JP2021005362A - 超音波感知装置とそれを含む表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】超音波感知装置及びそれを含む表示装置を提供する。【解決手段】本発明の超音波感知装置は、駆動電極と感知電極との間に配置され、超音波に応じて電気信号を生成する感知層と、選択ラインに連結された第１ゲート電極と感知電極に連結された第２ゲート電極とを含む第１トランジスタと、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、超音波感知装置とそれを含む表示装置に関する。

情報化社会が発展するにつれて映像を表示するための表示装置に対する要求が多様な形態で増加している。例えば、表示装置は、スマートフォン、デジタルカメラ、ノートブックコンピュータ、ナビゲーション、及びスマートテレビのように多様な電子機器に適用されている。

表示装置が多様な電子機器に適用されるに伴い、多様な機能を有する表示装置が求められている。例えば、スマートフォンの場合、超音波を感知するための超音波感知装置を含み、超音波感知装置を近接センサ又は指紋認識センサとして活用している。

韓国公開特許第１０−２０１３−００３７０７２号公報

本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、面積を減少させた画素センサを有する超音波感知装置とそれを含む表示装置を提供することにある。

上記目的を達成するためになされた本発明の一態様による超音波感知装置は、駆動電極と感知電極との間に配置され、超音波に応じて電気信号を生成する感知層と、選択ラインに連結された第１ゲート電極と前記感知電極に連結された第２ゲート電極とを含む第１トランジスタと、を備える。

前記第１トランジスタは、前記第１ゲート電極下に配置されて前記第２ゲート電極上に配置されたアクティブ層を更に含み得る。
前記第１トランジスタは、感知ラインに連結された第１電極と第１駆動電圧が印加される第１駆動電圧ラインに連結された第２電極とを更に含み得る。
前記超音波感知装置は、前記第１トランジスタの第２ゲート電極に連結された第１キャパシタ電極と第２駆動電圧が印加される第２キャパシタ電極とを含むキャパシタを更に備え得る。
前記第１トランジスタの第２ゲート電極及び前記第１キャパシタ電極は、同じ層に配置され、前記第２キャパシタ電極は、第１キャパシタ電極下に配置され得る。
前記超音波感知装置は、初期化ラインに連結された第１ゲート電極、制御電圧ラインに連結された第２ゲート電極及び第１電極、並びに前記感知電極に連結された第２電極を含む第２トランジスタを更に備え得る。
前記駆動電極、前記感知電極、及び前記圧電層は、前記第１トランジスタ及び前記第２トランジスタ上に配置され得る。
前記超音波感知装置は、第１期間の間、前記第２トランジスタがターンオンされて前記第１トランジスタの第２ゲート電極及び前記感知電極の電圧が初期化され得る。
前記超音波感知装置は、第１期間の間、前記選択ラインにゲートオフ電圧の選択信号が印加され、前記初期化ラインにゲートオン電圧の初期化信号が印加され、前記制御電圧ラインに前記ゲートオフ電圧の制御電圧が印加され得る。
前記超音波感知装置は、前記第１期間の後の第２期間の間、前記圧電層の圧電効果によって生成された前記感知電極の感知電圧が前記第１トランジスタの第２ゲート電極に印加され得る。
前記超音波感知装置は、前記第２期間の間、前記選択ラインにゲートオフ電圧の選択信号が印加され、前記初期化ラインに前記ゲートオフ電圧の初期化信号が印加され、前記制御電圧ラインにゲートオン電圧と前記ゲートオフ電圧との間のバイアス電圧の制御電圧が印加され得る。
前記超音波感知装置は、前記第２期間の後の第３期間の間、前記第１トランジスタがターンオンされ、前記第１トランジスタの第２ゲート電極に印加された感知電圧に応じて前記第１トランジスタのチャネルに流れる駆動電流が変わり得る。
前記超音波感知装置は、前記第３期間の間、前記選択ラインにゲートオン電圧の選択信号が印加され、前記初期化ラインにゲートオフ電圧の初期化信号が印加され、前記制御電圧ラインに前記ゲートオフ電圧の制御電圧が印加され得る。
前記超音波感知装置は、前記第１トランジスタの第２ゲート電極に印加される感知電圧が大きいほど前記第１トランジスタのしきい電圧は低くなり得る。
前記超音波感知装置は、前記第１トランジスタの第１ゲート電極にゲートオン電圧の選択信号が印加される場合、前記第１トランジスタの第２ゲート電極に印加される感知電圧が大きいほど前記駆動電流は減少し得る。
前記超音波感知装置は、前記第２キャパシタ電極上に配置された第１絶縁膜を更に備え、前記第１トランジスタの第２ゲート電極、前記第２トランジスタの第２ゲート電極、及び前記第１キャパシタ電極は、前記第１絶縁膜上に配置され得る。
前記超音波感知装置は、前記第１トランジスタの第２ゲート電極、前記第２トランジスタの第２ゲート電極、及び前記第１キャパシタ電極上に配置された第２絶縁膜を更に備え、前記第１トランジスタのアクティブ層及び前記第２トランジスタのアクティブ層は、前記第２絶縁膜上に配置され得る。
前記超音波感知装置は、前記第１トランジスタのアクティブ層及び前記第２トランジスタのアクティブ層上に配置された第３絶縁膜を更に備え、前記第１トランジスタの第１ゲート電極及び前記第２トランジスタの第１ゲート電極は、前記第３絶縁膜上に配置され得る。
前記超音波感知装置は、前記第１トランジスタの第１ゲート電極及び前記第２トランジスタの第１ゲート電極上に配置された第４絶縁膜を更に備え、前記第１トランジスタの第１電極及び第２電極並びに前記第２トランジスタの第１電極及び第２電極は、前記第４絶縁膜上に配置され得る。
前記第１トランジスタの第１電極及び第２電極は、前記第４絶縁膜を貫く第１コンタクトホール及び第２コンタクトホールを介してそれぞれ前記第１トランジスタのアクティブ層に接続され得る。
前記第２トランジスタの第１電極及び第２電極は、前記第４絶縁膜を貫く第３コンタクトホール及び第４コンタクトホールを介してそれぞれ前記第２トランジスタのアクティブ層に接続され得る。
前記第２トランジスタの第１電極は、前記第２絶縁膜及び前記第４絶縁膜を貫く第５コンタクトホールを介して前記第２トランジスタの第２ゲート電極に接続され得る。
前記第１トランジスタの第１電極及び第２電極並びに前記第２トランジスタの第１電極及び第２電極上に配置された第５絶縁膜を更に備え、前記感知電極は、前記第５絶縁膜上に配置され得る。
前記感知電極は、前記第２絶縁膜、前記第４絶縁膜、及び前記第５絶縁膜を貫く第６コンタクトホールを介して前記第１トランジスタの第２ゲート電極に接続され得る。
前記感知層は、前記感知電極上に配置され、前記駆動電極は、前記感知層上に配置され得る。

上記目的を達成するためになされた本発明の他の態様による超音波感知装置は、駆動電極と感知電極との間に配置され、超音波に応じて電気信号を生成する感知層と、初期化ラインに連結された第１ゲート電極、制御電圧ラインに連結された第２ゲート電極及び第１電極、並びに前記感知電極に連結された第２電極を含む第２トランジスタと、を備える。

前記超音波感知装置は、選択ラインに連結された第１ゲート電極、前記感知電極に連結された第２ゲート電極、感知ラインに連結された第１電極、及び第１駆動電圧が印加される第１駆動電圧ラインに連結された第２電極を含む第１トランジスタを更に備え得る。
前記超音波感知装置は、前記感知電極に連結された第１キャパシタ電極と第２駆動電圧が印加される第２駆動電圧ラインに連結された第２キャパシタ電極とを含むキャパシタを更に備え得る。

上記目的を達成するためになされた本発明の一態様による表示装置は、基板の一面上に配置され、画素を用いて画像を表示する画素アレイ層を含む表示パネルと、前記基板の一面の反対面である他面上に配置され、超音波を発散する超音波発散装置と前記表示パネル上に配置された物体によって反射された超音波を感知する超音波感知装置とを含む超音波センサと、を備え、前記超音波感知装置は、駆動電極と感知電極との間に配置され、超音波に応じて電気信号を生成する感知層と、前記感知層下に配置されて前記感知電極の感知電圧が第１ゲート電極に印加される第１トランジスタと、前記第１トランジスタの前記第１ゲート電極に連結された第１キャパシタ電極と、前記第１キャパシタ電極下に配置された第２キャパシタ電極と、を含む。

前記超音波感知装置は、前記感知層下に配置されて前記第１トランジスタの第１ゲート電極及び前記感知電極の電圧を初期化する第２トランジスタを更に含み得る。

本発明によれば、超音波感知装置における、画素センサの第１トランジスタは、選択ラインに連結された第１ゲート電極及び感知電極に連結された第２ゲート電極を含み、選択信号及び感知電極の電圧によって制御される。即ち、第１トランジスタは、選択信号によって制御されるトランジスタと感知電極の電圧によって制御されるトランジスタとを併合したトランジスタである。従って、画素センサが第１トランジスタとして一つのトランジスタを含むことによって、二つのトランジスタを含む場合に比べて、画素センサの面積を減らすことができる。
また、画素センサの第２トランジスタは、初期化ラインに連結された第１ゲート電極と制御電圧ラインに連結された第２ゲート電極及び第１電極とを含むため、トランジスタとダイオードとを併合したトランジスタである。従って、画素センサが第２トランジスタとしてトランジスタとダイオードとが併合された一つのトランジスタを含むことによって、トランジスタ及びダイオードの２個の構成を含む場合に比べて、画素センサの面積を減らすことができる。
また、第１トランジスタの第２ゲート電極とキャパシタの第１キャパシタ電極とは、同じ層で直接接触して連結され、第１キャパシタ電極は、第２キャパシタ電極に厚さ方向である第３方向で重なる。従って、第１トランジスタ及びキャパシタが形成される面積が最小化されるため、画素センサの面積を減らすことができる。
また、表示パネルの下面上に配置された第１超音波センサ及び第２超音波センサを指紋認識センサ及び近接センサとして活用することができる。これにより、表示パネルの前面に配置された指紋認識センサ及び近接センサを露出する穴を省略することができるため、表示装置のベゼルを最小化することができ、表示装置が表示する領域を広げることができる。

一実施形態による表示装置を示す斜視図である。 一実施形態による表示装置を示す分解斜視図である。 図２のカバーウインドウに結合された表示パネルの一例を示す底面図である。 図２の表示パネルの表示領域の一例を示す断面図である。 一実施形態による第１超音波センサの超音波感知方法を示す一例示図である。 図５の第１超音波センサを詳細に示す断面図である。 超音波感知装置を概略的に示すブロック図である。 図７の超音波感知装置の画素センサの一例を示す回路図である。 図８の画素センサに印加される信号を示す波形図である。 第１期間の間の画素センサを示す回路図である。 第２期間の間の画素センサを示す回路図である。 第３期間の間の画素センサを示す回路図である。 第４期間の間の画素センサを示す回路図である。 図７の第１トランジスタの一例を示す例示図である。 第２ゲート電極の電圧による第１トランジスタのチャネルのしきい電圧を示すグラフである。 第２ゲート電極の電圧の変化に対する第１ゲート電極の電圧による第１トランジスタのチャネルの駆動電流を示すグラフである。 図８の超音波感知装置の画素センサの一例を示す断面図である。

本発明の利点及び特徴、並びにこれらを達成する方法は、図面と共に詳細に後述する実施形態を参照すると明確になる。しかし、本発明は、以下で開示する実施形態に限定されるものではなく、それぞれ異なる多様な形態で実現されるものであり、本実施形態は、単に本発明の開示を完全にし、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供するものである。

素子（ｅｌｅｍｅｎｔｓ）又は層が他の素子又は層の「上（ｏｎ）」にあると称する場合、他の素子の真上に又は中間に他の層又は他の素子を介在する場合を全て含む。明細書全体に亘って同一参照符号は同一構成要素を称する。実施形態を説明するための図面に開示した形状、大きさ、比率、角度、個数などは例示的なものであるため本発明は図示する内容に限定されるものではない。

第１、第２などが多様な構成要素を説明するために使われるが、これらの構成要素はこれらの用語によって制限されないことは勿論である。これらの用語は単に一つの構成要素を他の構成要素と区別するために使う。従って、以下で言及する第１構成要素は本発明の技術的思想内で第２構成要素であり得ることは勿論である。

本発明の様々な実施形態のそれぞれの特徴は部分的に又は全体的に互いに結合又は組み合わせることができ、技術的に多様な連動及び駆動が可能であり、各実施形態が互いに対して独立して実施することも可能であり、関連して共に実施することもできる。

以下、本発明を実施するための形態の具定例を、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、一実施形態による表示装置を示す斜視図であり、図２は、一実施形態による表示装置の分解斜視図である。

図１及び図２を参照すると、本実施形態による表示装置１０は、カバーウインドウ１００、表示パネル３００、表示回路ボード３１０、表示駆動回路３２０、フレキシブルフィルム３９０、第１超音波センサ５１０、第２超音波センサ５２０、ブラケット（ｂｒａｃｋｅｔ）６００、メイン回路ボード７００、及び下部カバー９００を含む。

本明細書において、「上部」は、表示パネル３００を基準にカバーウインドウ１００が配置される方向、即ちＺ軸方向を指し、「下部」は、表示パネル３００を基準にブラケット６００が配置される方向、即ちＺ軸方向の逆方向を指す。また、「左」、「右」、「上」、「下」は表示パネル３００を平面から見たときの方向を指す。例えば、「左」はＸ軸方向の逆方向、「右」はＸ軸方向、「上」はＺ軸方向、「下」はＺ軸方向の逆方向を指す。

表示装置１０は、動画像や静止画像を表示する装置であり、モバイルフォン（ｍｏｂｉｌｅ ｐｈｏｎｅ）、スマートフォン（ｓｍａｒｔ ｐｈｏｎｅ）、タブレットＰＣ（ｔａｂｌｅｔ ｐｅｒｓｏｎａｌ ｃｏｍｐｕｔｅｒ）、スマートウォッチ（ｓｍａｒｔ ｗａｔｃｈ）、ウォッチフォン（ｗａｔｃｈ ｐｈｏｎｅ）、移動通信端末機、電子手帳、電子本、ＰＭＰ（ｐｏｒｔａｂｌｅ ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ ｐｌａｙｅｒ）、ナビゲーション、ＵＭＰＣ（Ｕｌｔｒａ Ｍｏｂｉｌｅ ＰＣ）などのような携帯用電子機器だけでなく、テレビ、ノートブック、モニター、広告板、モノのインターネット（ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ ｔｈｉｎｇｓ：ＩＯＴ）などの多様な製品の表示画面として使われる。

表示装置１０は、平面上、長方形形状からなる。例えば、表示装置１０は図１及び図２のように第１方向（Ｘ軸方向）の短辺と第２方向（Ｙ軸方向）の長辺とを有する長方形の平面形態を有する。第１方向（Ｘ軸方向）の短辺と第２方向（Ｙ軸方向）の長辺とが接するコーナー（ｃｏｒｎｅｒ）は所定の曲率を有するように丸く形成されるか又は直角に形成される。表示装置１０の平面形態は、長方形に限定されず、他の多角形、円形、又は楕円形で形成され得る。

表示装置１０は、平坦に形成された第１領域ＤＲ１と第１領域ＤＲ１の左右側から延びた第２領域ＤＲ２とを含む。第２領域ＤＲ２は、平坦に形成されるか又は曲面に形成される。第２領域ＤＲ２が平坦に形成される場合、第１領域ＤＲ１と第２領域ＤＲ２とがなす角度は鈍角である。第２領域ＤＲ２が曲面で形成される場合、一定の曲率を有するか又は変化する曲率を有する。

図１では、第２領域ＤＲ２が第１領域ＤＲ１の左右側のそれぞれから延びた場合を例示したが、これに限定されない。即ち、第２領域ＤＲ２は第１領域ＤＲ１の左右側のうちのいずれか一側にのみ延び得る。或いは、第２領域ＤＲ２は第１領域ＤＲ１の左右側だけでなく、上下側のうちの少なくともいずれか一つからも延び得る。以下では、第２領域ＤＲ２が表示装置１０の左右側の縁に配置された場合を中心に説明する。

カバーウインドウ１００は、表示パネル３００の上面をカバーするように表示パネル３００の上部に配置される。これにより、カバーウインドウ１００は表示パネル３００の上面を保護する機能をする。

カバーウインドウ１００は、第１領域ＤＲ１及び第２領域ＤＲ２に配置される。カバーウインドウ１００は表示パネル３００に対応する透過部ＤＡ１００と表示パネル３００以外の領域に対応する遮光部ＮＤＡ１００を含む。透過部ＤＡ１００は、第１領域ＤＲ１及び第２領域ＤＲ２に配置される。遮光部ＮＤＡ１００は不透明に形成される。或いは、遮光部ＮＤＡ１００は画像を表示しない場合にユーザに表示するパターンが形成された装飾層で形成され得る。

表示パネル３００は、カバーウインドウ１００の下部に配置される。表示パネル３００はカバーウインドウ１００の透過部ＤＡ１００に重なるように配置される。表示パネル３００は第１領域ＤＲ１及び第２領域ＤＲ２に配置される。これにより、表示パネル３００が表示する映像はカバーウインドウ１００を介して第１領域ＤＲ１だけでなく第２領域ＤＲ２からも見える。即ち、表示パネル３００が表示する映像はカバーウインドウ１００を介して表示装置１０の上面及び左右側縁から見える。

表示パネル３００は、発光素子（ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｅｌｅｍｅｎｔ）を含む発光表示パネルである。例えば、表示パネル３００は、有機発光層を含む有機発光ダイオード（ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）を利用する有機発光表示パネル、超小型発光ダイオード（ｍｉｃｒｏ ＬＥＤ）を利用する超小型発光ダイオード表示パネル、量子ドット発光層を含む量子ドット発光素子（Ｑｕａｎｔｕｍ ｄｏｔ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を利用する量子ドット発光表示パネル、又は無機半導体を含む無機発光素子を利用する無機発光表示パネルである。以下では、表示パネル３００が有機発光表示パネルである場合を中心に説明する。

表示パネル３００の一側には表示回路ボード３１０及び表示駆動回路３２０が付着される。表示回路ボード３１０の一端は異方性導電フィルムを用いて表示パネル３００の一側に設けられたパッド上に付着される。表示回路ボード３１０は、曲げられるフレキシブルプリント回路ボード（ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｏａｒｄ）、硬くて曲がらないリジッドプリント回路ボード（ｒｉｇｉｄ ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｏａｒｄ）、又はリジッドプリント回路ボード及びフレキシブルプリント回路ボードの両方を含む複合プリント回路ボードである。

表示駆動回路３２０は、表示回路ボード３１０を介して制御信号及び電源電圧の印加を受け、表示パネル３００を駆動するための信号及び電圧を生成して出力する。表示駆動回路３２０は、集積回路で形成されて表示パネル３００上にＣＯＧ（ｃｈｉｐ ｏｎ ｇｌａｓｓ）方式、ＣＯＰ（ｃｈｉｐ ｏｎ ｐｌａｓｔｉｃ）方式、又は超音波方式で付着されるが、これに限定されない。例えば、表示駆動回路３２０は表示回路ボード３１０上に付着される。

表示回路ボード３１０上にはタッチ駆動回路３３０が配置される。タッチ駆動回路３３０は集積回路で形成されて表示回路ボード３１０の上面に付着される。タッチ駆動回路３３０は表示回路ボード３１０を介して表示パネル３００のタッチセンサ層のタッチ電極に電気的に連結される。タッチ駆動回路３３０は、タッチ電極のうちの駆動電極にタッチ駆動信号を印加し、タッチ電極のうちの感知電極を介して駆動電極と感知電極との間の静電容量のチャージ変化量を感知することによって、ユーザのタッチ座標を含むタッチデータを出力する。また、表示回路ボード３１０上には表示駆動回路３２０を駆動する表示駆動電圧を供給するための電源供給部が更に配置される。

フレキシブルフィルム３９０の一側は、異方性導電フィルム（ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｆｉｌｍ）を用いて表示パネル３００の下側で表示パネル３００の上面上に付着される。フレキシブルフィルム３９０の他側は、異方性導電フィルムを用いて表示回路ボード３１０の上側で表示回路ボード３１０の上面上に付着される。フレキシブルフィルム３９０は、曲げられるフレキシブルフィルム（ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｆｉｌｍ）である。

一方、フレキシブルフィルム３９０は省略することができ、表示回路ボード３１０が表示パネル３００の一側に直接付着され得る。この場合、表示パネル３００の一側は表示パネル３００の下面に曲がって配置される。

第１超音波センサ５１０及び第２超音波センサ５２０は、表示パネル３００の下面に配置される。第１超音波センサ５１０及び第２超音波センサ５２０のそれぞれは、感圧粘着剤のような接着部材を介して表示パネル３００の下面に付着される。

或いは、第１超音波センサ５１０及び第２超音波センサ５２０は表示パネル３００と一体に形成される。例えば、第１超音波センサ５１０及び第２超音波センサ５２０上に、図４に示す表示パネル３００の基板ＳＵＢ１を省略してバッファ膜３０２が配置される。

或いは、第１超音波センサ５１０の一部及び第２超音波センサ５２０の一部は表示パネル３００と一体に形成される。例えば、図５に示す第１超音波センサ５１０の超音波感知装置１５２０及び第２超音波センサ５１０の超音波感知装置は表示パネル３００と一体に形成され、第１超音波センサ５１０の超音波発散装置１５１０及び第２超音波センサ５２０の超音波発散装置は感圧粘着剤のような接着部材を介して表示パネル３００の下面に付着される。第１超音波センサ５１０の超音波感知装置１５２０及び第２超音波センサ５２０の超音波感知装置は、図４に示す表示パネル３００の基板ＳＵＢ１とバッファ膜３０２との間に配置され得る。第１超音波センサ５１０の超音波発散装置１５１０及び第２超音波センサ５２０の超音波発散装置は、表示パネル３００の基板ＳＵＢ１の下面上に配置され得る。

第１超音波センサ５１０は表示パネル３００の下側に隣接するように配置され、第２超音波センサ５２０は表示パネル３００の上側に隣接するように配置される。第１超音波センサ５１０の位置及び第２超音波センサ５２０の位置は図２に示す場合に限定されない。第１超音波センサ５１０及び第２超音波センサ５２０のそれぞれは、表示パネル３００の下面に曲がって配置された表示回路ボード３１０、ケーブル３１４、ブラケット６００の第１カメラ穴ＣＭＨ１及びバッテリ穴ＢＨに重ならない他の領域に配置され得る。或いは、第１超音波センサ５１０及び第２超音波センサ５２０のいずれか一つは省略することができ、他の一つが表示パネル３００の下面の全面に配置され得る。

第１超音波センサ５１０は、ユーザの指紋を認識するための超音波指紋認識センサである。第２超音波センサ５２０は、ユーザ又は物体が近接するように位置したかを判断するための超音波近接センサである。しかし、第１超音波センサ５１０及び第２超音波センサ５２０は、超音波指紋認識センサ及び超音波近接センサに限定されず、超音波を発散し、ユーザ又は物体によって反射された超音波を感知する他の機能をするセンサとしての役割をすることができる。

表示パネル３００の下部にはブラケット６００が配置される。ブラケット６００は、プラスチック、金属、又はプラスチック及び金属の両方を含む。ブラケット６００には、カメラ装置７２０が挿入される第１カメラ穴ＣＭＨ１、バッテリが配置されるバッテリ穴ＢＨ、及び表示回路ボード３１０に連結されるケーブル３１４が通過するケーブル穴ＣＡＨが形成される。

ブラケット６００の下部にはメイン回路ボード７００及びバッテリ７９０が配置される。メイン回路ボード７００は、プリント回路基板（ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｏａｒｄ）又はフレキシブルプリント回路基板である。

メイン回路ボード７００は、メインプロセッサ７１０、カメラ装置７２０、及びメインコネクタ７３０を含む。カメラ装置７２０は、メイン回路ボード７００の上面及び下面の両方に配置され、メインプロセッサ７１０はメイン回路ボード７００の上面に配置され、メインコネクタ７３０はメイン回路ボード７００の下面に配置される。

メインプロセッサ７１０は、表示装置１０の全ての機能を制御する。例えば、メインプロセッサ７１０は表示パネル３００が映像を表示するように表示回路ボード３１０を介してデジタルビデオデータを表示駆動回路３２０に出力する。また、メインプロセッサ７１０は、タッチ駆動回路３３０からタッチデータの入力を受けてユーザのタッチ座標を判断した後、ユーザのタッチ座標に表示されたアイコンが指示するアプリケーションを実行する。

カメラ装置７２０は、カメラモードでイメージセンサによって得られる静止画像又は動画像などの画像フレームを処理してメインプロセッサ７１０に出力する。

メインコネクタ７３０にはブラケット６００のケーブル穴ＣＡＨを通過したケーブル３１４が連結される。これにより、メイン回路ボード７００は表示回路ボード３１０に電気的に連結される。

バッテリ７９０は、第３方向（Ｚ軸方向）でメイン回路ボード７００に重ならないように配置される。バッテリ７９０はブラケット６００のバッテリ穴ＢＨに重なる。

その他、メイン回路ボード７００には、移動通信網上で基地局、外部の端末、サーバーのうちの少なくとも一つと無線信号を送受信する移動通信モジュールが更に取り付けられる。無線信号は、音声信号、画像通話信号、又は文字／マルチメディアメッセージの送受信による多様な形態のデータを含む。

下部カバー９００は、メイン回路ボード７００及びバッテリ７９０の下部に配置される。下部カバー９００は、ブラケット６００に締結されて固定される。下部カバー９００は表示装置１０の下面の外観を形成する。下部カバー９００は、プラスチック、金属、又はプラスチック及び金属の両方を含む。

下部カバー９００にはカメラ装置７２０の下面が露出する第２カメラ穴ＣＭＨ２が形成される。カメラ装置７２０の位置及びカメラ装置７２０に対応する第１及び第２カメラ穴（ＣＭＨ１、ＣＭＨ２）の位置は図２に示す実施形態に限定されない。

図１及び図２に示す実施形態によると、表示パネル３００の下面上に配置された第１超音波センサ５１０及び第２超音波センサ５２０を指紋認識センサ及び近接センサとして活用することができる。これにより、表示パネル３００の前面に配置された指紋認識センサ及び近接センサを露出する穴を省略することができるため、表示装置１０のベゼルを最小化して表示装置１０が表示する領域を広げることができる。

図３は、図２のカバーウインドウに結合された表示パネルの一例を示す底面図である。

図３を参照すると、表示パネル３００の下部にはパネル下部部材４００が配置される。パネル下部部材４００は接着部材を介して表示パネル３００の下面に付着される。接着部材は感圧粘着剤（ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ａｄｈｅｓｉｖｅ：ＰＳＡ）であり得る。

パネル下部部材４００は、外部から入射する光を吸収するための光吸収部材、外部からの衝撃を吸収するための緩衝部材、及び表示パネル３００の熱を効率的に放出するための放熱部材のうちの少なくとも一つを含む。

光吸収部材は表示パネル３００の下部に配置される。光吸収部材は光の透過を阻止して光吸収部材の下部に配置された構成、例えば表示回路ボード３１０、第１超音波センサ５１０、第２超音波センサ５２０などが表示パネル３００の上部で視認されることを防止する。光吸収部材はブラック顔料や染料などのような光吸収物質を含む。

緩衝部材は光吸収部材の下部に配置される。緩衝部材は外部衝撃を吸収して表示パネル３００が破損することを防止する。緩衝部材は単一層又は複数層からなる。例えば、緩衝部材は、ポリウレタン（ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ）、ポリカーボネート（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）、ポリプロピレン（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）、ポリエチレン（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）などのような高分子樹脂で形成されるか、或いはゴム、ウレタン系物質、又はアクリル系物質を発泡成形したスポンジなどの弾性を有する物質を含んでなる。緩衝部材はクッション層である。

放熱部材は緩衝部材の下部に配置される。放熱部材はグラファイトや炭素ナノチューブなどを含む第１放熱層と、電磁波を遮蔽して熱伝導性に優れた銅、ニッケル、フェライト、銀のような金属箔膜で形成された第２放熱層とを含む。

一方、パネル下部部材４００は省略することができ、この場合、パネル下部部材４００の下面上に配置される構成、例えば表示回路ボード３１０はパネル下部部材４００の下面の代わりに表示パネル３００の下面上に配置される。

表示パネル３００の一側に付着されたフレキシブルフィルム３９０は、図３のように曲がってパネル下部部材４００の下部に配置される。従って、フレキシブルフィルム３９０の一側に付着される表示回路ボード３１０はパネル下部部材４００の下部に配置される。表示回路ボード３１０はパネル下部部材４００の下部でスクリュ（ｓｃｒｅｗ）のような固定部材によってパネル下部部材４００の下面に固定又は接着される。

表示回路ボード３１０は、第１回路ボード３１１及び第２回路ボード３１２を含む。第１回路ボード３１１及び第２回路ボード３１２のそれぞれはリジッドプリント回路ボード又はフレキシブルプリント回路ボードである。第１回路ボード３１１及び第２回路ボードのうちのいずれか一つがリジッドプリント回路ボードであり、残りの一つがフレキシブルプリント回路ボードである場合、表示回路ボード３１０は複合プリント回路ボードである。

図３では、第２回路ボード３１２が第１回路ボード３１１の一側で第２方向（Ｙ軸方向）に延びた場合を例示した。第２回路ボード３１２の第１方向（Ｘ軸方向）の幅は第１回路ボード３１１の第１方向（Ｘ軸方向）の幅よりも小さい。

第２回路ボード３１２の一面上にはタッチ駆動回路３３０及び第２コネクタ３１５が配置され、他面上には第１コネクタ３１３が配置される。第１コネクタ３１３はケーブル３１４の一端に設けられた第１連結端子に連結される挿入部を含む。第２コネクタ３１５は第１フレキシブル回路基板５６０の一端に設けられた連結端子に連結される挿入部を含む。

ケーブル３１４の一端に設けられた第１連結端子は第１コネクタ３１３の挿入部に挿入される。ケーブル３１４の他端に設けられた第２連結端子は図２及び図３のようにブラケット６００を貫くケーブル穴ＣＡＨを介してメイン回路ボード７００の下部に曲がってメインコネクタ７３０の挿入部に挿入される。

第１超音波センサ５１０は、パネル下部部材４００を貫いて表示パネル３００を露出する第１ホールＨ１に配置される。第１超音波センサ５１０は感圧粘着剤のような接着部材を用いて表示パネル３００の下面に付着される。

第２超音波センサ５２０は、パネル下部部材４００を貫いて表示パネル３００を露出する第２ホールＨ２に配置される。第２超音波センサ５２０は感圧粘着剤のような接着部材を用いて表示パネル３００の下面に付着される。

第１フレキシブル回路基板５６０の一端に設けられた連結端子は第２コネクタ３１５の挿入部に挿入される。第１フレキシブル回路基板５６０の他端は第１超音波センサ５１０に連結される。例えば、第１フレキシブル回路基板５６０の他端は異方性導電フィルム（ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｆｉｌｍ）を用いて第１超音波センサ５１０の下面に配置されたパッドに付着される。

表示回路ボード３１０と第２超音波センサ５２０とを電気的に連結する第２フレキシブル回路基板を更に設けることができる。第２フレキシブル回路基板の一端に設けられた連結端子は、表示回路ボード３１０のコネクタの挿入部に挿入され、他端は異方性導電フィルムを用いて第２超音波センサ５２０の下面に配置されたパッドに付着される。

ブラケット６００は、バッテリ穴ＢＨ、ケーブル穴ＣＡＨ、及び第１カメラ穴ＣＭＨ１を含む。バッテリ穴ＢＨは、バッテリを収納するための穴であるため、バッテリ７９０は図２のように第３方向（Ｚ軸方向）でバッテリ穴ＢＨに重なる。バッテリ穴ＢＨの大きさはバッテリ７９０の大きさよりも大きい。ブラケット６００の第１カメラ穴ＣＭＨ１は、メイン回路ボード７００のカメラ装置７２０を収納するための穴であるため、カメラ装置７２０は第３方向（Ｚ軸方向）で第１カメラ穴ＣＭＨ１に重なる。

図３に示す実施形態によると、第１超音波センサ５１０及び第２超音波センサ５２０は、表示パネル３００の下面上に配置され、第１フレキシブル回路基板５６０及び第２フレキシブル回路基板を介して表示回路ボード３１０に電気的に連結される。メイン回路ボード７００と表示回路ボード３１０とはケーブル３１４を介して電気的に連結される。従って、第１超音波センサ５１０及び第２超音波センサ５２０はメイン回路ボード７００に電気的に連結される。

図４は、図２の表示パネルの表示領域の一例を示す断面図である。

図４を参照すると、表示パネル３００は基板ＳＵＢ１及び画素アレイ層ＰＡＬを含む。画素アレイ層ＰＡＬは、図４のようにバッファ膜３０２、薄膜トランジスタ層３０３、発光素子層３０４、及び薄膜封止層３０５を含む。

基板ＳＵＢ１は、プラスチック（ｐｌａｓｔｉｃ）又はガラス（ｇｌａｓｓ）からなる。基板ＳＵＢ１上にはバッファ膜３０２が形成される。バッファ膜３０２は透湿に脆弱な基板ＳＵＢ１を介して浸透する水分から薄膜トランジスタ３３５及び発光素子を保護するために基板ＳＵＢ１上に形成される。バッファ膜３０２は交互に積層された複数の無機膜からなる。例えば、バッファ膜３０２は、シリコン酸化膜（ＳｉＯｘ）、シリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）、ＳｉＯＮのうちの一つ以上の無機膜が交互に積層された多重膜で形成される。バッファ膜は省略することができる。

バッファ膜３０２上には薄膜トランジスタ層３０３が形成される。薄膜トランジスタ層３０３は、薄膜トランジスタ３３５、ゲート絶縁膜３３６、層間絶縁膜３３７、保護膜３３８、及び平坦化膜３３９を含む。

薄膜トランジスタ３３５のそれぞれは、アクティブ層３３１、ゲート電極３３２、ソース電極３３３、及びドレイン電極３３４を含む。図６では薄膜トランジスタ３３５が、ゲート電極３３２がアクティブ層３３１の上部に位置する上部ゲート（トップゲート、ｔｏｐ ｇａｔｅ）方式で形成されたことを例示したが、これに限定されないことに注意しなければならない。即ち、薄膜トランジスタ３３５は、ゲート電極３３２がアクティブ層３３１の下部に位置する下部ゲート（ボトムゲート、ｂｏｔｔｏｍ ｇａｔｅ）方式、又はゲート電極３３２がアクティブ層３３１の上部及び下部の両方に位置するダブルゲート（ｄｏｕｂｌｅ ｇａｔｅ）方式で形成され得る。

バッファ膜３０２上にはアクティブ層３３１が形成される。アクティブ層３３１はシリコン系半導体物質又は酸化物系半導体物質で形成される。バッファ膜３０２とアクティブ層３３１との間にはアクティブ層３３１に入射する外部光を遮断するための遮光層が形成される。

アクティブ層３３１上にはゲート絶縁膜３３６が形成される。ゲート絶縁膜３１６は、無機膜、例えばシリコン酸化膜（ＳｉＯｘ）、シリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）、又はこれらの多重膜で形成される。

ゲート絶縁膜３１６上にはゲート電極３３２及びゲートラインが形成される。ゲート電極３３２及びゲートラインは、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、金（Ａｕ）、チタニウム（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、ネオジム（Ｎｄ）、及び銅（Ｃｕ）のうちのいずれか一つ又はこれらの合金からなる単一層又は多重層で形成される。

ゲート電極３３２及びゲートライン上には層間絶縁膜３３７が形成される。層間絶縁膜３３７は、無機膜、例えばシリコン酸化膜（ＳｉＯｘ）、シリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）、又はこれらの多重膜で形成される。

層間絶縁膜３３７上には、ソース電極３３３、ドレイン電極３３４、及びデータラインが形成される。ソース電極３３３及びドレイン電極３３４のそれぞれはゲート絶縁膜３３６及び層間絶縁膜３３７を貫くコンタクトホールを介してアクティブ層３３１に接続される。ソース電極３３３、ドレイン電極３３４、及びデータラインは、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、金（Ａｕ）、チタニウム（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、ネオジム（Ｎｄ）、及び銅（Ｃｕ）のうちのいずれか一つ又はこれらの合金からなる単一層又は多重層で形成される。

ソース電極３３３、ドレイン電極３３４、及びデータライン上には薄膜トランジスタ３３５を絶縁するための保護膜３３８が形成される。保護膜３３８は、無機膜、例えばシリコン酸化膜（ＳｉＯｘ）、シリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）、又はこれらの多重膜で形成される。

保護膜３３８上には薄膜トランジスタ３３５による段差を平坦にするための平坦化膜３３９が形成される。平坦化膜３３９は、アクリル樹脂（ａｃｒｙｌ ｒｅｓｉｎ）、エポキシ樹脂（ｅｐｏｘｙ ｒｅｓｉｎ）、フェノール樹脂（ｐｈｅｎｏｌｉｃ ｒｅｓｉｎ）、ポリアミド樹脂（ｐｏｌｙａｍｉｄｅ ｒｅｓｉｎ）、ポリイミド樹脂（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ ｒｅｓｉｎ）などの有機膜で形成され得る。

薄膜トランジスタ層３０３上には発光素子層３０４が形成される。発光素子層３０４は発光素子及び画素定義膜３４４を含む。

発光素子及び画素定義膜３４４は平坦化膜３３９上に形成される。発光素子は、アノード電極３４１、発光層３４２、及びカソード電極３４３を含む有機発光素子（ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ）である場合を例示した。

アノード電極３４１は、平坦化膜３３９上に形成される。アノード電極３４１は、保護膜３３８及び平坦化膜３３９を貫くコンタクトホールを介して薄膜トランジスタ３３５のソース電極３３３に接続される。

画素定義膜３４４は、画素ＰＸを画するために平坦化膜３３９上でアノード電極３４１の縁を覆うように形成される。即ち、画素定義膜３４４は画素ＰＸを定義する画素定義膜としての役割をする。画素ＰＸのそれぞれは、アノード電極３４１、発光層３４２、及びカソード電極３４３が順次積層されてアノード電極３４１からの正孔とカソード電極３４３からの電子とが発光層３４２で互いに結合されて発光する領域を示す。

アノード電極３４１及び画素定義膜３４４上には発光層３４２が形成される。発光層３４２は有機発光層である。発光層３４２は、赤（ｒｅｄ）光、緑（ｇｒｅｅｎ）光、及び青（ｂｌｕｅ）光のうちの一つを発光する。或いは、発光層３４２は白光を発光する白発光層であり、この場合、赤発光層、緑発光層、及び青発光層が積層された形態を有し、画素ＰＸに共通して形成される共通層である。この場合、表示パネル３００は、赤、緑、及び青を表示するための別途のカラーフィルタ（ｃｏｌｏｒ ｆｉｌｔｅｒ）を更に含む。

発光層３４２は、正孔輸送層（ｈｏｌｅ ｔｒａｎｓｐｏｒｔｉｎｇ ｌａｙｅｒ）、発光層（ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｌａｙｅｒ）、及び電子輸送層（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｔｒａｎｓｐｏｒｔｉｎｇ ｌａｙｅｒ）を含む。また、発光層３４２は２スタック（ｓｔａｃｋ）以上のタンデム構造で形成され得る。この場合、スタックの間には電荷生成層が形成される。

カソード電極３４３は発光層３４２上に形成される。カソード電極３４３は発光層３４２を覆うように形成される。カソード電極３４３は画素ＰＸに共通して形成される共通層である。

発光素子層３０４が上部方向に発光する上部発光（ｔｏｐ ｅｍｉｓｓｉｏｎ）方式で形成されることを中心に説明したが、これに限定されない。発光素子層３０４は下部方向に発光する下部発光方式で形成され得る。発光素子層３０４が上部発光方式で形成される場合、アノード電極３４１は、アルミニウムとチタニウムとの積層構造（Ｔｉ／Ａｌ／Ｔｉ）、アルミニウムとＩＴＯとの積層構造（ＩＴＯ／Ａｌ／ＩＴＯ）、ＡＰＣ合金、及びＡＰＣ合金とＩＴＯとの積層構造（ＩＴＯ／ＡＰＣ／ＩＴＯ）のような反射率が高い金属物質で形成される。ＡＰＣ合金は、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、及び銅（Ｃｕ）の合金である。また、カソード電極３４３は、光を透過させるＩＴＯ、ＩＺＯのような透明な金属物質（ＴＣＯ：Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｍａｔｅｒｉａｌ）、或いはマグネシウム（Ｍｇ）、銀（Ａｇ）、又はマグネシウム（Ｍｇ）及び銀（Ａｇ）の合金のような半透過金属物質（Ｓｅｍｉ−ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｖｅ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｍａｔｅｒｉａｌ）で形成される。カソード電極３４３が半透過金属物質で形成される場合、マイクロキャビティ（ｍｉｃｒｏ ｃａｖｉｔｙ）により出光効率が高くなる。

発光素子層３０４上には薄膜封止層３０５が形成される。薄膜封止層３０５は発光層３４２及びカソード電極３４３に酸素又は水分が浸透することを防止する役割をする。このために、薄膜封止層３０５は少なくとも一つの無機膜を含む。無機膜は、シリコン窒化物、アルミニウム窒化物、ジルコニウム窒化物、チタニウム窒化物、ハフニウム窒化物、タンタル窒化物、シリコン酸化物、アルミニウム酸化物、又はチタニウム酸化物で形成され得る。また、薄膜封止層３０５は少なくとも一つの有機膜を更に含み得る。有機膜はパーティクル（ｐａｒｔｉｃｌｅｓ）が薄膜封止層３０５を突き抜けて発光層３４２及びカソード電極３４３に投入されることを防止するために十分な厚さで形成される。有機膜は、エポキシ、アクリレート、又はウレタンアクリレートのうちのいずれか一つを含む。

薄膜封止層３０５上にはタッチセンサ層が形成される。タッチセンサ層が薄膜封止層３０５のすぐ上に形成される場合、別途のタッチパネルが薄膜封止層３０５上に付着する場合よりも表示装置１０の厚さを減らすことができる長所がある。タッチセンサ層は静電容量方式でユーザのタッチを感知するためのタッチ電極と、パッドとタッチ電極とを連結するタッチラインとを含む。例えば、タッチセンサ層は自己静電容量（ｓｅｌｆ−ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）方式又は相互静電容量（ｍｕｔｕａｌ ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）方式でユーザのタッチを感知することができる。

図５は、一実施形態による第１超音波センサの超音波感知方法を示す一例示図である。

図５を参照すると、第１超音波センサ５１０は表示パネル３００の一面上に配置される。第１超音波センサ５１０は感圧粘着剤のような接着部材を用いて表示パネル３００の一面上に付着される。

第１超音波センサ５１０は、超音波発散装置１５１０、超音波感知装置１５２０、及びスペーサ１５３０を含む。

超音波感知装置１５２０は、表示パネル３００の一面上に配置され、超音波発散装置１５１０は超音波感知装置１５２０の一面上に配置される。表示パネル３００の一面は指紋認識のためにユーザの指Ｆが配置される表示パネル３００の他面の反対面である。超音波感知装置１５２０の一面は表示パネル３００に対向する超音波感知装置１５２０の他面の反対面である。

スペーサ１５３０は、超音波発散装置１５１０と超音波感知装置１５２０との間に配置される。スペーサ１５３０はガラスで形成され得る。

超音波発散装置１５１０は、超音波感知装置１５２０の下に配置される。超音波発散装置１５１０は感知層を含み、感知層はＰＶＤＦ（Ｐｏｌｙ Ｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ Ｆｌｕｏｒｉｄｅ）又はＰＺＴ（Ｐｌｕｍｂｕｍ Ｚｉｒｃｏｎａｔｅ Ｔｉｔａｎａｔｅ（チタン酸ジルコン酸鉛））のような圧電層であり得る。超音波発散装置１５１０は、圧電層の駆動電極に駆動電圧を印加する場合、逆圧電効果によって圧電層を振動することによって超音波ＵＳを出力する。例えば、超音波発散装置１５１０は人が認知しにくい２０ｋＨｚ以上の超音波を出力する。

超音波発散装置１５１０は、表示パネル３００方向に超音波ＵＳを出力する。超音波発散装置１５１０は超音波感知装置１５２０に対向する一面に超音波ＵＳを出力する。超音波発散装置１５１０の一面の反対面である他面に出力される超音波ＵＳは物体によって反射してノイズとして入力される。従って、超音波発散装置１５１０の他面に出力される超音波ＵＳを最小化するために、超音波発散装置１５１０の他面上には超音波遮蔽フィルムが配置される。

超音波感知装置１５２０は、超音波発散装置１５１０から出力された超音波ＵＳのうちの指Ｆで反射された超音波ＵＳにより感知電圧を出力する。超音波感知装置１５２０は感知層を含み、感知層は、ＰＶＤＦ（Ｐｏｌｙ Ｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ Ｆｌｕｏｒｉｄｅ）又はＰＺＴ（Ｐｌｕｍｂｕｍ Ｚｉｒｃｏｎａｔｅ Ｔｉｔａｎａｔｅ（チタン酸ジルコン酸鉛））のような圧電層である。超音波感知装置１５２０は、圧電層の駆動電極に駆動電圧を印加する場合、超音波ＵＳによる圧電層の圧電効果によって感知電極に電圧を発生する。超音波感知装置１５２０は感知電極の電圧に応じて感知電圧を出力する。

超音波感知装置１５２０は感知電圧を指紋認識部に出力する。指Ｆの指紋の山で反射された超音波ＵＳと指紋の谷で反射された超音波ＵＳとの間には時間の差が存在し、指紋認識部は時間の差を反映する感知電圧を用いて指紋パターンを生成する。指紋認識部は生成された指紋パターンが予め保存された指紋パターンに一致するか否かを判断する。

図６は、図２の第１超音波センサを示す断面図である。

図６を参照すると、超音波発散装置１５１０は、第１駆動電極１５１１、第２駆動電極１５１２、及び第１圧電層１５１３を含む。第１圧電層１５１３は第１感知層ともいう。

第１駆動電極１５１１は第１圧電層１５１３の一面上に配置され、第２駆動電極１５１２は第１圧電層１５１３の一面の反対面である他面上に配置される。第１圧電層１５１３の他面は超音波感知装置１５２０に対向する面である。第１駆動電極１５１１は第１圧電層１５１３の一面の全面上に配置され、第２駆動電極１５１２は第１圧電層１５１３の他面の全面上に配置される。第１圧電層１５１３は第１駆動電極１５１１と第２駆動電極１５１２との間に配置される。

第１駆動電極１５１１及び第２駆動電極１５１２のそれぞれは、不透明な金属物質又は透明な導電酸化物（ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｏｘｉｄｅ）で形成される。第１圧電層１５１３は、ＰＶＤＦ（Ｐｏｌｙ Ｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ Ｆｌｕｏｒｉｄｅ）又はＰＺＴ（Ｐｌｕｍｂｕｍ Ｚｉｒｃｏｎａｔｅ Ｔｉｔａｎａｔｅ（チタン酸ジルコン酸鉛））で形成され得る。第１駆動電極１５１１及び第２駆動電極１５１２に交流電圧が印加されると、第１圧電層１５１３は振動によって人が認知しにくい２０ｋＨｚ以上の超音波を出力する。

超音波感知装置１５２０は、画素センサＰＳを含む画素センサアレイ１５２１、感知駆動電極１５２２、感知電極１５２３、第２圧電層１５２４、及び保護層１５２５を含む。第２圧電層１５２４は第２感知層ともいう。

画素センサＰＳは、スペーサ１５３０上に配置され、画素センサＰＳ上には感知電極１５２３が配置される。画素センサＰＳは感知電極１５２３に一対一で連結される。画素センサＰＳのそれぞれは、感知電極１５２３の電圧に応じて感知ラインに感知電圧を出力する。指紋認識部は感知ラインの感知電圧を分析して指紋パターンを生成する。指紋認識部は生成された指紋パターンが予め保存された指紋パターンと一致するか否かを判断する。

感知電極１５２３上には第２圧電層１５２４が配置され、第２圧電層１５２４上には感知駆動電極１５２２が配置される。第２圧電層１５２４は感知駆動電極１５２２と感知電極１５２３との間に配置される。感知駆動電極１５２２は第２圧電層１５２４の一面の全面上に配置される。超音波感知装置１５２０は感知駆動電極１５２２に駆動電圧を印加すると、超音波発散装置１５１０から発散された超音波のうちの指Ｆで反射された超音波が第２圧電層１５２４に入射して、第２圧電層１５２４の圧電効果によって感知電極に電圧が発生する。

図６では、第２圧電層１５２４が画素センサＰＳ上に一体に形成された場合を例示したが、これに限定されない。第２圧電層１５２４は画素センサＰＳに一対一で対応するように分割され得る。

保護層１５２５は、第２圧電層１５２４及び感知駆動電極１５２２を保護するために感知駆動電極１５２２上に配置される。保護層１５２５は絶縁物質を含む。保護層１５２５は緩衝効果のために弾性を有する物質を含む。

スペーサ１５３０は超音波発散装置１５１０の第２駆動電極１５１２と超音波感知装置１５２０の画素センサアレイ１５２１との間に配置される。

図６に示す実施形態によると、第１超音波センサ５１０は超音波発散装置１５１０を介して超音波を発散し、超音波感知装置１５２０を介して指で反射された超音波により感知電圧を出力する。これにより、指紋認識部は感知ラインの感知電圧を分析して指紋パターンを生成し、生成された指紋パターンが予め保存された指紋パターンに一致するか否かを判断する。指紋認識部は指紋パターンが一致することによって指紋信号を生成してメインプロセッサ７１０に出力する。

一方、第２超音波センサ５２０は図５及び図６に示す第１超音波センサ５１０と実質的に同様に実現することができる。但し、第２超音波センサ５２０は近接センサで実現されるため、指紋認識部の代わりに感知ラインの感知電圧を分析してユーザ又は物体が近接したか否かを判断する近接認識部を含む。近接認識部はユーザ又は物体が近接することによって近接信号を生成してメインプロセッサ７１０に出力する。

図７は、超音波感知装置を概略的に示すブロック図である。

図７を参照すると、超音波感知装置１５２０は、画素センサＰＳ、信号出力部１５４０、感知部１５５０、及び感知制御部１５６０を含む。

画素センサＰＳは、第１方向（横方向）及び第１方向に交差する第２方向（縦方向）に配列される。画素センサＰＳは２次元で配列される。

選択信号ライン（Ｓ１〜Ｓｎ）、初期化信号ライン（Ｉ１〜Ｉｎ）、及び制御電圧ライン（Ｃ１〜Ｃｎ）は第１方向に延び、感知ライン（Ｒ１〜Ｒｍ）は第２方向に延びる。画素センサＰＳは、２次元で配列されるため、２次元座標によって、選択信号ライン（Ｓ１〜Ｓｎ、ｎは２以上の整数）のうちのいずれか一つ、初期化信号ライン（Ｉ１〜Ｉｎ）のうちのいずれか一つ、及び制御電圧ライン（Ｃ１〜Ｃｎ）のうちのいずれか一つ、及び感知ライン（Ｒ１〜Ｒｍ）のうちのいずれか一つに接続される。例えば、画素センサＰＳが第２行及び第３列に配置される場合、第２選択信号ラインＳ２、第２初期化ラインＩ２、第２制御電圧ラインＣ２、及び第３感知ラインＲ３に接続される。

信号出力部１５４０は、選択信号ライン（Ｓ１〜Ｓｎ）、初期化信号ライン（Ｉ１〜Ｉｎ）、及び制御電圧ライン（Ｃ１〜Ｃｎ）に接続される。信号出力部１５４０は、感知制御部１５６０から入力される第１制御信号ＣＳ１により選択信号ライン（Ｓ１〜Ｓｎ）に出力される選択信号を生成し、初期化信号ライン（Ｉ１〜Ｉｎ）に出力される初期化信号を生成し、制御ライン（Ｃ１〜Ｃｎ）に出力される制御信号を生成する。

感知部１５５０は、感知ライン（Ｒ１〜Ｒｍ）に接続される。感知部１５５０は、感知ライン（Ｒ１〜Ｒｍ）の感知電圧を感知する電圧感知部１５５１と電圧感知部１５５１により感知された感知電圧をデジタルデータである感知データＲＤＡＴＡに変換するアナログデジタル変換部１５５２とを含む。感知部１５５０は、感知データＲＤＡＴＡを指紋認識部に出力する。指紋認識部は、感知データＲＤＡＴＡに応じて指紋パターンを生成し、生成された指紋パターンが予め保存された指紋パターンに一致するか否かを判断する。指紋認識部は、指紋パターンが一致することによって指紋信号を生成してメインプロセッサ７１０に出力する。

感知制御部１５６０は、信号出力部１５４０に第１制御信号ＣＳ１を出力し、感知駆動電極１５２２に感知駆動電圧ＲＶＤＤを出力する。感知制御部１５６０は、感知部１５５０を制御するための第２制御信号ＣＳ２を感知部１５５０に出力する。感知部１５５０は第２制御信号ＣＳ２により選択信号によって選ばれる画素センサＰＳの感知電圧と判断する。

図８は、図７の超音波感知装置の画素センサの一例を示す回路図であり、図１４は、図７の第１トランジスタの一例を示す例示図である。

図８では、第ｋ（ｋは１≦ｋ≦ｎを満足する整数）選択ラインＳｋ、第ｋ初期化ラインＩｋ、第ｋ制御電圧ラインＣｋ、及び第ｊ（ｊは１≦ｒ≦ｍを満足する整数）感知ラインＲｊに接続された画素センサＰＳを例示した。

図８を参照すると、画素センサＰＳは、第１トランジスタＴ１、第２トランジスタＴ２、及びキャパシタＣｐを含む。

第１トランジスタＴ１は、第ｋ選択ラインＳｋの第ｋ選択信号によってターンオンされ、感知電極１５２３の電圧に応じて感知電圧を第ｊ感知ラインＲｊに出力する。第１トランジスタＴ１は、第ｋ選択ラインに接続される第１ゲート電極、感知電極１５２３に接続される第２ゲート電極、第ｊ感知ラインＲｊに接続される第１電極、及び第１駆動電圧ラインＶＤＤＬに接続される第２電極を含む。第１トランジスタＴ１の第１ゲート電極は、第１トランジスタＴ１の第１アクティブ層の上部に配置される上部ゲート電極であり、第２ゲート電極は第１トランジスタＴ１の第１アクティブ層の下部に配置される下部ゲート電極である。

一方、第１トランジスタＴ１は、図１４のように第１ゲート電極Ｇ１１に隣接する上部チャネルのみが活性化され、第２ゲート電極Ｇ１２に隣接する下部チャネルは活性化されない。例えば、第１トランジスタＴ１の第２ゲート電極Ｇ１２の電圧と第１電極Ｓ１の電圧との間の電圧差がしきい電圧Ｖｔｈよりも低い場合、第１トランジスタＴ１の第２ゲート電極Ｇ１２に隣接する下部チャネルは活性化されない。第１ゲート電極Ｇ１１と第１アクティブ層ＡＣＴ１との間の距離は第２ゲート電極Ｇ１２と第１アクティブ層ＡＣＴ１との間の距離よりも近い。第１トランジスタＴ１の動作に対する詳しい説明は図９を参照して後述する。

第２トランジスタＴ２は、第ｋ初期化ラインＩｋの第ｋ初期化信号によってターンオンされ、感知電極１５２３を第ｋ制御電圧ラインＣｋに接続する。また、第２トランジスタＴ２は、第１電圧の第ｋ制御電圧ラインＣｋによりターンオンされ、感知電極１５２３を第ｋ制御電圧ラインＣｋに接続する。第２トランジスタＴ２は、第ｋ初期化ラインＩｋに接続される第１ゲート電極、第ｋ制御電圧ラインＣｋに接続される第２ゲート電極及び第１電極、並びに感知電極１５２３に接続される第２電極を含む。第２トランジスタＴ２の第１ゲート電極は、第２トランジスタＴ２の第２アクティブ層の上部に配置される上部ゲート電極であり、第２ゲート電極は第２トランジスタＴ２の第２アクティブ層の下部に配置される下部ゲート電極である。第２トランジスタＴ２は、図８のように一つのトランジスタＴ２Ｔと一つのダイオードＴ２Ｄで表される。

第２トランジスタＴ２は、第１ゲート電極に隣接する上部チャネル及び第２ゲート電極に隣接する下部チャネルの両方が活性化される。第２トランジスタＴ２の上部チャネルは第１ゲート電極に印加される電圧によって活性化又は非活性化され、下部チャネルは第２ゲート電極に印加される電圧によって活性化又は非活性化される。第２トランジスタＴ２の動作に対する詳しい説明は図９を参照して後述する。

キャパシタＣｐは、第１トランジスタＴ１の第２ゲート電極と第２駆動電圧が印加される第２駆動電圧源又は第２駆動電圧ラインとに接続される。キャパシタＣｐの第１電極は、第１トランジスタＴ１の第２ゲート電極に接続され、第２電極には第２駆動電圧が印加される。

第１トランジスタＴ１及び第２トランジスタＴ２のそれぞれの第１電極がソース電極である場合、第２電極はドレイン電極である。或いは、第１トランジスタＴ１及び第２トランジスタＴ２のそれぞれの第１電極がドレイン電極である場合、第２電極はソース電極である。

第１トランジスタＴ１及び第２トランジスタＴ２のそれぞれは電界効果トランジスタ（ｆｉｅｌｄ ｅｆｆｅｃｔ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）である。図８では、第１トランジスタＴ１及び第２トランジスタＴ２のそれぞれがＮタイプＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）で形成された場合を例示したが、これに限定されない。即ち、第１トランジスタＴ１及び第２トランジスタＴ２のそれぞれはＰタイプＭＯＳＦＥＴで形成され得る。第１トランジスタＴ１及び第２トランジスタＴ２のそれぞれがＰタイプＭＯＳＦＥＴで形成される場合、図９のタイミングはＰタイプＭＯＳＦＥＴの特性に合わせて修正しなければならない。

第１トランジスタＴ１及び第２トランジスタＴ２のそれぞれは薄膜トランジスタ（ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）で形成される。この場合、第１トランジスタＴ１の第１アクティブ層及び第２トランジスタＴ２の第２アクティブ層のそれぞれは多結晶シリコン（Ｐｏｌｙ Ｓｉｌｉｃｏｎ）、非晶質シリコン（Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ ｓｉｌｉｃｏｎ）、及び酸化物（ｏｘｉｄｅ）のうちのいずれか一つで形成される。第１トランジスタＴ１の第１アクティブ層及び第２トランジスタＴ２の第２アクティブ層のそれぞれがポリシリコンで形成される場合、それを形成するための工程は低温ポリシリコン（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｐｏｌｙ Ｓｉｌｉｃｏｎ：ＬＴＰＳ）工程である。

図９は、図８の画素センサに印加される信号を示す波形図である。

図９を参照すると、第ｋ初期化ラインＩｋに印加される第ｋ初期化信号（ＩＳｋ）は、第２トランジスタＴ２の第１ゲート電極に印加される信号であり、第２トランジスタＴ２の上部チャネルを活性化するための信号である。第ｋ選択ラインＳｋに印加される第ｋ選択信号（ＳＳｋ）は、第１トランジスタＴ１の第１ゲート電極に印加される信号であり、第１トランジスタＴ１の上部チャネルを活性化するための信号である。第ｋ制御電圧ラインＣｋに印加される第ｋ制御電圧（ＣＶｋ）は、第２トランジスタＴ２の第１ゲート電極に印加される電圧であり、第２トランジスタＴ２の下部チャネルを活性化するための電圧である。

第ｋ初期化信号（ＩＳｋ）、第ｋ選択信号（ＳＳｋ）、及び第ｋ制御電圧（ＣＶｋ）は所定の期間（ＣＴ）の周期で繰り返される。１周期期間ＣＴは第１〜第４期間（ｔ１〜ｔ４）を含む。第１期間ｔ１は感知電極１５２３のリセット期間であり、第２期間ｔ２は指で反射された超音波ＵＳによって感知電極１５２３の電圧がキャパシタＣｐに保存される期間であり、第３期間ｔ３はキャパシタＣｐに保存された第１トランジスタＴ１の第２ゲート電極の電圧に応じて感知ラインＲｊに感知電圧を出力する期間であり、第４期間ｔ４は休止期間である。

第ｋ初期化信号（ＩＳｋ）は、第１期間ｔ１の間、ゲートオン電圧（Ｖｏｎ）として出力され、第２〜第４期間（ｔ２，ｔ３，ｔ４）の間ゲートオフ電圧（Ｖｏｆｆ）として出力される。第ｋ選択信号（ＳＳｋ）は、第３期間（ｔ２）の間、ゲートオン電圧（Ｖｏｎ）として出力され、第１、第２及び第４期間（ｔ１，ｔ２，ｔ４）の間、ゲートオフ電圧（Ｖｏｆｆ）として出力される。第ｋ制御電圧（ＣＶｋ）は、第２期間ｔ２の間、バイアス電圧（ＢＶ）として出力され、第１、第３及び第４期間（ｔ１，ｔ３，ｔ４）の間、ゲートオフ電圧（Ｖｏｆｆ）として出力される。ゲートオン電圧（Ｖｏｎ）は第１トランジスタＴ１の上部チャネルと第２トランジスタＴ２の上部チャネル及び下部チャネルとが安定して活性化される電圧を指す。ゲートオフ電圧（Ｖｏｆｆ）は第１トランジスタＴ１の第１アクティブ層の上部チャネルと第２トランジスタＴ２の上部チャネル及び下部チャネルとが安定して非活性化される電圧を指す。バイアス電圧（ＢＶ）は、感知電極１５２３の電圧に応じて第２トランジスタＴ２の下部チャネルを活性化するための電圧であり、ゲートオン電圧（Ｖｏｎ）とゲートオフ電圧（Ｖｏｆｆ）との間の電圧に設定される。

図１０〜図１３は、第１〜第４期間の間の画素センサを示す回路図である。以下では、図９〜図１３を参照して１周期期間ＣＴの第１〜第４期間（ｔ１〜ｔ４）の間の画素センサＰＳの動作を詳細に説明する。

第一に、図１０のように、第１期間ｔ１の間、ゲートオン電圧（Ｖｏｎ）の第ｋ初期化信号（ＩＳｋ）が第ｋ初期化ラインＩｋに印加され、ゲートオフ電圧（Ｖｏｆｆ）の第ｋ選択信号（ＳＳｋ）が第ｋ選択ラインＳｋに印加され、ゲートオフ電圧（Ｖｏｆｆ）の第ｋ制御電圧（ＣＶｋ）が第ｋ制御電圧ラインＣｋに印加される。また、感知制御部１５６０は、第１〜第４期間（ｔ１〜ｔ４）の間、感知駆動電極１５２２に感知駆動電圧ＲＶＤＤを印加する。

第２トランジスタＴ２の第１ゲート電極にゲートオン電圧（Ｖｏｎ）の第ｋ初期化信号（ＩＳｋ）が印加されるため、第２トランジスタＴ２の上部チャネルは活性化される。これにより、感知電極１５２４は第ｋ制御電圧ラインＣｋに接続され、感知電極１５２４は第ｋ制御電圧ラインＣｋのゲートオフ電圧（Ｖｏｆｆ）に初期化される。

第二に、図１１のように、第２期間ｔ２の間、バイアス電圧（ＢＶ）の第ｋ制御電圧（ＣＶｋ）が第ｋ制御電圧ラインＣｋに印加され、ゲートオフ電圧（Ｖｏｆｆ）の第ｋ初期化信号（ＩＳｋ）が第ｋ初期化ラインＩｋに印加され、ゲートオフ電圧（Ｖｏｆｆ）の第ｋ選択信号（ＳＳｋ）が第ｋ選択ラインＳｋに印加される。また、第２期間ｔ２の間、超音波発散装置１５１０から超音波ＵＳが発散されるため、指によって反射された超音波ＵＳにより第２圧電層１５２４の逆圧電効果によって感知電極１５２３に電圧が生成される。或いは、超音波ＵＳが指によって反射されない場合、感知電極１５２３には電圧が生成されないため、感知電極１５２３は第１期間ｔ１の間充電されたゲートオフ電圧（Ｖｏｆｆ）を有する。

第ｋ制御電圧（ＣＶｋ）のバイアス電圧（ＢＶ）と感知電極１５２３の電圧との間の差が第２トランジスタＴ２の下部チャネルのしきい電圧よりも大きい場合、第２トランジスタＴ２の下部チャネルは活性化される。第ｋ制御電圧（ＣＶｋ）のバイアス電圧（ＢＶ）と感知電極１５２３の電圧との間の差が第２トランジスタＴ２の下部チャネルのしきい電圧以下である場合、第２トランジスタＴ２の下部チャネルは非活性化される。

指によって反射された超音波ＵＳにより第２圧電層１５２４の逆圧電効果によって感知電極１５２３に電圧が生成される場合、第ｋ制御電圧（ＣＶｋ）のバイアス電圧（ＢＶ）と感知電極１５２３の電圧との間の差は第２トランジスタＴ２の下部チャネルのしきい電圧以下である。従って、第２トランジスタＴ２の下部チャネルは非活性化される。

超音波ＵＳが指によって反射されずに感知電極１５２３が第１期間ｔ１のゲートオフ電圧（Ｖｏｆｆ）を有する場合、第ｋ制御電圧（ＣＶｋ）のバイアス電圧（ＢＶ）と感知電極１５２３の電圧との間の差は第２トランジスタＴ２の下部チャネルのしきい電圧よりも大きい。従って、第２トランジスタＴ２の下部チャネルは活性化される。第２トランジスタＴ２の下部チャネルが活性化する場合、感知電極１５２３はバイアス電圧（ＢＶ）と第２トランジスタＴ２の下部チャネルのしきい電圧との間の差電圧で充電される。また、第１トランジスタＴ１の第２ゲート電極は感知電極１５２３に連結されるため、バイアス電圧（ＢＶ）と第２トランジスタＴ２の下部チャネルのしきい電圧との間の差電圧で充電される。

第三に、図１２のように、第３期間ｔ３の間、ゲートオン電圧（Ｖｏｎ）の第ｋ選択信号（ＳＳｋ）が第ｋ選択ラインＳｋに印加され、ゲートオフ電圧（Ｖｏｆｆ）の第ｋ初期化信号（ＩＳｋ）が第ｋ初期化ラインＩｋに印加され、ゲートオフ電圧（Ｖｏｆｆ）の第ｋ制御電圧（ＣＶｋ）が第ｋ制御電圧ラインＣｋに印加される。

第１トランジスタＴ１の第１ゲート電極にゲートオン電圧（Ｖｏｎ）の第ｋ選択信号（ＳＳｋ）が印加されるため、第１トランジスタＴ１の上部チャネルは活性化される。第１トランジスタＴ１の上部チャネルのしきい電圧は第１トランジスタＴ１の第２ゲート電極Ｇ１２の電圧に応じて変更される。

図１５は、第２ゲート電極の電圧による第１トランジスタのチャネルのしきい電圧を示すグラフであり、図１５には、第１トランジスタＴ１の第１ゲート電極Ｇ１１にゲートオン電圧が印加されて第１トランジスタＴ１の上部チャネルが活性化された場合の、第１トランジスタＴ１の第２ゲート電極Ｇ１２の電圧Ｖ１２による第１トランジスタＴ１の第１アクティブ層ＡＣＴ１の上部チャネルのしきい電圧Ｖｔｈを示す。図１５において、Ｘ軸は第１トランジスタＴ１の第２ゲート電極Ｇ１２の電圧を示し、Ｙ軸は第１トランジスタＴ１の第１アクティブ層ＡＣＴ１の上部チャネルのしきい電圧Ｖｔｈを示す。

図１５のように、第１トランジスタＴ１の第２ゲート電極Ｇ１２の電圧が第１電圧Ｖ１よりも低い場合、第１トランジスタＴ１の第１アクティブ層ＡＣＴ１の上部チャネルのしきい電圧Ｖｔｈは第３電圧Ｖ３を有する。第１トランジスタＴ１の第２ゲート電極Ｇ２の電圧が第２電圧Ｖ２よりも高い場合、第１トランジスタＴ１の第１アクティブ層ＡＣＴ１の上部チャネルのしきい電圧Ｖｔｈは第４電圧Ｖ４を有する。第１電圧Ｖ１は０Ｖよりも低い電圧であり、第２電圧Ｖ２は０Ｖよりも高い電圧である。第１トランジスタＴ１の第２ゲート電極Ｇ２の電圧が第１電圧Ｖ１と第２電圧Ｖ２との間である場合、第１トランジスタＴ１の第１アクティブ層ＡＣＴ１の上部チャネルのしきい電圧Ｖｔｈは、第１トランジスタＴ１の第２ゲート電極Ｇ１２の電圧に反比例する。即ち、第１トランジスタＴ１の第２ゲート電極Ｇ１２の電圧が第１電圧Ｖ１と第２電圧Ｖ２との間である場合、第１トランジスタＴ１の第２ゲート電極Ｇ１２の電圧が大きくなるほど第１トランジスタＴ１の第１アクティブ層ＡＣＴ１の上部チャネルのしきい電圧Ｖｔｈは低くなる。

第１トランジスタＴ１の第２ゲート電極Ｇ１２の電圧が大きくなるほど第１トランジスタＴ１の上部チャネルのしきい電圧が低くなるため、第１トランジスタＴ１の上部チャネルに流れる駆動電流Ｉｄｓ（以下）「第１トランジスタＴ１の駆動電流Ｉｄｓ」と称する）は、第１トランジスタＴ１の第２ゲート電極Ｇ１２の電圧に応じて変更される。

図１６は、第２ゲート電極の電圧の変化に対する第１ゲート電極の電圧による第１トランジスタのチャネルの駆動電流を示すグラフであり、図１６には、第１トランジスタＴ１の第１ゲート電極Ｇ１１にゲートオン電圧が印加されて第１トランジスタＴ１の上部チャネルが活性化された場合の、第１トランジスタＴ１の第１ゲート電極Ｇ１１の電圧Ｖ１１による第１トランジスタＴ１の駆動電流Ｉｄｓを示す。図１６において、Ｘ軸は第１トランジスタＴ１の第１ゲート電極Ｇ１１の電圧Ｖ１１を示し、Ｙ軸は第１トランジスタＴ１のアクティブ層ＡＣＴの上部チャネルの駆動電流Ｉｄｓを示す。

第１ゲート電極Ｇ１１の電圧Ｖ１１が駆動電圧範囲ＤＲにある場合、図１５における第１トランジスタＴ１の第２ゲート電極Ｇ１２の電圧が第１電圧Ｖ１に近づくほど、第１トランジスタＴ１の駆動電流Ｉｄｓの曲線（Ｃ）は図１６のようにポジティブシフトされる。曲線（Ｃ）がポジティブシフトされる場合、第１トランジスタＴ１の駆動電流Ｉｄｓは小さくなる。図１５における第１トランジスタＴ１の第２ゲート電極Ｇ１２の電圧が第２電圧Ｖ２に近づくほど、第２ゲート電極Ｇ１２の電圧による第１トランジスタＴ１の駆動電流Ｉｄｓの曲線（Ｃ）は図１６のようにネガティブシフトされる。曲線（Ｃ）がネガティブシフトされる場合、第１トランジスタＴ１の駆動電流Ｉｄｓは大きくなる。即ち、第１トランジスタＴ１の駆動電流Ｉｄｓは第２ゲート電極Ｇ１２の電圧に応じて変更される。

指によって反射された超音波ＵＳにより、第２圧電層１５２４の逆圧電効果によって感知電極１５２３に電圧が生成された場合、第１トランジスタＴ１の第２ゲート電極Ｇ１２の電圧は感知電極１５２３に生成された電圧と実質的に同様である。これに比べて、超音波ＵＳが指によって反射されない場合、第１トランジスタＴ１の第２ゲート電極Ｇ１２の電圧はバイアス電圧（ＢＶ）と第２トランジスタＴ２の下部チャネルのしきい電圧との間の差電圧である。即ち、指によって反射された超音波ＵＳが第２圧電層１５２４に入力されるか否かによって第１トランジスタＴ１の第２ゲート電極Ｇ１２の電圧は異なり、そのため、第１トランジスタＴ１の駆動電流Ｉｄｓは異なる。従って、指によって反射された超音波ＵＳが第２圧電層１５２４に入力されるか否かによって第３期間ｔ３の間第１トランジスタＴ１の駆動電流Ｉｄｓにより第ｊ感知ラインＲｊに充電される電圧は異なる。

第四に、図１３のように第４期間ｔ４の間ゲートオフ電圧（Ｖｏｆｆ）の第ｋ初期化信号（ＩＳｋ）が第ｋ初期化ラインＩｋに印加され、ゲートオフ電圧（Ｖｏｆｆ）の第ｋ選択信号（ＳＳｋ）が第ｋ選択ラインＳｋに印加され、ゲートオフ電圧（Ｖｏｆｆ）の第ｋ制御電圧（ＣＶｋ）が第ｋ制御電圧ラインＣｋに印加される。従って、第４期間ｔ４の間には画素センサＰＳの第１トランジスタＴ１及び第２トランジスタＴ２はターンオンされない。

図９に示す実施形態によると、画素センサＰＳの第１トランジスタＴ１の第２ゲート電極が感知電極１５２３に直接連結される。従って、指によって反射された超音波ＵＳが第２圧電層１５２４に入力されるか否かによって第１トランジスタＴ１の駆動電流Ｉｄｓにより第ｊ感知ラインＲｊに充電される電圧は異なる。従って、第ｊ感知ラインＲｊの感知電圧を用いてユーザの指紋パターンを認識するか、或いはユーザ又は物体の近接有無を判断することができる。

図９に示す実施形態によると、画素センサＰＳの第１トランジスタＴ１は選択ラインＳｋに連結される第１ゲート電極と感知電極１５２３に連結される第２ゲート電極とを含み、選択信号及び感知電極１５２３の電圧によって制御される。即ち、第１トランジスタＴ１は選択信号によって制御されるトランジスタと感知電極１５２３の電圧によって制御されるトランジスタとを併合したトランジスタである。従って、画素センサＰＳが第１トランジスタＴ１として一つのトランジスタを含むことによって、二つのトランジスタを含む場合に比べて、画素センサＰＳの面積を減らすことができる。

図９に示す実施形態によると、画素センサＰＳの第２トランジスタＴ２は、初期化ラインＩｋに連結された第１ゲート電極と制御電圧ラインＣｋに連結された第２ゲート電極及び第１電極とを含むため、図８のようにトランジスタＴ２ＴとダイオードＤ１とを併合したトランジスタである。従って、画素センサＰＳが第２トランジスタＴ２としてトランジスタＴ２ＴとダイオードＤ１とが併合された一つのトランジスタを含むことによって、トランジスタＴ２Ｔ及びダイオードＤ１の２個の構成を含む場合に比べて、画素センサＰＳの面積を減らすことができる。

図１７は、図８の超音波感知装置の画素センサの一例を示す断面図である。

図１７を参照すると、超音波感知装置１５２０は、第２基板ＳＵＢ２、第２基板ＳＵＢ２上に配置された第１〜第４金属層（ＭＬ１〜ＭＬ４）、アクティブ層（ＡＣＴ１、ＡＣＴ２）、及び第１〜第７絶縁膜（ＩＮＳ１〜ＩＮＳ７）を含む。

第２基板ＳＵＢ２はプラスチック（ｐｌａｓｔｉｃ）又はガラス（ｇｌａｓｓ）からなる。第２基板ＳＵＢ２の下にはスペーサ１５３０が配置され、スペーサ１５３０の下には超音波発散装置１５１０が配置される。

第２基板ＳＵＢ２上には第１絶縁膜ＩＮＳ１が形成される。第１絶縁膜ＩＮＳ１は透湿に脆弱な基板ＳＵＢ１を介して浸透する水分からトランジスタ（Ｔ１、Ｔ２）及びキャパシタＣｐを保護するために第２基板ＳＵＢ２上に形成される。第１絶縁膜ＩＮＳ１は、シリコン酸化膜（ＳｉＯｘ）、シリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）、ＳｉＯＮのうちの一つ以上の無機膜が交互に積層された多重膜で形成され得る。

第１絶縁膜ＩＮＳ１上にはキャパシタＣｐの第２キャパシタ電極ＣＥ２を含む第１金属層ＭＬ１が形成される。第１金属層ＭＬ１は、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、金（Ａｕ）、チタニウム（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、ネオジム（Ｎｄ）、及び銅（Ｃｕ）のうちのいずれか一つ又はこれらの合金からなる単一層又は多重層で形成される。

第１金属層ＭＬ１上には第２絶縁膜ＩＮＳ２が形成される。第２絶縁膜ＩＮＳ２は、シリコン酸化膜（ＳｉＯｘ）、シリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）、ＳｉＯＮのうちの一つ以上の無機膜が交互に積層された多重膜で形成され得る。

第２絶縁膜ＩＮＳ２上には、第１トランジスタＴ１の第２ゲート電極Ｇ１２、第２トランジスタＴ２の第２ゲート電極Ｇ２２、及びキャパシタＣｐの第１キャパシタ電極ＣＥ１を含む第２金属層ＭＬ２が形成される。第１トランジスタＴ１の第２ゲート電極Ｇ１２と第１キャパシタ電極ＣＥ１とは同じ層に形成される。第１トランジスタＴ１の第２ゲート電極Ｇ１２と第１キャパシタ電極ＣＥ１とは直接接触する。第１キャパシタ電極ＣＥ１は第２キャパシタ電極ＣＥ２に厚さ方向である第３方向（Ｚ軸方向）で重なる。第２金属層ＭＬ２は、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、金（Ａｕ）、チタニウム（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、ネオジム（Ｎｄ）、及び銅（Ｃｕ）のうちのいずれか一つ又はこれらの合金からなる単一層又は多重層で形成される。

第２金属層ＭＬ２上には第３絶縁膜ＩＮＳ３が形成される。第３絶縁膜ＩＮＳ３は、シリコン酸化膜（ＳｉＯｘ）、シリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）、ＳｉＯＮのうちの一つ以上の無機膜が交互に積層された多重膜で形成され得る。

第３絶縁膜ＩＮＳ３上には第１トランジスタＴ１の第１アクティブ層ＡＣＴ１と第２トランジスタＴ２の第２アクティブ層ＡＣＴ２とを含むアクティブ層ＡＣＴが形成される。第１アクティブ層ＡＣＴ１は第１トランジスタＴ１の第２ゲート電極Ｇ１２に厚さ方向である第３方向（Ｚ軸方向）で重なる。第２アクティブ層ＡＣＴ２は第２トランジスタＴ２の第２ゲート電極Ｇ２２に厚さ方向である第３方向（Ｚ軸方向）で重なる。アクティブ層ＡＣＴはシリコン系半導体物質又は酸化物系半導体物質で形成され得る。例えば、アクティブ層ＡＣＴは、多結晶シリコン（Ｐｏｌｙ Ｓｉｌｉｃｏｎ）、非晶質シリコン（Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ ｓｉｌｉｃｏｎ）、及び酸化物（ｏｘｉｄｅ）のうちのいずれか一つで形成される。

アクティブ層ＡＣＴ上には第４絶縁膜ＩＮＳ４が形成される。第４絶縁膜ＩＮＳ４は、シリコン酸化膜（ＳｉＯｘ）、シリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）、ＳｉＯＮのうちの一つ以上の無機膜が交互に積層された多重膜で形成され得る。

第４絶縁膜ＩＮＳ４上には第１トランジスタＴ１の第１ゲート電極Ｇ１１と第２トランジスタＴ２の第１ゲート電極Ｇ２１とを含む第３金属層ＭＬ３が形成される。第１トランジスタＴ１の第１ゲート電極Ｇ１１は第１アクティブ層ＡＣＴ１に厚さ方向である第３方向（Ｚ軸方向）で重なる。第１トランジスタＴ１の第２ゲート電極Ｇ２１は第２アクティブ層ＡＣＴ２に厚さ方向である第３方向（Ｚ軸方向）で重なる。第３金属層ＭＬ３は、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、金（Ａｕ）、チタニウム（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、ネオジム（Ｎｄ）、及び銅（Ｃｕ）のうちのいずれか一つ又はこれらの合金からなる単一層又は多重層で形成される。

第３金属層ＭＬ３上には第５絶縁膜ＩＮＳ５が形成される。第５絶縁膜ＩＮＳ５は、シリコン酸化膜（ＳｉＯｘ）、シリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）、ＳｉＯＮのうちの一つ以上の無機膜が交互に積層された多重膜で形成され得る。

第５絶縁膜ＩＮＳ５上には第１トランジスタＴ１の第１電極Ｓ１及び第２電極Ｄ１と第２トランジスタＴ２の第１電極Ｓ２及び第２電極ＤＥ２とを含む第４金属層ＭＬ４が形成される。第４金属層ＭＬ４は、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、金（Ａｕ）、チタニウム（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、ネオジム（Ｎｄ）、及び銅（Ｃｕ）のうちのいずれか一つ又はこれらの合金からなる単一層又は多重層で形成される。

第１コンタクトホールＣＮＴ１は、第４絶縁膜ＩＮＳ４及び第５絶縁膜ＩＮＳ５を貫いて第１アクティブ層ＡＣＴ１の一部を露出する穴である。第１トランジスタＴ１の第１電極Ｓ１は第１コンタクトホールＣＮＴ１を介して第１トランジスタＴ１の第１アクティブ層ＡＣＴ１に連結される。

第２コンタクトホールＣＮＴ２は、第４絶縁膜ＩＮＳ４及び第５絶縁膜ＩＮＳ５を貫いて第１アクティブ層ＡＣＴ１の他の一部を露出する穴である。第１トランジスタＴ１の第２電極Ｄ１は第２コンタクトホールＣＮＴ２を介して第１トランジスタＴ１の第１アクティブ層ＡＣＴ１に連結される。

第３コンタクトホールＣＮＴ３は、第４絶縁膜ＩＮＳ４及び第５絶縁膜ＩＮＳ５を貫いて第２アクティブ層ＡＣＴ２の一部を露出する穴である。第２トランジスタＴ２の第１電極Ｓ２は第３コンタクトホールＣＮＴ３を介して第２トランジスタＴ２の第２アクティブ層ＡＣＴ２に連結される。

第４コンタクトホールＣＮＴ４は、第４絶縁膜ＩＮＳ４及び第５絶縁膜ＩＮＳ５を貫いて第２アクティブ層ＡＣＴ２の他の一部を露出する穴である。第２トランジスタＴ２の第２電極Ｄ２は第４コンタクトホールＣＮＴ４を介して第２トランジスタＴ２の第２アクティブ層ＡＣＴ２に連結される。

第５コンタクトホールＣＮＴ５は、第３絶縁膜ＩＮＳ３、第４絶縁膜ＩＮＳ４、及び第５絶縁膜ＩＮＳ５を貫いて第２トランジスタＴ２の第２ゲート電極Ｇ２２を露出する穴である。第２トランジスタＴ２の第１電極Ｓ２は第５コンタクトホールＣＮＴ５を介して第２トランジスタＴ２の第２ゲート電極Ｇ２２に連結される。

第４金属層ＭＬ４上には第６絶縁膜ＩＮＳ６が形成される。第６絶縁膜ＩＮＳ６は、シリコン酸化膜（ＳｉＯｘ）、シリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）、ＳｉＯＮのうちの一つ以上の無機膜が交互に積層された多重膜で形成され得る。

第６絶縁膜ＩＮＳ６上には感知電極１５２３を含む第５金属層ＭＬ５が形成される。第５金属層ＭＬ５は、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、金（Ａｕ）、チタニウム（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、ネオジム（Ｎｄ）、及び銅（Ｃｕ）のうちのいずれか一つ又はこれらの合金からなる単一層又は多重層で形成される。

第６コンタクトホールＣＮＴ６は、第３絶縁膜ＩＮＳ３、第４絶縁膜ＩＮＳ４、及び第５絶縁膜ＩＮＳ５を貫いて第１トランジスタＴ１の第２ゲート電極Ｇ１２を露出する穴である。感知電極１５２３は第６コンタクトホールＣＮＴ６を介して第１トランジスタＴ１の第２ゲート電極Ｇ１２に連結される。

第５金属層ＭＬ５上には第７絶縁膜ＩＮＳ７が形成される。第７絶縁膜ＩＮＳ７は、シリコン酸化膜（ＳｉＯｘ）、シリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）、ＳｉＯＮのうちの一つ以上の無機膜が交互に積層された多重膜で形成され得る。

第７絶縁膜ＩＮＳ７上には第２圧電層１５２４が配置され、第２圧電層１５２４上には感知駆動電極１５２２が配置される。第２感知駆動電極１５２２上には保護層１５２５が配置される。保護層１５２５は感圧粘着剤のような接着部材を用いて表示パネル３００の基板（図４のＳＵＢ１）に付着される。

一方、第１超音波センサ５１０及び第２超音波センサ５２０が表示パネル３００と一体に形成される場合、表示パネル３００の基板（図４のＳＵＢ１）は省略することができる。この場合、保護層１５２５上に表示パネル３００のバッファ膜（図４の３０２）が配置される。

図１７に示す実施形態によると、画素センサＰＳの第１トランジスタＴ１は、選択ラインＳｋに連結される第１ゲート電極と感知電極１５２３に連結される第２ゲート電極とを含み、選択信号及び感知電極１５２３の電圧によって制御される。即ち、第１トランジスタＴ１は選択信号によって制御されるトランジスタと感知電極１５２３の電圧によって制御されるトランジスタとを併合したトランジスタである。従って、画素センサＰＳが第１トランジスタＴ１として一つのトランジスタを含むことによって、二つのトランジスタを含む場合に比べて、画素センサＰＳの面積を減らすことができる。

図１７に示す実施形態によると、画素センサＰＳの第２トランジスタＴ２は、初期化ラインＩｋに連結された第１ゲート電極と制御電圧ラインＣｋに連結された第２ゲート電極及び第１電極とを含むため、図８のように、トランジスタＴ２ＴとダイオードＤ１とを併合したトランジスタである。従って、画素センサＰＳが第２トランジスタＴ２としてトランジスタＴ２ＴとダイオードＤ１とが併合された一つのトランジスタを含むことによって、トランジスタＴ２Ｔ及びダイオードＤ１の２個の構成を含む場合に比べて、画素センサＰＳの面積を減らすことができる。

図１７に示す実施形態によると、第１トランジスタＴ１の第２ゲート電極Ｇ１２とキャパシタＣｐの第１キャパシタ電極ＣＥ１とは同じ層で直接接触して連結され、第１キャパシタ電極ＣＥ１は第２キャパシタ電極ＣＥ２に厚さ方向である第３方向（Ｚ軸方向）で重なる。従って、第１トランジスタＴ１及びキャパシタＣｐが形成される面積を最小化することができ、画素センサＰＳの面積を減らすことができる。

以上、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。

１０ 表示装置
１００ カバーウインドウ
３００ 表示パネル
３０２ バッファ膜
３０３ 薄膜トランジスタ層
３０４ 発光素子層
３０５ 薄膜封止層
３１０ 表示回路ボード
３１１ 第１回路ボード
３１２ 第２回路ボード
３１３ 第１コネクタ
３１４ ケーブル
３１５ 第２コネクタ
３２０ 表示駆動回路
３３０ タッチ駆動回路
３３１ アクティブ層
３３２ ゲート電極
３３３ ソース電極
３３４ ドレイン電極
３３５ 薄膜トランジスタ
３３６ ゲート絶縁膜
３３７ 層間絶縁膜
３３８ 保護膜
３３９ 平坦化膜
３４１ アノード電極
３４２ 発光層
３４３ カソード電極
３４４ 画素定義膜
３９０ フレキシブルフィルム
４００ パネル下部部材
５１０ 第１超音波センサ
５２０ 第２超音波センサ
５６０ 第１フレキシブル回路基板
６００ ブラケット
７００ メイン回路ボード
７１０ メインプロセッサ
７２０ カメラ装置
７３０ メインコネクタ
７９０ バッテリ
９００ 下部カバー
１５１０ 超音波発散装置
１５１１ 第１駆動電極
１５１２ 第２駆動電極
１５１３ 第１圧電層（第１感知層）
１５２０ 超音波感知装置
１５２１ 画素センサアレイ
１５２２ 感知駆動電極
１５２３ 感知電極
１５２４ 第２圧電層（第２感知層）
１５２５ 保護層
１５３０ スペーサ
１５４０ 信号出力部
１５５０ 感知部
１５５１ 電圧感知部
１５５２ アナログデジタル変換部
１５６０ 感知制御部
ＡＣＴ１、ＡＣＴ２ 第１、第２アクティブ層
ＢＨ バッテリ穴
Ｃ１〜Ｃｎ （第１〜第ｎ）制御電圧ライン
ＣＡＨ ケーブル穴
ＣＥ１、ＣＥ２ 第１、第２キャパシタ電極
Ｃｋ 第ｋ制御電圧ライン
ＣＭＨ１、ＣＭＨ２ 第１、第２カメラ穴
ＣＮＴ１〜ＣＮＴ６
Ｃｐ キャパシタ
ＣＳ１、ＣＳ２ 第１、第２制御信号
ＣＶｋ 第ｋ制御電圧
Ｄ１ ダイオード
Ｄ１、Ｄ２ 第１、第２トランジスタの第２電極
ＤＡ 透過部
ＤＲ１、ＤＲ２ 第１、第２領域
Ｆ 指
Ｇ１１、Ｇ１２ 第１、第２ゲート電極
Ｇ１１ 第１トランジスタの第１ゲート電極
Ｇ２１ 第２トランジスタの第１ゲート電極
Ｈ１、Ｈ２ 第１、第２ホール
Ｉ１〜Ｉｎ （第１〜第ｎ）初期化信号ライン
Ｉｋ 第ｋ初期化ライン
ＩＮＳ１〜ＩＮＳ７ 第１〜第７絶縁膜
ＩＳｋ 第ｋ初期化信号
ＭＬ１〜ＭＬ５ 第１〜第５金属層
ＮＤＡ 遮光部
ＰＡＬ 画素アレイ層
ＰＳ 画素センサ
ＰＳＡ 感圧粘着剤
ＰＸ 画素
Ｒ１〜Ｒｍ （第１〜第ｍ）感知ライン
ＲＤＡＴＡ 感知データ
Ｒｊ 第ｊ感知ライン
ＲＶＤＤ 感知駆動電圧
Ｓ１、Ｓ２ 第１、第２トランジスタの第１電極
Ｓ１〜Ｓｎ （第１〜第ｎ）選択信号ライン
Ｓｋ 第ｋ選択ライン
ＳＳｋ 第ｋ選択信号
ＳＵＢ１ 基板
ＳＵＢ２ 第２基板
Ｔ１、Ｔ２ 第１、第２トランジスタ
Ｔ２Ｄ ダイオード
Ｔ２Ｔ トランジスタ
ＵＳ 超音波
ＳＵＢ１ 基板
ＳＵＢ２ 第２基板

Claims (32)

1. 駆動電極と感知電極との間に配置され、超音波に応じて電気信号を生成する感知層と、
   選択ラインに連結された第１ゲート電極と前記感知電極に連結された第２ゲート電極とを含む第１トランジスタと、を備えることを特徴とする超音波感知装置。
2. 前記第１トランジスタは、前記第１ゲート電極下に配置されて前記第２ゲート電極上に配置されたアクティブ層を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の超音波感知装置。
3. 前記第１トランジスタは、感知ラインに連結された第１電極と第１駆動電圧が印加される第１駆動電圧ラインに連結された第２電極とを更に含むことを特徴とする請求項２に記載の超音波感知装置。
4. 前記第１トランジスタの第２ゲート電極に連結された第１キャパシタ電極と第２駆動電圧が印加される第２キャパシタ電極とを含むキャパシタを更に備えることを特徴とする請求項２に記載の超音波感知装置。
5. 前記第１トランジスタの第２ゲート電極及び前記第１キャパシタ電極は、同じ層に配置され、
   前記第２キャパシタ電極は、第１キャパシタ電極下に配置されることを特徴とする請求項４に記載の超音波感知装置。
6. 初期化ラインに連結された第１ゲート電極、制御電圧ラインに連結された第２ゲート電極及び第１電極、並びに前記感知電極に連結された第２電極を含む第２トランジスタを更に備えることを特徴とする請求項４に記載の超音波感知装置。
7. 前記駆動電極、前記感知電極、及び前記感知層は、前記第１トランジスタ及び前記第２トランジスタ上に配置されることを特徴とする請求項６に記載の超音波感知装置。
8. 第１期間の間、前記第２トランジスタがターンオンされて前記第１トランジスタの第２ゲート電極及び前記感知電極の電圧が初期化されることを特徴とする請求項６に記載の超音波感知装置。
9. 第１期間の間、前記選択ラインにゲートオフ電圧の選択信号が印加され、前記初期化ラインにゲートオン電圧の初期化信号が印加され、前記制御電圧ラインに前記ゲートオフ電圧の制御電圧が印加されることを特徴とする請求項８に記載の超音波感知装置。
10. 前記第１期間の後の第２期間の間、前記感知層の圧電効果によって生成された前記感知電極の感知電圧が前記第１トランジスタの第２ゲート電極に印加されることを特徴とする請求項８に記載の超音波感知装置。
11. 前記第２期間の間、前記選択ラインにゲートオフ電圧の選択信号が印加され、前記初期化ラインに前記ゲートオフ電圧の初期化信号が印加され、前記制御電圧ラインにゲートオン電圧と前記ゲートオフ電圧との間のバイアス電圧の制御電圧が印加されることを特徴とする請求項１０に記載の超音波感知装置。
12. 前記第２期間の後の第３期間の間、前記第１トランジスタがターンオンされ、前記第１トランジスタの第２ゲート電極に印加された感知電圧に応じて前記第１トランジスタのチャネルに流れる駆動電流が変わることを特徴とする請求項１０に記載の超音波感知装置。
13. 前記第３期間の間、前記選択ラインにゲートオン電圧の選択信号が印加され、前記初期化ラインにゲートオフ電圧の初期化信号が印加され、前記制御電圧ラインに前記ゲートオフ電圧の制御電圧が印加されることを特徴とする請求項１２に記載の超音波感知装置。
14. 前記第１トランジスタの第２ゲート電極に印加される感知電圧が大きいほど前記第１トランジスタのしきい電圧は低くなることを特徴とする請求項１に記載の超音波感知装置。
15. 前記第１トランジスタの第１ゲート電極にゲートオン電圧の選択信号が印加される場合、前記第１トランジスタの第２ゲート電極に印加される感知電圧が大きいほど前記駆動電流は減少することを特徴とする請求項１２に記載の超音波感知装置。
16. 前記第２キャパシタ電極上に配置された第１絶縁膜を更に備え、
    前記第１トランジスタの第２ゲート電極、前記第２トランジスタの第２ゲート電極、及び前記第１キャパシタ電極は、前記第１絶縁膜上に配置されることを特徴とする請求項６に記載の超音波感知装置。
17. 前記第１トランジスタの第２ゲート電極、前記第２トランジスタの第２ゲート電極、及び前記第１キャパシタ電極上に配置された第２絶縁膜を更に備え、
    前記第１トランジスタのアクティブ層及び前記第２トランジスタのアクティブ層は、前記第２絶縁膜上に配置されることを特徴とする請求項１６に記載の超音波感知装置。
18. 前記第１トランジスタのアクティブ層及び前記第２トランジスタのアクティブ層上に配置された第３絶縁膜を更に備え、
    前記第１トランジスタの第１ゲート電極及び前記第２トランジスタの第１ゲート電極は、前記第３絶縁膜上に配置されることを特徴とする請求項１７に記載の超音波感知装置。
19. 前記第１トランジスタの第１ゲート電極及び前記第２トランジスタの第１ゲート電極上に配置された第４絶縁膜を更に備え、
    前記第１トランジスタの第１電極及び第２電極並びに前記第２トランジスタの第１電極及び第２電極は、前記第４絶縁膜上に配置されることを特徴とする請求項１８に記載の超音波感知装置。
20. 前記第１トランジスタの第１電極及び第２電極は、前記第４絶縁膜を貫く第１コンタクトホール及び第２コンタクトホールを介してそれぞれ前記第１トランジスタのアクティブ層に接続されることを特徴とする請求項１９に記載の超音波感知装置。
21. 前記第２トランジスタの第１電極及び第２電極は、前記第４絶縁膜を貫く第３コンタクトホール及び第４コンタクトホールを介してそれぞれ前記第２トランジスタのアクティブ層に接続されることを特徴とする請求項１９に記載の超音波感知装置。
22. 前記第２トランジスタの第１電極は、前記第２絶縁膜及び前記第４絶縁膜を貫く第５コンタクトホールを介して前記第２トランジスタの第２ゲート電極に接続されることを特徴とする請求項１９に記載の超音波感知装置。
23. 前記第１トランジスタの第１電極及び第２電極並びに前記第２トランジスタの第１電極及び第２電極上に配置された第５絶縁膜を更に備え、
    前記感知電極は、前記第５絶縁膜上に配置されることを特徴とする請求項１９に記載の超音波感知装置。
24. 前記感知電極は、前記第２絶縁膜、前記第４絶縁膜、及び前記第５絶縁膜を貫く第６コンタクトホールを介して前記第１トランジスタの第２ゲート電極に接続されることを特徴とする請求項２３に記載の超音波感知装置。
25. 前記感知層は、前記感知電極上に配置され、
    前記駆動電極は、前記感知層上に配置されることを特徴とする請求項２３に記載の超音波感知装置。
26. 前記感知層は、圧電効果を有する圧電物質を含むことを特徴とする請求項１に記載の超音波感知装置。
27. 駆動電極と感知電極との間に配置され、超音波に応じて電気信号を生成する感知層と、
    初期化ラインに連結された第１ゲート電極、制御電圧ラインに連結された第２ゲート電極及び第１電極、並びに前記感知電極に連結された第２電極を含む第２トランジスタと、を備えることを特徴とする超音波感知装置。
28. 前記感知層は、圧電効果を有する圧電物質を含むことを特徴とする請求項２７に記載の超音波感知装置。
29. 選択ラインに連結された第１ゲート電極、前記感知電極に連結された第２ゲート電極、感知ラインに連結された第１電極、及び第１駆動電圧が印加される第１駆動電圧ラインに連結された第２電極を含む第１トランジスタを更に備えることを特徴とする請求項２７に記載の超音波感知装置。
30. 前記感知電極に連結された第１キャパシタ電極と第２駆動電圧が印加される第２駆動電圧ラインに連結された第２キャパシタ電極とを含むキャパシタを更に備えることを特徴とする請求項２７に記載の超音波感知装置。
31. 基板の一面上に配置され、画素を用いて画像を表示する画素アレイ層を含む表示パネルと、
    前記基板の一面の反対面である他面上に配置され、超音波を発散する超音波発散装置と前記表示パネル上に配置された物体によって反射された超音波を感知する超音波感知装置とを含む超音波センサと、を備え、
    前記超音波感知装置は、
    駆動電極と感知電極との間に配置され、超音波に応じて電気信号を生成する感知層と、
    前記感知層下に配置されて前記感知電極の感知電圧が第１ゲート電極に印加される第１トランジスタと、
    前記第１トランジスタの前記第１ゲート電極に連結された第１キャパシタ電極と、
    前記第１キャパシタ電極下に配置された第２キャパシタ電極と、を含むことを特徴とする表示装置。
32. 前記超音波感知装置は、前記感知層下に配置されて前記第１トランジスタの第１ゲート電極及び前記感知電極の電圧を初期化する第２トランジスタを更に含むことを特徴とする請求項３１に記載の表示装置。
    
    

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