CN112086473A - 包括光电传感器单元的显示设备 - Google Patents

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Abstract

提供了显示设备，该显示设备包括衬底。衬底包括显示区域和感测区域，显示区域包括多个像素，感测区域设置在显示区域的至少一个区域中。电路元件层设置在衬底上，电路元件层包括多个导电层。发光元件层设置在电路元件层上。发光元件层包括多个发光元件。传感器层设置在衬底上。传感器层包括多个光电传感器单元，每个光电传感器单元包括传感器像素。光电传感器单元以不规则图案布置在感测区域中。

Description

包括光电传感器单元的显示设备
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年6月12日提交的第10-2019-0069617号韩国专利申请的优先权，该韩国专利申请的公开内容通过引用以其整体并入本文。
技术领域
本发明大体上涉及显示设备，且更具体地，涉及包括光电传感器单元的显示设备。
背景技术
包括智能电话和平板个人计算机(PC)的显示设备在每日生活以及当今时代中无处不在。使用用户的指纹的生物测定认证方法已经被广泛地用于这种显示设备中。为了提供指纹感测功能，可以将指纹传感器内置在显示设备中或附接到显示设备。
指纹传感器例如可以是光敏型指纹传感器。光敏型指纹传感器可以包括光源、镜头和光电传感器阵列。光电传感器阵列可以制造为例如CMOS图像传感器(CIS)或薄膜晶体管(TFT)传感器。
CIS具有优于TFT传感器的优点。例如，通过使用将由光引起的电子改变为电压并输出电压的方法，CIS具有以下特征：比TFT传感器相对较快的处理速度、与TFT传感器相比较低的功耗和实现较高的分辨率。然而，当CIS应用于显示设备中的大面积时，制造显示设备的成本增加。由于低价格，TFT传感器可以应用于大面积。然而，使用TFT传感器仅可能实现低分辨率，且因此，指纹感测精度可能变差。
发明内容
本发明的示例性实施例提供了具有光敏型指纹传感器的显示设备，所述光敏型指纹传感器包括彼此间隔开的多个光电传感器单元。
根据本发明的示例性实施例，提供了包括衬底的显示设备。衬底包括显示区域和感测区域，显示区域包括多个像素，感测区域设置在显示区域的至少一个区域中。电路元件层设置在衬底上，且电路元件层包括多个导电层。发光元件层设置在电路元件层上。发光元件层包括多个发光元件。传感器层设置在衬底上。传感器层包括多个光电传感器单元，每个光电传感器单元包括传感器像素。光电传感器单元以不规则图案布置在感测区域中。
根据本发明的示例性实施例，多个光电传感器单元设置成包括多个行和多个列的二维阵列。多个光电传感器单元中的至少一个光电传感器单元在列方向上不与多个光电传感器单元中的、布置在最邻近行中的任何其它光电传感器单元对齐。
根据本发明的示例性实施例，光电传感器单元布置成包括多个行和多个列的二维阵列。多个光电传感器单元中的至少一个光电传感器单元在行方向上不与多个光电传感器单元中的、布置在最邻近列中的任何其它光电传感器单元对齐。
根据本发明的示例性实施例，在行方向和列方向上的多个光电传感器单元中的邻近光电传感器单元之间的距离为5mm或更小。
根据本发明的示例性实施例，在行方向和列方向上的多个光电传感器单元中的邻近光电传感器单元之间的距离为5mm或更小。
根据本发明的示例性实施例，光电传感器单元的宽度或直径为5mm或更小。
根据本发明的示例性实施例，光电传感器单元的总面积等于或小于感测区域的面积的1/2。
根据本发明的示例性实施例，指纹检测器配置为将驱动信号施加到传感器像素并接收从传感器像素输出的电信号。
根据本发明的示例性实施例，指纹检测器包括水平驱动器、垂直驱动器和控制器。水平驱动器配置为通过驱动线向传感器像素施加驱动信号。垂直驱动器配置为将从传感器像素输出的模拟信号转换为数字信号并输出该数字信号。控制器配置为生成时序信号，并基于生成的时序信号来控制水平驱动器和垂直驱动器。
根据本发明的示例性实施例，光阻挡层设置在衬底和电路元件层之间。光阻挡层具有形成在其中的针孔，该针孔允许光选择性地通过。
根据本发明的示例性实施例，光阻挡层包括多个针孔区域，在所述针孔区域中形成有相应的针孔，并且所述针孔不规则地布置在光阻挡层中。
根据本发明的示例性实施例，针孔区域设置成包括多个行和多个列的二维阵列。针孔区域中的至少一个在列方向上不与布置在最邻近行中的任何其它针孔区域对齐。
根据本发明的示例性实施例，针孔区域设置成包括多个行和多个列的二维阵列。针孔区域中的至少一个在行方向上不与布置在最邻近列中的任何其它针孔区域对齐。
根据本发明的示例性实施例，针孔区域布置为与光电传感器单元一一对应。
根据本发明的示例性实施例，多个导电层包括：半导体层，包括有效图案，有效图案包括至少一个晶体管；第一栅极层，包括与有效图案重叠的栅电极；第二栅极层，包括至少一个电容器电极；以及源-漏层，包括源电极和漏电极，源电极和漏电极连接到有效图案。
根据本发明的示例性实施例，电路元件层包括多个透光区域，每个透光区域包括透光孔。透光孔中的每一个包括形成为在半导体层、第一栅极层、第二栅极层和源-漏层中彼此重叠的多层开口。
根据本发明的示例性实施例，透光区域设置为包括多个行和多个列的二维阵列。透光区域中的至少一个在列方向上不与布置在最邻近行中的任何其它透光区域对齐。
根据本发明的示例性实施例，透光区域设置为包括多个行和多个列的二维阵列，其中，透光区域中的至少一个在行方向上不与设置在最邻近列中的任何其它透光区域对齐。
根据本发明的示例性实施例，透光区域布置为与光电传感器单元一一对应。
根据本发明的示例性实施例，提供了包括衬底的显示设备。衬底包括显示区域，显示区域包括多个像素。感测区域设置在显示区域的至少一个区域中。电路元件层设置在衬底的第一表面上。电路元件层包括多个导电层。发光元件层设置在电路元件层上。发光元件层包括多个发光元件。多个针孔设置在电路层和/或光阻挡层中，该光阻挡层设置在电路元件层与衬底之间。传感器层设置在衬底的与第一表面相对的第二表面上。传感器层包括多个光电传感器单元，每个光电传感器单元包括传感器像素。光电传感器单元、传感器像素和针孔当中的至少一个以不规则图案布置在感测区域中。光电传感器单元在厚度方向上至少部分地与像素重叠，并且配置为使用多个像素中的、设置在感测区域中的至少一些像素作为光源。
附图说明
根据以下结合附图的详细描述，将更清楚理解本公开的上述和其它方面以及特征，其中：
图1和图2是示意性示出根据本发明的示例性实施例的显示设备的平面图；
图3是根据本发明的示例性实施例的显示设备的剖视图；
图4是示意性示出根据本发明构思的示例性实施例的包括传感器像素和指纹检测器的光电传感器单元的配置的平面图；
图5是示出根据本发明的示例性实施例的图4中所示的传感器像素的电路图；
图6A、图6B、图6C、图6D和图6E是示出根据本发明的示例性实施例的像素和传感器像素的各种布置的平面图；
图7、图8和图9是示出根据本发明的示例性实施例的光电传感器单元的各种布置的平面图；
图10和图11是示意性示出根据本发明的示例性实施例的显示设备的平面图；
图12是示出根据本发明的示例性实施例的显示设备的剖视图；
图13、图14和图15是示出根据本发明的各种示例性实施例的图12中所示的光阻挡层的平面图；
图16是根据本发明的示例性实施例的显示设备的剖视图；
图17是示出根据本发明的示例性实施例的像素的电路图；
图18是示出根据本发明的示例性实施例的图17中所示的像素的布局的平面图；
图19是沿着图18中所示的线I-I'截取的剖视图；
图20是沿着图18中所示的线II-II'截取的剖视图；以及
图21A、图21B、图21C和图21D是示出根据本发明的示例性实施例的像素、传感器像素和针孔的布置的平面图。
具体实施方式
在附图中，为了例证的清楚起见，可以夸大尺寸。应当理解，当元件被称为在两个元件“之间”时，它可以是两个元件之间的唯一元件，或者也可以存在一个或多个居间元件。
遍及附图和具体实施方式，相同的附图标记可以表示相同的元件。
如本文所用，术语“不规则图案”或“不规则图案化的”可用于表示元件的相对于彼此呈现不均匀的列密度、行密度、尺寸和/或间隔的多个单元。
图1和图2是示意性示出根据本发明的示例性实施例的设置在显示设备10中的显示面板110和用于驱动显示面板110的驱动电路200的平面图。为了便于例证，在图1和图2中分开示出了显示面板110和驱动电路200，但是本发明不限于此。例如，驱动电路200的整体或一部分可以与显示面板110一体地实现，或者可以设置在显示面板110上。
显示设备10可以设置成各种形状。例如，显示设备10可以设置成具有两对彼此平行的边的矩形板形状。显示设备10可以在其显示表面处显示视觉信息(例如，文本、视频、图片、二维或三维图像等)。
显示设备10的全部或至少一部分可以具有柔性。例如，显示设备10可以遍布整个显示设备10具有柔性，或者可以仅在与显示设备10的指定柔性区域对应的区域中具有柔性。
参考图1和图2，显示设备10包括显示面板110和用于驱动显示面板110的驱动电路200。
显示面板110包括显示区域AA和非显示区域NA。显示区域AA是其中设置有多个像素PXL(在本文中也可以称为子像素)的区域。显示区域AA在本文中也可称为显示面板110的有效区域。在本发明的示例性实施例中，像素PXL中的每一个可以包括至少一个发光元件。显示设备10与接收到的图像数据输入相对应地驱动像素PXL，从而在显示面板110的显示区域AA中显示图像。
在本发明的示例性实施例中，显示区域AA可以包括感测区域SA。感测区域SA可以包括设置在显示区域AA中的像素PXL当中的至少一些像素PXL。
在本发明的示例性实施例中，如图1中所示，显示区域AA的至少一部分也可以起到感测区域SA的作用。
在图2中所示的本发明的示例性实施例中，整个显示区域AA也可以起到感测区域SA的作用。
在本发明的示例性实施例中，可以在显示区域AA上形成规则或不规则布置的多个感测区域SA。术语“不规则布置”可以表示感测区域SA的非均匀的布置、尺寸、间隔、列密度和/或行密度。多个感测区域SA也可以具有可以彼此相同或不同的各种面积和形状。
尽管在图1中示出了其中在显示区域AA的至少一部分中形成单个感测区域SA的示例，但是本发明的范围不限于此。例如，显示区域AA和感测区域SA可以设置为仅在部分区域中彼此重叠。
根据本发明的示例性实施例，感测区域SA可以与显示设备10的非显示区域NA至少部分地重叠。
非显示区域NA是设置在显示区域AA的周边处的区域，并且可以被称为非有效区域。例如，在平面图中，非显示区域NA可以是至少部分地围绕显示区域AA的周界的区域。在本发明的示例性实施例中，非显示区域NA可包括布线区域、焊盘区域、各种虚设区域等。
在本发明的示例性实施例中，显示设备10还可以包括设置在感测区域SA中的多个光电传感器单元PHU。光电传感器单元PHU可以包括用于感测光的至少一个传感器像素。
在本发明的示例性实施例中，当从设置在显示设备10中的光源发射的光被外部对象(诸如用户的手指)反射时，传感器像素可以感测反射的光并输出与反射的光相对应的电信号(例如，电压信号)。然后，电信号可以被传送到驱动电路200(将在后面描述)以用于指纹感测。在下文中，尽管描述了其中光电传感器单元PHU用于指纹感测的示例，但是光电传感器单元PHU可以用于执行触摸传感器、扫描仪等的各种功能。
在本发明的示例性实施例中，光电传感器单元PHU可以以任意图案布置成在感测区域SA中彼此间隔开。例如，光电传感器单元PHU可以布置成包括多个行和多个列的二维阵列。
对于光电传感器单元PHU中的至少一些，最邻近行上的任何其它光电传感器单元PHU可以在列方向上不对齐。替代地，对于光电传感器单元PHU中的一些，最邻近列中的任何其它光电传感器单元PHU可以在行方向上不对齐。光电传感器单元PHU可以配置为多个传感器像素。当光电传感器单元PHU布置在感测区域SA中时，传感器像素可以与像素PXL重叠或者可以布置在像素PXL的周边处。例如，传感器像素中的一些或全部可以与像素PXL重叠，或者可以设置在像素PXL之间。在本文中，将参考图6A、图6B、图6C、图6D和图6E更详细地描述描绘传感器像素SPXL和像素PXL的布置的本发明的各种示例性实施例。
在其中光电传感器单元PHU与像素PXL重叠的本发明的示例性实施例中，光电传感器单元PHU可以使用设置在每个像素PXL中的发光元件作为光源。因此，光电传感器单元PHU连同设置在像素PXL中的发光元件可以构成例如光敏型传感器(例如，指纹传感器)。如上所述，当使用像素PXL作为光源而没有任何外部光源来配置具有内置指纹传感器的显示设备10时，可以减小光敏型指纹传感器和具有该传感器的显示设备10的模块厚度，并且可以降低制造成本。
根据本发明的示例性实施例，光电传感器单元PHU可以布置在显示面板110的第一表面(例如，后表面)上，该第一表面面对显示面板110的其上显示图像的第二表面(例如，前表面)。然而，本发明不限于此。
驱动电路200可以发送用于驱动显示面板110的驱动信号。例如，驱动电路200可以向显示面板110输出用于驱动显示面板110的、与图像数据相对应的数据信号，和/或可以输出用于驱动光电传感器单元PHU的驱动信号。驱动电路200可以接收电信号(例如，从光电传感器单元PHU接收的电压信号)。驱动电路200可以通过分析接收到的电信号来检测用户的指纹的形状和/或轮廓。
在本发明的示例性实施例中，驱动电路200可以包括面板驱动器210和指纹检测器220。尽管在图1和图2中将面板驱动器210和指纹检测器220示出为彼此分离，但是本发明的范围不限于此。例如，指纹检测器220的至少一部分可以与面板驱动器210集成在一起，或者与面板驱动器210一起操作。
面板驱动器210可以在顺序扫描显示区域AA的像素PXL的同时向像素PXL提供对应于图像数据的数据信号。然后，显示面板110可以显示对应于图像数据的图像。
在本发明的示例性实施例中，面板驱动器210可以向像素PXL提供驱动信号以启动指纹感测。可以提供驱动信号以允许像素PXL通过发射光而作为光电传感器单元PHU的光源操作。例如，从像素PXL中的至少一个发射的光可以在基本上与显示区域AA的平面垂直的方向上透射。发射的光随后可以被外部对象反射，并且反射的光然后可以由设置在感测区域SA中的光电传感器单元PHU检测。因此，可以将用于指纹感测的驱动信号提供至设置在显示面板110的显示区域AA中的像素PXL(例如，设置在感测区域SA中的像素PXL)。在本发明的示例性实施例中，用于指纹感测的驱动信号可以由指纹检测器220提供。
指纹检测器220可以将用于驱动传感器像素SPXL的驱动信号传送到光电传感器单元PHU，并且基于从光电传感器单元PHU的传感器像素SPXL接收的电信号来检测用户的指纹。
图3是图1和图2中所示的显示设备10的剖视图。例如，图3示出了图1和图2中所示的显示设备10的感测区域SA中的截面。
参考图3的截面，显示设备10的感测区域SA可以包括显示面板110和在感测区域SA中设置在显示面板110上的传感器层PSL。此外，显示设备10可以包括衬底SUB、电路元件层BPL、发光元件层LDL、第一保护层PTL1、第一粘合层ADL1和窗WIN，其中电路元件层BPL、发光元件层LDL、第一保护层PTL1、第一粘合层ADL1和窗WIN可以顺序地设置在衬底SUB的第二表面(例如，前表面)上。此外，显示设备10可以包括第二粘合层ADL2和第二保护层PTL2，它们在感测区域SA中顺序地设置在衬底SUB的第一表面(例如，后表面)上。
衬底SUB是显示面板110的基础衬底，并且可以是基本上透明的透射衬底。衬底SUB可以是包括玻璃和/或钢化玻璃的刚性衬底，或包括塑料的柔性衬底。然而，衬底SUB的材料不限于此，并且衬底SUB可以由各种材料制成。
如图1和图2中所示，衬底SUB可以包括显示区域AA和非显示区域NA。此外，显示区域AA可以包括多个像素区域PXA，在像素区域PXA中设置和/或形成有相应的像素PXL。
电路元件层BPL可以设置在衬底SUB的第二表面(例如，前表面)上，并且可以包括至少一个导电层。例如，电路元件层BPL可以包括构成像素PXL的像素电路的多个电路元件以及用于提供各种电源和用于驱动像素PXL的信号的布线。电路元件层BPL可以包括各种类型的电路元件，诸如至少一个晶体管和至少一个电容器，并且可以包括用于构成连接到电路元件的布线的多个导电层。此外，电路元件层BPL可以包括设置在多个导电层之间的至少一个绝缘层。另外，电路元件层BPL可以包括布线部分，该布线部分设置在衬底SUB的非显示区域NA中以向连接到像素PXL的布线提供相应的电源和相应的信号。
发光元件层LDL可以设置在电路元件层BPL的第二表面(例如，前表面)上。发光元件层LDL可以包括通过接触孔等连接到电路元件层BPL的电路元件和/或布线的多个发光元件LD。在本发明的示例性实施例中，可以在像素区域PXA中的每一个中设置多个发光元件LD中的至少一个发光元件LD。
像素PXL中的每一个可以包括设置在电路元件层BPL中的电路元件以及在电路元件层BPL的第二表面(例如，前表面)上设置在发光元件层LDL中的至少一个发光元件LD。稍后将在本文中详细描述像素PXL的结构。
第一保护层PTL1可以设置在发光元件层LDL的第二表面(例如，前表面)上以覆盖显示区域AA。第一保护层PTL1可以包括封装构件，诸如薄膜封装(TFE)层或封装衬底，并且除了封装构件之外还包括保护膜等。
第一粘合层ADL1在第一保护层PTL1和窗WIN之间设置在衬底SUB的第二表面(例如，前表面)上。第一粘合层ADL1可以将第一保护层PTL1和窗WIN彼此联接。第一粘合层ADL1可以包括透明粘合剂，诸如光学透明粘合剂(OCA)。除了透明粘合剂之外，第一粘合层ADL1可以包括各种粘合材料。
窗WIN是设置在包括显示面板110的显示设备10的模块最上部处的保护构件，并且可以是基本上透明的透射衬底。窗WIN可以具有多层结构，包括玻璃衬底、塑料膜和/或塑料衬底。窗WIN可以包括刚性或柔性衬底，并且构成窗WIN的材料没有特别限制。
在本发明的示例性实施例中，显示设备10还可以包括偏振片和/或触摸传感器层(例如，触摸电极层)。例如，显示设备10还可以包括设置在第一保护层PTL1和窗WIN之间的偏振片和/或触摸传感器层。
第二保护层PTL2可以设置在衬底SUB的第一表面(例如，后表面)上。第二保护层PTL2可以通过第二粘合层ADL2联接到衬底SUB。例如，第二粘合层ADL2可以将衬底SUB的第一表面(例如，后表面)和第二保护层PTL2的第二表面(例如，前表面)彼此牢固地联接。第二粘合层ADL2可以包括透明粘合剂，诸如OCA。第二粘合层ADL2可以包括压敏粘合剂(PSA)，其中当施加用于允许第二粘合层ADL2粘附到粘合表面的压力时，粘合材料起作用。当第二粘合层ADL2包括PSA时，第二粘合层ADL2可以在室温下通过使用压力而不用单独的热处理或UV处理而附接到粘合表面。
第二保护层PTL2可以防止外部氧气和湿气污染显示面板110，并且可以设置成单层或多层结构的形式。第二保护层PTL2可以设置为膜，以进一步保持显示面板110的柔性。第二保护层PTL2可以通过包括透明粘合剂(诸如OCA)的另一个粘合层联接到传感器层PSL。
在本发明的示例性实施例中，可在第二保护层PTL2的第一表面(例如，后表面)上进一步设置选择性光阻挡膜。选择性光阻挡膜可以阻挡特定的频率区域(例如，包括在入射到显示设备10的外部光中的紫外光)，以防止环境光到达光电传感器单元PHU。尽管上面描述了在第二保护层PTL2的第一表面(例如，后表面)上进一步设置选择性光阻挡膜的情况，但是本发明不限于此。根据本发明的示例性实施例，选择性光阻挡膜可以设置在显示设备10的任何层中，只要将选择性光阻挡膜设置在传感器层PSL的第二表面(例如，前表面)上即可。例如，选择性光阻挡膜可以设置在显示面板110的任何层中，只要其设置在窗WIN和传感器层PSL的第二表面(例如，前表面)之间。当显示面板110中包括用于阻挡紫外光的组件时，可以省略选择性光阻挡膜。
传感器层PSL可以通过粘合剂等附接到显示面板110的第一表面(例如，后表面)以与显示面板110的至少一个区域重叠。传感器层PSL可以设置成与显示面板110重叠，例如，在感测区域SA中与显示面板110重叠。传感器层PSL可以包括以预定分辨率和/或预定距离分散的多个光电传感器单元PHU。
光电传感器单元PHU可以具有足够的数量、大小和布置，使得可以从通过光电传感器单元PHU输出的相关电压信号中识别检测到的指纹。
在本发明的示例性实施例中，光电传感器单元PHU中的每一个可以具有各种形状，诸如四边形、圆形、椭圆形和多边形。在本发明的示例性实施例中，光电传感器单元PHU中的每一个的最大宽度和/或直径可以是约5mm或更小。然而，本发明不限于此。
光电传感器单元PHU可以布置成在传感器层PSL中彼此间隔开。光电传感器单元PHU可以以不规则图案布置。例如，光电传感器单元PHU可以布置成包括多个行和多个列的二维阵列。对于光电传感器单元PHU中的至少一些，最邻近行中的任何其它光电传感器单元PHU可以在列方向上不对齐。替代地，对于至少一个光电传感器单元PHU，设置在最邻近列中的任何其它光电传感器单元PHU可以在行方向上不对齐。
在行方向和列方向上的邻近光电传感器单元PHU之间的距离例如可以是约5mm或更小。在本发明的示例性实施例中，在行方向上对齐的光电传感器单元PHU之间的距离可以是约2mm到约3mm。此外，在列方向上对齐的光电传感器单元PHU之间的距离可以是约2mm到约3mm。然而，根据本发明的光电传感器单元PHU之间的距离不限于上述数值。
当光电传感器单元PHU如上所述的那样布置成在感测区域SA中彼此间隔开时，其中光电传感器单元PHU布置在感测区域SA中的面积可以减小。例如，光电传感器单元PHU的总面积可以等于或小于感测区域SA的面积的1/2，但是本发明不限于此。
下面将参考图7、图8和图9更详细地描述光电传感器单元PHU的布置图案。
光电传感器单元PHU可以包括多个传感器像素SPXL，多个传感器像素SPXL通过感测入射光来输出相应的电信号，例如，电压信号。传感器像素SPXL可以密集地布置，使得从对象(例如，指纹等)反射的光可以入射到至少两个邻近传感器像素SPXL。
基于反射光是被用户手指的谷反射还是被用户手指的脊反射，由相应传感器像素SPXL接收的反射光可以具有不同的光学特性(例如，频率、波长、尺寸等)。因此，传感器像素SPXL可以与反射光的光学特性对应地输出具有不同的电特性的电压信号。由传感器像素SPXL输出的电压信号可以由指纹检测器220转换为图像数据，以用于用户的指纹识别。
如上所述，显示设备10具有包括发光元件层LDL和传感器层PSL的指纹传感器。发光元件层LDL可以包括能够用作光敏型指纹传感器的光源的发光元件LD。传感器层PSL可以包括光电传感器单元PHU，该光电传感器单元PHU用于接收从发光元件层LDL发射并且之后被位于显示设备10的第二表面(例如，前表面)上的外部对象(例如，手指的指纹区域)反射的反射光。
显示设备10使用像素PXL的发光元件LD作为指纹传感器的光源，但是本发明不限于此。例如，根据本发明的示例性实施例的显示设备10可以具有与像素PXL的发光元件LD分离的、用于指纹感测的光源。
下面将简要描述根据本发明的上述示例性实施例的显示设备10的指纹感测方法。在激活光电传感器单元PHU的指纹感测周期期间，显示区域AA的像素PXL(特别是，设置在像素PXL中的发光元件LD)可以在用户的手指(例如，指纹区域)与显示区域AA接触或者进入到显示区域AA上方的预定距离内(例如，悬停)的状态下发光。例如，显示区域AA的所有像素PXL可以在指纹感测周期期间同时或顺序地发光。替代地，显示区域AA的像素PXL当中的仅一些像素PXL可以在预定距离处发射光，或者仅特定颜色(例如，短波长光的颜色，诸如蓝色)的一些像素PXL可以选择性地发射光。例如，在指纹感测周期期间，只有设置在感测区域SA中的像素PXL可以是激活的。光电传感器单元PHU可以在指纹感测周期期间同时或顺序地被驱动。
从像素PXL发射的一些光可以从用户的手指反射到光电传感器单元PHU中。可以基于分别从指纹的脊和谷反射的反射光的光量和/或波形的差异来检测用户的指纹形状(例如，指纹图案)。
图4是示出根据本发明的示例性实施例的光电传感器单元PHU和指纹检测器220的配置的平面图。
光电传感器单元PHU可以包括传感器像素SPXL的阵列。在本发明的示例性实施例中，传感器像素SPXL可以布置成二维阵列，但是本发明不限于此。每个传感器像素SPXL可以包括光电器件，该光电器件根据入射光的特性将入射光转换为电荷。
指纹检测器220可以包括水平驱动器221、垂直驱动器222和控制器223。
水平驱动器221可以通过驱动线H1至Hn连接到传感器像素SPXL。水平驱动器221可以包括移位寄存器、地址解码器等。在本发明的示例性实施例中，水平驱动器221可以施加驱动信号以驱动传感器像素SPXL当中的选定传感器像素SPXL。例如，水平驱动器221可以以传感器像素行为单元发送驱动信号。水平驱动器221可以包括用于复位存储在传感器像素SPXL中的不必要的电荷的复位单元。
由水平驱动器221驱动的传感器像素SPXL可通过使用设置在其中的光电器件来感测光，并输出对应于所感测到的光的电信号(例如，电压信号)。输出的电信号例如可以是模拟信号。
垂直驱动器222可以通过信号线V1至Vm连接到传感器像素SPXL。垂直驱动器222可以对从传感器像素SPXL输出的信号执行处理。
垂直驱动器222可以执行例如用于从接收的电信号中消除噪声的相关双采样(CDS)处理。此外，垂直驱动器222可以将从传感器像素SPXL接收的模拟信号转换为数字信号。在本发明的示例性实施例中，可以为每个传感器像素列提供模数转换器件，以并行地处理从传感器像素列接收的模拟信号。
垂直驱动器222可进一步连接到移位寄存器、地址解码器等。垂直驱动器222可顺序地选择对应于传感器像素列的处理电路(例如，模数转换器件)。可以输出从由垂直驱动器222选择的处理电路处理的电信号(例如，数字信号)。
控制器223可以连接到生成各种时序信号的时序发生器等，并且基于由相应的时序发生器产生的时序信号来控制水平驱动器221和垂直驱动器222。
在本发明的示例性实施例中，控制器223可以从电信号(例如，从垂直驱动器222接收的数字信号)生成图像数据，并对所生成的图像数据执行处理。控制器223可以从处理后的图像数据检测指纹，或者认证检测到的指纹和/或向外部发送检测到的指纹。然而，图像数据的产生和指纹的检测可以不由控制器223执行，而是可以由外部主机处理器等执行。因此，控制器223可以直接将电信号(例如，从垂直驱动器222接收的数字信号)传送到外部主机处理器，或者经由面板驱动器210将电信号(例如，从垂直驱动器222接收的数字信号)传送到外部主机处理器等。
图5是示出图4中所示的传感器像素SPXL的示例性实施例的电路图。在图5中，传感器像素SPXL被示为具有三晶体管结构的传感器像素SPXL。
参考图5，传感器像素SPXL包括光电二极管PD(作为光电器件的示例)、传输晶体管TRTX、复位晶体管TRRX和放大晶体管TRAMP。在图5中，示出了利用N型晶体管实现晶体管的示例。然而，在本发明的示例性实施例中，至少一些晶体管可以利用P型晶体管来实现，并且对应于此，可以相应地修改传感器像素SPXL的电路结构。
光电二极管PD的阳电极可以接地。传输晶体管TRTX可以连接在光电二极管PD的阴电极和第一节点N1之间，并且传输晶体管TRTX的栅电极可以连接到水平驱动器221。当通过驱动线Hx施加驱动信号时，传输晶体管TRTX可以导通，以作为传输门单元操作，该传输门单元将在光电二极管PD中从反射光转换所得的电荷传送到作为电荷电压转换器的第一节点N1。
复位晶体管TRRX可以连接在复位电源VRESET和第一节点N1之间，并且可以接收通过其栅电极施加的复位信号RST。当施加复位信号RST时，复位晶体管TRRX可以导通，以将第一节点N1的电压复位为复位电源VRESET的电压。
放大晶体管TRAMP可以连接在复位电源VRESET和信号线Vx之间，并且放大晶体管TRAMP的栅电极可以连接到第一节点N1。放大晶体管TRAMP可以作为向信号线Vx输出与第一节点N1的电压对应的信号的放大器操作。
然而，传感器像素SPXL的结构不限于上述结构，并且传感器像素SPXL可以被不同地修改为具有例如四晶体管结构等。
图6A、图6B、图6C、图6D和图6E是示出像素PXL和传感器像素SPXL的布置结构的示例性实施例的平面图。图6A、图6B、图6C、图6D和图6E示出了设置在感测区域SA中的至少一个像素PXL和传感器像素SPXL之间的相对尺寸、分辨率和布置关系的各种实施例。
在参考图6A、图6B、图6C、图6D和图6E描述的本发明的示例性实施例中，传感器像素SPXL可以包括设置在每个光电传感器单元PHU中的传感器像素SPXL中的至少一个。图6A、图6B、图6C、图6D和图6E中示出了光电传感器单元PHU的一个区域中的传感器像素SPXL和像素PXL之间的布置关系。
参考图6A，可以以与像素PXL相同的分辨率(例如，相同的密度)来布置传感器像素SPXL。例如，光电传感器单元PHU中的传感器像素SPXL可以以与显示面板110中的像素PXL相同的分辨率布置，并且可以相应地设置。
像素PXL和传感器像素SPXL可以成对布置。在图6A中，示出了其中像素PXL和传感器像素SPXL布置成彼此重叠的示例性实施例。例如，在平面图中，每个光电传感器单元PHU可以与相应的像素PXL完全重叠。然而，在本发明的示例性实施例中，像素PXL和传感器像素SPXL可以布置成彼此不重叠，或者仅在显示设备10的指定区域中彼此重叠。
尽管图6A中示出了传感器像素SPXL的尺寸小于像素PXL的尺寸的情况，但是本发明不限于此。例如，在本发明的示例性实施例中，在平面图中，传感器像素SPXL的尺寸可以等于或大于像素PXL的尺寸。
参考图6B、图6C、图6D和图6E，传感器像素SPXL可以以比像素PXL的分辨率更低的分辨率来布置。例如，光电传感器单元PHU中的传感器像素SPXL可以以比显示面板110中的像素PXL的分辨率更低的分辨率来布置。尽管在图6B、图6C、图6D和图6E中示出了其中每个由四个像素PXL组成的正方形设置一个传感器像素SPXL(例如，每2×2像素PXL的栅格设置一个传感器像素SPXL)的示例，但是本发明不限于此。
如图6B和图6E中所示，传感器像素SPXL的尺寸可以小于像素PXL的尺寸。替代地，如图6C和图6D中所示，传感器像素SPXL的尺寸可以大于像素PXL的尺寸。
当传感器像素SPXL以比像素PXL的分辨率更低的分辨率布置时，传感器像素SPXL中的一些或全部可以布置成与像素PXL重叠。例如，如图6C和图6D中所示，传感器像素SPXL可以仅部分地与像素PXL重叠。
如图6D中所示，传感器像素SPXL可以设置在像素PXL之间以与像素PXL部分地重叠。例如，与邻近像素PXL的每个2×2正方形栅格相关联的传感器像素SPXL可以与其四个邻近角重叠。因此，如图6D中所示，传感器像素SPXL的尺寸可以大于像素PXL的尺寸。例如，传感器像素SPXL可以具有大到足以完全覆盖至少一个像素PXL的尺寸。
替代地，如图6E中所示，传感器像素SPXL可以不与像素PXL重叠。例如，与邻近像素PXL的每个2×2正方形栅格相关联的传感器像素SPXL可以设置在邻近像素PXL的邻近角的中央处而不与之重叠。
像素PXL和传感器像素SPXL之间的布置结构不限于上述的那些示例性实施例。例如，可以对像素PXL和传感器像素SPXL的形状、布置、相对尺寸、数量和分辨率进行各种修改。此外，在本发明的示例性实施例中，像素PXL和传感器像素SPXL可以以通过组合图6A、图6B、图6C、图6D和图6E中所示的两个或多个实施例而获得的形式来布置。
尽管图6A、图6B、图6C、图6D和图6E中示出了其中传感器像素SPXL规则地布置在光电传感器单元PHU中的示例，但是本发明不限于此。根据本发明的示例性实施例，传感器像素SPXL可以以不规则图案布置在光电传感器单元PHU中。
如上所述，在显示设备10的制造过程中，光电传感器单元PHU中的传感器像素SPXL和设置在显示面板110中的像素PXL之间不需要对齐，且因此，光电传感器单元PHU可以在不需要任何单独的对齐过程的情况下附接到显示面板110的第一表面(例如，后表面)。因此，可以容易地制造根据本发明的显示设备10。
图7、图8和图9是示出根据本发明的示例性实施例的光电传感器单元PHU的各种布置的平面图。
在本发明的各种实施例中，显示设备10可以包括布置在感测区域SA中的多个光电传感器单元PHU。光电传感器单元PHU中的每一个可以包括多个传感器像素SPXL。
在本发明的示例性实施例中，光电传感器单元PHU中的每一个可以具有各种形状，诸如四边形、圆形、椭圆形和多边形。在本发明的示例性实施例中，光电传感器单元PHU中的每一个的最大宽度或直径可以是约5mm或更小。然而，本发明不限于此。
光电传感器单元PHU可以布置成在感测区域SA中彼此间隔开，并且可以以规则或不规则图案布置在感测区域SA中。例如，光电传感器单元PHU可以布置成包括多个行和多个列的二维阵列。
对于光电传感器单元PHU中的至少一个，设置在最邻近行中的任何其它光电传感器单元PHU可以在列方向(例如，方向DR1)上不对齐。替代地，对于光电传感器单元PHU中的至少一个，最邻近列中的任何其它光电传感器单元PHU可以在行方向(例如，方向DR2)上不对齐。例如，光电传感器单元PHU在平面图中可以具有交错布置。
例如，参考图7，设置在与至少一个光电传感器单元PHU最邻近的行中的任何其它光电传感器单元PHU在列方向(例如，方向DR1)上不对齐。此外，设置在最邻近列中的任何其它光电传感器单元PHU在行方向(例如，方向DR2)上与所述至少一个光电传感器单元PHU不对齐。例如，光电传感器单元PHU在平面图中可以具有交错布置。
根据本发明的示例性实施例，设置在列方向(例如，方向DR1)和行方向(例如，方向DR2)上的邻近光电传感器单元PHU可以分别间隔开距离W2和W1。距离W1和W2可以彼此基本相等或不同。在限定于列方向(例如，方向DR1)和行方向(例如，方向DR2)之间的方向上对角布置的光电传感器单元PHU之间的距离可以小于距离W1和W2。在本发明的示例性实施例中，当光电传感器单元A设置在第二行中时，设置在最邻近行(即，第一行或第三行)中的任何其它光电传感器单元PHU在列方向(例如，方向DR1)上与光电传感器单元A不对齐。此外，设置在与光电传感器单元A最邻近的列中的任何其它光电传感器单元PHU在行方向(例如，方向DR2)上不与之对齐。例如，当光电传感器单元A设置在光电传感器单元PHU的矩阵的内部行和内部列中时，设置在紧邻的行或列中的其它光电传感器单元PHU在列方向(例如，方向DR1)和/或行方向(例如，方向DR2)上不与光电传感器单元A重叠。
例如，参考图8，对于光电传感器单元PHU中的至少一个，设置在最邻近行中的任何其它光电传感器单元PHU在列方向(例如，方向DR1)上不对齐。例如，对于设置在第二行和第二列中的光电传感器单元B，设置在最邻近的第一行或第三行中的任何其它光电传感器单元PHU在列方向(例如，方向DR1)上与光电传感器单元B不对齐。然而，分别设置在第一列和第一行以及第一列和第三行中的光电传感器单元D和E在列方向(例如，方向DR1)上与设置在第二行和第一列上的光电传感器单元C对齐。
此外，参考图8，至少一个光电传感器单元PHU在行方向(例如，方向DR2)上不与布置在最邻近列中的任何其它光电传感器单元PHU对齐。然而，设置在与光电传感器单元B邻近的第一列和第三列中的光电传感器单元C和F在行方向(例如，方向DR2)上与设置在第二行和第二列中的光电传感器单元B对齐。在设置在第三行和第一列上的光电传感器单元E的最邻近列(即，第二列)上，任何其它光电传感器单元PHU在行方向(例如，方向DR2)上与对应的光电传感器单元E不对齐。
根据本发明的示例性实施例，布置在偶数行中的光电传感器单元PHU可以比布置在奇数行中的光电传感器单元PHU间隔开更小的距离，并且布置在内部列中的光电传感器单元PHU可以比布置在外部列中的光电传感器单元PHU彼此间隔开更小的距离。例如，两个最外侧列可以跨越由成组的光电传感器单元PHU组成的8字形。
参考图9，对于每个光电传感器单元PHU，设置在最邻近行中的任何其它光电传感器单元PHU在列方向(例如，方向DR1)上不对齐。此外，对于每个光电传感器单元PHU，设置在最邻近列中的任何其它光电传感器单元PHU在行方向(例如，方向DR2)上不对齐。
例如，在设置在第三行上的光电传感器单元G的最邻近行(第二行和第四行)上，任何其它光电传感器单元PHU在列方向(例如，方向DR1)上与对应的光电传感器单元G不对齐。此外，设置在最邻近列(例如，第二列和第四列)中的任何其它光电传感器单元PHU在行方向(例如，方向DR2)上与设置在第三列上的光电传感器单元G不对齐。
在图7和图8中所示的本发明的示例性实施例中，光电传感器单元PHU设置成四边形。因此，感测区域SA可以被限定为四边形形状。
在图9中所示的本发明的示例性实施例中，光电传感器单元PHU布置成圆形。因此，感测区域SA可以被限定为圆形。该实施例可以与用户的指纹的圆形形状紧密对应，并且因此可以便于精确的检测。
在本发明的上述示例性实施例中，在行方向(例如，方向DR2)和列方向(例如，方向DR1)上，邻近光电传感器单元PHU之间的距离W1和W2例如可以是约5mm或更小。在本发明的示例性实施例中，在行方向(例如，方向DR2)上对齐的光电传感器单元PHU之间的距离W1可以是约2mm到约3mm。此外，在列方向(例如，方向DR1)上对齐的光电传感器单元PHU之间的距离W2可以是约2mm到约3mm。然而，根据本发明的光电传感器单元PHU之间的距离W1和W2不限于上述数值。
当感测区域SA中的光电传感器单元PHU布置成其中光电传感器单元PHU可以在检测指纹所需的范围内尽可能宽地彼此间隔开的图案时，感测区域SA的尺寸可以显著增加。例如，光电传感器单元PHU在光电传感器单元PHU的有限总面积内以图案的形式分散和布置，使得显示面板110上的感测区域SA可以被显著地扩展。
例如，在本发明中，当使用具有预定尺寸(例如，面积)的光电传感器单元PHU(诸如CIS封装)来实现与指纹传感器集成的显示设备10时，CIS封装被分成多个光电传感器单元PHU，并且分开的光电传感器单元PHU分散并布置在显示面板110的第一表面(例如，后表面)上。因此，在本发明中，不需要购买用于实现更宽的感测区域SA的附加CIS封装，并且可以更广泛地扩展感测区域SA，同时保持或提高指纹感测的精确度。因此，在本发明中，不会增加显示设备10的制造成本，并且可以在显示面板110上的较宽区域中进行高分辨率和高精度的指纹检测。
光电传感器单元PHU的布置不限于上述的那些。例如，光电传感器单元PHU可以布置成使得图7、图8和图9中所示的实施例的行和列是相反的。此外，可以利用各种布置，只要感测区域SA中的光电传感器单元PHU的总面积(例如，累积平面面积)不超过感测区域SA的面积的1/2即可。此外，可以使用这样的各种布置，在所述各种布置中，具有相同总面积但具有不同形状的光电传感器单元PHU以上述距离W1和W2布置在感测区域SA中。
图10和图11是示意性示出根据本发明的示例性实施例的显示设备10'的平面图。更具体地，图10和图11是示意性示出根据本发明的示例性实施例的设置在显示设备10'中的显示面板110和用于驱动显示面板110的驱动电路200的平面图。为了便于说明，在图10和图11中分开示出了显示面板110和驱动电路200，但是本发明不限于此。例如，驱动电路200的整体或一部分可以与显示面板110整体实现，或者可以设置在显示面板110上。
参考图10和图11，显示设备10'还可以包括光阻挡层PHL，其可以设置在显示面板110中或者设置在显示面板110和光电传感器单元PHU之间，以阻挡入射到光电传感器单元PHU的一些频率的光。例如，光阻挡层PHL可以选择性地阻挡或通过从对象反射的特定频率的光(以下称为反射光)，该对象例如为与显示面板110的第二表面(例如，前表面)接触的手指。入射到光阻挡层PHL的一些光可以被阻挡，并且其它频率的光可以穿过光阻挡层PHL，从而到达设置在光阻挡层PHL的第一表面(例如，后表面)上的光电传感器单元PHU。
光阻挡层PHL包括多个针孔PIH。针孔PIH中的每一个可以指光学孔，并且也可以被称为透光孔。例如，针孔PIH可以是当显示设备10的层彼此重叠时位于这样的路径上的透光孔当中的具有最小尺寸(例如，平面面积)的透光孔，其中反射光沿着该路径在倾斜方向或竖直方向上通过显示面板110且然后入射到传感器像素SPXL中。下面将参考图12、图13、图14和图15更详细地描述针孔PIH的尺寸、形状和布置的各种示例性实施例。
在本发明的各种示例性实施例中，针孔PIH可以形成在光阻挡层PHL中，使得针孔PIH中的至少一些与光电传感器单元PHU重叠。例如，针孔PIH可以遍布整个光阻挡层PHL形成，并且针孔PIH中的一些可以与光电传感器单元PHU完全重叠。针孔PIH可以形成在光阻挡层PHL的与光电传感器单元PHU重叠的区域中，或者可以形成在光阻挡层PHL的与光电传感器单元PHU邻近的区域中。稍后将参考图13、图14和图15更详细地描述光阻挡层PHL中的多个针孔PIH和光电传感器单元PHU之间的详细布置关系。
在本发明的示例性实施例中，光阻挡层PHL可以对应于显示区域AA。例如，如图10中所示，光阻挡层PHL的尺寸可以大于显示区域AA的尺寸，使得光阻挡层PHL的一部分与非显示区域NA重叠。然而，本发明不限于此。例如，光阻挡层PHL可以具有等于或小于显示区域AA的尺寸的尺寸。
在本发明的示例性实施例中，如图10中所示，即使当感测区域SA仅设置为显示区域AA的一部分时，光阻挡层PHL也可以对应于显示区域AA。然而，本发明的范围不限于此。在本发明的示例性实施例中，光阻挡层PHL可以对应于如图11中所示的感测区域SA。
感测区域SA可以对应于整个显示区域AA，而不超过其边界。因此，光阻挡层PHL可以对应于整个显示区域AA。
图12是图10和图11中所示的显示设备10'的剖视图。参考图12，显示设备10'还包括光阻挡层PHL。光阻挡层PHL可以设置在发光元件层LDL和传感器层PSL之间。例如，光阻挡层PHL可以设置在衬底SUB和电路元件层BPL之间。光阻挡层PHL可以包括多个针孔PIH。针孔PIH可以暴露衬底SUB的第二表面(例如，前表面)和电路元件层BPL的第一表面(例如，后表面)，并且可以以规则的间隔间隔开。例如，针孔PIH可以在截面中设置在邻近发光元件LD之间，并且针孔PIH可以接收经过邻近发光元件LD或与其邻近的区域的反射光。显示面板110可以透明地形成在每个针孔PIH所设置的至少一个区域(例如，感测区域SA)中，使得从例如用户的手指的指纹反射的反射光穿过针孔PIH。然而，本发明不限于此。例如，排除光阻挡层PHL之外，整个显示面板110可以由至少部分透明的材料形成。
此外，为了减少指纹感测所需的反射光的损失，显示面板110可配置成使得在预定角度范围内满足观察视野(在本文中也称为“视场(FOV)”)的光可穿过每个针孔PIH。例如，针孔PIH可以设置成使得反射的光线在其开口处或其附近相交。
例如，显示面板110可以透明地形成在与包含针孔PIH的针孔区域PIHA(参见图13、图14和图15)重叠的区域中。在下文中，包含针孔PIH并且透明地形成以使得反射光能够通过其中的区域也可以被称为“光学开口区域”。光学开口区域可以在厚度方向上穿过显示面板110的各层朝向传感器层PSL延伸。根据本发明的示例性实施例，光学开口区域可以以规则或不规则图案布置成包括多个行和多个列的二维阵列。例如，对于光学开口区域中的至少一个，设置在最邻近行中的任何其它光学开口区域在列方向和/或行方向上不对齐。
光学开口区域的第一部分可以限定在与针孔PIH重叠的镜像对称的第一光线(例如，入射到发光元件层LDL和电路元件层BPL之间的界面的光线)的入射点之间。第一部分可以具有宽度OPA，该宽度OPA可以大于针孔PIH的宽度w。例如，光学开口区域的具有宽度OPA的部分可以在邻近的发光元件LD之间形成在电路元件层BPL和发光元件层LDL之间的界面处。光学开口区域的第二部分可以具有宽度p。光学开口区域的具有宽度p的第二部分可以限定在一对对称的第二光线中的每个光线的入射点和针孔PIH的假想中心线之间。光学开口区域的第二部分可以总共具有宽度2p，并且宽度2p可以小于光学开口区域的第一部分的宽度OPA。宽度OPA和宽度2p之间的差可以等于针孔PIH的宽度w。例如，第一光线在光学开口区域处的入射点与对应的平行的第二光线之间的距离可以等于w/2。
当相对于每个针孔PIH的中心，期望范围内的FOV是θ，电路元件层BPL的厚度是q，并且形成在电路元件层BPL和发光元件层LDL之间的边界面处的光学开口区域的总的第二部分的宽度是2p时，2p＝2×(q×tanθ)。在本发明的示例性实施例中，FOV可以是在约30度到约60度的范围内的角度，例如45度，但是本发明不限于此。
针孔PIH可以具有预定的宽度w，例如，宽度w可以在5μm至20μm的范围中。光学开口区域的宽度OPA根据针孔PIH的宽度w获得，并且可以等于公式2p+w。在显示设备10′的每一层中都要确保的光学开口区域的宽度OPA可随着每个针孔PIH变得离光阻挡层PHL更远(即，针孔PIH在上方向和下方向上接近)而逐渐增加。
针孔PIH的宽度w(例如，直径)可以比反射光的波长长约10倍，例如，约4μm或5μm或更大，以防止光的衍射。另外，针孔PIH的宽度w可以被设定为足够大的尺寸以防止图像模糊并更清楚地感测指纹的形状。例如，针孔PIH的宽度w可以设定为约15μm或更小。然而，本发明不限于此，并且针孔PIH的宽度w可以根据反射光的波长带和/或每个层的厚度而变化。
邻近针孔PIH之间的距离(例如，间距)可以根据光阻挡层PHL和传感器层PSL之间的距离以及反射光的波长范围来确定。例如，当要确保的反射光的FOV为约45度时，邻近针孔PIH之间的距离(例如，间距)可以是光阻挡层PHL和传感器层PSL之间的距离的至少两倍，并且该距离可以不小于通过将预定误差范围添加到该距离而获得的值。因此，可以防止由各个传感器像素SPXL观察到的图像彼此重叠，并且因此可以防止图像模糊。
只有通过针孔PIH的反射光才可以到达光电传感器单元PHU。光电传感器单元PHU的传感器像素SPXL可以输出与接收到的反射光对应的电信号，例如，电压信号。
如上所述，根据本发明的显示设备10'具有包括发光元件层LDL、传感器层PSL和光阻挡层PHL的指纹传感器。发光元件层LDL可以包括能够用作光敏型指纹传感器的光源的发光元件LD。传感器层PSL可以包括传感器像素SPXL，该传感器像素SPXL用于接收从发光元件层LDL发射且然后被位于显示设备10'的第二表面(例如，前表面)上的对象(例如，手指的指纹区域)反射的反射光。光阻挡层PHL可以包括设置在发光元件层LDL和传感器层PSL之间以选择性地通过反射光的针孔PIH。
图13、图14和图15是示出图12中所示的光阻挡层PHL的各种示例性实施例的视图。
光阻挡层PHL可以是用于选择性地仅使一些频率的光通过并阻挡其它频率的光的光学系统。光阻挡层PHL与上述传感器像素SPXL一起可以共同构成指纹传感器。此外，光阻挡层PHL可以与显示面板110的电路元件层BPL一体地形成。因此，可以减小具有光敏型指纹传感器的显示设备10'的厚度。
参考图13、图14和图15，本发明的光阻挡层PHL可以包括光阻挡掩模LBM和分散在光阻挡掩模LBM中的多个针孔PIH。
光阻挡掩模LBM可以由光阻挡材料和/或光吸收材料制成。例如，光阻挡掩模LBM可以是在其中设置有各个针孔PIH的区域中局部开口的不透明金属层。然而，构成光阻挡掩模LBM的材料不限于金属，并且光阻挡掩模LBM可以由能够阻挡光通过其的各种材料制成。例如，光阻挡掩模LBM可以包括黑矩阵材料。
针孔PIH可以是分散在光阻挡掩模LBM中的开口。例如，针孔PIH中的每一个可以是当光阻挡掩模LBM的至少一个区域被去除时被开口的空空间，并且可以是穿透光阻挡掩模LBM的通孔。替代地，针孔PIH中的每一个可以是透明地或半透明地形成以选择性地仅使入射到其中的一些频率的光通过的光学孔。在任何一种情况下，针孔PIH在这里也可以被称为透光孔。例如，例如参考图16中所述的透光孔LTH可以是透明地或半透明地形成的针孔PIH，或者可以包括空空间。
针孔PIH可以以规则图案或不规则图案分散在光阻挡掩模LBM中，以具有特定的尺寸和形状。针孔PIH可以形成为具有这样的尺寸和距离，该尺寸和距离可以感测指纹的形状同时防止入射光的衍射。例如，针孔PIH的宽度可以比入射光的波长大出约10倍或更多，以便防止光的衍射。此外，邻近针孔PIH之间的距离可以基于光阻挡层PHL和传感器像素SPXL之间的距离、入射光的波长、以及针对针孔PIH所需的FOV来确定。
尽管在图13、图14和图15中示出了针孔PIH具有矩形形状的情况，但是本发明的范围不限于此。在本发明的示例性实施例中，针孔PIH可以具有各种形状，诸如四边形形状、圆形形状、椭圆形形状和多边形形状。然而，本发明不限于此，并且针孔PIH的尺寸、形状、数量、分辨率和/或布置结构可以进行各种修改。
在本发明的示例性实施例中，针孔PIH可以在多个针孔区域PIHA中被图案化。例如，针孔PIH可以形成在光阻挡掩模LBM的针孔区域PIHA中。
针孔区域PIHA布置成在光阻挡掩模LBM上彼此间隔开，并且可以规则地或不规则地布置在光阻挡掩模LBM上。例如，针孔区域PIHA可以布置成包括多个行和多个列的二维阵列。
对于至少一个针孔区域PIHA，设置在最邻近行中的任何其它针孔区域PIHA可以在列方向(例如，方向DR1)上不对齐。可选地或附加地，对于至少一个针孔区域PIHA，最邻近列中的任何其它针孔区域PIHA可以在行方向(例如，方向DR2)上不对齐。
例如，参考图13，对于至少一个针孔区域PIHA，设置在最邻近行上的任何其它针孔区域PIHA在列方向(例如，方向DR1)上不对齐。此外，对于至少一个针孔区域PIHA，设置在最邻近列上的任何其它针孔区域PIHA在行方向(例如，方向DR2)上不对齐。
例如，参考图14，对于至少一个针孔区域PIHA，设置在最邻近行中的任何其它针孔区域PIHA在列方向(例如，方向DR1)上不对齐。此外，对于至少一个针孔区域PIHA，设置在最邻近列中的任何其它针孔区域PIHA在行方向(例如，方向DR2)上不对齐。
例如，参考图15，对于至少一个针孔区域PIHA，设置在最邻近行中的任何其它针孔区域PIHA在列方向(例如，方向DR1)上不对齐。此外，设置在最邻近列中的任何其它针孔区域PIHA在行方向(例如，方向DR2)上与至少一个针孔区域PIHA不对齐。
图13、图14和图15中所示的针孔区域PIHA的布置图案分别对应于图7、图8和图9中所示的光电传感器单元PHU的布置图案。在本发明的示例性实施例中，针孔区域PIHA可以设置成与光电传感器单元PHU一一对应。在本发明中，当在感测区域SA中图案化光电传感器单元PHU时，光阻挡层PHL中的针孔区域PIHA可以以相同的图案布置。
尽管在图13、图14和图15中示出了在一个针孔区域PIHA中形成四个针孔PIH的示例，但是本发明不限于此，并且可以在一个针孔区域PIHA中形成数量更多的针孔PIH或数量更少的针孔PIH。此外，可以在针孔区域PIHA中的每一个中形成相同数量的针孔PIH或不同数量的针孔PIH。
尽管在图13、图14和图15中示出了其中针孔PIH规则地布置在一个针孔区域PIHA中的示例，但是本发明的范围不限于此。例如，针孔PIH可以不规则地分布在至少一个针孔区域PIHA中。
图16是根据本发明的示例性实施例的显示设备10"的剖视图。参考图16，电路元件层BPL可以包括设置在感测区域SA中的透光孔阵列层LTHL。例如，透光孔阵列层LTHL可以包括分散在电路元件层BPL中的多个透光孔LTH。如上所述，透光孔LTH可以具有与针孔PIH相同的结构。因此，可以至少部分地代替光阻挡层PHL而设置透光孔阵列层LTHL，和/或除了光阻挡层PHL之外额外设置透光孔阵列层LTHL。例如，透光孔LTH可以分别代替针孔PIH。此外，透光孔阵列层LTHL可以包括分别具有与光阻挡层PHL、针孔区域PIHA和针孔PIH基本相似的布置的透光区域和/或透光孔LTH。例如，透光区域可以与光电传感器单元PHU一一对应。
除了光阻挡层PHL之外，透光孔阵列层LTHL可以设置在电路元件层BPL中，并且代替针孔PIH或除了针孔PIH之外，透光孔LTH可以以图13、图14和图15中所示的图案设置。例如，可以向与图13、图14和图15中所示的针孔PIH的位置对应的像素PXL提供图16中所示的透光孔阵列层LTHL。此外，可不向不与图13、图14和图15中所示的针孔PIH的位置对应的像素PXL提供透光孔阵列层LTHL。
当使用分散在电路元件层BPL中的多个透光孔LTH来配置针孔PIH，而不单独设置如图16中所示的光阻挡层PHL时，可以省略用于形成光阻挡层PHL的单独的掩模工艺。此外，在根据本发明的示例性实施例的图16中所示的显示设备10"中，可以防止在分别设置光阻挡层PHL时引起的厚度增加。此外，可以降低制造成本，并且可以提高工艺效率。
此外，如图16中所示，当针孔PIH设置在电路元件层BPL中时，参考图12描述的针孔PIH和光学开口区域之间的距离减小，且因此光学开口区域的宽度可以减小。因此，也可以减小像素区域PXA的尺寸，并且可以实现高分辨率的显示设备10"。
在下文中，将详细描述在电路元件层BPL中设置针孔PIH(即透光孔LTH)来代替光阻挡层PHL的本发明的示例性实施例。
图17是示出根据本发明的示例性实施例的像素PXL的电路图。为了便于描述，图17中示出了连接到设置在第i(i是正整数)水平像素列上的第i扫描线Si、第i发射控制线Ei和设置在第j(j是正整数)竖直像素列上的第j数据线Dj的有效像素PXL，该有效像素PXL包括七个晶体管M1、M2、M3、M4、M5、M6和M7。然而，像素PXL的结构不限于图17中所示的结构。
参考图17，根据本发明的示例性实施例的像素PXL可以包括第一晶体管M1、第二晶体管M2、第三晶体管M3、第四晶体管M4、第五晶体管M5、第六晶体管M6、第七晶体管M7、存储电容器Cst以及发光元件LD。
第一晶体管(例如，驱动晶体管)M1的第一电极可以经由第五晶体管M5连接到第一电源ELVDD，并且第一晶体管M1的第二电极可以经由第六晶体管M6连接到发光元件LD的阳电极。此外，第一晶体管M1的栅电极可以连接到第一节点N1。第一晶体管M1可以与第一节点N1的电压对应地控制从第一电源ELVDD经由发光元件LD流到第二电源ELVSS的电流量。
第二晶体管(例如，开关晶体管)M2可以连接在第j数据线Dj和第一晶体管M1的第一电极之间。此外，第二晶体管M2的栅电极可以连接到第i扫描线Si。当将扫描信号提供至第i扫描线Si时，第二晶体管M2可以导通，以电连接第j数据线Dj和第一晶体管M1的第一电极。
第三晶体管M3可以连接在第一晶体管M1的第二电极和第一节点N1之间。此外，第三晶体管M3的栅电极可以连接到第i扫描线Si。当将具有栅极导通电压的扫描信号提供至第i扫描线Si时，第三晶体管M3可以导通，以电连接第一晶体管M1的第二电极和第一节点N1。因此，当第三晶体管M3导通时，第一晶体管M1可以以二极管形式连接。
第四晶体管(例如，初始化晶体管)M4可以连接在第一节点N1和初始化电源Vint之间。此外，第四晶体管M4的栅电极可以连接到第(i-1)扫描线Si-1。当将扫描信号提供至第(i-1)扫描线Si-1时，第四晶体管M4可以导通，以将初始化电源Vint的电压提供至第一节点N1。
在本发明的示例性实施例中，第(i-1)扫描线Si-1用作用于初始化第一晶体管M1的栅极节点(即图17中示出的第一节点N1)的初始化控制线。然而，本发明的范围不限于此。例如，在本发明的示例性实施例中，诸如第(i-2)扫描线的另一控制线可以用作用于初始化第一晶体管M1的栅极节点的初始化控制线。
第五晶体管M5可以连接在第一电源ELVDD和第一晶体管M1之间。此外，第五晶体管M5的栅电极可以连接到第i发射控制线Ei。第五晶体管M5可以在具有栅极截止电压的发射控制信号被提供至第i发射控制线Ei时截止，并且在其它情况下导通。
第六晶体管M6可以连接在第一晶体管M1和发光元件LD之间。此外，第六晶体管M6的栅电极可以连接到第i发射控制线Ei。第六晶体管M6可以在具有栅极截止电压(例如，高电平电压)的发射控制信号被提供至第i发射控制线Ei时截止，并且在其它情况下导通。
第七晶体管M7可以连接在初始化电源Vint和发光元件LD的第一电极(例如，阳电极)之间。此外，第七晶体管M7的栅电极可以连接到第(i+1)扫描线Si+1。当将具有栅极导通电压(例如，低电平电压)的扫描信号提供至第(i+1)扫描线Si+1时，第七晶体管M7可以导通，以将初始化电源Vint的电压提供至发光元件LD的阳电极。初始化电源Vint的电压可以被设置为比数据信号的电压更低的电压。例如，初始化电源Vint的电压可以被设置为等于或低于数据信号的最佳电压。
图17中示出了连接到第七晶体管M7的栅电极的阳极初始化控制线是第(i+1)扫描线Si+1的情况。然而，本发明的范围不限于此。例如，在本发明的示例性实施例中，第七晶体管M7的栅电极可以连接到第i扫描线Si。当将具有栅极导通电压的扫描信号提供至第i扫描线Si时，初始化电源Vint的电压可以经由第七晶体管M7提供至发光元件LD的阳电极。
存储电容器Cst可以连接在第一电源ELVDD和第一节点N1之间。存储电容器Cst可存储对应于数据信号的电压和第一晶体管M1的阈值电压。
发光元件LD的阳电极可以经由第六晶体管M6连接到第一晶体管M1，并且发光元件LD的阴电极可以连接到第二电源ELVSS。发光元件LD产生具有与从第一晶体管M1提供的电流量相对应的预定亮度的光。第一电源ELVDD的电压值可以被设置为高于第二电源ELVSS的电压值。
像素PXL的结构不限于图17中所示的本发明的示例性实施例。尽管在图17中示出了用P型晶体管实现晶体管M1、M2、M3、M4、M5、M6和M7的情况，但是本发明的范围不限于此，并且晶体管M1、M2、M3、M4、M5、M6和M7中的至少一个可以用N型晶体管代替。
图18是示出根据本发明的示例性实施例的图17中所示的像素PXL的布局的平面图。图19是沿着图18中所示的线I-I'截取的剖视图。图20是沿着图18中所示的线II-II'截取的剖视图。例如，图18至图20示出了布置在图10和图11中所示的感测区域SA中的像素PXL当中的、与光电传感器单元PHU重叠或邻近光电传感器单元PHU设置并且包括透光孔LTH的像素PXL的布局。
在图18、图19和图20中所示的本发明的示例性实施例中，为了便于说明，第(i-1)行上的扫描线被称为“第(i-1)扫描线Si-1”，第i行上的扫描线被称为“第i扫描线Si”，第(i+1)行上的扫描线被称为“第(i+1)扫描线Si+1”，第i行上的发射控制线被称为“发射控制线Ei”，第j列上的数据线被称为“数据线Dj”，并且第j列上的电力线(例如，第j列上的被施加第一电源ELVDD的电力线)被称为“电力线PL”。
将结合本发明的上述示例性实施例来描述图18、图19和图20。显示设备10"可以包括布置在感测区域SA中的像素PXL以及用于向像素PXL提供驱动信号和/或电源的布线。这些布线可以包括扫描线Si-1、Si和Si+1、数据线Dj、发射控制线Ei、电力线PL和初始化电力线IPL。
扫描线Si-1、Si和Si+1可以在感测区域SA中在第一方向(例如，方向DR1)上延伸。扫描线Si-1、Si和Si+1可以包括沿着与第一方向(例如，方向DR1)相交的第二方向(例如，方向DR2)顺序布置的第(i-1)扫描线Si-1、第i扫描线Si和第(i+1)扫描线Si+1。可以向扫描线Si-1、Si和Si+1中的每一个提供扫描信号。例如，可以向第(i-1)扫描线Si-1提供第(i-1)扫描信号，可以向第i扫描线Si提供第i扫描信号，并且可以向第(i+1)扫描线Si+1提供第(i+1)扫描信号。
发射控制线Ei可以在感测区域SA中在第一方向(例如，方向DR1)上延伸，以平行于扫描线Si-1、Si和Si+1。可以向发射控制线Ei提供发射控制信号。
数据线Dj可以在感测区域SA中在第二方向(例如，方向DR2)上延伸。例如，数据线Dj可以在与包括扫描线Si-1、Si和Si+1和发射控制线Ei的控制线Si-1、Si、Si+1和Ei相交的方向上延伸。可以向数据线Dj提供数据信号。
电力线PL可以在感测区域SA中沿着第二方向(例如，方向DR2)延伸，但是本发明不限于此。电力线PL可以与数据线Dj间隔开，并且电力线PL可以提供有第一电源ELVDD。
初始化电力线IPL可以在感测区域SA中沿着第一方向(例如，方向DR1)延伸，但是本发明不限于此。可以向初始化电力线IPL提供初始化电源Vint。
在本发明的示例性实施例中，如图17中所示，像素PXL可以包括第一晶体管M1、第二晶体管M2、第三晶体管M3、第四晶体管M4、第五晶体管M5、第六晶体管M6和第七晶体管M7、存储电容器Cst以及发光元件LD。
第一晶体管M1可以包括第一栅电极GE1、第一源电极SE1和第一漏电极DE1。
在本发明的示例性实施例中，第一栅电极GE1可以设置成与有效图案的第一沟道CH1重叠，其中至少一个绝缘层(例如，栅极绝缘层113)插置在第一栅电极GE1和第一沟道CH1之间。第一栅电极GE1可以连接到第三晶体管M3的第三漏电极DE3(包括DE3a和DE3b)和第四晶体管M4的第四源电极SE4(包括SE4a和SE4b)。
第一栅电极GE1可以通过连接线CNL连接到第三漏电极DE3以及第四源电极SE4。连接线CNL的一端可以通过第一接触孔CT1连接到第一栅电极GE1，且连接线CNL的另一端可以通过第二接触孔CT2连接到第三漏电极DE3以及第四源电极SE4。
在本发明的示例性实施例中，第一沟道CH1、第一源电极SE1和第一漏电极DE1可利用未掺杂或掺杂有杂质的半导体图案来形成。例如，第一源电极SE1和第一漏电极DE1可以用掺杂有杂质的半导体图案形成，并且第一沟道CH1可以用未掺杂杂质的半导体图案形成。
第一沟道CH1可以具有在任意方向上延伸的形状，并且可以具有沿着延伸方向多次弯曲的形状。当在平面上观察时，第一沟道CH1可以与第一栅电极GE1重叠。第一沟道CH1形成为长的，使得第一晶体管M1的沟道区可以形成为长的。因此，加宽了施加到第一晶体管M1的栅极电压的驱动范围。因此，可以精细地控制从发光元件LD发射的光的灰度。
第一源电极SE1可以连接到第一沟道CH1的一端。第一源电极SE1可以连接到第二晶体管M2的第二漏电极DE2和第五晶体管M5的第五漏电极DE5。在本发明的示例性实施例中，第一漏电极DE1可以连接到第一沟道CH1的另一端。第一漏电极DE1可以连接到第三晶体管M3的第三源电极SE3和第六晶体管M6的第六源电极SE6。
第二晶体管M2可以包括第二栅电极GE2、第二沟道CH2、第二源电极SE2和第二漏电极DE2。
第二栅电极GE2可以设置成与第二沟道CH2重叠，其中至少一个绝缘层(例如，栅极绝缘层113)插置在第二栅电极GE2和第二沟道CH2之间。第二栅电极GE2可以连接到第i扫描线Si。
第二沟道CH2、第二源电极SE2和第二漏电极DE2可形成有未掺杂或掺杂有杂质的半导体图案。例如，第二源电极SE2和第二漏电极DE2可以用掺杂有杂质的半导体图案形成，并且第二沟道CH2可以用未掺杂杂质的半导体图案形成。第二沟道CH2可对应于与第二栅电极GE2重叠的部分。
第二源电极SE2的一端可以连接到第二沟道CH2，且第二源电极SE2的另一端可以通过第六接触孔CT6连接到数据线Dj。在本发明的示例性实施例中，第二漏电极DE2的一端可以连接到第二沟道CH2，且第二漏电极DE2的另一端可以连接到第一晶体管M1的第一源电极SE1和第五晶体管M5的第五漏电极DE5。
第三晶体管M3可以设置成双栅极结构以防止泄漏电流。例如，第三晶体管M3可以包括第3a晶体管M3a和第3b晶体管M3b。第3a晶体管M3a可以包括第3a栅电极GE3a、第3a沟道CH3a、第3a源电极SE3a和第3a漏电极DE3a。第3b晶体管M3b可以包括第3b栅电极GE3b、第3b沟道CH3b、第3b源电极SE3b和第3b漏电极DE3b。在下文中，第3a栅电极GE3a和第3b栅电极GE3b可以被称为第三栅电极GE3，第3a沟道CH3a和第3b沟道CH3b可以被称为第三沟道CH3，第3a源电极SE3a和第3b源电极SE3b可以被称为第三源电极SE3，并且第3a漏电极DE3a和第3b漏电极DE3b可以被称为第三漏电极DE3。
第三栅电极GE3可以设置成与第三沟道CH3重叠，其中至少一个绝缘层(例如，栅极绝缘层113)插置在第三栅电极GE3和第三沟道CH3之间。第三栅电极GE3可以连接到第i扫描线Si。
第三沟道CH3、第三源电极SE3和第三漏电极DE3可利用未掺杂或掺杂有杂质的半导体图案形成。例如，第三源电极SE3和第三漏电极DE3可以用掺杂有杂质的半导体图案形成，并且第三沟道CH3可以用未掺杂杂质的半导体图案形成。第三沟道CH3可对应于与第三栅电极GE3重叠的部分。
第三源电极SE3的一端可以连接到第三沟道CH3，且第三源电极SE3的另一端可以连接到第一晶体管M1的第一漏电极DE1和第六晶体管M6的第六源电极SE6。在本发明的示例性实施例中，第三漏电极DE3的一端可以连接到第三沟道CH3，且第三漏电极DE3的另一电极可以连接到第四晶体管M4的第四源电极SE4。此外，第三漏电极DE3可以通过第二接触孔CT2和第一接触孔CT1连接到第一晶体管M1的第一栅电极GE1。
第四晶体管M4可以设置成双栅极结构以防止泄漏电流。例如，第四晶体管M4可以包括第4a晶体管M4a和第4b晶体管M4b。第4a晶体管M4a可以包括第4a栅电极GE4a、第4a沟道CH4a、第4a源电极SE4a和第4a漏电极DE4a，且第4b晶体管M4b可以包括第4b栅电极GE4b、第4b沟道CH4b、第4b源电极SE4b和第4b漏电极DE4b。在下文中，第4a栅电极GE4a和第4b栅电极GE4b可以被称为第四栅电极GE4，第4a沟道CH4a和第4b沟道CH4b可以被称为第四沟道CH4，第4a源电极SE4a和第4b源电极SE4b可以被称为第四源电极SE4，并且第4a漏电极DE4a和第4b漏电极DE4b可以被称为第四漏电极DE4。
第四栅电极GE4可设置成与第四沟道CH4重叠，其中至少一个绝缘层(例如，栅极绝缘层113)插置在第四栅电极GE4和第四沟道CH4之间。第四栅电极GE4可以连接到第(i-1)扫描线Si-1。
第四沟道CH4、第四源电极SE4和第四漏电极DE4可用未掺杂或掺杂有杂质的半导体图案形成。例如，第四源电极SE4和第四漏电极DE4可以用掺杂有杂质的半导体图案形成，且第四沟道CH4可以用未掺杂杂质的半导体图案形成。第四沟道CH4可对应于与第四栅电极GE4重叠的部分。
第四源电极SE4的一端可以连接到第四沟道CH4，且第四源电极SE4的另一端可以连接到第三晶体管M3的第三漏电极DE3。此外，第四源电极SE4可以通过连接线CNL、第二接触孔CT2和第一接触孔CT1连接到第一晶体管M1的第一栅电极GE1。第四漏电极DE4的一端可连接到第四沟道CH4，且第四漏电极DE4的另一端可连接到第(i-1)行上的像素PXL的第七晶体管M7的第七漏电极DE7。第四漏电极DE4可以通过辅助连接线AUX、第九接触孔CT9和第八接触孔CT8连接到初始化电力线IPL。
第五晶体管M5可以包括第五栅电极GE5、第五沟道CH5、第五源电极SE5和第五漏电极DE5。
第五栅电极GE5可以设置成与第五沟道CH5重叠，其中至少一个绝缘层(例如，栅极绝缘层113)插置在第五栅电极GE5和第五沟道CH5之间。第五栅电极GE5可以连接到发射控制线Ei。
第五沟道CH5、第五源电极SE5和第五漏电极DE5可用未掺杂或掺杂有杂质的半导体图案形成。例如，第五源电极SE5和第五漏电极DE5可以用掺杂有杂质的半导体图案形成，且第五沟道CH5可以用未掺杂杂质的半导体图案形成。第五沟道CH5可对应于与第五栅电极GE5重叠的部分。
第五源电极SE5的一端可以连接到第五沟道CH5，且第五源电极SE5的另一端可以通过第五接触孔CT5连接到电力线PL。在本发明的示例性实施例中，第五漏电极DE5的一端可以连接到第五沟道CH5，且第五漏电极DE5的另一端可以连接到第一晶体管M1的第一源电极SE1和第二晶体管M2的第二漏电极DE2。
第六晶体管M6可以包括第六栅电极GE6、第六沟道CH6、第六源电极SE6和第六漏电极DE6。
第六栅电极GE6可以设置成与第六沟道CH6重叠，其中至少一个绝缘层(例如，栅极绝缘层113)插置在第六栅电极GE6和第六沟道CH6之间。第六栅电极GE6可以连接到发射控制线Ei。
第六沟道CH6、第六源电极SE6和第六漏电极DE6可用未掺杂或掺杂有杂质的半导体图案形成。例如，第六源电极SE6和第六漏电极DE6可以用掺杂有杂质的半导体图案形成，且第六沟道CH6可以用未掺杂杂质的半导体图案形成。第六沟道CH6可对应于与第六栅电极GE6重叠的部分。
第六源电极SE6的一端可以连接到第六沟道CH6，且第六源电极SE6的另一端可以连接到第一晶体管M1的第一漏电极DE1和第三晶体管M3的第三源电极SE3。在本发明的示例性实施例中，第六漏电极DE6的一端可以连接到第六沟道CH6，且第六漏电极DE6的另一端可以连接到第七晶体管M7的第七源电极SE7。
第七晶体管M7可以包括第七栅电极GE7、第七沟道CH7、第七源电极SE7和第七漏电极DE7。
第七栅电极GE7可以设置成与第七沟道CH7重叠，其中至少一个绝缘层(例如，栅极绝缘层113)插置在第七栅电极GE7和第七沟道CH7之间。第七栅电极GE7可以连接到第(i+1)扫描线Si+1。
第七沟道CH7、第七源电极SE7和第七漏电极DE7可用未掺杂或掺杂有杂质的半导体图案形成。例如，第七源电极SE7和第七漏电极DE7可以用掺杂有杂质的半导体图案形成，且第七沟道CH7可以用未掺杂杂质的半导体图案形成。第七沟道CH7可对应于与第七栅电极GE7重叠的部分。
第七源电极SE7的一端可连接到第七沟道CH7，且第七源电极SE7的另一端可连接到第六晶体管M6的第六漏电极DE6。在本发明的示例性实施例中，第七漏电极DE7的一端可以连接到第七沟道CH7，且第七漏电极DE7的另一端可以通过辅助连接线AUX、第九接触孔CT9和第八接触孔CT8连接到初始化电力线IPL。
存储电容器Cst可以包括第一电容器电极LE和第二电容器电极UE。在本发明的示例性实施例中，第一电容器电极LE可以是存储电容器Cst的下部电极，并且与第一晶体管M1的第一栅电极GE1一体地形成。在本发明的示例性实施例中，第二电容器电极UE可以是存储电容器Cst的上部电极，并且可以与第一栅电极GE1重叠。此外，当在平面图中观察时，第二电容器电极UE可以至少部分地覆盖第一电容器电极LE。第一电容器电极LE和第二电容器电极UE的重叠区域可以被加宽，使得可以增大存储电容器Cst的电容。
第二电容器电极UE可以在第一方向(例如，方向DR1)上延伸。在本发明的示例性实施例中，可以将具有与第一电源ELVDD的电平相等的电平的电压施加到第二电容器电极UE。第二电容器电极UE可以在形成有第一接触孔CT1的区域中具有开口OPN，其中第一栅电极GE1和连接线CNL通过第一接触孔CT1彼此接触。
发光元件LD可以包括第一电极(例如，阳电极)AD、第二电极(例如，阴电极)CD和设置在第一电极AD和第二电极CD之间的发射层EML。在本发明的示例性实施例中，第一电极AD和第二电极CD可以设置在发光元件层LDL的发光区域中以彼此重叠，并且发射层EML可以设置在发光区域中。例如，每个像素PXL的发光区域可以是其中发光元件LD的第一电极AD、发射层EML和第二电极CD被设置成彼此重叠的区域。
第一电极AD可以设置在预定的发光区域中。第一电极AD可以通过第四接触孔CT4和第七接触孔CT7连接到第七晶体管M7的第七源电极SE7和第六晶体管M6的第六漏电极DE6。可以在第四接触孔CT4和第七接触孔CT7之间设置桥接图案BRP。桥接图案BRP可以将第六漏电极DE6和第七源电极SE7连接到第一电极AD。
在下文中，将描述根据本发明的示例性实施例的像素PXL和包括该像素PXL的感测区域SA的堆叠结构(例如，截面结构)。
首先，缓冲层112可以设置在衬底SUB的第一表面(例如，后表面)上。缓冲层112可以防止金属原子和/或杂质从衬底SUB扩散(例如，脱气)的现象。此外，当衬底SUB的表面不均匀时，缓冲层112可用于增加衬底SUB的表面平整度。缓冲层112可以包括无机材料(诸如氧化物或氮化物)、有机材料和/或有机/无机复合材料，并且可以设置为单层结构或多层结构。例如，缓冲层112可以具有包括硅氧化物、硅氮化物和/或硅氧化物的三层或更多层结构。
有效图案可以设置在缓冲层112上。有效图案可以包括第一沟道CH1、第二沟道CH2、第三沟道CH3、第四沟道CH4、第五沟道CH5、第六沟道CH6和第七沟道CH7。第一沟道CH1、第二沟道CH2、第三沟道CH3、第四沟道CH4、第五沟道CH5、第六沟道CH6和第七沟道CH7可以由半导体材料形成。
栅极绝缘层113可以设置在上面设置有第一沟道CH1、第二沟道CH2、第三沟道CH3、第四沟道CH4、第五沟道CH5、第六沟道CH6和第七沟道CH7的缓冲层112上。在本发明的示例性实施例中，栅极绝缘层113可以是插置在设置于像素PXL中的晶体管M1、M2、M3、M4、M5、M6和M7的有效图案与栅电极GE1、GE2、GE3、GE4、GE5、GE6和GE7之间的栅极绝缘膜。
栅极绝缘层113可以包括一个或多个无机层和/或一个或多个有机层。在示例中，栅极绝缘层113可以配置为包括SiOx和/或SiNx的无机层，但是本发明不限于此。例如，栅极绝缘层113可以包括有机绝缘材料和/或无机绝缘材料，诸如SiOx、SiNx、SiON、SiOF和/或AlOx，并且可以是单层或多层。
在本发明的示例性实施例中，栅极绝缘层113可以具有在预定范围内的有限厚度，以便容易地驱动晶体管M1、M2、M3、M4、M5、M6和M7。例如，栅极绝缘层113可具有
Figure BDA0002536312610000381
至
Figure BDA0002536312610000382
的厚度，例如，约
Figure BDA0002536312610000383
的厚度，但栅极绝缘层113的厚度不限于此。
第一导电层可以设置在栅极绝缘层113上。在本发明的示例性实施例中，第一导电层可以是第一栅极层。第一栅极层可以包括这样的栅电极，该栅电极设置成使得该栅电极的至少一部分与有效图案重叠。控制线Si-1、Si、Si+1和Ei以及栅电极GE1、GE2、GE3、GE4、GE5、GE6和GE7可以设置在第一导电层中。此外，可以在第一导电层中设置一个电容器电极，例如，存储电容器Cst的第一电容器电极LE。具体而言，第(i-1)扫描线Si-1、第i扫描线Si、第(i+1)扫描线Si+1、发射控制线Ei以及第一栅电极GE1、第二栅电极GE2、第三栅电极GE3、第四栅电极GE4、第五栅电极GE5、第六栅电极GE6和第七栅电极GE7可以设置在栅极绝缘层113的第二表面(例如，前表面)上的第一导电层中。在本发明的示例性实施例中，第一栅电极GE1也可以成为存储电容器Cst的第一电容器电极LE。例如，第一栅电极GE1和第一电容器电极LE可以一体地形成。
设置在第一导电层中的控制线Si-1、Si、Si+1和Ei、栅电极GE1至GE7和/或作为存储电容器Cst的下部电极的第一电容器电极LE可以由相同的材料制成。例如，控制线Si-1、Si、Si+1和Ei、栅电极GE1、GE2、GE3、GE4、GE5、GE6和GE7、和/或存储电容器Cst的第一电容器电极LE可以由预定的第一栅极金属形成。
构成第一栅极金属的材料的示例可以是Ti、Cu、Mo、Al、Au、Cr、TiN、Ag、Pt、Pd、Ni、Sn、Co、Rh、Ir、Fe、Ru、Os、Mn、W、Nb、Ta、Bi、Sb、Pb等，并且除了这些金属之外，还可以使用各种其它金属。构成第一栅极金属的合金的示例可以是MoTi、AlNiLa等，并且除了这些合金之外，还可以使用各种合金。构成第一栅极金属的多层的示例可以是Ti/Cu、Ti/Au、Mo/Al/Mo、氧化铟锡(ITO)/Ag/ITO、TiN/Ti/Al/Ti、TiN/Ti/Cu/Ti等，并且除了这些多层之外，还可以使用具有多层结构的各种导电材料。
构成设置在第一导电层中的控制线Si-1、Si、Si+1和Ei、栅电极GE1至GE7和/或第一电容器电极LE的材料不必限于金属。例如，能够提供足够高的导电性以平滑地驱动像素PXL的任何材料可以用作构成控制线Si-1、Si、Si+1和Ei、栅电极GE1、GE2、GE3、GE4、GE5、GE6和GE7、和/或第一电容器电极LE的材料。
例如，控制线Si-1、Si、Si+1和Ei、栅电极GE1、GE2、GE3、GE4、GE5、GE6和GE7、和/或第一电容器电极LE可以由导电聚合物和/或导电金属氧化物制成。构成控制线Si-1、Si、Si+1和Ei、栅电极GE1、GE2、GE3、GE4、GE5、GE6和GE7、和/或第一电容器电极LE的导电聚合物的示例可以是基于聚噻吩的化合物、基于聚吡咯的化合物、基于聚苯胺的化合物、基于聚乙炔的化合物、基于聚亚苯基的化合物和/或其混合物。例如，聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT：PSS)化合物可以用作基于聚噻吩的化合物。构成控制线Si-1、Si、Si+1和Ei、栅电极GE1、GE2、GE3、GE4、GE5、GE6和GE7、和/或第一电容器电极LE的导电金属氧化物的示例可以是ITO、铟锌氧化物(IZO)、铝锌氧化物(AZO)、铟锡锌氧化物(ITZO)、ZnO和/或SnO2。
第一层间绝缘层114可以设置在第一导电层上。在本发明的示例性实施例中，第一层间绝缘层114可以是插置在存储电容器Cst的第一电容器电极LE和第二电容器电极UE之间的第一层间绝缘膜。在本发明的示例性实施例中，第一层间绝缘层114可以具有在预定范围内的有限厚度，以便在有限区域内确保存储电容器Cst的足够电容。在本发明的示例性实施例中，第一层间绝缘层114可以具有与栅极绝缘层113的厚度类似的厚度。例如，第一层间绝缘层114可具有
Figure BDA0002536312610000401
至
Figure BDA0002536312610000402
的厚度，例如，约
Figure BDA0002536312610000403
的厚度，但第一层间绝缘层114的厚度不限于此。
第一层间绝缘层114可以包括一个或多个无机层和/或一个或多个有机层。在示例中，第一层间绝缘层114可以包括包含SiOx和/或SiNx的无机层，但是本发明不限于此。例如，第一层间绝缘层114可以包括有机绝缘材料和/或无机绝缘材料，诸如SiOx、SiNx、SiON、SiOF或AlOx，并且可以是单层或多层。
第二导电层可以设置在第一层间绝缘层114上。在本发明的示例性实施例中，第二导电层可以是第二栅极层。第二栅极层可以包括至少一个电容器电极。
例如，第二电容器电极UE和初始化电力线IPL可以设置在第二导电层中。
在本发明的示例性实施例中，第二电容器电极UE可以至少部分地覆盖第一电容器电极LE。第二电容器电极UE可以与第一电容器电极LE重叠并且第一层间绝缘层114插置在第二电容器电极UE和第一电容器电极LE之间，使得第二电容器电极UE和第一电容器电极LE构成存储电容器Cst。
初始化电力线IPL可以在显示区域AA中沿着第一方向(例如，方向DR1)延伸，但是本发明不限于此。可以向初始化电力线IPL提供初始化电源Vint。
设置在第二导电层中的第二电容器电极UE和初始化电力线IPL可以由相同的材料制成。例如，第二电容器电极UE和初始化电力线IPL可以由预定的第二栅极金属形成。在本发明的示例性实施例中，第二栅极金属可以是作为第一栅极金属的示例提供的金属材料之一，但是本发明不限于此。此外，构成设置在第二导电层中的第二电容器电极UE和初始化电力线IPL的材料不必限于金属。例如，能够提供足够高的传导率以驱动像素PXL的任何材料可以用作构成第二电容器电极UE和初始化电力线IPL的材料。例如，设置在第二导电层中的第二电容器电极UE和初始化电力线IPL可以由导电聚合物和/或导电金属氧化物制成。
第二层间绝缘层115可以设置在第二导电层上。在本发明的示例性实施例中，第二层间绝缘层115可以是第二层间绝缘膜。第二层间绝缘层115的厚度可以比栅极绝缘层113和第一层间绝缘层114的厚度更厚。在示例中，第二层间绝缘层115的厚度可以等于或大于栅极绝缘层113的厚度和第一层间绝缘层114的厚度之和。例如，第二层间绝缘层115可具有约
Figure BDA0002536312610000411
的厚度，但是第二层间绝缘层115的厚度不限于此。当第二层间绝缘层115形成为具有比栅极绝缘层113的厚度和第一层间绝缘层114的厚度之和更厚的厚度时，可以确保设置在第二层间绝缘层115的第一表面(例如，后表面)和第二表面(例如，前表面)上的部件之间的电稳定性。因此，可以防止短路缺陷。
第二层间绝缘层115可以包括一个或多个无机层和/或一个或多个有机层。在示例中，第二层间绝缘层115可以包括包含SiOx和/或SiNx的无机层，但是本发明不限于此。例如，第二层间绝缘层115可以包括有机绝缘材料或无机绝缘材料，诸如SiOx、SiNx、SiON、SiOF和/或AlOx，并且可以是单层或多层。
第三导电层可以设置在第二层间绝缘层115上。在本发明的示例性实施例中，第三导电层可以是包括连接到有效图案的源电极和漏电极的源-漏层。
数据线Dj、电力线PL、连接线CNL、桥接图案BRP和辅助连接线AUX可以设置在第三导电层中。
数据线Dj可以通过穿透栅极绝缘层113、第一层间绝缘层114和第二层间绝缘层115的第六接触孔CT6连接到第二源电极SE2。
电力线PL可以通过第三接触孔CT3连接到作为存储电容器Cst的上部电极的第二电容器电极UE。此外，电力线PL可以通过穿透栅极绝缘层113、第一层间绝缘层114和第二层间绝缘层115的第五接触孔CT5连接到第五源电极SE5。
连接线CNL可以通过穿透第一层间绝缘层114和第二层间绝缘层115的第一接触孔CT1连接到第一栅电极GE1。此外，连接线CNL可以通过穿透栅极绝缘层113、第一层间绝缘层114和第二层间绝缘层115的第二接触孔CT2连接到第三漏电极DE3和第四源电极SE4。
桥接图案BRP可以是设置为位于第六漏电极DE6和第一电极AD之间的、连接第六漏电极DE6和第一电极AD的媒介的图案。桥接图案BRP可以通过穿透栅极绝缘层113、第一层间绝缘层114和第二层间绝缘层115的第四接触孔CT4连接到第六漏电极DE6和第七源电极SE7。
辅助连接线AUX可以通过穿透第二层间绝缘层115的第八接触孔CT8连接到初始化电力线IPL。此外，辅助连接线AUX可以通过穿透栅极绝缘层113、第一层间绝缘层114和第二层间绝缘层115的第九接触孔CT9连接到第七漏电极DE7。
设置在第三导电层中的数据线Dj、电力线PL、连接线CNL、桥接图案BRP和/或辅助连接线AUX可以由相同的材料制成。例如，数据线Dj、电力线PL、连接线CNL、桥接图案BRP和/或辅助连接线AUX可以由预定的源-漏金属形成。
源-漏金属可以包括作为第一栅极金属和/或第二栅极金属的示例提供的金属材料之一，但是本发明不限于此。此外，构成设置在第三导电层中的数据线Dj、电力线PL、连接线CNL、桥接图案BRP和/或辅助连接线AUX的材料不必限于金属。例如，能够提供足够高的传导率以平滑地驱动像素PXL的任何材料可以用作构成数据线Dj、电力线PL、连接线CNL、桥接图案BRP和/或辅助连接线AUX的材料。例如，数据线Dj、电力线PL、连接线CNL、桥接图案BRP和/或辅助连接线AUX可以由导电聚合物或导电金属氧化物制成。
第一栅极金属、第二栅极金属和源-漏金属中的至少两者可以包括相同的材料。在示例中，即使当第一栅极金属和第二栅极金属设置在不同的层中时，第一栅极金属和第二栅极金属也可以由相同的材料制成。然而，本发明不限于此。例如，在本发明的示例性实施例中，第一栅极金属、第二栅极金属和源-漏金属可以全部由不同的材料制成。
保护层116可以设置在第三导电层上。在实施例中，保护层116可以包括钝化层和/或平坦化层。保护层116可以包括第七接触孔CT7，桥接图案BRP的一部分通过该第七接触孔CT7暴露。
发光元件LD可以设置在保护层116上。发光元件LD可以包括第一电极AD、第二电极CD以及设置在第一电极AD和第二电极CD之间的发射层EML。
在本发明的示例性实施例中，保护层116可以具有
Figure BDA0002536312610000431
至
Figure BDA0002536312610000432
的厚度，例如，约
Figure BDA0002536312610000433
的厚度，但是保护层116的厚度不限于此。
第一电极AD和第二电极CD中的至少一个可以是透射电极。例如，当发光元件LD是底部发射型发光器件时，第一电极AD可以是透射电极，且第二电极CD可以是反射电极。当发光元件LD是顶部发射型发光器件时，第一电极AD可以是反射电极，且第二电极CD可以是透射电极。此外，当发光元件LD是双发射型发光器件时，第一电极AD和第二电极CD两者均可以是透射电极。在下文中，作为示例描述了发光元件LD是顶部发射型发光器件并且第一电极AD是阳电极的情况。尽管在该示例性实施例中描述了使用发光元件LD作为光源的情况，但是本发明不限于此。例如，发光元件LD可以用另一种类型的发光元件代替。
第一电极AD可以设置在保护层116上。第一电极AD可以通过穿透保护层116的第七接触孔CT7连接到桥接图案BRP。由于桥接图案BRP通过第四接触孔CT4连接到第六漏电极DE6和第七源电极SE7，所以第一电极AD可以最终通过桥接图案BRP连接到第六漏电极DE6和第七源电极SE7。
第一电极AD可以包括能够反射光的反射层和设置在反射层的第二表面(例如，前表面)或第一表面(例如，后表面)上的透明导电层。透明导电层和反射层中的至少一个可连接到第六漏电极DE6和第七源电极SE7。
反射层可以包括能够反射光的材料。例如，反射层可以包括铝(Al)、银(Ag)、铬(Cr)、钼(Mo)、铂(Pt)、镍(Ni)和/或其合金。
透明导电层可以包括透明导电氧化物。例如，透明导电层可以包括ITO、IZO、AZO、镓掺杂锌氧化物(GZO)、锌锡氧化物(ZTO)、镓锡氧化物(GTO)和氟掺杂锡氧化物(FTO)。
发射层EML可以设置在第一电极AD的暴露表面上。发射层EML可以具有多层的薄膜结构，该薄膜结构至少包括光生成层(LGL)、空穴传输层(HTL)、电子传输层(ETL)、电子注入层(EIL)和空穴阻挡层(HBL)。HIL可用于注入空穴。HTL可用于传输空穴。HTL可以通过抑制未能在LGL中结合的电子的移动来增加空穴和电子被复合的机会。LGL可以用于通过注入的电子和空穴的复合来发射光。HBL可以设置为抑制未能在LGL中结合的空穴的移动。ETL可以设置为将电子传输到LGL，并且EIL可以设置为注入电子。
在LGL中生成的光的颜色可以是红色、绿色、蓝色和白色中的一种，但是本发明不限于此。例如，在LGL中生成的光的颜色也可以是品红色、青色和黄色中的一种。
HIL、HTL、HBL、ETL和EIL可以是连接在彼此邻近发光区域中的公共层。
第二电极CD可以是半透射反射层。例如，第二电极CD可以是具有足够厚以使光能够透射通过的厚度的薄膜金属层。在示例中，第二电极CD可以允许从发射层EML发射的光的一部分透射通过，并且反射从发射层EML发射的光的其余部分。
在本发明的示例性实施例中，第二电极CD可以包括具有比透明导电层的功函数更低的功函数的材料。例如，第二电极CD可以包括钼(Mo)、钨(W)、银(Ag)、镁(Mg)、铝(Al)、铂(Pt)、钯(Pd)、金(Au)、镍(Ni)、钕(Nd)、铱(Ir)、铬(Cr)、锂(Li)、钙(Ca)和/或其合金。
从发射层EML发射的光的一部分不透射通过第二电极CD，但是从第二电极CD反射的光可以从反射层再反射。例如，从发射层EML发射的光可以在反射层和第二电极CD之间谐振。发光元件LD的光提取效率可以通过光的谐振来提高。
像素限定层(在这里也称为堤层)117限定了每个像素PXL的发光区域，并且可以设置在其上设置有第一电极AD等的衬底SUB上。像素限定层117可以暴露第一电极AD的第二表面(例如，前表面)，并且可以沿着每个发光区域的周边从衬底SUB凸出。
发射层EML可以设置在每个像素PXL的由像素限定层117围绕的发光区域中，并且第二电极CD可以设置在发射层EML上。第一电极AD和第二电极CD中的一个可以是阳电极，且第一电极AD和第二电极CD中的另一个可以是阴电极。例如，第一电极AD可以是阳电极，且第二电极CD可以是阴电极。
像素限定层117可以包括有机绝缘材料。例如，像素限定层117可以包括聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚丙烯腈(PAN)、聚酰胺(PA)、聚酰亚胺(PI)、聚芳醚(PAE)、杂环聚合物、聚对二甲苯、环氧树脂、苯并环丁烯(BCB)、基于硅氧烷的树脂和/或基于硅烷的树脂。
可以在第二电极CD上方设置覆盖第二电极CD的第一保护层PTL1。第一保护层PTL1可以是薄膜封装层。在本发明的示例性实施例中，薄膜封装层可以用另一种类型的封装层或封装衬底、至少一个保护层等代替。
薄膜封装层可以防止氧气和湿气渗入发光元件LD。薄膜封装层可以包括无机层。无机层可以包括硅氧化物、硅氮化物、硅氮氧化物、铝氧化物、钛氧化物、锆氧化物和/或锡氧化物。
从缓冲层112到保护层116地设置在衬底SUB的第一表面(例如，前表面)上的电路元件和布线可以构成显示设备10"和/或指纹传感器的电路元件层BPL。此外，从第一电极AD到第二电极CD地设置在每个像素PXL中的发光元件LD以及设置在发光元件LD之间的薄膜封装层可以构成显示设备10"的发光元件层LDL和/或指纹传感器。
进一步参考图18、图19和图20，根据本发明的示例性实施例的像素PXL可以包括形成在电路元件层BPL的至少一个导电层中的透光孔LTH。感测区域SA可以包括多个像素PXL，像素PXL包括透光孔LTH。
透光孔LTH可以包括形成为在包括电路元件层BPL的多个导电层中彼此重叠的开口。例如，透光孔LTH可以包括在以下层当中的至少两层中彼此重叠的多层开口：其中设置有有效图案的半导体层、其中设置有栅电极GE1、GE2、GE3、GE4、GE5、GE6和GE7的第一导电层、其中设置有第二电容器电极UE等的第二导电层、其中设置有电力线PL等的第三导电层、以及其中设置有桥接图案BRP等的第三导电层。
根据本发明的上述示例性实施例，用于接收反射光的透光孔阵列可以与发光元件层LDL和电路元件层BPL一体地形成，而不在电路元件层BPL中形成任何附加层。因此，可以减小显示设备10"的模块厚度。
透光孔LTH的布置和形状不限于参考图18至图20所描绘的本发明的示例性实施例中所示的那些。例如，透光孔LTH可以形成在另一区域中，例如，包括形成在第一栅电极GE1中的开口OPN的区域。因此，可以对布局结构进行各种修改，使得在透光孔LTH中不设置任何导电层。
透光孔LTH的尺寸(例如，宽度或直径)可以根据开口的尺寸来确定。例如，透光孔LTH的宽度可以是开口的宽度当中的最窄的宽度。
透光孔LTH可以形成在布置于感测区域SA中的像素PXL当中的、处于对应于图13、图14和图15中所示的针孔区域PIHA的位置处的像素PXL中。在本发明的示例性实施例中，透光孔LTH可以在对应于图13、图14和图15中所示的针孔区域PIHA的位置处形成在像素PXL中的一些或全部中。在未形成透光孔LTH的像素PXL中，发射控制线Ei和初始化电力线IPL之间的距离和/或第五源电极SE5和第六漏电极DE6之间的距离可以比形成透光孔LTH的像素PXL中的距离窄。
图21A、图21B、图21C和图21D是示出根据本发明的示例性实施例的像素PXL、传感器像素SPXL和针孔PIH的各种布置结构的平面图。例如，图21A、图21B、图21C和图21D示出了描述布置在感测区域SA中的像素PXL、传感器像素SPXL和针孔PIH的各种相对尺寸、分辨率和/或布置关系的各种示例性实施例。
在图21A、图21B、图21C和图21D中，传感器像素SPXL可以是设置在一个光电传感器单元PHU中的传感器像素SPXL。图21A、图21B、图21C和图21D示出了当光电传感器单元PHU设置成与至少一个像素PXL和至少一个针孔PIH重叠时，光电传感器单元PHU的一个区域中的传感器像素SPXL、像素PXL和针孔PIH的布置关系。
参考图21A，感测区域SA中的针孔PIH和传感器像素SPXL的数量可以少于感测区域SA中的像素PXL的数量。例如，针孔PIH和传感器像素SPXL具有比像素PXL的尺寸更小的尺寸，并且可以以比像素PXL的分辨率更低的分辨率分散在感测区域SA中。
尽管在图21A中，针孔PIH和传感器像素SPXL的数量少于像素PXL的数量，但是本发明不限于此。例如，在本发明的示例性实施例中，针孔PIH和传感器像素SPXL可以以相同的数量和相同的距离分散在感测区域SA中，使得针孔PIH与传感器像素SPXL一一对应。例如，针孔PIH和传感器像素SPXL可以成对地设置成彼此重叠。
在本发明的示例性实施例中，一对针孔PIH和传感器像素SPXL可以设置成与设置在感测区域SA中的任何一个像素PXL重叠，但是本发明不限于此。例如，针孔PIH和传感器像素SPXL可以交替地设置从而彼此不重叠，或者可以设置成与像素PXL不重叠。
针孔PIH和传感器像素SPXL可以具有彼此相等或不同的尺寸。例如，针孔PIH和传感器像素SPXL的相对尺寸和/或分辨率没有特别限制。
参考图21B，感测区域SA可以包括数量比像素PXL的数量更少的针孔PIH，并且传感器像素SPXL的数量可以多于像素PXL的数量。例如，针孔PIH和传感器像素SPXL的尺寸可以小于像素PXL的尺寸。针孔PIH可以以比像素PXL的分辨率更低的分辨率分散在感测区域SA中，并且传感器像素SPXL可以以比像素PXL的分辨率更高的分辨率密集地分散在感测区域SA中。
传感器像素SPXL中的至少一些可以与任何一个针孔PIH和/或任何一个像素PXL重叠，但是本发明不限于此。例如，传感器像素SPXL中的一些可以设置成与针孔PIH和/或像素PXL重叠，而传感器像素SPXL中的其它一些可以设置在像素PXL之间的间隙中。例如，设置在像素PXL之间的间隙处的传感器像素SPXL可以以行和/或列的规则图案布置。然而，本发明不限于此。
参考图21C和图21D，分散在感测区域SA中的传感器像素SPXL可以具有比图21B中所示的传感器像素SPXL的尺寸更小的尺寸，并且可以具有比图21B中所示的本发明的示例性实施例的分辨率更高的分辨率。例如，多个传感器像素SPXL可以与每个针孔PIH和/或每个像素PXL重叠。针孔PIH可以以与像素PXL的分辨率相等或类似的分辨率分散在感测区域SA中。例如，针孔PIH可以如图21C中所示的那样以与像素PXL的分辨率相同的分辨率分散在感测区域SA中，或者可以如图21D中所示的那样以比像素PXL的分辨率更低的分辨率分散在感测区域SA中。
根据本发明的示例性实施例，如图21C中所示，多个传感器像素SPXL可以在由像素PXL界定的区域内以与设置在像素PXL之间的间隙处的传感器像素SPXL的分辨率不同的分辨率设置成行和列。例如，设置在像素PXL的2×2栅格之间的列中的传感器像素SPXL可以相对于设置在像素PXL的2×2栅格之间的间隙处的交叉的行具有更大的间隔。
根据图21D所示的本发明的示例性实施例，传感器像素SPXL可以以规则的图案设置在像素PXL的2×2栅格之间的间隙区域处以及在由像素PXL界定的区域内。针孔PIH可以设置在每个2×2栅格的右上角，并且可以包含设置在针孔PIH的外边缘(例如，角落)处的四个传感器像素SPXL。
尽管在图21A、图21B、图21C和图21D中示出了其中针孔PIH和传感器像素SPXL以规则阵列形式布置在感测区域SA中的示例性实施例，但是本发明不限于此。例如，针孔PIH和/或传感器像素SPXL可以以不规则的图案布置在感测区域SA中或者可以以不同的密度分散，如在同一物(identity)的单元之间那样和/或如在另一物的单元之间那样。
像素PXL、针孔PIH和传感器像素SPXL的布置结构不限于图21A、图21B、图21C和图21D中所示的本发明的示例性实施例。例如，可以对布置在感测区域SA中的像素PXL、针孔PIH和/或传感器像素SPXL的形状、布置形式、相对尺寸、数量、分辨率和/或相关性进行各种修改。
根据本文阐述的本发明的示例性实施例，提供了一种包括传感器层的显示设备，所述传感器层包括配置为小面积CIS封装的多个光电传感器单元，从而可以实现具有内置指纹传感器的高分辨率且低成本的显示设备。
尽管上文中已经描述了本发明的示例性实施例，但是本领域的技术人员将理解，在不脱离如所附权利要求中阐述的本发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上对其进行各种改变。

Claims (20)

1.显示设备，包括：
衬底，包括显示区域和感测区域，所述显示区域包括多个像素，所述感测区域设置在所述显示区域的至少一个区域中；
电路元件层，设置在所述衬底上，所述电路元件层包括多个导电层；
发光元件层，设置在所述电路元件层上，所述发光元件层包括多个发光元件；以及
传感器层，设置在所述衬底上，
其中，所述传感器层包括各自包括传感器像素的多个光电传感器单元，
其中，所述光电传感器单元以不规则图案布置在所述感测区域中。
2.根据权利要求1所述的显示设备，
其中，所述多个光电传感器单元设置成包括多个行和多个列的二维阵列，以及
其中，所述多个光电传感器单元中的至少一个光电传感器单元在列方向上不与所述多个光电传感器单元中的设置在最邻近行中的任何其它光电传感器单元对齐。
3.根据权利要求1所述的显示设备，
其中，所述光电传感器单元设置成包括多个行和多个列的二维阵列，以及
其中，所述多个光电传感器单元中的至少一个光电传感器单元在行方向上不与所述多个光电传感器单元中的设置在最邻近列中的任何其它光电传感器单元对齐。
4.根据权利要求2所述的显示设备，其中，在行方向和所述列方向上，所述多个光电传感器单元中的邻近的光电传感器单元之间的距离为5mm或更小。
5.根据权利要求3所述的显示设备，其中，在所述行方向和列方向上，所述多个光电传感器单元中的邻近的光电传感器单元之间的距离为5mm或更小。
6.根据权利要求1所述的显示设备，其中，所述光电传感器单元的宽度或直径为5mm或更小。
7.根据权利要求1所述的显示设备，其中，所述光电传感器单元的总面积等于或小于所述感测区域的面积的1/2。
8.根据权利要求1中所述的显示设备，还包括指纹检测器，所述指纹检测器配置为将驱动信号施加到所述传感器像素并接收从所述传感器像素输出的电信号。
9.根据权利要求8所述的显示设备，其中，所述指纹检测器包括：
水平驱动器，配置为通过驱动线将所述驱动信号施加到所述传感器像素；
垂直驱动器，配置为将从所述传感器像素输出的模拟信号转换为数字信号并输出所述数字信号；以及
控制器，配置为生成时序信号，并且基于生成的所述时序信号来控制所述水平驱动器和所述垂直驱动器。
10.根据权利要求1中所述的显示设备，还包括：光阻挡层，所述光阻挡层设置在所述衬底和所述电路元件层之间，所述光阻挡层具有形成于其中的针孔，
其中，所述针孔允许光选择性地穿过。
11.根据权利要求10所述的显示设备，
其中，所述光阻挡层包括多个针孔区域，在所述针孔区域中形成有相应的所述针孔，以及
其中，所述针孔区域不规则地布置在所述光阻挡层中。
12.根据权利要求11所述的显示设备，
其中，所述针孔区域设置成包括多个行和多个列的二维阵列，以及
其中，所述针孔区域中的至少一个在列方向上不与设置在最邻近行中的任何其它针孔区域对齐。
13.根据权利要求11所述的显示设备，
其中，所述针孔区域设置成包括多个行和多个列的二维阵列，以及
其中，所述针孔区域中的至少一个在行方向上不与设置在最邻近列中的任何其它针孔区域对齐。
14.根据权利要求11所述的显示设备，其中，所述针孔区域布置为与所述光电传感器单元一一对应。
15.根据权利要求1所述的显示设备，其中，所述多个导电层包括：
半导体层，包括有效图案，所述有效图案包括至少一个晶体管；
第一栅极层，包括栅电极，所述栅电极设置成使得所述栅电极的至少一部分与所述有效图案重叠；
第二栅极层，包括至少一个电容器电极；以及
源-漏层，包括源电极和漏电极，所述源电极和所述漏电极连接到所述有效图案。
16.根据权利要求15所述的显示设备，
其中，所述电路元件层包括各自包括透光孔的多个透光区域，以及
其中，所述透光孔中的每一个包括形成为在所述半导体层、所述第一栅极层、所述第二栅极层和所述源-漏层中彼此重叠的多层开口。
17.根据权利要求16所述的显示设备，
其中，所述透光区域设置成包括多个行和多个列的二维阵列，以及
其中，所述透光区域中的至少一个在列方向上不与设置在最邻近行中的任何其它透光区域对齐。
18.根据权利要求16所述的显示设备，
其中，所述透光区域设置成包括多个行和多个列的二维阵列，以及
其中，所述透光区域中的至少一个在行方向上不与设置在最邻近列中的任何其它透光区域对齐。
19.根据权利要求16所述的显示设备，其中，所述透光区域布置为与所述光电传感器单元一一对应。
20.显示设备，包括：
衬底，包括显示区域和感测区域，所述显示区域包括多个像素，所述感测区域设置在所述显示区域的至少一个区域中；
电路元件层，设置在所述衬底的第一表面上，所述电路元件层包括多个导电层；
发光元件层，设置在所述电路元件层上，所述发光元件层包括多个发光元件；
多个针孔，设置在所述电路元件层和/或光阻挡层中，所述光阻挡层设置在所述电路元件层和所述衬底之间；以及
传感器层，设置在所述衬底的与所述第一表面相对的第二表面上，其中所述传感器层包括各自包括传感器像素的多个光电传感器单元，
其中，所述光电传感器单元、所述传感器像素和所述针孔中的至少一个以不规则图案布置在所述感测区域中，以及
其中，所述光电传感器单元在厚度方向上与所述像素至少部分地重叠，并且配置为使用所述多个像素中的设置在所述感测区域中的至少一些像素作为光源。
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