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KR20190089605A - 픽셀과 적어도 일부가 겹치도록 배치된 적외선 소자가 구비된 디스플레이 및 이를 포함하는 전자 장치 - Google Patents

픽셀과 적어도 일부가 겹치도록 배치된 적외선 소자가 구비된 디스플레이 및 이를 포함하는 전자 장치 Download PDF

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KR20190089605A
KR20190089605A KR1020180008359A KR20180008359A KR20190089605A KR 20190089605 A KR20190089605 A KR 20190089605A KR 1020180008359 A KR1020180008359 A KR 1020180008359A KR 20180008359 A KR20180008359 A KR 20180008359A KR 20190089605 A KR20190089605 A KR 20190089605A
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조치현
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Abstract

본 문서에 개시된 다양한 실시예들은 디스플레이에 관한 것으로서, 구체적으로 적외선 소자가 포함된 디스플레이와 이를 포함하는 전자 장치에 관한 것이다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따르면 디스플레이에 있어서, 기판; 상기 기판 위에 형성된 제 1 가시광선 대역의 빛을 출력하기 위한 제 1 소자와 적외선 대역의 빛을 출력하기 위한 제 2 소자; 및 제 2 가시광선 대역의 빛을 출력하기 위한 제 3 소자를 포함하고, 상기 제 3 소자는 상기 제 2 소자 위에(on) 상기 제 2 소자와 적어도 일부가 겹치도록 배치된 디스플레이를 제공할 수 있다.

Description

픽셀과 적어도 일부가 겹치도록 배치된 적외선 소자가 구비된 디스플레이 및 이를 포함하는 전자 장치{INFRARED ELEMENT MOUNTED DISPLAY AND ELECTRONIC DEVICE INCLUDING THEREOF}
본 문서에 개시된 다양한 실시예들은 디스플레이에 관한 것으로서, 구체적으로 적외선 소자가 포함된 디스플레이와 이를 포함하는 전자 장치에 관한 것이다.
통상적으로 전자 장치라 함은, 가전제품으로부터, 전자 수첩, 휴대용 멀티미디어 재생기, 이동통신 단말기, 태블릿 PC, 영상/음향 장치, 데스크톱/랩톱 컴퓨터, 차량용 내비게이션 등, 탑재된 프로그램에 따라 특정 기능을 수행하는 장치를 의미한다. 예를 들면, 이러한 전자 장치들은 저장된 정보를 음향이나 영상으로 출력할 수 있다. 전자 장치의 집적도가 높아지고, 초고속, 대용량 무선통신이 보편화되면서, 최근에는, 이동통신 단말기 하나에 다양한 기능이 탑재되고 있다. 예를 들면, 통신 기능뿐만 아니라, 게임과 같은 엔터테인먼트 기능, 음악/동영상 재생과 같은 멀티미디어 기능, 모바일 뱅킹 등을 위한 통신 및 보안 기능, 일정 관리나 전자 지갑 등의 기능이 하나의 전자 장치에 집약되고 있는 것이다.
최근에는, 전자 장치 자체에 저장된 개인정보 보호 기능뿐만 아니라, 모바일 뱅킹, 모바일 신용 카드, 전자 지갑 등을 실행하는데 필요한 보안 기능이 전자 장치, 예를 들면, 이통통신 단말기와 같은 휴대용 전자 장치에 탑재되고 있다. 전자 장치에 탑재된 보안 기능으로는 사용자 설정에 따른 비밀번호나 잠금 패턴, 보안 업체를 매개로 하는 사용자 인증 등을 예로 들 수 있다. 비밀번호나 보안 업체를 매개로 하는 인증 방식은, 비밀번호의 유출 가능성이 높아 보안 수준이 낮거나, 보안 업체를 매개로 하는 번거로움이 있을 수 있다. 이에 대한 대안으로, 생체 인증 방식, 예를 들면, 지문이나 홍채 인식을 이용한 사용자 인증 방식은 상당한 보안 수준을 확보하면서 사용 편의성을 높일 수 있다.
특히 생체 인증 방식은 소지의 불편함이 없고, 도용 또는 모조의 위험성이 적으며 사용자의 생체 정보 자체가 일생 동안 쉽게 변하지 않는다는 장점으로 인해, 휴대용 전자 장치를 비롯한 각종 전자 장치에 사용자 인증의 형태로서 생체 인증 방식을 적용하는 사례가 늘어나고 있다.
생체 인증 방식 중 지문 인식을 통한 사용자 인증 방식은, 주로 전자 장치에 포함된 디스플레이 영역 하단 주변부 또는 전자 장치의 케이스 표면에 생체 센서를 배치하고 이를 기반으로 지문 인증 기능을 제공하고 있다.
생체 센서의 일 예로서, 빛을 이용한 광학식 지문 인식 센서가 제안될 수 있다. 빛을 이용한 광학식 지문 인식 센서는 사용자의 손가락에 빛을 조사하여 사용자 지문의 적어도 일부(예: 융선부(ridge portion) 또는 골선부(valley portion))에 대응하는 이미지를 검출한다. 디스플레이를 포함한 전자 장치 중 광학식 지문 인식 센서를 이용한 전자 장치는 도어 락(door lock) 등 특정 장소의 출입 관리 등에 유용하게 사용될 수 있으며, 이동통신 단말기와 같은 소형화된 전자 장치에도 탑재 가능하게 구성될 수 있다.
광학식 지문 인식 센서를 이용한 전자 장치는 빛에 기반하여 지문 인식을 수행하는데, 빛을 생성하는 광원이 가시광선 대역의 파장을 방사할 경우 전자 장치에 근접한 외부 객체의 표면 상태에 따라 지문 형태를 잘못 인식할 수 있다(예: 사용자의 손가락에 긁힘 등의 손상이 있는 경우, 손상된 손가락 표면으로 인해 지문을 오인식하거나 인식률이 저하될 수 있음). 어떤 실시예에서는, 전자 장치에서 출력된 빛보다 강한 세기의 빛이 비춰지는 외부 환경에 놓이면(예: 태양광에 의해 전자 장치에서 출력된 빛이 포화됨) 지문 인식률이 급격하게 저하될 수도 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들은, 광학 방식의 지문 인식 기능을 지원하는 디스플레이 및 그를 포함하는 전자 장치를 제공하는데, 디스플레이에 적외선 대역의 빛을 출력하는 적외선 픽셀을 실장함으로써, 향상된 인식률을 가지는 디스플레이 및 그를 포함하는 전자 장치를 제공할 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들은, 태양광에 포화되지 않는 대역의 빛을 출력하는 디스플레이 및 그를 포함하는 전자 장치를 제공할 수 있다.
아울러, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들은, 향상된 지문 인식률을 발휘하면서도 높은 해상도를 갖도록 구성되어, 소형의 디스플레이 및 이를 포함하는 전자 장치에도 적용 가능한 다양한 실시예들을 개시할 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따르면, 기판; 상기 기판 위에 형성된 제 1 가시광선 대역의 빛을 출력하기 위한 제 1 소자와 적외선 대역의 빛을 출력하기 위한 제 2 소자; 및 제 2 가시광선 대역의 빛을 출력하기 위한 제 3 소자를 포함하고, 상기 제 소자는 상기 제 2 소자 위에(on) 상기 제 2 소자와 적어도 일부가 겹치도록 배치된 디스플레이를 제공할 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따르면, 하우징; 하우징의 적어도 일 면에 장착되고, 가시광선 대역 또는 적외선 대역의 빛 중 적어도 하나를 발광하는 디스플레이; 상기 디스플레이에서 발광된 빛의 적어도 일부를 이용하여 사용자의 지문과 관련된 이미지 정보를 획득하는 생체 센서 모듈; 및 상기 생체 센서 모듈을 통해 인식된 이미지 정보에 적어도 일부 기반하여 지문에 대한 인증을 수행하는 프로세서;를 포함하고, 상기 디스플레이는 기판; 상기 기판 위에 형성된 가시광선 대역의 빛을 출력하기 위한 컬러 픽셀과 상기 컬러 픽셀의 적어도 일부와 겹치며, 적외선 대역의 빛을 출력하기 위한 적외선 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치를 제공할 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 디스플레이 및 그를 포함하는 전자 장치는 적외선 대역의 빛을 출력하도록 구비된 생체 센서를 제공함으로써, 전자 장치에 근접한 외부 객체의 표면을 가시 광선 대역의 빛이 도달하지 못하는 소정의 깊이까지 투과하고, 이에 반사된 빛을 이용하여 지문 인식을 수행함으로써 인식의 정밀성을 높일 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 디스플레이 및 그를 포함하는 전자 장치는 적외선 대역의 빛을 출력하도록 구비된 생체 센서를 제공하되, 상기 적외선 대역은 태양광에 포화되지 않은 대역의 빛에 해당하여, 태양광이 비춰지는 외부 환경(ex, 낮시간 야외에서 전자 장치 사용하는 경우)에서도 생체 센서의 센싱 오인률을 낮출 수 있는 장점이 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 디스플레이로서 유기발광 다이오드(Organic Light Emitting Diodes, OLED 또는 유기전계발광 표시장치)를 적용할 수 있으며, 여기에 적외선 소자의 적어도 일부와 OLED를 구성하는 컬러 픽셀의 적어도 일부를 겹치도록 구성하여, 적외선 소자와 컬러 픽셀이 조합된 단위 픽셀을 일정 면적의 디스플레이에 밀도있게 구성할 수 있게 됨으로써 높은 해상도를 가진 디스플레이 제공할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 다양한 실시예들에 따른 네트워크 환경 내의 전자 장치의 블록도이다.
도 2는 다양한 실시예들에 따른 표시 장치(예: 디스플레이)의 블록도이다.
도 3은 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 전자 장치의 전면을 나타내는 도면 이다.
도 4는 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 전자 장치의 분해 사시도이다.
도 5는 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 전자 장치에서 출력되는 빛이 굴절되는 모습을 나타내는 측단면도이다.
도 6은 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 전자 장치에 있어서, 가시광선 대역의 빛을 출력하는 복수의 픽셀들과 적외선 대역의 빛을 출력하는 소자가 동일한 OLED 레이어상에 배치되는 구조를 나타내는 도면이다.
도 7a는 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 전자 장치에 적용 가능한 반도체 재료에 대하여, 특정 온도 조건 하 파장의 변화에 따른 흡광계수를 나타내는 그래프이다. 도 7b는 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 전자 장치에 적용 가능한 반도체 재료에 대하여, 특정 온도 조건하 파장의 변화에 따른 양자 효율을 나타내는 그래프이다.
도 8은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 디스플레이에 있어서, 가시광선 대역의 빛을 출력하는 복수의 픽셀들 중 어느 하나의 픽셀 하부에 적외선 대역의 빛을 출력하는 소자가 배치되는 OLED 구조를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 문서에 개시된 다른 실시예에 따른 디스플레이에 있어서, 가시광선 대역의 빛을 출력하는 복수의 픽셀들 중 적어도 어느 일부의 픽셀 하부에 적외선 대역의 빛을 출력하는 소자가 배치되는 OLED 구조를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 문서에 개시된 또 다른 실시예에 따른 디스플레이에 있어서, 가시광선 대역의 빛을 출력하는 복수의 픽셀들 중 적어도 어느 일부의 픽셀 하부에 적외선 대역의 빛을 출력하는 소자가 배치되는 OLED 구조를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 디스플레이에 있어서, 가시광선 대역의 빛을 출력하는 픽셀 하부에 적외선 대역의 빛을 출력하는 소자가 배치되는 OLED Layer를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 디스플레이에 있어서, 가시광선 대역의 빛을 출력하는 픽셀 하부에 적외선 대역의 빛을 출력하는 소자가 배치되는 디스플레이의 단면 구조를 나타내는 도면이다.
도 13은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 디스플레이에 있어서, 가시광선 대역의 빛을 출력하는 픽셀 하부에 적외선 대역의 빛을 출력하는 소자가 배치될 때 적외선이 투과되는 모습을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 14는 본 문서에 개시된 다른 실시예에 따른 디스플레이에 있어서, 가시광선 대역의 빛을 출력하는 픽셀 하부에 적외선 대역의 빛을 출력하는 소자가 배치될 때 적외선이 투과되는 모습을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 15는 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 전자 장치에 있어서, 적용 가능한 적외선 대역을 나타내는 그래프이다.
도 16은 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 디스플레이에 있어서, 가시광선 대역의 빛을 출력하는 픽셀과 적외선 대역의 빛을 출력하는 소자 사이에 전하 생성층이 배치되는 모습을 나타내는 도면이다.
도 17은 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 디스플레이에 있어서, 가시광선 대역의 빛을 출력하는 픽셀과 적외선 대역의 빛을 출력하는 소자에 전원 배선이 독립적으로 연결되는 모습을 나타내는 도면이다.
도 18은 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 디스플레이에 있어서, 적외선 대역의 빛이 가시광선 대역의 빛을 출력하는 레이어에 포함된 캐소드 전극층(cathode layer)을 통과하는 모습을 나타내는 도면이다.
도 19는 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 디스플레이의 OLED 를 상면에서 바라본 모습을 나타내는 도면이다.
도 20은 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 디스플레이에 적외선 센싱부가 배치된 모습을 나타내는 도면이다.
도 21은 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 전자 장치의 제어 흐름도를 나타내는 도면이다.
도 22는 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 전자 장치에서 적외선이 외부 객체에 반사되어 센싱되는 부분을 디스플레이 영역별로 구분하여 적용하는 모습을 나타내는 도면이다.
도 23은 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 전자 장치의 동작 방법에 대한 도면이다.
도 24는 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 전자 장치에서 단말 방향에 따라 적외선 발광 및 수광 영역이 조절되는 모습을 나타내는 도면이다.
도 25는 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 전자 장치에서, 적외선 소자를 활성화 하는 동작에 대한 도면이다.
도 1은, 다양한 실시예들에 따른, 네트워크 환경(100) 내의 전자 장치(101)의 블럭도이다. 도 1을 참조하면, 네트워크 환경(100)에서 전자 장치(101)는 제 1 네트워크(198)(예: 근거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(102)와 통신하거나, 또는 제 2 네트워크(199)(예: 원거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(104) 또는 서버(108)와 통신할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 서버(108)를 통하여 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 프로세서(120), 메모리(130), 입력 장치(150), 음향 출력 장치(155), 표시 장치(160), 오디오 모듈(170), 센서 모듈(176), 인터페이스(177), 햅틱 모듈(179), 카메라 모듈(180), 전력 관리 모듈(188), 배터리(189), 통신 모듈(190), 가입자 식별 모듈(196), 또는 안테나 모듈(197)을 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 전자 장치(101)에는, 이 구성요소들 중 적어도 하나(예: 표시 장치(160) 또는 카메라 모듈(180))가 생략되거나, 하나 이상의 다른 구성 요소가 추가될 수 있다. 어떤 실시예에서는, 이 구성요소들 중 일부들은 하나의 통합된 회로로 구현될 수 있다. 예를 들면, 센서 모듈(176)(예: 지문 센서, 홍채 센서, 또는 조도 센서)은 표시 장치(160)(예: 디스플레이)에 임베디드된 채 구현될 수 있다
프로세서(120)는, 예를 들면, 소프트웨어(예: 프로그램(140))를 실행하여 프로세서(120)에 연결된 전자 장치(101)의 적어도 하나의 다른 구성요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)을 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 데이터 처리 또는 연산의 적어도 일부로서, 프로세서(120)는 다른 구성요소(예: 센서 모듈(176) 또는 통신 모듈(190))로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리(132)에 로드하고, 휘발성 메모리(132)에 저장된 명령 또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리(134)에 저장할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 프로세서(120)는 메인 프로세서(121)(예: 중앙 처리 장치 또는 어플리케이션 프로세서), 및 이와는 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서(123)(예: 그래픽 처리 장치, 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서)를 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대체적으로, 보조 프로세서(123)은 메인 프로세서(121)보다 저전력을 사용하거나, 또는 지정된 기능에 특화되도록 설정될 수 있다. 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
보조 프로세서(123)는, 예를 들면, 메인 프로세서(121)가 인액티브(예: 슬립) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)를 대신하여, 또는 메인 프로세서(121)가 액티브(예: 어플리케이션 실행) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)와 함께, 전자 장치(101)의 구성요소들 중 적어도 하나의 구성요소(예: 표시 장치(160), 센서 모듈(176), 또는 통신 모듈(190))와 관련된 기능 또는 상태들의 적어도 일부를 제어할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 이미지 시그널 프로세서 또는 커뮤니케이션 프로세서)는 기능적으로 관련 있는 다른 구성 요소(예: 카메라 모듈(180) 또는 통신 모듈(190))의 일부로서 구현될 수 있다.
메모리(130)는, 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소(예: 프로세서(120) 또는 센서 모듈(176))에 의해 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 소프트웨어(예: 프로그램(140)) 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(130)는, 휘발성 메모리(132) 또는 비휘발성 메모리(134)를 포함할 수 있다.
프로그램(140)은 메모리(130)에 소프트웨어로서 저장될 수 있으며, 예를 들면, 운영 체제(142), 미들 웨어(144) 또는 어플리케이션(146)을 포함할 수 있다.
입력 장치(150)는, 전자 장치(101)의 구성요소(예: 프로세서(120))에 사용될 명령 또는 데이터를 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로부터 수신할 수 있다. 입력 장치(150)은, 예를 들면, 마이크, 마우스, 또는 키보드를 포함할 수 있다.
음향 출력 장치(155)는 음향 신호를 전자 장치(101)의 외부로 출력할 수 있다. 음향 출력 장치(155)는, 예를 들면, 스피커 또는 리시버를 포함할 수 있다. 스피커는 멀티미디어 재생 또는 녹음 재생과 같이 일반적인 용도로 사용될 수 있고, 리시버는 착신 전화를 수신하기 위해 사용될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 리시버는 스피커와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
표시 장치(160)는 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로 정보를 시각적으로 제공할 수 있다. 표시 장치(160)은, 예를 들면, 디스플레이, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터 및 해당 장치를 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 표시 장치(160)는 터치를 감지하도록 설정된 터치 회로(touch circuitry), 또는 상기 터치에 의해 발생되는 힘의 세기를 측정하도록 설정된 센서 회로(예: 압력 센서)를 포함할 수 있다.
오디오 모듈(170)은 소리를 전기 신호로 변환시키거나, 반대로 전기 신호를 소리로 변환시킬 수 있다. 일 실시예에 따르면, 오디오 모듈(170)은, 입력 장치(150)를 통해 소리를 획득하거나, 음향 출력 장치(155), 또는 전자 장치(101)와 직접 또는 무선으로 연결된 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102)) (예: 스피커 또는 헤드폰))를 통해 소리를 출력할 수 있다.
센서 모듈(176)은 전자 장치(101)의 작동 상태(예: 전력 또는 온도), 또는 외부의 환경 상태(예: 사용자 상태)를 감지하고, 감지된 상태에 대응하는 전기 신호 또는 데이터 값을 생성할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 센서 모듈(176)은, 예를 들면, 제스처 센서, 자이로 센서, 기압 센서, 마그네틱 센서, 가속도 센서, 그립 센서, 근접 센서, 컬러 센서, IR(infrared) 센서, 생체 센서, 온도 센서, 습도 센서, 또는 조도 센서를 포함할 수 있다.
인터페이스(177)는 전자 장치(101)이 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 직접 또는 무선으로 연결되기 위해 사용될 수 있는 하나 이상의 지정된 프로토콜들을 지원할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 인터페이스(177)는, 예를 들면, HDMI(high definition multimedia interface), USB(universal serial bus) 인터페이스, SD카드 인터페이스, 또는 오디오 인터페이스를 포함할 수 있다.
연결 단자(178)는, 그를 통해서 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 물리적으로 연결될 수 있는 커넥터를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 연결 단자(178)은, 예를 들면, HDMI 커넥터, USB 커넥터, SD 카드 커넥터, 또는 오디오 커넥터(예: 헤드폰 커넥터)를 포함할 수 있다.
햅틱 모듈(179)은 전기적 신호를 사용자가 촉각 또는 운동 감각을 통해서 인지할 수 있는 기계적인 자극(예: 진동 또는 움직임) 또는 전기적인 자극으로 변환할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 햅틱 모듈(179)은, 예를 들면, 모터, 압전 소자, 또는 전기 자극 장치를 포함할 수 있다.
카메라 모듈(180)은 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 카메라 모듈(180)은 하나 이상의 렌즈들, 이미지 센서들, 이미지 시그널 프로세서들, 또는 플래시들을 포함할 수 있다.
전력 관리 모듈(188)은 전자 장치(101)에 공급되는 전력을 관리할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전력 관리 모듈(388)은, 예를 들면, PMIC(power management integrated circuit)의 적어도 일부로서 구현될 수 있다.
배터리(189)는 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성 요소에 전력을 공급할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 배터리(189)는, 예를 들면, 재충전 불가능한 1차 전지, 재충전 가능한 2차 전지 또는 연료 전지를 포함할 수 있다.
통신 모듈(190)은 전자 장치(101)와 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102), 전자 장치(104), 또는 서버(108))간의 직접(예: 유선) 통신 채널 또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신 모듈(190)은 프로세서(120)(예: 어플리케이션 프로세서)와 독립적으로 운영되고, 직접(예: 유선) 통신 또는 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 통신 모듈(190)은 무선 통신 모듈(192)(예: 셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, 또는 GNSS(global navigation satellite system) 통신 모듈) 또는 유선 통신 모듈(194)(예: LAN(local area network) 통신 모듈, 또는 전력선 통신 모듈)을 포함할 수 있다. 이들 통신 모듈 중 해당하는 통신 모듈은 제 1 네트워크(198)(예: 블루투스, WiFi direct 또는 IrDA(infrared data association) 같은 근거리 통신 네트워크) 또는 제 2 네트워크(199)(예: 셀룰러 네트워크, 인터넷, 또는 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN)와 같은 원거리 통신 네트워크)를 통하여 외부 전자 장치와 통신할 수 있다. 이런 여러 종류의 통신 모듈들은 하나의 구성 요소(예: 단일 칩)으로 통합되거나, 또는 서로 별도의 복수의 구성 요소들(예: 복수 칩들)로 구현될 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 가입자 식별 모듈(196)에 저장된 가입자 정보(예: 국제 모바일 가입자 식별자(IMSI))를 이용하여 제 1 네트워크(198) 또는 제 2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크 내에서 전자 장치(101)를 확인 및 인증할 수 있다.
안테나 모듈(197)은 신호 또는 전력을 외부(예: 외부 전자 장치)로 송신하거나 외부로부터 수신할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 하나 이상의 안테나들을 포함할 수 있고, 이로부터, 제 1 네트워크 198 또는 제 2 네트워크 199와 같은 통신 네트워크에서 사용되는 통신 방식에 적합한 적어도 하나의 안테나가, 예를 들면, 통신 모듈(190)에 의하여 선택될 수 있다. 신호 또는 전력은 상기 선택된 적어도 하나의 안테나를 통하여 통신 모듈(190)과 외부 전자 장치 간에 송신되거나 수신될 수 있다.
상기 구성요소들 중 적어도 일부는 주변 기기들간 통신 방식(예: 버스, GPIO(general purpose input and output), SPI(serial peripheral interface), 또는 MIPI(mobile industry processor interface))를 통해 서로 연결되고 신호(예: 명령 또는 데이터)를 상호간에 교환할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 명령 또는 데이터는 제 2 네트워크(199)에 연결된 서버(108)를 통해서 전자 장치(101)와 외부의 전자 장치(104)간에 송신 또는 수신될 수 있다. 전자 장치(102, 104) 각각은 전자 장치(101)와 동일한 또는 다른 종류의 장치일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 외부 전자 장치들(102, 104, or 108) 중 하나 이상의 외부 장치들에서 실행될 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(101)가 어떤 기능이나 서비스를 자동으로, 또는 사용자 또는 다른 장치로부터의 요청에 반응하여 수행해야 할 경우에, 전자 장치(101)는 기능 또는 서비스를 자체적으로 실행시키는 대신에 또는 추가적으로, 하나 이상의 외부 전자 장치들에게 그 기능 또는 그 서비스의 적어도 일부를 수행하라고 요청할 수 있다. 상기 요청을 수신한 하나 이상의 외부 전자 장치들은 요청된 기능 또는 서비스의 적어도 일부, 또는 상기 요청과 관련된 추가 기능 또는 서비스를 실행하고, 그 실행의 결과를 전자 장치(101)로 전달할 수 있다. 전자 장치(101)는 상기 결과를, 그대로 또는 추가적으로 처리하여, 상기 요청에 대한 응답의 적어도 일부로서 제공할 수 있다. 이를 위하여, 예를 들면, 클라우드 컴퓨팅, 분산 컴퓨팅, 또는 클라이언트-서버 컴퓨팅 기술이 이용될 수 있다.
도 2는 다양한 실시예들에 따른, 표시 장치(160)의 블록도(200)이다.
도 2를 참조하면, 표시 장치(160)는 디스플레이(210), 및 이를 제어하기 위한 디스플레이 드라이버 IC(DDI)(230)를 포함할 수 있다. DDI(230)는 인터페이스 모듈(231), 메모리(233)(예: 버퍼 메모리), 이미지 처리 모듈(235), 또는 맵핑 모듈(237)을 포함할 수 있다. DDI(230)는, 예를 들면, 영상 데이터, 또는 상기 영상 데이터를 제어하기 위한 명령에 대응하는 영상 제어 신호를 포함하는 영상 정보를 인터페이스 모듈(231)을 통해 전자 장치 101의 다른 구성요소로부터 수신할 수 있다. 예를 들면, 일 실시예에 따르면, 영상 정보는 프로세서(120)(예: 메인 프로세서(121)(예: 어플리케이션 프로세서) 또는 메인 프로세서(121)의 기능과 독립적으로 운영되는 보조 프로세서(123)(예: 그래픽 처리 장치)로부터 수신될 수 있다. DDI(230)는 터치 회로(250) 또는 센서 모듈(176) 등과 상기 인터페이스 모듈(231)을 통하여 커뮤니케이션할 수 있다. 또한, DDI(230)는 상기 수신된 영상 정보 중 적어도 일부를 메모리(233)에, 예를 들면, 프레임 단위로 저장할 수 있다. 이미지 처리 모듈(235)은, 예를 들면, 상기 영상 데이터의 적어도 일부를 상기 영상 데이터의 특성 또는 디스플레이(210)의 특성에 적어도 기반하여 전처리 또는 후처리(예: 해상도, 밝기, 또는 크기 조정)를 수행할 수 있다. 맵핑 모듈(237)은 이미지 처리 모듈(135)를 통해 전처리 또는 후처리된 상기 영상 데이터에 대응하는 전압 값 또는 전류 값을 생성할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전압 값 또는 전류 값의 생성은 예를 들면, 디스플레이(210)의 픽셀들의 속성(예: 픽셀들의 배열(RGB stripe 또는 pentile 구조), 또는 서브 픽셀들 각각의 크기)에 적어도 일부 기반하여 수행될 수 있다. 디스플레이(210)의 적어도 일부 픽셀들은, 예를 들면, 상기 전압 값 또는 전류 값에 적어도 일부 기반하여 구동됨으로써 상기 영상 데이터에 대응하는 시각적 정보(예: 텍스트, 이미지, 또는 아이콘)가 디스플레이(210)를 통해 표시될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 표시 장치(160)는 터치 회로(250)를 더 포함할 수 있다. 터치 회로(250)는 터치 센서(151) 및 이를 제어하기 위한 터치 센서 IC(153)를 포함할 수 있다. 터치 센서 IC(153)는, 예를 들면, 디스플레이(210)의 특정 위치에 대한 터치 입력 또는 호버링 입력을 감지하기 위해 터치 센서(151)를 제어할 수 있다. 예를 들면, 터치 센서 IC(153)는 디스플레이(210)의 특정 위치에 대한 신호(예: 전압, 광량, 저항, 또는 전하량)의 변화를 측정함으로써 터치 입력 또는 호버링 입력을 감지할 수 있다. 터치 센서 IC(153)는 감지된 터치 입력 또는 호버링 입력에 관한 정보(예: 위치, 면적, 압력, 또는 시간)를 프로세서(120) 에 제공할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 터치 회로(250)의 적어도 일부(예: 터치 센서 IC(153))는 디스플레이 드라이버 IC(230), 또는 디스플레이(210)의 일부로, 또는 표시 장치(160)의 외부에 배치된 다른 구성요소(예: 보조 프로세서(123))의 일부로 포함될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 표시 장치(160)는 센서 모듈(176)의 적어도 하나의 센서(예: 지문 센서, 홍채 센서, 압력 센서 또는 조도 센서), 또는 이에 대한 제어 회로를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 적어도 하나의 센서 또는 이에 대한 제어 회로는 표시 장치(160)의 일부(예: 디스플레이(210) 또는 DDI(230)) 또는 터치 회로(250)의 일부에 임베디드될 수 있다. 예를 들면, 표시 장치(160)에 임베디드된 센서 모듈(176)이 생체 센서(예: 지문 센서)를 포함할 경우, 상기 생체 센서는 디스플레이(210)의 일부 영역을 통해 터치 입력과 연관된 생체 정보(예: 지문 이미지)를 획득할 수 있다. 다른 예를 들면, 표시 장치(160)에 임베디드된 센서 모듈(176)이 압력 센서를 포함할 경우, 상기 압력 센서는 디스플레이(210)의 일부 또는 전체 영역을 통해 터치 입력과 연관된 압력 정보를 획득할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 터치 센서(151) 또는 센서 모듈(176)은 디스플레이(210)의 픽셀 레이어의 픽셀들 사이에, 또는 상기 픽셀 레이어의 위에 또는 아래에 배치될 수 있다.
도 3은 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 전자 장치(300)의 전면을 나타내는 도면이다. 도 4는 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 전자 장치(400)의 분해 사시도이다.
도 3과 도 4를 함께 참조하면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 전자 장치(300, 400)(예: 전자 장치(101))는 디스플레이(301, 401)(예: 디스플레이(210)), 후면 패널(440), 생체 센서(450)(예: 센서 모듈(176)), 인쇄회로기판(460), 및 후면 커버(470)를 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면 상기 전자 장치(300, 400)는 추가로 배터리를 포함할 수 있으며, 디스플레이(301, 401), 후면 패널(440), 생체 센서(450), 인쇄회로기판(460), 후면 커버(470) 등을 고정시킬 수 있는 브라켓을 더 포함할 수도 있다. 브라켓은 디스플레이(301, 401)의 측면을 감싸도록 마련된 케이스와 일체로 마련되거나, 케이스와 분리된 구성으로서 독립적으로 구비될 수도 있다.
상기 디스플레이(301, 401)(예: 디스플레이(210))는 매트릭스(matrix) 형태로 배치된 복수의 픽셀들, 상기 복수의 픽셀들에 지정된 전원을 공급할 수 있도록 배치된 배선들, 상기 배선들에 신호를 공급하는 디스플레이 드라이버 IC(Display Driver Integrated-Chip, 이하 'DDI'라 칭함), 상기 복수의 픽셀들과 배선들 및 DDI가 놓이는 기판 등을 포함할 수 있다. 이러한 디스플레이(301, 401) 는 적어도 일부 영역이 투명하게 형성(또는 지정된 투명도를 가지며 형성)될 수 있다. 예컨대, 상기 디스플레이(301, 401)의 배선들 사이는 빛이 투과가 가능하도록 지정된 투명도를 가질 수 있다. 상기 디스플레이(301, 401)는 전자 장치(300, 400)(예: 전자 장치(101))의 전면의 적어도 일부를 차지하도록 마련될 수 있고, 전자 장치(300, 400) 의 측면의 일부(예: edge)에도 형성될 수 있다. 상기 디스플레이(301, 401)에 배치된 복수의 픽셀들은 프로세서(예: 프로세서(120)) 또는 DDI(예: DDI(230))의 제어에 따라 지정된 빛(예: 가시광선 및/또는 적외선)을 방출(emit)할 수 있다. 픽셀에서 방출된 빛은 디스플레이(301, 401)를 투과하여 디스플레이(301, 401) 전면에 배치되는 외부 객체(예: 손가락)에 의해 반사되고, 반사된 빛은 디스플레이(301, 401)를 재투과하여 전자 장치(300, 400) 내부에 지문 센싱을 위해 배치된 생체 센서(450)에 전달될 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 디스플레이(301, 401)(예: 디스플레이(210))는 외부 보호층(410), 중간층(420), 표시 패널(430)을 포함할 수 있다. 여기서 외부 보호층(410)(예: 커버 글래스)은 글래스 또는 폴리머 재질 등을 포함할 수 있으며, 투명한 재질로 마련될 수 있다. 또한, 중간층(420)은 편광층(POL) 등을 포함할 수 있으며, 실시예에 따라 상기 외부 보호층(410)과 편광층(POL) 사이를 접착하는 광 투명성 접착층(예: OCA, Optical Clear Adhesive)을 더 포함할 수 있다. 상기 표시 패널(430)(예: OLED, Organic Light Emitting Diode)에는 복수의 픽셀들이 포함될 수 있으며, 복수의 픽셀들이 적어도 하나의 레이어를 형성할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 상기 표시 패널(430)은 옥타(OCTA, On Chip Touch AMOLED) 패널로서 외부 객체의 압력을 측정하여 터치 여부를 확인할 수 있는 터치 센서를 더 포함할 수도 있다. 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 표시 패널(430)에 대해서는 이하 상세히 후술한다.
상기 생체 센서(450)(예: 센서 모듈(176))는 디스플레이(301, 401)의 일정 영역과 대면되도록 배치될 수 있다. 이를 기반으로, 생체 센서(450)는 디스플레이(301, 401)의 일정 영역을 통해 손가락에 대한 지문 센싱을 수행할 수 있다. 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 생체 센서(450)는 적어도 일부 영역이 투명하게 형성된 디스플레이(301, 401)의 후면에 배치되어, 디스플레이(301, 401)를 투과하여 유입된 빛을 수집할 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 생체 센서(450)는 후면 패널(440)에 형성된 센서 배치 영역(441)(예: 개구홀(opening))을 통해 후면 패널(440)의 적어도 일부를 관통하며, 디스플레이(301, 401)의 일정 영역과 대면되도록 배치될 수도 있다. 예를 들어, 센서 배치 영역(441)은 상기 후면 패널(440)의 전후면을 관통하는 홀 형태로 형성될 수 있다. 홀의 형태와 위치는 한정되지 않는다. 일 실시예에 따르면, 센서 배치 영역(441)은 후면 패널(440)의 아래 또는 윗면에도 설치될 수 있으며, 후면 패널(440)의 가장자리 측 등 다양한 위치에 배치될 수 있다.
일 실시예에 따른 생체 센서(450)는 적어도 일부 구성이 디스플레이(301, 401)의 후면이 아닌 디스플레이(301, 401)에 구비된 픽셀과 동일한 레이어상(layer)에 실장될 수도 있다. 다양한 실시예들에 따라 생체 센서(450)가 배치되는 영역은 도 3에 도시되는 바와 같이 디스플레이(301, 401)의 적어도 일부 영역이 해당될 수 있다. 예를 들어, 생체 센서(450)는 디스플레이(301,401)에 포함된 지문 인증 영역(S1)이 포함하는 일부 영역에 배치될 수 있다
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따르면, 디스플레이(301, 401)(예: 디스플레이(210))에서 빛이 방출되고, 생체 센서(450)(예: 센서 모듈(176))에서는 상기 빛이 외부 객체(예: 사용자의 손가락)에 의해 반사된 반사광 중 적어도 일부를 수집할 수 있다. 따라서 생체 센서(450)에는 객체에서 반사된 빛을 수집할 수 있는 수광부를 포함할 수 있다. 상기 수광부를 통해 빛이 수집되면, 생체 센서(450)는 수집된 광에 대응하는 이미지 정보를 생성하고, 생성된 이미지 정보를 프로세서(예: 프로세서(120)) 및/또는 메모리(예: 메모리(130))에 의해 사용 가능하도록 저장할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 생체 센서(450)는 이미지 정보 획득에 대한 이벤트(예: 이미지 정보 획득 여부를 나타내는 정보)를 DDI에 전달할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 전자 장치(300, 400)는 생체 센서(450)와 DDI 사이에 상기 이벤트를 전달할 수 있는 신호 라인을 더 포함할 수 있다. 생성된 이미지 정보를 프로세서(예: 프로세서(120))에서 기 저장된 이미지와 비교하여 사용자 인증을 수행할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 후면 패널(440)은 디스플레이(301, 401)(예: 디스플레이(210)) 후면에 배치되어, 디스플레이(301, 401)를 충격에서 보호하거나, 상기 하우징(예: 브라켓) 상의 디스플레이(301, 401)를 지지하는 구성일 수 있다.일 실시예에 따르면 디스플레이(301, 401)에서 발생되는 열을 발산시킬 수도 있다.예를 들어, 상기 후면 패널(440)은 보호층(또는 지지층) 또는 적어도 일부가 금속 재질로 형성된 방열층을 포함할 수 있다. 상기 보호층은, 예컨대, 충격을 흡수하기 위한 쿠션 또는 엠보(embo), 또는 빛을 차단하기 위한 광차단 부재(예: black sheet 또는 black 인쇄층)로 구성될 수 있으며, 이런 구성물들이 통합되어 일체형으로 구성되거나, 또는 각 구성물 별로 형성된 복수의 층들이 적층되어 형성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 후면 패널(440)은 전자기 유도 패널(예: 디지타이저)을 포함할 수 있다. 상기 전자기 유도 패널은 스타일러스 팬 등 전자기 유도체의 접근을 감지할 수 있다. 상기 전자기 유도 패널은 상기 보호층과 상기 방열층 사이에 배치될 수 있다. 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 후면패널(440)은 상기 생체 센서(450)(예: 센서 모듈(176))가 삽입되거나 또는 상기 생체 센서(450)의 적어도 일부와 상하 정렬 배치되는 홀 형태의 센서 배치 영역(441)을 포함할 수 있다. 상기 센서 배치 영역(441)은 상기 생체 센서(450)의 크기에 대응하는 일정 크기를 가지면서 후면 패널(440)의 전후면을 관통하도록 마련되는 홀을 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 인쇄회로기판(460)에는 적어도 하나의 전자 장치(300, 400)(예: 표시 장치(160))의 하드웨어 구성(component)(예: 카메라 모듈, 마이크, 스피커, 또는 USB 인터페이스 등)이 배치될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 상기 인쇄회로기판(210)에는 지문 인증과 관련한 처리를 수행하는 이미지 신호 프로세서(Image Signal Processor)가 배치될 수 있다. 또한, 상기 인쇄회로기판(460)은 배터리와 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 접점을 포함하고, 상기 배터리가 제공하는 전원을 상기 디스플레이(301, 401) 및/또는 생체 센서(450)에 전달할 수 있는 배선을 포함할 수 있다.
상기 배터리는 상기 후면 패널(440)의 하부 및/또는 상기 인쇄회로기판(460)과 나란한 층에 배치될 수 있다. 상기 배터리는 전기적으로 연결된 인쇄회로기판(460)에 전원을 공급하고, 인쇄회로기판(460)의 프로세서 제어에 대응하여 지정된 구성들(예: 디스플레이(301, 401), 생체 센서(450) 등)에 전원을 공급할 수 있다.
상기 후면 커버(470)는 상기 인쇄회로기판(460) 및 배터리 하부에 배치되면서, 상기 인쇄회로기판(460) 및 배터리의 적어도 일부를 감싸도록 배치될 수 있다. 상기 후면 커버(470)는 다양한 재질(예: 플라스틱 또는 금속 재질, 또는 유리 재질)로 마련될 수 있다. 상기 후면 커버(470)는 상술한 케이스 또는 브라켓에 고정될 수 있다.
도 5를 참조로 일 실시예에 따른 전자 장치(예: 전자 장치(101))의 지문 인식 원리에 대하여 설명할 수 있다. 도 5는 일 실시예에 따른 전자 장치에서 출력되는 빛이 굴절되는 모습을 나타내는 측단면도이다.
다양한 실시예들에 따른 전자 장치(예: 전자 장치(101))는, 커버 글래스(510), 접착층(521), 편광층(522), 표시 패널(530), 선택 투과층(535), 후면 패널(540), 적어도 하나의 생체 센서(550) (예: 생체 센서(450))를 포함할 수 있다. 생체 센서(550)는 표시 패널(530)과 실질적으로 동일한 평면 또는 상기 후면 패널(540)의 하부에 배치되는 구성으로서, 표시 패널(530)에서 출력된 빛이 외부 객체에 반사되어 돌아오는 빛을 수광하여, 이미지 정보를 획득하는 구성일 수 있다. 일 예로서 도 5의 생체 센서(550)는 후면 패널(540) 하부에 배치된 구성이 도시된다. 선택 투과층(535)은 표시 패널(530)과 후면 패널(540) 사이에 실장될 수 있는 구성으로서, 생체 센서(550)에 입사되는 빛이 특정 대역의 빛만 수광될 수 있도록 빛을 선택적으로 투과하는 구성일 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이 표시 패널(530)에서 출력된 빛이 사용자의 손가락 표면에 도달하면, 커버 글래스(510)와 밀착된 융선부(ridge portion, 12)에서는 커버 글래스(510)와 피부 굴절률이 유사하여 여기에 도달한 빛은 거의 대부분 흡수될 수 있다. 이와 달리 골선부(valley portion, 11)에서는 커버 글래스(510)와 밀착되지 않아 에어 갭(air gap)이 생기며, 빛이 에어 갭을 통과한 뒤에는 경사진 골선부(11)의 일부 영역에 입사되므로, 결과적으로 커버 글래스(510)를 통과하여 골선부(11)에 입사되는 빛의 굴절 정도가 융선부(12)에 비해 상대적으로 크게 형성될 수 있다. 따라서, 빛의 방향이 굴절되어 반사될 수 있으며, 여기서 반사된 빛이 다시 커버 글래스(510)를 포함한 전자 장치의 내부로 입사되어 생체 센서(550)에 수광될 수 있다. 이 과정에서 사용자마다, 또는 동일한 사용자라 할지라도 환경에 따라 손가락의 골선부(11)와 융선부(12)의 형상이 다르면 입사 광량의 폭(ㅿD)이 달라질 수도 있으며, 입사 광량의 폭의 편차(ㅿD)에 기반하여 생체 센서(550)에서 획득되는 이미지 정보가 서로 다른 정보를 갖는 것으로 활용될 수 있다. 만약, 어떠한 사용자의 손가락 지문의 골선부와 융선부의 형상을 제대로 인식할 수 있다면, 입사 광의 폭(ㅿD)의 편차를 정밀하게 검출하여 특정 이미지 정보를 획득할 수 있으며, 특정 이미지 정보에 대응하는 특정한 사용자를 인식하여 사용자 인증에 활용할 수 있다. 참고로 상기 생체 센서(550)는 도면에 도시된 바와 같이 포토다이오드(photodiode)와 같은 수광 소자가 매트릭스 형태로 구성될 수 있다.
상술한 도 5는 디스플레이(예: 디스플레이(210))와 생체 센서(550)를 포함한 전자 장치(예: 전자 장치(101))에서 지문이 인식되는 원리의 예시를 설명하기 위한 것으로서, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 다양한 실시예들에 따르면, 생체 센서(550)(예: 센서 모듈(176))는 표시 패널(530)과 실질적으로 동일한 레이어 상에 배치될 수 도 있지만, 표시 패널(530)의 하부에 배치될 수도 있으며, 표시 패널(530)의 하부에 배치되면서 기판(예: 도 4의 470) 상에 임베디드될 수도 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따라 표시 패널(530)에서 출력된 빛이 사용자의 손가락(10)에 도달하면, 손가락의 상태에 따라 생체 센서(550)에 수광되는 입사 광의 광량 폭(ㅿD)의 편차가 달라질 수 있다. 일 실시예에 따라 상기 표시 패널(530)에서 출력되는 빛이 투과성이 낮은 가시광선 형태라면, 손가락의 외피는 투과할 수 있는 반면 내피는 투과하지 못할 수 있다. 손가락의 내피를 투과하지 못하면, 외피에서 내피까지 연장된 지문의 형태를 정확히 인식할 수 있는 확률이 낮아질 수 있다. 일 례로, 사용자의 손가락에 긁힘(스크래치)가 있거나, 손가락 끝이 젖어 있거나, 외부 환경이 가혹한 경우(예: 외부 기온이 뜨거운 경우, 추운 경우 등)에 손가락의 외피의 형상만으로 지문을 인식하게 되면 오인식할 확률이 높아져, 사용자 인증에 어려움이 야기될 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따르면, 표시 패널(530)에서 출력되는 빛을 가시광선이 아닌 적외선을 적용할 수 있다. 표시 패널(530)에서 출력된 적외선 대역의 빛은 파장이 길며, 그 투과성이 가시광선보다 높기 때문에 손가락의 외피는 물론 내피까지 투과 가능하여 손가락의 융선부(12)와 골선부(11)를 정확하게 인식할 수 있게 된다.
도 6은 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 전자 장치(예: 전자 장치(101))에 있어서, 가시광선 대역의 빛을 출력하는 복수의 픽셀들과 적외선 대역의 빛을 출력하는 소자가 실질적으로 동일한 OLED layer 상에 배치되는 구조를 나타내는 도면이다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 표시 패널(예: 표시 패널(530))은 복수의 픽셀들을 포함할 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에서 픽셀(pixel)은 하나의 picture element로서 이미지를 구성하는 최소 단위(단위 픽셀)일 수 있으나, 반드시 그에 한정되지는 않는다. 다양한 실시예들에 따르면, 표시 패널(예: 표시 패널(530))에 포함되는 픽셀은 가시광선 대역의 빛을 방출하는 소자(이하, '컬러 픽셀'이라 함) 또는 적외선 대역의 빛을 방출하는 소자(이하, '적외선 소자'라 함)로 구성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 컬러 픽셀은 이미지를 구성하는 최소 단위인 한 점일 수 있다. 컬러 픽셀은 복수의 서브 픽셀들을 포함하여 구성될 수도 있다. 예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 컬러 픽셀은 다양한 색을 출력하기 위해 구비된, 다양한 컬러 서브 픽셀들(예: 적색광 서브 픽셀(652R), 녹색광 서브 픽셀(652G), 청색광 서브 픽셀(652B))을 포함할 수 있다. 컬러 서브 픽셀들(예: 적색광 서브 픽셀(652R), 녹색광 서브 픽셀(652G), 청색광 서브 픽셀(652B))은 실질적으로 동일 평면 상에 배치되어 레이어(layer)를 구성할 수 있다. 일 실시예에 따른 적외선 소자(652Ir)는 도 6의 단면도에 도시되는 바와 같이 상기 컬러 서브 픽셀들과 실질적으로 동일한 평면 상에 배치될 수 있다. 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 표시 패널(예: 표시 패널(530))은 상기 적외선 소자(652Ir)에서 발광된 빛을 수광하기 위한 수광부(652p)를 구비할 수 있는데, 상기 수광부(652p) 또한 상기 컬러 서브 픽셀들과 실질적으로 동일한 평면 상에 배치될 수 있다. 수광부(652p)가 구비되는 경우에는 입사되는 광량을 안내하는 가이드 월(guide wall, 652g)을 추가로 구비할 수도 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 전자 장치(예: 전자 장치(101))는 상기 표시 패널(예: 표시 패널(530)) 이외에도, 생체 센서(680)를 더 포함할 수 있다. 생체 센서(680)는 지문을 센싱하기 위해 마련되는 상기 수광부(652P)를 포함하는 구성일 수 있으며, 다양한 실시예들에 따라 밴드 패스 필터(Band Pass Filter)와 아날로그-디지털 입력 변환기(Analog-to-Digital Converter)를 추가로 구비할 수 있다. 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따르면, 이미지 프로세서(690)를 더 포함할 수도 있다. 생체 센서(680)에 포함된 수광부(652p)는 도 6에 도시되는 바와 같이 디스플레이의 컬러 픽셀 들과 실질적으로 동일한 평면 상에 배치될 수도 있으며, 또는 디스플레이 하부에 배치될 수도 있다. 여기서 디스플레이 하부에 배치된다는 것은, 디스플레이 패널을 구성하는 기판(660) 상에 임베디드되는 것을 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 생체 센서(680)는 모듈(module)(예: 센서 모듈(176))로 구성될 수 있다. 모듈로 구성되는 경우 모듈에 포함된 각 구성들은 신호 라인을 통해 획득된 이미지 정보를 전달할 수 있다. 상기 이미지 프로세서(690)에는 생체 센서(680)에 의해 전달된 이미지 정보와 기 설정된 사용자 정보를 비교하는 사용자 인증 로직을 포함할 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따르면 상기 적외선 소자(652Ir)와 수광부(652p)는 서로 인접한 영역에 배치될 수 있다. 적외선 픽셀(652Ir)에서 방출된 적외선이 외부 객체에 반사되어 수광부(652p)에 돌아오는 동안, 광의 이동경로를 최소화하기 위해 적외선 소자(652Ir)와 수광부(652p)를 서로 인접하게 배치할 수 있다. 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 디스플레이(예: 디스플레이(210))는 복수의 픽셀들을 포함할 수 있으며, 각 픽셀은 유기발광 다이오드(Organic Light Emitting Diodes, OLED) 및 유기발광 다이오드(OLED)를 제어하기 위한 화소 회로를 포함할 수 있다. 화소 회로는 스위칭 트랜지스터(Switching TFT), 구동 트랜지스터(Driving TFT) 및 유지 커패시터 등을 포함할 수 있다.
본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 디스플레이(예: 디스플레이(210))가 상기 화소 회로를 포함하고, 나아가 적외선 소자를 포함하면, 적외선 소자에서 방출된 적외선 대역의 파장의 빛이 유기발광 다이오드(OLED)의 구동 트랜지스터(Driving TFT)에 영향을 주어 디스플레이가 On 상태(Active) 또는 Off 상태(Sleep)인지에 관계없이 디스플레이 상에 하얗게 번짐이 발생하는 White Spot 현상을 일으킬 수 있다.
화소 회로가 실리콘 계열의 재료로 제작된 경우, 적외선 대역의 빛의 파장은 실리콘 계열의 구동 회로에 영향을 끼칠 수 있는데, 이로 인해 White Spot 현상이 발현될 수 있다. 이에 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 디스플레이는 적외선 소자에서 방출되는 적외선 대역의 빛의 파장을 약 1200nm 이상으로 설정함으로써 상기 White Spot 현상을 방지할 수 있다.
도 7a는 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 전자 장치(예: 전자 장치(101))에 적용 가능한 반도체 재료에 대하여, 파장의 변화에 따른 흡광계수를 나타내는 그래프이다. 도 7b는 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 전자 장치(예: 전자 장치(101))에 적용 가능한 반도체 재료에 대하여, 파장의 변화에 따른 양자 효율을 나타내는 그래프이다. 도 7a와 도 7b에 도시된 그래프는 특정 온도 조건에서 측정결과를 나타낼 수 있다.
도 7a와 도 7b를 참조하면, 구동 회로에 널리 사용되는 실리콘 계열의 재료의 경우 약 1200nm 대역 이상의 파장에 대하여 흡광 계수가 0에 가깝게 형성되는 것을 확인 할 수 있고, 양자 효율(quantum efficiency) 또한 약 1200nm 이상의 파장에 대하여 현저히 저하됨을 확인할 수 있다. 따라서, 약 1200nm 대역 이상의 파장을 가진 적외선을 방출하면, 어떠한 재료의 발광에는 영향을 끼치지 않을 수 있음을 추정할 수 있다.
도 8은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 디스플레이(예: 디스플레이(210))에 있어서, 가시광선 대역의 빛을 출력하는 복수의 컬러 서브 픽셀들 중 어느 하나의 컬러 서브 픽셀 하부에 적외선 대역의 빛을 출력하는 소자가 배치되는 OLED Layer를 나타내는 도면이다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 표시 패널(예: 표시 패널(430))은 컬러 픽셀과 적외선 소자를 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면 컬러 픽셀은 복수의 컬러 서브 픽셀들(852R, 852G, 852B)의 조합으로 이루어질 수 있다. 여기서 컬러 서브 픽셀은 적색광 서브 픽셀(852R), 녹색광 서브 픽셀(852G) 또는 청색광 서브 픽셀(852B)중 어느 하나일 수 있다. 상기 컬러 서브 픽셀은 유기 발광소자로 구성될 수 있으며, 각 발광소자들(852R, 852G, 852B)은 정공 수송층, 유기 발광층, 전자 수송층이 적층된 구조로 형성되며, 정공 주입층과 전자 주입층을 더 포함할 수 있다.
도 8의 단면도를 참조하면, 일 실시예에 따른 적외선 소자(852Ir)가 상기 컬러 픽셀의 하부에 배치될 수 있다. 적외선 소자(852Ir)를 기준으로 보면, 상기 적외선 소자(852Ir) 위에(on) 컬러 픽셀이 배치될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 적외선 소자(852Ir)는, 상기 도 8에 도시된 바와 같이 적색광 서브 픽셀(852R) 하부에 배치될 수 있다. 다만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 녹색광 서브 픽셀(852G), 청색광 서브 픽셀(852B) 하부에도 배치될 수 있다. 일 실시예에 따른 적외선 소자(852Ir) 또한, 상기 컬러 픽셀처럼 정공 수송층, 유기 발광층, 전자 수송층이 적층된 구조로 형성되며, 정공 주입층과 전자 주입층을 더 포함할 수 있다. 적외선 소자(852Ir)가 상기 컬러 픽셀의 하부에 배치됨에 따라, 적외선 소자(852Ir)를 통해 방출되는 빛은 상기 적외선 소자(852Ir) 상부에 위치한 컬러 픽셀의 적어도 일부를 통과하여 디스플레이 외부로 방출될 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따르면 컬러 픽셀의 적어도 일부와 상기 적외선 소자(852Ir)가 층상구조(stacked structure)를 가질 수 있다. 적외선 소자(852Ir)에서 방출되는 적외선 대역의 파장을 가진 빛은 유기물을 투과할 수 있고, 가시광에 의해 빛의 세기가 저하하거나 굴절되어 직진성이 낮아지는 등의 영향을 크게 받지 않을 수 있다. 반대로 가시광 대역의 파장을 가진 빛은 유기물을 투과하는 과정에서 에너지 손실이 클 수 있으며, 빛의 세기가 저하하거나, 통과하는 유기물의 종류에 따라 최초 발광된 색이 외부에 발현되는 과정에서 변화할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 복수의 컬러 서브 픽셀들(852R, 852G, 852B) 중 둘 이상의 컬러 서브 픽셀 하부에 걸쳐 적외선 소자(852Ir)가 배치될 수도 있다.
컬러 픽셀의 적어도 일부 아래에 적외선 소자(852Ir)가 배치되는 경우에는, 컬러픽셀의 적어도 일부와, 적외선 소자(852Ir)의 층상 구조는, 적외선 소자(852Ir)와 층상구조를 이루지 않는 컬러 픽셀과 실질적으로 동일한 계면을 가질 수 있다. 여기서 실질적으로 동일한 계면을 갖는 다는 것은 각 구성요소가 동일한 평면 위에 배치될 때, 그 높이가 실질적으로 동일한 것을 의미할 수 있다.
일 실시예에 따르면 적색광 서브 픽셀(852R)의 적어도 일부의 하부에 적외선 픽셀(852Ir)이 배치된 경우, 적색광 서브 픽셀(852R)과 적외선 픽셀(852Ir)을 포함한 층상구조는 단일 녹색광 서브 픽셀(852G) 및 단일 청색광 서브 픽셀(852B)의 높이와 서로 실질적으로 동일한 높이를 갖도록 형성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면 디스플레이의 상기 단일 녹색광 서브 픽셀(852G) 및 단일 청색광 서브 픽셀(852B)가 높이를 의도적으로 높게 형성하거나, 적색광 서브 픽셀(852R)의 높이를 단일 녹색광 서브 픽셀(852G) 및 단일 청색광 서브 픽셀(1052B)의 높이에 비해 상대적으로 낮게 형성할 수 있다. 이로써 층상 구조를 이루는 부분(예: 컬러 픽셀 일부와 적외선 소자 결합 구조)과 상기 층상 구조를 이루지 않는 부분(예: 적외선 소자와 층상 구조를 이루지 않는 컬러 픽셀)간의 높이를 실질적으로 동일하게 형성할 수 있을 것이다. 다른 실시예에 따라서는, 층상 구조를 이루는 픽셀과 층상 구조를 이루는 픽셀의 높이 차는 육안으로 식별하기 어려울 정도로 미세한 차이를 형성하므로, 의도적인 단차를 형성할 수도 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따르면, 컬러 픽셀의 적어도 일부의 하부에 적외선 소자(852Ir)가 배치되면, 적외선 소자(852Ir)에서 방출된 적외선 대역의 파장이 컬러 픽셀에 영향을 줌은 물론, 구동 박막필름트랜지스터(TFT, Thin Film Transistor)에 영향을 주게되어, 앞서 언급하였던 White Spot 현상이 더욱 심화될 수 있다. 이를 방지하기 위한 본 문서에 개시된 다양한 실시예로서, 적외선 소자(852Ir)에서 방출되는 파장의 대역이 상기 컬러 픽셀에 영향을 주지 않는 대역에 해당하도록 설정할 수 있다. 예컨대, 적외선 소자(852Ir)에서 방출되는 빛이 약 1200nm 이상의 파장 대역을 가지면, 구동 박막필름트랜지스터의(TFT)가 받는 영향을 최소화할 수 있으며, White Spot 현상을 방지할 수 있다.
이상에서는 컬러 픽셀의 적어도 일부의 하부에 적외선 소자(852Ir)가 배치된 것에 대한 기본 개념을 설명하였다. 이하에서는 도 9와 도 10을 참조하여 컬러 픽셀(852R, 852G, 852B)과 적외선 픽셀(852Ir)의 층상 구조에 대하여 보다 상게하게 설명할 수 있다. 이하의 실시예들에서는 상기 '적어도 일부'라는 의미에 주목할 수 있다.
도 9는 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 디스플레이(예: 디스플레이(210))에 있어서, 가시광선 대역의 빛을 출력하는 복수의 컬러 서브 픽셀들 중 적어도 어느 일부의 컬러 서브 픽셀 하부에 적외선 대역의 빛을 출력하는 적외선 소자가 배치되는 OLED Layer를 나타내는 도면이다. 도 10은 본 문서에 개시된 또 다른 실시예에 따른 디스플레이(예: 디스플레이(210))에 있어서, 가시광선 대역의 빛을 출력하는 복수의 컬러 서브 픽셀들 중 적어도 어느 일부의 컬러 서브 픽셀 하부에 적외선 대역의 빛을 출력하는 적외선 소자가 배치되는 OLED Layer를 나타내는 도면이다.
도 9와 도 10은 모두 가시광선 대역의 빛을 출력하는 복수의 컬러 서브 픽셀들 중 적어도 일부의 하부에 적외선 대역의 빛을 출력하는 소자가 배치된 모습을 도시할 수 있다. 도 9는 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 디스플레이 구성 중 일부가 간략히 도시된 것으로서, 커버 글래스(910), 복수의 컬러 서브 픽셀(952R, 952G, 952B)들, 적외선 소자(952Ir)와 기판(960)을 포함할 수 있으며, 도 10 또한 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 디스플레이 구성 중 일부가 간략히 도시된 것으로서, 커버 글래스(1010), 복수의 컬러 서브 픽셀(1052R, 1052G, 1052B), 적외선 소자(1052Ir)와 기판(1060)을 포함할 수 있다.
도 9와 도 10을 비롯하여, 이하에서는 적색광 서브 픽셀(952R, 1052R) 하부에 적외선 소자(952Ir, 1052Ir)이 배치된 것을 기준으로 설명할 수 있다. 다만, 이는 다양한 실시예들 중 하나의 예시에 불과한 것일 뿐, 본 문서에 개시된 범주를 한정하지 않음을 유의해야 한다. 예컨대, 적외선 소자(952Ir, 952Ir)가 녹색광 서브 픽셀(952G, 1052G) 혹은 청색광 서브 픽셀(952B, 1052B) 하부에 배치될 수도 있다.
도 9를 참고하면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 적외선 소자(952Ir)는 적색광 서브 픽셀(952R)의 적어도 일부의 하부에 배치될 수 있다. 적외선 소자(952Ir)는 적색광 서브 픽셀(952R) 하부 표면과 전체적으로 대면하여 형성될 수 있으나, 적색광 서브 픽셀(952R)의 하부 표면과 일부에만 대면하여 형성될 수도 있다. 실시예에 따라 적색광 서브 픽셀(952R)의 하부 표면과 일 부분에서만 대면하는 경우에는 도 9에 도시된 바와 같이 적외선 소자(952Ir)가 적색광 서브 픽셀(952R)의 다른 부분과 동일한 계면 상에 배치되는 모습이 형성될 수도 있다.
도 10을 참고하면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 적외선 소자(1052Ir)는 적색광 서브 픽셀(1052R) 뿐만 아니라 녹색광 서브 픽셀(1052G)(또는 다른 적색광 서브 픽셀도 가능하며, 청색광 서브 픽셀(1052B)도 가능함)의 적어도 일부의 하부에 배치될 수 있다. 구체적으로 적외선 소자(1052Ir)는 녹색광 서브 픽셀(1052G) 하부 표면과 전체적으로 대면하여 형성될 수 있으나, 도면에 도시된 바와 같이 녹색광 서브 픽셀(1052G)의 하부 표면의 일부에만 대면하여 형성될 수도 있다. 또는 적색광 서브 픽셀(1052R) 하부 표면에 대해서도 그 일부에만 대면하여 형성될 수도 있다.
실시예에 따라 적색광 서브 픽셀(1052R) 혹은 녹색광 서브 픽셀(1052G)의 하부 표면의 일부에만 대면하는 경우에는, 적색광 서브 픽셀(1052R) 혹은 녹색광 서브 픽셀(1052G)의 다른 부분과 동일한 계면 상에 적외선 소자(1052Ir)가 구비될 수도 있다.
이상의 설명에서는 컬러 픽셀과 적외선 소자의 층상 구조의 몇 가지 형태를 살펴보았으나, 다양한 실시예 중 일부에 불과함을 유의해야 한다.
이하에서는 디스플레이(예: 디스플레이(210))에 대한 다른 실시예에 대하여 설명할 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따르면, 복수의 컬러 서브 픽셀들 중 어느 하나를 제 1 소자라 지칭할 수 있고, 다른 하나를 제 3 소자라 지칭할 수 있다. 예를 들면, 적색광 서브 픽셀(R), 녹색광 서브 픽셀(G), 청색광 서브 픽셀(B) 중 어느 하나를 제 1 소자라 지칭할 수 있으며, 상기 적색광 서브 픽셀(R), 녹색광 서브 픽셀(G), 청색광 서브 픽셀(B) 중 상기 제 1 소자에 해당되지 않는 어느 하나를 제 3 소자라 지칭할 수 있다. 상기 제 1 소자 및 제 3 소자는 각각 제 1 가시광선 대역의 빛과 제 2 가시광선 대역의 빛을 출력할 수 있고, 여기서 제 1 가시광선 대역의 빛과 제 2 가시광선 대역의 빛은 서로 다른 대역의 파장을 갖도록 설정될 수 있다.
일 실시예에 따르면 적외선을 방출하는 소자(이하 '적외선 소자'라 함)는 제 2 소자라 지칭할 수 있다.
도 9와 도 10을 다시 참조하면, 본 문서에 개시된 다른 실시예에 따른 디스플레이(예: 디스플레이(210))는 기판(960), 상기 기판(960) 위에 형성된 제 1 가시광선 대역의 빛을 출력하기 위한 제 1 소자와 적외선 대역의 빛을 출력하기 위한 제 2 소자; 및 제 2 가시광선 대역의 빛을 출력하기 위한 제 3소자를 포함하고, 상기 제 3 소자는 상기 제 2 소자 위에(on) 상기 제 2 소자와 적어도 일부가 겹치도록 배치될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 적외선 대역의 빛을 출력하기 위한 제 4 소자를 포함하고, 상기 제 1 소자는 상기 제 4 소자 위에(on) 상기 제 4 소자와 적어도 일부가 겹치도록 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따르면 상기 제 1 소자, 제 3 소자는 이미지를 구성하는 최소 단위 픽셀이거나, 또는 이미지를 구성 하는 최소 단위 픽셀의 하위 구성인 서브 픽셀일 수 있다. 즉, 제 1 소자 및 제 3 소자는 광학 소자일 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 상기 제 2 소자, 제 4 소자또한 이미지를 구성하는 최소 단위 픽셀일 수 있으나, 이와 달리 이미지를 구성하는 최소 단위 픽셀이 아닐 수도 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따르면 상기 제 1 소자는 가시광선 대역의 빛을 출력하기 위한 컬러 픽셀(예: 적색광 서브 픽셀, 녹색광 서브 픽셀, 청색광 서브 픽셀)에 포함될 수 있다. 또, 한 실시예에 따르면 제 3 소자 또한 컬러 픽셀(예: 적색광 서브 픽셀, 녹색광 서브 픽셀, 청색광 서브 픽셀)에 포함될 수 있는데 상기 제 1 소자와는 다른 소자가 해당될 수 있다. 여기서 제 1 소자와 제 3 소자가 서로 다른 소자에 해당한다는 것은 양 자가 서로 다른 컬러를 발광하는 구성, 즉 각각의 소자가 기능적으로 서로 다른 색을 발광하는 것을 의미할 수도 있으나, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 제 1 소자와 제 3 소자는 동일한 색을 발광하되, 물리적으로 분리된 구성이기만 하면 족할 수도 있다. 다른, 한 실시예에 따르면, 상기 제 1 소자와 제 3 소자는 실질적으로 동일한 픽셀일 수도 있다.
다양한 실시예들에 따르면 상기 제 2 소자는 적외선 소자(Ir)가 해당될 수 있다. 제 4 소자 또한 적외선 소자(Ir)에 해당될 수 있는데, 상기 제 2 소자와 실질적으로 동일하거나, 또는 상기 제 2 소자와 구분되는 소자일 수 있다. 예를 들어, 상기 제 4 소자는 제 2 소자와 일체로 형성되어 동일한 적외선 소자(Ir)에 해당하거나 또는 제 2 소자와 분리되어 별개로 형성된 적외선 소자(Ir)가 해당될 수 있다.
여기서 제 2 소자와 제 4 소자가 서로 다른 소자에 해당한다는 것은 양 자가 서로 다른 기능을 수행하는 것을 의미할 수도 있으나, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 제 2 소자와 제 4 소자는 동일한 기능을 수행하되, 물리적으로 분리된 구성이기만 하면 족할 수도 있다. 한 실시예에 따르면 상기 제 2 소자와 제 4 소자는 실질적으로 동일한 소자일 수 있다. 또 한 예에 따르면 상기 제 2 소자 제 4 소자는 서로 다른 대역의 적외선 파장을 가진 빛을 방출하는 소자가 해당될 수도 있다.
앞서, 도 6 내지 도 10을 참조하여, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 컬러 픽셀과 적외선 소자의 구조에 대해서 설명하였다. 다양한 실시예들에 따르면, 도 6에서는 컬러 픽셀과 적외선 소자가 서로 동일한 레이어 상에 위치하지만, 도 8에 도시된 디스플레이는 적외선 소자가 컬러 픽셀의 적어도 일부의 하부에 배치된 것이 도시된다. 도 8의 디스플레이는 도 6의 디스플레이에 비하여, 더 좁은 면적에서 컬러 픽셀과 적외선 소자를 이용한 발광 동작을 수행할 수 있는 조건을 제공하므로, 예컨대 디스플레이의 해상도를 높이는데 유리하며, 나아가 스마트폰과 같은 소형 전자 장치에 적용하는 데 있어서도 장점을 가질 수 있다.
도 11은 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 디스플레이(예: 디스플레이(210))에 있어서, 가시광선 대역의 빛을 출력하는 픽셀 하부에 적외선 대역의 빛을 출력하는 소자가 배치되는 OLED Layer를 나타내는 도면이다. 도 11은 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 소자의 유기 발광 구조를 구체적으로 도시한다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 디스플레이는, 커버 글래스(1110), 애노드 전극층(1120)(예: ITO)과 캐소드 전극층(1160)(예: metal) 및 발광층으로 구성될 수 있다. 그리고 발광층은 정공 주입층(HIL), 정공 수송층(HTL), 유기 발광층(EML), 전자 수송층(ETL), 전자 주입층(EIL)이 적층된 구조로 형성될 수 있다. 애노드 전극층(1120)으로부터 주입된 정공과 상기 캐소드 전극층(1160)으로부터 주입된 전자가 각각 이송 경로(HTL, ETL)를 통해 이송된 후, 유기 발광층(EML)에서 결합하여 여기자(exciton)를 생성하고, 형성된 여기자로부터의 에너지에 의해 특정한 파장의 빛이 유기 발광층(EML)에서 발생된다. 도 11에는 적색광 유기 발광층(RED EML)을 도시하나, 이와 달리 녹색광 발광층 및 청색광 발광층도 이와 동일한 구조로 형성될 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따르면, 도 11에 도시된 바와 같이 적외선 소자(1150) 또한 상기 적색광 서브 픽셀의 유기 발광 구조와 유사한 유기 발광 구조로 형성될 수 있다. 적외선 소자(1150)에 대한 유기 발광 구조에도 정공 주입층(HIL), 정공 수송층(HTL), 전자 수송층(ETL), 전자 주입층(EIL)이 별도로 포함될 수 있다. 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따르면 적외선 소자(1150)가 컬러 픽셀(1130) 하부에 배치될 수 있는데, 이때 하나의 애노드 전극층(1110)과 캐소드 전극층(1160)을 공유할 수 있으며, 이 경우 적외선 소자(1150)와 컬러 픽셀(1130) 사이에는 전하 생성층(1140)(CGL)이 추가로 배치될 수 있다. 전하 생성층(1140)(CGL)이 구비된 경우 애노드 전극층(1110)과 캐소드 전극층(1160)에 전압(예: 2~10V 크기의 DC 전압)을 걸어주면, 전하 생성층(1140)(CGL)에서 전자(electron)와 정공(hole)이 전자 주입층(1135)(EIL)과 정공 주입층(1151)(HIL)을 향해 각각 배출될 수 있다.
도 12는 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 디스플레이(예: 디스플레이(210))에 있어서, 가시광선 대역의 빛을 출력하는 소자 하부에 적외선 대역의 빛을 출력하는 소자가 배치되는 디스플레이의 단면 구조를 나타내는 도면이다.
도 12를 참조하면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른, 디스플레이(예: 디스플레이(210))는, 봉지층(1210), 화소 정의층(L1과 L2), 평탄화층(L3), 제 1 절연층(L4), 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, TFT) 회로 패턴층(L5), 제 2 절연층(L6), 기판(1270)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 기판(1270)은 유리, 플라스틱, 실리콘 또는 합성 수지와 같은 재질일 수 있으며, 절연성을 가질 수 있다.
일 실시예에 따르면, TFT 회로 패턴층(L5)은 상기 기판(1270) 상에 배치된 제 2 절연층(L6) 상에 마련될 수 있으며, 상기 TFT 회로 패턴층(L5)에는 컬러 픽셀 구동 TFT, 적외선 소자 구동 TFT을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 TFT 회로 패턴층(L5)에는 컬러 픽셀 구동 TFT, 적외선 소자 구동 TFT을 포함할 수 있으며, 컬러 픽셀 구동 TFT와 적외선 소자 구동 TFT는 각각 게이트 단자부(gate terminal)(예: 컬러 픽셀 구동용 게이트 단자부(1271a), 적외선 소자 구동용 게이트 단자부(1272a))와 드레인 단자부(drain terminal (예: 컬러 픽셀 구동용 드레인 단자부(1271b), 적외선 소자 구동용 드레인 단자부(1272b))를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 TFT 회로 패턴층(L5)은 제 1 절연층(l6)에 의해 화소 정의층(L1과 L2)과 절연될 수 있다.
일 실시예에 다르면, 상기 화소 정의층(L1과 L2)은 컬러 픽셀 정의층(L1)과 적외선 소자 정의층(L2)을 포함할 수 있으며, 또한, 상기 컬러 픽셀 정의층(L1)은 제 1 캐소드 전극층(1220), 컬러 픽셀층(1230), 제 1 애노드 전극층(1240)를 포함하고, 상기 적외선 소자 정의층(L2)은 제 2 캐소드 전극층(1241), 적외선 소자층(1250), 제 2 애노드 전극층(1260)을 포함할 수 있다.
화소 정의층(L1과 L2)은 평탄화층(L3)에 상기 제 1 애노드 전극층(1240)과 제 2 애노드 전극층(1260)이 노출되도록, 관통 전극(through via)(예: 제 1 애노드 전극용 관통 전극(1240a), 제 2 애노드 전극용 관통 전극(1260a))이 형성될 수 있으며, 상기 관통 전극(through via)(예: 제 1 애노드 전극용 관통 전극(1240a), 제 2 애노드 전극용 관통 전극(1260a))을 통해 각각 컬러 픽셀 구동 TFT와 적외선 소자 구동 TFT와 연결될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 애노드 전극층과 캐소드 전극층은 유기 발광 표시 장치(OLED)의 구동 방법에 따라, 역할이 서로 바뀔 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에 따른 애노드 전극층이 정공이 주입되는 전극일 경우 캐소드 전극층이 전자가 주입되는 전극일 수 있으나, 다른 실시예에 따르면, 애노드 전극층을 전자가 주입되는 전극으로 이용하고 캐소드 전극층을 정공이 주입되는 전극으로 이용할 수도 있다. 본 문서에 개시된 다양한 실시예는 애노드 전극층과 캐소드 전극층의 전극 배치와 관련하여, 상술한 실시예들과 도면에 도시된 바에 한정되지 아니한다.
도 11을 통해 전술한 바와 같이, 상기 화소 정의층(L1과 L2)에 속한, 컬러 픽셀과 적외선 소자들은 각각 정공 주입층(예: 정공 주입층(1131, 1151)), 정공 수송층(예: 정공 수송층(1132, 1152)), 유기 발광층(예: 유기발광층(1133, 1153)), 전자 수송층(예: 전자 수송층(1134, 1154)), 전자 주입층(예: 전자 주입층(1135, 1155)을 더 포함할 수 있고, 이를 통해 가시광선 대역의 파장을 가진 빛과 적외선 대역의 파장을 가진 빛을 방출할 수 있다.
도 13은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 디스플레이(예: 디스플레이(210))에 있어서, 가시광선 대역의 빛을 출력하는 픽셀 하부에 적외선 대역의 빛을 출력하는 소자가 배치될 때 적외선이 투과되는 모습을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 14는 본 문서에 개시된 다른 실시예에 따른 디스플레이(예: 디스플레이(210))에 있어서, 가시광선 대역의 빛을 출력하는 픽셀 하부에 적외선 대역의 빛을 출력하는 소자가 배치될 때 적외선이 투과되는 모습을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 13과 도 14를 참조하여, 컬러 픽셀과 적외선 소자의 개략적인 제조 공정 및 실시 형태에 대하여 살펴볼 수 있다.
도 13과 도 14를 함께 참조하면, OLED를 제조함에 있어서, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에서는 적외선 소자를 컬러 픽셀 하부에 배치하므로, 먼저 기판(1330, 1430) 상에 적외선 소자(1320, 1420)를 구성하는 유기물을 증착한 뒤, 컬러 픽셀(1310, 1410)을 구성하는 유기물을 증착할 수 있다. 컬러 픽셀(1310, 1410) 하부에 적외선 소자(1320, 1420)이 배치되는 층상구조는 도 13 및 도 14의 아래 도면처럼 개념적으로 나타낼 수 있으나, 제조 과정에서 적외선 소자(1320, 1420)를 먼저 증착하고 컬러 픽셀(1310, 1410)을 증착하면 층상 구조는 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같은 사다리꼴 형상과 유사하게 형성될 수 있다.
도 13을 참조하면, 다양한 실시예들에 따른 층상 구조의 아랫부분에 적외선 소자(1320)가 위치하게 되므로 각 층이 적층된 방향(예: 도 14의 화살표 방향)으로 적외선 방출 시, 방출된 적외선은 그 상부에 배치된 컬러 픽셀(1310)의 유기물에 의해 크게 왜곡되지는 않는다. 다만, 적외선 소자(1320) 상부에 어떠한 구성도 구비되지 않는 경우에 비해서는 광투과도가 다소 저하될 수 있다. 따라서, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따르면, 도 14에 도시된 바와 같이 적외선 소자(1420) 상부에 컬러 픽셀(1410)을 증착하되, 적외선 소자(1420)의 상부 면적의 전체를 덮지 않고 일부만 덮도록 증착할 수 있다. 또는 이와 달리 적외선 소자(1420)의 증착과정에서, 증착 면적을 더 확장시킬 수도 있다. 결과적으로 적외선 소자(1420)의 상부면의 면적이 컬러 픽셀(1410)의 하부면의 면적보다 더 넓게 형성함으로써, 적외선 소자(1420)의 광투과도를 향상시킬 수 있다.
이하, 도 15를 참조하여, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 적외선 소자에서 방출되는 적외선 대역의 파장의 빛에 대하여 상세히 설명할 수 있다.
도 15는 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 전자 장치(예: 전자 장치(101))에 있어서, 적용 가능한 적외선 대역을 나타내는 그래프이다. 도 15의 그래프는 지상에 도달하는 태양광의 스펙트럼을 나타낼 수도 있다. 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 적외선 소자에서는 도 9를 통해 전술한 바와 같이, 컬러 픽셀용 박막필름트랜지스터가 반응하지 않는 대역(예: 약 1200nm 이상의 대역)을 가진 적외선을 방출할 수 있다. 예를 들어, 상기 적외선 소자에서 방출되는 적외선 대역의 빛은, 컬러 픽셀(예: 제1 소자, 제 3 소자)가 실질적으로(substantially) 반응하지 않은 지정된 대역의 빛일 수 있다. 이로써, 가시광선과 적외선이 동시에 발광하는 경우에 있어서, 적외선에 의한 가시광선의 유기물의 영향을 최소화하는 한편, 1200nm 미만의 적외선 대역(ex, 750~800nm)으로 발광하는 경우에 발생할 수 있는 트랜지스터의 광전효과에 의한 유기 발광 다이오드(OLED)의 이상 동작 또한 방지할 수 있다.
본 문서에 개시된 다른 실시예로서, 상기 적외선 소자는 태양광에 포함된 적외선이 공기 중에 흡수되는 대역의 빛을 출력하도록 설정될 수 있다. 예컨대, 적외선 소자에서 방출하는 적외선 대역을 약 1350nm 내지 약 1400nm로 설정할 수 있다.
참고로 도 15의 굵은 실선은 일정온도(약 5762K)에서 흑체의 이론적인 스펙트럼을 나타낼 수 있고, 도 15의 점선은 대기권 상부의 태양광량을 나타낼 수 있으며, 도 15의 일점 쇄선은 해수면을 기준으로 태양광의 도달량을 나타낼 수 있다. 해수면(또는 지상)에 도달하는 태양광에는 약 750~800nm 대역의 적외선이 상당량 포함되어 있다. 일 실시예에 따라 디스플레이에서 약 750~800nm 근방의 대역을 갖는 적외선이 방출되어 객체에 조사되는 경우, 전자 장치에서 방출된 적외선 보다, 태양광의 적외선이 더욱 많이 유입되어 전자 장치의 적외선 방출의 효과가 발휘될 수 없을 수 있다(예: 포화현상). 이 경우, 조사 대상인 객체의 깊이(예: 손가락 융선부와 골선부의 형상)를 정확하게 알 수 없는 상황이 발생할 수 있다.
도 16은 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 디스플레이(예: 디스플레이(210))에 있어서, 가시광선 대역의 빛을 출력하는 픽셀과 적외선 대역의 빛을 출력하는 픽셀 사이에 전하 생성층(1640)이 배치되는 모습을 나타내는 도면이다.
도 16을 참조하면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 디스플레이(예: 디스플레이(210))는, 글래스(1610), 애노드 전극층(1620)(예: ITO)과 캐소드 전극층(1660)(예: metal) 및 유기 발광층으로 구성될 수 있다. 이러한 구성은 각각의 컬러 서브 픽셀 마다 형성될 수 있다.
구체적으로 유기 발광층은 정공 주입층(1631)(HIL), 정공 수송층(1632)(HTL), 유기 발광층(1633)(EML), 전자 수송층(1634)(ETL), 전자 주입층(1635)(EIL)이 적층된 구조로 형성될 수 있다. 애노드 전극층(1610)으로부터 주입된 정공과 상기 캐소드 전극층(1660)으로부터 주입된 전자가 이송 경로(HTL, ETL)를 통해 이송된 후, 유기 발광층에서 결합하여 여기자를 생성하고, 형성된 여기자로부터의 에너지에 의해 특정한 파장의 빛이 발광층(EML)에서 발생된다. 상기 유기 발광층(EML)은 적색광 발광층(Red EML), 녹색광 발광층(Green EML) 및 청색광의 발광층(Blue EML)도 이와 동일한 구조로 형성될 수 있다. 일 실시예에 따르면 적외선 소자(1650) 또한 상기 컬러 서브 픽셀의 유기 발광층 구조와 동일한 구조로 형성될 수 있다. 예를 들어, 적외선 소자(1650)에도 정공 주입층(1651)(HIL), 정공 수송층(1652)(HTL), 유기 발광층(1653)(EML), 전자 수송층(1654)(ETL), 전자 주입층(1655)(EIL)이 적층된 구조로 형성될 수 있다.
도 16를 참조하면, 모든 컬러 서브 픽셀의 하부에 적외선 소자가 배치될 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 각 컬러 서브 픽셀 사이에는 격벽(미도시)이 구비되어, 적외선 발광층(Infrared EML)에서 발광된 빛이 직진성을 가지고 한 방향으로 발광될 수 있도록 할 수 있다.
도 17은 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 디스플레이(예: 디스플레이(210))에 있어서, 가시광선 대역의 빛을 출력하는 픽셀과 적외선 대역의 빛을 출력하는 소자를 구동하기 위한 전원 배선이 독립적으로 연결되는 모습을 나타내는 도면이다.
도 17에 도시된 일 실시예에 따른 디스플레이(예: 디스플레이(210))는, 커버 글래스(1710), 애노드 전극층(1720)(예: ITO)과 캐소드 전극층(1760)(예: metal) 및 유기 발광층으로 구성될 수 있는 것으로서, 도 16에 도시된 것과 일응 유사한 구조로 형성될 수 있다. 도 16에 도시된 실시예와 다른 점은, 도 16의 경우 하나의 애노드 전극층(1620)과 캐소드 전극층(1660)을 구비하고, 가운데, 전하 생성층(1640,CGL) 통해 전자와 정공의 배출을 유도하였다면, 도 17에 도시된 일 실시예에 따른 디스플레이(예: 디스플레이(210))는 컬러 픽셀(1730)과 적외선 소자(1750)가 각각 서로 다른 배선에 의해 구동 전원과 연결되어 발광을 독립적으로 제어할 수 있다. 예컨대, 컬러 픽셀에 대한 유기 발광층은 애노드 전극층(1720) 및 캐소드 전극층(1740)과 연결되고, 적외선 소자에 대한 유기 발광층은 애노드 전극층(1741) 및 캐소드 전극층(1760)과 연결될 수 있다. 이로써 컬러 픽셀과 적외선 소자를 각각 독립적으로 발광시킬 수 있다. 예를 들어, 화면에 이미지를 표시하고자 할 때는 컬러 픽셀의 발광을 유도하다가, 지문 인식이 필요한 경우에는 적외선 소자에서 적외선 대역의 빛만 출력하도록 할 수 있다. 일 실시예에 따르면 컬러 픽셀이 OFF 된 상황(ex, Always-On Display)에서도 적외선 소자의 운용이 가능하다. 즉, 컬러 픽셀이 비활성화된 상태에서 적외선 소자의 활성화에 따른 동작도 가능하다.
도 18은 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 전자 장치(예: 전자 장치(101))에 있어서, 적외선 대역의 빛이 가시광선 대역의 빛을 출력하는 픽셀층에 포함된 캐소드 전극층(cathode layer)을 통과하는 모습을 나타내는 도면이다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따르면, 적외선 소자와 컬러 픽셀을 상/하로 적층하는 경우, 적외선의 투과도를 높이기 위하여 적외선 소자와 컬러 픽셀 사이에 위치하는 전하 생성층(1840)에 광투과홀(또는 개구(opening))을 생성할 수 있다. 광투과홀은 다양한 실시예들에 따라 다양한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어 광투과홀은 도 18에 도시된 것처럼 스트라이프(stripe) 형상을 가지거나, 도면에 도시된 것과 달리 메쉬(mesh) 형태일 수도 있다. 다양한 실시예들에 따르면 도 18의 전하 생성층(1840)에는 도 16의 전하 생성층(예: 1640) 또는 도 17의 캐소드 전극층(예: 1740) 및/또는 애노드 전극층(1741)이 대응될 수 있다.
일 실시예에 따르면 상기 전하 생성층(1840)의 광투과도를 높이기 위해, 전하 생성층(1840)을 일반 캐소드 전극층과 같은 금속(metal)이 아닌 투명한 그래핀(graphene)을 포함한 재질로 제작할 수도 있다.
도 19는 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 디스플레이(예: 디스플레이(210))의 OLED 구조를 상면에서 바라본 모습을 나타내는 도면이다. 도 20은 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 디스플레이(예: 디스플레이(210))에 적외선 센싱부가 배치된 모습을 나타내는 도면이다.
도 19를 참조하면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 디스플레이(예: 디스플레이(210))의 픽셀 구조(1910)는 예컨대, 복수의 컬러 서브 픽셀들(1930R, 1930G, 1930B)과, 복수의 컬러 서브 픽셀들(1930R, 1930G, 1930B)을 연결하는 신호 라인들(1921, 1922) 및 일정 투명도를 가지는 투명 영역(1940)을 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 복수의 컬러 서브 픽셀들(1930R, 1930G, 1930B)은 적색광 서브 픽셀(1930R), 녹색광 서브 픽셀(1930G), 청색광 서브 픽셀(1930B) 등을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 복수의 컬러 서브 픽셀들(1930R, 1930G, 1930B) 중 어느 하나의 서브 픽셀을 제조함에 있어서, 각 컬러 서브 픽셀의 휘도를 고려하여, 단위 픽셀을 구성하는 컬러 서브 픽셀의 개수 및 컬러 서브 픽셀의 크기(또는 빛이 방출되는 표면적)을 조정하여 제조할 수 있다. 예컨대, 적색광 서브 픽셀(1930R)과 청색광 서브 픽셀(1930B)은 하나 구비될 수 있고, 녹색광 서브 픽셀(1930G)는 두 개 구비될 수 있으며, 상기 녹색광 서브 픽셀(1930G)에 비해 청색광 서브 픽셀(1930B)의 크기가 크도록 제조할 수 있다. 다만, 반드시 이와 같이 구성되는 것은 아니며, 도면에 도시된 것과 달리 구성될 수도 있다.
적색광 서브 픽셀(1930R), 녹색광 서브 픽셀(1930G) 및 청색광 서브 픽셀(1930B)은 하나의 픽셀로 동작할 수 있다. 상기 신호 라인들(1921, 1922)은 예컨대, 상기 서브 픽셀들의 빛 방출을 제어하기 위한 표시 배선(1921) 및 터치 센싱과 관련한 터치 배선(1922)을 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 서브 픽셀들(1930R, 1930G, 1930B)과 신호 라인들(1921, 1922)이 배치되지 않은 영역은 투명 영역 (1940)으로 마련될 수 있다. 상기 투명 영역(1940)을 통하여, 서브 픽셀들(1930R, 1930G, 1930B)에서 방출된 빛이 생체 센서(예: 생체 센서(450))로 전달될 수 있다. 예를 들어 생체 센서(예: 생체 센서(450))가 디스플레이(예: 디스플레이(210))의 후면에 배치되는 경우, 생체 센서가 위치한 지문 인증 영역에 배치된 픽셀들 또는 지문 인증 영역의 주변 영역 픽셀들을 투과한 빛이, 신호 라인들(예: 도 19의 1921, 1922) 사이의 투명 영역들(예: 도 19의 1940)을 통해서도 생체 센서에 유입될 수 있다.
도 19의 디스플레이의 픽셀 구조를 참조하면, 다양한 실시예들에 따른 디스플레이(예: 디스플레이(210))는 트랜지스터 영역(1950)을 더 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 추가로 또는 대체적으로, 적외선 대역의 파장을 출력하기 위한 적외선 소자 영역(1960)과 적외선 픽셀에서 방출된 빛이 외부 객체에 반사된 것을 수광하는 수광 영역(1970)을 포함할 수도 있다. 적외선 소자는 상기 적외선 소자 영역(1960) 내부에 배치될 수 있고, 수광부는 상기 수광 영역(1970) 내부에 배치될 수 있다. 예를 들어, OLED 디스플레이를 사용하는 전자 장치의 경우 도 19에 일 실시예가 도시된 것처럼 유기 발광층을 구동시키기 위한 트랜지스터 영역(1950)을 포함할 수 있으며, 트랜지스터를 구동하기 위한 신호라인도 구비될 수 있다. 일 실시예에 따르면 트랜지스터를 구동하기 위한 신호라인은 도 19의 빛의 방출을 제어하기 위한 표시 배선(1921)에 포함될 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에서 적외선 소자 영역(1960)은 상기 컬러 서브 픽셀 중 적어도 일부의 하부에 배치될 수 있다. 이에 대응하여, 외부 객체에 의해 반사된 적외선 대역의 빛을 수광하는 수광부도 도 19및 도 20에 도시된 바와 같이 컬러 서브 픽셀의 하부에 배치될 수 있다. 도 20은 컬러 서브 픽셀층(2030) 아래에 적외선 소자 영역(2060)과 수광 영역(2070)이 형성된 것을 나타낼 수 있다.
본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 적외선 소자 영역과 수광 영역은 도 19에 도시되는 바와 같이 단위 픽셀 내부에 함께 형성될 수 있다. 다만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 한 예로 적외선 소자 영역과 수광 영역은 도 20에 도시된 바와 같이 단위 픽셀 내부에 함께 형성되지 않고, 서로 다른 단위 픽셀 내부에 형성될 수도 있다.
구체적으로, 도 20의 아래 그림을 참조하면, 컬러 서브 픽셀층(2030)은 복수의 단위 픽셀(X11 ~ X33, etc)들을 포함할 수 있다. 상기 복수의 단위 픽셀들 중 하나에 적외선 소자가 포함된 적외선 소자 영역이 형성되고, 단위 픽셀 중 다른 하나에 수광 영역이 형성될 수 있다. 적외선 소자 영역 및/또는 수광 영역이 형성되는 위치 및 그 형성되는 개수는 한정되지 않는다. 즉, 상기 복수의 단위 픽셀들 중 다른 어떠한 영역에 또 다른 적외선 소자 영역(2060)과 수광 영역(2070)이 형성될 수 있다.
수광 영역(2070)에 배치되는 수광부(예: 적외선 센서)에 약 1200nm 이상의 대역(예: 1350 내지 1400nm 등의 대역)의 적외선이 입사되면, 적외선의 이동 경로 상에 유기물(예: 컬러 픽셀)이 배치되어 있더라도 영향을 적게 받을 수 있다. 따라서, 수광부를 디스플레이 하부에 배치할 수 있다. 수광 영역(2070)에 배치되는 수광부의 한 예로서, 예를 들어, InGaAs Sensor(Indium gallium arsenide Sensor)를 배치할 수 있다.
도 21은 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 디스플레이(예: 디스플레이(210))의 제어 흐름도를 나타내는 도면이다.
도 21을 참조하면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 디스플레이(예: 디스플레이(210))는 디스플레이 제어 시스템(또는 이미지 데이터 처리 시스템)에 의해 제어될 수 있다. 디스플레이 제어 시스템은 어플리케이션 프로세서(2140, 이하 'AP'라 함), 디스플레이 구동 집적 회로(2110, Display Driver IC, 이하 'DDI"라 함) 및 디스플레이 패널(2120)을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 AP(2140)는 디스플레이 시스템의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 실시예에 따라 AP(2140)는 모바일 AP로 구현될 수도 있다. DDI(2110)는 AP(2140)로부터 전송된 디스플레이 데이터를 처리하여 디스플레이 패널(2120)로 전송할 수 있다. 디스플레이 패널(2120)은 DDI(2110)로부터 수신된 디스플레이 데이터에 따라 화면을 표시할 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 디스플레이(예: 디스플레이(210)) 또는 상기 디스플레이를 포함한 전자 장치(예: 전자 장치(101))에는 적외선 소자 및 수광부(ex, 포토다이오드(PD))를 포함할 수 있다. 따라서, 상기 수광부를 통해 수광된 적외선은 생체 센서(2130)(예: 센서 모듈(176))의 포토다이오드 데이터(PD Data)로 입력될 수 있다. 생체 센서(2130)는 모듈 형태로서, 아날로그/디지털 입력 변환기(2131) 및/또는 이미지 신호 프로세서(2132)를 포함할 수 있으며, 실시예에 따라 포토다이오드 데이터를 아날로그/디지털 입력 변환기(2131) 및/또는 이미지 신호 프로세서(2132)를 거쳐 이미지 정보를 생성할 수 있다. 그리고 생체 센서(2130)에 의해 생성된 이미지 정보는 다시 AP(2140)로 전달될 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 DDI는, 컨트롤 레지스터(Control register, 2115), 인터페이스(interface, 2116), 파워 모듈(2117), 타이밍 컨트롤러(timing controller, 2118), 그래픽 메모리(GRAM, 2119) 및 컬러 픽셀 게이트/소스 드라이버(2111, 2112), 적외선 픽셀 게이트/소스 드라이버(2113, 2114) 등을 포함할 수 있다.
컨트롤 레지스터(2115)는 화질 개선 또는 라인 데이터의 쉬프팅을 하는 역할을 하는 구성일 수 있으며, 인터페이스(2116)는 인터페이스 회로를 포함하는 것으로서, 어플리케이션 프로세서(2140)와 DDI 간에 송수신되는 신호들을 인터페이싱할 수 있다. 인터페이스(2116)는 동기 신호 및/ 또는 클럭 신호를 생성하여 컬러 픽셀 게이트/소스 드라이버(2111, 2112) 및/또는 적외선 소자 게이트/소스 드라이버(2113, 2114)로 전송할 수 있다.
파워 모듈(2117)은 픽셀 게이트/소스 드라이버 및/또는 디스플레이 패널 등에 전원을 공급할 수 있으며, 타이밍 컨트롤러(2118)는 픽셀 구동 드라이버의 게이팅 신호를 지연시키거나 앞당김으로써 픽셀 게이트/소스 드라이버의 타이밍을 제어하는 역할을 할 수 있다.
그래픽 메모리(2119)는 AP(2140)와 DDI(2110) 간에 전송되는 컬러(RGB) 데이터와 적외선 데이터를 저장하는 역할을 할 수 있다. 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따르면 그래픽 메모리(2119)는 한 프레임(frame)의 컬러 데이터와 적외선 데이터 크기를 동시 저장할 수 있는 크기를 갖는다.
도 21에 도시된 디스플레이 제어 시스템(또는 이미지 데이터 처리 시스템)을 통해 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 디스플레이(예: 디스플레이(210)) 및 이를 포함하는 전자 장치(예: 전자 장치(101))가 제어될 수 있다.
도 22는 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 전자 장치(예: 전자 장치(101))에서 적외선 소자로부터 방출된 빛이 외부 객체에 반사되어 센싱되는 부분을 디스플레이(예: 디스플레이(210)) 영역별로 구분하여 적용하는 모습을 나타내는 도면이다.
도 22를 참조하면, 전자 장치(예: 전자 장치(101))로서 디스플레이(예: 디스플레이(210))가 구비된 휴대용 단말이 예시적으로 도시된다. 다양한 실시예들에 따르면 디스플레이의 일 영역, 예컨대 홈키(home-key)영역을 적어도 일부 포함하는 영역(r1) 내부에 지문 인증 영역(R1)을 설정할 수 있다. 또는 이와 달리 디스플레이 측면 edge 영역을 적어도 일부 포함하는 영역(r2 또는 r3) 내부에 지문 인증 영역(R2, R3)을 설정할 수 있으며, 일 실시예에 따라 전면 디스플레이 영역을 적어도 일부 포함하는 영역(r4)에 지문 인증 영역(R4)을 설정할 수도 있다. 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 적외선 픽셀을 포함하는 디스플레이(예: 디스플레이(210))는 상기 지문 인증 영역(R1, R2, R3, R4) 중 적어도 하나의 영역에 마련될 수 있다.
도 23은 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 전자 장치(예: 전자 장치(101))의 동작 방법을 나타내는 도면이다.
도 23을 참조하면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 적어도 하나의 픽셀이 적층되어 디스플레이(예: 디스플레이(210))의 적어도 일부 영역에 포함되고, 상기 픽셀과 적어도 일부 겹치게 배치된 적외선 소자를 포함하는 전자 장치(예: 전자 장치(101))의 동작 방법에 따르면,
동작 2301과 관련하여, 전자 장치의 프로세서(예: 프로세서(120))는 이벤트 발생시 지문 인식 요청과 관련한 이벤트인지 확인(identify)할 수 있다.
프로세서(예: 프로세서(120))는 지문 인식 요청과 관련한 이벤트가 아닌 경우, 전자 장치(예 전자 장치(101))가 지문 인식 요청이 아닌 이벤트에 대한 지정된 기능을 수행하도록 할 수 있다. 지문 인식 요청과 관련한 이벤트가 아닌 경우란, 예를 들어, 사이드 키 입력에 따른 디스플레이의 홈 화면 On/Off 동작 이거나, 카메라 활성화 등과 같은 이벤트 일 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 지문 인식 요청과 관련한 이벤트는, 지문 인식이 필요한 상황, 예를 들어, 전자 장치(예: 전자 장치(101))의 전원 On/Off 상황에서 해당 전자 장치에 대한 사용자 인증이 필요한 경우, 또는 콘텐츠나 금융 상품 결제 과정에서 사용자 인증이 필요한 경우 등이 해당될 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따르면, 동작 2305와 관련하여, 프로세서(예: 프로세서(120))는 적외선 소자를 활성화 시킬 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(예: 전자 장치(101))의 디스플레이(예: 디스플레이(210))의 적어도 일부 영역에 사용자의 손가락이 위치될 경우, 손가락이 위치된 영역에 해당하는 적외선 소자를 활성화시킬 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전자 장치(예: 전자 장치(101))에 사용자가 지문 인식을 위해 손가락을 위치시켜야 하는 영역을 미리 설정해 두고, 지문 인식 요청시, 사용자가 손가락을 위치시킬 영역을 지시하는 영역을 전자 장치의 디스플레이(예: 디스플레이(210))에 출력할 수도 있다.
프로세서(예: 프로세서(120))는 전자 장치(예: 전자 장치(101))에 터치 인식이 이루어지지 않은 때 위 동작 방법을 재 수행할 수 있다. 예를 들어, 지문 센싱 가능한 디스플레이 영역에 손가락이 위치하지 않는 경우 등에 따르면, 다시 지문 인식 요청 동작(예: 동작 2301)으로 돌아가 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 전자 장치(예: 전자 장치(101))의 동작 방법을 재 수행할 수 있다.
동작 2309와 관련하여, 전자 장치(예: 전자 장치(101)는 적외선 소자가 활성화되고, 실제 터치가 감지되면 프로세서(예: 프로세서)를 통해 사용자 인증을 수행할 수 있다. 예를 들어, 적외선 소자에서 출력된 적외선 대역의 파장을 가진 빛이 사용자의 손가락에 의해 반사되어 생체 센서(예: 생체 센서(450))에 구비된 수광부에 수광되고, 생체 센서(예: 생체 센서(450))는 수광부에 입력된 광에 대응하는 이미지 정보를 DDI에 전달할 수 있다. 생성된 이미지 정보는 프로세서(예: 프로세서(120))에서 기 저장된 이미지와 비교하여 사용자 인증을 수행할 수 있다.
상기 동작 2305와 관련하여, 다양한 실시예들에 따르면, 적외선 소자와, 상기 적외선 소자가 포함된 부분의 컬러 픽셀은 서로 독립적으로 운용될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 적외선 소자를 활성화하는 동작은, 적어도 하나의 픽셀을 비활성화 하는 동작을 포함할 수도 있다.
예를 들어, 적외선 소자를 활성화 하는 동작과 함께 상기 컬러 픽셀도 함께 활성화할 수 있다. 또, 한 실시예에 따르면, 적외선 소자를 활성화 하는 동작에서, 상기 적외선 소자가 포함된 부분의 컬러 픽셀을 비활성화하는 동작을 포함할 수도 있다.
상기 동작 2305와 관련하여, 적외선 소자를 활성화 시키는 경우, 상기 적외선 소자에서 출력되는 적외선 대역의 빛은 약 1200nm 이상 대역의 파장을 가지도록 할 수 있다. 이를 통해 실리콘 계열인 컬러 픽셀용 트랜지스터가 반응하지 않도록 할 수 있다. 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 적외선 소자를 포함한 디스플레이 및 그를 포함하는 전자 장치는 향상된 외부 객체 인식 기능을 제공할 수 있으므로, 앞서 설명한 지문 인식 기능 뿐만 아니라, 에어 제스쳐(Air Gesture), 홍채 인식(Iris Scanner)기술에도 응용될 수 있다.
본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 디스플레이 및 전자 장치는 가시광선 대역 및/또는 적외선 대역의 빛을 수광하는 수광부를 이용하여 태양광의 에너지를 저장하는 태양광 충전기술(Solar Charging)에 응용될 수 있으며, IrDA(Infrared Data Association) Communication은 물론, 생체 온도 측정을 위한 온도계(Thermometer)로 응용될 수도 있다.
도 24는 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 전자 장치(예: 전자 장치(101))에서 단말 방향에 따라 적외선 발광 및 수광 영역이 조절되는 모습을 나타내는 도면이다.
도 24를 참조하면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 전자 장치(예: 전자 장치(101))는 전자 장치의 작동상태(예: 적외선을 수광하는 수광부의 포화도, 전자 장치의 기울임 정도 등), 또는 외부의 환경 상태(예: 사용자가 전자 장치를 파지한 방법, 태양의 광량 등)를 감지하고, 감지된 상태에 대응하는 전기 신호 또는 데이터 값을 생성할 수 있다.
예를 들어, 다양한 실시예들에 따른 전자 장치(예: 전자 장치(101))는 적외선을 수광하는 수광부가 디스플레이(예: 디스플레이(210))에서 방출된 적외선의 반사광을 수집할 수 있는 상태인지 여부를 감지할 수 있고 가속도계(accelerometer, 2410) 및 또는 자이로스코프(Gyroscope, 2420)를 이용하여, 전자 장치의 회전방향 또는 기울임 정도를 감지할 수 있다. 일 실시예에 따른 전자 장치(예: 전자 장치(101))는 그립 센서 등을 이용해 사용자가 전자 장치를 어떻게 파지하고 있는지를 감지할 수 있으며, 조도 센서 등을 이용해 햇빛의 광량 등을 감지할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 복수의 영역(예: R6, R7)들에서 지문 인식이 가능한 전자 장치(예: 전자 장치(101))에 있어서, 전자 장치는 상기 복수의 영역(예: R6, R7)들에 포함된 생체 센서(예: 생체 센서(450))의 수광부 중 어느 한 수광부가 포화상태에 이르러 디스플레이에서 방출된 적외선의 반사광을 효과적으로 수집할 수 없는 경우, 지문 인식을 위한 적외선 발광 및 수광 영역을 선택적으로 조절할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 가속도계(2410) 및/또는 자이로스코프(2420)을 이용하여 전자 장치의 회전 방향 또는 기울기를 실시간으로 측정 가능하며, 이를 이용해 전자 장치(예: 단말)의 방향에 따라 지문 인식을 위한 적외선 발광 및 수광 영역을 선택적으로 조절할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 복수의 영역(예: R6, R7)들에서 지문 인식이 가능한 전자 장치에 있어서, 전자 장치의 가속도계(2410) 또는 자이로스코프(2420)를 통해 측정된 정보에 기초하여 전자 장치가 가상의 좌표축인 z축과 평행한 것으로 측정된 경우, 지문 인식을 위한 복수의 적외선 발광 및 수광 영역들 중 일부 영역(예: R6)을 활성화시킬 수 있다. 예를 들어 전자 장치의 가속도 센서(2410)와 또는 자이로스코프(2420)를 통해 측정된 정보에 기초하여 전자 장치가 가상의 좌표축인 x축과 평행한 것으로 측정된 경우, 전자 장치가 z축과 평행할 때 활성화된 영역과 다른 일부 영역(예: R7)을 활성화 시킬 수 있다.
일 실시예에 따르면, 복수의 영역(예: R6, R7)들에서 지문 인식이 가능한 전자 장치(예: 전자 장치(101))에 있어서, 사용자가 전자 장치를 파지한 상태를 감지하여, 지문 인식을 위한 적외선 발광 및 수광 영역을 선택적으로 조절할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(예: 전자 장치(101))의 복수의 엣지(edge) 영역에서 지문 인식이 가능하도록 설정되어 있는 경우, 엣지 영역에 사용자의 손가락이 닿는 면적을 고려하여 지문 인식이 가장 용이한 영역에서 적외선 발광 및 수광이 이루어지도록 할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 복수의 영역(예: R6, R7)들에서 지문 인식이 가능한 전자 장치(예: 전자 장치(101))에 있어서, 전자 장치에 입사되는 태양의 광량을 측정하고, 측정된 광량에 기반하여 지문 인식을 위한 적외선 발광 및 수광 영역을 선택적으로 조절할 수 있다. 예를 들어, 태양광이 많은 정오 시간에는 적외선 발광 및 수광 영역의 조절 알고리즘을 작동시킬 수 있고, 태양광이 적은 저녁 시간에는 적외선 발광 및 수광 영역의 조절 알고리즘을 해제할 수 있다.
일 실시예에 따르면 전자 장치(예: 전자 장치(101))의 작동 상태 또는, 외부 환경 상태에 따라 적외선 발광 및 수광 영역을 선택적으로 조절할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치의 작동 상태와 외부환경 상태를 함께 고려하여, 적외선 발광 및 수광 영역을 선택적으로 조절할 수도 있다. 이에 따르면, 태양광의 직사 방향에 대향하는 영역의 생체 센서의 인식률이 낮아지게 되는 현상을 방지할 수 있다. 이로써 낮은 인식률을 가지는 생체 센서 영역의 반복 사용에 따른 전류 소모를 최소화할 수도 있다.
도 25는 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른, 전자 장치(예: 전자 장치(101))에서 적외선 소자를 활성화 하는 동작을 나타내는 도면이다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 적외선 소자는 상기 디스플레이(예: 디스플레이(210))의 제 1 영역(예: R6)의 적어도 하나의 제 1 픽셀과 적어도 일부 겹치게 배치된 제 1 적외선 소자 및 상기 디스플레이(예: 디스플레이(210))의 제 2 영역(예: R7)의 적어도 하나의 제 2 픽셀과 적어도 일부 겹치게 배치된 제 2 적외선 소자를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 적외선 소자를 활성화 하는 동작(예: 동작 2303)과 관련하여, 상기 전자 장치의 상태를 확인하는 동작(동작 2501); 및 상기 전자 장치의 상태가 제 1 조건을 만족하는 경우, 상기 제 1 적외선 소자를 활성화(동작 2503) 하고, 상기 전자 장치의 상태가 제 2 조건을 만족하는 경우, 상기 제 2 적외선 소자를 활성화(동작 2505) 하는 동작을 포함할 수 있다.
도 25를 참조하면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른, 전자 장치(예: 전자 장치(101))는, 동작 2501과 관련하여, 전자 장치는 센서 모듈(예: 센서 모듈(176))을 이용하여 전자 장치의 상태를 확인할 수 있다. 여기서, 전자 장치의 상태란, 전자 장치(예: 전자 장치(101))의 작동 상태 또는, 외부 환경 상태를 의미할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 전자 장치의 작동 상태와 외부 환경 상태를 함께 고려할 수 있다.
전자 장치(예: 전자 장치(101))의 프로세서(예: 프로세서(120))는 전자 장치의 디스플레이(예: 디스플레이(210)) 내의 복수의 지문 인식 영역 중 특정 영역을 선택할 수 있다.
전자 장치(예: 전자 장치(101))의 작동 상태 또는, 외부 환경 상태를 고려했을 때, 지문을 인식할 수 있도록 미리 설정된 영역에서의 적외선을 이용한 지문 인식률이 현저히 낮은 경우일 수 있다. 일 실시예에 따르면 지문 인식률이 높은 디스플레이(예: 디스플레이(210))의 다른 영역이 존재하는 경우, 프로세서(예: 프로세서(120))는 해당 영역으로 지문 인식 영역의 변경을 수행할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치의 상태를 확인했을 때 적외선을 이용한 지문 인식률이 허용 가능한 수치를 가지는 경우라면, 프로세서(예: 프로세서(120))는 지문 인식 영역의 변경을 수행하지 않을 수 있다. 본 문서에 개시된 일 실시예에 따르면, 전자 장치(예: 전자 장치(101))는 전자 장치의 방위(또는 기울기)와 태양광의 입사 방향을 고려하여 지문 인식 영역을 변경할 수도 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따르면, 복수의 영역에 구분되어 배치된 복수의 적외선 소자들(예: 제 1 적외선 소자, 제 2 적외선 소자) 중 하나를 선택적으로 활성화시킬 수 있는 조건들(예: 제 1 조건, 제 2 조건)을 설정할 수 있다. 상기 조건들(예: 제 1 조건, 제 2 조건)은 전자 장치(예: 전자 장치(101))의 회전 방향, 기울기, 지문인식률 등에 따라 구분되어 설정될 수 있다. 이에 따르면, 전자 장치(예: 전자 장치(101))의 회전 방향, 기울기, 지문인식률이 제 1 조건을 만족하는 경우 제 1 적외선 소자를 활성화 할 수 있고, 제 2 조건을 만족하는 경우 제 2 적외선 소자를 활성화할 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 전자 장치는 다양한 형태의 장치가 될 수 있다. 전자 장치는, 예를 들면, 휴대용 통신 장치 (예: 스마트폰), 컴퓨터 장치, 휴대용 멀티미디어 장치, 휴대용 의료 기기, 카메라, 웨어러블 장치, 또는 가전 장치를 포함할 수 있다. 본 문서의 실시예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않는다.
본 문서의 다양한 실시예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시예들로 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 또는 관련된 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 아이템에 대응하는 명사의 단수 형은 관련된 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한, 상기 아이템 한 개 또는 복수 개를 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나", "A 또는 B 중 적어도 하나,""A, B 또는 C," "A, B 및 C 중 적어도 하나,"및 "A, B, 또는 C 중 적어도 하나"와 같은 문구들 각각은 그 문구들 중 해당하는 문구에 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1", "제 2", 또는 "첫째" 또는 "둘째"와 같은 용어들은 단순히 해당 구성요소를 다른 해당 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있으며, 해당 구성요소들을 다른 측면(예: 중요성 또는 순서)에서 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에, "기능적으로" 또는 "통신적으로"라는 용어와 함께 또는 이런 용어 없이, "커플드" 또는 "커넥티드"라고 언급된 경우, 그것은 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로(예: 유선으로), 무선으로, 또는 제 3 구성요소를 통하여 연결될 수 있다는 것을 의미한다.
본 문서에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구현된 유닛을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로 등의 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는, 상기 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예를 들면, 일 실시예에 따르면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)의 형태로 구현될 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들은 기기(machine)(예: 전자 장치(101)) 의해 읽을 수 있는 저장 매체(storage medium)(예: 내장 메모리(136) 또는 외장 메모리(138))에 저장된 하나 이상의 명령어들을 포함하는 소프트웨어(예: 프로그램(140))로서 구현될 수 있다. 예를 들면, 기기(예: 전자 장치(101))의 프로세서(예: 프로세서(120))는, 저장 매체로부터 저장된 하나 이상의 명령어들 중 적어도 하나의 명령을 호출하고, 그것을 실행할 수 있다. 이것은 기기가 상기 호출된 적어도 하나의 명령어에 따라 적어도 하나의 기능을 수행하도록 운영되는 것을 가능하게 한다. 상기 하나 이상의 명령어들은 컴파일러에 의해 생성된 코드 또는 인터프리터에 의해 실행될 수 있는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장매체 는, 비일시적(non-transitory) 저장매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, ‘비일시적’은 저장매체가 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다.
일 실시예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory (CD-ROM))의 형태로 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어TM)를 통해 또는 두개의 사용자 장치들(예: 스마트폰들) 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 기술한 구성요소들의 각각의 구성요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전술한 해당 구성요소들 중 하나 이상의 구성요소들 또는 동작들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성요소들 또는 동작들이 추가될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 구성요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성요소는 상기 복수의 구성요소들 각각의 구성요소의 하나 이상의 기능들을 상기 통합 이전에 상기 복수의 구성요소들 중 해당 구성요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 상기 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따르면, 기판; 상기 기판 위에 형성된 제 1 가시광선 대역의 빛을 출력하기 위한 제 1 소자; 적외선 대역의 빛을 출력하기 위한 제 2 소자; 및 제 2 가시광선 대역의 빛을 출력하기 위한 제 3 소자를 포함하고, 상기 제 3 소자는 상기 제 2 소자 위에(on) 상기 제 2 소자와 적어도 일부가 겹치도록 배치된 디스플레이를 제공할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 적외선 대역의 빛을 출력하기 위한 제 4 소자를 포함하고, 상기 제 1 소자는 상기 제 4 소자 위에(on) 상기 제 4 소자와 적어도 일부가 겹치도록 배치될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 디스플레이에는 생체 정보를 획득하기 위한 생체 센서가 배치될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 제 2 소자에서 출력된 적외선 대역의 빛이 디스플레이 외부 객체에 반사되어 돌아온 반사광을 수광하는 수광부를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 제 1 소자는 상기 수광부 위에(on) 상기 수광부와 적어도 일부가 겹치도록 배치될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 제 1 소자는 지정된 색을 표시하고, 및 상기 제 3 소자는 상기 지정된 색과 다른 지정된 색을 표시할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 제 2 소자는 상기 제 1 소자와 제 3 소자가 실질적으로(substantially) 반응하지 않는 지정된 대역의 적외선을 출력할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 지정된 대역의 적외선은 1200nm 이상의 파장을 가질 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 제 2 소자는 태양광의 적외선 대역의 빛이 공기 중에 흡수되는 지정된 대역의 빛을 출력할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 지정된 대역의 빛은 1350nm 내지 1400nm의 파장을 가질 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 제 3 소자와 제 2 소자가 겹치는 부분의 적어도 일부 영역에 전하 생성층이 배치될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 제 3 소자와 제 2 소자는 서로 다른 전원 배선으로 연결되어, 상기 제 3 소자와 제 2 소자를 통한 빛의 출력을 서로 독립적으로 수행할 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따르면, 하우징; 하우징의 적어도 일 면에 장착된 디스플레이; 상기 디스플레이에서 발광된 가시광선 대역의 빛 또는 적외선 대역의 빛의 적어도 일부를 이용하여 사용자의 지문과 관련된 정보를 획득하기 위한 생체 센서 모듈; 및 상기 사용자의 상기 지문과 관련된 상기 정보에 적어도 일부 기반하여, 상기 지문에 대한 인증을 수행하기 위한 프로세서;를 포함하고, 상기 디스플레이는, 기판; 상기 기판 위에 형성된 상기 가시광선 대역의 빛을 출력하기 위한 컬러 픽셀; 및 상기 컬러 픽셀의 적어도 일부와 겹치게 배치된 상기 적외선 대역의 빛을 출력하기 위한 적외선 픽셀을 포함하는 전자 장치를 제공할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 디스플레이는, 지문 인식 기능을 수행하기 위하여 적외선 대역의 빛을 독립적으로 발광하도록 설정될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 디스플레이는, 상기 기판 상에 적외선 대역의 빛을 수광하기 위한 수광부를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 수광부는 반사된 빛을 안내하는 적어도 하나의 가이드 월(guide wall)과, 상기 반사된 빛을 수광하는 적어도 하나의 포토다이오드를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 적외선 대역의 빛을 발광하는 적외선 픽셀 및 적외선 대역의 빛을 수광하는 수광부를 적어도 두개의 영역에서 구비하며, 적외선을 발광하고 수광하는 영역이 가변될 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따르면, 적어도 하나의 픽셀이 디스플레이의 적어도 일부 영역에 포함되고, 상기 적어도 하나의 픽셀과 적어도 일부 겹치게 배치된 적외선 소자를 포함하는 전자 장치에 있어서, 지문 인식 요청을 확인(identify)하는 동작; 상기 지문 인식 요청에 적어도 일부 기반하여 상기 적외선 소자를 활성화하는 동작; 및 상기 활성화된 적외선 소자를 이용하여 상기 전자 장치에 대응되는 사용자의 지문을 획득하는 동작;을 포함하는 방법을 제공할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 적외선 소자를 활성화 하는 동작은, 적어도 하나의 픽셀을 비활성화 하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 적외선 소자는 상기 디스플레이의 제 1 영역의 적어도 하나의 제 1 픽셀과 적어도 일부 겹치게 적층된 제 1 적외선 소자 및 상기 디스플레이의 제 2 영역의 적어도 하나의 제 2 픽셀과 적어도 일부 겹치게 적층된 제 2 적외선 소자를 포함하고, 상기 적외선 소자를 활성화 하는 동작은, 상기 전자 장치의 상태를 확인하는 동작; 상기 전자 장치의 상태가 제 1 조건을 만족하는 경우,에 상기 제 1 적외선 소자를 활성화 하고, 상기 전자 장치의 상태가 제 2 조건을 만족하는 경우, 상기 제 2 적외선 소자를 활성화 하는 동작을 포함할 수 있다.
이상에서 설명한 본 문서에 개시된 다양한 실시예의 디스플레이 및 이를 포함한 전자장치는 전술한 실시예 및 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 문서에 개시된 기술적 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
외부 객체 : 10
융선부 : 12
골선부 : 11
전자 장치 : 101, 300, 400
디스플레이 : 210, 301, 401
커버 글래스 : 410, 510,
접착층 : 521
편광층 : 522
표시 패널 : 430, 530
파장 선택부 : 540
생체 센서 : 450, 550
기판 : 560
후면 패널 : 470, 570

Claims (20)

  1. 디스플레이에 있어서,
    기판;
    상기 기판 위에 형성된 제 1 가시광선 대역의 빛을 출력하기 위한 제 1 소자;
    적외선 대역의 빛을 출력하기 위한 제 2 소자; 및
    제 2 가시광선 대역의 빛을 출력하기 위한 제 3 소자를 포함하고,
    상기 제 3 소자는 상기 제 2 소자 위에(on) 상기 제 2 소자와 적어도 일부가 겹치도록 배치된 디스플레이.
  2. 제 1 항에 있어서,
    적외선 대역의 빛을 출력하기 위한 제 4 소자를 포함하고, 상기 제 1 소자는 상기 제 4 소자 위에(on) 상기 제 4 소자와 적어도 일부가 겹치도록 배치된 디스플레이.
  3. 제 1 항에 있어서,
    생체 정보를 획득하기 위한 생체 센서가 배치되는 디스플레이.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 소자에서 출력된 적외선 대역의 빛이 디스플레이 외부 객체에 반사되어 돌아온 반사광을 수광하는 수광부를 포함하는 디스플레이.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 소자는 상기 수광부 위에(on) 상기 수광부와 적어도 일부가 겹치도록 배치된 디스플레이
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 소자는 지정된 색을 표시하고, 상기 제 3 소자는 상기 지정된 색과 다른 지정된 색을 표시하는 디스플레이.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 소자는 상기 제 1 소자 및 제 3 소자가 실질적으로(substantially) 반응하지 않는 지정된 대역의 적외선을 출력하는 디스플레이.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 지정된 대역의 적외선은 1200nm 이상의 파장을 갖는 디스플레이.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 소자는 태양광의 적외선 대역의 빛이 공기 중에 흡수되는 지정된 대역의 빛을 출력하는 디스플레이.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 지정된 대역의 빛은 1350nm 내지 1400nm의 파장을 갖는 디스플레이.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 소자와 제 2 소자가 겹치는 부분의 적어도 일부 영역에 전하 생성층이 배치된 디스플레이.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 소자와 제 2 소자는 서로 다른 전원 배선으로 연결되어,
    상기 제 3 소자와 제 2 소자를 통한 빛의 출력을 서로 독립적으로 수행할 수 있는 디스플레이.
  13. 전자 장치에 있어서,
    하우징;
    하우징의 적어도 일 면에 장착된 디스플레이;
    상기 디스플레이에서 발광된 가시광선 대역의 빛 또는 적외선 대역의 빛의 적어도 일부를 이용하여 사용자의 지문과 관련된 정보를 획득하기 위한 생체 센서 모듈; 및
    상기 사용자의 상기 지문과 관련된 상기 정보에 적어도 일부 기반하여, 상기 지문에 대한 인증을 수행하기 위한 프로세서;를 포함하고,
    상기 디스플레이는,
    기판;
    상기 기판 위에 형성된 상기 가시광선 대역의 빛을 출력하기 위한 컬러 픽셀; 및
    상기 컬러 픽셀의 적어도 일부와 겹치게 배치된 상기 적외선 대역의 빛을 출력하기 위한 적외선 소자를 포함하는 전자 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 디스플레이는, 지문 인식 기능을 수행하기 위하여 적외선 대역의 빛을 독립적으로 발광하도록 설정된 전자 장치.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 디스플레이는,
    상기 기판 상에 적외선 대역의 빛을 수광하기 위한 수광부를 포함하는 전자 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 수광부는 반사된 빛을 안내하는 적어도 하나의 가이드 월(guide wall)과, 상기 반사된 빛을 수광하는 적어도 하나의 포토다이오드를 포함하는 전자 장치.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 적외선 대역의 빛을 발광하는 적외선 픽셀 및 적외선 대역의 빛을 수광하는 수광부를 적어도 두개의 영역에서 구비하며, 적외선을 발광하고 수광하는 영역이 가변되는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  18. 적어도 하나의 픽셀이 디스플레이의 적어도 일부 영역에 포함되고, 상기 적어도 하나의 픽셀과 적어도 일부 겹치게 배치된 적외선 소자를 포함하는 전자 장치에 있어서,
    지문 인식 요청을 확인(identify)하는 동작;
    상기 지문 인식 요청에 적어도 일부 기반하여 상기 적외선 소자를 활성화하는 동작; 및
    상기 활성화된 적외선 소자를 이용하여 상기 전자 장치에 대응되는 사용자의 지문을 획득하는 동작;을 포함하는 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 적외선 소자를 활성화 하는 동작은, 상기 적어도 하나의 픽셀을 비활성화 하는 동작을 포함하는 방법.
  20. 제 18 항에 있어서, 상기 적외선 소자는 상기 디스플레이의 제 1 영역의 적어도 하나의 제 1 픽셀과 적어도 일부가 겹치게 적층된 제 1 적외선 소자 및 상기 디스플레이의 제 2 영역의 적어도 하나의 제 2 픽셀과 적어도 일부 겹치게 적층된 제 2 적외선 소자를 포함하고, 상기 적외선 소자를 활성화 하는 상기 동작은,
    상기 전자 장치의 상태를 확인하는 동작; 및
    상기 전자 장치의 상태가 제 1 조건을 만족하는 경우,상기 제 1 적외선 소자를 활성화 하고, 상기 전자 장치의 상태가 제 2 조건을 만족하는 경우, 상기 제 2 적외선 소자를 활성화 하는 동작을 포함하는 방법.
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