KR101758047B1 - 이미지 센싱이 가능한 표시 장치 - Google Patents

이미지 센싱이 가능한 표시 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101758047B1
KR101758047B1 KR1020150124781A KR20150124781A KR101758047B1 KR 101758047 B1 KR101758047 B1 KR 101758047B1 KR 1020150124781 A KR1020150124781 A KR 1020150124781A KR 20150124781 A KR20150124781 A KR 20150124781A KR 101758047 B1 KR101758047 B1 KR 101758047B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
sensing
unit
sensing unit
display
layer
Prior art date
Application number
KR1020150124781A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20160029698A (ko
Inventor
김종욱
전호식
성승규
최우영
이준석
윤주안
Original Assignee
크루셜텍 (주)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 크루셜텍 (주) filed Critical 크루셜텍 (주)
Priority to PCT/KR2015/009331 priority Critical patent/WO2016036179A1/ko
Publication of KR20160029698A publication Critical patent/KR20160029698A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101758047B1 publication Critical patent/KR101758047B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/13338—Input devices, e.g. touch panels
    • G06K9/00006—
    • H01L27/323—
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2203/00—Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
    • G06F2203/041—Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
    • G06F2203/04102—Flexible digitiser, i.e. constructional details for allowing the whole digitising part of a device to be flexed or rolled like a sheet of paper

Abstract

본 기재의 이미지 센싱이 가능한 표시 장치는, 영상이 표시되는 표시영역; 및 상기 표시영역을 둘러싸는 주변영역;을 포함하는 표시 장치에 있어서, 상기 표시영역에 위치되며, 영상을 표시하기 위한 투사광을 생성하는 표시부; 상기 표시부의 상방 또는 하방 중 어느 한 방향에 배치되며, 상기 표시부에서 생성되는 상기 투사광이 일방향으로 투과되고, 외부로 투과된 상기 투사광의 반사광이 입사되는 보호층; 및 상기 보호층을 투과한 상기 반사광을 감지하며, 감지된 상기 반사광의 에너지 준위에 기초하여 이미지를 생성하기 위한 센싱부;를 포함하고, 상기 투사광은 상기 센싱부 및 상기 보호층을 순차적으로 투과하고, 상기 투사광은 상기 센싱부를 투과하면서 색상이 변화된다.

Description

이미지 센싱이 가능한 표시 장치{DISPLAY APPARATUS BEING CAPABLE OF SENSING IMAGE}
본 발명은 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세히 이미지 센싱이 가능한 표시 장치에 관한 것이다.
터치 스크린 패널은 영상 표시 장치의 화면에 표시된 문자나 도형을 사람의 손가락이나 다른 접촉수단으로 접촉하여 사용자의 명령을 입력하는 장치로서, 영상 표시 장치 위에 부착되어 사용된다. 터치 스크린 패널은 사람의 손가락 등으로 접촉된 접촉 위치를 전기적으로 변환한다. 상기 전기적으로 신호는 입력 신호로서 이용된다.
터치 스크린 패널에서의 터치 검출 방식은 저항막 방식, 광학 방식, 정전 용량 방식, 초음파 방식 등 여러 가지가 있으나, 이 중 정전용량 방식은 표시 장치의 화면에 터치 발생 수단이 접촉할 때 변화하는 정전용량을 이용하여 터치 발생 여부를 검출한다. 정전용량 방식의 터치 스크린 패널은 사람의 손가락, 전도성 터치펜 등의 접촉을 탐지할 수 있다.
한편, 최근 보안 관련문제가 대두되면서 스마트폰, 태블릿 PC 등 개인휴대기기에 대한 보안이 화두가 되고 있다. 사용자들의 휴대기기 사용빈도가 증가하면서 휴대기기를 통한 전자상거래 등에 있어서의 보안이 요구되고, 이러한 요구에 따라 지문, 홍채, 안면, 음성, 혈관 등의 생체 정보를 이용하고 있다.
다양한 생체 정보 인증 기술 중 가장 보편적으로 사용되고 있는 기술은 지문을 통한 인증 기술이다. 최근에는 스마트폰 및 태블릿 PC 등에 지문인식 및 이를 통한 인증 기술이 적용된 제품이 출시되었다.
그러나, 지문 인식을 위한 센서들이 휴대 기기에 접목되기 위해서는 영상표시 장치 외에 지문 인식과 같은 이미지 센싱을 위한 장치를 함께 별도로 장착시켜야 하는데, 이에 따라 휴대 기기의 부피가 늘어나는 등의 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 기술적 배경을 바탕으로 안출된 것으로, 부가 센서 크기 및 배치 위치의 제약이 최소화되는 이미지 센싱이 가능한 표시 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센싱이 가능한 표시 장치는, 영상이 표시되는 표시영역 및 상기 표시영역을 둘러싸는 주변영역을 포함하는 표시 장치에 있어서, 상기 표시영역에 위치되며, 영상을 표시하기 위한 투사광을 생성하는 표시부, 상기 표시부의 상방 또는 하방 중 어느 한 방향에 배치되며, 상기 표시부에서 생성되는 상기 투사광이 일방향으로 투과되고, 외부로 투과된 상기 투사광의 반사광이 입사되는 보호층, 및 상기 보호층을 투과한 상기 반사광을 감지하며, 감지된 상기 반사광의 에너지 준위에 기초하여 이미지를 생성하기 위한 센싱부를 포함하고, 상기 투사광은 상기 센싱부 및 상기 보호층을 순차적으로 투과하고, 상기 투사광은 상기 센싱부를 투과하면서 색상이 변화되며, 상기 센싱부는, 센싱층을 포함하는 복수의 센싱 유닛들을 포함하며, 상기 센싱부는, 상기 보호층에 접촉된 사용자의 지문에 형성되는 융선 및 골에 각각 반사되는 반사광의 에너지 준위 차이에 따라서 서로 다른 측정 전압값을 생성하며, 상기 측정 전압값의 차이로부터 상기 지문의 이미지를 센싱하며, 상기 센싱층은 유기 물질로 형성되는 유기층을 포함하고, 상기 유기층은 서로 인접해 있는 도너층과 억셉터층을 포함하며, 상기 유기층은 입사된 빛을 흡수하여 상기 도너층에서 엑시톤을 생성하고, 상기 엑시톤은 상기 도너층 및 상기 억셉터층의 계면에서 전공과 전자로 해리되며, 해리된 전공과 전자의 이동에 의해 전류가 생성된다.
또한, 상기 복수의 센싱 유닛들은 서로 다른 제1 색상, 제2 색상 및 제3 색상으로 형성된 상기 센싱층을 포함하는 제1 센싱 유닛, 제2 센싱 유닛 및 제3 센싱 유닛을 포함할 수 있다.
또한, 상기 표시부는 유기 물질로 형성되는 발광층을 포함하는 복수의 표시 유닛들을 포함하며, 상기 센싱 유닛들은 상기 표시 유닛들의 상측에 배치되고, 상기 표시 유닛들에서 생성되는 투사광은 상기 센싱 유닛들을 투과할 수 있다.
또한, 상기 표시부는, 액정층을 포함하는 복수의 표시 유닛들과, 상기 표시 유닛을 향하여 발광되는 백라이트유닛을 포함하며, 상기 센싱 유닛들은 상기 표시 유닛들의 상측에 배치되고, 상기 표시부의 상기 백라이트 유닛에서 생성되는 투사광은 상기 표시 유닛들 및 상기 센싱 유닛들을 투과할 수 있다.
또한, 상기 표시부에서 발산되는 상기 투사광은 한 가지 색상으로 형성될 수 있다.
또한, 하나의 상기 표시 유닛은 하나의 센싱 유닛과 중첩될 수 있다.
또한, 적어도 두 개의 상기 표시 유닛은 하나의 센싱 유닛과 중첩될 수 있다.
또한, 상기 제1 센싱 유닛, 제2 센싱 유닛 및 상기 제3 센싱 유닛은 상호 간에 교번하여, 매트릭스 형태로 배치될 수 있다.
또한, 상기 표시부는 하나의 상기 센싱 유닛 및 상기 센싱 유닛과 중첩되는 적어도 하나의 표시 유닛을 포함하고, 상기 센싱 유닛 및 상기 센싱 유닛과 중첩되는 적어도 하나의 표시 유닛은 단위 유닛을 형성하며, 상기 단위 유닛들은 상기 표시 영역에 매트릭스 형태로 배치될 수 있다.
또한, 상기 제1 센싱 유닛, 제2 센싱 유닛 및 제3 센싱 유닛의 가로폭 및 세로폭은 20 um 내지 50 um 범위에 포함될 수 있다.
또한, 상기 센싱부는, 상기 제1 센싱 유닛, 상기 제2 센싱 유닛 및 상기 제3 센싱 유닛 사이에 배치되어, 각각 상기 제1 센싱 유닛, 상기 제2 센싱 유닛 및 상기 제3 센싱 유닛을 투과하는 상기 투사광들 간의 간섭을 억제하는 격벽을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 색상은 적색, 상기 제2 색상은 녹색 및 상기 제3 색상은 청색일 수 있다.
또한, 상기 보호층은 투명 기판으로 형성되며, 상기 표시부는 상기 보호층 상에 배치되는 발광층을 포함하고, 상기 센싱부는 상기 보호층과 상기 발광층 사이에 위치할 수 있다.
또한, 상기 표시부가 배치되는 투명 기판;을 더 포함하고, 상기 표시부는 상기 투명 기판 상에 배치되는 발광층을 포함하고, 상기 센싱부는 상기 발광층 상에 배치될 수 있다.
또한, 상기 표시부는 투명한 재질의 제1 기판 및 상기 제1 기판 상에 배치되며 유기물질로 형성되는 발광층;을 포함하고, 상기 센싱부는 투명한 재질의 제2 기판 및 상기 제2기판 상에 배치되며, 상기 센싱부의 상기 제2 기판은 상기 표시부의 상기 발광층 위에 위치될 수 있다.
또한, 상기 표시부는 투명한 재질의 제1 기판, 상기 제1 기판 상에 배치되는 액정층 및 상기 제1 기판의 하측에 배치되어 상기 액정층을 향하여 상기 투사광을 발산시키는 백라이트유닛을 포함할 수 있다.
또한, 상기 센싱부는 투명한 재질의 제2 기판 및 상기 제2기판 상에 배치되며, 상기 표시부 및 상기 센싱부는 상하 방향으로 배치될 수 있다.
또한, 상기 센싱부는, 상기 센싱 유닛이 형성되는 센싱 영역 및 상기 센싱 영역이 형성되지 않는 비센싱 영역을 포함하고, 상기 센싱 영역 및 상기 비센싱 영역은 서로 다른 높이를 갖도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 센싱 영역과 상기 비센싱 영역 사이에는, 상기 센싱 영역 및 상기 비센싱 영역보다 낮은 높이로 형성되는 단락 영역, 또는 절연층을 포함하고 상기 센싱 영역 및 상기 비센싱 영역보다 높은 높이로 형성될 수 있다.
또한, 상기 단락 영역 또는 상기 절연 영역은 상기 센싱 영역 및 상기 비센싱 영역을 상호 절연시킬 수 있다.
삭제
또한, 상기 센싱부는 포토 다이오드로 형성되는 센싱 유닛을 포함하고, 상기 센싱 유닛은 상기 반사광의 에너지 준위에 따라서 서로 다른 전압값을 갖는 출력신호가 생성되도록 할 수 있다.
또한, 상기 센싱부는, 상기 표시영역 전체 또는 일부에 배치될 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센싱이 가능한 표시 장치에 의하면, 이미지 센서의 크기 및 배치 위치의 제약이 최소화될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센싱이 가능한 표시 장치가 배치된 전자 기기를 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이미지 센싱이 가능한 표시 장치의 지문 센싱 과정을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이미지 센싱이 가능한 표시 장치의 일부를 보여주는 단면도이다.
도 4은 유기 물질이 빛의 파장에 따른 흡광도를 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이미지 센싱이 가능한 표시 장치의 등가 회로를 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이미지 센싱이 가능한 표시 장치의 일부를 보여주는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 센싱부를 보여주는 단면도이다.
도 8은 도 7의 센싱부가 배치된 표시 장치를 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 일부를 보여주는 단면도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이미지 센싱이 가능한 표시 장치의 일부를 보여주는 단면도이다.
도 11은 도 10의 표시 장치의 표시부를 보여주는 도면이다.
도 12는 도 10의 표시 장치의 등가 회로를 보여주는 도면이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 센싱부의 등가 회로를 보여주는 도면이다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이미지 센싱이 가능한 표시 장치를 보여주는 단면도이다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치에서 손가락에 의한 빛의 반사를 도시한 예시도이다.
도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치에서 센싱부의 센싱 유닛의 배치를 나타낸 개략도이다.
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치에서 특정파장의 광원을 통한 지문센싱 개략도이다.
도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 센싱부의 단면을 보여주는 도면이다.
도 19는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 센싱부의 단면을 보여주는 도면이다.
도 20은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 센싱부의 구성을 보여주는 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다. 또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
본 발명에 있어서 "~상에"라 함은 대상부재의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력방향을 기준으로 상부에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다. 또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간적접으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센싱이 가능한 표시 장치가 배치된 전자 기기를 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 전자 기기(10)는 표시 장치(DP)를 포함한다.
전자 기기(10)는 유무선 통신 기능 또는 이와는 다른 기능을 포함하는 디지털 기기일 수 있다. 예를 들면, 이동 전화기, 네비게이션, 웹 패드, PDA, 워크스테이션, 개인용 컴퓨터(예를 들어, 노트북 컴퓨터 등) 등과 같이 메모리 수단을 구비하고 마이크로 프로세서를 탑재하여 연산 능력을 갖춘 디지털 기기로서, 바람직하게는 스마트폰을 예로서 상정하여 설명할 것이지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
표시 장치(DP)는 전자 기기(10)의 일면에 형성되며, 바람직하게는 도 1에 도시되는 바와 같이 전자 기기(10)의 전면에 형성되어 입력 장치로서의 기능 또한 동시에 수행하는 터치 스크린 패널로서 구현될 수 있다.
표시 장치(DP)는 영상이 표시되는 표시 영역(DP1)과, 표시 영역(DP1)을 둘러싸는 주변영역(DP2)을 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 표시 장치(DP)는 터치 발생 수단(예를 들면, 손가락 등)의 접촉 여부 및 접촉 위치 파악뿐만 아니라, 손가락의 지문에 대한 인식 기능을 함께 수행한다.
구체적으로, 제1 애플리케이션 구동 시에는 표시 장치(DP)가 특정 기능 구동 등을 위한 터치 스크린으로서 기능할 수 있으며, 제2 애플리케이션 구동 시에는 표시 장치(DP)를 통해 표시되는 지문 입력 창(FP)의 영역 또는 표시 영역(DP1)의 전 영역에서 지문 인식 기능이 구현될 수 있다.
후술할 바와 같이, 터치 발생 수단에 의한 터치 또는 손가락 지문의 융선(ridge)과 골(valley)의 접촉은 복수개의 행과 열을 이루는 센서들에 의해 이루어지는데, 손가락 지문 인식을 위해서는 융선과 골의 접촉을 구분할 수 있어야 한다. 따라서, 표시 장치(DP)에 포함되는 센서들의 수와 관계되는 접촉 감지 해상도는 손가락 지문의 융선과 골의 접촉을 구분할 수 있을 정도로 크게 형성되어야만 할 것이다.
본 실시예에서는 표시 장치(DP)의 주변영역(DP2)이 표시 장치(DP)의 전자 기기(10)의 베젤과 중첩되는 것으로 도시되고 있으나, 주변영역(DP2)은 표시영역(DP1)을 제어하기 위한 배선 및/또는 회로 등이 설치되는 영역을 의미하며, 표시 장치(DP)의 제조공정 상에서 주변영역(DP2)이 표시영역(DP1)의 후방으로 폴딩되는 구성도 본 발명의 사상에 포함될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센싱이 가능한 표시 장치의 지문 센싱 과정을 보여주는 도면이다.
도 2를 참고하면, 디스플레이 장치(1)의 상면에 손가락을 위치시키면, 표시부(110)에서 생성된 투사광(L1)은 손가락에 입사된 다음 반사되어 생성된 반사광(L2)이 센싱부(120)에 입사된다.
센싱부(120)에 입사된 반사광(L2)은 광전효과를 일으키는데, 표시부(110)로부터 발광된 투사광(L1) 및 손가락으로부터 반사된 반사광(L2)에 의하여 각각 서로 다른 에너지 준위에 상응하는 광전효과가 발생한다.
보다 구체적으로 설명하면, 손가락으로부터 반사된 반사광(L2)의 에너지 의 값은 손가락 지문의 융선(Ridge)으로부터 반사된 반사광의 융선 반사광 에너지(E2,R) 및 골선(Valley)으로부터 반사된 골선 반사광 에너지(E2,V)을 포함한다. 센싱부(120)는 지문의 상기 융선과 상기 골의 높이 차이에 의하여 다르게 생성된 형성되는 융선 반사광 에너지(E2,R) 및 골선 반사광 에너지(E2,V)의 에너지의 차이에 기초하여 지문 이미지를 생성할 수 있다.
이때, 표시부(110)로부터 발광되어 손가락으로부터 반사되지 않고 유기 지문 센서(100)로 입사되는 투사광의 투사광 에너지(E1)는 노이즈로 인식하여, 필터링 할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이미지 센싱이 가능한 표시 장치의 일부를 보여주는 단면도이다.
도 3을 참고하면, 표시 장치(200)의 상기 표시부 및 상기 센싱부는 각각 복수의 표시 유닛 및 복수의 센싱 유닛들을 포함하며, 표시 장치(200)는 상기 표시 유닛들이 영상 신호에 따라서 청색, 녹색 및 적색광을 발광하여 영상을 표시하는 유기발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode, OLED) 장치 일 수 있다.
표시 장치(200)는, 표시영역에 위치되며, 영상을 표시하기 위한 투사광을 생성하는 표시부와, 상기 발광부의 상방 또는 하방 중 어느 한 방향에 배치되며, 상기 발광부에서 생성되는 상기 투사광이 일방향으로 투과되고, 외부로 투과된 상기 투사광의 반사광이 입사되는 보호층 및 상기 보호층을 투과한 상기 반사광을 감지하며, 감지된 상기 반사광의 에너지 준위에 기초하여 이미지를 생성하기 위한 센싱부를 포함하고, 상기 투사광은 상기 센싱부 및 상기 보호층을 순차적으로 투과한다.
보다 상세히, 표시 장치(200)는, 투명한 소재로 형성되는 기판(210), 박막 트랜지스터 어레이층(220), 제1 전극층(230), 발광층(240)을 포함하는 상기 표시부, 전하 생성층(250), 센싱층(260)을 포함하는 상기 센싱층, 제2 전극층(270) 및 커버 윈도우(280)를 포함한다.
본 실시예에 따른 표시장치(200)의 발광층(240) 및 센싱층(260)은 상하 방향으로 배치되며, 상호 간에 전기적으로 연결될 수 있으며, 발광층(240) 및 센싱층(260)은 동일한 봉지층(미도시)에 의하여 밀봉될 수 있다.
기판(210)은 예시적으로 폴리이미드(Polyimide), 폴리이미드(polyimide), 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리카보네이트(poly carbonate), 폴리에스테르설폰(PES)와 같은 광투과성 재질로 형성될 수 있다.
기판(210)의 일면에 위치한 박막 트랜지스터 어레이층(220)는 디스플레이용 박막 트랜지스터 써킷(Circuit) 및 리드 아웃(Read Out)용 박막 트랜지스터 써킷(Circuit)을 포함한다.
박막 트랜지스터 어레이층(220) 상에는 제1 전극(230)이 배치되며, 제1 전극(230)의 위에는 발광층(240), 전하 생성층(250), 센싱층(260), 제2 전극층(270) 및 커버 윈도우(280)가 차례로 배치된다.
즉, 센싱층(260)은 발광층(240) 및 커버 윈도우(280) 사이에 배치된다.
제1 전극(230) 및 제2 전극(260)은 기 설정된 광 투과율 및 면저항을 갖는 도전성 산화물로 형성될 수 있다. 일 예로, 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐아연 산화물(IZO), 아연 산화물(ZnO), 알루미늄 주석 산화물(AlTO) 및 불소 도핑된 주석 산화물(FTO) 중 어느 하나를 포함 할 수 있다. 일 예로, 제 1 전극(230) 또는 제2 전극(260)은 기 설정된 광 투과율을 가질 수 있으며, 제1 전극(230) 또는 제2 전극(260)은 서로 동일하거나 서로 다른 광 투과율을 가질 수 있다. 일 예로, 제1 전극(230) 또는 제2 전극(260)은 기 설정된 면저항을 가진 도전성 산화물일 수 있다.
제1 전극(230)은 지문 표면에 닿는 광량을 증가시키기 위하여 소정의 반사율을 가질 수 있다. 일례로, 캐소드 전극의 반사물질로는 Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr 등 금속 또는 이들의 화합물 등으로 저저항의 반사막을 형성한 후 그 상부에 ITO, IZO, ZnO 또는 In2O3 등 메탈옥사이드를 이용하여 전극을 형성할 수 있다.
제2 전극(270)은 투명한 소재로 형성될 때에는 일함수가 작은 금속, 즉 Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Ag, Mg 또는 이들의 화합물을 반투막으로 증착한 후, 그 위에 ITO, IZO, ZnO 또는 In2O3 등 메탈옥사이드를 이용하여 투명 전극 형성용 물질로 보조 전극이나 버스 전극 라인이 구비되도록 한, 이중 구조를 갖도록 할 수 있다. 그리고 제2 전극(270)이 반사형 전극으로 사용될 때에는, 일례로, Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Ag, Mg 또는 이들의 화합물을 전면 증착하여 형성할 수 있다.
제2 전극(270)의 상측에는 투명 재질의 커버 윈도우(270)가 마련되어, 하측에 배치되는 표시 장치(1)의 구성들을 외부의 충격으로부터 보호할 수 있다.
표시 장치(200)에서 영상을 표시하기 위하여 투사광을 생성하는 상기 발광유닛은 제1 전극(220) 위에 배치되는 발광층(240)를 포함하며, 상기 디스플레이 구동신호에 따라 적색, 녹색 또는 청색 등을 발광하여 소정의 화상을 구현할 수 있다.
그리고, 상기 센싱 유닛은 상기 투사광이 외부 물체와 접촉되어 반사되는 반사광을 센싱하며, 유기물질로 형성되는 센싱층(260)을 포함한다. 이때, 상기 센싱 유닛은 포토 다이오드(Photodiode), 포토 레지스터(Photoresistor) 및 포토 트랜지스터(Phototransistor) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
발광층(240) 및 센싱층(260)의 사이에 구비된 전하 생성층(250)은 전하를 발광층(240) 및 센싱층(260)으로 전달할 수 있는 역할을 한다.
박막 트랜지스터 어레이층(220)를 통해 제1 전극(230)에 상기 디스플레이 구동신호가 인가되면, 제1 전극(230)은 전하 생성층(250)을 활성화시켜 발광층(240)이 발광되도록 한다.
발광층(240)에서 생성된 상기 투사광은 전하 생성층(250), 유기 반도체층 (260) 및 제2 전극(270)을 거쳐 외부로 발산될 수 있다.
박막 트랜지스터 어레이층(220)를 통해 제1 전극(230)에 센싱 구동 신호가 인가되면, 센싱층(260)은 발광층(240)에서 발산되며 제1 파장을 갖는 투사광(L1)의 투사광 에너지(E1)을 1차로 센싱할 수 있다.
또한, 센싱층(260)은 투사광(L1)이 피사체(S)로부터 반사된 반사광(L2)의 반사광 에너지(E2)를 2차로 센싱할 수 있다.
이때, 본 실시예에 따른 표시 장치(1)는 1차로 센싱된 투사광 에너지(E1)을 노이즈로 처리하고, 피사체(S)로부터 반사된 반사광(L2)의 반사광 에너지(E2)을 기초로 피사체(S) 즉 사용자의 지문의 이미징 처리 할 수 있다.
센싱층(260)은 지문을 센싱하기 위해서 상기 제2 파장(Wavelength) 중 흡수되는 파장 영역대에 대한 반치폭(Full Width at Half Maximum, FWHM)이 좁으며, 흡수 파장영역 이외의 파장 영역대에서는 광투과도가 높은 기설정된 유기 물질로 형성된 p형 반도체 및 n형 반도체를 포함할 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 발광층(240)에서 발산한 투사광(L1)이 손가락 등의 피사체(S)로부터 반사되어 다시 제2 전극(270)거쳐 유기 반도체층(360)에 입사된다.
센싱층(260)은 수광한 제2 파장의 반사광(L2)의 반사광 에너지(E2)에 기초하여 광전효과에 따라 전류를 발생할 수 있고, 본 실시예 따른 표시 장치(100)는 센싱 회로(미도시)를 통해 상기 전류를 기초로 손가락 지문의 이미지 데이터를 생성할 수 있다.
즉, 도 3에 도시된 전면 발광형 표시 장치(200)를 포함하는 모바일 기기는 박막 트랜지스터 어레이층(220) 내지 전하 생성층(250)은 화상을 나타내는 디스플레이부로 동작하고, 전하 생성층(250) 내지 제2 전극(270)은 지문을 센싱하는 센서부로 동작할 수 있다.
그 결과, 별도의 지문 모듈 없이 디스플레이 상에서 피사체(S) 즉, 사용자의 지문을 센싱할 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 표시 장치(200)의 상기 표시부는 상기 표시 장치의 상기 표시 영역 전체에 형성되며, 상기 센싱부는 상기 표시 장치의 표시 영역 전체 또는 표시 영역 중 일부 영역에만 형성될 수 있다.
도 4는 유기 물질이 빛의 파장에 따른 흡광도를 나타내는 그래프이다.
센싱층(260)의 유기물질은 가시광선 전 파장대 영역에서 우수한 흡광 특성을 나타내는 물질 또는 기설정된 파장대 영역을 흡광하는 물질을 적용할 수 있다.
일 예로, 조금 더 정확한 지문을 센싱하기 위해서 파장의 반치폭(Full Width at Half Maximum, FWHM)이 좁으며 흡수 파장영역 외에는 투과도가 높은 기설정된 물질을 적용할 수 있다.
유기물질은 시야각 및 흡광하고자 하는 빛의 파장대에 따라 흡수되는 정도가 다를 수 있다. 도 7에 도시된 유기물질은 420 nm 에서부터 500nm 이내의 빛을 흡광하고, 시야각이 0에서 60도로 커질수록 흡광 파장의 반치폭이 줄어드는 경향을 보인다.
센싱층(260)은 이러한 특성을 이용하여, 기설정된 범위 내의 시야각 및 흡광하려는 파장의 반치폭을 가진 유기물질로 구비될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 커버 윈도우(280)은 외부로부터 표시 장치(200)의 내부 구성을 보호하기 위한 보호층으로, 커버 윈도우(280)에는 사용자의 손가락이 접촉될 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이미지 센싱이 가능한 표시 장치의 등가 회로를 보여주는 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 표시 장치(1)의 등가 회로(C1)는, 센싱 유닛(PD1), 트랜지스터(T1), 표시부(OLED) 및 리셋 회로(RST)를 포함한다.
센싱 유닛(PD1)는 예시적으로 포토 다이오드와 같이, 광 에너지를 전기 에너지로 변환하는 소자로 형성될 수 있으며, 광이 센싱 유닛(PD1)에 닿으면, 전류가 흐르게 된다. 센싱 유닛(PD1)의 캐소드(cathode)는 스위치 트랜지스터(T1)의 소스와 연결되고, 애노드(anode)는 표시부(OLED)와 연결된다.
스위치 트랜지스터(T1)는 게이트 전극은 스캔 라인(SL)과 연결되고, 드레인 전극은 리드아웃 라인(RL)과 연결되며, 소스 전극은 센싱 유닛(PD1)의 캐소드와 연결된다. 이러한 스위치 트랜지스터(T1)는 비정질 실리콘(Hydrogenated Amorphous Silicon, a-Si:H), 다결정 실리콘(Poly Silicon, Poly-Si), 산화물 트랜지스터 등의 트랜지스터로 구현될 수 있다.
한편, 센싱 커패시터(Cst1)를 형성하는 양 전극 중 제1 전극은 스위치 트랜지스터(T1)의 소스 전극과 연결되며, 제2 전극은 그라운드 전위와 연결될 수 있다.
그리고, 리셋 회로(RST)는 비교기(AMP1)와, 비교 커패시터(Cst2)를 포함한다.
표시부(OLED)에서 발산되는 투사광(L1)이 사용자의 지문과 같은 외부의 피사체와 접촉된 다음, 반사된 반사광(L2)이 등가 회로(C1)의 센싱 유닛(PD1)에 입사되면, 등가 회로(C1)가 반사광(L2) 센싱하고, 센싱된 반사광(L2)의 에너지 크기에 대응하는 신호를 전달하는 방법을 설명하면 다음과 같다.
표시부(OLED)의 투사광이 사용자의 지문에 반사되어 센싱 유닛(PD1)를 통해 전기적 신호로 변환되어 센싱 커패시터(Cst1)에 충전된다. 이 상태에서, 스캔 신호에 의해 스위치 트랜지스터(T1)가 턴 온되면, 센싱 커패시터(Cst1)와 리셋 회로(RST)의 비교 커패시터(Cst2) 사이의 전하공유(Charge Sharing)를 통해 융선(Ridge)과 골(Valley)의 전압의 차이를 얻게 되어, 상기 전압 차이를 바탕으로 사용자가 표시 장치에 접촉시킨 지문의 이미지를 형성하게 된다.
즉, 센싱 유닛(PD1)은 상기 반사광의 에너지 준위에 따라서 서로 다른 전압값을 갖는 출력 신호가 생성되도록 하며, 본 실시예에 따른 이미지 센싱이 가능한 표시 장치는, 상기 출력 신호에 따라서 지문의 상기 융선 및 골의 이미지를 센싱할 수 있다.
한편, 표시부(OLED)는 유기발광 다이오드와 같은 발광소자를 포함할 수 있으며, 상기 발광소자는 디스플레이 신호를 전달하기 위한 스캔라인(미도시) 및 데이터라인(미도시)과 연결될 수 있다.
그리고, 표시부(OLED)는 센싱 유닛(PD1)과 전기적으로 연결될 수 있다.
도 5에서는, 표시부(OLED)가 센싱 유닛(PD1)와 직렬로 연결되는 구성으로 도시되어 있지만, 표시부(OLED)가 센싱 유닛(PD1)와 병렬로 연결되거나, 다른 구성을 통하여 센싱 유닛(PD1)와 연결되는 것 등과 같이, 직렬로 연결되는 구성에 한정되지 않는다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이미지 센싱이 가능한 표시 장치의 일부를 보여주는 단면도이다.
본 실시예에 따른 표시 장치는 도 3에 도시된 전면 발광 표시 장치와 달리, 발광층에서 발산되는 투사광이 기판을 투과하는 배면 발광 표시장치일 수 있으며, 설명의 편의를 위해 이하에서는 도 3의 표시 장치와의 차이점을 중심으로 설명하기로 한다.
도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 표시 장치(300)는 손가락(S)이 접촉되는 상기 보호층인 커버 윈도우(310) 및 커버 윈도우(310)의 상측에 마련되는 기판(320), 박막 트랜지스터 어레이층(330), 제1 전극(340), 센서층(350), 전하 생성층(360), 발광층(370) 및 제2 전극(380)의 순서로 적층된다. 이때, 커버 윈도우(310)는 생략될 수 있으며, 커버 윈도우(310)가 생략되는 경우, 손가락(S)은 기판(320)과 접촉될 수 있다.
상기에서 언급한 바와 같이, 상기 센싱부는 다양한 실시예에 따라 전면 센싱형 일수도 있고, 배면 센싱형일 수도 있으며, 또는 양면 센싱형일 수도 있다. 그리고, 상기 표시부에서 발산되는 상기 투사광은 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극 중 적어도 어느 하나 이상의 방향을 통하여 출사될 수 있고, 상기 센싱부는 투사광이 출사되는 방향에 위치된다.
본 발명의 실시예에 따른 표시 장치(300)에서는, 상기 보호층인 커버 윈도우(310)가 생략될 수 있으며, 기판(320)이 손가락이 접촉되는 상기 보호층으로 형성된다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 센싱부를 보여주는 단면도이다.
도 7을 참조하면, 유기물질로 형성되는 센싱부(410)는 센싱층(411)과, 센싱층(411)의 하측 및 상측에 각각 배치되는 제1 전극(415) 및 제2 전극(416)을 포함한다.
제1 전극(415) 또는 제2 전극(416)는 캐소드(Cathode) 또는 애노드(Anode)일 수 있다. 예컨데, 제1 전극(415)이 캐소드이고 제2 전극(416)이 애노드일 수 있다.
캐소드는 전자의 이동이 원활히 이루어 질 수 있도록 센싱층(411)의 HOMO/LUMO HOMO(Highest Occupied Molecular Orbital, 이하 HOMO)/LUMO(Lowest Unoccupiec Molecular Orbital, 이하 LUMO)보다 일함수(Work Function)가 낮은 물질을 사용한다. 그리고 애노드는 정공의 이동이 원활히 이루어 질 수 있도록 센싱층(411)의 HOMO/LUMO보다 일함수가 높은 물질을 사용한다.
여기서, 제1 전극(415) 및 제2 전극(416)은 기 설정된 광 투과율 및 면저항을 갖는 도전성 산화물로 형성될 수 있다. 일 예로, 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐 아연 산화물(IZO), 아연 산화물(ZnO), 알루미늄 주석 산화물(AlTO) 및 불소 도핑된 주석 산화물(FTO)등 메탈옥사이드 중 어느 하나를 포함 할 수 있다. 일 예로, 제1 전극(415) 및 제2 전극(416)은 기 설정된 광 투과율을 가질 수 있으며, 제1 전극(415) 및 제2 전극(416)은 은 서로 동일하거나 서로 다른 광 투과율을 가질 수 있다. 일 예로, 제1 전극(420) 또는 제2 전극(430)은 기설정된 면저항을 가진 도전성 산화물일 수 있다.
센싱층(411)은 유기층(412)을 포함하며, 유기층(412)은 서로 인접해 있는 도너(Donor)층 및 억셉터(Acceptor)층을 포함하여, 수광된 빛을 센싱한다.
보다 구체적으로 설명하면, 유기층(412)은 제1 전극(415) 또는 제2 전극(416) 측으로부터 입사된 빛을 흡수하여 도너층에서 엑시톤(Exciton)을 생성한다. 엑시톤은 도너층 및 억셉터층의 계면에서 정공과 전자로 해리된다. 해리된 정공은 애노드 측으로 이동하고 해리된 전자는 캐소드 측으로 이동하여 전류가 생성된다. 생성된 전류는 지문의 융선(Ridge) 및 골선(Valley)의 지문 형상에 따라 다른 전류 값을 나타내며 이에 따른 전류 값의 차이를 이용하여 지문을 센싱 할 수 있다.
유기층(412)은 흡수되는 광의 파장(Wavelength)에 대한 반치폭(Full Width at Half Maximum, FWHM)이 좁으며, 흡수 파장영역 이외의 파장 영역대에서는 광투과도가 높은 기 설정된 유기 물질을 적용할 수 있다.
유기층(412)은 p형 반도체 및 n형 반도체로 이루어 질 수 있다. 여기서, p형 반도체는 N,N-디메틸-퀴나크리돈(N,N'-dimethylquinacridone, NNQA), 디인데노페릴렌(diindenoperylene), 디벤조{[f,f']-4,4',7,7'-테트라페닐}디인데노[1,2,3-cd:1',2',3'-lm]페릴렌(dibenzo{[f,f']-4,4',7,7'-tetraphenyl}diindeno[1,2,3-cd:1',2',3'-lm]perylene)과 같은 화합물을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
n형 반도체는, 디시아노비닐-터티오펜(dicyanovinylterthiophene, DCV3T), 플러렌, 플러렌 유도체, 페릴렌 디이미드(perylene diimide)와 같은 화합물을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이러한 p형 반도체 및 n형 반도체를 구성하는 화합물은 공증착, 진공 열증착, 용액공정을 이용한 스핀 코터(Spin Coater) 및 잉크젯 프린터(Ink jet Printer) 등의 방법으로 형성될 수 있다.
이와 같은 방법으로 형성되는 유기층(412)의 구조는 p형 반도체 및 n형 반도체를 순차적으로 증착하는 바이 레이어(Bi-Layer) 증착 구조 또는 혼합 용액을 사용하는 벌크 헤테로 정션(Bulk Hetero Junction) 증착 구조로 형성될 수 있다. 또한, p형 층/n형 층, p형 층/I 층, p형 층/I 층/n형 층 또는 I층/n형 층 중 어느 하나의 구조로 구성될 수 있다.
센싱층(411)은 유기층(412)과 각 전극(415, 416) 사이에 각각 전하 보조층(413, 414)을 더 포함할 수 있다. 전하 보조층(413, 414)은 유기층(20)에서 해리된 정공과 전자의 이동을 더욱 용이하게 하여 센싱 효율을 높일 수 있다.
제1 전하보조층(413) 및 제2 전하 보조층(414)은 양극으로부터 전달받은 정공의 주입을 용이하게 하는 정공 주입층(hole injecting layer, HIL), 정공 주입층으로부터 주입받은 정공의 수송을 용이하게 하는 정공 수송층(hole transporting layer, HTL), 전자의 이동을 저지하는 전자 저지층(electron blocking layer, EBL), 음극으로부터 전달받은 전자의 주입을 용이하게 하는 전자 주입층(electron injecting layer, EIL), 전자 주입층으로부터 주입받은 전자의 수송을 용이하게 하는 전자 수송층(electron transporting layer, ETL), 정공의 이동을 저지하는 정공 저지층(hole blocking layerm HBL) 중에서 선택된 적어도 하나일 수 있는데, 이 중 전자 주입층 및 정공 주입층은 생략될 수 있다.
예컨데, 제1 전극(415)이 캐소드이고 제2 전극(416)이 애노드인 경우, 제1 전하 보조층(413)은 전자 주입층, 전자 수송층 또는 정공 저지층일 수 있고, 제2 전하 보조층(414)은 정공 주입층, 정공 수송층 또는 전자 저지층일 수 있다.
상기 전자 주입층 및 전자 수송층은 전자의 원활한 이동을 위하여 전자의 이동도가 높은 물질을 사용한다. 그리고 상기 전자 주입층 및 전자 수송층에는, 유기층(412)과의 HOMO/LUMO 에너지 준위를 고려하여, 유기층(412)의 LUMO 에너지 준위와 캐소드 일함수의 사이 값을 갖는 물질을 사용한다.
상기 정공 주입층 및 정공 수송층은 정공의 원활한 이동을 위하여 정공의 이동도가 높은 물질을 사용한다. 그리고 상기 정공 주입층 및 정공 수송층에는, 유기층(412)과의 HOMO/LUMO 에너지 준위를 고려하여, 유기층(412)의 HOMO 에너지 준위와 애노드 일함수의 사이 값을 갖는 물질을 사용한다.
일 예로, 상기 각 전자 주입층, 전자 수송층, 정공 주입층, 정공 수송층은 70%의 광 투과율을 갖도록 형성한다. 또한, 상기 각 전자 주입층, 전자 수송층, 정공 주입층, 정공 수송층은 유기층(412)이 흡광하는 파장대에서는 광을 투과하는 물질로 형성된다.
여기서 상기 전자 수송층(ETL)은 예컨대 1,4,5,8-나프탈렌-테트라카르복실릭 디안하이드라이드(1,4,5,8-naphthalenetetracarboxylicdianhydride, NTCDA), 바소쿠프로인(bathocuproine, BCP), LiF, Alq3, Gaq3, Inq3, Znq2, Zn(BTZ)2,BeBq2 및 이들의 조합에서 선택되는 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
그리고 상기 정공 저지층(HBL)은 예컨대 1,4,5,8-나프탈렌-테트라카르복실릭 디안하이드라이드(1,4,5,8-naphthalenetetracarboxylicdianhydride, NTCDA), 디시아노비닐터티오펜(dicyanovinyl terthiophene, DCV3T), 바소쿠프로인(BCP), LiF, Alq3, Gaq3, Inq3, Znq2, Zn(BTZ)2, BeBq2 및 이들의 조합에서 선택되는 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 정공 수송층(HTL)은 예컨대 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜):폴 리(스티렌술포네이트)(poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrenesulfonate), PEDOT:PSS), 폴리아릴아민, 폴리(N-비닐카바졸)(poly(Nvinylcarbazole), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리피롤(polypyrrole), N,N,N',N'-테트라키스(4-메톡시페닐)-벤지딘(N,N,N',N'-tetrakis(4-methoxyphenyl)-benzidine, TPD), 4-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐-아미노]비페닐(4-bis[N-(1-naphthyl)-N-phenyl-amino]biphenyl, α-NPD), m-MTDATA, 4,4′,4″-트리스(N-카바졸릴)-트리페닐아민(4,4′,4″-tris(Ncarbazolyl)-triphenylamine, TCTA), 텅스텐 산화물(WOx, 0<x≤3), 몰리브덴 산화물(MoOx, 1<x<3), 바나듐 산화물(V2O5), 니켈 산화물(NiOx, 1<x<4) 및 이들의 조합에서 선택되는 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
그리고 상기 전자 저지층(EBL)은 예컨대 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜): 폴리(스티렌술포네이트) 폴리아릴아민, 폴리(N-비닐카바졸)(poly(Nvinylcarbazole), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리피롤(polypyrrole), N,N,N',N'-테트라키스(4-메톡시페닐)-벤지딘(N,N,N',N'-tetrakis(4-methoxyphenyl)-benzidine, TPD), 4-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐-아미노]비페닐(4-bis[N-(1-naphthyl)-N-phenyl-amino]biphenyl, α-NPD), m-MTDATA, 4,4′,4″-트리스(N-카바졸릴)-트리페닐아민(4,4′,4″-tris(N-carbazolyl)-triphenylamine,TCTA) 및 이들의 조합에서 선택되는 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 8은 도 7의 센싱부가 배치된 표시 장치를 보여주는 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 표시 장치(400)는, 기판(420)과, 기판(420) 상에 배치되는 박막 트랜지스터 어레이층(430)과, 박막 트랜지스터 어레이층(430) 상에 배치되는 센싱부(410)와, 센싱부(410)를 덮는 봉지부(440)를 포함한다. 그리고 기판(420)의 하측에는 배치되며 기판(420), 박막 트랜지스터 어레이층(430), 센싱부(410) 및 봉지부(440)를 투과하는 투사광을 생성하는 표시부(480)가 배치된다.
본 실시예에 따른 표시 장치(400)의 센싱부(410)는 각각 적색 투과 유기층, 녹색 투과 유기층 및 청색 투과 유기층을 포함하는 제1 센싱 유닛(410R), 제2 센싱 유닛(410G), 및 제3 센싱 유닛(410B)을 포함한다.
제1 센싱 유닛(410R), 제2 센싱 유닛(410G), 및 제3 센싱 유닛(410B)은 동일한 평면에 매트릭스 형태로 배치될 수 있으며, 제1 센싱 유닛(410R), 제2 센싱 유닛(410G), 및 제3 센싱 유닛(410B)들 사이에는 격벽(418)이 배치될 수 있다.
격벽(418)은 제1 센싱 유닛(410R), 제2 센싱 유닛(410G), 및 제3 센싱 유닛(410B)을 투과하는 상기 투사광들 간의 광간섭을 억제한다.
이때, 발광부(480)는, 디스플레이 신호에 의하여 영상을 표시하는 화소들로 형성되는 복수의 발광유닛들을 포함하며, 상기 복수의 발과유닛들은 각각 제1 센싱 유닛(410R), 제2 센싱 유닛(410G), 및 제3 센싱 유닛(410B)과 정렬된다. 이때, 상기 발광유닛들은 청색광 또는 백색광과 같이 한가지 색상을 발광시키는 유기발광 다이오드일 수 있다.
한편, 표시부(480)가 면광원을 제공하는 백라이트 유닛(Backlight unit, BLU)을 포함하는 경우, 표시부(480)는 상기 백라이트 유닛과 센싱부(410) 사이에는 복수의 화소를 가지며, 상기 디스플레이 신호에 의하여 상기 백라이트 유닛에서 발산되는 투사광을 각 화소별로 선택적으로 투과시키는 액정부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 액정부에는 액정층 및 컬러 필터층을 포함하며 매트릭스 형태로 배치되는 복수의 상기 표시 유닛들을 포함한다. 상기 표시 유닛은 외부의 영상 신호에 따라서 상기 액정부의 배면측에 배치되는 상기 백라이트 유닛으로부터 제공되는 투사광을 조작하여 영상이 표시되도록 할 수 있다.
한편, 표시부(480)는 센싱부(410)가 배치되는 기판(420)과 별도로 마련되는 투명재질의 기판(미도시) 및 상기 기판 상에 배치되는 복수의 표시 유닛들을 포함한다. 이때, 표시부(480)에 포함되는 상기 기판을 제1 기판, 센싱부(410)가 배치되는 기판(420)을 제2 기판이라고 할 수 있다.
그리고, 본 실시예에 따른 표시 장치(400)의 센싱부(410)에 포함되는 상기 센싱 유닛과 표시부(480)에 포함되는 상기 표시 유닛들은 상호 간에 전기적으로 연결되지 않을 수 있다. 즉, 상기 표시 유닛과 상기 센싱 유닛들은 각각 별도의 기판에 배치되는 됨으로써, 상호 간의 전기적인 연결이 이루어지지 않는다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 일부를 보여주는 단면도이다.
본 실시예에 따른 표시 장치는 도 8의 표시 장치의 구성과 센싱부의 배치구성에 있어서 차이가 있을 뿐, 다른 구성에 있어서는 도 8에서 도시된 표시 장치의 구성과 동일하므로, 이하에서는 본 실시예의 특징적인 부분을 중심으로 설명한다.
도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 표시 장치(500)는, 기판(520)과, 박막 트랜지스터 어레이층(530)과, 센싱부(510)와, 봉지부(540)와, 표시부(580)를 포함한다.
그리고, 센싱부(510)는, 각각 적색 투과 유기층, 녹색 투과 유기층 및 청색 투과 유기층을 포함하는 제1 센싱 유닛(510R), 제2 센싱 유닛(510G), 및 제3 센싱 유닛(510B)를 포함하고, 제1 센싱 유닛(510R), 제2 센싱 유닛(510G), 및 제3 센싱 유닛(510B)은 상하 방향으로 배치된다.
즉, 도면에서 보는 바와 같이, 센싱부(410, 510)들은 서로 다른 파장대의 빛을 흡수하는 화소로서의 센싱 유닛(410R, 510R, 410G, 510G, 410B, 510B)들을 포함한다. 상기 센시 유닛들은 다양한 실시예에 따라 디스플레이 단위 화소당 하나의 센싱화소로 구현될 수도 있고, 디스플레이 부화소당 하나의 센싱화소로 구현될 수도 있다.
각각의 부화소로서의 센싱 유닛(410R, 510R, 410G, 510G, 410B, 510B)들을 다양한 실시예에 따라 수평으로 배치된 컬럼(Column) 구조 또는 수직으로 적층된 텐덤(Tandem) 구조로 이루어질 수 있다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이미지 센싱이 가능한 표시 장치의 일부를 보여주는 단면도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센싱이 가능한 플렉서블 표시 장치(600)는 표시부(620), 표시부(620)의 상면에 배치되는 센싱부(610)를 포함한다.
표시부(620)는 TFT-LCD 또는 OLED로 형성될 수 있다.
센싱부(610)는 사용자의 지문 형상과 같은 이미지를 스캔하는 부분으로, 표시부(620)에서 발광되어 사물에 반사된 빛을 감지하여 이미지를 획득하게 된다. 즉, 센싱부(610)는 상기 반사광을 수광하는 역할을 한다.
이때, 센싱부(610)는 동일한 평면 상에 배치되는 복수의 제1 센싱 유닛(610R), 제2 센싱 유닛(620G) 및 제3 센싱 유닛(620B)들을 포함한다.
제1 센싱 유닛(610R), 제2 센싱 유닛(620G) 및 제3 센싱 유닛(620B)은 표시부(620)에서 생성된 한가지 색상의 투사광을 각각 적색, 녹색 및 청색광으로 변환시키는 컬러필터(Color Filter)의 역할을 수행할 수 있다.
이러한 경우, 표시부(620)는 한가지 색상만을 갖는 투사광을 형성한다. 즉, 표시부(620)가 OLED로 형성되는 경우, 표시부(620)는 청색 또는 백색광만을 형성하며, 표시부(620)가 TFT-LCD인 경우, 표시부(620)에는 별도의 컬러필터가 형성되지 않을 수 있다.
그리고, 센싱부(610)의 센싱 유닛들(610R, 610G, 620B)은 각각 센싱부측 투명기판(611), 센싱부측 박막 트랜지스터(612), 센싱부측 제1투명전극(613), 센싱층(614), 센싱부측 제2투명전극(615) 순으로 적층되는 복수의 층을 포함할 수 있다. 이때, 각 요소는 모두 투명도가 높은 소재로 구성된다. 또한, 최상단층에는 박막의 봉지층(630)이 배치될 수 있다.
이때, 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치(600)는 별도의 커버 윈도우가 마련되지 않고, 봉지층(630)이 사용자의 손가락이 접촉되는 상기 보호층일 수 있다.
한편, 센싱층(614)은 유기물질로 형성되며, P형 물질과 N형 물질을 공증착 또는 혼합 용액을 사용하여 제작한 진성층(Intrinsic Layer : I층), P/N형 층, P/I형 층, N/I 층 등 다양한 구조로 구성될 수 있다.
그리고, 표시부(620)가 유기발광 다이오드로 형성되는 경우, 표시부(620)는 센싱부(610)와 유사한 구조를 가지질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 표시 장치(600)는 센싱부(610)가 표시부(620)의 상측에 애드온(Add-on)된 구성으로 설명되고 있다. 다만, 표시 장치(600)가 센싱부(610) 및 표시부(620)가 하나의 기판을 공유하며, 표시부(620)의 상기 발광층 또는 상기 액정층 위에 센싱부(610)의 상기 센싱층이 적층되어 형성되는 텐덤(Tendem) 구조로 형성되는 구성 또한 본 발명의 실시예에 포함된다.
도 11은 도 10의 표시 장치의 표시부를 보여주는 도면이다.
도 11을 참조하면, 표시부(620)는 표시부측 투명기판(621), 표시부측 트랜지스터(622), 표시부측 제1투명전극(623), 유기발광 다이오드로 형성되는 발광층(624), 표시부측 제2투명전극(625) 순으로 적층된 복수의 층을 포함한다. 이때 센싱부측 제1투명전극(613)과 표시부측 제1투명전극(623)는 음극이고, 센싱부측 제2투명전극(615)와 표시부측 제2투명전극(625)는 양극일 수 있다. 물론 극성이 반대 일수도 있다.
한편 본 실시예에서는, 센싱부(610) 및 표시부(620)가 각각 별도의 투명기판에 형성되는 구성으로 설명되고 있으나, 도 2 내지 6에 도시된 표시 장치와 같이, 표시부의 발광층 상에 센싱부의 유기물질로 형성된 센싱층이 적층되는 텐덤구조로 형성될 수 있다.
도 12는 도 10의 표시 장치의 등가 회로를 보여주는 도면이다.
도 12를 참조하면, 본 실시예에 따른 표시 장치의 센싱부의 등가 회로(C2)는, 센싱부(PD2), 트랜지스터(T2), 및 초기화 회로(RST)를 포함한다.
본 실시예에 따른 표시 장치의 센싱부(610)의 등가 회로(C2)는, 표시부(OLED)의 구성이 제외된 부분을 제외하면, 다른 구성에 있어서는 도 5에 도시된 표시 장치의 등가 회로(C1)의 구성과 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 센싱부의 등가 회로를 보여주는 도면이다.
본 실시예에 따른 센싱부의 등가 회로(C3)는 도 12에서 도시된 등가 회로(C2)의 구성과 일부분에 있어서 차이가 있을 뿐 다른 구성에 있어서는, 다른 구성에 있어서는 동일하므로, 이하에서는 본 실시예의 특징적인 부분을 중심으로 설명한다.
도 13을 참조하면, 등가 회로(C3)는, 센싱부(PD), 제1 트랜지스터(T31), 제2 트랜지스터(T32) 및 리셋 회로(RST)를 포함한다.
센싱 유닛(PD3)는 예시적으로 포토 다이오드와 같이, 광 에너지를 전기 에너지로 변환하는 소자로 형성될 수 있으며, 광이 센싱 유닛(PD3)에 닿으면, 전류가 흐르게 된다. 센싱 유닛(PD3)의 캐소드(cathode)는 제2 트랜지스터(T31)의 게이트 전극과 연결되고, 애노드(anode)는 표시부(OLED)와 연결된다.
이러한 센싱 유닛(PD3)는 유기 발광 다이오드(OLED: Organic Light Emitting Diode), 퀀텀닷(QD: Quantum Dot) 또는 트랜지스터 등으로 구현될 수 있다.
제1 트랜지스터(T31)의 게이트 전극은 스캔 라인(SL)과 연결되고, 드레인 전극은 리드아웃 라인(RL)과 연결되며, 소스 전극은 제2 트랜지스터(T31)의 드레인 전극과 연결된다.
제2 트랜지스터(T32)의 게이트 전극은 센싱 유닛(PD1)의 캐소드 전극과 연결되며, 소스 전극은 입력 전압(VDD)와 연결된다.
본 발명의 실시예에 따른 등가 회로(C3)는 Charge Sharing방식이 아닌, 센싱 커패시터(Cst)에 충전된 전압에 따라 제2 트랜지스터(T32)에 흐르는 전류의 변화량을 컨트롤하게 되어 이 차이를 제1 트랜지스터(T31)를 통해 검출한다.
이러한 제1 트랜지스터(T31) 및 제2 트랜지스터(T32)는 비정질 실리콘(Hydrogenated Amorphous Silicon, a-Si:H), 다결정 실리콘(Poly Silicon, Poly-Si), 산화물 트랜지스터 등의 트랜지스터로 구현될 수 있다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이미지 센싱이 가능한 표시 장치를 보여주는 단면도이다.
도 14를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치(700)는 센싱부(710)와, 표시부(720)를 포함하고, 센싱부(710)는 투명 기판(711)과, 제1 전극(712)과, 센싱층(713)과, 제2 전극(714)을 포함한다.
본 실시예에 따른 표시 장치(700)는, 센싱부(710)에 박막 트랜지스터가 없는 구성에 있어서 차이가 있을 뿐, 다른 구성에 있어서는 도 10에서 도시된 표시 장치(700)와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다. 이러한 구성은 제조비용이 저렴하고 제조공정 비교적 간단할 수 있다.
본 실시예 역시 각 전극은 적어도 70% 이상의 투과도와 100 옴(Ohm)이하의 면저항을 갖는 것이 광학적 또는 전기적으로 유리할 수 있다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치에서 손가락에 의한 빛의 반사를 도시한 예시도이다.
도 15를 참조하면, 휴대기기의 표시부(110)에서 발광된 투사광은 센싱부(120)를 통과하여 사람의 눈으로 전달될 수 있다. 여기서, 1차적으로 광전효과에 의한 투사광 에너지(E1)가 발생될 수 있다.
그리고, 휴대기기 위에 손가락을 접촉시 손가락에 반사된 반사광(L2)이 2차적으로 센싱부(120)에서 센싱되어 광전효과에 의해 반사광 에너지(E2)가 발생될 수 있다.
이때, 반사광 에너지(E2)의 값은, 손가락 지문의 융선(Ridge)와 골선(Valley)의 높이 차이에 의하여, 각각 융선 반사광 에너지(E2,R)과 골선반사광 에너지(E2,V)로 구분될 수 있다. 즉, 이러한 융선 반사광 에너지(E2,R)과 골선반사광 에너지(E2,V)의 차이에 의해 손가락 지문의 이미지를 획득할 수 있다.
도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치에서 센싱부의 센싱 유닛의 배치를 나타낸 개략도이다.
도 16을 참조하면, 일반적으로 사람 지문의 융선과 골선으로 형성되는데, 각각 100~300um, 150~350um의 크기로 형성된다. 이러한 크기를 갖는 지문을 인식하기 위해서는 센서부(120)의 센싱 유닛(128)이 각 융선과 골선에 최소 2개 이상 배치되어야 이미지를 획득할 수 있다. 따라서, 센서부(120)의 센싱 유닛(128)는 최소 50um x 50um 이하의 크기로 제조 되어야 한다. 이러한 구성은 지문센싱뿐만 아니라 터치센싱도 동시에 구현할 수 있게 된다. 도 16에서는 센싱 유닛(128)이 사각형으로 표현되었으나 진공증착, 스크린 프린팅, 잉크젯 프린팅 등의 방법으로 원형, 마름모형 등 다양한 모양으로 구현이 가능하다.
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치에서 특정파장의 광원을 통한 지문센싱 개략도이다.
도시된 바와 같이, 특정 파장대역만을 센싱할 수 있는 것으로, 지문 입력창(FP)에서 특정파장의 광원이 수평 방향(A) 또는 수직 방향(B)으로 지문 영역을 순차적으로 센싱한다. 이러한 방식은 각 센서간의 간섭 현상을 최소화하여 해상도가 우수한 지문이미지를 획득할 수 있다.
한편, 도 17에서 도시되는 실시예와 달리, 모든 파장에서 지문을 센싱하는 방식도 가능하며, 이러한 경우, 지문을 센싱할 영역 부분을 주변 디스플레이 영역 보다 휘도를 높이면 휘도 차이에 의해 해상도가 우수한 지문이미지를 획득할 수 있다.
한편, 상기 센싱부는 FMM(Fine Metal Mask) 또는 TIM(Transparent Insulator Material)을 이용하여 형성될 수 있으며, 이를 통해 센싱영역과 비센싱영역으로 구분될 수 있다.
도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 센싱부의 단면을 보여주는 도면이다.
도 18을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 센싱부(810)는 FMM을 이용하여 형성된다.
센싱부(810)의 형성 과정을 상세하게 설명하면, 투명기판(811)에 제1박막 트랜지스터(812)를 적층시킨 상태에서, 포토그래피를 이용하여 실제 센싱할 영역인 제1투명전극(양극)(813)을 형성한다.
그 다음, 마스크(Fine Metal Mask)를 이용하여, 센싱이 이루어지는 센싱 영역(R11)과 센싱이 이루어지지 않는 비센싱 영역(R12)을 구분하여, 센싱층(814)과 제2투명전극(음극)(815)을 순차적으로 형성할 수 있다.
이렇게 하면, 도시된 바와 같이, 센싱 영역(R11)과 비센싱 영역(R12) 사이에 단락 영역(R13)이 형성됨으로써, 센싱 영역(R11)와 비센싱 영역(R12)으로 구분될 수 있다. 단락 영역(R13)은 센싱 영역(R11) 및 비센싱 영역(R12)이 상호 절연되도록 할 수 있다.
이때, 센싱 영역(R11)은 상기 센싱 유닛이 형성되는 영역으로, 센싱 영역(R11)에는 제1 투명전극(813)이 형성되지만, 상기 센싱 유닛이 형성되지 않는 비센싱 영역(R12) 및 단락 영역(R13)에는 제1 투명 전극(813)이 형성되지 않는다.
그리고, 센싱 영역(R11)과 비센싱 영역(R12)은 서로 다른 높이를 갖도록 형성된다.
한편, 본 실시예에서는 상기 센싱부가 상기 발광부와 별도의 기판에 형성되어, 상기 발광부의 상측에 애드온(add-on)되는 구성인 것으로 설명되고 있으나, 상기 센싱부가 상기 발광부와 동일한 기판에 형성되는 텐덤(Tandem) 구조로 형성되는 것 또한 본 발명의 실시예에 포함된다고 할 수 있다.
도 19는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 센싱부의 단면을 보여주는 도면이다.
본 실시예에 따른 표시 장치의 센싱부(820)는, 센싱 영역 및 비센싱 영역 사이에 절연 영역이 형성되는 구성에 있어서 차이가 있을 뿐, 센싱부(820)에 투명기판(821), 박막 트랜지스터(822), 제1투명 전극(823), 센싱층(824), 제2투명 전극(825)이 형성되는 구성은 도 18에서 도시된 표시 장치의 센싱부의 구성과 동일하므로, 이하에서는 본 실시예의 특징적인 부분을 중심으로 설명한다.
도 19를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 센싱부(820)는 상기 TIM을 이용하여 형성된다.
센싱부(820)의 형성 과정을 상세하게 설명하면, 투명기판(821)에 박막 트랜지스터(822)를 적층시킨 상태에서, 포토그래피를 이용하여 실제 센싱할 영역인 제1투명전극(양극)(823)을 형성한다.
그리고, 절연물질로 형성되는 절연층(826)을 제1투명전극(823)의 상면 테두리측에 적층시켜, 절연영역(R23)을 형성함으로써, 센싱부(810)의 센싱 영역(R21)과 비센싱 영역(R22)을 구분시킬 수 있다. 절연층(826)은 TIM으로 형성될 수 있다.
절연영역(R23)은 절연층(826)을 포함함으로써, 센싱영역(R21) 및 비센싱영역(R22)보다 높은 높이를 갖도록 형성될 수 있으며, 절연 영역(R23)은 센싱 영역(R21)과 비센싱 영역(R22)을 상호 절연시킨다.
도 20은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 센싱부의 구성을 보여주는 도면이다.
도 20을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 표시장치(900)는 각각 적색, 녹색 및 적색 색변환부를 각각 포함하는 제1 센싱 유닛(910R), 제2 센싱 유닛(910G) 및 제3 센싱 유닛(910B)를 포함한다.
제1 센싱 유닛(910R), 제2 센싱 유닛(910G) 및 제3 센싱 유닛(910B)은 각각 센싱부(910)의 후방에 위치되는 표시부(미도시)로부터 발산되는 투사광을 각각의 색상으로 변환시킨 상태에서 전방으로 투과시킨다.
제1 센싱 유닛(910R), 제2 센싱 유닛(910G) 및 제3 센싱 유닛(910B)은 동일한 투명기판(911) 상에 배치되며, 일례로 매트릭스 형태로 배치될 수 있다.
센싱부(910)는, 제1 센싱 유닛(910R), 제2 센싱 유닛(910G) 및 제3 센싱 유닛(910B)을 밀봉시키기 위한 봉지층(917)을 포함할 수 있으며, 봉지층(917)은 제1 센싱 유닛(910R), 제2 센싱 유닛(910G) 및 제3 센싱 유닛(910B)의 전방 측에 배치된다.
하나의 센싱 유닛(910R, 910G, 910B)은, 투명 기판(911) 상에 배치되는, 박막 트랜지스터(912), 제1투명전극(913), 센싱층(914), 제1투명전극(915) 및 색변환부(916)를 포함한다.
여기서, 색변환부(916)는 일종의 컬러필터로서 빛을 받아 특정파장의 빛으로 변환하는 역할을 한다. 예를 들어, 상기 표시부에서 발산된 투사광이 청색으로 형성되면, 센서부(910)에 포함된 색변환부(916)에서 미리 준비된 각기 다른 특성의 소재를 통해 레드(R), 그린(G), 블루(B)의 색으로 각각 변환할 수도 있다.
이렇게 센서부(910)에 색변환부(916)가 포함된 구성은 컬러필터의 역할은 물론 이미지를 센싱할 수 있다.
한편, 이러한 색변환부(916)는 센서층(914)이 그 역할을 대신할 수도 있다. 좀더 자세히 설명하면, 센서층(914)의 소재를 파장변환을 할 수 있는 소재로 하여 컬러필터의 역할을 할 수 있다.
본 실시예에 따른 박막 트랜지스터(912)는 복수 개로 형성되며, 박막 트랜지스터(912)는 제1 센싱 유닛(910R), 제2 센싱 유닛(910G) 및 제3 센싱 유닛(910B)과 일부가 중첩된 상태로 각각 연결된다. 이때, 박막 트랜지스터(912)들은, 제1 센싱 유닛(910R)과 제2 센싱 유닛(910G) 사이 및 제2 센싱 유닛(910G)과 제3 센싱 유닛(910B) 사이에 배치될 수 있다.
투명기판(911)과 박막 트랜지스터(912) 사이에는 광 차단 물질을 포함하는 블랙 매트릭스층(미도시)이 형성될 수 있으며, 상기 블랙 매트릭스층은 각각의 센싱 유닛(910R, 910G, 910B)들을 투과하면서 색이 변환되는 상기 투사광이 인접되는 다른 센싱 유닛(910R, 910G, 910B)을 투과하는 다른 색상의 투사광과 간섭되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 상기 블랙 매트릭스층이 투명기판(911)과 박막 트랜지스터(912) 사이에 형성되지 않고, 박막 트랜지스터(912)의 상면 측에 형성되는 구성 또한 가능하다.
그리고, 별도의 상기 블랙 매트릭스층이 형성되지 않고, 박막 트랜지스터(912)가 광 차단 물질로 형성되는 구성 또한 가능하다.
박막 트랜지스터(912)의 상측에 상기 블랙 매트릭스층이 형성되는 구성 또는 박막 트랜지스(912)가 광 차단 물질로 형성되는 구성에서는, 박막 트랜지스터(912)는 인접되는 상기 센싱 유닛들 간의 광 간섭이 억제될 수 있도록 기설정된 높이 및 넓이를 가질 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
1, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900 : 표시 장치
120, 410, 510, 610, 710, 810 : 센싱부
110, 480, 620, 720 : 표시부

Claims (21)

  1. 영상이 표시되는 표시영역; 및 상기 표시영역을 둘러싸는 주변영역;을 포함하는 표시 장치에 있어서,
    상기 표시영역에 위치되며, 영상을 표시하기 위한 투사광을 생성하는 표시부;
    상기 표시부의 상방 또는 하방 중 어느 한 방향에 배치되며, 상기 표시부에서 생성되는 상기 투사광이 일방향으로 투과되고, 외부로 투과된 상기 투사광의 반사광이 입사되는 보호층; 및
    상기 보호층을 투과한 상기 반사광을 감지하며, 감지된 상기 반사광의 에너지 준위에 기초하여 이미지를 생성하기 위한 센싱부;를 포함하고, 상기 투사광은 상기 센싱부 및 상기 보호층을 순차적으로 투과하고, 상기 투사광은 상기 센싱부를 투과하면서 색상이 변화되며,
    상기 센싱부는, 센싱층을 포함하는 복수의 센싱 유닛들을 포함하며,
    상기 센싱부는, 상기 보호층에 접촉된 사용자의 지문에 형성되는 융선 및 골에 각각 반사되는 반사광의 에너지 준위 차이에 따라서 서로 다른 측정 전압값을 생성하며, 상기 측정 전압값의 차이로부터 상기 지문의 이미지를 센싱하며,
    상기 센싱층은 유기 물질로 형성되는 유기층을 포함하고, 상기 유기층은 서로 인접해 있는 도너층과 억셉터층을 포함하며,
    상기 유기층은 입사된 빛을 흡수하여 상기 도너층에서 엑시톤을 생성하고, 상기 엑시톤은 상기 도너층 및 상기 억셉터층의 계면에서 전공과 전자로 해리되며, 해리된 전공과 전자의 이동에 의해 전류가 생성되며,
    상기 복수의 센싱 유닛들은 서로 다른 제1 색상, 제2 색상 및 제3 색상으로 형성된 상기 센싱층을 포함하는 제1 센싱 유닛, 제2 센싱 유닛 및 제3 센싱 유닛을 포함하며,
    상기 센싱부는, 상기 센싱 유닛이 형성되는 센싱 영역 및 상기 센싱 영역이 형성되지 않는 비센싱 영역을 포함하고, 상기 센싱 영역 및 상기 비센싱 영역은 서로 다른 높이를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 이미지 센싱이 가능한 표시 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 표시부는 유기 물질로 형성되는 발광층을 포함하는 복수의 표시 유닛들을 포함하며,
    상기 센싱 유닛들은 상기 표시 유닛들의 상측에 배치되고,
    상기 표시 유닛들에서 생성되는 투사광은 상기 센싱 유닛들을 투과하는 것을 특징으로 하는 이미지 센싱이 가능한 표시 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 표시부는, 액정층을 포함하는 복수의 표시 유닛들과, 상기 표시 유닛을 향하여 발광되는 백라이트유닛을 포함하며,
    상기 센싱 유닛들은 상기 표시 유닛들의 상측에 배치되고,
    상기 표시부의 상기 백라이트 유닛에서 생성되는 투사광은 상기 표시 유닛들 및 상기 센싱 유닛들을 투과하는 것을 특징으로 하는 이미지 센싱이 가능한 표시 장치.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 표시부에서 발산되는 상기 투사광은 한 가지 색상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 이미지 센싱이 가능한 표시 장치.
  6. 제 3 항 또는 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나의 상기 표시 유닛은 하나의 센싱 유닛과 중첩되는 것을 특징으로 하는 이미지 센싱이 가능한 표시 장치.
  7. 제 3 항 또는 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 두 개의 상기 표시 유닛은 하나의 센싱 유닛과 중첩되는 것을 특징으로 하는 이미지 센싱이 가능한 표시 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 센싱 유닛, 제2 센싱 유닛 및 상기 제3 센싱 유닛은 상호 간에 교번하여, 매트릭스 형태로 배치되는 것을 특징으로 하는 이미지 센싱이 가능한 표시 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 표시부는 하나의 상기 센싱 유닛 및 상기 센싱 유닛과 중첩되는 적어도 하나의 표시 유닛을 포함하고,
    상기 센싱 유닛 및 상기 센싱 유닛과 중첩되는 적어도 하나의 표시 유닛은 단위 유닛을 형성하며,
    상기 단위 유닛들은 상기 표시 영역에 매트릭스 형태로 배치되는 이미지 센싱이 가능한 표시 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 센싱 유닛, 제2 센싱 유닛 및 제3 센싱 유닛의 가로폭 및 세로폭은 20 um 내지 50 um 범위에 포함되는 것을 특징으로 하는 이미지 센싱이 가능한 표시 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 센싱부는,
    상기 제1 센싱 유닛, 상기 제2 센싱 유닛 및 상기 제3 센싱 유닛 사이에 배치되어, 각각 상기 제1 센싱 유닛, 상기 제2 센싱 유닛 및 상기 제3 센싱 유닛을 투과하는 상기 투사광들 간의 간섭을 억제하는 격벽을 더 포함하는 이미지 센싱이 가능한 표시 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 색상은 적색, 상기 제2 색상은 녹색 및 상기 제3 색상은 청색인 것을 특징으로 하는 이미지 센싱이 가능한 표시 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호층은 투명 기판으로 형성되며,
    상기 표시부는 상기 보호층 상에 배치되는 발광층을 포함하고,
    상기 센싱부는 상기 보호층과 상기 발광층 사이에 위치하는 것인 이미지 센싱이 가능한 표시 장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 표시부가 배치되는 투명 기판;을 더 포함하고,
    상기 표시부는 상기 투명 기판 상에 배치되는 발광층을 포함하고,
    상기 센싱부는 상기 발광층 상에 배치되는 것인 이미지 센싱이 가능한 표시 장치.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 표시부는 투명한 재질의 제1 기판 및 상기 제1 기판 상에 배치되며 유기물질로 형성되는 발광층;을 포함하고,
    상기 센싱부는 투명한 재질의 제2 기판 및 상기 제2기판 상에 배치되며,
    상기 센싱부의 상기 제2 기판은 상기 표시부의 상기 발광층 위에 위치되는 것을 특징으로 하는 이미지 센싱이 가능한 표시 장치.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 표시부는 투명한 재질의 제1 기판, 상기 제1 기판 상에 배치되는 액정층 및 상기 제1 기판의 하측에 배치되어 상기 액정층을 향하여 상기 투사광을 발산시키는 백라이트유닛을 포함하고,
    상기 센싱부는 투명한 재질의 제2 기판 및 상기 제2기판 상에 배치되며,
    상기 표시부 및 상기 센싱부는 상하 방향으로 배치되는 이미지 센싱이 가능한 표시 장치.
  17. 삭제
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 센싱 영역과 상기 비센싱 영역 사이에는,
    상기 센싱 영역 및 상기 비센싱 영역보다 낮은 높이로 형성되는 단락 영역, 또는 절연층을 포함하고 상기 센싱 영역 및 상기 비센싱 영역보다 높은 높이로 형성되는 절연영역을 포함하고,
    상기 단락 영역 또는 상기 절연 영역은 상기 센싱 영역 및 상기 비센싱 영역을 상호 절연시키는 이미지 센싱이 가능한 표시 장치.
  19. 삭제
  20. 제 1 항에 있어서,
    상기 센싱부는 포토 다이오드로 형성되는 센싱 유닛을 포함하고,
    상기 센싱 유닛은 상기 반사광의 에너지 준위에 따라서 서로 다른 전압값을 갖는 출력신호가 생성되도록 하는 이미지 센싱이 가능한 표시 장치.
  21. 제 1 항에 있어서,
    상기 센싱부는, 상기 표시영역 전체 또는 일부에 배치되는 것을 특징으로 하는 이미지 센싱이 가능한 표시 장치.
KR1020150124781A 2014-09-04 2015-09-03 이미지 센싱이 가능한 표시 장치 KR101758047B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/KR2015/009331 WO2016036179A1 (ko) 2014-09-04 2015-09-04 이미지 센싱이 가능한 표시 장치

Applications Claiming Priority (12)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20140117620 2014-09-04
KR1020140117620 2014-09-04
KR1020140156874 2014-11-12
KR20140156868 2014-11-12
KR20140156874 2014-11-12
KR1020140156868 2014-11-12
KR20150017037 2015-02-03
KR1020150017037 2015-02-03
KR1020150045409 2015-03-31
KR1020150045308 2015-03-31
KR20150045308 2015-03-31
KR20150045409 2015-03-31

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160029698A KR20160029698A (ko) 2016-03-15
KR101758047B1 true KR101758047B1 (ko) 2017-07-17

Family

ID=55542204

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150124781A KR101758047B1 (ko) 2014-09-04 2015-09-03 이미지 센싱이 가능한 표시 장치
KR1020150124770A KR101754065B1 (ko) 2014-09-04 2015-09-03 이미지 센싱이 가능한 표시 장치

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150124770A KR101754065B1 (ko) 2014-09-04 2015-09-03 이미지 센싱이 가능한 표시 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (2) KR101758047B1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10712851B2 (en) 2018-03-30 2020-07-14 Samsung Electronics Co., Ltd. Electronic device and method for controlling the same
US10978523B2 (en) 2018-10-08 2021-04-13 Samsung Electronics Co., Ltd. Visible light sensor embedded organic light emitting diode display panels and display devices including the same
US11837010B2 (en) 2020-08-14 2023-12-05 Samsung Display Co., Ltd. Input sensing method and input sensing device including the same

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9961178B2 (en) 2016-03-24 2018-05-01 Motorola Mobility Llc Embedded active matrix organic light emitting diode (AMOLED) fingerprint sensor
KR20170112359A (ko) * 2016-03-31 2017-10-12 주식회사 뷰웍스 티에프티 패널 타입 지문 인식 센서
EP3236390B1 (en) * 2016-04-19 2021-11-24 Samsung Electronics Co., Ltd. Electronic device supporting fingerprint verification and method for operating the same
KR101796660B1 (ko) 2016-04-19 2017-11-10 삼성전자주식회사 지문 인식 기능을 지원하는 전자 장치 및 이의 운용 방법
CN108604296B (zh) * 2016-04-28 2022-05-27 韩国科泰高科株式会社 发光指纹识别面板及包括其的指纹识别显示装置
KR102646280B1 (ko) 2016-05-27 2024-03-12 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치 및 이의 제조 방법
KR101998458B1 (ko) * 2016-06-01 2019-07-10 연세대학교 산학협력단 교류 기반 발광 소자 및 이를 이용한 지문 인식 센서 플랫폼
KR101683759B1 (ko) * 2016-08-29 2016-12-07 실리콘 디스플레이 (주) 지문 인식 센서 및 이를 포함하는 휴대용 표시장치
KR20180061482A (ko) 2016-11-28 2018-06-08 삼성디스플레이 주식회사 표시장치
KR102515292B1 (ko) * 2016-11-30 2023-03-29 엘지디스플레이 주식회사 박막 평판형 광학 이미지 센서 및 광학 이미지 센서 내장형 평판 표시장치
KR102599536B1 (ko) 2017-01-26 2023-11-08 삼성전자 주식회사 생체 센서를 갖는 전자 장치
KR102331464B1 (ko) 2017-04-18 2021-11-29 삼성전자주식회사 디스플레이 영역에 형성된 생체 정보 센싱 영역을 이용한 생체 정보 획득 방법 및 이를 지원하는 전자 장치
US10643051B2 (en) 2017-07-13 2020-05-05 Samsung Electronics Co., Ltd. Optics-based fingerprint sensor, electric device including optics-based fingerprint sensor, and operation method of electric device
KR102517161B1 (ko) * 2017-09-07 2023-04-03 엘지디스플레이 주식회사 표시장치, 표시장치를 포함한 모바일 정보 단말기와 지문 인식 방법
KR102534186B1 (ko) * 2017-11-10 2023-05-19 삼성전자주식회사 지문 센서를 포함하는 전자 장치
WO2022186574A1 (ko) * 2021-03-05 2022-09-09 삼성전자 주식회사 센서 모듈의 성능을 향상 시킬 수 있는 전자 장치 및 방법

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013058464A1 (en) * 2011-10-21 2013-04-25 Silicon Display Technology Intensified sensor array for static electricity

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101264727B1 (ko) * 2009-09-24 2013-05-15 엘지디스플레이 주식회사 터치 패널 내장형 액정 표시 장치

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013058464A1 (en) * 2011-10-21 2013-04-25 Silicon Display Technology Intensified sensor array for static electricity

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10712851B2 (en) 2018-03-30 2020-07-14 Samsung Electronics Co., Ltd. Electronic device and method for controlling the same
US11281320B2 (en) 2018-03-30 2022-03-22 Samsung Electronics Co., Ltd. Electronic device and method for controlling the same
US10978523B2 (en) 2018-10-08 2021-04-13 Samsung Electronics Co., Ltd. Visible light sensor embedded organic light emitting diode display panels and display devices including the same
US11716892B2 (en) 2018-10-08 2023-08-01 Samsung Electronics Co., Ltd. Visible light sensor embedded organic light emitting diode display panels and display devices including the same
US11837010B2 (en) 2020-08-14 2023-12-05 Samsung Display Co., Ltd. Input sensing method and input sensing device including the same

Also Published As

Publication number Publication date
KR20160029697A (ko) 2016-03-15
KR20160029698A (ko) 2016-03-15
KR101754065B1 (ko) 2017-07-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101758047B1 (ko) 이미지 센싱이 가능한 표시 장치
US10840313B2 (en) Display device
US11121196B2 (en) Display device
KR100987381B1 (ko) 유기 발광 디스플레이 장치
US20190259823A1 (en) Organic light emitting diode display device
US10763315B2 (en) Display apparatus including light receiving pixel area
JP4953484B2 (ja) タッチスクリーン機能を持つ有機発光ディスプレイ装置
KR101058106B1 (ko) 표시 장치
WO2020186428A1 (zh) 显示面板及其制作方法
TW202117694A (zh) 顯示裝置、識別方法及程式
KR100964234B1 (ko) 유기 발광 디스플레이 장치
US11049901B2 (en) Display apparatus including light-receiving device
US20130135256A1 (en) Organic light emitting diode display
CN103353817A (zh) 有机发光显示装置
WO2016036177A1 (ko) 이미지 센싱이 가능한 표시 장치
WO2016036179A1 (ko) 이미지 센싱이 가능한 표시 장치
JP2011040042A (ja) タッチスクリーンディスプレイ装置
KR20110101435A (ko) 적외선 센서, 이를 포함하는 터치패널 및 입체용 컬러 이미지센서
KR101977062B1 (ko) 이미지 센싱이 가능한 표시 장치
KR100937868B1 (ko) 스타일러스 펜 및 이를 구비한 평판 디스플레이 장치
CN116057607A (zh) 显示装置、显示模块及电子设备
US20240143104A1 (en) Electronic device and interface device including the same
US11974487B2 (en) Display device
KR20190076154A (ko) 유기발광다이오드 표시장치
KR20120106476A (ko) 적외선 광정류기가 포함된 양자점 소자 제조 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant