CN116056496A - 显示装置和包括显示装置的移动终端 - Google Patents

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金泰勋
徐辅健
李根植
金奎珍
丁保允
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LG Display Co Ltd
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Abstract

讨论了显示装置和包括显示装置的移动终端。该显示装置可以包括：显示面板，该显示面板包括第一像素区域和第二像素区域；覆盖玻璃，该覆盖玻璃在第二像素区域中设置在显示面板的第一表面上；光学模块，该光学模块设置在显示面板的第二表面下方以面对第二像素区域，并且被配置成将红外光引导向第二像素区域的透光部分；以及衍射光学元件，该衍射光学元件在与第二像素区域的透光部分相对应的位置处设置在覆盖玻璃和显示面板中的至少一者上或覆盖玻璃和显示面板中的至少一者中。衍射光学元件可以将来自光学模块的红外光分离成多个点光束。

Description

显示装置和包括显示装置的移动终端
技术领域
本公开涉及显示装置和包括显示装置的移动终端，并且更具体地涉及在显示面板下方设置有光学装置的显示装置和包括显示装置的移动终端。
背景技术
根据发光层的材料，电致发光显示装置通常分为无机发光显示装置和有机发光显示装置。有源矩阵型有机发光显示装置包括自身发光的有机发光二极管(下文称为“OLED”)并且具有快的响应速度以及发光效率高、亮度高和视角宽的优点。
在有机发光显示装置中，OLED形成在像素中。由于有机发光显示装置具有快的响应速度，并且在发光效率、亮度和视角方面是优异的，并且能够以全黑颜色表示黑色灰度级，因此有机发光显示装置在对比度和色彩再现性方面是优异的。
近来，各种光学装置已经被添加到移动终端中。移动终端的示例可以包括智能电话或平板。光学装置可以包括支持多媒体功能或执行生物识别所需的传感器或照明装置。该光学装置可以被实现成光学模块并且被组装在移动终端的显示面板下方。
为了扩大移动终端的屏幕，光学模块的光发射表面和光接收表面可以设置在显示面板的屏幕的顶部上设计成凹形形状的凹口区域中，或者设置在移动终端的屏幕中的穿孔中。然而，由于凹口区域或穿孔，在屏幕设计中可能存在许多限制，并且由于光学模块的较厚特性，移动终端的厚度可能增加。
发明内容
本公开旨在解决或处理与相关技术相关联的上述需要和/或问题。
本公开提供了一种能够增加屏幕设计的自由度并使光学模块更纤薄的显示装置，以及包括这种显示装置的移动终端。
本公开所要解决或处理的问题或限制不限于上述问题或限制，并且根据以下描述，本领域技术人员将清楚地理解未提及的其它问题或限制。
根据本公开的一个示例性实施方式的显示装置可以包括：显示面板，在该显示面板中，输入图像在第一像素区域和包括一个或更多个透光部分的第二像素区域中再现；覆盖玻璃，该覆盖玻璃设置在显示面板的前表面上；光源，该光源设置在显示面板的后表面下方以面对第二像素区域；以及衍射光学元件，该衍射光学元件在面对第二像素区域的透光部分的位置处设置在覆盖玻璃和显示面板中的至少一者上，并且被配置成将来自光源的红外光分离成多个点光束。
根据本公开的一个示例性实施方式的移动终端可以包括：显示面板，在该显示面板中，输入图像在第一像素区域和包括一个或更多个透光部分的第二像素区域中再现；显示面板驱动器，该显示面板驱动器被配置成将输入图像的像素数据写入到显示面板的像素；覆盖玻璃，该覆盖玻璃设置在显示面板的前表面上；光源，该光源设置在显示面板的后表面下方以面对第二像素区域；衍射光学元件，该衍射光学元件在面对第二像素区域的透光部分的位置处设置在覆盖玻璃和显示面板中的至少一者上，并且被配置成将来自光源的红外光分成多个点光束；红外摄像机，该红外摄像机设置在显示面板的后表面下方，并被配置成将通过显示面板入射的红外光转换成电信号以输出面部图案数据；以及主机系统，该主机系统被配置成将输入图像的像素数据发送到显示面板驱动器，并被配置成关于从红外摄像机接收的面部图案数据对用户认证进行处理。
根据本公开的一个实施方式的显示装置可以包括：显示面板，该显示面板包括第一像素区域和与第一像素区域邻近的第二像素区域，第二像素区域包括一个或更多个透光部分；覆盖玻璃，该覆盖玻璃在第二像素区域中设置在显示面板的第一表面上；光学模块，该光学模块设置在显示面板的第二表面下方以面对第二像素区域，并且被配置成将红外光引导向第二像素区域的一个或更多个透光部分；以及衍射光学元件，该衍射光学元件在与第二像素区域的一个或更多个透光部分中的至少一个透光部分相对应的位置处设置在覆盖玻璃和显示面板中的至少一者上或者覆盖玻璃和显示面板中的至少一者中，衍射光学元件被配置成将来自光学模块的红外光分离成多个点光束。
通过下文给出的详细描述，本申请的这些和其它目的将变得更加显而易见。然而，应当理解的是，详细描述和具体示例虽然指示了本公开的优选实施方式，但仅通过例示的方式给出，因为根据以下详细描述，在本公开的精神和范围内的各种改变和修改对于本领域技术人员将变得显而易见。
附图说明
通过参照附图详细描述本公开的示例性实施方式，本公开的上述和其它目的、特征和优点对于本领域普通技术人员将变得更加明显，在附图中：
图1是示意性地例示根据本公开的示例性实施方式的显示面板的截面图；
图2是例示与显示面板的第二像素区域交叠的光学装置的图；
图3是例示设置在第二像素区域和凹口区域中的光学装置的示例的图；
图4是例示第一像素区域中的像素排列的图；
图5是例示第二像素区域中的像素排列的图；
图6至图8是例示可应用于本公开的显示装置的各种像素电路的电路图；
图9是例示驱动图8所示的像素电路的方法的波形图；
图10是例示根据本公开的示例性实施方式的显示装置的框图；
图11是例示根据本公开的示例性实施方式的显示装置应用于移动装置的示例的图；
图12是例示根据本公开的第一示例性实施方式的显示装置的截面图；
图13是例示根据本公开的第二示例性实施方式的显示装置的截面图；
图14A是例示多个衍射光学元件分散地设置在移动终端的覆盖玻璃上的示例的平面图；
图14B是沿着图14A中的线“A-A”截取的截面图；
图15A是例示宽衍射光学元件设置在移动终端的覆盖玻璃上的示例的平面图；
图15B是沿着图15A中的线“B-B”截取的截面图；
图16是例示根据本公开的第三示例性实施方式的显示装置的截面图；
图17是例示根据本公开的第四示例性实施方式的显示装置的截面图；
图18是例示根据本公开的第五示例性实施方式的显示装置的截面图；
图19A和图19B是详细例示图13所示的准直透镜的示例的图；
图20是例示透镜设置在显示面板上的示例的截面图；
图21是例示根据本公开的第六示例性实施方式的显示装置的截面图；
图22是例示根据本公开的第七示例性实施方式的显示装置的截面图；
图23是例示根据本公开的第八示例性实施方式的显示装置的截面图；以及
图24是例示根据本公开的第九示例性实施方式的显示装置的截面图。
具体实施方式
根据下面参照附图描述的实施方式，将更清楚地理解本公开的优点和特征以及用于实现本公开的方法。然而，本公开不限于以下实施方式，而是可以以各种不同的形式来实现。相反，当前各实施方式将使本公开的公开内容完整，并允许本领域技术人员完全理解本公开的范围。本公开仅限定在所附权利要求的范围内。
附图中所例示的用于描述本公开的实施方式的形状、尺寸、比率、角度、数量等等仅仅是示例，并且本公开不限于此。相同的附图标记在整个说明书中通常表示相同的元件。此外，在描述本公开时，可以省略已知现有技术的详细描述，以避免不必要地模糊本公开的主题。
本文中使用的诸如“包括”、“包含”、“具有”和“由...组成”的用语一般旨在允许添加其它组件，除非该用语与用语“仅”一起使用。除非另有明确说明，否则任何单数的引用都可以包括复数。
即使没有明确说明，组件也被解释为包括普通的误差范围。
当使用诸如“在...上”、“在...上方”、“在...下面”和“紧接着...”的用语来描述两个组件之间的位置关系时，除非这些用语与用语“立即”或“直接”一起使用，否则在两个组件之间可以定位有一个或更多个组件。
用语“第一”、“第二”等可以用于将组件彼此区分开，但是组件的功能或结构不受组件前面的序号或组件名称的限制。这些用语可以不限定任何顺序。
在整个本公开中，相同的附图标记可以指代基本相同的元件。
下面的实施方式可以部分地或完全地彼此结合或组合，并且可以以技术上不同的方式链接和操作。这些实施方式可以彼此独立地或相关联地执行。
在本公开的每个显示装置中，像素中的每个像素可以包括具有不同颜色的多个子像素，以便在显示面板的屏幕上再现图像的颜色。像素中的每个子像素包括用作开关元件或驱动元件的晶体管。这种晶体管可以实现成TFT(薄膜晶体管)。
本公开的每个显示装置的驱动电路将输入图像的像素数据写入显示面板上的像素。为此，显示装置的驱动电路可以包括被配置成向数据线提供数据信号的数据驱动电路、被配置成向选通线提供选通信号的选通驱动电路等。
在本公开的每个显示装置中，像素电路和选通驱动电路可以包括多个晶体管。晶体管可以实现成包括氧化物半导体的氧化物薄膜晶体管(氧化物TFT)、包括低温多晶硅的低温多晶硅(LTPS)TFT等。晶体管中的每个晶体管可以实现成p沟道TFT或n沟道TFT。
通常，晶体管是包括栅极、源极和漏极的三电极元件。源极是向晶体管提供载流子的电极。在晶体管中，载流子开始从源极流动。漏极是载流子通过其从晶体管离开的电极。在晶体管中，载流子可以从源极流到漏极。
在n沟道晶体管的情况下，由于载流子是电子，所以源极电压是比漏极电压低的电压，使得电子可以从源极流到漏极。n沟道晶体管具有从漏极流向源极的电流方向。在p沟道晶体管的情况下，由于载流子是空穴，所以源极电压比漏极电压高，使得空穴可以从源极流到漏极。在p沟道晶体管中，由于空穴从源极流到漏极，所以电流从源极流到漏极。应当注意，晶体管的源极和漏极不是固定的。例如，源极和漏极可以根据施加的电压而改变。因此，本公开不由于晶体管的源极和漏极而受限。在下面的描述中，晶体管的源极和漏极将被称为第一电极和第二电极。
选通信号在栅极导通电压与栅极截止电压之间摆动。栅极导通电压被设置成比晶体管的阈值电压高的电压，并且栅极截止电压被设置成比晶体管的阈值电压低的电压。
晶体管响应于栅极导通电压而导通，并且响应于栅极截止电压而截止。在n沟道晶体管的情况下，栅极导通电压可以是栅极高电压VGH和VEH，并且栅极截止电压可以是栅极低电压VGL和VEL。在p沟道晶体管的情况下，栅极导通电压可以是栅极低电压VGL和VEL，并且栅极截止电压可以是栅极高电压VGH和VEH。
在下文中，将参照附图详细描述本公开的各种实施方式。在以下实施方式中，将以有机发光显示装置为重点来描述显示装置，但本公开不限于此。此外，根据本公开的所有实施方式的每个显示装置的所有部件在操作上联接和配置。
图1是示意性地例示根据本公开的实施方式的显示面板(或其一部分)的截面图，并且图2是例示与图1的显示面板的第二像素区域交叠的光学装置的图。此外，图3是例示设置在显示面板的第二像素区域和凹口区域中的光学装置的示例的图。图2和图3的显示面板可以是各种移动终端的显示面板。
参照图1和图2，显示装置的显示面板100包括再现输入图像的屏幕。
显示面板100的屏幕可以包括第一像素区域DA和第二像素区域CA。第一像素区域DA是其中设置有多个像素并且再现输入图像的显示区域。第一像素区域DA优选地比第二像素区域CA大，并且是屏幕的其中显示图像的大部分的主显示区域。第二像素区域CA是其中设置有多个像素并且再现输入图像的显示区域。第二像素区域CA的每英寸像素(PPI)或分辨率等于或低于第一像素区域DA的分辨率。在下文中，第二像素区域CA的PPI将被描述为比第一像素区域DA的PPI低。
第二像素区域CA可以包括不具有用于阻挡光的介质的多个透光部分。透光部分可以设置在第二像素区域CA的子像素之间。光可以以小的损失通过透光部分。当第二像素区域CA的PPI或分辨率比第一像素区域DA的PPI或分辨率小时，设置在第二像素区域CA中的透光部分可以更大。
第一像素区域DA和第二像素区域CA中的每一者包括其中写入输入图像的像素数据的像素。因此，输入图像可以显示在第一像素区域DA和/或第二像素区域CA中。
第一像素区域DA和第二像素区域CA的像素中的每个像素包括具有不同颜色的子像素以实现图像的颜色。这样的子像素可以包括红色子像素、绿色子像素和蓝色子像素。像素P中的每个像素还可以包括白色子像素，或者可以包括不同颜色子像素的已知组合。此外，像素中的每个子像素可以包括用于驱动对应发光元件的像素电路。
当第二像素区域CA的PPI或分辨率比第一像素区域DA的PPI或分辨率低时，可以应用用于补偿第二像素区域CA中的像素的亮度和颜色坐标的图像质量补偿算法。
一个或更多个光学装置(或模块)200可以设置在显示面板100的后表面下方，并且可以与第二像素区域CA交叠。光学装置200可以包括图像传感器(或摄像机)、接近传感器、白光照明器、用于面部识别的光学元件等。
作为光学装置200的一个示例，用于面部识别的光学元件可以包括位于显示面板100的第二像素区域CA下方的红外光源、红外摄像机、红外照明器等，如图1所示。
在图2中，附图标记201表示红外光源，附图标记202表示红外摄像机。这样，图1所示的设置在第二像素区域CA下方的光学装置200可以是图2中的红外光源201和/或红外摄像机202，但不限于此。例如，如图3的示例中那样，可以仅将红外光源201设置在第二像素区域CA下方，或者还可以将图像传感器、接近传感器、白光照明器、红外照明器等设置在第二像素区域CA下方。
红外光源201可以包括垂直腔表面发射激光器(VCSEL)、用于对从激光器发射的光进行扩展和准直的透镜以及光导。
参照图1和图2，透明的覆盖玻璃20可以附接到显示面板100的前表面。显示面板100的第二像素区域CA或覆盖玻璃20包括设置在面对红外光源201的位置处的衍射光学元件203。衍射光学元件203可以包括一个或更多个衍射光学元件(DOE)和全息光学元件(HOE)。
在图2和图3的示例中，衍射光学元件被设置在第二像素区域CA中，并且红外光源被设置在显示面板100的后表面下方以面对衍射光学元件203。在图3中，环境光传感器204、接近传感器205、泛光照明器206、红外摄像机202和前置摄像机207设置在移动终端的凹口区域NA中，并且衍射光学元件203和红外光源201设置在第二像素区域CA中。凹口区域NA是在屏幕顶部没有像素的非显示区域。移动终端还可以包括已知的部件，诸如被配置成对去往和来自移动终端的信号进行收发的通信单元、被配置成接收用户输入的用户输入单元(例如，触摸区域)、被配置成存储数据的存储器/存储部、被配置成控制移动终端的部件的控制器/处理器等。
红外照明器甚至在使用产生红外(IR)闪光的泛光照明器的黑暗环境中也能够实现面部识别。衍射光学元件通过衍射图案或全息图案来衍射来自红外光源201的红外光，并将红外光分离成数百至数千个点光束。红外摄像机202捕获聚焦在人面部的红外波长的点光束。红外摄像机202可以将穿过显示面板100的红外波长的光转换成电信号，并将该电信号转换成数字数据以生成面部图案数据。因此，当从衍射光学元件分离的点光束被照射到用户面部，并且从面部反射的红外点光束被红外摄像机202接收时，可以在主机系统的生物认证模块中处理用户认证。
在本公开的显示装置中，由于光学装置200设置在显示面板100的后表面下方以与第二像素区域CA交叠，因此屏幕的显示区域不受光学装置200的限制。因此，本公开的显示装置可以通过扩大屏幕的显示区域来实现全屏显示的屏幕并且增加屏幕设计的自由度。
显示面板100具有沿X轴方向的宽度，沿Y轴方向的长度和沿Z轴方向的厚度。如图1所示的显示面板100可以包括设置在基板10上的电路层12和设置在电路层12上的发光元件层14。偏振板18可以设置在发光元件层14上，并且覆盖玻璃20可以设置在偏振板18上。
电路层12可以包括连接到诸如数据线、选通线、电源线等的线的像素电路和连接到选通线的选通驱动部分。电路层12可以包括诸如用薄膜晶体管(TFT)实现的晶体管、电容器等的电路元件。电路层12的线和电路元件可以用多个绝缘层、利用其间的绝缘层彼此间隔开的两个或更多个金属层以及包括半导体材料的有源层来实现。
发光元件层14可以包括由像素电路驱动的发光元件。发光元件可以用有机发光二极管(OLED)来实现。OLED包括在阳极与阴极之间形成的有机化合物层。有机化合物层可以包括空穴注入层(HIL)、空穴传输层(HTL)、发光层(EML)、电子传输层(ETL)和电子注入层(EIL)，但本公开不限于此。当向OLED的阳极和阴极施加电压时，穿过空穴传输层(HTL)的空穴和穿过电子传输层(ETL)的电子移动到发光层(EML)，然后形成激子，因此从发光层(EML)发射可见光。
用作发光元件EL的OLED可以具有其中层叠多个发光层的叠层结构。具有叠层结构的OLED可以改进像素的亮度和寿命。发光元件层14可以设置在能够选择性地透射红波长、绿波长和蓝波长的像素上，并且可以还包括滤色器阵列。
发光元件层14可以由保护膜覆盖，并且保护膜可以由封装层覆盖。保护层和封装层可以具有其中有机膜和无机膜交替层叠的结构。无机膜阻挡湿气或氧气的渗透。有机膜使无机膜的表面变平。当有机膜和无机膜层叠成多层时，由于用于湿气或氧气的通道比单层的用于湿气或氧气的通道长，因此可以有效地阻挡影响发光元件层14的湿气或氧气的渗透。
触摸传感器层可以形成在封装层上，并且偏振板18或滤色器层可以设置在触摸传感器层上。触摸传感器层可以包括基于触摸输入前后的电容变化来感测触摸输入的电容式触摸传感器。触摸传感器层可以包括形成触摸传感器的电容的金属布线图案和绝缘膜。绝缘膜可以使与金属布线图案相交的部分绝缘，并且可以使触摸传感器层的表面平坦化。偏振板18可以通过转换由触摸传感器层和电路层的金属反射的外部光的偏振来改进可见度和对比度。偏振板18可以实现成其中接合了线性偏振板和相位延迟膜的偏振板或者圆偏振板。覆盖玻璃20可以附接到偏振板18。滤色器层可以包括红色滤色器、绿色滤色器和蓝色滤色器。滤色器层还可以包括黑色矩阵图案。滤色器层可以吸收从电路层和触摸传感器层反射的光的波长的一部分，以代替偏振板18的作用，并增加在像素阵列中再现的图像的颜色纯度。在这种情况下，不需要偏振板18，并且将其从显示面板省略。
图4是例示第一像素区域中的像素排列的示例的图。图5是例示第二像素区域中的像素和透光部分的示例的图。为了清楚起见，在图4和图5中省略了连接到像素的布线。这里的第一像素区域和第二像素区域可以是图1至图3的第一像素区域DA和第二像素区域CA的示例。
参照图4，第一像素区域DA包括以高PPI布置的像素。像素中的每个像素可以被实现成实型像素，其中三原色的R子像素、G子像素和B子像素被配置成一个像素。像素中的每个像素还可以包括从附图省略的W子像素。
在像素中的每个像素中，可以使用子像素着色算法来将两个子像素视为一个像素。例如，第一像素可以由R子像素和第一G子像素组成，并且第二像素可以由B子像素和第二/下一G子像素组成。可以通过邻近像素之间的对应颜色数据的平均值来补偿第一像素和第二像素的每个像素中的颜色表示不足。
在子像素中，发光元件的发光效率对于每种颜色可能不同。考虑到这一点，子像素的尺寸对于每种颜色可能不同。例如，在R子像素、G子像素和B子像素当中，B子像素的尺寸可以最大，并且G子像素的尺寸可以最小。
参照图5，第二像素区域CA包括以预定距离间隔开的像素组和设置在邻近像素组PG之间的透光部分AG。像素组PG包括设置在由图5中的虚线指示的区域中的子像素。
外部光通过透光部分AG被光学装置(例如，200)的透镜接收。透光部分AG可以包括具有高透射率的透明介质而没有金属，使得光可以以最小的光损失入射并且可以透射到设置在第二像素区域CA下方的光学装置(例如，200)。换句话说，透光部分AG可以由不包括金属布线或像素的透明绝缘材料形成。由于透光部分AG，第二像素区域CA的PPI比第一像素区域DA的PPI低。
在第二像素区域CA中，像素组可以包括一个或两个像素。像素组的像素中的每个像素可以包括两个至四个子像素。例如，像素组中的一个像素可以包括R子像素、G子像素和B子像素或包括两个子像素，并且还包括W子像素。在图5的示例中，第一像素由R子像素和G子像素组成，并且第二像素由B子像素和G子像素组成，但是本公开不限于此。
透光部分AG的形状在图5中示出为圆形形状，但不限于此。例如，透光部分AG可以设计成任何各种形状，诸如圆形形状、椭圆形形状或多边形形状。
由于在显示面板的制造工艺中引起的工艺变化和元件特性变化，像素之间的驱动元件的电特性可能存在差异，并且该差异可能随着像素的驱动时间的流逝而增加。可以将内部补偿技术或外部补偿技术应用于有机发光显示装置，以补偿像素之间的驱动元件的电特性变化。
内部补偿技术使用在每个像素电路中实现的内部补偿电路来感测每个子像素的驱动元件的阈值电压，并且通过该阈值电压来补偿驱动元件的栅极-源极电压Vgs。外部补偿技术使用外部补偿电路来实时感测根据驱动元件的电特性而变化的驱动元件的电流或电压。外部补偿技术通过针对每个像素感测的驱动元件的电气特性偏差(或变化)来调制输入图像的像素数据(数字数据)，从而实时补偿每个像素中的驱动元件的电气特性的偏差(或变化)。
图6至图8是例示可应用于本公开的任何显示装置的各种像素电路的电路图。
在第一示例中，参照图6，像素电路包括发光元件EL、被配置成向发光元件EL提供电流的驱动元件DT、被配置成响应于扫描脉冲SCAN而将数据线DL连接到第二节点n2的开关元件M01以及连接在第二节点n2与第三节点n3之间的电容器Cst。驱动元件DT和开关元件M01可以实现成n沟道晶体管。
驱动元件DT包括连接到第二节点n2的栅极、连接到第一节点n1的第一电极以及连接到第三节点n3的第二电极。施加有像素驱动电压ELVDD的VDD线PL连接到第一节点n1。发光元件EL包括连接到第三节点n3的阳极和连接到施加有低电位电源电压ELVSS的VSS线的阴极。
驱动元件DT通过根据栅极-源极电压Vgs向发光元件EL提供电流来驱动发光元件EL。当阳极与阴极之间的正向电压等于或大于阈值电压时，发光元件EL导通并发光。电容器Cst连接在驱动元件DT的栅极与源极之间，以保持驱动元件DT的栅极-源极电压Vgs。
图7示出了像素电路的第二示例。
参照图7，除了图6所示的像素电路的配置之外，像素电路还包括连接在参考电压线REFL与驱动元件DT的第二电极之间的第二开关元件M02。在该像素电路中，驱动元件DT和开关元件M01和M02可以实现成n沟道晶体管。
第二开关元件M02响应于扫描脉冲SCAN或单独的感测脉冲SENSE而向第三节点n3施加参考电压VREF。参考电压VREF通过REF线REFL施加到像素电路。
在感测模式中，可以通过参考线REFL来感测流过驱动元件DT的沟道的电流或驱动元件DT与发光元件EL之间的电压。流过参考线REFL的电流通过积分器被转换成电压，并通过模数转换器(以下称为“ADC”)被转换成数字数据。该数字数据是包括驱动元件DT的阈值电压或迁移率信息的感测数据。传感器数据被送到数据操作部分。数据操作部分可以从ADC接收感测数据，并通过将基于感测数据而选择的补偿值加到像素数据或将基于感测数据而选择的补偿值乘以像素数据来补偿像素的驱动偏差和劣化。
图8是例示像素电路的第三示例的电路图。图9是例示驱动图8所示的像素电路的方法的波形图。
参照图8和图9，像素电路包括发光元件EL、被配置成向发光元件EL提供电流的驱动元件DT以及被配置成切换施加到发光元件EL和驱动元件DT的电压的开关电路。
开关电路连接到施加有像素驱动电压ELVDD、低电位电源电压ELVSS和初始化电压Vini的电源线PL1、PL2和PL3、数据线DL以及选通线GL1、GL2和GL3，并且响应于选通信号而切换向发光元件EL和驱动元件DT施加的电压。选通信号可以包括扫描脉冲SCAN(N-1)和SCAN(N)以及发光控制脉冲(在下文中称为“EM脉冲”)EM(N)。这里，N是例如正整数的数字。
开关电路包括内部补偿电路，该内部补偿电路使用多个开关元件M1至M6对驱动元件DT的阈值电压Vth进行采样并将电压存储在电容器Cst中，并且通过驱动元件DT的阈值电压Vth来补偿驱动元件DT的栅极电压。驱动元件DT和开关元件M1至M6中的每一者可以实现成p沟道TFT。
像素电路的驱动时段可以分成初始化时段Tini、采样时段Tsam和发光时段Tem，如图9所示。
在采样时段Tsam中，第N个扫描脉冲SCAN(N)被产生为栅极导通电压VGL，并被施加到第一选通线GL1。在采样时段之前的初始化时段Tini中，第(N-1)个扫描脉冲SCAN(N-1)被产生为栅极导通电压VGL，并被施加到第二选通线GL2。在初始化时段Tini和采样时段Tsam中，EM脉冲EM(N)被产生为栅极截止电压VEH并被施加到第三选通线GL3。
在初始化时段Tini期间，第(N-1)个扫描脉冲SCAN(N-1)被产生为栅极导通电压VGL，并且第N个扫描脉冲SCAN(N)和EM脉冲EM(N)中的每个电压是栅极截止电压VGH/VEH。在采样时段Tsam期间，第N个扫描脉冲SCAN(N)被产生为栅极导通电压VGL的脉冲，并且第(N-1)个扫描脉冲SCAN(N-1)和EM脉冲EM(N)的每个电压是栅极截止电压VGH/VEH。在发光时段Tem的至少一部分期间，EM脉冲EM(N)被产生为栅极导通电压VEL，并且第(N-1)个扫描脉冲SCAN(N-1)和第N个扫描脉冲SCAN(N)的每个电压被产生为栅极截止电压VGH。
在初始化时段Tini期间，第五开关元件M5根据第N-1个扫描脉冲SCAN(N-1)的栅极导通电压VGL而导通，以初始化像素电路。在采样时段Tsam期间，第一开关元件M1和第二开关元件M2根据第N个扫描脉冲SCAN(N)的栅极导通电压VGL而导通，并且由驱动元件DT的阈值电压补偿的数据电压Vdata被存储在电容器Cst中。同时，在采样时段Tsam期间，第六开关元件M6导通，并且将第四节点n4的电压降低到参考电压VREF，以抑制发光元件EL的发光。
当发光时段Tem开始时，EM线GL3被反转为栅极导通电压VGL。在发光时段Tem期间，扫描线GL1和GL2保持栅极截止电压VGH。在发光时段Tem期间，由于第三开关元件M3和第四开关元件M4导通，所以发光元件EL可以发光。在发光时段Tem期间，为了精确地表示低灰度级的亮度，可以在栅极导通电压VGL与栅极截止电压VGH之间以预定占空比处使EM脉冲EM(N)的电压电平反相。在这种情况下，第三开关元件M3和第四开关元件M4可以在发光时段Tem期间根据EM脉冲EM(N)的占空比重复地导通/截止。
发光元件EL的阳极连接到第四开关元件M4与第六开关元件M6之间的第四节点n4。第四节点n4连接到发光元件OLED的阳极、第四开关元件M4的第二电极和第六开关元件M6的第二电极。发光元件EL的阴极连接到施加有低电位电源电压ELVSS的VSS线PL3。发光元件EL利用根据驱动元件DT的栅极-源极电压Vgs流动的电流Ids来发光。发光元件EL的电流路径由第三开关元件M3和第四开关元件M4切换。
存储电容器Cst连接在VDD线PL1与第二节点n2之间。由驱动元件DT的阈值电压Vth补偿的数据电压Vdata充电在电容器Cst中。由于子像素中的每个子像素中的数据电压Vdata由驱动元件DT的阈值电压Vth补偿，所以子像素中的驱动元件DT的特性偏差得到补偿。
第一开关元件M1响应于第N个扫描脉冲SCAN(N)的栅极导通电压VGL而导通，以将第二节点n2连接到第三节点n3。第二节点n2连接到驱动元件DT的栅极、电容器Cst的第一电极和第一开关元件M1的第一电极。第三节点n3连接到驱动元件DT的第二电极、第一开关元件M1的第二电极以及第四开关元件M4的第一电极。第一开关元件M1的栅极连接到第N扫描线GL1以接收第N个扫描脉冲SCAN(N)。第一开关元件M1的第一电极连接到第二节点n2，并且第一开关元件M1的第二电极连接到第三节点n3。
由于第一开关元件M1在一个帧时段中的其中第N个扫描信号SCAN(N)被产生为栅极导通电压VGL的非常短的一个水平时段(1H)期间导通，所以在截止状态中可能出现漏电流。为了限制第一开关元件M1的漏电流，第一开关元件M1可以用具有串联连接有两个晶体管的双栅极结构的晶体管来实现。
第二开关元件M2响应于第N个扫描脉冲SCAN(N)的栅极导通电压VGL而导通，以向第一节点n1提供数据电压Vdata。第二开关元件M2的栅极连接到第N扫描线GL1以接收第N个扫描脉冲SCAN(N)。第二开关元件M2的第一电极连接到第一节点n1。第二开关元件M2的第二电极连接到第一像素区域DA的施加有数据电压Vdata的数据线DL。第一节点n1连接到第二开关元件M2的第一电极、第三开关元件M3的第二电极和驱动元件DT的第一电极。
第三开关元件M3响应于EM脉冲EM(N)的栅极导通电压VEL而导通，以将VDD线PL1连接到第一节点n1。第三开关元件M3的栅极连接到EM线GL3以接收EM脉冲EM(N)。第三开关元件M3的第一电极连接到VDD线PL1。第三开关元件M3的第二电极连接到第一节点n1。
第四开关元件M4响应于EM脉冲EM(N)的栅极导通电压VEL而导通，以将第三节点n3连接到发光元件OLED的阳极。第四开关元件M4的栅极连接到EM线GL3以接收EM脉冲EM(N)。第四开关元件M4的第一电极连接到第三节点n3，并且第二电极连接到第四节点n4。
第五开关元件M5响应于第N-1个扫描脉冲SCAN(N-1)的栅极导通电压VGL而导通，以将第二节点n2连接到Vini线PL2。第五开关元件M5的栅极连接到第N-1扫描线GL2以接收第N-1个扫描脉冲SCAN(N-1)。第五开关元件M5的第一电极连接到第二节点n2，并且第二电极连接到Vini线PL2。为了限制第五开关元件M5的漏电流，第五开关元件M5用具有串联连接有两个晶体管的双栅极结构的晶体管来实现。
第六开关元件M6响应于第N个扫描脉冲SCAN(N)的栅极导通电压VGL而导通，以将Vini线PL2连接到第四节点n4。第六开关元件M6的栅极连接到第N扫描线GL1以接收第N个扫描脉冲SCAN(N)。第六开关元件M6的第一电极连接到Vini线PL2，并且第六开关元件M6的第二电极连接到第四节点n4。
在另一实施方式中，第五开关元件M5和第六开关元件M6的栅极可以共同连接到施加有第N-1个扫描脉冲SCAN(N-1)的第N-1扫描线GL2。在这种情况下，第五开关元件M5和第六开关元件M6可以响应于第N-1个扫描脉冲SCAN(N-1)而同时导通。
驱动元件DT通过根据栅极-源极电压Vgs控制流过发光元件EL的电流来驱动发光元件EL。驱动元件DT包括连接到第二节点n2的栅极、连接到第一节点n1的第一电极以及连接到第三节点n3的第二电极。在图9中，“DTG”是驱动元件DT的栅极电压，也就是说，第二节点n2的电压。
应注意，本公开的显示装置中存在的像素电路的配置不限于图6至图8的示例。例如，可以将数据电压Vdata施加到驱动元件DT的栅极或施加到驱动元件DT的第一电极或第二电极。数据电压Vdata的伽马特性曲线可以根据驱动元件DT的沟道特性或数据电压Vdata被施加到的电极而设置成正伽马曲线或反伽马曲线。数据电压Vdata可以施加到n沟道驱动元件DT的第一电极或第二电极，或者数据电压Vdata可以施加到p沟道驱动元件DT的栅极。施加到n沟道驱动元件DT的栅极的数据电压Vdata是由正伽马曲线确定的电压。施加到n沟道驱动元件DT的第一电极或第二电极的数据电压Vdata是由反伽马曲线确定的电压。施加到p沟道驱动元件DT的栅极的数据电压Vdata是由反伽马曲线确定的电压。施加到p沟道驱动元件DT的第一电极或第二电极的数据电压Vdata是由正伽马曲线确定的电压。
图10是例示根据本公开的示例性实施方式的显示装置的框图。图11是例示将根据本公开的实施方式的显示装置应用于移动装置的示例的图。
参照图10，根据本公开的该实施方式的显示装置包括：显示面板100；显示面板驱动器110和120，该显示面板驱动器110和120被配置成将输入图像的像素数据写入到显示面板100的像素P；定时控制器130，该定时控制器130被配置成控制显示面板驱动器110、120；以及电源单元150，该电源单元150被配置成产生驱动显示面板100所需的电力。
显示面板100包括在屏幕上显示输入图像的像素阵列。如上所述，像素阵列可以被分成第一像素区域DA和第二像素区域CA。显示面板100中的像素阵列子像素中的的每个子像素可以使用图6至图8所示的像素电路来驱动发光元件EL。作为变型，像素阵列可以包括一个或更多个第一像素区域DA和一个或更多个第二像素区域CA。
触摸传感器可以设置在显示面板100的屏幕上。触摸传感器可以实现成设置在显示面板的屏幕上的单元上型触摸传感器或附加型触摸传感器，或者可以实现成嵌入在像素阵列中的单元内型触摸传感器。
显示面板100可以实现成柔性显示面板，其中像素P设置在诸如塑料基板或金属基板的柔性基板上。在柔性显示器中，屏幕的尺寸和形状可以通过卷绕、折叠或弯曲柔性显示面板来改变。柔性显示器可以包括可滑动显示器、可卷曲显示器、可弯曲显示器、可折叠显示器等。
显示面板驱动器通过将输入图像的像素数据写入子像素来在显示面板100的屏幕上再现输入图像。显示面板驱动器包括数据驱动器110和选通驱动器120。显示面板驱动器还可以包括设置在数据驱动器110与数据线DL之间的解复用器112。
每个显示面板驱动器可以在定时控制器130的控制下以低速驱动模式操作。在低速驱动模式中，通过分析输入图像，当输入图像在预设时间内不改变时，可以降低显示装置的功耗。在低速驱动模式中，当在预定时间或更长时间输入静止图像时，可以通过降低像素P的刷新率并将像素P的数据写入时段控制得更长来降低功耗。当输入静止图像时，低速驱动模式不受限制。例如，当显示装置在待机模式下操作时，或者当在预定时间或更长时间内用户命令或输入图像未输入到显示面板驱动电路时，显示面板驱动电路可以在低速驱动模式下操作。
数据驱动器110使用数模转换器(在下文中称为“DAC”)为输入图像的像素数据(其是数字数据)生成数据电压Vdata。DAC接收像素数据(其是数字数据)，并从电源单元150的伽马电压生成电路接收伽马电压。DAC设置在数据驱动器110的通道中的每个通道中。DAC使用开关元件阵列将像素数据转换成数据电压Vdata，该开关元件响应于像素数据的位而选择电压。从数据驱动器110的通道中的每个通道输出的数据电压可以通过解复用器112提供给显示面板100的数据线DL。
解复用器112将通过数据驱动器110的通道输出的数据电压Vdata进行时分并分配到多条数据线DL。由于解复用器112，可以减少数据驱动器110的通道数量。可以省略解复用器112。在这种情况下，数据驱动器110的通道直接连接到数据线DL。
选通驱动器120可以实现成与像素阵列的TFT阵列一起直接形成在显示面板100的边框区域BZ上的面板内栅极(GIP)电路。选通驱动器120在定时控制器130的控制下向选通线GL输出选通信号。选通驱动器120可以通过使用移位寄存器对选通信号进行移位来向选通线GL顺序地提供选通信号。选通信号的电压在栅极截止电压VGH与栅极导通电压VGL之间摆动。选通信号可以包括扫描脉冲、EM脉冲、感测脉冲等，如图6至图8所示。
选通驱动器120可以设置在显示面板100的左边框和右边框(或两个相对侧)中的每一个上，以便以双馈送方法向选通线GL提供选通信号。在双馈送方法中，两侧上的选通驱动器120被同步，使得可以从一条选通线的两端同时施加选通信号。在另一示例性实施方式中，选通驱动器120可以设置在显示面板100的左边框和右边框(或两个相对侧)中的任一个上，并且可以以单馈送方法向选通线GL提供选通信号。
选通驱动器120可以包括第一选通驱动器121和第二选通驱动器122。第一选通驱动器121输出扫描脉冲和感测脉冲，并根据移位时钟来对扫描脉冲和感测脉冲进行移位。第二选通驱动器122输出EM信号的脉冲，并根据移位时钟来对EM脉冲进行移位。在无边框模型的情况下，构成第一选通驱动器121和第二选通驱动器122的开关元件中的至少一些开关元件可以分散地设置在像素阵列中。
定时控制器130从主机系统接收输入图像的像素数据和与像素数据同步的定时信号。定时信号包括垂直同步信号Vsync、水平同步信号Hsync、时钟CLK、数据使能信号DE等。垂直同步信号Vsync的一个周期是一个帧时段。水平同步信号Hsync和数据使能信号DE中的每一者的一个周期是一个水平时段1H。数据使能信号DE的脉冲与要写入一个像素行的像素P的一行数据同步。由于可以通过对数据使能信号DE进行计数来获知帧时段和水平时段，因此可以省略垂直同步信号Vsync和水平同步信号Hsync。
定时控制器130将输入图像的像素数据传送到数据驱动器110，并使数据驱动器110、解复用器112和选通驱动器120同步。定时控制器130可以包括数据运算器，该数据运算器接收从应用了外部补偿技术的显示面板驱动器中的像素P获得的感测数据，并调制像素数据。在这种情况下，定时控制器130可以将由数据操作器调制的像素数据传送到数据驱动器110。
定时控制器130可以通过将输入帧频乘以i倍以输入帧频×i Hz(i是大于0的正整数)的帧频来控制显示面板驱动器110、112和120的操作定时。输入帧频率在美国国家电视标准委员会(NTSC)方案中是60Hz，在逐行倒相制式(PAL)方案中是50Hz。定时控制器130可以将帧频降低到1Hz至30Hz之间的频率，以在低速驱动模式下降低像素P的刷新率。
定时控制器130基于从主机系统接收的定时信号Vsync、Hsync和DE来生成用于控制数据驱动器110的操作定时的数据定时控制信号、用于控制解复用器112的操作定时的开关控制信号以及用于控制选通驱动器120的操作定时的选通定时控制信号。
选通定时信号可以包括起始脉冲、移位时钟等。从定时控制器130输出的选通定时控制信号的电压电平可以通过图中省略的电平移位器转换成栅极高电压VGH/VEH和栅极低电压VGL/VEL，并提供给选通驱动器120。电平移位器可将栅极定时控制信号的低电平电压转换成栅极低电压VGL，并将栅极定时控制信号的高电平电压转换成栅极高电压VGH/VEH。
电源单元150可以包括电荷泵、调节器、降压转换器、升压转换器、伽马电压生成电路等。电源单元150通过调节来自主机系统的DC输入电压来产生驱动显示面板驱动器和显示面板100所需的电力。电源单元150可以输出DC电压，诸如伽马参考电压、栅极截止电压VGH/VEH、栅极导通电压VGL/VEL、像素驱动电压ELVDD、低电位电源电压ELVSS、初始化电压Vini和参考电压VREF。伽马电压生成电路可以实现成可编程伽马IC(P-GMAIC)。可编程伽马IC可以根据寄存器设置值来改变伽马电压。伽马电压被提供给数据驱动器110。栅极截止电压VGH/VEH和栅极导通电压VGL/VEL被提供给电平移位器和选通驱动器120。像素驱动电压ELVDD、低电位电源电压ELVSS、初始化电压Vini和参考电压VREF通常通过电源线提供给像素电路。像素驱动电压ELVDD被设置为比低电位电源电压ELVSS、初始化电压Vini和参考电压VREF高的电压。
主机系统可以是TV(电视)系统、机顶盒、导航系统、个人计算机(PC)、车辆系统、家庭影院系统、移动装置或可穿戴装置的主电路板。在移动装置或可穿戴装置中，定时控制器130、数据驱动器110和电源单元150可以集成到移动终端的显示面板中的一个驱动集成电路(驱动IC，D-IC)中，如图11所示。在图11中，附图标记200表示主机系统。主机系统200包括认证模块。认证模块包括用于执行面部识别算法的电路、程序和/或处理器，该面部识别算法通过将从红外摄像机202接收的面部图案数据与用户面部图案的预设特征点进行比较来处理用户认证。
图12是例示根据本公开的第一示例性实施方式的显示装置的截面图。图13是例示根据本公开的第二示例性实施方式的显示装置的截面图。
参照图12和图13，覆盖玻璃20可以包括设置在面对第二像素区域CA的透光部分AG的位置处的一个或更多个衍射图案DOE。衍射图案DOE是将红外光IR分成多个点光束的衍射光学元件。
红外光源201的发射器201a可以设置在第二像素区域CA的透光部分AG的下方，并且可以将红外光IR照射到第二像素区域CA。红外光源201可以实现成没有光导和透镜的光学模块/装置，但不限于此。从红外光源201发射的红外光IR可以以垂直于显示面板100和覆盖玻璃20的XY平面的角度入射，以便增加衍射图案DOE的衍射效率。为此，如图13所示，准直透镜201b可以设置在红外光源(光学装置)的发射器201a的光出射表面上。
衍射图案DOE将通过第二像素区域CA的透光部分AG入射的红外光IR分离成多个点光束。
当衍射光学元件203与显示面板100下面的像素交叠时，通过衍射光学元件203的点光束被像素电路和金属布线掩蔽，使得可能降低面部识别率。本公开的衍射光学元件203被设置在没有金属层和半导体层的透光部分AG中，并且穿过衍射光学元件203的点光束在没有干涉或掩蔽的情况下被投射在显示面板100的前面，从而可以改进用于面部识别的红外光IR的透射率。
红外光源201的发射器201a和衍射图案DOE可以设置在图12和图13的显示装置中的第二像素区域CA中的一个透光部分AG中。
图14A是例示多个衍射光学元件分散地设置在移动终端的覆盖玻璃上的示例的平面图，并且图14B是沿着图14A中的线“A-A”截取的截面图。此外，图15A是例示宽衍射光学元件设置在移动终端的覆盖玻璃上的示例的平面图，并且图15B是沿着图15A中的线“B-B”截取的截面图。
如图14A至图15B所示，红外光源201的多个发射器201a和多个衍射图案DOE可以设置在显示装置的第二像素区域CA中，以提高衍射光学元件203的衍射效率并更广地投射点光束。光学模块(光学装置)可以包括以阵列形式设置的多个发射器201a。发射器201a中的每个发射器可以由红外光源201驱动。在这种情况下，多个衍射图案DOE在覆盖玻璃20中以预定间隔间隔开，并且面对透光部分AG中的每个透光部分，并且光学模块的发射器201a中的每个发射器可以设置在显示面板100的后表面下方，以面对透光部分AG中的每个透光部分。
参照图14A和图14B，衍射图案DOE可以一个接一个地设置在第二像素区域CA的透光部分AG上。红外光源201的发射器201a可以与衍射光学元件203一对一地匹配，并且设置在显示面板100的后表面下面，以面对第二像素区域CA的透光部分AG。
在另一示例中，如图15A和图15B所示，衍射图案DOE可以广泛地延伸和形成在第二像素区域CA中，并且可以与第二像素区域CA的像素和透光部分AG交叠。因此，衍射图案DOE可以在覆盖玻璃20上被图案化以匹配红外光源201的发射器201a的尺寸，或者可以在覆盖玻璃20中或覆盖玻璃20上以宽尺寸被图案化，从而面对以预定间隔彼此间隔的两个或更多个发射器201a。准直透镜(例如，图13中的201b)可以设置在图14A至图15B中的红外光源201的发射器201a中的每个发射器中或每个发射器上。
图16是例示根据本公开的第三示例性实施方式的显示装置的截面图。图17是例示根据本公开的第四示例性实施方式的显示装置的截面图。图18是例示根据本公开的第五示例性实施方式的显示装置的截面图。
参照图16至图18，全息膜21可以附接到显示装置的覆盖玻璃20的前表面或后表面。全息膜21可以包括记录在面对第二像素区域CA的透光部分AG的位置处的一个或更多个全息衍射图案HOE。全息衍射图案HOE通过透过型记录(transmission-type recording)方法形成在全息膜21上，并将通过透光部分AG入射的红外光IR分离成多个点光束。全息膜21可以如图16所示设置在覆盖玻璃20上，或者如图17所示设置在覆盖玻璃下。红外光源201的发射器201a设置在显示面板100的后表面下方以面对透光部分AG。红外光IR可以以垂直于显示面板100和覆盖玻璃20的平面的角度入射到全息衍射图案的记录表面上。
在又一示例中，全息膜21的全息衍射图案HOE可以设置在覆盖玻璃20上，并且可以覆盖一个或更多个像素以及一个或更多个透光部分AG，如图18所示。红外光源201的发射器201a中的每个发射器设置在显示面板100的后表面下方，以分别面对透光部分AG。
在图16至图18中，准直透镜(例如，图13中的201b)可以设置在红外光源201的发射器201a中的每个发射器中或每个发射器上。
图13所示的准直透镜201b可以实现成如图19A所示的菲涅耳透镜(Fresnel lens)或如图19B所示的梯度折射率(GRIN：Gradient Index)透镜。在GRIN透镜中，折射率逐渐改变。
同时，为了增加衍射图案DOE和HOE的衍射效率，透镜层17可以设置在显示面板100上，如图20所示。透镜层17可以包括形成在面对第二像素区域CA的透光部分AG的位置处的准直透镜17a。透镜层17可以形成在偏振板18与触摸传感器层16之间。在图20中，代替衍射图案DOE，全息衍射图案HOE可以附接到覆盖玻璃20。
图21是例示根据本公开的第六示例性实施方式的显示装置的截面图。
参照图21，衍射图案DOE可以形成在显示面板100中的第二像素区域CA的透光部分AG中的至少一个透光部分中。
通过对形成在显示面板100的电路层12或发光元件层14上的薄膜层进行图案化，可以将衍射图案DOE嵌入显示面板100的透光部分AG中。例如，可以使用对发光元件的阴极和阳极中的任一者进行图案化或对具有不同折射率的层(诸如半导体层或绝缘层)之间的界面进行图案化的方法，在不增加显示面板100的制造工艺的情况下，将衍射图案DOE嵌入透光部分AG中。在另一示例性实施方式中，可以使用在显示面板100的制造工艺中将其中形成有衍射图案DOE的单独的衍射光学元件203插入到透光部分AG中的方法来将衍射图案DOE嵌入到透光部分AG中。
红外光源201的多个发射器201a可以设置在第二像素区域CA的透光部分AG下方，以向第二像素区域CA照射红外光IR。红外光源201可以实现成没有光导和透镜的光学模块/装置，但不限于此。从红外光源201发射的红外光IR可以以垂直于显示面板100的XY平面的角度入射，以便增加衍射图案DOE的衍射效率。
衍射图案DOE将通过第二像素区域CA的透光部分AG入射的红外光IR分离成多个点光束。在图21中，通过衍射图案DOE的红外光IR通过偏振板18传播到外部，但不限于此。例如，可以设置滤色器来代替偏振板18，并且可以去除偏振板18，例如可以仅从透光部分AG去除偏振板18。
在另一示例性实施方式中，代替衍射图案DOE，全息衍射图案HOE可以嵌入在透光部分AG中，例如在图21至图24的示例中。
当衍射光学元件203与显示面板100中的像素交叠时，通过衍射光学元件203的点光束被像素电路和金属布线掩蔽，使得可能降低面部识别率。本公开的衍射光学元件203被设置在没有金属层和半导体层的透光部分AG中，并且穿过衍射光学元件203的点光束在没有干涉或掩蔽的情况下被投射在显示面板100的前面，从而可以改进用于面部识别的红外光IR的透射率。
图22是例示根据本公开的第七示例性实施方式的显示装置的截面图。
参照图22，除了图21的显示面板配置之外，显示面板100还包括第一反射器32，该第一反射器被配置成反射来自红外光源201的红外光IR。红外光源201还包括第二反射器31，该第二反射器被配置成将来自第一反射器32的红外光IR反射到透光部分AG。第一反射器32和第二反射器和31将被显示面板100的像素电路和电路布线阻挡的红外光IR朝向第二像素区域CA的透光部分AG反射。由第一反射器32和第二反射器31反射的红外光IR以及从发射器201a发射的红外光IR集中在透光部分AG上。因此，可以通过第一反射器32和第二反射器31来提高用于面部识别的红外光的效率。
第一反射器32可以形成在显示面板100的基板10上。第一反射器32将从红外光源201入射的红外光IR朝向第二反射器31反射。第一反射器32可以在第二像素区域CA中的像素组下方形成在基板10上。当第一反射器32接近透光部分AG时，第一反射器32可以被图案化为具有较低的厚度，例如为楔形形状或锥形形状。
第二反射器31在透光部分AG下方设置在红外光源201上以面对第一反射器32。从第一反射器32反射的红外光IR被第二反射器31反射并向透光部分AG传播。由第二反射器31反射的红外光IR以垂直于显示面板100的XY平面的角度入射在透光部分AG中的衍射图案DOE上。第二反射器31可以被图案化为在靠近第一反射器32的一侧具有小厚度的楔形形状或锥形形状。第一反射器32和第二反射器31的反射表面的至少一部分可以被凹入地图案化。
图23是例示根据本公开的第八示例性实施方式的显示装置的截面图。
参照图23，除了图21的显示面板配置之外，显示面板100还包括光收集部分10a和10b以及准直部分40a和40b。光收集部分10a和10b以及准直部分40a和40b中的每一者包括彼此接合的低折射介质和高折射介质，并且包括透镜表面。红外光源201的多个发射器201a可以设置在第二像素区域CA的透光部分AG的下方，以向第二像素区域CA照射红外光IR。发射器201a的区域的组合宽度可以与透光部分AG的宽度相对应。
光收集部分10a和10b可以形成在显示面板100的基板上。光收集部分10a和10b包括具有凹透镜的低折射率基板10a和填充在凹透镜中以使基板表面变平的高折射率层10b。光收集部分10a和10b的中心可以与透光部分AG以及准直部分40a和40b的中心重合。光收集部分10a和10b中的每个光收集部分的尺寸被设置为比透光部分AG的尺寸大。光收集部分10a和10b通过介质之间的折射率差和透镜形状将来自红外光源201的红外光IR和朝向透光部分AG的外围像素组传播的红外光IR集中朝向透光部分AG。通过光收集部分10a和10b的红外光IR集中在嵌在透光部分AG中的准直部分40a和40b上。
准直部分40a和40b嵌入在衍射图案DOE与光收集部分10a和10b之间的透光部分AG中。准直部分40a和40b可以通过在构成电路层12和发光元件层14的有机/无机薄膜层中图案化具有折射率差的薄膜来形成。准直部分40a和40b包括凸的高折射率层40b和覆盖高折射率层40b的凸表面以覆盖该表面的低折射率层40a。准直部分40a和40b中的每个准直部分的尺寸可以与透光部分AG的尺寸基本上相同。准直部分40a和40b通过介质之间的折射率差和透镜形状来以垂直于衍射图案DOE的平面的角度对穿过光收集部分10a和10b的红外光IR进行准直。因此，从红外光源201发射的红外光IR在没有损失的情况下垂直入射到透光部分AR中的衍射图案DOE上，从而可以提高用于面部识别的红外光IR的效率。
图24是例示根据本公开的第九示例性实施方式的显示装置的截面图。
参照图24，显示面板100包括面对红外光源201的第一透镜51和嵌入在透光部分AG中的第二透镜52。
第一透镜51的折射率比空气层54的折射率高，并且包括朝向红外光源201的凸透镜表面。空气层54可以由空气空间构成。第一透镜51可以通过将显示面板100的基板的背面图案化为凸透镜形状来形成。第一透镜51的中心可以与嵌入在透光部分AG的第二透镜52以及衍射图案DOE中的中心重合。第一透镜51的尺寸(例如，宽度)被设定为比透光部分AG的尺寸大。第一透镜51通过与空气的折射率差和透镜形状将来自红外光源201的红外光IR和朝向透光部分AG的外围像素组传播的红外光IR集中朝向透光部分AG。通过第一透镜51的红外光IR集中在嵌入在透光部分AG中的第二透镜52上。
第二透镜52嵌入在衍射图案DOE与第一透镜51之间的透光部分AG中。第二透镜52具有比嵌入在透光部分AG中的低折射率层53高的折射率，并且包括朝向衍射图案DOE的凸透镜表面。第二透镜52和低折射率层53可以通过在构成电路层12和发光元件层14的有机/无机薄膜层当中图案化具有折射率差的薄膜来形成。第二透镜52的尺寸可以与透光部分AG的尺寸基本上相同。第二透镜52通过介质之间的折射率差和透镜形状来以垂直于衍射图案DOE的平面的角度对穿过第一透镜51的红外光IR进行准直。因此，从红外光源201发射的红外光IR在没有损失的情况下垂直入射到透光部分AR中的衍射图案DOE上，从而可以提高用于面部识别的红外光IR的效率。
在图21和图22中，衍射图案DOE可以用全息衍射图案HOE(例如图16至图18的HOE)代替。
根据本公开，由于光学模块/装置被设置在显示图像的屏幕下方，所以可以实现全屏显示。
根据本公开，可以通过在显示面板中嵌入被配置成将红外光分离成用于面部识别的多个点光束的衍射光学元件或者在覆盖玻璃上形成衍射光学元件来减小光学模块/装置的尺寸，从而可以使移动终端纤薄并且增加移动终端的设计自由度。
根据本公开，衍射光学元件嵌入在像素区域的透光部分中，或者衍射光学元件设置在覆盖像素区域的覆盖玻璃上，从而可以在不受穿过衍射光学元件的点光束由于显示面板的电路层和电路布线而损失的限制的情况下提高用于面部识别的红外光透射率。
根据本公开，通过使入射到像素上的光朝向衍射光学元件会聚和准直，可以最小化或防止由于像素电路和电路布线引起的红外光的损失，从而可以提高用于面部识别的红外光的效率。
本公开的优点和效果不限于上述优点和效果，并且根据以下描述和所附权利要求，本领域技术人员将清楚地理解未提及的其它优点和效果。
本公开所要实现的目的、用于实现上述本公开的目的、优点和效果的手段不指定权利要求的必要特征，因此权利要求的范围不限于本公开的公开内容。
虽然已经参照附图更加详细描述了本公开的实施方式，但是本公开不限于此，并且可以在不脱离本公开的技术概念的情况下以许多不同的形式实现。因此，提供本公开中公开的实施方式仅用于例示性目的，并不旨在限制本公开的技术概念。本公开的技术概念的范围不限于此。因此，应当理解，上述实施方式在所有方面都是例示性的，并且不限制本公开。本公开的保护范围应当基于所附权利要求来解释，并且在其等效范围内的所有技术概念都应当被解释为落入本公开的范围内。
相关申请的交叉引用
本申请要求于2021年10月28日在韩国提交的韩国专利申请No.10-2021-0145329的优先权和权益，其公开内容在此通过引用整体并入本申请。

Claims (20)

1.一种显示装置，所述显示装置包括：
显示面板，所述显示面板包括第一像素区域和与所述第一像素区域邻近的第二像素区域，所述第二像素区域包括一个或更多个透光部分；
覆盖玻璃，所述覆盖玻璃在所述第二像素区域中设置在所述显示面板的第一表面上；
光学模块，所述光学模块设置在所述显示面板的第二表面下方以面对所述第二像素区域，并且被配置成将红外光引导向所述第二像素区域的所述一个或更多个透光部分；以及
衍射光学元件，所述衍射光学元件在与所述第二像素区域的所述一个或更多个透光部分中的至少一个透光部分相对应的位置处设置在所述覆盖玻璃和所述显示面板中的至少一者上或者设置在所述覆盖玻璃和所述显示面板中的至少一者中，
所述衍射光学元件被配置成将来自所述光学模块的所述红外光分离成多个点光束。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述第二像素区域的每英寸像素PPI比所述第一像素区域的PPI小。
3.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述衍射光学元件包括设置在所述覆盖玻璃上或嵌入在每个透光部分中的衍射光学元件DOE和全息光学元件HOE中的至少一者。
4.根据权利要求3所述的显示装置，其中，所述光学模块是光源，所述光源包括用于发射光的发射器和设置在所述光源的所述发射器上的准直透镜。
5.根据权利要求4所述的显示装置，其中，来自所述光源的所述发射器的所述红外光以垂直于所述覆盖玻璃和所述显示面板的平面的角度入射在所述衍射光学元件上。
6.根据权利要求3所述的显示装置，其中，多个衍射光学元件以预定间隔间隔开，并且对应地面对所述透光部分，
所述光学模块是包括各自产生所述红外光的多个发射器的光源，并且
所述多个发射器设置在所述显示面板的所述第二表面下方，以分别面对所述透光部分。
7.根据权利要求3所述的显示装置，其中，所述衍射光学元件覆盖所述第二像素区域中的多个像素和所述透光部分，
所述光学模块是包括各自产生所述红外光的多个发射器的光源，并且
所述多个发射器设置在所述显示面板的所述第二表面下方，以分别面对所述透光部分。
8.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述衍射光学元件包括记录在附接到所述覆盖玻璃的前表面或后表面的全息膜上的一个或更多个全息衍射图案。
9.根据权利要求8所述的显示装置，其中，来自所述光学模块的所述红外光以垂直于所述覆盖玻璃和所述显示面板的平面的角度入射在所述全息衍射图案上。
10.根据权利要求8所述的显示装置，其中，多个全息衍射图案以预定间隔间隔开，并对应地面对所述透光部分，
所述光学模块是包括各自产生所述红外光的多个发射器的光源，并且
所述多个发射器设置在所述显示面板的所述第二表面下方，以分别面对所述透光部分。
11.根据权利要求8所述的显示装置，其中，所述全息衍射图案覆盖所述第二像素区域中的一个或更多个像素以及所述一个或更多个透光部分，
所述光学模块是包括各自产生所述红外光的多个发射器的光源，并且
所述多个发射器设置在所述显示面板的所述第二表面下方，以分别面对所述透光部分。
12.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述显示面板包括：
触摸传感器层；
偏振板；以及
透镜层，所述透镜层设置在所述触摸传感器层与所述偏振板之间，
其中，所述透镜层包括面对所述一个或更多个透光部分中的至少一个透光部分的准直透镜。
13.根据权利要求3所述的显示装置，其中，所述显示面板还包括第一反射器，所述第一反射器在所述第二像素区域的像素下方设置在所述显示面板的基板上，并且
所述光学模块是光源，所述光源还包括第二反射器，所述第二反射器被设置在所述一个或更多个透光部分中的至少一个透光部分下方并且面对所述第一反射器。
14.根据权利要求13所述的显示装置，其中，来自所述光学模块的所述红外光被所述第一反射器反射，所述红外光被所述第二反射器朝向所述一个或更多个透光部分进一步反射。
15.根据权利要求3所述的显示装置，其中，所述显示面板还包括：
光收集部分，所述光收集部分被配置成收集来自所述光学模块的所述红外光；以及
准直部分，所述准直部分嵌入在在所述衍射光学元件与所述光收集部分之间的所述一个或更多个透光部分中的至少一个透光部分中，并且被配置成将穿过所述光收集部分的所述红外光准直到所述衍射光学元件。
16.一种移动终端，所述移动终端包括：
通信单元，所述通信单元被配置成对去往和来自所述移动终端的信号进行收发；
存储器，所述存储器被配置成存储数据；
用户输入单元，所述用户输入单元被配置成接收用户输入；
根据权利要求1所述的显示装置，并且所述显示装置被配置成显示图像；以及
控制器，所述控制器被配置成控制所述通信单元、所述存储器、所述用户输入单元和所述显示装置，
其中，所述显示装置中的所述显示面板的所述第一像素区域比所述显示面板的所述第二像素区域大，并且
其中，所述显示装置的所述光学模块包括图像传感器、摄像机、接近传感器、白光照明器和用于面部识别的光学元件中的一者。
17.一种移动终端，所述移动终端包括：
显示面板，所述显示面板被配置成显示输入图像，并且包括第一像素区域和第二像素区域，所述第二像素区域包括一个或更多个透光部分；
显示面板驱动器，所述显示面板驱动器被配置成将所述输入图像的像素数据写入到所述显示面板的像素；
覆盖玻璃，所述覆盖玻璃设置在所述显示面板的前表面上；
光源，所述光源设置在所述显示面板的后表面下方，以面对所述第二像素区域，并被配置成产生红外光；
衍射光学元件，所述衍射光学元件在面对所述第二像素区域的所述一个或更多个透光部分中的至少一个透光部分的位置处设置在所述覆盖玻璃和所述显示面板中的至少一者上，所述衍射光学元件被配置成将来自所述光源的所述红外光分离成多个点光束；
红外摄像机，所述红外摄像机设置在所述显示面板的所述后表面下方，并且被配置成将通过所述显示面板入射的所述红外光转换成电信号以输出面部图案数据；以及
主机系统，所述主机系统被配置成将所述输入图像的所述像素数据发送到所述显示面板驱动器，并关于从所述红外摄像机接收的所述面部图案数据对用户认证进行处理。
18.根据权利要求17所述的移动终端，其中，所述第二像素区域的每英寸像素PPI比所述第一像素区域的PPI小。
19.根据权利要求17所述的移动终端，其中，所述衍射光学元件包括设置在所述覆盖玻璃上或嵌入在所述第二像素区域的所述一个或更多个透光部分中的衍射光学元件DOE和全息光学元件HOE中的至少一者。
20.根据权利要求17所述的移动终端，其中，所述显示面板还包括第一反射器，所述第一反射器在所述第二像素区域的像素下方设置在所述显示面板的基板上，并且
所述光源包括第二反射器，所述第二反射器设置在所述一个或更多个透光部分中的至少一个透光部分下方并面对所述第一反射器。
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