로부터 방출되어 손가락(F) 표면에서 반사된 광을 감지하나, 손가락(F)을 투과하여 입사한 주변 광을 감지할 수도 있다. 일 예로, 상기 광센서 어레이가 감지하는 광은 적외선과 같은 비가시광 일수 있다. 비가시광을 감지함으로써 디스플레이 화상을 구성하는 가시광이 지문 센싱에 영향을 미치지 않도록 할 수 있기 때문이다. 그러나 본 발명의 범위가 이에 한정되지는 아니하고, 다른 예에 따라 광센서 어레이는 가시광을 감지할 수도 있다.As will be described later, the image-scanable display device (FSD) according to the present invention senses a light pattern generated according to the form of ridges and valleys of the fingerprint when the finger is brought into contact with the display surface, (FP). Thus, the image scanable display device (FSD) comprises a photosensor array having a plurality of photosensors arranged to have a resolution sufficient to distinguish ridges and valleys of a fingerprint. In the image scanable display device (FSD), the photosensor array is mainly emitted from the display surface to sense the light reflected from the surface of the finger F, but may also detect the incident ambient light transmitted through the finger F. For example, the light sensed by the photosensor array may be non-visible light, such as infrared light. The visible light constituting the display image can be prevented from affecting the fingerprint sensing by detecting the non-visible light. However, the scope of the present invention is not limited thereto, and according to another example, the photosensor array may sense visible light.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치의 구성을 개략적으로 보인다.FIG. 2 schematically shows the configuration of an image scanable display device according to an embodiment of the present invention.
도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치(11)는 디스플레이 패널에 광센서 어레이가 통합된 센서 통합 디스플레이 패널(SID)과 그 상부에 배치되는 광증폭 커버부(101)로 구성된다. 광증폭 커버부(101)는 일면이 디스플레이 표면을 이루고, 상기 디스플레이 표면에 접촉된 사용자의 지문에 의한 광 패턴을 증폭하는 투명 광증폭 층(120) 및 강도 보강을 위한 커버 윈도우(110)을 갖는데, 본 실시예에서는 커버 윈도우(110)가 디스플레이 표면을 이루고, 상기 투명 광증폭 층(120)이 상기 커버 윈도우(110)와 상기 센서 통합 디스플레이 패널(SID)의 사이에 배치된다. Referring to the drawings, the image-scanning
여기서, 상기 센서 통합 디스플레이 패널(SID)은 화상을 구성하는 다수의 픽셀을 구동하는 박막 트랜지스터(TFT) 어레이와 상기 박막 트랜지스터 어레이보다 상기 광증폭 커버부(120)에 가깝게 배치되어 상기 광증폭 커버부(120)에서 증폭된 광 패턴을 센싱하는 광센서 어레이를 포함한다. 디스플레이 패널로서의 기능을 위한 구성 측면에서, 상기 센서 통합 디스플레이 패널(SID)은 액티브 매트릭스 구동 방식의 액정 디스플레이 패널일 수도 있고, 액티브 매트릭스 구동 방식의 유기발광소자 디스플레이 패널일 수도 있다. 이 두 가지 디스플레이 패널 외에도 매트릭스 형태로 배열된 다수의 픽셀을 구동하는 박막 트랜지스터 어레이를 갖는 디스플레이 패널이면 어떤 것이어도 무방하다. Here, the sensor integrated display panel (SID) includes a thin film transistor (TFT) array for driving a plurality of pixels constituting an image and a light emitting diode (LED) array disposed closer to the optical
상기 센서 통합 디스플레이 패널(SID)이 액정 디스플레이 패널인 경우 그 하부에는 별도의 면광원인 백라이트 유닛(300)이 구비될 수 있다. 상기 백라이트 유닛(300)은 일반적으로 가시광을 방출하는 광원(310)을 포함하는데, 필요에 따라 적외선을 방출하는 광원(320)을 더 포함할 수도 있다. When the sensor integrated display panel (SID) is a liquid crystal display panel, a
상기 커버 윈도우(110)는 통상적으로 스마트폰의 터치 스크린 상면에 적용되는 것과 같이 강화 유리 또는 그에 상응하는 강도와 경도를 갖는 투명한 소재로 이루어진 것일 수 있다. The
상기 투명 광증폭 층(120)은 지문 센싱을 위해 상기 광센서 어레이에 최종적으로 수광될 수 있는 광의 광량을 파장 변환 또는 편광 변환을 통해 높여주거나, 내부 전반사를 통해 추가적으로 공급하는 기능을 수행하는 것으로, 그 구체적인 구성 및 작용에 대해서는 여러 가지 유형의 투명 광증폭 층이 적용된 실시예를 참조하여 후술하기로 한다. The transparent
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치의 구성을 개략적으로 보인다.FIG. 3 schematically shows the configuration of an image scanable display device according to an embodiment of the present invention.
본 실시예에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치(12)는 광증폭 커버부(102)의 구성을 제외하고는 상기 도 2의 실시예와 동일하다. 상기 광증폭 커버부(102)는 커버 윈도우(110)와 상기 커버 윈도우의 상면에 형성된 투명 광증폭 층(120), 그리고 상기 투명 광증폭 층(120)의 상면에 형성되어 그 표면이 전술한 디스플레이 표면을 이루는 보호층(130)을 포함하여 구성된다. 여기서 상기 보호층(130)은 투명 광증폭 층(120)보다 경도가 높은 투명 재질의 코팅층으로서 예컨대, 유리, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 기타 투명 산화물이나 고분자로 이루어진 박막이나 고분자 필름 등으로 이루어질 수 있다. The image-
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치의 구성을 개략적으로 보인다.4 schematically shows the configuration of an image scanable display device according to an embodiment of the present invention.
본 실시예에 따르면, 상기 도 3의 실시예에서 설명된 것과 같은 구성의 광증폭 커버부(102)에서 커버 윈도우(110)의 하면에 광센서 어레이를 갖는 센서 어레이 층(150)이 일체로 형성되어, 광증폭 커버부(102)를 갖는 지문 센서 모듈(21)을 이루고, 상기 지문 센서 모듈(21)이 디스플레이 패널(209) 상부에 배치된다. 상기 디스플레이 패널(209)은 예컨대 액정 디스플레이(LCD), 유기발광소자 디스플레이(OLED) 뿐만 아니라 전자종이(E-Paper) 디스플레이, 전계방출소자 디스플레이(FED), 양자점(Quantum-dot) 디스플레이, 등 다양한 종류의 평판형 디스플레이(FPD) 패널일 수 있다.액정 디스플레이 패널인 경우에는 그 하부에 가시광 광원(310)을 포함하는 백라이트 유닛(300)을 더 구비할 수 있다. 상기 백라이트 유닛(300)에는 필요에 따라 적외선 광원(320)도 구비될 수 있다. According to the present embodiment, the
도 5는 상기 도 2 내지 도 4의 실시예에서 투명 광증폭 층의 한 구현예를 보인다.FIG. 5 shows an embodiment of the transparent optical amplification layer in the embodiment of FIG. 2 to FIG.
전술한 실시예들에 있어서, 상기 투명 광증폭 층(120)은 투명 매질(121)과 상기 투명 매질(121) 내에 분포된 다수의 양자점(122)을 포함하는 것일 수 있다. 상기 다수의 양자점(122)은 핵-껍질 구조를 가지고, 지름이 수 나노미터 수준인 일종의 나노 구조물로서 다양한 물질 및 크기로 형성될 수 있으며, 그 물질의 종류 및 크기에 따라 일부 파장 영역의 광을 흡수하고 그와 다른 파장 영역의 광을 방출할 수 있다. The transparent
따라서, 이러한 다수의 양자점(122)을 포함하는 상기 투명 광증폭 층(120)은 제 1 파장 영역의 광(w1)을 흡수하고, 이를 제 2 파장 영역의 광(w2)으로 변환하여 방출할 수 있다. 일 예로서, 상기 제 1 파장 영역의 광(w1)은 가시광 파장대의 광이고, 상기 제 2 파장 영역의 광(w2)은 비가시광 파장대의 광일 수 있으며, 좀 더 구체적으로는, 상기 제 1 파장 영역의 광(w1)은 청색광이고 상기 제 2 파장 영역의 광(w2)은 적외선 광일 수 있다. 또 다른 예로서, 상기 제 1 파장 영역과 제 2 파장 영역이 모두 적외선 영역에 속할 수도 있다. 주로 높은 에너지를 갖는 파장이 낮은 에너지를 갖는 파장으로 변환되며, 추가적인 구조(양자점 구조, 촉매 등)를 활용하면 낮은 에너지를 갖는 파장을 높은 에너지를 갖는 파장으로 변환할 수도 있다(업컨버젼). 여기서 상기 제 2 파장 영역의 광은 전술한 광센서 어레이에 포함된 다수의 광센서에서 주로 감지되는 파장 영역의 광인 것이 바람직하다. Therefore, the transparent
상기 투명 광증폭 층(120)은 디스플레이 패널에서 방출된 광(이하, 디스플레이 광이라 칭함)이 사용자 측으로 진행하는 경로 상에 배치되므로 되도록 디스플레이 광에 영향을 미치지 않는 것이 바람직하다. 다만, 액정 디스플레이 패널 후면의 백라이트 유닛이나 유기발광소자 디스플레이 패널에서 디스플레이 광과 별도의 적외선 광이 방출되지 않는 경우에는, 디스플레이 패널의 색재현성에 가장 적은 영향을 미치도록 청색광의 일부를 흡수하고 적외선 광으로 변환하여 지문 센싱에 활용하는 것이 바람직하다. The transparent
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치에서 광증폭 커버부를 보인다.6 shows an optical amplification cover unit in an image-scanable display device according to an embodiment of the present invention.
본 실시예에 따른 광증폭 커버부는 사용자의 손가락(F)과 접촉하는 커버 윈도우(110)와 함께 편광 변환 기능을 갖는 투명 광증폭 층(160)을 구비할 수 있다. 상기 투명 광증폭 층(160)은, 제 1 편광(P1)을 그와 편광축이 실질적으로 수직인 제 2 편광(P2)으로 변환하는 기능의 편광 변환층을 가지는 것일 수 있다. 이러한 투명 광증폭 층(160)은 투명한 매질에 편광 변환 기능을 갖는 다수의 양자점이 분포된 형태의 편광 변환층을 포함하는데, 단일의 편광 변환층만으로 상기 투명 광증폭 층(160)이 구성될 수도 있고, 다른 층과의 결합을 통해 구성될 수도 있다.The optical amplification cover unit according to the present embodiment may include a transparent
이러한 편광 변환 기능을 갖는 투명 광증폭 층(160)에 따른 작용을 살펴보면, 예컨대 액정 디스플레이 패널의 상부기판(250) 상면에 배치된 편광판(251)을 통과한 제 1 편광(P1)을 흡수하여, 그와 수직인 편광축을 갖는 제 2 편광(P2)을 방출한다. 상기 투명 광증폭 층(160)은 커버 윈도우(110) 측뿐만 아니라 아래쪽으로도 변환된 제 2 편광(P2)을 방출하는데, 아래쪽으로 방출된 제 2 편광(P2)은 상기 편광판(251)에 의해 차단되므로 상부기판(250) 아래에 배치된 광센서 어레이에 영향을 미치지 않게 된다. 한편, 상기 커버 윈도우(110) 측으로 방출된 제 2 편광(P2)은 그 표면에 접촉된 손가락(F)에 의해 반사되면서 다시 제 1 편광(P1)과 제 2 편광(P2)이 혼합된 광으로 바뀌고, 그 중 제 1 편광(P1) 부분이 상기 편광판(P1)을 투과하여 상기 상부기판(250) 아래에 배치된 광센서 어레이까지 전달된다. 이러한 원리로 상기 광센서 어레이에서 검출되는 지문 패턴 신호에 대한 노이즈의 비를 경감시킬 수 있다. For example, the first polarized light P1 transmitted through the
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치에서 광증폭 커버부를 보인다. 7 shows an optical amplification cover unit in an image scanable display device according to an embodiment of the present invention.
본 실시예에 따른 광증폭 커버부에서 투명 광증폭 층(163)은 상기 도 6의 실시예를 통해 설명한 편광 변환층인 제 1 투명 광증폭 층(161)과 커버 윈도우(110)와 상기 제 1 투명 광증폭 층(161)의 사이에 배치되는 제 2 투명 광증폭 층(162)을 포함하여 구성될 수 있다. 상기 제 2 투명 광증폭 층(162)은 상기 도 5의 실시예를 통해 설명한 파장 변환 기능의 투명 광증폭 층과 같이 편광축에 영향을 미치지 않는 것일 수 있다. 이 경우, 상기 투명 광증폭 층(163)의 작용에 의해 전술한 도 5의 실시예에 따른 파장 변환 효과와 전술한 도 6의 실시예에 따른 편광 변환 효과를 더한 효과를 얻을 수 있다. The transparent
도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치에서 광증폭 커버부를 보인다.8 shows an optical amplification cover unit in an image-scanable display device according to an embodiment of the present invention.
본 실시예에 따르면, 상기 광증폭 커버부는 도광판 기능을 하는 투명 광증폭 층(112)을 포함하는데, 상기 투명 광증폭 층(112)에 내부 전반사 조건을 충족하도록 입사한 적외선광이 상기 디스플레이 표면에 접촉된 손가락(F)의 지문에 의해 산란되어 상기 디스플레이 표면 반대쪽에 배치된 상기 광센서 어레이 측으로 방출되도록 구성된다. 이를 위해, 상기 투명 광증폭 층(112)의 적어도 일측단에는 적외선 광원(321)이 배치될 수 있다. 한편, 도광판 기능을 하는 상기 투명 광증폭 층(112)은 전술한 커버 윈도우 자체일 수도 있고, 커버 윈도우와 결합된 별도의 층일 수도 있다. According to the present embodiment, the optical amplification cover part includes a transparent
도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치에서 센서 통합 디스플레이 패널의 구성을 개략적으로 보인다. 도 10은 상기 도 9의 실시예에 따른 센서 통합 디스플레이 패널을 그 표시면 측에서 부분 확대한 모습을 보인다. 9 schematically shows the configuration of a sensor integrated display panel in an image scanable display device according to an embodiment of the present invention. 10 is a partial enlarged view of the sensor integrated display panel according to the embodiment of FIG. 9 on the display surface side.
본 실시예에 있어서, 센서 통합 디스플레이 패널(SID)은 일 예로 광센서 어레이가 통합된 액정 디스플레이 패널일 수 있다. 센서 통합 디스플레이 패널(SID)은 도시된 바와 같이, 상부기판(25)과 하부기판(210)을 가지고, 이들 사이에 봉지된 액정층(230)을 갖는다. 상기 하부기판(210)의 내측면에는 다수의 픽셀을 구동하는 박막 트랜지스터 어레이가 형성된 픽셀 TFT 어레이 층(220)이 마련된다. In this embodiment, the sensor integrated display panel (SID) may be, for example, a liquid crystal display panel in which a photosensor array is integrated. The sensor integrated display panel (SID) has an upper substrate 25 and a
상기 상부기판(250)의 내측면에는 다수의 픽셀에 대응되는 컬러필터 어레이가 형성되는데, 상기 컬러필터 어레이는 적(R), 녹(G), 청(B)과 같은 특정 색의 광을 선택적으로 투과시키는 다수의 투광부(241)와 상기 다수의 투광부 사이사이를 매트릭스 형태로 차광하는 블랙 매트릭스(242)로 구성된다. 상기 블랙 매트릭스(242)는 상기 하부기판(210) 상의 박막 트랜지스터(TFT) 어레이의 불투광부에 대응되게 형성된다. 박막 트랜지스터(TFT) 어레이의 불투광부에는 데이터 라인, 게이트 라인과 같은 금속 배선과 이들의 교차점마다 배치되어 전기적 신호에 따라 대응되는 픽셀 전극을 구동하는 픽셀 구동 TFT 등이 포함된다. A color filter array corresponding to a plurality of pixels is formed on the inner surface of the
본 실시예에 따르면, 광센서 어레이는 상기 블랙 매트릭스(242)에 중첩되도록 배치되어 광센서 어레이 통합 컬러필터 층(240)을 형성하는데, 상기 광센서 어레이는 중첩되는 형태의 한 예로서 블랙 매트릭스(242) 아래에 배치될 수 있다. 상기 광센서 어레이는 다수의 서브 픽셀 영역(SP)에 대응되는 다수의 광센서(243)와, 이들을 구동하고 이들로부터 센싱된 신호를 리드 아웃(Read-Out)하도록 매트릭스 형태로 구성된 센서 구동 회로를 포함하여 구성된다. 여기서, 다수의 광센서(243)는 박막 트랜지스터 구조를 가지는 것일 수도 있고, 다이오드 구조 또는 유기박막센서 구조를 가지는 것일 수도 있다. 본 도면에는 도시되지 않았으나, 센서 구동 회로에는 금속 배선과 상기 다수의 광센서(243) 외에도 스위칭 소자로서의 박막 트랜지스터가 더 포함될 수도 있다. According to the present embodiment, the photosensor array is arranged to be superimposed on the
도 11은 상기 도 10에서 XI-XI선에 따른 단면을 보인다. 11 shows a cross section taken along line XI-XI in Fig.
액정층(230)을 중심으로 아래쪽에는 하부기판(210)과 상기 하부기판(210) 상에 형성된 픽셀 TFT 어레이 층(220)이 배치된다. 상기 픽셀 TFT 어레이 층(220)에는 데이터 라인과 게이트 라인으로서 서로 교차 배치되는 금속 배선(222)과 절연막(225), 픽셀 전극(221) 및 픽셀 구동 TFT(223)가 포함된다. 실제로 게이트 라인과 데이터 라인은 절연막을 사이에 두고 서로 다른 층에 형성되고, 픽셀 구동 TFT(223) 역시 금속 전극과 절연막 및 반도체 채널 등이 적층된 구조를 가지나 본 도면에서는 단순하게 표현하였다. A
액정층(230)의 위쪽에는 상부기판(250)을 포함하는 상부기판부(280)가 배치된다. 상부기판부(280)에는 상기 상부기판(250)의 내측면에 형성된 광센서 어레이 통합 컬러필터 층(240)이 포함된다. 광센서 어레이 통합 컬러필터 층(240)에는 전술한 바와 같이 블랙 매트릭스(242)와 상기 블랙 매트릭스(242)의 아래에 중첩되게 배치된 것으로, 광센서 어레이를 구성하는 금속 배선(244)과 광센서(243)가 포함된다. 한편, 이들을 덮고 평탄화하는 평탄화막(245)을 더 포함할 수 있고, 상기 평탄화막(245)과 액정층(230) 사이에는 도시되지 않았으나, 액정을 배향하는 배향막이 더 구비될 수 있고, 액정 모드에 따라서는 공통전극이 더 구비될 수도 있다. An
전술한 광센서 어레이에 있어서, 센서 구동 회로를 구성하는 상기 금속 배선(244)은 서로 교차하는 스캔 라인과 리드 아웃 라인을 포함하여 구성될 수 있다. 이들은 절연막을 사이에 두고 서로 다른 층에 형성될 수 있다. 한편, 실시 형태에 따라서는 이들이 같은 층에 배치될 수도 있다. In the above-described optical sensor array, the
여기서, 상기 블랙 매트릭스(242)는 가시광을 차단하고, 적외선을 투과시키는 적외선 필터 레진(resin)으로 형성될 수 있다. 그 결과 광센서 어레이가 상부기판부(280)에 배치되었음에도 불구하고, 그 금속 배선(244) 등이 디스플레이 표면 측에서 시각적으로 인식되지 않도록 할 수 있다. 또한, 상기 광센서(243)가 디스플레이 표면 측으로부터 입사한 광, 즉 지문에 의한 반사광 등을 액정층(230)을 거치지 않고 수광하도록 할 수 있다. 이를 통해 지문에 의한 광 패턴을 센싱하는 감도를 향상시킬 수 있다. Here, the
도 12는 본 발명의 한 실시예에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치의 지문 센싱 원리를 개념적으로 보인다. 12 conceptually illustrates the principle of fingerprint sensing of an image scanable display device according to an embodiment of the present invention.
센서 통합 디스플레이 패널에서 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 광을 선택적으로 투과시키는 투광부(241)를 통해 디스플레이 광이 위쪽으로 방출된다. 상부기판(250) 위에 배치된 투명 광증폭 층(120)은 상기 디스플레이 광 중에서 제 1 파장 영역의 광(w1) 즉, 청색광 중 일부를 제 2 파장 영역의 광(w2)인 적외선 광으로 변환하여 방출한다. 적외선 광은 커버 윈도우(110)의 표면, 즉 디스플레이 표면에 접촉된 손가락(F) 지문의 융선과 골에 따라 다른 반사율로 반사되고, 그 반사광이 다시 적외선 필터 레진으로 형성된 블랙 매트릭스(242)를 투과하여 광센서 어레이의 광센서(243)에 수광된다. 본 실시예에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치는 이러한 원리로 지문 패턴 센싱 기능을 제공한다. The display light is emitted upward through the
한편, 여기서는 광증폭 커버부(101)에서 투명 광증폭 층(120)이 파장 변환 기능을 갖는 경우를 예로 들어 설명하였으나, 투명 광층폭 층의 구성 및 그에 따른 광증폭 원리는 이에 한정되지 않으며 상기 도 6 내지 도 8을 참조하여 설명한 바와 같이 다양하게 구현될 수 있다. Although the transparent
도 13은 본 발명의 한 실시예에 따른 센서 통합 디스플레이 패널에서 상부기판부의 한 구현예를 보인다. 13 shows one embodiment of the upper substrate portion in a sensor integrated display panel according to an embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이, 상부기판부(281)는 상부기판(250)과, 상부기판(250)의 하면에 형성되고 투광부(241) 및 블랙 매트릭스(242)를 갖는 컬러필터 어레이, 그리고 상기 블랙 매트릭스(242) 하면에 배치되어 금속 배선(244) 및 광센서(243)를 포함하는 광센서 어레이를 포함한다. 전술한 실시예와 마찬가지로 상기 블랙 매트릭스(242)는 가시광을 차단하고 적외선을 투과시키는 적외선 필터 레진으로 형성되고, 상기 광센서(243)는 적외선에 대해 높은 감도를 가지는 적외선 광센서일 수 있다. 또한, 본 도면에 도시된 예에 따르면, 상기 블랙 매트릭스(242) 중 광센서(243)에 대응되는 부분에 슬릿(slit), 비아(via), 또는 홈 등과 같이 부분적으로 광 집적도 및 광 투과율을 더 높일 수 있는 형태로 형성된 광도파로(246)를 더 구비할 수 있다. The
광도파로(246)를 적용한 다른 변형예로, 상기 광센서(243)는 가시광을 감지하는 것이고, 상기 블랙 매트릭스(242)는 가시광선과 적외선을 모두 차단하는 소재로 이루어지고, 상기 광도파로(246)는 가시광선에 대하여 투명한 것일 수도 있다. The
전술한 광센서 어레이의 하부에는 투명한 평탄화막(245)이 배치된다. 상기 평탄화막(245)은 상기 상부기판부(281)가 액정층과 접하는 면을 평탄하게 하는 역할을 하며, 액정층과의 상에 배향막이 배치되고, 공통전극층이 더 구비될 수 있음은 전술한 바와 같다.A
도 14는 본 발명의 한 실시예에 따른 센서 통합 디스플레이 패널에서 상부기판부의 한 구현예를 보인다. 14 shows one embodiment of the upper substrate portion in a sensor integrated display panel according to an embodiment of the present invention.
상기 도 13의 구현예와의 차이점은 상기 블랙 매트릭스(242) 중 상기 광센서(243)에 대응되는 부분에 광도파로 대신 마이크로렌즈(247)를 구비한 점이다. 상기 마이크로렌즈(247)는 상기 광센서(243)에 더 많은 양의 광을 집광하여 제공할 수 있다. 13 in that a
도 15는 본 발명의 한 실시예에 따른 센서 통합 디스플레이 패널에서 상부기판부의 한 구현예를 보인다. 15 shows one embodiment of an upper substrate portion in a sensor integrated display panel according to an embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이, 상부기판부(283)에서 상부기판(250)의 내측면에 배선(248)과 광센서(243)를 포함하는 광센서 어레이가 배치되고, 그 아래에 전술한 투광부(241)와 블랙 매트릭스(242)를 갖는 컬러필터 어레이가 배치될 수 있다. 상기 광센서 어레이와 상기 컬러필터 어레이 사이에는 평탄화막(249)이 배치될 수도 있다. As shown in the figure, a photosensor array including a
이 경우, 상기 배선(248)은 투명 전극 물질로 이루어진 배선일 수 있고, 상기 광센서(243) 역시 광학적으로 투명한 산화물 반도체를 이용한 소자일 수 있다. 한편, 상기 배선(248)이 금속 배선인 경우, 상기 배선(248)은 금속에 의해 반사된 외부광이 디스플레이 화질을 떨어뜨리는 것을 방지하기 위해, 금속층(2441)과 상부기판(250) 사이에 반사 방지층(2442)이 형성된 것일 수 있다. 상기 반사 방지층(2442)은 예컨대, 검정색을 띠는 상기 금속 산화물 등으로 이루어져, 상기 금속층(441)를 증착하는 공정과 같은 공정으로 형성될 수 있다. 한편, 이 경우 광센서 어레이가 컬러필터 어레이보다 위에 배치되므로, 블랙 매트릭스(242)의 소재는 일반적인 액정 디스플레이 패널에 적용되는 것을 그대로 채택하여도 무방하다. In this case, the
도 16은 본 발명의 한 실시예에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치에서 광증폭 커버부와 센서 통합 디스플레이 패널의 상부기판부가 결합된 모습을 보인다. 16 is a view illustrating a combined structure of the optical amplification cover and the upper substrate of the sensor integrated display panel in the image-scanable display device according to an embodiment of the present invention.
전술한 도 9 내지 도 15의 실시예들에서 구체적으로 언급하지 않았으나, 센서 통합 디스플레이 패널이 액정 디스플레이 패널을 기반으로 한 경우에는, 공통적으로 그 상부기판(250)의 상면, 즉 상부기판(250)과 광증폭 커버부(101)의 사이에는 편광판(251)이 배치된다.9 to 15, when the sensor integrated display panel is based on a liquid crystal display panel, the upper surface of the
본 실시예에 따르면, 상기 상부기판(250)의 상부 및 하부에 복수의 마이크로렌즈(252, 253)가 구비될 수 있다. 상기 복수의 마이크로렌즈(252, 253)는 블랙 매트릭스(242) 아래에 배치된 광센서(243)에 대응되는 위치에 배치된다. 상기 복수의 마이크로렌즈(252, 253)는 상기 블랙 매트릭스(242)에 형성된 개구부(242A)를 통해 상기 광센서(243)에 광을 집중시키는데, 복수의 렌즈로 이루어진 광학계를 이용하여 효과적으로 초점거리를 맞출 수 있다. According to the present embodiment, a plurality of
도 17은 본 발명의 한 실시예에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치에서 광증폭 커버부에 결합된 광센서 어레이 및 액정 디스플레이 패널의 블랙 매트릭스 사이의 정렬 상태를 보인다. 17 shows an alignment state between a black matrix of a liquid crystal display panel and a photosensor array coupled to an optical amplification cover portion in an image scanable display device according to an embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치는 전술한 도 4의 실시예와 같은 층상 구조를 갖는다. 즉, 위에서부터 보호층(130), 투명 광증폭 층(120) 및 커버 윈도우(110)로 이루어진 광증폭 커버부의 아래에 배선(244)과 광센서(243)를 포함하는 광센서 어레이가 배치된 지문 센서 모듈(21)을 구비하고, 상기 지문 센서 모듈(21)은 액정 디스플레이 패널(209) 위에 중첩되게 정렬되어 배치된다. As shown, the image-scanable display device according to the present embodiment has the layered structure as in the embodiment of Fig. 4 described above. That is, an optical sensor array including a
본 도면은 상기 지문 센서 모듈(21)에 속한 광센서 어레이의 배선(244) 및 광센서(243)와 액정 디스플레이 패널(209)의 상부기판(250) 내측에 형성된 블랙 매트릭스(242), 그리고 액정 디스플레이 패널(209)의 하부기판(210) 내측에 형성된 박막 트랜지스터 어레이의 금속 배선(222)과 픽셀 구동 TFT(223)가 위에서 볼 때 서로 중첩되도록 정렬된 모습을 보인다. 다수의 픽셀 전극(221) 위에는 적(R), 녹(G), 청(B) 색의 단색광을 투과시키는 컬러필터인 다수의 투광부(241)가 배치되고, 상기 지문 센싱 모듈(21)에서 상기 다수의 투광부(241)와 중첩되는 부분은 광학적으로 투명하다. 따라서, 사용자가 디스플레이 표면 위에서 내려다보면 지문 센서 모듈(21)의 광센서 어레이가 디스플레이 해상도에 영향을 미치지 않는다. This figure shows a
한편, 본 실시예에서 광증폭 커버부는 상기 도 5의 실시예를 통해 설명한 것과 같은 투명 광층폭 층(120)을 구비한 것이나, 이에 한정되지 않고, 위에서 도 6 내지 도 8을 참조하여 설명한 구성의 광증폭 커버부로 대체될 수도 있다. In this embodiment, the optical amplification cover section is provided with the transparent light-
도 18은 본 발명의 한 실시예에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치에서 광센서 어레이를 터치 센서로 활용하는 방안을 보인다. FIG. 18 shows a method of utilizing the optical sensor array as a touch sensor in an image-scanning capable display device according to an embodiment of the present invention.
본 도면은 센서 통합 디스플레이 장치(SID)에서 광센서 어레이의 일부분(A')을 확대 도시한 것이다. 매트릭스 형태로 배열된 배선(244)은 다수의 가로 배선(스캔 라인)들과 세로 배선(리드아웃 라인 등)들이 교차함으로써 구획된 다수의 서브 픽셀 영역을 제공하고, 각각의 서브 픽셀 영역에는 적색(R), 녹색(G), 또는 청색(B) 광을 선택적으로 투과시키는 투광부와 광센서(243)가 배치된다. 여기서, 각각의 서브 픽셀마다 하나의 광센서(243)가 배치되므로, 서브 픽셀을 하나의 센싱 화소로 볼 수 있다. 본 발명에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치를 이용하여 지문을 센싱하는 경우, 상기의 광센서 어레이는 상기 서브 픽셀 단위로 즉, 각각의 센싱 화소마다 전기적 신호를 리드아웃하여 높은 해상도로 지문 패턴을 검출할 수 있다. This figure is an enlarged view of a portion (A ') of the optical sensor array in a sensor integrated display device (SID). The
한편, 전술한 광센서 어레이는 터치 센서로서의 기능을 겸할 수도 있다. 터치 센서로서 활용될 때에는 높은 해상도를 필요로 하지 않으므로, 복수의 센싱 화소들을 그룹화하여 구동할 수 있다. 예컨대 제 1 센싱 화소 그룹(G1), 제 2 센싱 화소 그룹(G2)과 같이 복수의 센싱 화소 그룹 단위로 스캐닝 및 리드아웃 과정을 수행함으로써 터치 센싱에 소요되는 소비 전력 및 시간 등을 감축할 수도 있다. On the other hand, the optical sensor array described above may also serve as a touch sensor. When used as a touch sensor, high resolution is not required, so that a plurality of sensing pixels can be grouped and driven. The power consumption and the time required for the touch sensing may be reduced by performing the scanning and the lead-out process in units of the plurality of sensing pixel groups as in the first sensing pixel group G1 and the second sensing pixel group G2 .
이하에서는 본 발명의 한 측면에 따라 다수의 광센서를 갖는 광센서 어레이가 통합된 디스플레이 장치에서 사용자의 지문 등 디스플레이 표면에 위치한 대상물을 스캔하는 방안에 관하여 몇 가지 케이스(case)를 예로 들어 상세히 설명한다. Hereinafter, a method of scanning an object located on a surface of a display, such as a fingerprint of a user, in a display device incorporating an optical sensor array having a plurality of optical sensors according to an aspect of the present invention will be described in detail with reference to an example do.
본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치는 복수 개의 행과 열로 배열되어 각각이 서로 다른 색의 빛을 방출하는 적어도 둘 이상의 서브 픽셀들로 구성되는 복수의 픽셀들 및 상기 각 서브 픽셀마다 또는 각 픽셀마다 인접하게 위치하는 광센서들을 포함하는 셀 어레이 및 스캔 모드에서는 기설정된 패턴에 따라 상기 각 픽셀들이 순차적으로 빛을 방출되도록 하고, 상기 광센서들에서 반사광을 센싱하여 스캔동작을 수행하는 주변회로를 포함한다. A display device according to an embodiment of the present invention includes a plurality of pixels arranged in a plurality of rows and columns and each of which is composed of at least two or more subpixels emitting light of different colors and a plurality of subpixels A cell array including optical sensors positioned adjacent to each other, and a peripheral circuit for causing the pixels sequentially emit light in accordance with a predetermined pattern and sensing the reflected light from the optical sensors to perform a scanning operation do.
상기 기설정된 패턴은 상기 각 픽셀에 속한 광센서가 인접한 다른 픽셀로부터 방출된 빛에 간섭받지 않는 기설정된 거리 간격마다 이격되어 빛을 방출한다. The predetermined pattern causes the photosensors belonging to each of the pixels to emit light at a predetermined distance interval that is not interfered with light emitted from adjacent pixels.
도 19는 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치의 블럭도이다.19 is a block diagram of a display device according to embodiments of the present invention.
도 19를 참조하면, 디스플레이 장치(1)는 이미지 등을 디스플레이 할 수도 있고, 사람의 손가락이나 터치 펜 등의 피사체의 터치 접촉을 센싱할 수도 있다. 디스플레이 장치(1)는 데스크탑, 노트북, 태블릿 PC, 스마트폰 등의 모바일 기기에 구현될 수 있다.Referring to Fig. 19, the
디스플레이 장치(1)는 셀 어레이(10), 게이트 드라이버(20), 소스 드라이버(30), 아날로그 프론트 앤드(Analog Front End, 이하 AFE, 40), 신호 프로세서(50), 컨트롤 로직(60) 및 메모리(70)을 포함한다.The
셀 어레이(10)는 복수의 행과 열로 배열된 복수 개의 단위 화소들, 및 각 단위화소에 각각 인접한 단위 포토 센서를 포함한다. 각 단위 화소는 백 라이트 유닛에서 방출되는 빛에 따라 이미지를 디스플레이 한다. 포토 센서는 단위 화소에서 방출된 빛에 대한 피사체로부터의 반사광을 센싱하여, 피사체의 표면을 스캐닝한다. 단위 화소 및 포토 센서에 대한 상세한 설명은 도 2 이후에서 하기로 한다.The
게이트 드라이버(20)는 셀 어레이(10)에 포함된 각 단위화소 또는 포토 센서를 행별로 액세스한다. 게이트 드라이버(20)는 이미지를 디스플레이 하는 경우에는 각 행을 순차적으로 인에이블한다. 게이트 드라이버(20)는 피사체를 스캐닝하는 경우에는 기설정된 패턴에 따라 적어도 둘 이상의 행들을 순차적으로 인에이블한다.The
소스 드라이버(30)는 셀 어레이(10)에 포함된 각 단위화소에 연결되어, 이미지 데이터를 입력받으면 모든 열을 인에이블하여 이미지를 출력한다. 이때 출력되는 이미지는 프레임 단위로 업데이트될 수 있다.The
AFE(40)는 셀 어레이(10)에 포함된 각 광센서에 연결되어, 피사체를 스캐닝할 경우 기설정된 패턴에 따라 적어도 둘 이상의 열들을 순차적으로 인에이블하여 피사체의 표면으로부터의 반사광을 센싱하여 스캐닝 데이터로 출력한다. AFE(40)는 샘플 앤 홀드 회로, 아날로그 디지털 컨버팅 회로 등을 포함할 수 있다.The
신호 프로세서(50)는 AFE(40)로부터 수신된 스캐닝 데이터를 프로세싱하여 호스트로 출력한다.The
컨트롤 로직(60)은 각 구성요소를 컨트롤한다. 즉, 게이트 드라이버(20), 소스드라이버(30), AFE(40) 및 신호 프로세서(50)의 동작을 제어한다. 이때 컨트롤 로직(60)은 메모리(70)에 저장된 정보를 기초로 각 구성요소의 동작을 제어할 수 있다.The
메모리(70)는 디스플레이 장치(1)의 동작에 필요한 정보들을 저장한다. 예를 들어 게이트 드라이버, 소스 드라이버 및 AFE의 인에이블 동작에 대한 패턴 정보, 인터럽트 발생에 따른 정보 등을 저장할 수 있다. 또한 메모리(70)는 스캐닝 데이타에 기초하여 등록되는 정보(예를 들면 지문 정보) 등을 저장할 수 있다.The
도 20은 비교예의 광센서의 회로도를 나타낸 것이다.20 shows a circuit diagram of a photosensor of a comparative example.
도 20을 참조하면, 셀 어레이(10)에 포함된 광센서(100)는 복수 개의 트랜지스터(Reset, AMP gm, READ), 포토 다이오드(pin) 및 커패시턴스(Cap)를 포함한다.20, the
광센서(100)는 공급전압(VDD) 단자에 연결된 리셋 트렌지스터(Reset), 리셋 트랜지스터와 그라운드 전압 단자 사이에 연결된 포토 다이오드(pin), 리셋 트렌지스터(Reset)의 일단과 게이트가 연결된 증폭 트랜지스터(AMP gm), 상기 리셋 트렌지스터(Reset)의 일단과 그라운드 전압 단자 사이에 생성되는 기생 커패시턴스(Cap), 상기 증폭 트랜지스터와 드레인 단자에 연결된 출력 트랜지스터(READ)를 포함한다. The
포토 센서(100)는 게이트 드라이버(20)가 인에이블 하면, 리셋 트랜지스터(Reset)를 통해 먼저 포토 다이오드를 리셋시킨 후, 일정 시간 동안 피사체로부터의 반사광을 수광한다. 수광된 반사광은 포토 다이오드에서 전기적 신호로 변환되어, 증폭 트랜지스터를 통해 gm 배만큼 증폭된 후 리드 아웃 인에이블 신호가 인가되면, 출력 트랜지스터를 통해 센싱된 데이터(Iout)로 출력된다. 보다 자세한 사항은 포토 센서에 대한 공지의 기술과 동일하다.When the
도 21은 본 발명의 실시예들에 따른 단위화소 및 단위 광센서를 나타낸 단면도이다.21 is a cross-sectional view illustrating a unit pixel and a unit optical sensor according to embodiments of the present invention.
도 21을 참조하면, 단위화소는 회로 기판(미도시), 회로 기판 위에 형성되는 백라이트 유닛(Back Light Unit, 미도시), 백라이트 유닛 위에 형성되는 편광판 및 유리, 유리 위에 형성되는 액정(Liquid Crysital), 컬러필터, 커버유리, 편광판 순으로 적층된다. 적층 구조에 대해서는 공지의 기술로 알려진 바와 같이 구현되므로 자세한 설명은 생략하고, 본 발명과 관련된 부분을 위주로 설명한다.21, a unit pixel includes a circuit board (not shown), a backlight unit (not shown) formed on a circuit board, a polarizer formed on a backlight unit and glass, a liquid crystal formed on the glass, , A color filter, a cover glass, and a polarizing plate. Since the laminated structure is realized as known in the art, a detailed description thereof will be omitted and a description will be mainly given to a portion related to the present invention.
이미지를 디스플레이하는 경우, 백 라이트 유닛에서 방출된 빛이 편광판, 유리를 투과하여 컬러필터를 통과한다. 이때 컬러필터는 백 라이트 유닛의 빛을 필터링하여 특정의 색만을 투과시킨다. 예를 들면 R 필터는 적색광을 투과시키고, G 필터는 녹색광, B 필터는 청색광을 투과시킨다. 이미지는 적색광, 녹색광 또는 청색광이 조합되어 디스플레이 화면상에 나타난다. 즉, 단위화소(100)는 R 필터,G 필터,B 필터 각각의 서브 화소로 이루어지며, 단위화소는 R 필터, G 필터, B 필터 각각의 하단과 유리판 사이에 위치하는 TFT(Thin Film Transistor)를 각각 포함한다. 이때 게이트 드라이버(10) 및 소스 드라이버(20)는 셀 어레이(10)에서 순차적으로 인에이블시키며 프레임 단위로 출력한다.When an image is displayed, the light emitted from the backlight unit passes through the polarizing plate and the glass and passes through the color filter. At this time, the color filter filters the light of the backlight unit to transmit only a specific color. For example, the R filter transmits red light, the G filter transmits green light, and the B filter transmits blue light. The image is displayed on the display screen in combination with red light, green light or blue light. That is, the
한편 손가락 이나 터치 펜등의 피사체가 스캔되는 경우, 백 라이트 유닛에서 방출된 빛이 편광판, 유리, 컬러필터, 유리, 편광판을 통과한 빛은 피사체의 표면에서 반사되어 다시 디스플레이 장치 표면의 편광판, 유리를 거쳐 TFT에 인접하게 위치하는 광센서로 입사된다. 광센서는 도 2에 도시된 바와 같이, 반사광을 전기적 신호로 변환하여 스캐닝 데이터로 출력한다. 이때 광센서는 게이트 드라이버(10) 및 AFE(20)에 연결되어, 셀 어레이(10)에서 기설정된 패턴으로 순차적으로 인에이블되어 스캐닝 데이터를 출력한다.On the other hand, when a subject such as a finger or a touch pen is scanned, the light emitted from the backlight unit passes through the polarizing plate, the glass, the color filter, the glass, and the polarizing plate is reflected from the surface of the subject, And is incident on an optical sensor positioned adjacent to the TFT. As shown in FIG. 2, the optical sensor converts reflected light into an electrical signal and outputs it as scanning data. At this time, the optical sensor is connected to the
스캔 동작에 대해 보다 구체적으로 설명하면, 서브 화소마다 포토 센서가 인접하게 위치하고, 어느 하나의 포토 센서가 인에이블되는 경우 기설정된 최소 거리 이내에서 인접한 광센서들은 디스에이블(disable)된다. 백 라이트 유닛의 빛은 인에이블된 광센서에 인접한 컬러필터를 통과하여 피사체로 방출된다. 피사체로부터의 반사광은 상기 컬러필터 하단의 상기 포토 센서로 수광되어, 스캐닝 데이터로 변환되어 출력된다. 이때 인에이블된 광센서로부터 기설정된 최소 거리 이내의 인접 서브화소들의 TFT는 디스에이블되어야 한다. 인에이블된 광센서로의 간섭광을 줄여서 반사광을 보다 정확히 센싱하기 위함이다.More specifically, the photosensors are positioned adjacent to the sub-pixels, and when one of the photosensors is enabled, neighboring optical sensors are disabled within a predetermined minimum distance. The light from the backlight unit passes through the color filter adjacent to the enabled light sensor and is emitted to the subject. The reflected light from the subject is received by the photo sensor at the lower end of the color filter, converted into scanning data, and output. At this time, the TFTs of adjacent sub-pixels within a predetermined minimum distance from the enabled optical sensor should be disabled. And to reduce the interference light to the enabled optical sensor to more accurately sense the reflected light.
또한, 디스플레이 장치(10)의 단위화소들의 상부에 위치하는 유리기판의 일면은 요철이 있는 형상을 더 포함할 수 있다. 환언하면, 해당 광센서 상부에 볼록 렌즈 형상을 구현하여 광센서가 인에이블될 때마다 반사광을 보다 잘 수집하도록 할 수 있다. In addition, one surface of the glass substrate positioned above the unit pixels of the
또한, 디스플레이 장치(10)의 단위화소들의 상부에 위치하는 편광판의 일면 또한 볼록렌즈를 추가하거나 요철이 있는 형상으로 구현할 수 있다. 피사체가 접촉하는 편광판 표면의 볼록렌즈는 피사체로부터의 반사광을 해당 광센서로 수집되도록 유도할 수 있다.In addition, one surface of the polarizing plate positioned above the unit pixels of the
도 22는 도 21에 도시된 서브화소의 일 실시예를 확대하여 도시한 단면도이다.22 is an enlarged cross-sectional view of one embodiment of the sub-pixel shown in FIG.
도 22를 참조하면, 서브 화소(200)는 하단 유리 기판, 포토 센서, TFT, 액정층(Liquid Crystal Layer), 컬러 필터, BM부(Black Matrix, 이하 BM부), 상단 유리 기판을 포함한다.22, the sub-pixel 200 includes a lower glass substrate, a photosensor, a TFT, a liquid crystal layer, a color filter, a black matrix (BM), and a top glass substrate.
포토 센서와 TFT는 하단 유리 기판 위에서 동일 평면상에 위치할 수 있다. 그러나 본 발명의 실시예가 이에 한정되는 것은 아니고, 포토 센서는 TFT의 상단 또는 하단에 위치할 수도 있다. 설명의 편의상 동일 평면상에 형성되는 경우를 위주로 설명한다.The photosensor and the TFT may be located on the same plane on the lower glass substrate. However, the embodiment of the present invention is not limited to this, and the photosensor may be located at the upper or lower end of the TFT. A description will be made mainly of a case where it is formed on the same plane for convenience of explanation.
포토 센서와 TFT 위에는 액정층이 위치하고, 액정층 위에는 컬러필터 및 BM부가 동일 평면상에 위치한다. 컬러필터 간, 즉 R 필터, G 필터, B 필터 사이에는 BM부가 위치한다. 이때 BM부는 편광판이나 유리를 통한 간섭광을 배제하면서 피사체로부터의 반사광을 집중적으로 수집하기 위한 오픈 윈도우를 포함한다. A liquid crystal layer is located on the photosensor and the TFT, and the color filter and the BM are located on the same plane on the liquid crystal layer. Between the color filters, that is, between the R filter, the G filter, and the B filter, the BM portion is located. At this time, the BM unit includes an open window for intensively collecting the reflected light from the object while excluding the interference light through the polarizing plate or glass.
TFT는 컬러 필터의 하단에 위치하여, 액정층을 활성화시켜 백 라이트 유닛에서 방출되는 빛을 화면에 출력되도록 한다. 이때 인에이블된 TFT만 활성화되어 컬러필터를 통해 빛을 방출하고, 인접한 TFT들은 디스에이블시켜 불필요한 간섭광이 발생하여 반사광이 산란되지 않도록 한다.The TFT is positioned at the lower end of the color filter, and activates the liquid crystal layer so that light emitted from the backlight unit is output to the screen. At this time, only the enabled TFT is activated to emit light through the color filter, and adjacent TFTs are disabled to generate unnecessary interference light, so that reflected light is not scattered.
인에이블된 TFT에 인접한 포토 센서는 상기 오픈 윈도우의 하단에 위치하여, 오픈 윈도우를 통해 수광되는 빛만 수광하여 센싱한다.A photosensor adjacent to the enabled TFT is positioned at the lower end of the open window and receives and senses only light received through the open window.
도 23는 도 21에 도시된 서브화소의 다른 실시예를 확대하여 도시한 단면도이고, 도 24은 도 21에 도시된 서브화소의 또다른 실시예를 확대하여 도시한 단면도이다. 설명의 편의를 위해 도 22와의 차이점을 위주로 설명한다.FIG. 23 is an enlarged cross-sectional view showing another embodiment of the sub-pixel shown in FIG. 21, and FIG. 24 is an enlarged cross-sectional view showing still another embodiment of the sub-pixel shown in FIG. For convenience of description, differences from FIG. 22 will be mainly described.
도 23 및 도 24를 참고하면, 서브화소(300)의 상단 유리기판은 오픈 윈도우 부분에 대응하여 볼록렌즈의 기능을 할 수 있는 요철구조를 포함할 수 있다. 23 and 24, the upper glass substrate of the sub-pixel 300 may include a concavo-convex structure capable of functioning as a convex lens corresponding to the open window portion.
오픈 윈도우 부분에 요철구조를 형성하면, 입사되는 빛이 도시된 바와 같이 포토 센서 밖으로 산란되지 않고 포토 센서의 수광영역으로 보다 집중될 수 있다. When the concavoconvex structure is formed in the open window portion, the incident light can be more concentrated in the light receiving region of the photosensor without scattering out of the photosensor as shown in the figure.
도 23 및 도 24를 참고하면, 서브 화소(400)의 포토 센서는 광 차폐층을 더 포함할 수 있다. 광 차폐층은 오픈 윈도우보다 개구영역이 더 좁을 수 있고, 포토 센서의 수광영역보다 조금 더 넓을 수 있다. 이 경우 액정층 또는 인접 서브 화소로부터의 산란광을 광 차폐층을 통해 차폐하고, 포토 센서는 수광영역에 오픈 윈도우를 통해 입사된 반사광만을 수광할 수 있다.23 and 24, the photosensor of the sub-pixel 400 may further include a light shielding layer. The light shielding layer may have a narrower opening area than the open window and may be slightly wider than the light receiving area of the photosensor. In this case, scattered light from the liquid crystal layer or adjacent sub-pixels is shielded through the light shielding layer, and the photosensor can receive only the reflected light incident through the open window in the light receiving area.
즉, 본 발명은 BM부의 오픈 윈도우, 상단 유리기판의 요철구조 및 광센서의 광 차폐층 중 적어도 어느 하나를 구현하여 광센서의 수광 효율을 더 높일 수 있다. 포토 센서의 수광 능력이 좋아질 수록, 디스플레이 장치(1)의 대상물 스캐닝 성능도 향상되는 효과가 있다.That is, the present invention can realize at least any one of the open window of the BM part, the concavo-convex structure of the upper glass substrate, and the light shielding layer of the optical sensor to further increase the light receiving efficiency of the optical sensor. The better the light-receiving capability of the photo sensor, the better the object scanning performance of the
도 25와 도 26은 본 발명의 디스플레이 장치가 대상물을 스캔하는 일 실시예에 따른 방법을 나타낸 개념도이다.25 and 26 are conceptual diagrams illustrating a method according to an embodiment in which the display device of the present invention scans an object.
도 25를 참고하면, 디스플레이 장치는 피사체를 스캐닝하기 위해 기설정된 간격의 픽셀들만 인에이블하여 피사체로 빛을 발광하고, 피사체로부터의 반사광을 수광할 수 있다. 이때 기설정된 간격은 인에이블된 픽셀로부터의 발광된 빛이 다른 인접 픽셀의 포토센서광센서에 간섭광 영향을 일으키지 않는 최소 거리를 의미한다. Referring to FIG. 25, the display device may enable only pixels of predetermined intervals to scan a subject, emit light to the subject, and receive reflected light from the subject. Wherein the predetermined interval means a minimum distance at which the emitted light from the enabled pixel does not cause an interference light effect on the photosensor light sensor of another adjacent pixel.
이미지를 디스플레이할 때에는 6 x 5의 셀 어레이 구조에서 (x1,y1)부터 (x6, y5)에 이르기까지 순차적으로 픽셀을 인에이블시켜 이미지를 프레임 단위로 출력한다.When an image is displayed, pixels are sequentially enabled from (x1, y1) to (x6, y5) in a 6 x 5 cell array structure to output an image frame by frame.
한편 피사체를 스캐닝할 경우에는 도 25(a)에 도시된 바와 같이 6 x 5 의 셀 어레이 구조에서 (x2,y1), (x2,y4)좌표의 픽셀이 인에이블 되어 빛을 방출하고, 피사체로부터 반사광을 수광한다. 이어서 도 25(b)에 도시된 바와 같이, 2행, 3행, 4행을 이어서 해당 패턴대로 순차적으로 스캐닝하고 (x5,y1), (x5,y4) 좌표의 단위화서가 인에이블 되어 빛을 방출하고, 피사체로부터 반사광을 수광한다. 이때 (x2,y1), (x2,y4)좌표의 픽셀 사이의 거리가 간섭광의 영향이 최소화될 수 있는 거리이다.On the other hand, when a subject is scanned, pixels of (x2, y1), (x2, y4) coordinates are enabled to emit light in a 6 x 5 cell array structure as shown in Fig. 25 And receives reflected light. Subsequently, as shown in Fig. 25 (b), the second row, third row and fourth row are successively scanned in accordance with the pattern (x5, y1), and the unitsize of (x5, y4) And receives reflected light from the subject. Here, the distance between the pixels of (x2, y1) and (x2, y4) is a distance at which the influence of the interference light can be minimized.
보다 구체적으로 설명하면, 먼저 기설정된 간격으로 이격되는 패턴에 따라 1차 픽셀들이 발광하고, 그 포토센서광센서들이 반사광을 수광한다(도 26(a)). 이어서 1차에서 발광한 픽셀들이 디스에이블되고, 두꺼운 선으로 표시된 픽셀들이 2차적으로 발광하며, 그 포토센서광센서들이 반사광을 수광한다(도 26(b)). 마찬가지로, 1차 2차적으로 발광한 픽셀들이 디스에이블되고, 두꺼운 선으로 표시된 픽셀들이 3차적으로 발광한 후 그 포토센서광센서들이 반사광을 수광하며(도 26(c)), 같은 방식으로 4차 픽셀들이 발광 및 포토센서광센서들이 수광한다(도 26(d)).More specifically, the primary pixels emit light according to a pattern spaced at predetermined intervals, and the photosensor light sensors receive the reflected light (Fig. 26 (a)). Then, the pixels emitted at the first order are disabled, the pixels indicated by the thick line are secondarily emitted, and the photosensor photosensors receive the reflected light (Fig. 26 (b)). Likewise, the pixels that are emitted in the first order are disabled, and the pixels in the thick line are emitted in a tertiary manner, and then the photosensor light sensors receive the reflected light (Fig. 26 (c) The pixels receive light and photosensor light sensors (Fig. 26 (d)).
환언하면, 도 26(a)에서 도 26(d)에 이르기까지, 디스플레이 장치는 기설정된 패턴으로 픽셀들을 순차적으로 인에이블하고, 나머지 픽셀들은 디스에이블하여 포토센서광센서에서 그 반사광들을 순차적으로 수집한다. 그 결과 도 26(d)에 도시된 바와 같이 디스플레이 화면 전체에 대하여 반사광을 수집하여 스캐닝 데이터를 얻을 수 있으며, 스캐닝 데이터는 피사체 표면의 정보를 하나의 프레임으로 메모리에 저장할 수 있다.In other words, from FIG. 26 (a) to FIG. 26 (d), the display device sequentially enables the pixels in a predetermined pattern and disables the remaining pixels, thereby sequentially collecting the reflected light from the photosensor light sensor do. As a result, as shown in FIG. 26 (d), reflected light is collected on the entire display screen to obtain scanning data, and the scanning data can store information on the surface of the object in one frame in a memory.
도 27은 본 발명의 디스플레이 장치가 디스플레이하는 경우의 게이트 드라이버 및 소스 드라이버의 동작을 나타낸 신호도이고, 도 28은 본 발명의 디스플레이 장치가 대상물을 스캔하는 경우의 게이트 드라이버 및 소스 드라이버의 동작을 나타낸 신호도이다.FIG. 27 is a signal diagram showing the operation of the gate driver and the source driver when the display device of the present invention is displayed, and FIG. 28 shows the operation of the gate driver and the source driver when the display device of the present invention scans an object. It is a signal diagram.
도 27(a)를 참조하면, 디스플레이 동작의 경우 공지의 기술과 같이, 게이트 드라이버(20)는 셀 어레이(10)의 각 행마다 TFT를 오버랩되지 않도록 순차적으로 인에이블하고, 도 27(b)를 참조하면, 소스 드라이버(30)는 열 전체를 순차적으로 또는 동시에 인에이블하여 RGB 픽셀을 활성화하여 이미지를 화면에 출력한다. 이때 게이트 드라이버(10) 및 소스 드라이버(20)는 화면 전체의 프레임이 다 출력될 때까지 해당 행을 인에이블하지 않는다.27A, in the case of the display operation, the
한편 도 28(a)를 참조하면, 스캐닝 동작의 경우 도 27의 게이트 드라이버(10) 및 소스 드라이버(20)의 동작과 달리 동작한다.On the other hand, referring to FIG. 28 (a), the scanning operation operates differently from the operation of the
보다 자세하게 설명하면, 메모리(70)에 저장된 기설정된 패턴에 따라, 게이트 드라이버(10)는 화면 전체의 프레임 입력이 완료되지 않더라도, 각 행마다 일정 주기로 인에이블할 수 있고, 다른 행과 동시에 인에이블하여 인에이블 구간이 오버랩될 수 있다.More specifically, according to a predetermined pattern stored in the
또한 소스 드라이버(20)도 모든 열의 픽셀을 인에이블하지 않고, 기설정된 패턴에 따라 일정 간격으로 이격하여 인에이블할 수 있다. 이때 포토 센서도 소스 드라이버(20)의 인에이블되는 열 정보를 참고하여, 인에이블되는 픽셀에 인접한 포토센서광센서만 인에이블할 수 있다. 즉, 기설정된 패턴에 따라 셀 어레이의 픽셀 및 포토센서광센서가 인에이블되어 기설정된 패턴으로 피사체의 표면 이미지를 얻을 수 있다.Also, the
그 결과, 디스플레이 장치는 이미지 등을 화면에 출력할 수 있을 뿐만 아니라, 피사체의 접촉 여부 및 피사체의 표면정보를 얻을 수 있다. 또한 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치는 정전식 터치 스크린 패널을 적층하지 않아도 되므로, 두께가 더 얇아지는 이점이 있다.As a result, the display device can not only output an image or the like to a screen but also obtain information on whether or not the object is in contact with the object and surface information of the object. In addition, the display device according to the embodiments of the present invention does not need to laminate the electrostatic touch screen panel, which is advantageous in that the thickness is thinner.
도 29는 본 발명의 디스플레이 장치가 대상물을 스캔하는 다른 실시예에 따른 방법을 나타낸 개념도이다.29 is a conceptual diagram illustrating a method according to another embodiment of the present invention in which the display device scans an object.
도 29를 참조하면, 디스플레이 장치 내 광원은 피사체를 스캐닝하기 위해 기설정된 간격으로 인에이블하여 피사체로 빛을 발광한다. 여기서, 광원이란 유기발광소자 디스플레이의 픽셀과 같이 자체적으로 발광하는 광원뿐만 아니라 액정 디스플레이의 픽셀과 같이 백라이트 광의 투과 여부 및 밝기를 조절함으로써 구현되는 광원을 포함하는 개념으로 사용된다. 설명의 편의를 위하여 전술한 케이스와의 차이점을 위주로 설명하면, 본 케이스의 경우 센서 어레이 내에 포함된 포토센서광센서 전체를 인에이블한다. Referring to FIG. 29, a light source in a display device is enabled at a predetermined interval to scan a subject to emit light to a subject. Here, the light source is used not only as a light source that emits light itself but also as a pixel of a liquid crystal display, such as a pixel of an organic light emitting diode display, and includes a light source realized by controlling the transmission and brightness of backlight. For convenience of explanation, the difference from the above-described case will be mainly described. In this case, the entire photosensor optical sensor included in the sensor array is enabled.
포토센서광센서 모두 인에이블되면, 포토센서광센서 중 동일한 광원으로부터 소정의 거리 R만큼 이격된 거리에 있는 포토센서광센서는 반사광 및 반사광에 의한 산란광을 수신한다. 이때 광원으로부터 소정의 거리 f만큼 이격된 거리(이 경우 f<R이라고 가정하자)에 있는 제1 포토센서광센서는 반사광을 가장 많이 수신하고, 제1 포토센서광센서 주변의 제2 포토센서광센서들은 반사광에 의한 산란광을 수신한다. 즉, 제1 포토센서광센서의 센싱값이 제2 포토센서광센서들의 센싱값보다 더 크거나 더 작을 수 있다. When both photosensor photosensors are enabled, the photosensor photosensor, which is at a distance of a predetermined distance R from the same light source of the photosensor photosensor, receives reflected light and scattered light by the reflected light. At this time, the first photosensor photosensor, which is spaced apart from the light source by a predetermined distance f (assuming f <R in this case), receives the most reflected light, and the second photosensor light around the first photosensor photosensor Sensors receive scattered light by reflected light. That is, the sensing value of the first photosensor photosensor may be greater or less than the sensed value of the second photosensor photosensors.
설명의 편의를 위해 도 29에 도시된 X1과 X2는 서로 산란광의 영향이 최소화된 거리의 포토센서광센서 좌표라고 가정한다. 또한, 산란광의 영향이 최소화되는 기설정된 간격으로 일부 광원을 On하는 방식으로 전 영역의 광원이 모두 켜질 때까지 스캐닝하는 것을 1 프레임이라고 하자.For convenience of explanation, it is assumed that X1 and X2 shown in FIG. 29 are photosensor optical sensor coordinates having distances with which influence of scattered light is minimized. It is also assumed that one frame is scanned until all of the light sources in all the regions are turned on by turning on some light sources at predetermined intervals at which the influence of scattered light is minimized.
일 예로 X1의 위치에 지문의 골(valley)이 대응될 경우, 광원으로부터 포토센서광센서층까지의 거리가 가장 멀기 때문에, X1 위치에 대응되는 광원이 켜지면, X1의 포토센서광센서는 피사체로부터 반사광을 가장 적게 수신한다. 그러나 X1에 가장 인접한 거리 내에 있는 y1 내지 y8의 포토센서광센서는 X1의 포토센서광센서보다 더 많은 광량의 산란광을 수신한다. 이때 X1 및 y1 내지 y8의 포토센서광센서는 산란광이 없다면 수신하는 광량의 차이가 더 크겠지만, 포토센서광센서와 피사체 사이의 중간매개층에서의 굴절율 차이에 따른 산란광 때문에 X1의 포토센서광센서와 y1 내지 y8의 각 포토센서광센서 간의 광량 차이(이하 델타값이라고 한다)는 작아지는 경향이 있다. 즉, 포토센서광센서 X1의 센싱값이 포토센서광센서 y1 내지 y8의 평균 센싱값보다 작을 경우, 디스플레이 장치는 해당 영역이 지문의 골에 해당하는 것으로 판단한다.For example, when the fingerprint valley corresponds to the position of X1, the distance from the light source to the photosensor sensor layer is the farthest. Therefore, when the light source corresponding to the X1 position is turned on, And receives the least amount of reflected light. However, the photosensor photosensors y1 to y8 within the distance closest to X1 receive scattered light of a larger amount of light than the photosensor photosensor of X1. At this time, the photosensor photosensors of X1 and y1 to y8 will have a larger difference in the amount of light received without scattering light. However, due to the scattered light due to the difference in refractive index between the photosensor photosensor and the subject, (Hereinafter referred to as " delta value ") between photosensor photosensors of y1 to y8 tends to be small. That is, when the sensing value of the photosensor light sensor X1 is smaller than the average sensed value of the photosensor light sensors y1 to y8, the display device determines that the corresponding area corresponds to the goal of the fingerprint.
다른 예로 X2의 위치에 지문의 융선(Ridge)이 대응될 경우, 광원으로부터 포토센서광센서층까지의 거리가 가장 가깝기 때문에, X2 위치에 대응되는 광원이 켜지면, X2의 포토센서광센서는 피사체로부터 반사광을 가장 많이 수신한다. 그러나 X2에 가장 인접한 거리 내에 있는 z1 내지 z8의 포토센서광센서는 X2의 포토센서광센서보다 더 적은 광량의 산란광을 수신한다. 이때 포토센서광센서와 피사체 사이의 중간매개층에서의 굴절율 차이에 따른 산란광 때문에 X2의 포토센서광센서와 z1 내지 z8의 각 포토센서광센서 간의 델타값은 작아지는 경향이 있다. 즉, 포토센서광센서 X2의 센싱값이 포토센서광센서 z1 내지 z8의 평균 센싱값보다 작을 경우, 디스플레이 장치는 해당 영역이 지문의 융선에 해당하는 것으로 판단한다.As another example, when the ridge of the fingerprint corresponds to the position of X2, the distance from the light source to the photosensor sensor layer is closest. Therefore, when the light source corresponding to the X2 position is turned on, The most of the reflected light is received. However, the photosensor photosensors of z1 to z8 within the distance closest to X2 receive scattered light of less light intensity than the photosensor photosensor of X2. At this time, the delta value between the photosensor photosensor of X2 and the photosensor photosensors of z1 to z8 tends to be small because of the scattered light due to the refractive index difference in the intermediate medium layer between the photosensor photosensor and the subject. That is, when the sensed value of the photosensor light sensor X2 is smaller than the average sensed value of the photosensor light sensors z1 to z8, the display device determines that the corresponding area corresponds to the ridge of the fingerprint.
위 실시예들로 각각 추출된 원본(raw) 부분 이미지에서 광원에 대응되는 좌표(X1 또는 X2)의 포토센서광센서를 제외한 주변 포토센서광센서들(y1 내지 y8, 또는 z1 내지 z8)은 산란광 성분이므로 전체 이미지로 합성하기 전에 산란광 성분을 노이즈로 제거해야 한다. X2의 경우 지문의 융선 값으로 산란광의 영향으로 원본 부분 이미지가 흐려지는 정도가 작기 때문에 별도로 노이즈 성분을 차감하지 않는다. 그러나 X1의 경우 지문의 골에서 산란광의 영향이 지문의 융선이 센싱된 경우보다 크므로 포토센서광센서 X1에는 반사광만 입사되어야 함에도 불구하고, 중간 매개체로부터의 산란광이 추가적으로 입사된다. 따라서 X1에서의 노이즈 성분을 센싱값에서 차감해야 한다. 즉, 전체 이미지로 합성하기 위해, 제1 광원 배열에 따라 획득된 제1 원본 부분 이미지들과 제2 광원 배열에 따라 획득된 제2 원본 부분 이미지들 합성시, 지문의 골이라고 판단된 영역의 y1 내지 y2 포토센서광센서보다 더 먼 거리의 인접 포토센서광센서에서 센싱된 값들의 평균값을 X1, y1 내지 y2의 포토센서광센서 센싱값에서 임의로 차감한다. 그 결과 지문의 융선 영역과 지문 골 영역간의 센싱 델타값이 더 커져서 보다 정확한 전체 이미지를 획득할 수 있다.The ambient photosensor light sensors y1 to y8, or z1 to z8, except for the photosensor light sensor of coordinates (X1 or X2) corresponding to the light source in the extracted raw partial images, It is necessary to remove the scattered light component with noise before synthesizing the whole image. In the case of X2, since the degree of blurring of the original part image is small due to the scattered light due to the ridge value of the fingerprint, the noise component is not separately deducted. However, in the case of X1, the scattered light from the intermediate medium is additionally incident on the photosensor optical sensor X1 even though only the reflected light should be incident because the influence of scattered light on the fingerprint is greater than that of the fingerprint ridge. Therefore, the noise component at X1 must be subtracted from the sensing value. That is, when synthesizing the first original partial images obtained according to the first light source arrangement and the second original partial images obtained according to the second light source arrangement to synthesize the entire image, y1 The average values of the sensed values of the adjacent photosensor photosensors that are farther from the photosensor photosensor than the photosensor photosensor are arbitrarily subtracted from the photosensor photosensor sensed values of X1, y1 to y2. As a result, the sensing delta value between the ridge area of the fingerprint and the fingerprint area becomes larger, and a more accurate whole image can be obtained.
도 30은 본 발명의 디스플레이 장치가 대상물을 스캔하는 또다른 실시예에 따른 방법을 나타낸 개념도이다.30 is a conceptual diagram showing a method according to another embodiment in which the display device of the present invention scans an object;
도 30을 참고하면, 광원은 라인 단위로 On되며 스캐닝될 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 광원이 라인 단위로 제1 열부터 제 N 열까지 순차적으로 켜지며 부분 이미지를 센싱한 후 광원이 제 1 행부터 제 M행까지 순차적으로 켜지며 부분 이미지가 센싱될 수 있다.Referring to FIG. 30, the light source may be turned on and scanned on a line-by-line basis. More specifically, the light source is sequentially turned on from the first column to the Nth column in a line unit, and the light source is sequentially turned on from the first row to the Mth row after the partial image is sensed, and the partial image can be sensed .
이 경우 열 방향으로 광원이 켜질 경우 이전 열과 다음 열 간의 산란광만 고려할 수 있고, 행 방향으로 광원이 켜질 경우 이전 행과 다음 행 간의 산란광만 고려할 수 있다. In this case, when the light source is turned on in the column direction, only the scattered light between the previous row and the next column can be considered. When the light source is turned on in the row direction, only the scattered light between the previous row and the next row can be considered.
도 30(a)를 참고하면, 일 예로 3 열(x3)의 광원이 켜졌을 때 센싱된 제1 부분 이미지에서 (x3, y5) 좌표의 센싱값은 반사광과 산란광이 모두 센싱된 경우라고 보면, 4 열의 광원이 켜졌을 때 센싱된 제2 부분 이미지에서 (x3, y5) 좌표의 센싱값은 산란광만 센싱된 경우라고 보아 제1 부분 이미지의 센싱값에서 제2 부분 이미지의 센싱값을 가감하여 산란광을 고려한 지문 이미지를 얻을 수 있다. 다른 예로 지문 센싱값의 오프셋 조절을 위해 3열의 광원 켜졌을 때 x3 좌표에서 보다 먼 거리에서 센싱된 산란광값을 제2 부분 이미지의 해당 좌표 센싱값에서 가감할 수도 있다. 또다른 예로 전술한 두번째 케이스에서 설명한 바와 같이 지문 융선인 경우보다 지문 골인 경우 피사체로와 포토센서광센서 간의 거리가 더 멀기 때문에 산란광의 영향을 보다 크게 받으므로 지문 골 영역에만 한정하여 산란광에 따른 센싱값을 가감할 수도 있다.Referring to FIG. 30 (a), if the sensing value of the coordinates (x3, y5) in the first partial image sensed when the light source of the third column (x3) is turned on is a case where both the reflected light and the scattered light are sensed, Since the sensing value of the coordinates (x3, y5) in the second partial image sensed when the four light sources are turned on is the scattered light only sensed, the sensed value of the second partial image is added or subtracted from the sensed value of the first partial image, A fingerprint image can be obtained. As another example, when adjusting the offset of the fingerprint sensing value, the scattered light value sensed at a distance far from the x3 coordinate when the light source of the third row is turned on may be added or subtracted from the corresponding coordinate sensing value of the second partial image. As another example, as described in the second case, since the distance between the subject and the photosensor sensor is longer than that of the fingerprint ridge, the influence of the scattered light is larger. Therefore, Value may be added or subtracted.
앞서 설명한 방법으로 도 30(b)와 같이 행 방향으로 광원을 순차적으로 켜서 스캐닝하며 행 방향의 산란광을 고려한 지문 패턴 이미지를 얻을 수 있고, 최종 전체 지문 패턴 이미지는 열 방향 전체 합성 이미지와 행 방향 전체 합성 이미지를 합성하여 획득할 수 있다.30B, a light source is sequentially turned on and scanned in the row direction to obtain a fingerprint pattern image considering scattered light in the row direction, and the final full fingerprint pattern image is obtained by combining the entire column direction composite image and the entire row direction A composite image can be obtained and synthesized.
도 31은 본 발명의 디스플레이 장치가 대상물을 스캔하는 또다른 실시예에 따른 방법을 나타낸 개념도이다.31 is a conceptual diagram showing a method according to another embodiment in which the display device of the present invention scans an object;
일 실시예에 따라 도 31(a) 및 도 31(b)에서 유색의 좌표는 제1 광원, 무색의 좌표는 제2 광원이 배열된다고 가정하자. 제1 광원과 제2 광원은 서로 다른 파장대역의 좌표를 가진다.Assume, in accordance with one embodiment, that the colored coordinates in Figs. 31 (a) and 31 (b) are the first light source, and the colorless coordinates are the second light source. The first light source and the second light source have coordinates of different wavelength bands.
도 31(a)에 도시된 바와 같이, 산란광의 영향이 최소화되는 기설정된 거리만큼 이격된 제1 광원이 켜지면, 센서 어레이 내의 포토 센서들은 제1 파장대역의 반사광을 수신하여 제1 이미지를 센싱한다. As shown in FIG. 31 (a), when the first light source spaced by a predetermined distance that minimizes the influence of the scattered light is turned on, the photosensors in the sensor array receive the reflected light of the first wavelength band, do.
이후 도 31(b)에 도시된 바와 같이, 산란광의 영향이 최소화되는 기설정된 거리만큼 이격된 제2 광원이 켜지면, 센서 어레이 내의 포토 센서들은 제2 파장대역의 반사광을 수신하여 제2 이미지를 센싱한다. 31 (b), when the second light source spaced by a predetermined distance to minimize the influence of the scattered light is turned on, the photosensors in the sensor array receive the reflected light of the second wavelength band, Sensing.
마찬가지로 기설정된 거리만큼 이격된 제1 광원과 제2 광원이 서로 교번하여 순차적으로 켜지면, 포토 센서 어레이는 한 프레임 내에서 센싱된 제1 이미지와 제2 이미지를 각각 획득한다. 포토센서광센서와 피사체 사이의 중간 매개층에서의 굴절율 뿐 아니라 광의 파장대역에 따라 수신되는 반사광/산란광의 영향이 다르므로, 제1 이미지와 제2 이미지를 합성하여 보다 좋은 해상도의 최종적인 지문 이미지를 얻을 수 있다.Similarly, when the first light source and the second light source, which are spaced apart by a predetermined distance, are sequentially turned on alternately, the photosensor array acquires the first image and the second image, which are sensed within one frame, respectively. Since the influence of the reflected light / scattered light received depends on the refractive index in the intermediate medium layer between the photosensor light sensor and the object as well as the wavelength band of the light, the first image and the second image are synthesized, Can be obtained.
설명의 편의를 위해 광원을 2 개로 쓰는 경우로 설명했으나, 본 발명의 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 또다른 실시예로 R, G, B 3개의 광원이 상기 실시예의 방법으로 조사된 후, R 이미지, G 이미지, B 이미지로 획득된 이미지를 모두 합성하여 최종적인 지문 이미지를 얻을 수도 있다. For convenience of explanation, the case of using two light sources has been described. However, the embodiment of the present invention is not limited thereto. In another embodiment, after three light sources of R, G and B are irradiated by the method of the embodiment, It is also possible to obtain the final fingerprint image by combining all the images obtained with the image, the G image and the B image.
다른 실시예에 따라 도 31(a) 및 도 31(b)는 서로 다른 파장대역의 광원을 쓰지 않고, 동일 광원을 쓰되 서로 다른 파장대역의 반사광을 수신하도록 증착된 포토센서광센서들로 배열될 수 있다. 즉, 센서 어레이 내 모든 포토센서광센서는 동일하되 유색 좌표는 특정 파장대역의 빛을 필터링하는 물질을 포토센서광센서 위에 증착하고, 무색 좌표는 상기 물질을 증착하지 않도록 하여 배열할 수 있다. 그 결과 포토 센서 어레이는 한 프레임 내에서 센싱된 유색 좌표에서 센싱된 제1 이미지와 무색 좌표에서 센싱된 제2 이미지를 각각 획득한다. 포토센서광센서와 피사체 사이의 중간 매개층에서의 굴절율 뿐 아니라 광의 파장대역에 따라 수신되는 반사광/산란광의 영향이 다르므로, 제1 이미지와 제2 이미지를 합성하여 보다 좋은 해상도의 최종적인 지문 이미지를 얻을 수 있다.31 (a) and 31 (b), according to another embodiment, do not use light sources of different wavelength bands, but use the same light source, but are arranged as photosensor light sensors deposited to receive reflected light of different wavelength bands . That is, all the photosensor optical sensors in the sensor array are the same, but the color coordinates can be arranged by depositing a substance that filters light in a specific wavelength band on the photosensor photosensor, and the colorless coordinates do not deposit the substance. As a result, the photosensor array acquires a first image sensed in color coordinates sensed within one frame and a second image sensed in colorless coordinates, respectively. Since the influence of the reflected light / scattered light received depends on the refractive index in the intermediate medium layer between the photosensor light sensor and the object as well as the wavelength band of the light, the first image and the second image are synthesized, Can be obtained.
한편, 도 31의 변형된 실시예로, 이후의 지문 인증 과정에서 다양한 파장대역의 서로 다른 광원들을 사용하여 동일 사용자의 대상 지문을 스캐닝한다고 하자. 이 경우 기등록된 지문 정보와 비교하여, 각 광원 보다 유사도가 높은 지문 이미지를 출력하는 파장대역의 광원 및 해당 광원의 스캐닝 배열 매커니즘을 사용자 지문 정보와 연관시켜 저장하여, 이후 지문 인증시 해당 매커니즘으로 센싱하도록 할 수 있다. In the modified embodiment of FIG. 31, it is assumed that the target fingerprint of the same user is scanned by using different light sources of various wavelength bands in the following fingerprint authentication process. In this case, a light source of a wavelength band for outputting a fingerprint image having a higher degree of similarity than each light source and a scanning arrangement mechanism of the light source are stored in association with the user fingerprint information in comparison with the previously registered fingerprint information. Sensing can be performed.
또다른 실시예로, In yet another embodiment,
측면의 제1 광원에 의한 도광판의 전반사를 이용한 제1 지문 이미지를 스캐닝한다. 이후 순차적으로 하단의 제2 광원에 의한 반사광을 이용한 제2지문 이미지를 스캐닝한다. 디스플레이 장치는 제1 지문 이미지와 제2 지문 이미지를 합성하여 최종 전체 지문 이미지를 생성한다. 이 경우 다른 광원 조사 방식을 이용함으로써 최종 전체 지문 이미지의 퀄리티를 향상할 수 있는 효과가 있다. The first fingerprint image using the total reflection of the light guide plate by the first light source on the side is scanned. Then, the second fingerprint image using the reflected light of the second light source at the lower end is sequentially scanned. The display device synthesizes the first fingerprint image and the second fingerprint image to generate a final full fingerprint image. In this case, the quality of the final entire fingerprint image can be improved by using another light source irradiation method.
이하에서는, 전술한 실시예들에서 광센서 어레이에 포함된 다수의 광센서(광센서)를 구동하고 이들로부터 센싱된 신호를 리드 아웃(Read-Out)하도록 매트릭스 형태로 구성된 센서 구동 회로에 관하여, 다양한 실시예를 들어 설명하기로 한다. Hereinafter, with respect to a sensor driving circuit configured in a matrix form to drive a plurality of optical sensors (optical sensors) included in the optical sensor array and read out the sensed signals from the optical sensors in the above-described embodiments, Various embodiments will be described.
도 32는 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 센싱 또는 이미지 스캔 기능을 구현하는 광센서 어레이의 구성을 나타내는 도면이다.32 is a diagram showing a configuration of an optical sensor array for implementing fingerprint sensing or image scanning functions according to an embodiment of the present invention.
광센서 어레이는 복수개의 스캔 라인(SL1, SL2, …, SLn) 및 복수개의 리드아웃 라인(RL1, RL2, …, RLl)을 포함한다. 복수개의 스캔 라인(SL1, SL2, …, SLn)에는 순차적으로 스캔 신호가 공급되며, 복수개의 리드아웃 라인(RL1, RL2, …, RLl)은 광센서(SN)로부터 출력되는 신호들을 수신하여 이를 처리하는 회로(미도시됨)로 전달한다.The optical sensor array includes a plurality of scan lines SL1, SL2, ..., SLn and a plurality of lead-out lines RL1, RL2, ..., RL1. A scan signal is sequentially supplied to the plurality of scan lines SL1 to SLn and the plurality of lead-out lines RL1, RL2, ..., and RL1 receive signals output from the optical sensor SN, To a processing circuit (not shown).
스캔 라인(SL1, SL2, …, SLn)과 리드아웃 라인(RL1, RL2, …, RLl)은 상호 교차되도록 배치되는데, 그 교차점마다 적어도 하나의 광센서(SN)가 형성될 수 있다.The scan lines SL1, SL2, ..., SLn and the lead out lines RL1, RL2, ..., RL1 are arranged so as to intersect with each other. At least one optical sensor SN may be formed at each intersection thereof.
도 33은 도 22에 도시되는 광센서(SN)의 한 구현예를 나타내는 회로도이다. 도 33를 참조하면, 광센서(SN)는 포토 다이오드(PD), 트랜지스터(T1), 센싱 커패시터(C0)를 포함한다.Fig. 33 is a circuit diagram showing an embodiment of the optical sensor SN shown in Fig. 22. Fig. Referring to FIG. 33, the optical sensor SN includes a photodiode PD, a transistor T1, and a sensing capacitor C0.
포토 다이오드(PD)는 광 에너지를 전기 에너지로 변환하는 소자로서, 광이 포토 다이오드(PD)에 닿으면, 전류가 흐르게 된다. 포토 다이오드(PD)의 캐소드(cathode)는 스위치 트랜지스터(T1)의 소스와 연결되고, 애노드(anode)는 그라운드 전위와 연결된다. 이러한 포토 다이오드(PD)는 유기 발광 다이오드(OLED: Organic Light Emitting Diode), 퀀텀닷(QD: Quantum Dot) 또는 트랜지스터 등으로 구현될 수 있다.The photodiode PD is an element that converts light energy into electric energy, and when the light touches the photodiode PD, current flows. The cathode of the photodiode PD is connected to the source of the switch transistor T1, and the anode is connected to the ground potential. Such a photodiode PD may be implemented by an organic light emitting diode (OLED), a quantum dot (QD), a transistor, or the like.
스위치 트랜지스터(T1)의 소스에는 센싱 커패시터(C0)의 일단이 연결되고, 센싱 커패시터(C0)의 타단은 그라운드 전위와 연결된다. 센싱 커패시터(C0)의 일단 전위의 변화에 따른 응답은 리드아웃 라인(RL1, RL2)으로 전달되고, 리드아웃라인(RL1, RL2)으로 전달된 신호는 소정의 IC 칩으로 전달된다. 스위치 트랜지스터(T1)의 게이트 전극은 스캔 라인(SL1~SLn)과 연결되고, 드레인 전극은 리드아웃 라인(RL1, RL2)과 연결되며, 소스 전극은 포토 다이오드(PD)의 캐소드와 연결된다.One end of the sensing capacitor C0 is connected to the source of the switch transistor T1 and the other end of the sensing capacitor C0 is connected to the ground potential. Responses to the change of the potential at one end of the sensing capacitor C0 are transmitted to the lead out lines RL1 and RL2 and the signals transmitted to the lead out lines RL1 and RL2 are transmitted to a predetermined IC chip. The gate electrode of the switch transistor T1 is connected to the scan lines SL1 to SLn, the drain electrode thereof is connected to the lead-out lines RL1 and RL2, and the source electrode thereof is connected to the cathode of the photodiode PD.
이러한 스위치 트랜지스터(T1)는 비정질 실리콘(Hydrogenated Amorphous Silicon, a-Si:H), 다결정 실리콘(Poly Silicon, Poly-Si), 산화물 트랜지스터 등의 트랜지스터로 구현될 수 있다. 또한, 이에 제한되지 않으며 유기박막트랜지스터(Organic TFT) 등으로 구현될 수도 있다.The switch transistor T1 may be formed of a transistor such as a hydrogenated amorphous silicon (a-Si: H), a poly silicon (Poly-Si), or an oxide transistor. However, the present invention is not limited to this, and it may be implemented by an organic thin film transistor (Organic TFT) or the like.
외부로부터 입사된 광, 즉, 접촉 수단에 의해 반사되어 광센서(SN)에 입사된 광을 상기 광센서(SN)가 센싱하고, 센싱된 광의 크기에 대응하는 신호를 전달하는 방법을 설명하면 다음과 같다.A method of sensing the light incident from the outside, that is, the light sensor SN, which is reflected by the contact means and is incident on the optical sensor SN, and transmits a signal corresponding to the size of the sensed light will be described below. Respectively.
리드아웃 라인(RL1, RL2)으로는 소정의 전압이 인가된다. 전압 인가를 위한 별도의 회로(미도시됨)가 더 포함될 수 있다. 스캔 라인(SL1~SLn)에 스위치 트랜지스터(T1)를 턴 온 시키는 선택신호가 인가되면, 리드아웃 라인(RL1, RL2)으로 인가된 전압으로 센싱 커패시터(C0)의 일단 전위(V1)가 세팅된다. 즉, 스위치 트랜지스터(T1)의 턴 온으로 인해, 센싱 커패시터(C0)는 리드아웃 라인(RL1, RL2)에 인가된 전압으로 세팅된다.A predetermined voltage is applied to the lead-out lines RL1 and RL2. A separate circuit (not shown) for voltage application may be further included. When the selection signal for turning on the switch transistor T1 is applied to the scan lines SL1 to SLn, the one end potential V1 of the sensing capacitor C0 is set to the voltage applied to the lead-out lines RL1 and RL2 . That is, due to the turn-on of the switch transistor T1, the sensing capacitor C0 is set to the voltage applied to the lead-out lines RL1 and RL2.
만약, 외부 물체로부터 반사된 광이 입사되지 않으면, 포토 다이오드(PD)에는 전류가 흐르지 않게 되고, 이에 따라, 센싱 커패시터(C0)의 일단 전위(V1)는 상기 세팅된 전압으로 유지된다.If light reflected from an external object is not incident, a current does not flow through the photodiode PD, so that the one end potential V1 of the sensing capacitor C0 is maintained at the set voltage.
리드아웃 라인(RL1, RL2)은 기 설정된 주기로 리셋되는데, 리드아웃 라인(RL1, RL2)이 예를 들면, 0V의 전위로 리셋된 후, 스캔 라인(SL1~SLn)에 다음 선택신호가 입력되어 스위치 트랜지스터(T1)가 턴 온 되면, 센싱 커패시터(C0)에 저장되었던 전하가 리드아웃 라인(RL1, RL2)의 기생 정전용량(미도시됨)과 공유된다.The lead-out lines RL1 and RL2 are reset to a predetermined period. After the lead-out lines RL1 and RL2 are reset to, for example, 0 V, the next selection signal is input to the scan lines SL1 to SLn When the switch transistor T1 is turned on, the charge stored in the sensing capacitor C0 is shared with the parasitic capacitance (not shown) of the lead-out lines RL1 and RL2.
리드아웃 라인(RL1, RL2)에 인가되었던 전압을 Vdc, 리드아웃 라인(RL1,RL2)의 기생 정전용량을 Cpl, 센싱 커패시터(C0)의 일단 전위를 V1이라고 한다면, 다음의 수학식이 성립된다.Assuming that the voltage applied to the lead-out lines RL1 and RL2 is Vdc, the parasitic capacitance of the lead-out lines RL1 and RL2 is Cpl and the potential at one end of the sensing capacitor C0 is V1, the following equation is established.
그러나, 외부 물체로부터 반사된 광이 입사되면, 포토 다이오드(PD)에 전류가 흐르게 된다. 이에 따라, 센싱 커패시터(C0)와 리드아웃 라인(RL1, RL2)의 기생 정전용량이 공유하는 총 전하량에는 차이가 발생하게 되고, 상기 수학식 1에서 센싱 커패시터(CO)의 일단 전위(V1)가 달라지게 된다.However, when light reflected from an external object is incident, a current flows through the photodiode PD. Accordingly, a difference occurs in the total amount of charges shared by the parasitic capacitance of the sensing capacitor C0 and the lead-out lines RL1 and RL2. In the equation (1), the potential V1 at one end of the sensing capacitor Will be different.
입사된 광의 세기가 클수록 포토 다이오드(PD)에 흐르는 전류의 크기가 커지고, 이에 따라, 센싱 커패시터(C0)의 일단 전위(V1) 변화량 또한 커지며, 센싱 커패시터(C0)와 리드아웃 라인(RL1, RL2)의 기생 정전용량 간에 공유되는 총 전하량 또한 커지게 된다. 따라서, 포토 다이오드(PD)에 입사된 광의 세기에 따라 리드아웃 라인(RL1, RL2)으로부터 다른 레벨의 출력 신호가 획득된다.The magnitude of the current flowing through the photodiode PD is increased as the intensity of the incident light is increased so that the amount of change of the potential V1 at the one end of the sensing capacitor C0 is also increased and the sensing capacitor C0 and the lead out lines RL1 and RL2 The total amount of charge shared between the parasitic capacitances of the first and second transistors is also increased. Therefore, output signals of different levels are obtained from the lead-out lines RL1 and RL2 according to the intensity of light incident on the photodiode PD.
상기 설명한 방식은 센싱 커패시터(C0)와 리드아웃 라인(RL1, RL2)의 기생 정전용량 간 전하 공유 현상을 이용하는 방식이다. 따라서, 실제 리드아웃 라인(RL1, RL2)으로부터 획득되는 출력 신호의 레벨 차이는 센싱 커패시터(C0)와 전하가 공유된 결과의 차이가 되며, 이에 따라, 그 신호의 크기 및 상황에 따른 출력 신호의 레벨 차이는 충분히 크지 않을 수 있다. 따라서, 리드아웃 라인(RL1, RL2)의 출력 신호를 증폭시켜주기 위한 별도의 회로가 필요하다.The above-described method utilizes charge sharing phenomenon between the sensing capacitor C0 and the parasitic capacitance of the lead-out lines RL1 and RL2. Therefore, the level difference of the output signal obtained from the actual lead-out lines RL1 and RL2 is a difference between the result of the charge sharing with the sensing capacitor C0, and accordingly, the level of the output signal The level difference may not be large enough. Therefore, a separate circuit for amplifying the output signals of the lead-out lines RL1 and RL2 is required.
도 34는 도 32의 광센서(SN)에 대한 차지 셰어링 방식의 다른 구현예를 나타내는 회로도이다.34 is a circuit diagram showing another embodiment of the charge sharing scheme for the optical sensor SN of Fig.
도 34을 참조하면, 광센서(SN)는 스위칭 트랜지스터(T1), 센싱 트랜지스터(PT1), 센싱 커패시터(C0)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 34, the optical sensor SN may include a switching transistor Tl, a sensing transistor PT1, and a sensing capacitor C0.
스위칭 트랜지스터(T1)의 게이트 전극은 스캔 라인(SL)과 연결되고, 드레인 전극은 리드아웃 라인(RL)과 연결되며, 소스 전극은 센싱 커패시터(C0)의 양 전극 중 제1 전극과 연결된다. 한편, 센싱 트랜지스터(PT1)의 드레인 전극은 입력 전압 라인(VDD)에 연결되고, 소스 전극은 센싱 커패시터(C0)의 제1 전극과 연결되며, 게이트 전극은 공통 전압 라인(Vcom)에 연결된다.The gate electrode of the switching transistor T1 is connected to the scan line SL, the drain electrode thereof is connected to the lead-out line RL and the source electrode thereof is connected to the first one of the electrodes of the sensing capacitor C0. On the other hand, the drain electrode of the sensing transistor PT1 is connected to the input voltage line VDD, the source electrode thereof is connected to the first electrode of the sensing capacitor C0, and the gate electrode thereof is connected to the common voltage line Vcom.
센싱 트랜지스터(PT1)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(C0)와 스위칭 트랜지스터(T1) 방향으로 흐른다.When light reflected from an external object is supplied to the sensing transistor PT1, a semiconductor of a channel portion made of amorphous silicon or polycrystalline silicon forms a current. This current is detected by an input voltage inputted to the input voltage line VDD And flows in the direction of the capacitor C0 and the switching transistor T1.
스캔 라인(SL)에 선택신호가 입력되면, 상기 전류가 리드아웃 라인(RL)을 통해 흐르게 된다. 이 때에도 리드아웃 라인(RL) 주변에 형성되는 기생 정전용량에 의해 실제로 리드아웃 라인(RL)으로 흐르는 전류의 크기는 감소할 수밖에 없게 된다.When the selection signal is inputted to the scan line SL, the current flows through the lead-out line RL. At this time, the parasitic capacitance formed around the lead-out line RL inevitably leads to a reduction in the amount of current flowing to the lead-out line RL.
도 35는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에 적용이 가능한 차지 셰어링 방식 광센서의 구성을 나타내는 회로도이다.FIG. 35 is a circuit diagram showing the configuration of a charge-shaking type optical sensor applicable to a display device according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 광센서(SN)는 앞서 설명한 바와 같은 광센서 어레이에 포함되도록 형성될 수 있다. The optical sensor SN according to an embodiment of the present invention may be included in the optical sensor array as described above.
각각의 광센서(SN)는 1개의 센싱 트랜지스터(PT1)만을 포함하여 구성된다. 센싱 트랜지스터(PT1)는 외부 물체로부터 반사되는 광의 세기에 상응하는 전하량을 발생시킨다. 환언하면, 센싱 트랜지스터(PT1)는 외부 물체로부터 반사된 광을 수광하여, 수광된 광의 세기에 상응하는 누설 전류를 발생시킨다.Each optical sensor SN comprises only one sensing transistor PT1. The sensing transistor PT1 generates a charge amount corresponding to the intensity of light reflected from an external object. In other words, the sensing transistor PT1 receives light reflected from an external object and generates a leakage current corresponding to the intensity of the received light.
도 35에 도시된 정전용량(C1)은 실제로 구비되는 것이 아니며, 리드 아웃 라인과 스캔 라인의 신호 배선 교차로 인한 기생 정전용량, 즉, 게이트-소스 오버랩 정전용량(Gate-Source Overlap Capacitance of TFT, Cgso)일 뿐이다.The electrostatic capacitance C1 shown in FIG. 35 is not actually provided, and the parasitic capacitance caused by the intersection of the signal lines of the readout line and the scan line, that is, the gate-source overlap capacitance of the TFT, Cgso ).
센싱 트랜지스터(PT1)의 제1 전극은 스캔 라인(SL1~SLn)과 연결되고, 제2 전극은 리드아웃 라인(RL1, RL2)에 연결된다. 제3 전극은 어느 구성요소에도 전기적으로 접속되지 않은 플로팅 상태로 배치될 수 있다. 제1 전극, 제2 전극 및 제3 전극은 각각 게이트 전극, 드레인 전극 및 소스 전극일 수 있다. 센싱 트랜지스터(PT1)는 비정질 실리콘(Hydrogenated Amorphous Silicon, a-Si:H), 다결정 실리콘(Poly Silicon, Poly-Si), 산화물 트랜지스터 등의 트랜지스터로 구현될 수 있다. 또한, 이에 제한되지 않으며 유기박막트랜지스터(Organic TFT) 등으로 구현될 수도 있다The first electrode of the sensing transistor PT1 is connected to the scan lines SL1 to SLn and the second electrode of the sensing transistor PT1 is connected to the lead-out lines RL1 and RL2. The third electrode may be arranged in a floating state that is not electrically connected to any component. The first electrode, the second electrode, and the third electrode may be a gate electrode, a drain electrode, and a source electrode, respectively. The sensing transistor PT1 may be implemented as a transistor such as a hydrogenated amorphous silicon (a-Si: H), a poly silicon (Poly-Si), or an oxide transistor. However, the present invention is not limited to this, and it may be implemented as an organic thin film transistor (Organic TFT)
도 36은 본 발명의 일 실시예에 따른 차지 셰어링 방식 광센서(SN)의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다. 도 35 및 도 36을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 차지 셰어링 방식 광센서(SN)의 동작을 설명하면 다음과 같다.36 is a timing chart for explaining the operation of the charge-sharing optical sensor SN according to an embodiment of the present invention. The operation of the charge sharing type photosensor (SN) according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 35 and 36. FIG.
도 36에서 SL은 스캔 라인(SL1~SLn)에 공급되는 신호를 나타내는 것으로, 하이(high) 구간 동안 선택신호가 스캔 라인(SL1~SLn)에 공급되는 것으로 이해되어야 한다. 선택신호 인가에 의해 특정 광센서(SN)가 선택되며, 해당 광센서(SN)로부터의 신호가 출력된다. 이하에서는 'SL'을 스캔 라인 신호로 칭하기로 한다. 또한, RL Reset은 리드아웃 라인(RL1, RL2)을 리셋시키기 위한 신호로서, 하이(high) 구간에 리셋 신호가 공급되어, 리드아웃 라인(RL1, RL2)이 리셋된다.In Fig. 36, SL represents a signal supplied to the scan lines SL1 to SLn, and it should be understood that a select signal is supplied to the scan lines SL1 to SLn during a high period. The specific optical sensor SN is selected by application of the selection signal, and a signal from the optical sensor SN is output. Hereinafter, 'SL' will be referred to as a scan line signal. RL Reset is a signal for resetting the lead-out lines RL1 and RL2, and a reset signal is supplied in a high period to reset the lead-out lines RL1 and RL2.
한편, V1은 센싱 트랜지스터(PT1)의 소스 전극 전위를 나타내며, R1은 센싱 트랜지스터(PT1)의 드레인 전극과 리드아웃 라인(RL1, RL2)이 연결되는 지점의 전위를 나타내는 것이다. V1과 R1의 타이밍도에 있어서, 실선으로 표시된 것은 외부 물체에 의해 반사된 광이 센싱 트랜지스터(PT1)로 공급되지 않는 경우(dark)를 나타내며, 파선으로 표시된 것은 외부 물체에 의해 반사된 광이 센싱 트랜지스터(PT1)로 공급되는 경우(Light)를 나타낸다. 외부 물체는 터치 발생 수단일 수도 있고, 사람의 손가락 지문일 수도 있다. 사람의 손가락은 융선과 골을 포함하는데, 각 센싱 트랜지스터(PT1) 상에 융선이 닿았는지 또는 골이 닿았는지 여부에 따라 서로 다른 양의 광이 반사되게 된다.V1 represents the source electrode potential of the sensing transistor PT1 and R1 represents the potential at the point where the drain electrode of the sensing transistor PT1 is connected to the lead-out lines RL1 and RL2. In the timing charts of V1 and R1, the solid line indicates the case where the light reflected by the external object is not supplied to the sensing transistor PT1 (dark), and the dashed line indicates that the light reflected by the external object is sensed (Light) when supplied to the transistor PT1. The external object may be a touch generating means or a human fingerprint. The finger of a person includes ridges and valleys, and different amounts of light are reflected depending on whether a ridge touches or touches each sensing transistor PT1.
스캔 라인 신호(SL)가 하이 레벨로 되었다가 다음 하이 레벨로 될 때까지를 1프레임으로 정의할 수 있다. 스캔 라인(SL~SLn)에 하이 레벨 신호가 인가되는 구간(T2)에는 기생 정전용량(C1)에 의해 커플링이 발생하며, 센싱 트랜지스터(PT1)의 소스 전극의 전위(V1)도 상승하게 된다. 구체적으로, 하이 레벨 신호 인가에 의해 스캔 라인(SL~SLn)의 전위가 상승하게 되는데, 이에 따라 기생 정전용량(C1)의 커플링 현상에 의해 센싱 트랜지스터(PT1)의 소스 전극 전위(V1)도 함께 상승하는 것이다. 그 후, 스캔 라인 신호(SL)가 로우 레벨로 떨어지면, 기생 정전용량(C1)의 커플링 현상에 의해 센싱 트랜지스터(PT1)의 소스 전극 전위(V1)도 떨어지게 되고, 초기값으로 리셋될 수 있다.The period from when the scan line signal SL becomes a high level to a next high level can be defined as one frame. Coupling occurs due to the parasitic capacitance C1 in the section T2 in which the high level signal is applied to the scan lines SL to SLn and the potential V1 of the source electrode of the sensing transistor PT1 also rises . Specifically, the potential of the scan lines SL to SLn rises due to the application of the high-level signal, whereby the source electrode potential V1 of the sensing transistor PT1 is also increased by the coupling phenomenon of the parasitic capacitance C1 It will rise together. Thereafter, when the scan line signal SL falls to the low level, the source electrode potential V1 of the sensing transistor PT1 also falls due to the coupling phenomenon of the parasitic capacitance C1, and can be reset to the initial value .
먼저, 외부 물체에 의해 반사된 광이 센싱 트랜지스터(PT1)에 공급되지 않는 경우를 설명하면 다음과 같다. 광이 센싱 트랜지스터(PT1)에 공급되지 않기 때문에 센싱 트랜지스터(PT1)에는 누설 전류가 형성되지 않는데, 이에 따라, 스캔 라인 신호(SL)가 로우 레벨로 지속되는 구간(T1)에는 기생 정전용량(C1)에 전하가 충전되지 않게 된다.First, a case where light reflected by an external object is not supplied to the sensing transistor PT1 will be described as follows. A leakage current is not formed in the sensing transistor PT1 because the light is not supplied to the sensing transistor PT1. Accordingly, in the section T1 in which the scan line signal SL is maintained at the low level, the parasitic capacitance C1 The charge is not charged.
도 36의 실선으로 도시된 V1 타이밍도를 참고하면 스캔 라인 신호(SL)가 하이레벨로 전환되면(T2), 커플링 현상에 의해 센싱 트랜지스터(PT1)의 소스 전극 전위(V1) 또한 스캔 라인 신호(SL)의 전위와 동일한 레벨로 상승하게 된다.Referring to the timing chart V1 shown by the solid line in FIG. 36, when the scan line signal SL is switched to the high level (T2), the source electrode potential V1 of the sensing transistor PT1 is also coupled to the scan line signal (SL).
그 후, 스캔 라인 신호(SL)가 로우 레벨로 다시 떨어진 구간 동안(T3), 리드아웃 라인 리셋 신호(RL Reset)가 하이로 전환되면, 도 36의 실선으로 도시된 R1 타이밍도와 같이 리드아웃 라인(RL1, RL2)이 리셋 전압으로 리셋되고, 이에 따라 도 36의 실선으로 도시된 V1 타이밍도와 같이 센싱 트랜지스터(PT1)의 소스 전극 전위(V1)도 로우 레벨로 떨어져 리셋된다. 이 때, 스캔 라인 신호(SL)와 센싱 트랜지스터(PT1)의 소스 전극 간 커플링 현상에 따라 센싱 트랜지스터(PT1)의 소스 전극 전위(V1)는 로우 레벨 보다 더 떨어질 수 있다.Thereafter, when the lead-out-line reset signal RL Reset is switched to high during a period during which the scan-line signal SL has fallen to the low level again (T3), the lead- The potentials RL1 and RL2 of the sensing transistor PT1 are reset to the reset voltage and accordingly the source electrode potential V1 of the sensing transistor PT1 is also reset to fall to the low level as indicated by the V1 timing shown by the solid line in Fig. At this time, the source electrode potential V1 of the sensing transistor PT1 may be lower than the low level due to the coupling phenomenon between the scan line signal SL and the source electrode of the sensing transistor PT1.
이러한 원리에 따라, 스캔 라인 신호(SL)의 전위와 센싱 트랜지스터(PT1)의소스 전극 전위(V1)가 항상 동일한 레벨로 유지되므로, 기생 정전용량(C1)에 전하가 충전되지 않게 되고, 스캔 라인 신호(SL)가 하이 레벨인 동안에도, 리드아웃 라인(RL1, RL2)으로 흘러 들어가는 전류는 없게 된다. 이에 따라, 센싱 트랜지스터(PT1)와 리드아웃 라인(RL1, RL2)이 연결되는 지점의 전위(R1)는 스캔 라인 신호(SL)가 하이 레벨인 경우와 로우 레벨인 경우 모두 동일한 레벨로 유지된다.According to this principle, since the potential of the scan line signal SL and the source electrode potential V1 of the sensing transistor PT1 are always kept at the same level, the parasitic capacitance C1 is not charged, No current flows into the lead-out lines RL1 and RL2 even when the signal SL is at the high level. Accordingly, the potential R1 at the point where the sensing transistor PT1 and the lead-out lines RL1 and RL2 are connected is maintained at the same level when the scan line signal SL is at the high level and at the low level.
다음으로, 외부 물체에 의해 반사된 광이 센싱 트랜지스터(PT1)에 공급되는 경우를 설명하면 다음과 같다. 스캔 라인 신호(SL)가 로우 레벨로 유지되는 구간(T1)에도 광에 의해 형성된 센싱 트랜지스터(PT1)의 누설 전류에 의해 기생 정전용량(C1)이 충전된다. 이에 따라, 도 36의 파선으로 도시된 V1 타이밍도와 같이,센싱 트랜지스터(PT1)의 소스 전극 전위(V1)는 점점 상승한다.Next, a case where light reflected by an external object is supplied to the sensing transistor PT1 will be described. The parasitic capacitance C1 is charged by the leakage current of the sensing transistor PT1 formed by the light even in the section T1 where the scan line signal SL is held at the low level. Accordingly, the source electrode potential V1 of the sensing transistor PT1 gradually rises as shown by the timing V1 shown by the broken line in Fig.
스캔 라인 신호(SL)가 하이 레벨로 전환되면(T2), 기생 정전용량(C1)의 커플링 현상에 의해 센싱 트랜지스터(PT1)의 소스 전극 전위(V1)가 상승하게 되는데,T1 구간에서 이미 기생 정전용량(C1)에 충전이 이루어지고 있었으므로, 광이 공급되지 않는 경우에 비해 T2 구간 시작 시점에 기생 정전용량(C1)의 전위(V1)는 상대적으로 높은 모습을 보인다. 즉, 반사된 광이 없는 경우와 비교하면, T1 구간 동안 기생 정전용량(C1)에 충전이 발생하고 있기 때문에 충전량의 차이값에 따라 커플링 현상으로 상승하는 전위의 값에 차이가 발생하게 된다.The source electrode potential V1 of the sensing transistor PT1 rises due to the coupling phenomenon of the parasitic capacitance C1 when the scan line signal SL is switched to the high level T2, Since the capacitance C1 is charged, the potential V1 of the parasitic capacitance C1 is relatively high at the beginning of the T2 period as compared with the case where no light is supplied. That is, as compared with the case where there is no reflected light, since the parasitic capacitance C1 is charged during the T1 period, a difference occurs in the value of the potential rising due to the coupling phenomenon depending on the difference value of the charged amount.
한편, T2 구간에서, 스캔 라인 신호(SL)가 하이 레벨로 됨에 따라, 기생 정전용량(C1)에 충전된 전하들이 센싱 트랜지스터(PT1)를 통해 리드아웃 라인(RL1,RL2)으로 전달되는데, 이로 인해 센싱 트랜지스터(PT1)와 리드아웃 라인(RL1, RL2)이 연결되는 지점의 전위(R1), 즉, 센싱 트랜지스터(PT1)의 드레인 전극 전위(R1)는 점차 상승하게 되고(ⓐ 구간), 기생 정전용량(C1)의 충전된 전하들의 양은 줄어들기 때문에, 센싱 트랜지스터(PT1)의 소스 전극 전위(V1)는 점점 낮아지며(ⓑ 구간), 이는 센싱 트랜지스터(PT1)의 소스 전극 전위(V1)가 드레인 전극의 전위(R1)와 동일해질 때까지 진행이 된다.On the other hand, in the T2 period, as the scan line signal SL becomes a high level, the charges charged in the parasitic capacitance C1 are transmitted to the lead-out lines RL1 and RL2 through the sensing transistor PT1, The potential R1 at the point where the sensing transistor PT1 and the lead-out lines RL1 and RL2 are connected to each other, that is, the drain electrode potential R1 of the sensing transistor PT1 gradually increases (A section) The source electrode potential V1 of the sensing transistor PT1 gradually decreases (ⓑ section) because the amount of the charged charges of the capacitance C1 is reduced. This is because the source electrode potential V1 of the sensing transistor PT1 becomes lower than the drain And proceeds until it becomes equal to the potential R1 of the electrode.
리드아웃 라인(RL1, RL2)에 리셋 신호(RL Reset)가 입력되면, 리드아웃 라인(RL1, RL2)의 전위(R1)가 점차 낮아져, 스캔 라인 신호(SL)가 로우 레벨로 유지되는 구간과 동일한 레벨까지 낮아진다(ⓑ 구간). 리드아웃 라인(RL1, RL2)의 리셋신호(RL Reset) 신호는 주기적으로 공급되는데, 이로 인해 리드아웃 라인(RL1,RL2)의 전위(R1)가 주기적으로 리셋될 수 있다. 리드아웃 라인(RL1, RL2)의 전위(R1)가 리셋되는 주기는 스캔 라인 신호(SL)에 하이 레벨의 신호, 즉, 선택신호가 공급되는 시간보다 짧게 형성될 수 있다.When the reset signal RL Reset is input to the lead-out lines RL1 and RL2, the potential R1 of the lead-out lines RL1 and RL2 gradually decreases to maintain the scan line signal SL at a low level It is lowered to the same level (ⓑ section). The reset signal RL Reset signal of the lead-out lines RL1 and RL2 is periodically supplied, whereby the potential R1 of the lead-out lines RL1 and RL2 can be periodically reset. The period during which the potential R1 of the lead-out lines RL1 and RL2 is reset may be shorter than the time during which the high-level signal, i.e., the selection signal, is supplied to the scan line signal SL.
스캔 라인 신호(SL)가 로우 레벨로 전환되면(T3), 재차 센싱 트랜지스터(PT1)에 의해 형성된 누설 전류에 의해 기생 정전용량(C1)이 충전되게 된다. When the scan line signal SL is switched to the low level (T3), the parasitic capacitance C1 is charged again by the leakage current formed by the sensing transistor PT1.
외부 물체에 의해 반사된 광이 센싱 트랜지스터(PT1)에 공급되면, 누설 전류에 의해 기생 정전용량(C1)이 충전되며, 스캔 라인 신호(SL)가 하이 레벨인 구간동안, 센싱 트랜지스터(PT1)의 소스 전극 전위(V1)가 통상의 경우(광이 공급되지 않는 경우)에 비해 증가폭이 커지게 된다. 이에 따라, 리드아웃 라인(RL1, RL2)이 리셋되기 이전까지 구간(ⓐ 구간)에서는, 센싱 트랜지스터(PT1)의 드레인 전극과 리드아웃 라인(RL1, RL2)이 연결되는 지점의 전위(R1) 패턴 또한, 통상의 경우에 비해 달라지게 된다.When the light reflected by the external object is supplied to the sensing transistor PT1, the parasitic capacitance C1 is charged by the leakage current. During the interval in which the scan line signal SL is at the high level, The increase in width of the source electrode potential V1 becomes larger than that in the normal case (when no light is supplied). Accordingly, in the section (a section) before the lead-out lines RL1 and RL2 are reset, the potential R1 pattern at the point where the drain electrode of the sensing transistor PT1 and the lead-out lines RL1 and RL2 are connected Also, it is different from the usual case.
따라서, 스캔 라인 신호(SL)가 하이 레벨로 유지되며, 리드아웃 라인(RL1,RL2)이 리셋되기 전까지의 구간(ⓐ 구간)에서, 센싱 트랜지스터(PT1)의 드레인 전극 전위(R1), 또는 센싱 트랜지스터(PT1)와 리드아웃 라인(RL1, RL2)이 연결되는 지점의 전위(R1), 더 포괄적으로는 리드아웃 라인(RL1, RL2) 전위(R1)의 변화를 관찰한다면, 외부 물체에 의해 반사된 광이 공급되고 있는지 여부를 판단할 수 있다.Therefore, the drain electrode potential R1 of the sensing transistor PT1 or the sensing potential of the sensing transistor PT1 in the section (a section) before the scan line signal SL is maintained at the high level and the lead-out lines RL1 and RL2 are reset, The variation of the potential R1 of the point where the transistor PT1 and the lead-out lines RL1 and RL2 are connected and more broadly the potentials R1 and RL2 of the lead-out lines RL1 and RL2 are observed, It is possible to judge whether or not the supplied light is supplied.
또한, 공급되는 광의 양에 따라 기생 정전용량(C1)에 축적되는 센싱 트랜지스터(PT1)로부터의 누설 전류의 양 또한 달라질 것이므로, ⓐ 구간에서의 리드아웃 라인(RL1, RL2) 전위(R1) 변화를 검출하여, 접촉의 상태(접촉 세기 또는 접촉 면적등)도 파악할 수 있게 된다. 환언하면, 센싱 트랜지스터(PT1)에 의해 형성된 누설전류에 따라 기생 정전용량(C1)에 충전되는 전하량이 달라지는데, 선택신호 인가시 상기 충전된 전하량이 리드아웃 라인(RL1, RL2)으로 점차 이동하기 때문에, 이에 상응하는 출력 신호가 센싱 트랜지스터(PT1)로부터의 출력된다. 이를 리드아웃 라인(RL1, RL2)을 통해 검출하게 되면, 각 광센서(SN) 상부의 접촉 상태를 파악할 수 있다.Since the amount of the leakage current from the sensing transistor PT1 accumulated in the parasitic capacitance C1 also varies depending on the amount of the supplied light, the change in the potential R1 of the lead-out lines RL1 and RL2 in the section? So that it is possible to grasp the state of the contact (such as the contact strength or the contact area). In other words, the amount of charge charged in the parasitic capacitance C1 varies depending on the leakage current formed by the sensing transistor PT1. However, since the charged amount of charge is gradually shifted to the lead-out lines RL1 and RL2 when a selection signal is applied , And the corresponding output signal is output from the sensing transistor PT1. By detecting this through the lead-out lines RL1 and RL2, it is possible to grasp the contact state of each of the light sensors SN.
리드아웃 라인(RL1, RL2)에 의해 검출된 전위(R1)의 변화 패턴이 별도의 IC칩으로 전달된다면, 해당 패턴을 통해, 해당 화소에 대한 화면 접촉 여부 및 접촉 면적 등을 판단할 수 있게 된다. 환언하면, 리드아웃 라인(RL1, RL2)은 광센서(SN)의 센싱 트랜지스터의 누설전류에 의해 기생 정전용량(C1)에 충전된 전하량에 상응하는 신호를 전위로서 수신하게 되는데, 이렇게 수신되는 전위를 통해 접촉여부 및 접촉 상태를 판단할 수 있다.If the change pattern of the potential R1 detected by the lead-out lines RL1 and RL2 is transmitted to a separate IC chip, it is possible to judge whether or not a screen is in contact with the corresponding pixel, . In other words, the lead-out lines RL1 and RL2 receive a signal corresponding to the amount of charge charged in the parasitic capacitance C1 by the leakage current of the sensing transistor of the photosensor SN as a potential, The contact state and the contact state can be determined.
본 발명의 실시예에 따르면, 차지 셰어링 방식 광센서(SN)에 1개의 센싱 트랜지스터(PT1)만이 구비된다. 이는 전술한 도 33의 광센서에 비해 1개의 트랜지스터와 1개의 커패시터를 적게 사용한 것이다. 전술한 바와 같이, 광센서(SN)는 표시 영역을 구비하는 기판 상에 형성되는데, 위와 같은 이유로 광센서(SN)를 구성하는 소자가 감소함에 따라, 전체 표시 패널에 있어서의 개구율은 월등히 향상될 수 있다.According to the embodiment of the present invention, only one sensing transistor PT1 is provided in the charge-sharing type optical sensor SN. This means that one transistor and one capacitor are used less than the optical sensor of FIG. 33 described above. As described above, the optical sensor SN is formed on the substrate having the display area. As the number of elements constituting the optical sensor SN is reduced for the above reason, the aperture ratio in the entire display panel is remarkably improved .
또한, 상기 도 33의 광센서에 있어서는 센싱 트랜지스터(PT1)의 소스 전극 전위(V1)를 주기적으로 리셋시켜줘야 하지만, 본 발명의 실시예에 따르면, 센싱 트랜지스터(PT1) 소스 전극 전위(V1)는 스캔 라인(SL1~SLn)에 인가되는 선택신호가 로우 레벨인 구간에서 리드아웃 라인(RL1, RL2)에 인가되는 리드아웃 라인 리셋 신호(RL Reset)에 의해 리셋되므로 별도의 리셋 신호가 불필요하게 되며, 이에 따라, 집적 회로의 면적이 감소될 수 있다. 광센서 일체형 표시 장치에 있어서, 상기 광센서가 표시 장치의 각 화소별로 구비됨에 따라, 각 화소 별 접촉 여부 및 접촉 면적을 확인할 수 있게 된다. 이에 따르면, 표시 장치 상에서 터치 발생 수단에 의한 터치 여부과 터치 발생 지점 뿐만 아니라, 사용자 손가락이 접촉하였을 시에는 각 화소별로 지문의 융선 또는 골이 접촉되었는지 여부를 판단함으로써 지문 인식이 가능해 진다. 즉, 표시 장치에 일체화되는 광센서들 각각의 크기 및 상호간의 간격을 손가락 지문의 융선과 골을 구분할 수 있을 정도로 작게 형성함으로써, 표시 장치 상에서 터치 여부 검출 및 지문 인식이 모두 가능해지며, 터치 여부 검출에 있어서의 해상도 또한 자연스럽게 향상될 수 있다.33, the source electrode potential V1 of the sensing transistor PT1 must be periodically reset. However, according to the embodiment of the present invention, The reset signal is reset by the lead-out line reset signal RL Reset applied to the lead-out lines RL1 and RL2 in the low-level period of the selection signal applied to the lines SL1 to SLn, Thus, the area of the integrated circuit can be reduced. In the optical sensor integrated type display device, since the optical sensor is provided for each pixel of the display device, the contact area and the contact area for each pixel can be checked. According to the present invention, fingerprint recognition can be performed by determining whether a ridge or a ridge of a fingerprint is touched for each pixel when a user's finger touches not only the touch generated by the touch generating means, but also the point of generating the touch. In other words, by forming the size of each of the optical sensors integrated in the display device and the interval between them to be small enough to distinguish the ridge and the valley of the fingerprint finger, both touch detection and fingerprint recognition are possible on the display device, The resolution can be naturally improved.
도 37은 도 32의 광센서에 대한 소스 팔로워 방식의 구현예를 나타내는 회로도이다. 37 is a circuit diagram showing an embodiment of a source follower scheme for the optical sensor of Fig.
도 37을 참조하면, 소스 팔로워 방식의 광센서(SN)는 1개의 포토 다이오드(PD), 3개의 트랜지스터(T1, T2, T3) 및 1개의 센싱 커패시터(C1)를 포함한다. 37, the source-follower optical sensor SN includes one photodiode PD, three transistors T1, T2, and T3, and one sensing capacitor C1.
제1 트랜지스터(T1)는 리셋 제어 신호(Reset)에 따라 센싱 커패시터(C1)의 제1 전극 전위(V1)를 리셋시켜주는 트랜지스터(T1)로서 이하에서는 리셋 트랜지스터(T1)로 칭한다. 리셋 트랜지스터(T1)의 소스 전극은 포토 다이오드(PD)의 캐소드와 연결되고, 드레인 전극은 입력 전압 라인(VDD)에 연결된다.The first transistor T1 is a transistor T1 for resetting the first electrode potential V1 of the sensing capacitor C1 according to a reset control signal Reset and is hereinafter referred to as a reset transistor T1. The source electrode of the reset transistor T1 is connected to the cathode of the photodiode PD and the drain electrode is connected to the input voltage line VDD.
제2 트랜지스터(T2)의 게이트 전극은 포토 다이오드(PD)의 캐소드 및 센싱 커패시터(C1)의 양 전극 중 제1 전극과 연결된다. 또한, 제2 트랜지스터(T2)의 드레인 전극은 입력 전압 라인(VDD)에 연결된다. 제2 트랜지스터(T2)는 센싱 커패시터(C1)의 제1 전극 전위(V1)를 전류 신호로 전환하면서, 이를 증폭시켜주는 기능을 한다. 따라서, 제2 트랜지스터(T2)는 증폭 트랜지스터(T2)로 칭할 수 있다. The gate electrode of the second transistor T2 is connected to the cathode of the photodiode PD and the first electrode of the two electrodes of the sensing capacitor C1. Also, the drain electrode of the second transistor T2 is connected to the input voltage line VDD. The second transistor T2 converts the first electrode potential V1 of the sensing capacitor C1 into a current signal and amplifies the current signal. Therefore, the second transistor T2 can be referred to as an amplifying transistor T2.
제3 트랜지스터(T3)의 게이트 전극은 스캔 라인(SL)과 연결되며, 드레인 전극은 증폭 트랜지스터(T2)의 소스 전극과 연결되고, 소스 전극은 리드아웃 라인(RL)과 연결된다. 스캔 라인(SL)으로 선택 신호가 인가되면, 제3 트랜지스터(T3)가 턴 온 상태가 되고, 증폭 트랜지스터(T2)에 의해 증폭된 센싱 커패시터(C1)의 제1 전극 전위(V1)가 전류 신호로서 리드아웃 라인(RL)에 전달된다. 이러한 제3 트랜지스터(T3)는 선택 트랜지스터(T3)로 칭할 수 있다. The gate electrode of the third transistor T3 is connected to the scan line SL, the drain electrode thereof is connected to the source electrode of the amplification transistor T2 and the source electrode thereof is connected to the lead-out line RL. When the selection signal is applied to the scan line SL, the third transistor T3 is turned on and the first electrode potential V1 of the sensing capacitor C1 amplified by the amplifying transistor T2 is applied to the current signal To the lead-out line RL. The third transistor T3 may be referred to as a selection transistor T3.
포토 다이오드(PD)의 캐소드 및 애노드는 센싱 커패시터(C1)의 제1 전극 및 그라운드 전위에 각각 연결되며, 센싱 커패시터(C1)의 제1 전극 및 제2 전극은 증폭 트랜지스터(T2)의 게이트 전극 및 그라운드 전위에 각각 연결된다. The cathode and the anode of the photodiode PD are respectively connected to the first electrode and the ground potential of the sensing capacitor C1 and the first and second electrodes of the sensing capacitor C1 are connected to the gate electrode of the amplifying transistor T2 Respectively.
소스 팔로워 방식의 광센서의 동작을 설명하면 다음과 같다. The operation of the source follower type optical sensor will be described below.
먼저, 리셋 제어 신호(Reset)에 의해 리셋 트랜지스터(T1)가 턴 온 상태가 되면, 센싱 커패시터(C1)의 제1 전극 전위(V1)과 입력 전압 라인(VDD)의 전위로 리셋된다. First, when the reset transistor T1 is turned on by the reset control signal Reset, the potential of the first electrode potential V1 of the sensing capacitor C1 and the potential of the input voltage line VDD are reset.
외부 물체(예를 들면, 사람 손가락 지문 등)에 의해 반사된 광이 포토 다이오드(PD)에 공급되면, 누설 전류가 발생하는데, 이러한 누설 전류에 의해 센싱 커패시터(C1)에 전하가 충전될 수 있다. When light reflected by an external object (e.g., a fingerprint of a person's finger) is supplied to the photodiode PD, a leakage current is generated, and the leakage current can charge the sensing capacitor C1 .
센싱 커패시터(C1)에 전하가 충전됨으로써, 센싱 커패시터(C1)의 제1 전극과 연결된 증폭 트랜지스터(T2)의 게이트 전극 전위가 증가하게 되고, 이 전위가 문턱 전압을 넘으면, 증폭 트랜지스터(T2)가 턴 온 상태로 전환되고, 이에 따라, 증폭 트랜지스터(T2)에는 전류가 흐를 수 있는 상태가 된다. When the sensing capacitor C1 is charged, the gate electrode potential of the amplifying transistor T2 connected to the first electrode of the sensing capacitor C1 is increased. When the potential exceeds the threshold voltage, the amplifying transistor T2 The transistor T2 is turned on, and thus the current flows through the amplifying transistor T2.
스캔 라인(SL)에 선택 신호가 인가됨으로써, 선택 트랜지스터(T3)가 턴 온 상태로 전환되면, 증폭 트랜지스터(T2) 및 선택 트랜지스터(T3)를 통해 센싱 커패시터(C1)의 제1 전극 전위(V1)가 증폭된 상태로 전류 신호로서 리드아웃 라인(RL)으로 전달된다. 리드아웃 라인(RL)으로의 전류 전달에 의해 리드아웃 라인(RL) 전위(R1)가 상승하는데, 스캔 라인(SL)에 선택 신호가 인가될 때의 리드아웃 전위(R1) 값의 변화가 별도의 IC 칩으로 전송되고, 아날로그-디지털 변환기(ADC: Analog-Digital Converter)를 통해 디지털 신호로 변환된다.When the selection transistor T3 is turned on by applying the selection signal to the scan line SL, the first electrode potential V1 of the sensing capacitor C1 through the amplifying transistor T2 and the selection transistor T3 Is amplified and transmitted as a current signal to the lead-out line RL. The lead-out line RL potential R1 rises due to the current transfer to the lead-out line RL, and the change in the value of the lead-out potential R1 when the selection signal is applied to the scan line SL And is converted into a digital signal through an analog-to-digital converter (ADC).
리드아웃 라인(RL)의 전위(R1)는 센싱 커패시터(C1)의 제1 전극 전위(V1), 즉, 센싱 커패시터(C1)에 충전되었던 전하량에 비례하게 되고, 센싱 커패시터(C1)에 저장되는 전하량은 포토 다이오드(PD)에 공급되는 광량에 비례하므로, 리드아웃 라인(RL) 전위(R1)를 통해 해당 광센서(SN)에 얼마만큼의 광이 공급되었는지를 파악할 수 있다. 이를 통해, 광센서(SN)별로 물체의 접촉 여부 및 접촉 상태(접촉 거리 및 접촉 면적 등)를 파악할 수 있게 된다. The potential R1 of the lead-out line RL is proportional to the first electrode potential V1 of the sensing capacitor C1, that is, the amount of charge charged in the sensing capacitor C1 and is stored in the sensing capacitor C1 Since the charge amount is proportional to the amount of light supplied to the photodiode PD, it is possible to grasp how much light is supplied to the photosensor SN through the lead-out line RL potential R1. Accordingly, it is possible to grasp the contact state and the contact state (contact distance and contact area, etc.) of the object by the optical sensors SN.
도 37을 참조하여 설명한 소스 팔로워 방식의 광센서는 증폭 트랜지스터(T2)에 의해 증폭된 신호가 출력되므로, 별도의 증폭기가 불필요하고, 아날로그 신호를 바로 디지털 신호로 변환하여 신호를 검출할 수 있어 신속한 신호처리가 가능하다. 그러나, 트랜지스터의 개수가 많아 표시 장치의 화소 내에 집적할 수 있는 공간의 한계가 있고, 개구율이 좁은 단점이 있다. The optical sensor of the source follower type described with reference to FIG. 37 outputs a signal amplified by the amplifying transistor T2, so that no additional amplifier is required, and the analog signal can be directly converted into a digital signal to detect the signal, Signal processing is possible. However, since the number of transistors is large, there is a limit of the space that can be integrated in the pixels of the display device, and the aperture ratio is narrow.
도 38은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에 적용이 가능한 소스 팔로워 방식 광센서의 구성을 나타내는 회로도이다. 도 38의 (a)와 (b)는 서로 등가화된 회로도이다. 본 실시예에 따른 광센서는 기본적으로 소스 팔로워 방식의 광센서다. 38 is a circuit diagram showing a configuration of a source follower type optical sensor applicable to a display device according to an embodiment of the present invention. 38 (a) and 38 (b) are circuit diagrams equivalent to each other. The optical sensor according to this embodiment is basically a source follower type optical sensor.
도 38을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광센서(SN)는 도 32 및 도33을 참조하여 설명한 광센서(SN)와 동일한 위치에 배치될 수 있다. 일 실시예에 따르면 광센서(SN)는 상면(Top view)에서 볼 때 컬러 필터 층의 투광부와 중첩되지 않는(non-overlap) 영역에 배치될 수 있다.Referring to FIG. 38, the optical sensor SN according to an embodiment of the present invention may be disposed at the same position as the optical sensor SN described with reference to FIGS. 32 and 33. FIG. According to one embodiment, the photosensor SN may be disposed in a non-overlap region with the transparent portion of the color filter layer when viewed from the top view.
다만 광센서(SN)에 투명 전극 물질을 이용할 경우 광센서 어레이에서, 컬러 필터 층의 투광부와 중첩되도록(overlap) 형성하여도 무방할 것이다. 이에 따르면, 광센서(SN)가 단위 화소를 덮도록 형성할 수 있기 때문에, 단위 광센서(SN)의 크기를 크게 형성함으로써 이미지 스캔의 감도를 향상시킬 수도 있다. However, when a transparent electrode material is used for the optical sensor SN, it may be overlapped with the transparent portion of the color filter layer in the optical sensor array. According to this, since the optical sensor SN can be formed to cover the unit pixel, the sensitivity of the image scan can be improved by forming the unit optical sensor SN in a large size.
도 38의 (a)를 참조하여 설명하면, 각각의 광센서(SN)는 1개씩의 P형 트랜지스터(PT1)와 N형 트랜지스터(T1), 및 센싱 커패시터(C1)를 포함하여 구성된다. Referring to FIG. 38A, each optical sensor SN includes one P-type transistor PT1, an N-type transistor T1, and a sensing capacitor C1.
각각의 트랜지스터(PT1, T1)는 비정질 실리콘(Hydrogenated Amorphous Silicon, a-Si:H), 다결정 실리콘(Poly Silicon, Poly-Si), 산화물 트랜지스터 등의 실리콘 계열 트랜지스터로 구현될 수 있다. 또한, 이에 제한되지 않으며 유기박막트랜지스터(Organic TFT) 등으로 구현될 수도 있다.Each of the transistors PT1 and T1 may be implemented with a silicon-based transistor such as a hydrogenated amorphous silicon (a-Si: H), a polysilicon (Poly-Si) However, the present invention is not limited to this, and it may be implemented by an organic thin film transistor (Organic TFT) or the like.
P형 트랜지스터(PT1)의 게이트 전극과 소스 전극은 서로 연결되어, 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이 포토 다이오드(PT1)로 등가화된다. P형 트랜지스터(PT1)의 게이트 전극과 소스 전극이 서로 연결되어 포토 다이오드(PT1)의 캐소드 역할을 하며, 드레인 전극은 애노드 역할을 하게 된다. P형 트랜지스터(PT1)의 소스 전극은 스캔 라인(SLn+1)에 연결된다. 한편, P형 트랜지스터(PT1)의 드레인 전극은 센싱 커패시터(C1)의 양 전극 중 제1 전극 및 N형 트랜지스터(T1)의 게이트 전극과 연결된다.The gate electrode and the source electrode of the P-type transistor PT1 are connected to each other and equalized to the photodiode PT1 as shown in Fig. 7 (b). The gate electrode and the source electrode of the P-type transistor PT1 are connected to each other to serve as a cathode of the photodiode PT1, and the drain electrode serves as an anode. The source electrode of the P-type transistor PT1 is connected to the scan
N형 트랜지스터(T1)의 게이트 전극은 센싱 커패시터(C1)의 제 1 전극 및 P형 트랜지스터(PT1)의 드레인 전극과 연결되며, 드레인 전극은 리드아웃 라인(RL)에 연결된다. N형 트랜지스터(T1)의 소스 전극은 스캔 라인(SLn)에 연결된다. The gate electrode of the N-type transistor T1 is connected to the first electrode of the sensing capacitor C1 and the drain electrode of the P-type transistor PT1, and the drain electrode thereof is connected to the lead-out line RL. A source electrode of the N-type transistor T1 is connected to the scan line SLn.
N형 트랜지스터(T1)의 소스 전극이 연결되는 스캔 라인(SLn)과 P형 트랜지스터(PT1)의 소스 전극이 연결되는 스캔 라인(SLn+1)은 서로 다른 인접 스캔 라인이다. 복수개의 광센서(SN) 중 특정 광센서(SN)에 대한 선택 신호 인가는 스캔 라인을 통해 이루어지는데, N형 트랜지스터(T1)의 소스 전극이 연결되는 제1 스캔 라인(SLn)과 P형 트랜지스터(PT1)의 소스 전극이 연결되는 제2 스캔 라인(SLn+1)에는 순차적으로 선택 신호가 인가될 수 있다. The scan line SLn connected to the source electrode of the N-type transistor T1 and the scan line SLn + 1 connected to the source electrode of the P-type transistor PT1 are different adjacent scan lines. The first scan line SLn connected to the source electrode of the N-type transistor T1 and the first scan line SLn connected to the source electrode of the N- A selection signal may be sequentially applied to the second scan line SLn + 1 to which the source electrode of the first transistor PT1 is connected.
한편, 센싱 커패시터(C1)는 P형 트랜지스터(PT1)에 의해 형성된 누설 전류에 따른 전하를 충전시키는 기능을 한다. 센싱 커패시터(C1)의 제1 전극은 N형 트랜지스터(T1)의 게이트 전극 및 P형 트랜지스터(PT1)의 드레인 전극과 연결되며, 제2 전극은 그라운드 전위와 연결된다. On the other hand, the sensing capacitor C1 functions to charge the charge corresponding to the leakage current formed by the P-type transistor PT1. The first electrode of the sensing capacitor C1 is connected to the gate electrode of the N-type transistor T1 and the drain electrode of the P-type transistor PT1, and the second electrode of the sensing capacitor C1 is connected to the ground potential.
도 39는 본 발명의 일 실시예에 따른 소스 팔로워 방식 광센서의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.FIG. 39 is a timing chart for explaining an operation of a source follower type optical sensor according to an embodiment of the present invention.
도 39에서 RL Reset 은 리드아웃 라인(RL)의 전위를 주기적으로 리셋시켜주는 신호이다. RL Reset 신호가 하이 레벨일 때 리드아웃 라인(RL)의 전위가 리셋될 수 있다. In Fig. 39, RL Reset is a signal that periodically resets the potential of the lead-out line RL. The potential of the lead-out line RL can be reset when the RL Reset signal is at a high level.
SCANn은 제1 스캔 라인(SLn)에 인가되는 신호이며, SCANn+1은 제2 스캔 라인(SLn)에 인가되는 신호이다. 스캔 라인(SLn, SLn+1)에 공급되는 신호(SCANn, SCANn+1)가 로우 레벨일 때, 대응되는 광센서(SN)가 선택된다. 예를 들어, 제1 스캔 라인(SLn)에 인가되는 신호가 로우 레벨로 전환될 때(선택 신호가 인가될 때), 리드아웃 라인(RL)과 제1 스캔 라인(SLn)에 각각 드레인 전극과 소스 전극이 연결된 N형 트랜지스터(T1)를 포함하는 광센서(SN)가 선택되고, 해당 광센서(SN)로부터의 센싱 값이 리드아웃 라인(RL)으로 출력된다. 스캔 라인(SLn, SLn+1)에 공급되는 신호(SCANn, SCANn+1)가 하이 레벨에서 로우 레벨로 전환된 후, 다시 로우 레벨이 될 때까지를 1프레임이라고 할 수 있다. SCANn is a signal applied to the first scan line SLn and SCANn + 1 is a signal applied to the second scan line SLn. When the signals SCANn and SCANn + 1 supplied to the scan lines SLn and SLn + 1 are at the low level, the corresponding photosensor SN is selected. For example, when a signal applied to the first scan line SLn is switched to a low level (when a selection signal is applied), a drain electrode is connected to the lead-out line RL and the first scan line SLn, An optical sensor SN including the N-type transistor T1 to which the source electrode is connected is selected and the sensing value from the optical sensor SN is output to the lead-out line RL. The period from when the signals SCANn and SCANn + 1 supplied to the scan lines SLn and SLn + 1 are switched from the high level to the low level and then again becomes the low level can be regarded as one frame.
한편, V1은 센싱 커패시터(C1)의 제1 전극 전위(V1)를 나타내며, R1은 리드아웃 라인(RL)의 전위(R1)를 나타낸다. V1, R1의 타이밍도에서 실선은 외부 물체에 의해 반사된 광이 광센서(SN)로 공급될 때의 모습이고(Light), 파선은 광이 공급되지 않을 때의 모습이다(Dark). V1 represents the first electrode potential V1 of the sensing capacitor C1 and R1 represents the potential R1 of the lead-out line RL. In the timing chart of V1 and R1, a solid line is a state when light reflected by an external object is supplied to the optical sensor SN (Light), and a broken line is a state when light is not supplied (Dark).
이하, 도 38 및 도 39를 참조하여, 광센서(SN)의 동작을 설명하기로 한다. Hereinafter, the operation of the optical sensor SN will be described with reference to Figs. 38 and 39. Fig.
T1 구간에서는 제1 스캔 라인(SLn)과 제2 스캔 라인(SLn+1)에 선택 신호가 인가되지 않기 때문에, N형 트랜지스터(N)를 통한 전류의 흐름 및 P형 트랜지스터(PT1)로부터 제2 스캔 라인(SLn+1)으로의 전류 흐름이 없게 된다.Since no selection signal is applied to the first scan line SLn and the second scan line SLn + 1 during the T1 period, the current flows through the N-type transistor N and the second current flows from the P- No current flows to the scan
T1 구간은 제2 스캔 라인(SLn+1)에 로우 레벨 신호가 인가된 후, 제2 스캔 라인(SLn)에 로우 레벨 신호가 인가되기까지의 구간이라고 할 수 있다. 즉, T1 구간은 제2 스캔 라인(SLn+1)에 로우 레벨 신호가 인가되는 T4 이후의 구간이다. T4 구간에서 제2 스캔 라인(SLn+1)에 로우 레벨 신호가 인가되면, 센싱 커패시터(C1)에 충전되었던 전하들이 포토 다이오드의 역할을 하는 P형 트랜지스터(PT1)를 통해 빠져나가게 되므로, 센싱 커패시터(C1)가 리셋된다. 따라서, T4 구간에서 센싱 커패시터(C1)의 제1 전극 전위(V1)는 0V가 된다. The T1 period may be a period after a low level signal is applied to the second scan line SLn + 1 and a low level signal is applied to the second scan line SLn. That is, the T1 period is a period after T4 when the low level signal is applied to the second scan
T1 구간에서는 제1 스캔 라인(SLn) 및 제2 스캔 라인(SLn+1)에 선택 신호가 인가되지 않기 때문에, 포토 다이오드 역할을 하는 P형 트랜지스터(PT1)에서 누설 전류가 발생하게 된다면 해당 누설 전류로 인한 전하들이 센싱 커패시터(C1)에 충전되게 된다. Since no selection signal is applied to the first scan line SLn and the second scan line SLn + 1 during the T1 period, if a leakage current is generated in the P-type transistor PT1 serving as a photodiode, the corresponding leakage current So that the sensing capacitors C1 are charged.
만약, 외부로부터 반사된 광이 공급되지 않는 경우에는 P형 트랜지스터(PT1)에 누설 전류가 형성되지 않기 때문에, P형 트랜지스터(PT1)의 드레인 전극과 연결된 센싱 커패시터(C1)에는 전하 저장이 없게 되고, 센싱 커패시터(C1)의 제1 전극 전위(V1)는 로우 레벨로 유지된다(Dark). If light reflected from the outside is not supplied, leakage current is not formed in the P-type transistor PT1. Therefore, no charge is stored in the sensing capacitor C1 connected to the drain electrode of the P-type transistor PT1 , The first electrode potential V1 of the sensing capacitor C1 is maintained at a low level (Dark).
반면, T1 구간 동안 외부로부터 반사된 광이 공급되는 경우에는 전술한 바와 같이 P형 트랜지스터(PT1)에 누설 전류가 형성된다. 이러한 누설 전류에 의해 센싱 커패시터(C1)에 전하가 충전되게 되며, 충전은 제2 스캔 라인(SLn+1)에 로우 레벨 신호가 인가되기 전까지, 즉, 1 프레임 동안 지속된다. 이에 따라, 센싱 커패시터(C1)의 제1 전극 전위(V1)는 점차 상승하게 된다(Light).On the other hand, when light reflected from the outside is supplied during the T1 period, a leakage current is formed in the P-type transistor PT1 as described above. This leakage current charges the sensing capacitor C1 and the charging is continued until the low level signal is applied to the second scan
이 때, 제1 스캔 라인(SLn)에 공급되는 신호(SCANn)가 하이 레벨에서 로우 레벨로 전환되면(T2 구간), N형 트랜지스터(T1)의 소스 전극 전위가 드레인 전극 전위보다 낮아지게 된다.At this time, when the signal SCANn supplied to the first scan line SLn is switched from the high level to the low level (T2 period), the source electrode potential of the N-type transistor T1 becomes lower than the drain electrode potential.
만약, 외부로부터 반사된 광이 공급되지 않는 경우에는 T1 구간에서 센싱 커패시터(C1)에 전하가 충전되지 않아, N형 트랜지스터(T1)의 게이트 전극 전위가 문턱 전압 미만일 것이므로, N형 트랜지스터(T1)는 턴 온 상태가 되지 않을 것이다. 따라서, N형 트랜지스터(T1)에는 미세한 전류가 흐르거나, 전류가 흐르지 않게 되고, 리드아웃 라인(RL)의 전위(R1)는 T1 구간과 동일하게 유지되거나, 미세한 전류 흐름으로, 일정 정도 낮아질 수 있다(Dark). If the light reflected from the outside is not supplied, charge is not charged in the sensing capacitor C1 in the T1 section and the gate electrode potential of the N-type transistor T1 is less than the threshold voltage, Will not turn on. Therefore, a minute current flows or no current flows through the N-type transistor T1 and the potential R1 of the lead-out line RL is kept equal to the T1 period or can be lowered to a certain degree with a fine current flow (Dark).
그러나, 외부로부터 반사된 광이 공급되는 경우에는 N형 트랜지스터(T1)의 게이트 전극 전위(V1)가 문턱 전압을 상회할 것이므로, N형 트랜지스터(T1)의 드레인 전극으로부터 소스 전극으로 전류가 흐르게 된다. 즉, 리드아웃 라인(RL)으로부터 제1 스캔 라인(SLn)으로 전류가 흐르게 된다. 흐르는 전류의 크기는 N형 트랜지스터(T1)의 게이트 전극 전위, 즉, 센싱 커패시터(C1)의 제1 전극 전위(V1)의 크기에 비례한다. 외부로부터 반사된 광의 세기가 클수록 P형 트랜지스터(PT1)에 의해 형성되는 누설 전류의 크기가 커지며, 이에 따라, 센싱 커패시터(C1)의 제1 전극 전위(V1)가 커지기 때문에, T2 구간에서 N형 트랜지스터(T1)를 통해 흐르는 전류에 의해 낮아지는 리드아웃 라인(RL)의 전위(R1)의 폭은 공급되는 광의 세기에 비례하게 된다. 즉, 외부로부터 반사된 광의 세기가 클수록 T2 구간에서 리드아웃 라인(RL)의 전위(R1)는 큰 폭으로 낮아지게 된다(Light). T2 구간, 즉, 제1 스캔 라인(SLn)에 로우 레벨 신호가 인가될 때, 리드아웃 라인(RL)의 전위(R1) 값이 별도 IC 칩으로 전달되는데, 이를 토대로 해당 광센서(SN) 상부의 접촉 여부 및 접촉 상태를 판단할 수 있다. However, when light reflected from the outside is supplied, since the gate electrode potential V1 of the N-type transistor T1 will exceed the threshold voltage, a current flows from the drain electrode of the N-type transistor T1 to the source electrode . That is, a current flows from the lead-out line RL to the first scan line SLn. The magnitude of the current flowing is proportional to the gate electrode potential of the N-type transistor T1, that is, the magnitude of the first electrode potential V1 of the sensing capacitor C1. The larger the intensity of the light reflected from the outside is, the larger the leakage current formed by the P-type transistor PT1 becomes. Accordingly, the first electrode potential V1 of the sensing capacitor C1 becomes larger, The width of the potential R1 of the lead-out line RL lowered by the current flowing through the transistor T1 becomes proportional to the intensity of the supplied light. That is, as the intensity of the light reflected from the outside increases, the potential R1 of the lead-out line RL is greatly reduced in the period T2. The potential R1 of the lead-out line RL is transferred to the IC chip separately when the low level signal is applied to the first scan line SLn. The contact state and the contact state can be determined.
광센서는 표시 장치의 각 화소별로 구비되기 때문에, 각 화소 별 접촉 여부 및 접촉 상태를 확인할 수 있고, 터치 발생 수단에 의한 터치 여부과 터치 발생 지점뿐만 아니라, 사용자 손가락이 접촉하였을 시에는 각 화소별로 지문의 융선 또는 골이 접촉되었는지 여부를 판단함으로써 지문 인식이 가능해 진다.Since the optical sensor is provided for each pixel of the display device, it is possible to check the contact state and the contact state of each pixel, and when not only the touch by the touch generating means and the touch generation point but also the user finger touches, It is possible to recognize the fingerprint by judging whether or not the ridge or valley of the fingerprint has been touched.
T2 구간 이후에는 리드아웃 라인(RL)의 전위(R1)를 초기화 시켜주기 위한 리셋 신호(RL Reset)가 인가되고, 이에 따라 리드아웃 라인(RL)의 전위(R1)는 제1 스캔 라인(SLn)에 로우 레벨 신호가 인가되기 전과 동일한 레벨로 초기화된다. The reset signal RL Reset for resetting the potential R1 of the lead-out line RL is applied after the T2 period so that the potential R1 of the lead-out line RL is applied to the first scan line SLn ) Is initialized to the same level as before the low level signal is applied.
리드아웃 라인(RL) 전위(R1)가 리셋된 후, 제2 스캔 라인(SLn+1)에 공급되는 신호(SCANn+1)가 하이 레벨에서 로우 레벨로 낮아지면(T4 구간), 센싱 커패시터(C1)에 저장되었던 전하들이 모두 P형 트랜지스터(PT1)를 통해 제2 스캔 라인(SLn+1)으로 빠져나가게 되고, 이에 따라, 센싱 커패시터(C1)의 제1 전극 전위(V1)는 초기화된다. 그 후, 제2 스캔 라인(SLn+1)에 로우 레벨 신호가 인가되는 구간이 끝나면, 재차 상기 설명한 T1, T2, T3의 구간의 동작이 반복된다. When the signal SCANn + 1 supplied to the second scan
도 37을 참조하여 설명한 일반적인 소스 팔로워 방식의 광센서에서 포토 다이오드(PD)를 트랜지스터로 등가화하고, 도 38을 참조하여 설명한 본 발명의 소스 팔로워 방식 광센서와 비교한다면, 본 발명의 광센서에 있어서는 2개의 트랜지스터가 감소한 것을 볼 수 있다. 따라서, 광센서(SN)는 표시 영역을 구비하는 기판 상에 형성되는데, 위와 같은 이유로 광센서(SN)를 구성하는 소자가 감소함에 따라, 전체 표시 패널에 있어서의 개구율은 향상될 수 있다. In the optical sensor of the general source follower type described with reference to FIG. 37, when the photodiode PD is made equal to the transistor and compared with the source follower type optical sensor of the present invention described with reference to FIG. 38, It can be seen that the two transistors are reduced. Accordingly, the optical sensor SN is formed on the substrate having the display area. As the elements constituting the optical sensor SN are reduced for the above reason, the aperture ratio in the entire display panel can be improved.
도 40은 본 발명의 일 실시예에 따른 소스 팔로워 방식 광센서의 회로 구조를 레이아웃으로 나타낸 평면도이다. 도 40의 (a)는 도 37을 참조하여 설명한 일반적인 광센서의 구조를 나타내며, 도 40의 (b)는 도 38을 참조하여 설명한 본 발명에 따른 광센서의 구조를 나타낸다. 40 is a plan view showing a layout of a circuit structure of a source follower type optical sensor according to an embodiment of the present invention. FIG. 40A shows the structure of a general optical sensor described with reference to FIG. 37, and FIG. 40B shows the structure of the optical sensor according to the present invention described with reference to FIG.
도 40의 (a)를 참조하면, 일반적인 소스 팔로워 방식 광센서에 있어서는 4개의 트랜지스터와 1개의 커패시터가 필요하였으나, 도 40의 (b)를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 소스 팔로워 방식 광센서는 2개의 트랜지스터와 1개의 커패시터만을 필요로 한다. Referring to Figure 40 (a), a typical source-follower type optical sensor requires four transistors and one capacitor. Referring to Figure 40 (b), the source follower type optical The sensor requires only two transistors and one capacitor.
따라서, 본 발명의 실시예에 따르면, 일반적인 소스 팔로워 방식 광센서에 비해 그 회로 구성의 면적을 감소시킬 수 있으며(약 27% 감소), 광센서가 표시 장치에 집적되는 경우, 그 개구율이 향상될 수 있다. Therefore, according to the embodiment of the present invention, the area of the circuit configuration can be reduced (about 27% reduction) compared with a general source follower type optical sensor, and when the optical sensor is integrated in the display device, .
또한, 증폭기 없이도 큰 검출 신호를 얻을 수 있는 소스 팔로워 방식의 장점은 그대로 취할 수 있게 된다. In addition, the advantage of the source follower method that can obtain a large detection signal without an amplifier can be taken as it is.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.It will be understood by those skilled in the art that the foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and that those of ordinary skill in the art can readily understand that various changes and modifications may be made without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
The scope of the present invention is defined by the appended claims, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included within the scope of the present invention.
1 : 디스플레이 장치
10 : 셀 어레이
20 : 게이트 드라이버
30 : 소스 드라이버
40 : AFE(Analog Front End)
50 : 신호 프로세서
60 : 컨트롤 로직
100 : 단위 화소
101, 102: 광증폭 커버부
110: 커버 윈도우
120, 160, 163: 투명 광증폭 층
210: 하부기판
220: 픽셀 TFT 어레이 층
223: 픽셀 구동 TFT
230: 액정층
243: 광센서
250: 상부기판
300: 백라이트 유닛
SID: 센서 통합 디스플레이 패널
SN: 광센서
SL: 스캔 라인
RL: 리드아웃 라인
Vdd: 전원 입력단1: Display device 10: Cell array
20: gate driver 30: source driver
40: AFE (analog front end) 50: signal processor
60: control logic 100: unit pixel
101, 102: optical amplification cover part 110: cover window
120, 160, and 163: Transparent optical amplification layer 210:
220: Pixel TFT array layer 223: Pixel driving TFT
230: liquid crystal layer 243: light sensor
250: upper substrate 300: backlight unit
SID: Sensor integrated display panel SN: Light sensor
SL: scan line RL: lead out line
Vdd: Power input
Claims (25)
화상을 구성하는 다수의 픽셀을 구동하는 박막 트랜지스터(TFT) 어레이; 및
상기 광증폭 커버부와 상기 박막 트랜지스터 어레이 사이에 배치되고, 상기광증폭 커버부에서 증폭된 광 패턴을 센싱하는 광센서 어레이를 포함하는,
이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치.An optical amplification cover part having a transparent optical amplification layer for amplifying a light pattern due to a fingerprint of a user touching the display surface, and a cover window for strength enhancement;
A thin film transistor (TFT) array for driving a plurality of pixels constituting an image; And
And an optical sensor array disposed between the optical amplification cover section and the thin film transistor array for sensing a light pattern amplified by the optical amplifier cover section,
An image scanable display device.
상기 투명 광증폭 층은 제 1 파장 영역의 광을 흡수하고 상기 제 1 파장 영역과 다른 제 2 파장 영역의 광을 방출하는 다수의 양자점을 포함하는, 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치. The method according to claim 1,
Wherein the transparent optical amplification layer includes a plurality of quantum dots that absorb light in a first wavelength range and emit light in a second wavelength range different from the first wavelength range.
상기 제 1 파장 영역은 가시광 영역에 속하고, 상기 제 2 파장 영역은 적외선 영역에 속하는, 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치.3. The method of claim 2,
Wherein the first wavelength region belongs to a visible light region and the second wavelength region belongs to an infrared region.
상기 투명 광증폭 층은 편광 변환층을 포함하고, 상기 편광 변환층은 제 1 편광을 흡수하고 상기 제 1 편광과 그 편광축이 실질적으로 수직인 제 2 편광을 방출하는 다수의 양자점을 포함하는, 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치.The method according to claim 1,
Wherein the transparent optical amplification layer comprises a polarization conversion layer and wherein the polarization conversion layer comprises a plurality of quantum dots that absorb a first polarization and emit a second polarization that is substantially perpendicular to the first polarization and its polarization axis, Scanable display device.
상기 광증폭 커버부는,
그 일면이 디스플레이 표면을 이루는 커버 윈도우; 및
상기 커버 윈도우의 상기 디스플레이 표면 반대편에 형성된 투명 광증폭 층을 포함하는, 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치.The method according to claim 1,
The optical amplification cover unit
A cover window whose one side constitutes the display surface; And
And a transparent optical amplification layer formed opposite the display surface of the cover window.
상기 광증폭 커버부는,
커버 윈도우;
상기 커버 윈도우의 상면에 형성된 투명 광증폭 층; 및
상기 투명 광증폭 층의 상면에 형성되어 그 표면이 상기 디스플레이 표면을 이루는 보호층을 포함하고,
상기 광센서 어레이는 상기 커버 윈도우의 하면에 형성된, 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치. The method according to claim 1,
The optical amplification cover unit
Cover window;
A transparent optical amplification layer formed on an upper surface of the cover window; And
And a protective layer formed on an upper surface of the transparent optical amplification layer, the surface of which forms the display surface,
Wherein the photosensor array is formed on a bottom surface of the cover window.
상기 박막 트랜지스터(TFT) 어레이와 상기 광센서 어레이는 서로 평면적으로 중첩되게 배치되어 하나의 센서 통합 디스플레이 패널의 일부를 구성하는, 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치.The method according to claim 1,
Wherein the thin film transistor (TFT) array and the optical sensor array are arranged to overlap one another in a planar manner to form a part of one sensor integrated display panel.
상기 센서 통합 디스플레이 패널은 액정 디스플레이 패널로서,
하부기판 내측에 상기 다수의 픽셀을 구동하는 박막 트랜지스터(TFT) 어레이가 형성된 하부기판부; 및
상부기판 내측에 상기 박막 트랜지스터(TFT) 어레이의 불투광부에 대응되게 형성되어 가시광을 차광하는 블랙 매트릭스와 상기 블랙 매트릭스에 중첩되게 배치된 광센서 어레이가 형성된 상부기판부를 포함하는, 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치.8. The method of claim 7,
The sensor integrated display panel is a liquid crystal display panel,
A lower substrate part having a thin film transistor (TFT) array for driving the plurality of pixels formed in a lower substrate; And
And an upper substrate portion formed inside the upper substrate with a black matrix formed corresponding to the non-transparent portion of the thin film transistor (TFT) array so as to shield visible light and an optical sensor array arranged to be superimposed on the black matrix, .
상기 블랙 매트릭스는 가시광선을 차단하되 적외선을 투과시키는 적외선 필터 레진으로 형성되고,
상기 광센서 어레이는 다수의 적외선 센서를 포함하는, 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치.9. The method of claim 8,
Wherein the black matrix is formed of an infrared filter resin that blocks visible light but transmits infrared light,
Wherein the photosensor array comprises a plurality of infrared sensors.
상기 다수의 적외선 센서는 상기 박막 트랜지스터(TFT) 어레이에서 픽셀 전극을 구동하는 박막 트랜지스터부에 각각 평면적으로 중첩되는 위치에 배치된, 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치. 10. The method of claim 9,
Wherein the plurality of infrared sensors are disposed at positions where the thin film transistor (TFT) array overlaps the thin film transistor unit driving the pixel electrodes in a planar manner, respectively.
상기 광센서 어레이는 상기 블랙 매트릭스의 내측에 배치된 금속배선과 광센서를 포함하는, 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치.9. The method of claim 8,
Wherein the photosensor array comprises a metal wiring and an optical sensor disposed inside the black matrix.
상기 상부기판부는 상기 블랙 매트릭스 중 상기 광센서에 대응되는 부분에 형성된 광도파로를 더 포함하는, 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치.12. The method of claim 11,
Wherein the upper substrate portion further comprises an optical waveguide formed in a portion of the black matrix corresponding to the optical sensor.
상기 상부기판부는 상기 광센서에 대응되는 부분에 형성된 적어도 하나의 마이크로렌즈를 더 포함하는, 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치.12. The method of claim 11,
Wherein the upper substrate portion further comprises at least one microlens formed in a portion corresponding to the photosensor.
상기 광센서 어레이는 상기 상부기판과 상기 블랙 매트릭스 사이에 배치된 배선과 광센서를 포함하는, 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치.9. The method of claim 8,
Wherein the photosensor array comprises wiring and an optical sensor disposed between the top substrate and the black matrix.
상기 배선은 투명전극 배선이거나, 상기 상부기판과 접하는 면에 반사 방지층이 형성된 금속배선인, 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치.15. The method of claim 14,
Wherein the wiring is a transparent electrode wiring or a metal wiring having an antireflection layer formed on a surface in contact with the upper substrate.
상기 광증폭 커버부는,
상기 투명 광증폭 층에 내부 전반사 조건을 충족하도록 입사한 적외선광이 상기 디스플레이 표면에 접촉된 지문에 의해 산란되어 상기 광센서 어레이 측으로 방출되도록 구성된, 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치.The method according to claim 1,
The optical amplification cover unit
Wherein the infrared light incident on the transparent optical amplification layer to satisfy the internal total reflection condition is scattered by the fingerprint touched to the display surface and emitted to the optical sensor array side.
상부기판 내측에 상기 박막 트랜지스터(TFT) 어레이의 불투광부에 대응되게 형성되어 가시광을 차광하는 블랙 매트릭스와 상기 블랙 매트릭스에 중첩되게 배치된 광센서 어레이가 형성된 상부기판부; 및
상기 하부기판부와 상기 상부기판부 사이에 배치된 액정층을 포함하는,
이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치.A lower substrate part having a thin film transistor (TFT) array for driving the plurality of pixels formed in a lower substrate;
An upper substrate portion formed on the inner side of the upper substrate to correspond to the non-transparent portion of the thin film transistor (TFT) array and having a black matrix for shielding visible light and an optical sensor array arranged to overlap the black matrix; And
And a liquid crystal layer disposed between the lower substrate portion and the upper substrate portion,
An image scanable display device.
상기 블랙 매트릭스는 가시광선을 차단하되 적외선을 투과시키는 적외선 필터 레진으로 형성되고,
상기 광센서 어레이는 다수의 적외선 센서를 포함하는, 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치.18. The method of claim 17,
Wherein the black matrix is formed of an infrared filter resin that blocks visible light but transmits infrared light,
Wherein the photosensor array comprises a plurality of infrared sensors.
상기 다수의 적외선 센서는 상기 박막 트랜지스터(TFT) 어레이에서 픽셀 전극을 구동하는 박막 트랜지스터부에 각각 평면적으로 중첩되는 위치에 배치된, 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치. 19. The method of claim 18,
Wherein the plurality of infrared sensors are disposed at positions where the thin film transistor (TFT) array overlaps the thin film transistor unit driving the pixel electrodes in a planar manner, respectively.
상기 광센서 어레이는 상기 블랙 매트릭스의 내측에 배치된 금속배선과 광센서를 포함하는, 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치.18. The method of claim 17,
Wherein the photosensor array comprises a metal wiring and an optical sensor disposed inside the black matrix.
상기 상부기판부는 상기 블랙 매트릭스 중 상기 광센서에 대응되는 부분에 형성된 광도파로를 더 포함하는, 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치.21. The method of claim 20,
Wherein the upper substrate portion further comprises an optical waveguide formed in a portion of the black matrix corresponding to the optical sensor.
상기 상부기판부는 상기 광센서에 대응되는 부분에 형성된 적어도 하나의 마이크로렌즈를 더 포함하는, 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치.21. The method of claim 20,
Wherein the upper substrate portion further comprises at least one microlens formed in a portion corresponding to the photosensor.
상기 광센서 어레이는 상기 상부기판과 상기 블랙 매트릭스 사이에 배치된 배선과 광센서를 포함하는, 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치.18. The method of claim 17,
Wherein the photosensor array comprises wiring and an optical sensor disposed between the top substrate and the black matrix.
상기 배선은 투명전극 배선이거나, 상기 상부기판과 접하는 면에 반사 방지층이 형성된 금속배선인, 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치.24. The method of claim 23,
Wherein the wiring is a transparent electrode wiring or a metal wiring having an antireflection layer formed on a surface in contact with the upper substrate.
화상을 구성하는 다수의 픽셀을 구동하는 박막 트랜지스터(TFT) 어레이를 갖는 디스플레이 패널; 및
상기 광증폭 커버부와 상기 박막 트랜지스터(TFT) 어레이 사이에 배치되고, 상기 광증폭 커버부에서 증폭된 광 패턴을 센싱하는 광센서 어레이를 포함하고,
상기 광센서 어레이는 상기 광증폭 커버부와 일체를 이루어 형성되되, 상기 디스플레이 패널의 블랙 매트릭스와 평면적으로 중첩되도록 배치된,
이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치.An optical amplification cover part for amplifying a light pattern due to a fingerprint of a user contacting the display surface, the optical amplification cover part having a surface forming a display surface;
A display panel having a thin film transistor (TFT) array for driving a plurality of pixels constituting an image; And
And an optical sensor array disposed between the optical amplification cover unit and the thin film transistor (TFT) array, for sensing a light pattern amplified by the optical amplification cover unit,
Wherein the optical sensor array is integrally formed with the optical amplification cover part, and is arranged to overlap with the black matrix of the display panel in a planar manner,
An image scanable display device.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20150310 |
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PG1501 | Laying open of application | ||
PC1203 | Withdrawal of no request for examination |