KR101784781B1 - 주변에 구성된 초음파 생체인식 센서를 가진 디스플레이 - Google Patents

Abstract

초음파 지문 또는 생체인식 감지 능력을 통합하는 픽셀화된 디스플레이 모듈들을 제공하는 다양한 기술들 및 장치들이 개시된다. 일부 구현들에서는, 초음파 지문 센서와 디스플레이 모듈의 디스플레이 컴포넌트들이 공통 백플레인을 공유할 수도 있다. 일부 구현들에서는, 초음파 지문 센서가 디스플레이 모듈 내의 다른 컴포넌트들과 플렉스 케이블을 공유할 수도 있다. 일부 구현들에서, 초음파 지문 센서는 디스플레이 모듈에 터치 입력을 제공하는 데 사용되는 커버 글라스 상의 전도성 트레이스들을 레버리지할 수도 있다.

Description

주변에 구성된 초음파 생체인식 센서를 가진 디스플레이{DISPLAY WITH PERIPHERALLY CONFIGURED ULTRASONIC BIOMETRIC SENSOR}

[0001] 본 출원은 2013년 6월 3일자 출원된 미국 가특허출원 제61/830,582호 및 2013년 11월 14일자 출원된 미국 특허출원 제14/071,362호에 대한 35 U.S.C.§119(e) 하에서의 우선권의 이익을 주장하며, 이 출원들 둘 다 이로써 그 전체가 그리고 모든 목적들을 위해 인용에 의해 본 명세서에 포함된다.

[0002] 본 개시는 일반적으로 픽셀화된 디지털 디스플레이 모듈들에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 개시는 초음파 지문 및 생체인식 센서들이 통합된 디스플레이 모듈들에 관한 것이다.

[0003] 초음파 센서 시스템에서는, 초음파 전달 매체 또는 매체들을 통해 그리고 검출될 대상을 향해 초음파를 전송하기 위해 초음파 송신기가 사용될 수 있다. 송신기는 대상으로부터 반사되는 초음파의 부분들을 검출하도록 구성된 초음파 센서와 동작 가능하게 연결될 수 있다. 예를 들어, 초음파 지문 영상기들에서, 매우 짧은 간격의 시간 동안 송신기를 시작 및 중단함으로써 초음파 펄스가 발생될 수 있다. 초음파 펄스에 의해 마주치게 된 각각의 재료 계면에서, 초음파 펄스의 일부가 반사된다.

[0004] 예를 들어, 초음파 지문 영상기와 관련하여, 지문 이미지를 얻기 위해 사람의 손가락이 놓일 수 있는 압판의 여기저기를 초음파가 이동할 수 있다. 압판을 거쳐간 후, 초음파의 어떤 부분들은 압판과 접촉하는 피부, 예를 들어 지문 능선들과 접하게 되는 한편, 초음파의 다른 부분들은 공기, 예를 들어 지문의 인접한 능선들 사이의 골들과 접하며 서로 다른 세기들로 다시 초음파 센서 쪽으로 반사될 수 있다. 손가락과 연관된 반사 신호들은 처리되어 반사 신호의 신호 강도를 나타내는 디지털 값으로 변환될 수 있다. 분산된 영역에 걸쳐 이러한 다수의 반사 신호들이 모이면, 이러한 신호들의 디지털 값들이 예를 들어, 디지털 값들을 이미지로 변환함으로써 분산된 영역에 걸친 신호 강도의 그래픽 디스플레이를 제시하는 데 사용될 수 있으며, 이로써 지문의 이미지를 제시할 수 있다. 따라서 초음파 센서 시스템이 지문 센서 또는 다른 타입의 생체인식 센서로서 사용될 수 있다. 일부 구현들에서는, 검출된 신호 강도가 능선 구조 상세의 깊이를 나타내는 손가락의 등고선 지도에 맵핑될 수도 있다.

[0005] 본 개시의 시스템들, 방법들 및 디바이스들은 각각 여러 가지 혁신적인 양상들을 갖는데, 이러한 양상들 중 단 하나의 양상이 본 명세서에서 개시되는 바람직한 속성들을 단독으로 책임지는 것은 아니다.

[0006] 일부 구현들에서, 박막 트랜지스터(TFT: thin-film transistor) 백플레인이 제공될 수 있다. 상기 TFT 백플레인은 제 1 면 및 반대쪽 제 2 면을 갖는 기판을 포함할 수도 있다. 디스플레이 픽셀 회로들의 어레이가 상기 제 1 면 상에 또는 상기 제 1 면 내에 로케이팅될 수 있으며, 각각의 디스플레이 픽셀 회로는 상기 TFT 백플레인에 접속 가능한 디스플레이 디바이스의 디스플레이 픽셀이 발광 상태, 광 투과 상태 또는 광 반사 상태를 변경시키게 하도록 구성된다. 센서 픽셀 회로들의 어레이가 상기 제 1 면 상에 또는 상기 제 1 면 내에 로케이팅될 수도 있으며, 각각의 센서 픽셀 회로는 어레이 위치로부터 센서 회로로 제공되는 전하를 판독하도록 구성된, 상기 센서 회로의 일부를 형성하도록 구성된다. 상기 디스플레이 픽셀 회로들의 어레이 및 상기 센서 픽셀 회로들의 어레이는 상기 TFT 백플레인의 중첩하지 않는 영역들을 점유할 수 있다.

[0007] 상기 TFT 백플레인의 일부 구현들에서, 상기 센서 픽셀 회로들의 어레이는 압전 초음파 생체인식 센서를 위한 압전 센서 회로의 일부를 형성하도록 구성될 수도 있다. 이러한 일부 구현들에서, 상기 압전 초음파 생체인식 센서는 지문 센서일 수도 있다. 이러한 일부 추가 구현들에서, 상기 지문 센서는 적어도 2개의 손가락들로부터 동시에 지문들을 캡처하기에 충분히 클 수도 있다. 일부 구현들에서, 상기 압전 초음파 생체인식 센서는 장문 인식(palmprint) 센서일 수도 있다.

[0008] 상기 TFT 백플레인의 일부 구현들에서, 상기 TFT 백플레인은 또한 상기 센서 픽셀 회로들의 어레이와 별개인 단일 센서 픽셀 회로를 포함할 수도 있으며, 상기 단일 픽셀 회로는 초음파 버튼으로서 작동하도록 구성된다.

[0009] 상기 TFT 백플레인의 일부 구현들에서, 상기 TFT 백플레인은 또한 픽셀 입력 전극들의 어레이를 포함할 수도 있다. 이러한 구현들에서, 각각의 픽셀 입력 전극은 상기 센서 픽셀 회로들의 어레이 내의 센서 픽셀 회로를 오버레이할 수도 있다. 상기 센서 픽셀 회로들은 제 1 방향에서 제 1 피치 거리로 이격될 수도 있고, 각각의 픽셀 입력 전극은 상기 제 1 방향으로 상기 제 1 피치 거리의 약 70%를 초과하고 상기 제 1 피치 거리 미만인 공칭 폭을 가질 수도 있다.

[0010] 상기 TFT 백플레인의 일부 구현들에서, 상기 TFT 백플레인은 또한 상기 센서 픽셀 회로들의 어레이를 오버레이하는 압전 계층을 포함할 수도 있다.

[0011] 상기 TFT 백플레인의 일부 구현들에서, 상기 센서 픽셀 회로들은 인치당 대략 500개 센서 픽셀 회로들 또는 그 이상의 밀도로 배열될 수도 있다.

[0012] 상기 TFT 백플레인의 일부 구현들에서, 상기 TFT 백플레인은 또한 상기 디스플레이 픽셀 회로들의 어레이에 의해 점유되는 상기 TFT 백플레인의 영역 내에서 실질적으로 서로 평행하고 제 1 피치 거리만큼 이격되는 복수의 디스플레이 데이터 트레이스(trace)들을 포함할 수도 있다. 이러한 구현들에서, 상기 TFT 백플레인은 또한 디스플레이 팬아웃을 포함할 수도 있다. 상기 디스플레이 데이터 트레이스들은 상기 제 1 피치 거리만큼 이격되어 상기 디스플레이 팬아웃에 진입할 수 있고 상기 제 1 피치 거리 미만인 제 2 피치 거리만큼 이격되어 상기 디스플레이 팬아웃을 빠져나올 수 있다. 상기 디스플레이 팬아웃은 실질적으로 상기 센서 픽셀 회로들의 어레이와 상기 디스플레이 픽셀 회로들의 어레이 사이에 로케이팅될 수 있다.

[0013] 상기 TFT 백플레인의 이러한 일부 구현들에서, 상기 TFT 백플레인은 또한 상기 센서 픽셀 회로들의 어레이에 의해 점유되는 상기 TFT 백플레인의 영역 내에서 실질적으로 서로 평행하고 제 3 피치 거리만큼 이격되는 복수의 센서 데이터 트레이스들을 포함할 수도 있다. 이러한 TFT 백플레인 구현들에서, 상기 TFT 백플레인은 또한 센서 팬아웃을 포함할 수도 있다. 상기 센서 데이터 트레이스들은 상기 제 3 피치 거리만큼 이격되어 상기 센서 팬아웃에 진입할 수 있고 상기 제 3 피치 거리 미만인 제 4 피치 거리만큼 이격되어 상기 센서 팬아웃을 빠져나올 수 있다.

[0014] 상기 TFT 백플레인의 이러한 일부 추가 구현들에서, 상기 TFT 백플레인은 또한 둘 다 상기 TFT 백플레인 상에 로케이팅된 디스플레이 드라이버 칩과 센서 드라이버 칩을 포함할 수도 있다. 상기 디스플레이 드라이버 칩은 상기 디스플레이 팬아웃을 빠져나오며 상기 제 2 피치 거리를 갖는 상기 디스플레이 데이터 트레이스들에 전기적으로 접속될 수 있고, 상기 센서 드라이버 칩은 상기 센서 팬아웃을 빠져나오며 상기 제 4 피치 거리를 갖는 상기 센서 데이터 트레이스들에 전기적으로 접속될 수 있다. 상기 센서 드라이버 칩과 상기 디스플레이 드라이버 칩은 개별 칩들일 수도 있다.

[0015] 상기 TFT 백플레인의 일부 추가 구현들에서, 상기 TFT 백플레인은 또한 상기 TFT 백플레인 상에 로케이팅된 결합된 디스플레이 및 센서 드라이버 칩을 포함할 수도 있다. 상기 결합된 디스플레이 및 센서 드라이버 칩은 상기 디스플레이 팬아웃을 빠져나오며 상기 제 2 피치 거리를 갖는 상기 디스플레이 데이터 트레이스들뿐만 아니라, 상기 센서 팬아웃을 빠져나오며 상기 제 4 피치 거리를 갖는 상기 센서 데이터 트레이스들에도 전기적으로 접속될 수 있다. 상기 결합된 디스플레이 및 센서 드라이버 칩은 단일 집적 칩일 수도 있다.

[0016] 일부 구현들에서, 디스플레이 모듈이 제공될 수 있다. 상기 디스플레이 모듈은 상기 디스플레이 모듈의 액티브 디스플레이 영역보다 더 큰 크기의 커버 글라스를 가질 수도 있다. 상기 디스플레이 모듈은 또한 제 1 면 및 반대쪽 제 2 면을 갖는 박막 트랜지스터(TFT) 백플레인을 포함할 수도 있다. 상기 TFT 백플레인은 상기 제 1 면 상에 또는 상기 제 1 면 내에 로케이팅된 디스플레이 픽셀 회로들의 어레이 및 상기 제 1 면 상에 또는 상기 제 1 면 내에 로케이팅된 센서 픽셀 회로들의 어레이를 가질 수 있으며, 각각의 센서 픽셀 회로는 압전 센서를 위한 압전 센서 회로의 일부를 형성하도록 구성된다. 상기 디스플레이 픽셀 회로들의 어레이 및 상기 센서 픽셀 회로들의 어레이는 상기 TFT 백플레인의 중첩하지 않는 영역들을 점유할 수 있다. 상기 디스플레이 모듈은 또한 상기 커버 글라스와 상기 TFT 백플레인 사이에 스태킹되어 상기 디스플레이 픽셀 회로들의 어레이와 함께, 상기 디스플레이 모듈에 디스플레이 기능을 제공하도록 구성된 하나 또는 그보다 많은 디스플레이 컴포넌트들을 포함할 수도 있다. 상기 디스플레이 모듈은 또한 초음파 센서 시스템을 포함할 수도 있다. 상기 초음파 센서 시스템의 적어도 일부는 상기 TFT 백플레인과 상기 커버 글라스 사이에 로케이팅될 수도 있고, 상기 센서 픽셀 회로들의 어레이는 상기 초음파 센서 시스템의 일부를 형성할 수도 있다.

[0017] 이러한 일부 디스플레이 모듈 구현들에서, 상기 초음파 센서 시스템은 초음파 송신기 및 초음파 수신기를 스택 방식으로 포함할 수도 있고, 상기 초음파 송신기와 상기 커버 글라스 간의 거리 및 상기 초음파 수신기와 상기 커버 글라스 간의 거리는 둘 다 실질적으로 갭들이 없을 수도 있다.

[0018] 이러한 일부 디스플레이 모듈 구현들에서, 상기 초음파 송신기는 제 1 송신기 전극과 제 2 송신기 전극 사이에 삽입된 압전 초음파 송신기 계층을 포함할 수도 있고, 상기 초음파 수신기는 상기 센서 픽셀 회로들의 어레이와 수신기 바이어스 전극 사이에 삽입된 압전 초음파 수신기 계층을 포함할 수도 있다. 상기 디스플레이 모듈의 이러한 일부 추가 구현들에서, 상기 초음파 수신기는 상기 TFT 백플레인과 상기 커버 글라스 사이에 삽입될 수도 있다.

[0019] 일부 구현들에서, 상기 디스플레이 모듈은 상기 커버 글라스 상에 형성된 전도성 터치 계층을 포함할 수도 있고, 상기 수신기 바이어스 전극은 상기 전도성 터치 계층의 일부분에 의해 제공될 수 있다. 이러한 일부 추가 구현들에서, 상기 센서 픽셀 회로들의 어레이 주위의 전도성 터치 계층은 은 잉크로 전기적으로 보강될 수도 있고, 상기 센서 픽셀 회로들의 어레이 내의 전도성 터치 계층은 실질적으로 은 잉크가 없을 수도 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 상기 전도성 터치 계층의 전기적으로 보강된 부분은 상기 전도성 터치 계층의 나머지의 평균 또는 공칭 전기 전도성보다 실질적으로 더 높은 전기 전도성을 가질 수도 있다.

[0020] 상기 디스플레이 모듈의 일부 구현들에서, 상기 디스플레이 모듈은 상기 초음파 수신기와 스택 구성으로 배열된 하나 또는 그보다 많은 스페이서들을 포함할 수도 있다. 상기 커버 글라스와 상기 TFT 백플레인 사이에 스태킹된 하나 또는 그보다 많은 디스플레이 컴포넌트들은 디스플레이 스택 두께를 가질 수도 있다. 상기 수신기 바이어스 전극을 포함한 상기 초음파 수신기는 상기 디스플레이 스택 두께 미만인 초음파 수신기 두께를 가질 수도 있고, 하나 또는 그보다 많은 스페이서들 그리고 상기 수신기 바이어스 전극 및 상기 초음파 수신기와 상기 하나 또는 그보다 많은 스페이서들 간의 임의의 접착 또는 본딩 계층들을 포함한 상기 초음파 수신기의 스택 구성은 상기 디스플레이 스택 두께와 실질적으로 동일한 제 1 스택 두께를 가질 수도 있다.

[0021] 일부 구현들에서, 박막 트랜지스터(TFT) 백플레인이 제공될 수 있다. 상기 TFT 백플레인은 제 1 면 및 반대쪽 제 2 면을 갖는 기판, 상기 제 1 면 상에 또는 상기 제 1 면 내에 로케이팅된 디스플레이 픽셀 회로들의 어레이 ― 각각의 디스플레이 픽셀 회로는 상기 TFT 백플레인과 접속 가능한 디스플레이 디바이스의 디스플레이 픽셀이 발광 상태, 광 투과 상태 또는 광 반사 상태를 변경시키게 함 ―, 및 상기 제 1 면 상에 또는 상기 제 1 면 내에 로케이팅된 센서 픽셀 회로를 포함할 수도 있으며, 상기 센서 픽셀 회로는 센서 회로로 제공되는 전하를 판독하도록 구성된, 상기 센서 회로의 일부를 형성하도록 구성된다. 상기 디스플레이 픽셀 회로들의 어레이와 상기 센서 픽셀 회로는 상기 TFT 백플레인의 중첩하지 않는 영역들을 점유할 수도 있다.

[0022] 이러한 일부 구현들에서, 상기 TFT 백플레인은 하나 또는 그보다 많은 추가 센서 픽셀 회로들을 포함할 수도 있다. 일부 추가적인 이러한 구현들에서, 상기 센서 픽셀 회로와 상기 하나 또는 그보다 많은 추가 센서 픽셀 회로들은 슬라이더 제어를 제공하도록 구성될 수도 있다l.

[0023] 상기 TFT 백플레인의 일부 구현들에서, 상기 센서 픽셀 회로는 버튼 제어부가 되도록 구성될 수도 있다.

[0024] 상기 TFT 백플레인의 일부 구현들에서, 상기 TFT 백플레인은 또한 상기 제 1 면 상에 또는 상기 제 1 면 내에 로케이팅된 제 2 센서 픽셀 회로들의 어레이를 포함할 수도 있으며, 각각의 제 2 센서 픽셀 회로는 어레이 위치로부터 제 2 센서 회로로 제공되는 전하를 판독하도록 구성된, 상기 제 2 센서 회로의 일부를 형성하도록 구성된다. 상기 디스플레이 픽셀 회로들의 어레이와 상기 제 2 센서 픽셀 회로들의 어레이는 상기 TFT 백플레인의 중첩하지 않는 영역들을 점유할 수도 있다.

[0025] 본 명세서에서 설명되는 청구 대상의 하나 또는 그보다 많은 구현들의 세부사항들은 아래 설명 및 첨부 도면들에서 제시된다. 설명, 도면들 및 청구항들로부터 다른 특징들, 양상들 및 이점들이 명백해질 것이다. 다음 특징들의 상대적 치수들은 실척대로 그려지지 않을 수도 있다는 점에 주의한다.
[0026] 다양한 도면들의 동일한 참조 부호들 및 명칭들은 동일한 엘리먼트들을 지시한다.
[0027] 도 1a - 도 1c는 초음파 센서 시스템의 개략도의 일례를 보여준다.
[0028] 도 2는 초음파 센서 시스템의 분해도의 일례를 보여준다.
[0029] 도 3a는 초음파 센서에 대한 픽셀들의 4 × 4 픽셀 어레이의 일례를 보여준다.
[0030] 도 3b는 초음파 센서 시스템의 고레벨 블록도의 일례를 보여준다.
[0031] 도 4는 통합 초음파 생체인식 센서를 가진 디스플레이 모듈의 일례를 도시한다.
[0032] 도 5는 통합 초음파 생체인식 센서를 가진 디스플레이 모듈의 다른 예를 도시한다.
[0033] 도 6은 통합 초음파 생체인식 센서가 없는 디스플레이 모듈의 일례를 도시한다.
[0034] 도 7은 통합 초음파 생체인식 센서를 수용하도록 변경된 팬아웃을 가진 도 6의 디스플레이 모듈의 예를 도시한다.
[0035] 도 8a는 큰 폭의 초음파 생체인식 센서를 가진 도 4의 디스플레이 모듈의 예를 도시한다.
[0036] 도 8b는 장문 인식 센서로서 사용되는 큰 폭의 초음파 생체인식 센서를 가진 예시적인 디스플레이 모듈의 측면도를 도시한다.
[0037] 도 9는 통합 초음파 생체인식 센서를 가진 디스플레이 모듈의 일례의 개념적인 측면도를 도시한다.
[0038] 도 10은 통합 초음파 생체인식 센서를 가진 디스플레이 모듈의 다른 예의 개념적인 측면도를 도시한다.
[0039] 도 11은 통합 초음파 생체인식 센서를 가진 디스플레이 모듈의 다른 예의 개념적인 측면도를 도시한다.
[0040] 도 12는 도 4에 도시된 것과 비슷하지만 백플레인에 통합된 추가 초음파 버튼들을 갖는 디스플레이 모듈의 평면도를 도시한다.
[0041] 도 13은 도 11에 도시된 디스플레이 모듈에 대한 터치 계층의 개념적인 평면도를 도시한다.

[0042] 다음 설명은 본 개시의 혁신적인 양상들을 설명할 목적들로 특정 구현들에 관련된다. 그러나 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 명세서의 교시들이 다수의 다양한 방식들에 적용될 수 있다고 쉽게 인식할 것이다. 설명되는 구현들은 초음파 감지를 위한 임의의 디바이스, 장치 또는 시스템으로 구현될 수 있다. 또한, 설명되는 구현들은 모바일 전화들, 멀티미디어 인터넷 가능 셀룰러 전화들, 모바일 텔레비전 수상기들, 무선 디바이스들, 스마트폰들, 블루투스® 디바이스들, 개인용 데이터 보조기기(PDA: personal data assistant)들, 무선 전자 메일 수신기들, 핸드헬드 또는 휴대용 컴퓨터들, 넷북들, 노트북들, 스마트북들, 태블릿들, 프린터들, 복사기들, 스캐너들, 팩시밀리 디바이스들, 글로벌 포지셔닝 시스템(GPS: global positioning system) 수신기들/내비게이터들, 카메라들, (MP3 플레이어들과 같은) 디지털 미디어 플레이어들, 캠코더들, 게임 콘솔들, 손목시계들, 시계들, 계산기들, 텔레비전 모니터들, 평판 디스플레이들, 전자 판독 디바이스들(예를 들어, e-리더들), 모바일 헬스 디바이스들, 컴퓨터 모니터들, (주행거리계 및 속도계 디스플레이들 등을 포함하는) 자동 디스플레이들, 조종석 컨트롤들 및/또는 디스플레이들, (차량 내 후방 카메라의 디스플레이와 같은) 카메라 뷰 디스플레이들, 전자 사진들, 전자 광고판들 또는 사인들, 프로젝터들, 건축 구조물들, 전자레인지들, 냉장고들, 스테레오 시스템들, 카세트 레코더들 또는 플레이어들, DVD 플레이어들, CD 플레이어들, VCR들, 라디오들, 휴대용 메모리 칩들, 세탁기들, 건조기들, 세탁기/건조기들, 주차 미터들, (미세 전기 기계 시스템(MEMS: microelectromechanical systems) 애플리케이션들뿐만 아니라, 비-EMS 애플리케이션들도 포함하는 전기 기계 시스템(EMS: electromechanical systems) 애플리케이션들에서와 같은) 패키징, (장신구나 의류 한 벌에 대한 이미지들의 디스플레이와 같은) 미적 구조물들 및 다양한 EMS 디바이스들과 같은, 그러나 이에 한정된 것은 아닌 다양한 전자 디바이스들에 포함되거나 이들과 연관될 수도 있다고 여겨진다. 본 명세서의 교시들은 또한 전자 스위칭 디바이스들, 무선 주파수 필터들, 센서들, 가속도계들, 자이로스코프들, 동작 감지 디바이스들, 자력계들, 가전용 관성 컴포넌트들, 가전제품들의 부품들, 버랙터들, 액정 디바이스들, 전기 영동 디바이스들, 드라이브 방식들, 제조 프로세스들 및 전자 테스트 장비와 같은, 그러나 이들에 한정된 것은 아닌 애플리케이션들에 사용될 수 있다. 따라서 교시들은 단지 도면들에 도시된 구현들로만 한정되는 것으로 의도되는 것이 아니라, 대신에 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 쉽게 명백한 바와 같이 넓은 적용 가능성을 갖는다.

[0043] 본 명세서에서 설명되는 구현들은 디스플레이 모듈의 디스플레이 영역에 주변적인 위치에 지문 센서와 같은 초음파 생체인식 센서를 포함하는 픽셀화된 디스플레이 모듈들에 관한 것이다. 본 명세서에서 개요가 설명되는 다양한 개념들은 주로 액정 디스플레이와의 통합에 관해 논의되지만, OLED, LED, e-잉크, 미세 전기 기계 시스템(MEMS) 기반 반사형 디스플레이들 등을 포함하는 다른 타입들의 디스플레이 기술을 사용하는 디스플레이 모듈들로 구현될 수도 있다. 본 개시에서 뒤에 더 상세히 논의되는 바와 같이, 예를 들어, 커버 글라스를 갖는 임의의 디스플레이가 커버 글라스에 장착되는 초음파 생체인식 센서와의 통합을 위한 잠재적 후보로서의 역할을 할 수도 있다. 추가로, 디스플레이 픽셀 회로 제공 백플레인을 갖는 임의의 디스플레이가, 백플레인이 픽셀 회로들의 2개의 어레이들 ― 디스플레이 픽셀들에 전압 또는 전류를 전달하도록 구성된 디스플레이 픽셀 회로들의 어레이 및 압전 수신기 계층에서 발생되는 전하를 검출하도록 구성된 센서 픽셀 회로들의 별개의 어레이를 포함하도록 초음파 생체인식 센서와의 통합을 위한 잠재적 후보로서의 역할을 할 수도 있다. 이러한 개념들은 또한 본 개시에서 뒤에 더 상세히 논의된다.

[0044] 본 명세서에서 개요가 설명되는 다양한 개념들은 일반적으로 여러 가지로 유리할 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에서 설명되는 구현들 중 다수에 의해 제공되는 한 가지 중요한 이점은 디스플레이 영역의 주변부 근처에 초음파 지문 센서가 통합된 휴대 전화 크기의 디스플레이 모듈이 제공될 수 있다는 점이다. 이러한 초음파 지문 센서는 예를 들어, 내부 회로, 또는 외부 관점에서는 다수에 의해 미적이지 않은 것으로 여겨지는 다른 디바이스 특징들을 가리기 위해 스크린 인쇄되거나 아니면 불투명하게 렌더링된 커버 글라스 부분들과 같은 빛에 불투명한 커버 글라스 부분들을 통해서도, 커버 글라스를 통한 지문 이미징을 가능하게 할 수 있다. 이는 휴대용 디바이스의 전체 설계 미학을 희생하지 않으면서 디바이스 소유자에 대한 부가된 보호 레벨을 나타내는 이러한 디스플레이 모듈을 이용하는 휴대용 전자 디바이스들에 대한 생체인식 액세스 제어를 가능하게 할 수도 있다.

[0045] 뒤에 더 설명되는 바와 같은 다른 이점은 초음파 지문 센서에 대한 센서 픽셀 회로들이 기존의 디스플레이 픽셀 회로에 대해(또는 이러한 디스플레이 픽셀 회로들을 생산하는 데 사용되는 제조 프로세스에 대해) 변화가 거의 또는 전혀 없이 기존의 디스플레이 픽셀 회로 백플레인들 상에 구현될 수 있다는 점이다. 일부 구현들에서는, 최소한의 추가 노력으로 센서 픽셀 회로들의 어레이에 대한 설계가 단순히 백플레인 설계에 복사될 수도 있다. 어떤 경우들에는, 기존의 백플레인 상의 디스플레이 픽셀 회로들에서 이미 증명되어 사용되는 회로 컴포넌트 설계들, 예를 들어 멀티플렉서들, 드라이버들 등이 또한 센서 픽셀 회로 또는 수반되는 센서 회로에서 회로 기능을 제공하는 데 사용될 수도 있다. 추가 이익은 백플레인 상의 디스플레이 관련 회로의 구성을 통제하도록 공식화된 설계 규칙들이 동일한 백플레인 상에 제공되는 초음파 지문 센서 관련 회로에 동일하게 적용 가능할 수도 있다는 점이다. 따라서 다른 방안들을 이용하여 디스플레이 모듈들에 지문 감지 능력을 제공하기 위해 달리 들이게 될 수도 있는 것보다 상당히 감소된 노력으로, 디스플레이 픽셀 회로들의 어레이와 센서 픽셀 회로들의 어레이를 둘 다 제공하는 백플레인의 구현이 달성 가능할 수도 있다.

[0046] 이러한 이익들의 충분한 함의들은 쉽게 분명하지는 않으며, 적어도 약간은 언급할 만하다. 스크래치로부터 새로운 TFT 백플레인 설계를 만들어 내는 것은 백플레인 제조업자에 의한 자원들의 상당한 지출을 수반할 수도 있다. 그 결과, 이러한 제조업자들은 현실적인 의미로는, 소비자가 수십만 또는 수백만 개의 백플레인들의 구매를 충당할 의지가 있지 않은 한 흔히 이러한 모험들에 투자하길 꺼린다. 결국, 잠재적 소비자들은 흔히 이러한 지출들을 충당할 수 없으며, 따라서 새로운 백플레인 설계들의 구현에 상당한 장벽들이 존재한다. 그러나 백플레인 제조업자가 기존의 증명된 디스플레이 백플레인을 레버리지할 수 있고 백플레인에 초음파 지문 스캐닝 능력을 쉽게 통합하거나 지원할 수 있다면, 제조업자는 이러한 설계를 속행할 여지가 훨씬 더 클 것이다.

[0047] 기존의 디스플레이 모듈에 초음파 지문 센서를 통합하는 것에 대한 다른 이점은 이러한 지문 센서들은 디스플레이 영역 밖에, 즉 디스플레이 영역 주변에 있는 디스플레이 모듈 내의 위치에 로케이팅되는 것으로 인해, 일반적으로 사용되는 다양한 터치 인터페이스 기술들이 성능에 거의 또는 전혀 변화없이 디스플레이 모듈의 디스플레이 부분과 함께 사용되게 할 수 있다는 점이다. 예를 들어, 디스플레이 영역 밖의 영역에서 디스플레이 모듈에 로케이팅된 초음파 지문 센서는 디스플레이 영역 상에 오버레이되는 저항성 또는 정전용량식 터치 센서 계층에 간섭하지 않을 것이다. 따라서 본 명세서에서 개요가 설명되는 디스플레이 모듈들에 관한 초음파 지문 센서 배치 및 통합 개념들이 매우 다양한 여러 가지 터치 감지 기술들에 사용될 수 있다.

[0048] 일반적으로 말하면, 최신 전기 컴포넌트들의 설계에서 흔히 뒤따르는 두 가지 설계 패러다임들이 존재한다. 첫 번째에서는, 컴포넌트들이 분류되어 쉽게 교환된다 ― 컴포넌트들이 이들의 접속들, 전력 요건들, 입력 및 출력들 등에 관해 표준화되어, 이들이 어셈블리로 쉽게 통합되게 할 수 있다. 이러한 분류는 디바이스에 사용될 수 있는 컴포넌트들의 선택 면에서 디바이스 설계자, 예를 들어 모바일 디바이스 설계자에게 고도의 유연성을 허용한다.

[0049] 대조적인 접근 방식은 개별 컴포넌트들에 의해 정상적으로 제공되는 기능을 단일 디바이스에 통합하는 것이다. 이 접근 방식은 2개의 개별 컴포넌트들에 의해 정상적으로 제공되는 기능을 제공하기 위해 공통 세트의 회로들이 사용될 수 있을 때 또는 2개의 컴포넌트들 상호 보완적인 기능을 가질 때 가장 흔히 사용된다. 예를 들어, 터치스크린 센서가 예를 들어, 디스플레이 커버 글라스 상의 정전용량식 터치 계층에 의해 제공되는 디스플레이 패널의 필수 부품으로서 제공될 수 있다. 이 경우에는 터치스크린 센서가 디스플레이 패널을 보완하고 디스플레이 패널과 콜로케이트되기 때문에 이러한 통합 솔루션이 논리적이다.

[0050] 본 명세서에서 논의되는 디스플레이 센서에 대한 주변 로케이팅 개념들은 이러한 설계 패러다임들 모두로부터의 주목할 만한 이탈을 나타낸다. 백플레인 상의 디스플레이 픽셀 회로들의 어레이 주변에 있는 영역에서 공통 백플레인에 지문 또는 다른 타입의 센서 픽셀 회로를 통합함으로써, 2개의 다른 개별 시스템들이 공통 컴포넌트에 통합되어, 서로 다른 디스플레이 모듈들과 서로 다른 센서들, 예를 들어 지문 스캐너들의 사용 간에 쉽게 스위칭하는 능력을 무효화한다 ― 이는 분류 설계 패러다임을 거스른다. 동시에, 기능을 공유하지 않거나 상호 보완적인 기능을 갖는 2개의 시스템들, 즉 디스플레이 모듈과 디스플레이 모듈 주변에 로케이팅된 센서가 공통 컴포넌트에 통합된다. 2개의 시스템들을 최종 사용자 디바이스에서의 이들의 용도를 기초로 결합할 어떠한 기능적 이유도 없기 때문에, 이는 통합 기능 설계 패러다임에 반한다. 따라서 본 명세서에서 개요가 설명되는 개념들은 공통 백플레인 내의 센서 픽셀 회로들과 디스플레이 픽셀 회로들의 통합에 대해 직관에 반하는 접근 방식을 나타낸다.

[0051] 도 1a - 도 1c는 초음파 센서 시스템의 개략도의 일례를 보여준다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 초음파 센서 시스템(10)은 압판(40) 아래에 초음파 송신기(20) 및 초음파 수신기(30)를 포함할 수 있다. 초음파 송신기(20)는 초음파들(21)을 발생시킬 수 있는 압전 송신기일 수도 있다(도 1b 참조). 초음파 수신기(30)는 기판 상에 배치된 픽셀 회로들의 어레이 및 압전 재료를 포함한다. 동작시, 초음파 송신기(20)는 초음파 수신기(30)를 통해 압판(40)의 노출된 표면(42)으로 이동하는 초음파(21)를 발생시킨다. 압판(40)의 노출된 표면(42)에서, 초음파 에너지는 압판(40)과 접촉하는 대상(25), 예컨대 지문 능선(28)의 피부에 의해 흡수되거나 산란될 수도 있고, 또는 다시 반사될 수도 있다. 공기가 압판(40)의 노출된 표면(42)과 접촉하는 그러한 위치들, 예를 들어 지문 능선들(28) 사이의 골들(27)에서, 초음파(21)의 대부분은 검출을 위해 초음파 수신기(30) 쪽으로 다시 반사될 것이다(도 1c 참조). 제어 전자 기기(50)가 초음파 송신기(20) 및 초음파 수신기(30)에 연결될 수 있고 초음파 송신기(20)로 하여금 하나 또는 그보다 많은 초음파들(21)을 발생시키게 하는 타이밍 신호들을 공급할 수 있다. 제어 전자 기기(50)는 이후에, 반사된 초음파 에너지(23)를 나타내는 초음파 수신기(30)로부터의 신호들을 수신할 수 있다. 제어 전자 기기(50)는 초음파 수신기(30)로부터 수신된 출력 신호들을 사용하여 대상(25)의 디지털 이미지를 구성할 수 있다. 일부 구현들에서, 제어 전자 기기(50)는 또한 시간이 흐름에 따라 연속적으로 출력 신호들을 샘플링하여 대상(25)의 움직임을 검출할 수도 있다.

[0052] 도 2는 압판(40) 아래에 초음파 송신기(20) 및 초음파 수신기(30)를 포함하는 초음파 센서 시스템의 분해도의 일례를 보여준다(10). 초음파 송신기(20)는 실질적으로 평평한 압전 송신기 계층(22)을 포함하는 평면파 발생기일 수도 있다. 압전 계층에 전압을 인가하여, 인가되는 신호에 따라 계층을 팽창 또는 수축시킴으로써 초음파들이 발생될 수 있으며, 이로써 평면파를 발생시킬 수 있다. 제 1 송신기 전극(24) 및 제 2 송신기 전극(26)을 통해 압전 송신기 계층(22)에 전압이 인가될 수 있다. 이런 방식으로, 압전 효과를 통해 계층의 두께를 변경함으로써 초음파가 만들어질 수 있다. 이 초음파는 압판(40)을 통과하여 손가락(또는 검출될 다른 대상) 쪽으로 이동한다. 검출될 대상에 의해 흡수되지 않은 파의 일부는 다시 압판(40)을 거쳐 초음파 수신기(30)에 의해 수신되도록 반사될 수도 있다. 제 1 및 제 2 송신기 전극들(24, 26)은 금속화된 전극들, 예를 들어 압전 송신기 계층(22)의 양쪽 면들을 코팅하는 금속 계층들일 수도 있다.

[0053] 초음파 수신기(30)는 백플레인으로도 또한 지칭될 수 있는 기판(34) 상에 배치된 픽셀 회로들(32)의 어레이, 및 압전 수신기 계층(36)을 포함할 수도 있다. 일부 구현들에서, 각각의 픽셀 회로(32)는 하나 또는 그보다 많은 TFT 엘리먼트들, 전기 상호 접속 트레이스들 그리고 일부 구현들에서는 다이오드들, 커패시터들 등과 같은 하나 또는 그보다 많은 추가 회로 엘리먼트들을 포함할 수도 있다. 각각의 픽셀 회로(32)는 픽셀 회로에 가장 가까운 압전 수신기 계층(36)에서 발생된 전하를 전기 신호로 변환하도록 구성될 수 있다. 각각의 픽셀 회로(32)는 압전 수신기 계층(36)을 픽셀 회로(32)에 전기적으로 연결하는 픽셀 입력 전극(38)을 포함할 수도 있다.

[0054] 예시된 구현에서, 수신기 바이어스 전극(39)이 압판(40)에 근접한 압전 수신기 계층(36) 면 위에 배치된다. 수신기 바이어스 전극(39)은 금속화된 전극일 수도 있고, TFT 어레이에 어떤 신호들이 지나가는지를 제어하도록 접지 또는 바이어스될 수 있다. 압판(40)의 노출된(최상부) 표면(42)으로부터 반사되는 초음파 에너지는 압전 수신기 계층(36)에 의해 국소화된 전하들로 변환된다. 이러한 국소화된 전하들은 픽셀 입력 전극들(38)에 의해 모여져 그 밑에 있는 픽셀 회로들(32)로 전달된다. 전하들은 픽셀 회로들(32)에 의해 증폭되어 제어 전자 기기에 제공될 수 있으며, 제어 전자 기기는 출력 신호들을 처리한다. 예시적인 픽셀 회로(32)의 단순화된 개략도가 도 3a에 도시되지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 단순화된 개략도에 도시된 예시적인 픽셀 회로(32)의 변형들 및 이에 대한 수정들이 고려될 수도 있다고 인식할 것이다.

[0055] 제어 전자 기기(50)는 제 1 송신기 전극(24) 및 제 2 송신기 전극(26)뿐만 아니라, 수신기 바이어스 전극(39) 및 기판(34) 상의 픽셀 회로들(32)에도 전기적으로 접속될 수 있다. 제어 전자 기기(50)는 실질적으로 도 1a - 도 1c에 대해 앞서 논의한 바와 같이 작동할 수도 있다.

[0056] 압판(40)은 수신기에 음향적으로 결합될 수 있는 임의의 적절한 재료일 수 있는데, 예들은 플라스틱, 세라믹, 글라스 및 사파이어를 포함한다. 일부 구현들에서, 압판(40)은 커버 플레이트, 예를 들어 디스플레이용 렌즈 글라스 또는 커버 글라스일 수 있다. 원한다면 예를 들어, 3㎜ 이상의 비교적 두꺼운 압판들을 통해 검출 및 이미징이 수행될 수 있다.

[0057] 다양한 구현들에 따라 이용될 수 있는 압전 재료들의 예들은 적절한 음향 특성들, 예를 들어 약 2.5MRayls 내지 5MRayls의 음향 임피던스를 갖는 압전 중합체들을 포함한다. 이용될 수 있는 압전 재료들의 특정 예들은 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 및 폴리비닐리덴 플루오라이드-트라이플루오로에틸렌(PVDF-TrFE) 공중합체들과 같은 강유전성 중합체들을 포함한다. PVDF 공중합체들의 예들은 60:40(몰 퍼센트) PVDF-TrFE, 70:30 PVDF-TrFE, 80:20 PVDF-TrFE 및 90:10 PVDR-TrFE를 포함한다. 이용될 수 있는 압전 재료들의 다른 예들은 폴리비닐리덴 클로라이드(PVDC) 동종 중합체들 및 공중합체들, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 동종 중합체들 및 공중합체들 그리고 디이소프로필암모니아 브로마이드(DIPAB)를 포함한다.

[0058] 압전 송신기 계층(22) 및 압전 수신기 계층(36) 각각의 두께는 초음파들을 발생시키고 수신하기에 적당하도록 선택될 수 있다. 일례로, PVDF 압전 송신기 계층(22)은 대략 28㎛ 두께이고, PVDF-TrFE 수신기 계층(36)은 대략 12㎛ 두께이다. 초음파들의 예시적인 주파수들은 대략 1/4 밀리미터 또는 그 미만의 파장들로 5㎒ 내지 30㎒의 범위에 있다.

[0059] 도 1a - 도 1c 그리고 도 2는 초음파 센서 시스템에서 초음파 송신기들 및 수신기들의 예시적인 배치들을 보여주는데, 다른 배치들이 가능하다. 예를 들어, 일부 구현들에서는, 초음파 송신기(20)가 초음파 수신기(30) 위에, 즉 검출 대상에 더 가까이 있을 수도 있다. 일부 구현들에서, 초음파 센서 시스템은 음향 지연 계층을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 음향 지연 계층은 초음파 송신기(20)와 초음파 수신기(30) 사이에서 초음파 센서 시스템(10)에 포함될 수도 있다. 음향 지연 계층은 초음파 펄스 타이밍을 조절하고, 동시에 초음파 송신기(20)로부터 초음파 수신기(30)를 전기적으로 절연시키는 데 이용될 수 있다. 지연 계층은 실질적으로 균일한 두께를 가질 수도 있는데, 지연 계층에 사용되는 재료 및/또는 지연 계층의 두께는 반사된 초음파 에너지가 초음파 수신기(30)에 도달하기 위한 시간에 원하는 지연을 제공하도록 선택된다. 그렇게 하여, 대상에 의해 반사된 덕분에 대상에 관한 정보를 전달하는 에너지 펄스가 초음파 수신기(30)에 도달하게 될 수 있는 시간의 범위는 초음파 센서 시스템(10)의 다른 부분들로부터 반사된 에너지가 초음파 수신기(30)에 도달하고 있을 가능성이 없을 때의 시간 범위 동안일 수도 있다. 일부 구현들에서, TFT 기판(34) 및/또는 압판(40)은 음향 지연 계층으로서의 역할을 할 수도 있다.

[0060] 도 3a는 초음파 센서에 대한 픽셀들의 4 × 4 픽셀 어레이를 도시한다. 각각의 픽셀은 예를 들어, 압전 센서 재료의 국소 영역, 피크 검출 다이오드 및 판독 트랜지스터와 연관될 수 있으며; 이러한 엘리먼트들 중 다수 또는 전부가 백플레인 상에 또는 백플레인 내에 형성되어 픽셀 회로를 형성할 수 있다. 실제로, 각각의 픽셀의 압전 센서 재료의 국소 영역은 수신된 초음파 에너지를 전하들로 변환할 수 있다. 피크 검출 다이오드는 압전 센서 재료의 국소 영역에 의해 검출된 최대량의 전하를 기억할 수도 있다. 다음에, 픽셀 어레이의 각각의 행이 예를 들어, 행 선택 메커니즘, 게이트 드라이버 또는 시프트 레지스터를 통해 스캔될 수 있고, 각각의 열에 대한 판독 트랜지스터가 트리거되어 각각의 픽셀에 대한 피크 전하의 크기가 추가 회로, 예를 들어 멀티플렉서 및 A/D 변환기에 의해 판독되게 할 수 있다. 픽셀 회로는 픽셀의 게이팅, 어드레싱 및 리셋을 가능하게 할 하나 또는 그보다 많은 TFT들을 포함할 수도 있다.

[0061] 각각의 픽셀 회로(32)는 초음파 센서 시스템(10)에 의해 검출되는 대상의 작은 부분에 관한 정보를 제공할 수도 있다. 설명의 편의상, 도 3a에 도시된 예는 상대적으로 대략적인 분해능이지만, 도 2에 도시된 것과 실질적으로 비슷한 계층화된 구조로 구성되는, 인치당 대략 500개 가량의 픽셀들 또는 그 이상의 분해능을 갖는 초음파 센서 시스템들이 본 발명자들에 의해 증명되었다. 초음파 센서 시스템(10)의 검출 영역은 의도된 검출 대상에 따라 선택될 수도 있다. 예를 들어, 검출 영역은 단일 손가락에 대한 약 5㎜ × 5㎜ 내지 4개의 손가락들에 대한 약 3인치 × 3인치의 범위일 수도 있다. 정사각형, 직사각형 및 비직사각형 기하학적 구조들을 포함하는 더 작은 그리고 더 넓은 영역들이 대상에 적절한 것으로 사용될 수도 있다.

[0062] 도 3b는 초음파 센서 시스템의 고레벨 블록도의 일례를 보여준다. 도시된 엘리먼트들 중 다수가 제어 전자 기기(50)의 일부를 형성할 수도 있다. 센서 제어기는 센서 시스템의 다양한 양상들, 예를 들어 초음파 송신기 타이밍 및 여기 파형들, 초음파 수신기 및 픽셀 회로에 대한 바이어스 전압들, 픽셀 어드레싱, 신호 필터링 및 변환, 판독 프레임 레이트들 등을 제어하도록 구성된 제어 유닛을 포함할 수도 있다. 센서 제어기는 또한 초음파 센서 회로 픽셀 어레이로부터 데이터를 수신하는 데이터 프로세서를 포함할 수도 있다. 데이터 프로세서는 디지털화된 데이터를 지문의 이미지 데이터로 변환하거나 추가 처리를 위해 데이터를 포맷화할 수도 있다.

[0063] 예를 들어, 제어 유닛은 송신기(Tx: transmitter) 드라이버에 규칙적인 간격들로 Tx 여기 신호를 전송하여 Tx 드라이버가 초음파 송신기를 여기하고 평면 초음파들을 발생시키게 할 수 있다. 제어 유닛은 수신기(Rx: receiver) 바이어스 드라이버를 통해 레벨 선택 입력 신호들을 전송하여 수신기 바이어스 전극을 바이어스하고 픽셀 회로에 의한 음향 신호 검출의 게이팅을 가능하게 할 수도 있다. 디멀티플렉서는 센서 픽셀 회로들의 특정 행 또는 열이 센서 출력 신호들을 제공하게 하는 게이트 드라이버들을 온 및 오프 전환하는 데 사용될 수 있다. 픽셀들로부터의 출력 신호들은 전하 증폭기, RC 필터 또는 안티 에일리어싱 필터와 같은 필터, 및 디지털화기를 통해 데이터 프로세서로 전송될 수 있다. 시스템의 부분들은 TFT 백플레인 상에 포함될 수도 있고 다른 부분들은 연관된 집적 회로에 포함될 수도 있다는 점을 주목한다.

[0064] 예시적인 초음파 지문 센서에 대해 얼마간 상세히 설명하였지만, 다음의 논의는 일반적인 디스플레이 모듈들의 특징들을 다룬다. 컴퓨터 모니터들, 텔레비전들, 모바일 디바이스들 및 다른 전자 장비에 사용하기 위한 최신 픽셀화된 디스플레이 디바이스들을 제공하는 데 사용될 수 있는 많은 여러 가지 기술들이 있다. 액정 디스플레이(LCD)들 및 유기 발광 다이오드(OLED: organic light-emitting diode) 디스플레이들이 이러한 두 기술들의 예들이다. 본 명세서에서 개요가 설명되는 일반적인 기술들, 설계 규칙들 및 개념들은 또한 다른 타입들의 디스플레이 기술에도 적용될 수 있지만, 앞서 언급한 바와 같이, 본 개시의 예시들 중 다수는 초음파 지문 센서와 LCD형 디스플레이 아키텍처와의 통합에 초점을 두고 있다.

[0065] LCD들에서, 균일하게 조명되는 배면광으로부터 방출되는 광이 서로 평행하지만 그 편광 축들이 서로 수직이 되게 배향된 2개의 편광자들을 통과한다. 액정 셀들 또는 픽셀들의 어레이가 2개의 편광자들 사이에 삽입된다. 각각의 액정 셀은 일반적으로, 액정 셀에 어떠한 전압도 인가되지 않을 때 액정 내부가 "트위스티드 네마틱 상태"로 "이완"되도록 구성된다. 트위스티드 네마틱 상태에서, 액정은 액정 셀과 배면광 사이에 삽입된 편광자를 지나는 편광이 90°만큼 트위스트되어, 광이 다음에 나머지 편광자를 지나게 한다.

[0066] 액정 셀에 걸쳐 전압이 인가되면, 액정은 언트위스트되어, 액정을 지나는 처음의 편광이 더 적은 정도로 트위스트되게 하여, 두 번째 편광자를 통한 광의 더 적은 송신을 야기한다. 광의 트위스트/언트위스트의 양은 인가되는 전압에 좌우되어, 이중 편광자 스택을 지나는 광의 양이 변조될 수 있게 한다. 이러한 각각의 액정 셀은 디스플레이 디바이스의 픽셀 또는 서브픽셀의 역할을 할 수도 있다. 컬러 출력이 요구된다면, 디스플레이의 액정 계층과 관찰면 사이에 컬러 필터 어레이가 배치될 수도 있다. 컬러 필터 어레이는 각각의 픽셀에 의해 발생되는 광을, 이것이 실질적으로 단색, 예를 들어 적색, 녹색 또는 청색이 되도록 필터링할 수도 있다. 다수의 픽셀들, 예를 들어 적색 픽셀, 녹색 픽셀 및 청색 픽셀의 출력을 결합함으로써, 각각의 이러한 픽셀 그룹화에 의해 발생되는 혼합된 컬러를 튜닝하는 것이 가능할 수도 있다. 이러한 경우들에, 픽셀 엘리먼트들은 서브픽셀들로 지칭될 수도 있고, 특정 컬러의 혼합된 광을 발생시키도록 튜닝될 수 있는 서브픽셀들의 각각의 그룹화는 픽셀로 지칭될 수도 있다.

[0067] OLED 디스플레이들은 광을 제공하기 위한 보다 직접적인 기술을 이용한다. OLED 디스플레이들에서, 각각의 픽셀 또는 서브픽셀은 단일 발광 다이오드이다. 각각의 다이오드는 특정 컬러의 다양한 양의 광을 발생시키도록 개별적으로 제어될 수 있다. 이는 편광자 막들 및 액정 엘리먼트들의 필요성을 피하고, LCD 디스플레이 패널에 비하여 디스플레이 패널에 의해 "낭비"되는 광의 양을 감소시킨다.

[0068] LCD들 및 OLED 디스플레이들은 광을 발생시키기 위한 상당히 다양한 기술들을 사용하지만, 디스플레이의 각각의 타입은 각각의 디스플레이 픽셀 또는 서브픽셀을 개별적으로 제어하기 위한 메커니즘을 필요로 한다. 이러한 제어를 제공하기 위해, 이러한 디스플레이들은 박막 트랜지스터들(TFT들)의 어레이를 이용한다. LCD들을 위한 TFT들은 일반적으로 배면광으로부터 백플레인을 통과해 액정 셀들로의 광 투과를 가능하게 하도록 (본 명세서에서는 단순히 "백플레인"으로도 또한 지칭되는) 클리어 TFT 백플레인, 예를 들어 글라스 또는 투명 중합체 상에 제작된다. OLED 디스플레이들을 위한 TFT들은 또한 클리어 백플레인 상에 제조될 수도 있지만, 이러한 타입들의 디스플레이들에는 불투명한 백플레인들이 사용될 수도 있다.

[0069] 디스플레이 모듈의 각각의 디스플레이 픽셀은 해당 디스플레이 픽셀의 동작을 제어하는 회로에, 간혹 다른 회로 엘리먼트들과 결합하여 배열되는 하나 또는 그보다 많은 TFT들을 포함할 수도 있는데; 이러한 픽셀 레벨 회로들은 본 명세서에서 디스플레이 픽셀 회로들로 지칭된다. 디스플레이 픽셀 회로들은 디스플레이 픽셀 어레이와 실질적으로 같은 공간에 걸쳐 있는 어레이로 백플레인 상에 배열된다. 각각의 그리고 모든 디스플레이 픽셀 회로에 대한 개별 트레이스들을 필요로 할 디스플레이 내의 픽셀들을 동시에 제어하는 모든 디스플레이 픽셀 회로들을 다루기보다는, 이러한 디스플레이 모듈들에 대한 제어 전자 기기는 일반적으로 디스플레이 픽셀 회로들의 각각의 행 또는 열에 걸쳐 매우 높은 주파수로 순차적으로 "스캔"한다. 이러한 제어를 가능하게 하기 위해, 각각의 열은 예를 들어, 개별 "데이터" 라인 또는 트레이스를 가질 수도 있고, 각각의 행은 개별 "스캔" 라인 또는 트레이스를 가질 수도 있다. 대안으로, 각각의 행은 개별 데이터 라인 또는 트레이스를 가질 수도 있고, 각각의 열은 개별 스캔 라인 또는 트레이스를 가질 수도 있다. 각각의 디스플레이 픽셀 회로는 일반적으로 하나의 스캔 트레이스 및 하나의 데이터 트레이스에 접속될 수도 있다. 일반적으로, 스캔 트레이스들에 차례로 전력이 인가되며, 특정 스캔 트레이스에 전력이 인가되는 동안, 전력이 인가된 스캔 트레이스와 연관된 디스플레이 픽셀 회로들은 이들 각각의 데이터 트레이스들에 의해 인가되는 신호들에 의해 개별적으로 제어될 수 있다.

[0070] 스캐닝 배치의 사용은 디스플레이를 위해 수용되어야 하는 개별 트레이스들의 수가 잠재적으로 수백만 개의 트레이스들에서 수백 또는 수천 개의 트레이스들로 감소될 수 있게 한다. 그러나 이는 여전히 처리할 바람직하지 않게 상당한 수의 트레이스들이며, 그래서 디스플레이 패널들은 흔히, 각각의 데이터 트레이스 및 스캔 트레이스와 통신하며 입력 또는 입력들의 세트로부터 제공되는 이미지 데이터를 스캔 트레이스들 및 데이터 트레이스들로 출력되는 스캔 신호들 및 데이터 신호들의 순차적인 세트들로 변환하는 하나 또는 그보다 많은 드라이버 칩들을 포함한다. 드라이버 칩들은 일반적으로, 수십 또는 수백 개의 컨덕터들을 가진 플렉스 케이블을 통해 이미지 데이터를 제공하는 프로세서 또는 다른 디바이스에 접속된다. 따라서 수백만 픽셀 디스플레이는 예를 들어, 대략 4-6 자릿수가 더 낮은 대폭적으로 낮은 수의 컨덕터들을 갖는 플렉서블 케이블에 의해 제어될 수 있다.

[0071] 이러한 드라이버 칩들은 디스플레이가 있을 수 있는 것보다 풋프린트가 상당히 더 작을 수도 있다. 이러한 크기 차이를 조정하기 위해, 디스플레이 픽셀 회로 어레이와 드라이버 칩 사이에서 데이터 트레이스들 그리고/또는 스캔 트레이스들 간의 간격이 감소될 수도 있다. 드라이버 칩의 관점에서, 트레이스들은 디스플레이 픽셀 회로들의 어레이 쪽으로 "팬 아웃(fan out)"하는 것으로 나타날 수 있는데, 이는 본 명세서에서 "팬아웃"으로 지칭된다. 드라이버 칩 또는 칩들 및 각각의 팬아웃을 수용하기 위해, TFT 백플레인은 디스플레이 픽셀 회로들의 어레이보다 더 큰 크기가 될 수도 있다. 어떤 경우들에, 팬아웃은 드라이버 칩에서 종결하는 것이 아니라, 대신에 플렉스 케이블 접속에서 종결한다. 드라이버 칩은 이러한 경우들에 플렉스 케이블의 반대쪽 단자 말단에서 컴포넌트 상에 로케이팅될 수도 있다.

[0072] 본 발명자들은 기존의 회로 패터닝의 최소한의 변화 이내에서 또는 전혀 변화없이, 디스플레이 모듈용 TFT 백플레인이 팬아웃 부근에 픽셀 회로들의 제 2 어레이를 수용하도록 설계될 수 있음을 실현하였다. 픽셀 회로들의 이러한 제 2 어레이는 디스플레이 디바이스의 비-디스플레이 영역에 초음파 감지 기능을 제공하는 데 사용될 수도 있으며; 이에 따라, 제 2 어레이 내의 픽셀 회로들은 본 명세서에서 (앞서 논의한 디스플레이 픽셀 회로들과는 달리) 센서 픽셀 회로들로 지칭될 수도 있다. 이러한 감지 기능은 예를 들어, 초음파 지문 감지 능력을 제공하는 데 사용될 수도 있다. 본 발명자들은 이것이 모바일 전자 디바이스들에 있어 미적으로 만족스러운 방식으로 디바이스 상에 생체인식 식별 측정들이 구현될 수 있게 하여 분실 또는 도난시 디바이스 및 그 안의 데이터를 안전하게 지키는 데 도움이 되도록 하는 데 특별한 관심이 있을 수도 있음을 또한 실현하였다.

[0073] 도 4는 개념적인 43 × 59 픽셀 디스플레이 디바이스(총 2537개의 픽셀들)의 개략적인 평면도를 도시하는데; 디스플레이 픽셀 회로(406)는 각각의 픽셀과 연관되며 그 주위에 로케이팅되고, 백플레인(402) 상에 로케이팅된다. 이 예에서, 디스플레이 스캔 트레이스들(408)은 디스플레이 픽셀 회로들(406)의 각각의 열과 연관되고, 디스플레이 데이터 트레이스들(410)은 디스플레이 픽셀 회로들(406)의 각각의 행과 연관된다. 디스플레이 드라이버 칩(414)은 디스플레이 픽셀 어레이(418)의 한 면에 로케이팅된다. 디스플레이 스캔 선택 회로(420)가 각각의 디스플레이 스캔 트레이스(408)의 개별 제어를 위해 구성될 수 있다. 디스플레이 스캔 선택 회로(420)가 디스플레이 드라이버 칩(414)으로부터 또는 다른 소스에 의해 구동될 수 있다. 디스플레이 데이터 트레이스들(410)은 디스플레이 드라이버 칩(414)의 핀아웃 간격과 디스플레이 데이터 트레이스들(410) 간의 간격 차를 수용하도록 디스플레이 팬아웃(412)을 거쳐 라우팅된다. 디스플레이 플렉스 케이블(416)이 디스플레이 드라이버 칩(414)의 입력/출력 트레이스들과 접속되어 디스플레이 모듈(400)이 다른 컴포넌트들, 예를 들어 출력을 위해 디스플레이 모듈(400)에 데이터를 전송할 수 있는 프로세서와 통신 가능하게 접속되게 할 수도 있다.

[0074] 도 4에는 또한 센서 픽셀 어레이(438) 내의 센서 픽셀 회로들(426)의 더 작은 어레이가 도시된다. 센서 픽셀 어레이(438) 내의 각각의 센서 픽셀 회로(426)는 센서 스캔 트레이스(428) 및 센서 데이터 트레이스(430)에 접속될 수도 있다. 데이터 트레이스들(430)은 센서 팬아웃(432)을 통해 센서 드라이버 칩(434)으로 라우팅될 수도 있다. 센서 스캔 선택 회로(424)가 각각의 센서 스캔 트레이스(428)의 개별 제어를 위해 구성될 수 있다. 센서 스캔 선택 회로(424)가 센서 드라이버 칩(434)으로부터 또는 다른 소스에 의해 구동될 수 있다. 센서 플렉스 케이블(436)은 센서 드라이버 칩(434)의 핀아웃들에 접속될 수도 있다. 각각의 센서 픽셀 회로(426)는 하나 또는 그보다 많은 TFT들 그리고 일부 구현들에서는 커패시터들, 다이오드들 등과 같은 하나 또는 그보다 많은 다른 회로 엘리먼트들을 포함할 수도 있다. 액정 엘리먼트에 또는 OLED 엘리먼트에 전압 또는 전류를 공급하도록 구성될 수 있는 디스플레이 픽셀들을 구동하는 디스플레이 픽셀 회로들(406)과는 달리, 감지 엘리먼트들(426)은 대신에, 센서 픽셀 어레이(438)를 오버레이하는 압전 초음파 수신기 계층에 의해 발생되는 전하들을 수신하도록 구성될 수도 있다.

[0075] 도 4에 도시된 컴포넌트들은 실척대로 그려지지 않으며, 다른 구현들은 도시된 것과 상당히 다를 수도 있다고 이해되어야 한다. 예를 들어, 도시된 디스플레이의 픽셀 분해능은 비교적 작지만, 더 높은 분해능의 디스플레이들, 예를 들어 1136 × 640 픽셀 디스플레이들, 1920 × 1080 픽셀 디스플레이들 등으로 동일한 백플레인 배치가 사용될 수도 있다. 동일한 방식으로, 센서 픽셀 어레이는 도시된 11 × 14 픽셀 센서 픽셀 어레이(438)보다 더 클 수도 있다. 예를 들어, 센서 픽셀 어레이(438)의 분해능은 인치당 대략 500 픽셀들(ppi)의 픽셀 밀도를 발생시킬 수 있는데, 이는 지문 스캐닝 및 감지 목적들에 잘 맞을 수도 있다.

[0076] 도 4에 도시된 구현에서, 디스플레이 픽셀 어레이(418) 및 센서 픽셀 어레이(438)는 공통 백플레인(402) 상에 로케이팅되는 것 외에는, 다르게는 서로 완전히 별개이다. 디스플레이 픽셀 어레이(418)는 그 자신의 디스플레이 드라이버 칩(414) 및 디스플레이 플렉스 케이블(416)과 통신하고, 센서 픽셀 어레이(438)는 그 자신의 센서 드라이버 칩(434) 및 센서 플렉스 케이블(436)과 통신한다.

[0077] 디스플레이 모듈(400)의 더 통합된 버전이 도 5에 도시된다. 도 5에서, 도시된 구조들은 도 4에 도시된 것들과 대부분 동일하다. 도 4의 비슷한 구조들과 동일한 마지막 2개의 숫자들을 갖는 콜아웃들로 넘버링된 도 5의 엘리먼트들은 도 4의 대응하는 구조들과 실질적으로 유사하다고 이해되어야 한다. 반복을 피하기 위해, 독자는 도 5에 관해서는 도 4에 대한 이러한 엘리먼트들의 이전 설명을 참조하게 된다.

[0078] 도 4와 도 5 간의 한 가지 주목할 만한 차이점은 디스플레이 드라이버 칩(514)과 센서 드라이버 칩(534)이 서로 인접하고 공통 터치 및 초음파 플렉스 케이블(540)에 접속된다는 점이다. 일부 구현들에서, 디스플레이 드라이버 칩(514)과 센서 드라이버 칩(534)의 기능은 단일 집적 칩에 의해 제공될 수도 있다.

[0079] 도 4와 도 5에 도시된 구성들은 디스플레이 픽셀 어레이(418/518)에 대한 어떠한 변경도 요구되지 않기 때문에 거의 어려움 없이 기존의 TFT 백플레인들로 구현될 수 있다. 추가로, 센서 픽셀 회로들(426/526), 예를 들어 센서 픽셀 회로들(426/526)을 형성하는 TFT들 및 다른 회로 엘리먼트들은 디스플레이 픽셀 회로들(406/506)을 형성하는 데 사용되는 동일한 프로세스들 동안 형성될 수도 있다. 따라서 TFT 백플레인 제조업자들은 디스플레이 픽셀 어레이(418/518)의 어떠한 재설계도 피하게 되어, 지문 스캐닝 기능이 감소된 개발비로 디스플레이 픽셀들에 인접한 영역에 부가될 수 있게 한다. 더욱이, 디스플레이 픽셀 어레이(418/518)를 생산하는 데 이미 사용된 동일한 프로세스들이 센서 픽셀 어레이(438/538)를 동시에 생산하도록 레버리지될 수 있기 때문에 도시된 것과 같은 센서 픽셀 어레이(438/538)를 가진 TFT 백플레인의 실제 생산은 무시해도 될 정도의 추가 비용을 수반할 수 있다.

[0080] 일부 구현들에서는, 디스플레이 팬아웃의 어떤 재-라우팅이 수행되어 더 큰 크기의 제 2 TFT 어레이가 백플레인 상에 배치되게 할 수도 있다. 도 6과 도 7은 이러한 재-라우팅의 일례를 도시한다. 도 6에는, 디스플레이 픽셀 어레이(618)를 가진 디스플레이 모듈(600)이 도시된다. 디스플레이 모듈(600)은 수반되는 센서 픽셀 어레이를 갖지 않지만, 다른 점에서는 도 4와 도 5에 도시된 디스플레이 모듈들과 매우 비슷하다. 도 7에는, 수반되는 센서 데이터 트레이스들(730), 스캔 트레이스들(728), 센서 드라이버 칩(734) 등을 갖는 센서 픽셀 어레이(738)가 백플레인(702)에 추가되었다는 점을 제외하면 디스플레이 모듈(600)과 실질적으로 동일한 디스플레이 모듈(700)이 도시된다. 확인될 수 있는 바와 같이, 백플레인(702)을 생산하는 데 필요한, 백플레인(602)에 대한 유일한 변경은 디스플레이 팬아웃(712)에서 데이터 트레이스들(610)의 일부를 재-라우팅하는 것이다. 트레이스 라우팅의 이러한 작은 변경들은 디스플레이 모듈(700)의 설계와 비슷하도록 기존의 디스플레이 모듈(600)의 설계를 변환하는 것과 연관된 재설계 비용들에 낮은 영향을 가질 수 있다.

[0081] 도 8a는 큰 폭의 초음파 지문 센서를 갖는 도 4의 디스플레이 모듈의 예를 도시한다. 도 8a에서, 도시된 구조들은 도 4에 도시된 것들과 대부분 동일하다. 도 4의 비슷한 구조들과 동일한 마지막 2개의 숫자들을 갖는 콜아웃들로 넘버링된 도 8a의 엘리먼트들은 도 4의 대응하는 구조들과 실질적으로 유사하다고 이해되어야 한다. 반복을 피하기 위해, 독자는 도 8a에 관해서는 도 4에 대한 이러한 엘리먼트들의 이전 설명을 참조하게 된다.

[0082] 확인될 수 있는 바와 같이, 도 8a의 센서 픽셀 어레이(838)는 도 4에 있는 센서 픽셀 어레이(438)보다 폭이, 즉 도면에서 수직 방향에 걸쳐 상당히 더 크다. 이는 다수의 손가락 팁들이 동시에 센서 픽셀 어레이(838) 상에 배치될 수 있게 하여, 다수의 손가락 팁들에 걸친 동시 지문 인식을 가능하게 할 수도 있다. 더욱이, 이러한 더 큰 풋프린트의 센서 픽셀 어레이들은 또한 다른 생체인식 정보를 얻는데 사용될 수도 있는데, 예를 들어 사람이 자신의 손의 손바닥을 디스플레이의 커버 글라스 쪽으로 누를 때 장문 인식(또는 부분적 장문 인식)이 얻어질 수도 있다. 동일한 방식으로, 인체의 다른 부분들이 커버 글라스 쪽으로 눌릴 때, 다른 생체인식 데이터, 예를 들어 귀 자국들, 뺨 자국들 등이 얻어질 수도 있다. 동시에, 더 큰 센서 픽셀 어레이가 또한 추가 입력 기능을 가능하게 할 수도 있다. 예를 들어, 센서 픽셀 어레이는 스타일러스가 커버 글라스와 접촉하는 경우를 검출하고 스타일러스의 움직임을 추적하도록 구성될 수도 있다. 스타일러스 팁에 대한 결과적인 XY 포지션 데이터가 예를 들어, 사용자의 서명을 얻는 데, 또는 텍스트 입력 또는 메뉴 선택들과 같은 목적들로 스타일러스 입력을 수신하는 데 사용될 수도 있다. 패키징 배치에 따라, 센서 픽셀 어레이는 도시된 바와 같이, 즉 디스플레이 모듈(800)의, 디스플레이 팬아웃(812)과 동일한 면 위에 로케이팅될 수도 있고, 또는 디스플레이 모듈(800)의 반대 면 위에, 즉 디스플레이 팬아웃(812)과는 디스플레이 픽셀 어레이(818)의 반대 면 위에 로케이팅될 수도 있다. 전자의 경우, 센서 픽셀 어레이(838)는 백플레인 실면적(real estate)을 디스플레이 팬아웃(812)과 공유해야 할 수도 있다. 후자의 경우, 센서 픽셀 어레이(838)는 디스플레이 모듈(800)의 전체 폭(도 8a의 배향에 대해 수직 높이)에 걸쳐 비교적 방해 없이 확장될 수도 있다. 센서 픽셀 어레이(838)와 디스플레이 픽셀 어레이(818)가 공통 백플레인을 공유하지 않는 구현들에서는, 그렇다면 여전히 디스플레이 픽셀 어레이(818)의, 디스플레이 팬아웃(812)과 동일한 면 위에 로케이팅되면서 디스플레이 팬아웃(812)에 간섭하지 않는 전체 폭 센서 픽셀 어레이(838)가 구현될 수 있다.

[0083] 도 8b는 장문 인식 센서로서 사용되는 큰 폭의 초음파 지문 센서를 갖는 예시적인 디스플레이 모듈의 측면도를 도시한다. 확인될 수 있는 바와 같이, 사용자는 자신의 손(829)의 손바닥을 디스플레이 픽셀 어레이(818)와 센서 픽셀 어레이(838)를 오버레이하는 커버 글라스(850) 쪽으로 누를 수 있다. 센서 픽셀 어레이(838)가 예를 들어, 도 8a에 도시된 것과 같이 넓은 어레이라면, 센서 픽셀 어레이(838)는 본 명세서에서 개요가 설명된 것과 같은 초음파 기술들을 사용하여 사용자의 손바닥의 부분적 또는 전체 장문 인식 판독을 얻는 데 사용될 수도 있다.

[0084] 도 9는 도 4의 디스플레이 모듈(400)과 상당히 동일한 방식으로 구성된 디스플레이 모듈(900)의 개념적인 측면도를 도시한다. 도 9에서, 디스플레이 모듈(900)은 디스플레이 TFT 어레이(918)가 그 위에 형성된 백플레인(902)을 포함한다. 디스플레이 TFT 어레이는 규칙적인 패턴으로 배열된 복수의 디스플레이 TFT 회로들(906)을 포함한다. 액정 계층(958)이 백플레인(902) 및 디스플레이 TFT 어레이(918) 위에 로케이팅될 수 있고; 액정 계층(958)은 서로 다른 디스플레이 TFT 회로(906)와 각각 연관된 개개의 액정 셀들을 가질 수 있다. 액정 전극 계층(962)은 액정 계층(958)의 반대 면에 로케이팅될 수 있다. 액정 전극 계층(962)과 디스플레이 TFT 회로들(906) 중 하나 사이에 전압을 인가하는 것은 액정 전극 계층(962)과 디스플레이 TFT 회로(906) 사이에 로케이팅된 개개의 액정 셀을 상태를 변화시켜, 액정 셀을 통과하는 편광의 더 많은 또는 더 적은 트위스트를 야기할 수도 있다.

[0085] 배면광(960)이 디스플레이 TFT 어레이(918)와는 백플레인(902)의 반대 면에 로케이팅될 수 있다. 제 1 편광자(952)가 백플레인(902)과 배면광(960) 사이에 삽입될 수 있고, 제 2 편광자(954)는 제 1 편광자(952)와는 액정 계층(958)의 반대 면에 로케이팅될 수 있다. 제 1 편광자(952) 및 제 2 편광자(954)는 이들의 편광 방향들이 서로 수직이 되도록 배향될 수 있다.

[0086] 도 9에서는 또한 제 2 편광자(954)와 커버 글라스(950) 사이에 배치되는 컬러 필터 어레이(956)가 보인다. 컬러 필터 어레이(956)는 각각의 개별 액정 셀이 실질적으로 단색이 되도록 개개의 액정 셀들과 제 1 및 제 2 편광자들(952, 954)을 통과하는 광을 필터링할 수도 있다. 인접한 픽셀들로부터의 단색광의 서로 다른 파장들이 결합되어 넓고 다양한 컬러 범위를 발생시킬 수도 있다. 물론, 2-컬러 디스플레이, 예를 들어 백색 및 흑색에서는, 컬러 필터 어레이(956)가 제외될 수도 있다. 필드 순차 멀티컬러 디스플레이에서는, 디스플레이 TFT 회로들(906) 및 액정 계층(958)이 채광 순서 및 디스플레이될 이미지에 대응하는 상태들을 빠르게 변경할 때 순차적으로 컬러링된 배면광들(예를 들어, 적색 다음에 녹색 다음에 청색)이 원하는 컬러 광을 제공하므로, 컬러 필터 어레이(956)가 또한 제외될 수도 있다.

[0087] 도 9에는 압전 초음파 수신기 계층(972) 및 압전 초음파 송신기 계층(970)이 또한 도시된다. 압전 초음파 송신기 계층(970)은 이 경우에는, 커버 글라스(950)와는 백플레인(902)의 반대 면에 로케이팅되고, 압전 초음파 수신기 계층(972)은 백플레인(902)과 커버 글라스(950) 사이에 삽입된다. 그러나 일부 다른 구현들에서, 압전 초음파 송신기 계층(970) 및 압전 초음파 수신기 계층(972)의 위치들이 교환될 수도 있고, 또는 압전 초음파 송신기 계층(970)과 압전 초음파 수신기 계층(972) 모두가 백플레인(902)의 동일한 면에 로케이팅될 수도 있다.

[0088] 제 1 송신기 전극(978) 및 제 2 송신기 전극(980)에 걸쳐 전압이 인가되면, 압전 초음파 송신기 계층(970)이 커버 글라스(950) 쪽으로 향해진 평면 초음파를 발생시킬 수 있다. 제 1 송신기 전극(978) 및 제 2 송신기 전극(980)에 걸친 전압의 인가 타이밍을 맞춤으로써, 압전 초음파 송신기 계층(970)에 의해 발생되는 초음파들의 타이밍 및 듀레이션이 변조될 수도 있다.

[0089] PVDF 또는 PVDF-TrFE의 계층과 같은 압전 초음파 수신기 계층(972)은 입사 초음파들로부터 야기된 음압이 가해질 때 측정할 수 있는 전하들을 발생시키는 압전 결정들을 포함할 수도 있다. 압전 초음파 수신기 계층(972)의 압전 결정이 공통 수신기 계층 전극(976)과 복수의 픽셀 입력 전극들(974) 중 하나 사이에 묶일 수 있다. 특정 픽셀 입력 전극(974)과 연관된 압전 결정들에 의해 발생된 임의의 전하들이 픽셀 입력 전극(974)에 전도성 접속되는 센서 픽셀 회로(926)에 의해 검출될 수도 있다. 압전 센서 계층의 일부 압전 결정들은 그렇게 묶이지 않을 수도 있지만(예를 들어, 원형 픽셀 입력 전극들이 사용된다면, 인접한 픽셀 입력 전극들 사이의 간극들을 오버레이하는 압전 결정들은 그렇게 묶이지 않을 수도 있음), 이는 압전 결정들 대부분에 대한 경우이다. 각각의 픽셀 입력 전극(974)은 한 방향에서 공칭 폭을 가질 수도 있는데, 이는 그 방향에서 픽셀 피치 거리의 약 70%보다 크고 또한 그 방향에서 픽셀 피치 거리 미만이다. 일부 구현들에서, 픽셀 입력 전극(974)은 한 방향에서 공칭 폭을 가질 수도 있는데, 이는 그 방향에서 픽셀 피치 거리의 약 50%보다 크고 또한 그 방향에서 픽셀 피치 거리 미만이다. 다른 구현들, 예를 들어 버튼들 또는 슬라이더 제어들(본 명세서에서의 이후 논의 참조)과 같은 비-이미징 구현들에서, 픽셀 입력 전극 치수들은 픽셀 피치보다 상당히 더 작을 수도 있다.

[0090] 픽셀 입력 전극들(974) 및 센서 픽셀 회로들(926)이 2차원 어레이, 예를 들어 도 2의 픽셀 입력 전극들(38) 및 센서 픽셀 회로들(32)의 배치와 비슷한 배치로 배열될 때, 결과적인 어레이는 커버 글라스(950)의 노출된 표면에서 초음파의 반사 세기에 대응하는 압전 초음파 수신기 계층(972) 내의 초음파 세기/압력의 2차원 맵을 제공하는 데 사용될 수도 있는데, 이는 도 2의 압판(40)과 비슷한 식으로 작용할 수도 있다.

[0091] 스태킹된 압전 초음파 송신기 계층(970), 제 1 및 제 2 송신기 전극들(978, 980), 백플레인(902), 센서 픽셀 회로들(926), 픽셀 입력 전극들(974), 압전 초음파 수신기 계층(972), 압전 초음파 수신기 계층 전극(976) 및 커버 글라스(950)는 스태킹된 어셈블리 내에서 공극들과 같은 빈 공간들의 존재를 피하도록 실질적으로 연속하는 블록의 재료를 형성할 수 있다. 이는 다양한 재료들 간의 음향 임피던스 부정합들을 막거나 감소시키는데, 압전 초음파 송신기 계층(970)에 의해 발생된 초음파가 스태킹된 어셈블리를 통과하여 커버 글라스(950)의 노출된 표면 쪽으로 지날 때 이러한 다양한 재료들을 통해 초음파가 이동할 수 있다. 일부 구현들에서, 백플레인(902)과 커버 글라스(950) 사이에 로케이팅될 수 있는 도 9에 도시된 초음파 센서 관련 컴포넌트들은 커버 글라스(950)와 백플레인(902) 사이의 갭 거리 미만인 전체 두께를 가질 수도 있다. 이러한 구현들에서, 나머지 공간은 스페이서 글라스 또는 다른 재료로 채워져 개방 갭의 존재를 피할 수도 있다. 초음파 센서 스택의 다양한 계층들/컴포넌트들은 접착제들로 또는 다른 메커니즘들을 통해 서로 본딩되어 잠재적 개방 갭들을 피할 수도 있다.

[0092] 도 9에 도시된 컴포넌트들 및 계층들은 실척대로 그려지지 않지만, 초음파 지문 센서들은 매우 작은 스케일로 구현될 수 있다. 예를 들어, 압전 초음파 송신기 계층 및 압전 초음파 수신기 계층에 사용된 압전 계층들은 두께가 대략 0.005 내지 0.1㎜일 수도 있고, 송신기 및 수신기 바이어스 전극들은 두께가 대략 0.0001 내지 0.02㎜일 수 있으며, 커버 글라스 및 백플레인은 두께가 대략 0.1 내지 1㎜일 수도 있고, 센서 픽셀 회로들 및 픽셀 입력 전극들은 두께가 대략 0.0005 내지 0.002㎜일 수도 있다. 이러한 두께 값들은 단지 일례로서 그리고 독자에게 초음파 지문 센서의 대략적 스케일에 대한 감을 주도록 제공된다. 이러한 컴포넌트들은 또한 기재된 것들 이외의 두께들을 가질 수도 있다.

[0093] 초음파 센서 어레이들은 또한 다른 방식들로 디스플레이 모듈 설계에 통합될 수도 있다. 예를 들어, 초음파 센서 어레이들은 아래 제시되는 바와 같이 어떤 터치 감응 디스플레이 모듈들에 통합될 수도 있다.

[0094] 터치 인터페이스 기능을 가진 일부 디스플레이들에서, 터치 입력 계층이 다양한 디스플레이 컴포넌트들, 예를 들어 편광자들, 백플레인들, 컬러 필터들, 액정 계층들, OLED들 등과 같은 컴포넌트들과 커버 글라스 사이에 샌드위치될 수도 있다. 이러한 일부 디바이스들에서, 터치 입력 계층이 커버 글라스의 뒷면에 형성될 수도 있다. 터치 입력 계층은 예를 들어, 투영 정전용량식 터치(PCT: projected capacitive touch) 입력 계층일 수도 있고, 어레이 주변에서 손가락의 존재에 의해 야기된 정전용량의 위치 변화들을 검출하는 데 사용될 수 있는 가변 커패시터들의 어레이를 형성하는 전도성 트레이스들의 패턴을 이용할 수도 있다.

[0095] 이러한 터치 입력 계층들은 플렉스 케이블에 접속되어 터치 입력 계층과 예를 들어, 터치 제어기 간의 전기 통신을 가능하게 할 수도 있다. 플렉스 케이블은 디스플레이 모듈의 하나의 에지를 따라 또는 그 근처에 로케이팅된 터치 입력 계층 내의 콘택들에 납땜되거나 아니면 접속될 수도 있다.

[0096] 도 2에 도시된 것과 같은 초음파 센서는 이러한 디스플레이 모듈의 커버 글라스에 본딩될 수도 있고, 터치 입력 계층과 접속하는 데 사용되는 동일한 플렉스 케이블에 전기적으로 접속될 수도 있다. 이러한 배치는 도 10에 도시된다.

[0097] 도 10에는, 도 9에 도시된 것과 비슷한 디스플레이 모듈의 개념적인 측면도가 도시된다. 도 9의 컴포넌트들과 동일한 마지막 2개의 숫자들로 넘버링된 도 10의 컴포넌트들은 달리 설명되지 않는 한, 동일한 마지막 2개의 숫자들로 넘버링되어 본 개시에서 앞서 설명된 도 9의 컴포넌트들과 실질적으로 비슷한 것으로 가정될 수 있다.

[0098] 도 10에서 확인될 수 있는 바와 같이, 제 2 편광자(1054)와 커버 글라스(1050) 사이에 터치 계층(1064)이 삽입되었다. 터치 계층(1064)은 예를 들어, 접착 계층(1082)으로 제 2 편광자(1054)에 본딩될 수도 있다. 터치 계층(1064)의 일부는 터치 플렉스 케이블(1088)의 터치 플렉스 리드들(1090)이 터치 계층(1064)의 전도성 트레이스들에 접속될 수 있게 제 2 편광자(1054)의 에지 이상으로 돌출될 수도 있다.

[0099] 도 10에서 추가로 확인될 수 있는 바와 같이, 디스플레이 모듈(1000)의 초음파 센서 부분은 도 9의 초음파 센서 부분과 약간 다르다. 도 10에서, 도 9에서와 같은 초음파 센서는 압전 초음파 송신기 계층(1070) 및 압전 초음파 수신기 계층(1072)뿐만 아니라, 픽셀 입력 전극들(1074) 및 센서 픽셀 회로들(1026)도 포함한다. 그러나 도 9에 도시된 변형과는 달리, 센서 픽셀 회로들(1026)은 백플레인(1002)으로부터 분리된 초음파 센서 백플레인(1004) 상에 제공된다. 더욱이, 스페이서(1084)가 수신기 바이어스 전극(1076)과 커버 글라스(1050) 사이에 로케이팅된다. 스페이서(1084)는 터치 플렉스 케이블(1088)의 초음파 플렉스 리드들(1092)이 커버 글라스(1050)에 면하는 수신기 바이어스 전극(1076)의 표면에 전도성 접속되게 하는 데 사용될 수도 있다. 이는 터치 계층(1064) 및 수신기 바이어스 전극(1076)에 접속하는 단자 말단의 한쪽에만 노출된 컨덕터들을 갖는 플렉스 케이블이 터치 플렉스 케이블(1088)로서 사용되게 한다. 터치 플렉스 케이블(1088)은 그 길이를 따라 어느 정도 거리를 두고 분할되어 터치 플렉스 케이블 리드들(1090) 및 초음파 케이블 리드들(1092)이 도시된 바와 같이 반대 방향들로 라우팅되게 할 수도 있다. 단자 말단의 양쪽에 노출된 컨덕터들을 갖는 플렉스 케이블이 사용된다면, 스페이서(1084)가 제외될 수도 있다.

[0100] 도 10에 도시된 분할 플렉스 배치는 또한 예를 들어, 도 9에 도시된 것과 같은 디스플레이 픽셀 회로들과 공통 백플레인을 공유하는 센서 픽셀 회로들과 함께 초음파 지문 센서들을 갖는 디스플레이 모듈들 상에 구현될 수도 있다. 도 10에서, 제 2 송신기 전극(1080)과 백플레인(1002) 사이를 지나는, 즉, 디스플레이 픽셀 회로들(1006) 및 센서 픽셀 회로들(1026)이 공통 백플레인보다는 개별 백플레인들, 예를 들어 백플레인(1002) 및 초음파 센서 백플레인(1004) 상에 로케이팅되는 디스플레이 모듈들에서 제공될 수 있는 백플레인(1002)과 초음파 컴포넌트 스택 사이의 갭을 이용하는 터치 플렉스 케이블(1088)이 도시된다. 그러나 터치 플렉스 케이블(1088)과 비슷한 터치 플렉스 케이블이 또한 예를 들어, 도 9에 도시된 것과 같은 공통 백플레인 상에 제공되는 디스플레이 픽셀 회로들 및 센서 픽셀 회로들을 특징으로 하는 디스플레이 모듈들에 사용될 수도 있다. 이러한 구현들에서, 터치 플렉스 케이블은 초음파 컴포넌트들과 백플레인 사이에서 라우팅되는 대신에, 면으로, 즉 도 10에 대한 페이지의 안으로 또는 밖으로 라우팅될 수도 있다. 초음파 컴포넌트들에 의해 점유되는 볼륨을 클리어한 후, 터치 플렉스 케이블은 다음에 디스플레이 모듈(1000)의 원하는 에지, 예를 들어 초음파 센서 컴포넌트들, 디스플레이 드라이버 칩 등을 묶는 디스플레이 모듈의 3개의 에지들 중 임의의 에지 쪽으로 라우팅될 수도 있다. 수신기 바이어스 전극(1076)은 동작하기 위해 단 하나의 전도성 트레이스를 필요로 할 수도 있으므로, 터치 플렉스 케이블은 단지 하나의 추가 컨덕터를 필요로 할 수도 있다. 일부 구현들에서, 터치 감응 계층에 대한 기존의 터치 플렉스 케이블은 이미 이러한 목적으로 이용될 수 있는 여분의 미사용 컨덕터를 갖고 있을 수도 있다.

[0101] 도 11에는, 다른 디스플레이 모듈의 개념적인 측면도가 도시된다. 도 10의 컴포넌트들과 동일한 마지막 2개의 숫자들로 넘버링된 도 11의 컴포넌트들은 달리 설명되지 않는 한, 동일한 마지막 2개의 숫자들로 넘버링되어 본 개시에서 앞서 설명된 도 10의 컴포넌트들과 실질적으로 비슷한 것으로 가정될 수 있다. 도 13은 도 11의 논의에 관해 언급될 수 있는 디스플레이 모듈에 대한 터치 계층의 평면도를 도시한다.

[0102] 디스플레이 픽셀 회로들(1106)과 센서 픽셀 회로들(1126) 모두를 제공하는 공통 백플레인을 특징으로 하는 변형들이 또한 사용될 수도 있지만, 도 10에서와 같이 센서 픽셀 회로들(1126)은 개별 초음파 센서 백플레인(1104) 상에 로케이팅된다. 도 11에 도시된 디스플레이 모듈(1100)은 도시된 특정 구현이 전도성 터치 계층(1166) 및 은 잉크 계층(1168)을 특징으로 한다는 점에서 도 10에 도시된 디스플레이 모듈(1000)과 다르다. 예를 들어, 도 10으로부터의 터치 계층(1064)이 저항성 터치 계층이라면, 이는 디스플레이 모듈의 디스플레이 영역에 걸쳐 중첩하지만 접촉하지 않는 전도성 트레이스들(도 13의 전도성 트레이스들(1344) 참조)의 그리드를 특징으로 할 수도 있다. 전도성 트레이스들(1344)은 투명 도전 재료, 예를 들어, 인듐 주석 산화물(ITO: indium-tin-oxide)로 형성되어, 전도성 터치 계층(1166)과 비슷한 구조를 형성할 수도 있다. 전도성 터치 계층은 각각의 그리드 트레이스가 개별적으로 어드레싱되게 하는 복수의 개별 전기 트레이스들을 특징으로 할 수도 있다. 전도성 터치 계층(1166)의 전기 성능을 강화하기 위해, 전도성 터치 계층(1166)은 도전 재료들을 전기적으로 보강하는 부가 계층, 예를 들어 은 잉크(1368) 또는 다른 전도성이 높은 재료, 예컨대 은-우레탄 코팅, 피복용 중합체, 전도성 페이스트, 전도성 잉크, 스크린 인쇄 컨덕터 또는 전기 전도성 코팅을 사용하여 전기적으로 "보강"될 수도 있다. 이러한 전도성이 더 높은 재료들은 일반적으로 불투명하거나 반사성이 있기 때문에, 이러한 재료들은 일반적으로 디스플레이 모듈의 디스플레이 영역과 중첩하지 않는 영역들에서 전도성 터치 계층(1166)의 트레이스들에 부착될 수 있다.

[0103] 그리드 트레이스들에 접속된 트레이스들은 터치 입력을 수신 및/또는 처리할 수 있는 프로세서에 접속될 수도 있는 플렉스 케이블(1342)에 접속될 수도 있다. 일부 터치 센서들에는, 커버 글라스(1150) 상에(또는 보다 정확하게 전도성 터치 계층(1166) 또는 은 잉크 계층(1168) 상에) 로케이팅된 드라이버 칩들이 존재할 수도 있으며, 이들은 신호 조정, A/D 변환 및/또는 터치 감지를 보조할 수 있다.

[0104] 도 11에 도시된 것과 같은 구현들에서는, 압전 초음파 수신기 계층(1172)과 접촉하는 전도성 터치 계층(1166)의 영역(1345)에 의해 수신기 바이어스 전극이 제공될 수 있다. 이 영역(1345)은 전도성 터치 계층(1166) 내의 다른 트레이스들로부터 전기 절연될 수도 있고, 전도성 터치 계층(1166) 내의 트레이스를 통해 전도성 터치 계층(1166)과 인터페이스하는 사용되는 동일한 플렉스 케이블(1342)에 전기적으로 접속될 수도 있다. 압전 초음파 수신기 계층(1172)과 접촉하는 영역을 둘러싸는 전도성 터치 계층(1166)(둘러싸는 부분은 1348로 표시됨)뿐만 아니라, 그 영역을 플렉스 케이블과 전기적으로 접속하는 트레이스도 역시 은 잉크 계층(1168)으로부터의 은 잉크로 전기적으로 보강되거나 확대될 수 있다. 그러나 실제로 압전 초음파 수신기 계층(1172)을 오버레이하는 전도성 터치 계층 부분은 은 잉크 없이 유지될 수도 있다. 이는 금속 화합물인 은 잉크가, 압전 초음파 송신기 계층(1170)에 의해 발생되어 압전 초음파 수신기 계층(1172)에 의해 수신되는 초음파들의 직접적인 송신 경로에 있는 것을 막기 위해 이루어질 수도 있다. 압전 초음파 수신기 계층(1172)의 음향 임피던스에 대한 이러한 금속 화합물의 높은 음향 임피던스는 커버 글라스 상에서 대상의 스캐닝을 허용하도록, 입사 초음파들의 상당 부분이 커버 글라스(1150)를 통과하기보다는 금속 화합물로부터 다시 반사되는 결과를 야기할 수도 있다. 이에 따라, 압전 초음파 수신기 계층(1172)을 오버레이하는 전도성 터치 계층 부분은 일반적으로 인접한 재료들에 대해 높은 음향 임피던스 부정합을 갖는 재료들이 없게 유지되어야 한다.

[0105] 압전 초음파 수신기 계층(1172)은 이미지 데이터를 생성하기 위해 바이어스될 때, 일시적으로 상당량의 전류를 소비할 수도 있기 때문에, 압전 초음파 수신기 계층(1172)을 오버레이하는 전도성 터치 계층 부분 주위의 전기적 보강이 유용할 수도 있다. 전류의 양은 전도성 터치 계층(1166), 예를 들어 ITO를 생성하는 데 사용되는 재료들이, 사용되는 일반적인 트레이스 두께들과 결합하여, 수신기 계층(1172)의 표면에 걸쳐 과도한 양들의 전압을 강하시키지 않으면서 충분히 전류를 전도하는 것이 불가능할 수도 있을 정도로 충분히 클 수도 있다. 그러나 압전 초음파 수신기 계층(1172)을 오버레이하는 전도성 터치 계층 부분을 플렉스 케이블에 접속하는 트레이스가 전도성이 높은 재료로 전기적으로 보강된다면, 이러한 우려가 해결될 수도 있다.

[0106] 본 명세서에서 논의된 도면들 중 일부에서, 다양한 전기 접속들은 어떤 종류의 (간혹 플렉서블 인쇄 회로 또는 FPC로 지칭되는) 플렉스 케이블을 통해 제공되는 것으로 도시된다. 플렉스 케이블들이 (컨덕터들의 높은 밀도, 플렉스 케이블을 특정 라우팅 경로에 맞추는 것의 용이함, 그리고 낮은 제조 비용으로 인해) 이러한 접속들에 잘 맞지만, 논의된 다양한 컴포넌트들을 프로세서들, 드라이버들 및/또는 다른 제어 하드웨어와 접속하기 위해 다른 전기 접속 기술들이 사용될 수도 있다고 이해되어야 한다. 예를 들어, 일부 전기 접속들을 하기 위해 개별 배선들이 사용될 수도 있는데, 예를 들어 초음파 지문 센서의 수신기 바이어스 전극과 같은 단일 엘리먼트에 대한 전기 접속을 하기 위해 개별 배선이 사용될 수도 있고, 또는 층간 비아, 예를 들어 압전 초음파 수신기 계층을 통과하며 센서 픽셀 회로들을 제공하는 백플레인 상의 드라이버 회로 및 수신기 바이어스 전극과 전도성 접촉하는 절연된 전도성 포스트가 사용될 수도 있다. 과도한 혼란을 피하기 위해 도면들 중 다수에서는 다양한 전기 컴포넌트들에 대한 특정 전기 접속들이 도시되지 않지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 이러한 전기 컴포넌트들이 다양한 제어, 신호 및 전력 시스템들에 전기 접속될 것이라고 인식할 것이라고 추가로 이해되어야 한다. 예를 들어, 제 1 및 제 2 송신기 전극들이 드라이버 회로에 접속되어 압전 초음파 송신기 계층에 걸쳐 전압이 인가되게 할 것이다. 이러한 전기 접속들을 인식하여 설정하는 것은 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 누군가의 기술 내에 있다.

[0107] 본 명세서에서 설명된 다양한 컴포넌트들 중 하나 또는 그보다 많은 컴포넌트는 공통 케이블, 예를 들어, 단일 플렉스 케이블을 통해 다양한 다른 컴포넌트들, 예를 들어 프로세서들에 전기적으로 접속될 수도 있다고 또한 인식되어야 한다. 예를 들어, 단일 플렉스 케이블이 프로세서 또는 인쇄 회로 보드와 디스플레이 모듈의 터치 계층 및 초음파 지문 센서 사이의 전기 접속들을 제공하는 데 사용될 수도 있다. 이러한 배치들은 특정 디바이스 내에 만들어져 라우팅되는데 필요할 수도 있는 케이블들의 전체 개수를 감소시킬 수 있지만, 이러한 케이블 통합이 절대적으로 필수인 것은 아니다. 이에 따라, 일부 구현들에서는 플렉스 케이블 또는 다른 타입의 케이블이 단 하나의 컴포넌트에 전기적으로 접속될 수도 있는데, 예를 들어 플렉스 케이블이 초음파 지문 센서에 대한 센서 드라이버 칩에만 접속될 수도 있다.

[0108] 본 명세서에 포함된 많은 예들 중 다수에서는, 센서 드라이버 칩들(그리고 디스플레이 드라이버 칩들)이 논의되었다. 설명된 예들에서, 이러한 칩들은 초음파 지문 센서를 갖는 디스플레이 모듈의 백플레인 또는 백플레인들 상에 로케이팅되었는데; 이는 산업상 "칩-온-글라스"(COG: chip-on-glass)로 지칭된다. 이러한 칩들, 그리고 이들이 실장된 회로들은 디스플레이 모듈로부터 완전히 떨어진 위치들을 포함하여 다른 위치들에도 로케이팅될 수 있다고 이해되어야 한다. 예를 들어, 이러한 칩들 중 하나 또는 그보다 많은 칩은 산업상 "칩-온-플렉스"(COF: chip-on-flex)로 지칭되는 플렉스 케이블로 또는 그 위에 통합될 수도 있다. 다른 예에서, 이러한 칩들 중 하나 또는 그보다 많은 칩은 플렉스 케이블의 반대쪽 단부에 접속된 회로 보드 상에 로케이팅될 수도 있다. 이러한 교대하는 칩 배치들을 특징으로 하는 통합된 초음파 지문 터치 센서들을 가진 디스플레이 모듈들이 또한 본 개시의 범위 내에 있다고 이해되어야 한다.

[0109] 본 개시는 지문 인식을 위한 배열된 압전 초음파 센서들의 통합에 주로 초점을 맞췄지만, 본 명세서에서 개요가 설명된 초음파 센서 통합 개념들은 또한 단일 픽셀(또는 지문 스캐닝 목적들에 적합하지 않은 분해능의 다른 감소되 픽셀 카운트 센서들) 초음파 센서들에 적용될 수도 있다. 예를 들어, 큰 단일 수신기 픽셀을 가진 초음파 센서(어레이 내의 센서 픽셀 엘리먼트들의 수가 1인, 즉 단일 센서 픽셀 엘리먼트인 센서 픽셀 어레이)가 그 위에 손가락이 배치될 때를 검출하는 것이 가능할 수도 있지만, 그 지문의 실제 지문에 관한 어떠한 유용한 정보도 완전히 제공하는 것은 불가능할 수도 있다. 대신, 이는 단순히 지문 상세의 단일 픽셀 "평균"을 제공할 수도 있다. 그럼에도, 이러한 평균된 이미지는 이러한 센서 위의 커버 글라스 상에 손가락이 있을 때가, 손가락이 커버 글라스 위에 있지 않을 때와는 상당히 다를 것이므로 지문의 이러한 "평균" 이미지는 유용하다. 따라서 단일 픽셀 초음파 센서가 단순한 디지털 버튼으로서 사용될 수도 있다 ― 손가락이 센서 위의 커버 글라스 상에 있을 때, 이것이 검출되어 버튼 누름으로 취급될 수도 있다. 반대로, 손가락이 있지 않다면, 이것 또한 검출되어 버튼 누르지 않음 또는 버튼 해제로서 취급될 수도 있다.

[0110] 이러한 "버튼" 초음파 센서들은 본질적으로, 본 명세서에서는 "버튼 픽셀 회로"로 지칭되는 단일 센서 픽셀 회로를 필요로 할 수도 있다. 따라서 지문 스캐닝에 유용한 배열된 센서 픽셀 회로들에 비해 이들의 구현은 상대적으로 단순하다. 디스플레이 모듈에 대한 디스플레이 픽셀 회로들을, 예를 들어 센서 픽셀 어레이 내의 센서 픽셀 회로들에 추가하여 그리고 디스플레이 픽셀 어레이 내의 디스플레이 픽셀 회로들에 추가하여 추가 픽셀 회로로서 제공하는 동일한 백플레인에 버튼 픽셀 회로가 형성될 수도 있다. 단일 백플레인 상에 제공되어 다수의 개별 버튼들을 가능하게 하는 다수의 개별 버튼 픽셀 회로들이 존재할 수도 있다. 이러한 버튼 픽셀 회로들은 백플레인 상의 다른 컴포넌트들에 접속될 수도 있고, 또는 플렉스 케이블에 접속될 수도 있다. 버튼 픽셀 회로들 없이 유지하도록 임의의 디스플레이 팬아웃 또는 센서 팬아웃이 재-라우팅될 수도 있다.

[0111] 도 12는 도 4에 도시된 것과 비슷하지만 백플레인에 통합된 추가 초음파 버튼들을 갖는 디스플레이 모듈의 평면도를 도시한다. 도 12에서, 도시된 구조들은 도 4에 도시된 것들과 대부분 동일하다. 도 4의 비슷한 구조들과 동일한 마지막 2개의 숫자들을 갖는 콜아웃들로 넘버링된 도 12의 엘리먼트들은 도 4의 대응하는 구조들과 실질적으로 유사하다고 이해되어야 한다. 반복을 피하기 위해, 독자는 도 4에 대해 그리고 도 5에 관한 이러한 엘리먼트들의 이전 설명을 참조하게 된다.

[0112] 도 12에서 확인될 수 있는 바와 같이, 디스플레이 드라이버 칩(1214)은 디스플레이 모듈의 중심으로부터 오프셋되어, 백플레인(1202)의 일부를 풀어주고 백플레인으로의 2개의 초음파 버튼 센서들(1225)의 통합을 가능하게 한다. 앞서 논의한 바와 같이, 초음파 버튼 센서들(1225)은 단일 픽셀 초음파 디바이스들일 수도 있는데; 디스플레이 픽셀 회로들(1206) 및 센서 픽셀 회로들(1226)이 있지만 초음파 버튼 센서들 각각에 대한 단일 픽셀 회로가 백플레인 상에 제공될 수 있다. 버튼 플렉스 케이블(1223)이 초음파 버튼 센서들(1225)을 초음파 버튼 센서들(1225)을 제어하도록 구성된 제어기 또는 다른 디바이스에 접속할 수도 있다. 백플레인(1202) 상에 2개의 버튼 센서들(1225)이 형성될 수도 있지만, 선형 어레이와 같은 일련의 초음파 버튼들(1225)이 백플레인 상에 형성될 수도 있다. 한 구성에서, 한 세트의 버튼들이 선형 어레이로 배치되어, 볼륨 제어 목적들로 또는 사용자가 센서에 손가락을 스와이프할 때 모바일 디바이스를 켜거나 잠금 해제하기 위한 스와이프 센서와 같은 제스처 입력 디바이스로서 사용될 수도 있는 초음파 슬라이더 제어를 형성할 수도 있다. 하나의 동작 모드에서, 사용자는 손가락의 스와이프로 모바일 디바이스의 전원을 켠 다음, 손가락 끝을 지문 센서 위에 놓아 사용자를 인증하고 모바일 디바이스를 잠금 해제할 수도 있다. 다른 동작 모드에서, 사용자는 선형 어레이 또는 초음파 버튼들 중 하나 이상을 탭하여 모바일 디바이스를 웨이크업한 다음 손가락을 초음파 지문 센서 위에 놓아 인증될 수도 있다. 하나 또는 그보다 많은 버튼들에 대한 탭-탭-일시정지-탭과 같은 일정 순서의 탭들은 사용자가 모바일 디바이스에 액세스하게 하거나 모바일 디바이스 상에서 애플리케이션을 사용하게 할 수도 있다. 다른 구성에서는, 3개 또는 그보다 많은 초음파 버튼들이 디스플레이 주변부 근처에 배치되어, 예를 들어 뒤로 가기 버튼, 홈 버튼 또는 메뉴/입력/선택 버튼으로서의 역할을 할 수도 있다. 이러한 버튼들은 버튼 내의 사용자 인증 능력에 의해 또는 이러한 능력 없이 이러한 또는 다른 기능들에 대한 액세스를 제공할 수도 있다. 버튼들은 버튼의 터치를 검출하기에 적합한 겨우 하나뿐인 픽셀을 가질 수도 있다. 대안으로, 버튼들은 기능을 실행하기 전에 터치를 검출하여 사용자를 인증하기 위한 센서 픽셀들의 고분해능 어레이를 가질 수도 있다. 하나의 동작 모드에서, 버튼들은 음향 방사들 또는 정전용량의 변화들을 검출하여 초음파 송신기를 켜지 않고도 손가락 또는 다른 대상의 존재를 결정할 수도 있다. 다른 모드에서, 버튼들은 초음파 송신기를 작동하면서 센서로부터 생성되는 이미지 정보를 사용하여 대상의 존재를 검출할 수도 있다. 다른 모드에서, 버튼들은 우선 송신기를 켜지 않고 대상의 존재를 검출한 다음, 송신기를 작동하면서 대상에 관한 추가 정보를 생성할 수도 있다. 초음파 버튼들 위의 커버 글라스 또는 커버 렌즈는 거칠게 만들어지거나 아니면 텍스처링되어 예를 들어, 사용자가 자신의 손가락으로 버튼 위를 스칠 때 사운드의 발생을 보조할 수도 있다.

[0113] 다른 구성에서, 초음파 픽셀들의 직사각형 어레이는 디스플레이 영역의 한 면으로 출발하는 터치패드 또는 서명 패드를 형성할 수 있다. 터치패드 또는 서명 패드는 예를 들어, 디스플레이 디바이스의 동작들에 대한 내비게이션 입력을 제공하거나 또는 디스플레이 디바이스에 의한 사용자의 서명 검증을 허용하는 데 사용될 수도 있다. 일부 구현들에서, 터치패드 또는 서명 패드 위의 영역은 텍스처링되어 스타일러스의 검출을 보조할 수도 있다.

[0114] 본 명세서에서 논의된 초음파 지문 센서들에 추가하여, 본 발명자들은 일부 구현들에서, 지문 센서의 초음파 컴포넌트를 완전히 제외하고 압전 초음파 수신기 계층과 평소에 인터페이스하는 센서 픽셀 회로들의 정전용량 거동에 전적으로 의존하는 것이 가능할 수도 있음을 실현하였다. 예를 들어, 이러한 센서 픽셀 회로들은 픽셀 입력 전극들(또는 픽셀 입력 전극들에 대한 그 밑에 있는 센서 픽셀 회로 접속들)이 공기, 예를 들어 지문 골에 비하여 인간의 피부, 예를 들어 지문 능선과 접촉 또는 가까이 접촉하게 될 때 전하의 서로 다른 크기들을 기억한다. 센서 픽셀 회로들의 어레이가 작은 충분한 피치, 예를 들어 500 ppi를 갖는다면, 센서 픽셀 회로들의 어레이로부터의 결과적인 출력이, 압전 초음파 수신기 계층으로 구현될 때 사용되는 것과 대체로 동일한 방식으로 지문의 이미지를 생성하는 데 사용될 수도 있다. 이러한 용량성 센서들에 대한 한 가지 한계는, 이미징되는 대상, 예를 들어 지문이 센서 픽셀 회로의 입력 전극들에 매우 가까운 경우에만 이들이 효과적이라는 점이다. 예를 들어, 지문이 센서 픽셀 회로의 입력 전극들로부터 지문 능선의 폭보다 많이 오프셋된다면, 각각의 센서 픽셀 회로에 의해 보고되는 값들은 부정확할 것이며 지문이 재구성되는 것이 가능하지 않을 것이다. 일부 구현들에서, 용량성으로 구성된 센서는 두께가 약 1 내지 20 미크론인 오버레이 코팅을 가질 수도 있다.

[0115] 초음파 지문 센서 대신 용량성 지문 센서가 사용된다면, 용량성 센서는 디스플레이 모듈의 대부분 위에 사용되는 것보다 훨씬 더 얇은 커버 글라스 섹션 뒤에, 예를 들어 지문 능선들 간의 간격보다 훨씬 더 얇은 두께로 장착될 필요가 있을 수도 있다. 대안으로, 용량성 지문 센서는 다른 재료, 예를 들어 파릴렌의 보호 계층 뒤에 로케이팅될 수 있고, 커버 글라스로 전혀 커버되지 않을 수도 있는데, 예를 들어 커버 글라스의 컷아웃 영역에 또는 커버 글라스의 에지를 지난 위치에 로케이팅될 수도 있다.

[0116] 디스플레이 픽셀 회로들의 제 1 어레이 및 센서 픽셀 회로들의 제 2 어레이와 함께 본 명세서에서 설명된 백플레인들이 압전 센서들 이외의 센서들에 또한 사용될 수도 있다고 또한 이해되어야 한다. 예를 들어, 센서 픽셀 또는 센서 픽셀들의 어레이가 주위 온도 측정을 위해 사용될 수도 있고 또는 자기장 검출을 위해 구성될 수도 있다. 디스플레이 부분 및 비-디스플레이 부분은 디스플레이를 구동하기 위한 그리고 비-디스플레이 또는 센서 부분으로부터 데이터를 획득하기 위한 공통 또는 개별 플렉스 케이블들을 가질 수도 있다.

[0117] 본 명세서에서 설명된 것들과 같은 디스플레이 모듈들은 다양한 프로세스들을 사용하여 만들어질 수도 있다. 예를 들어, 도 9에 따른 디스플레이 모듈은 먼저 픽셀 회로들의 적어도 2개의 개별 어레이들: 디스플레이 픽셀 회로들의 어레이 및 센서 픽셀 회로들의 어레이를 갖는 백플레인(백플레인은 센서 픽셀 회로들의 어레이에 대한 픽셀 입력 전극들도 포함할 수 있음)을 생성 또는 제공함으로써 만들어질 수도 있다. 다양한 디스플레이 관련 컴포넌트들이 이러한 디스플레이 모듈의 어셈블리 동안 평소에 이루어지는 것과 같이 백플레인에 어셈블될 수도 있다. 예를 들어, 디스플레이 픽셀 회로들의 어레이를 갖는 백플레인 면에 액정 계층이 부착될 수 있고, 다음에 액정들이 원하는 배향으로 배향될 수 있다. 다음에 액정 계층에 전극이 부착될 수 있고, 그 다음 컬러 필터 어레이와 편광자가 이 전극 위에 계층화될 수 있다. 다음에 배면광이 백플레인의 반대 면에 부착될 수 있다. 디스플레이 관련 컴포넌트들의 대부분의 어셈블리 이전에, 이와 동시에, 또는 그 이후에, 픽셀 입력 전극들에 압전 막이 부착되어 압전 초음파 수신기 계층을 형성할 수도 있다. 다음에 수신기 바이어스 전극이 압전 초음파 수신기 계층에 부착될 수 있다. 필요하다면, 백플레인 상의 초음파 계층 스택과 백플레인 상의 디스플레이 계층 스택의 높이 정합을 위해 스페이서, 예를 들어 스페이서 글라스가 수신기 바이어스 전극에 부착될 수도 있다. 다음에 커버 글라스뿐만 아니라, 임의의 선택적인 터치스크린 인터페이스들도 2개의 개별 스택들에 부착될 수 있다. 백플레인의 픽셀 회로 면에 어셈블된 컴포넌트들 외에도, 추가 컴포넌트들이 백플레인의 반대 면에 어셈블될 수도 있다. 예를 들어, 디스플레이 컴포넌트들에 대한 배면광이 백플레인의 반대 면에 장착될 수도 있다. 추가로, 제 1 송신기 전극이 또한 백플레인의 반대 면에 장착되고, 추가 압전 계층의 부착이 이어져 압전 초음파 송신기 계층을 형성할 수도 있다. 다음에 제 2 송신기 전극이 부착될 수 있고, 그 다음 절연 코팅 또는 뒷면 캡이 부착되어 의도하지 않은 단락들로부터 보호할 수도 있다.

[0118] 초음파 지문 센서들이 커버 글라스 밑에 로케이팅되지 않는 것을 특징으로 하는 디스플레이 모듈들을 제공하기 위해 다른 가능한 어셈블리 기술이 사용될 수도 있으며; 이러한 기술들은 또한 커버 글라스의 두께를 지나서는 기능하지 않을 수도 있는 용량성 지문 센서들에 사용될 수도 있다. 추가 동작들이 취해질 수도 있지만, 이러한 기술은 커버 글라스 "아래의" 지문 센서에 대해 위에서 설명한 것과 매우 비슷할 수도 있다. 예를 들어, 초음파 지문 센서 주위에서 커버 글라스에 홀 또는 개구가 제공될 수도 있고, 지문 센서는 커버 글라스로 커버되는 대신에 개별 커버, 예를 들어 스페이서 글라스, 또는 코팅, 예를 들어 파릴렌을 가질 수도 있다. 대안으로, 커버 글라스가 단순히 초음파 지문 센서 위로 확장되지 않을 수도 있다.

[0119] 본 개시에서 설명된 구현들에 대한 다양한 변형들은 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에게 쉽게 명백할 수 있으며, 본 명세서에 정의된 일반 원리들은 본 개시의 사상 또는 범위를 벗어나지 않으면서 다른 구현들에 적용될 수 있다. 그러므로 본 개시는 본 명세서에서 도시된 구현들로 한정되는 것으로 의도되는 것이 아니라, 본 명세서에 개시된 청구항들, 원리들 및 신규한 특징들에 부합하는 가장 넓은 범위에 따르는 것이다. 본 명세서에서 "예시적인"이라는 단어는 사용된다 하더라도, "일례, 실례 또는 예시로서의 역할"을 의미하는데 배타적으로 사용된다. 본 명세서에 "예시적인" 것으로서 설명된 어떠한 구현도 반드시 다른 구현들보다 선호되거나 유리한 것으로 해석되는 것은 아니다.

[0120] 본 명세서에서 개별 구현들과 관련하여 설명된 어떤 특징들은 또한 단일 구현으로 결합하여 구현될 수 있다. 반대로, 단일 구현과 관련하여 설명된 다양한 특징들은 또한 다수의 구현들로 개별적으로 또는 임의의 적당한 하위 결합으로 구현될 수 있다. 더욱이, 특징들이 어떤 결합들로 작용하는 것으로 위에서 설명되고 심지어는 처음에 그와 같이 청구될 수 있다 하더라도, 청구된 결합으로부터의 하나 또는 그보다 많은 특징들이 어떤 경우들에는 결합에서 삭제될 수 있고, 청구된 결합은 하위 결합 또는 하위 결합의 변형에 관계될 수도 있다.

[0121] 마찬가지로, 도면들에서 동작들이 특정 순서로 도시되지만, 이는, 이러한 동작들이 도시된 특정 순서로 또는 순차적인 순서로 수행되거나, 원하는 결과들을 달성하기 위해 예시된 모든 동작들이 수행될 것을 요구하는 것으로 이해되지는 않아야 한다. 어떤 상황들에서는, 멀티태스킹 및 병렬 처리가 유리할 수도 있다. 더욱이, 앞서 설명한 구현들에서의 다양한 시스템 컴포넌트들의 분리는 모든 구현들에서 이러한 분리를 요구하는 것으로 이해되지는 않아야 하며, 설명된 프로그램 컴포넌트들과 시스템들은 일반적으로 단일 소프트웨어 제품으로 함께 통합되거나 다수의 소프트웨어 제품들로 패키지화될 수 있다고 이해되어야 한다. 추가로, 다른 구현들이 다음의 청구항들의 범위 내에 있다. 어떤 경우들에, 청구항들에서 나열되는 동작들은 다른 순서로 수행될 수 있으며 여전히 원하는 결과들을 달성할 수 있다.

[0122] 설명된 특정 구현들 중 어느 구현에서의 특징들도 서로 호환하지 않는 것으로 명백히 확인되지 않거나 주변 맥락이 이들이 상호 배타적이며 상호 보완 및/또는 지원의 의미로 쉽게 결합 가능하지 않음을 의미하지 않는 한, 본 개시 전체는 그러한 상호 보완적인 구현들의 특정한 특징들이 선택적으로 결합되어 하나 또는 그보다 많은 포괄적인, 그러나 약간 서로 다른 기술적 솔루션들을 제공할 수 있다고 예상하고 구상한다고 이해될 것이다. 따라서 상기 설명은 단지 예로서 주어졌으며 본 개시의 범위 내에서 세부사항의 수정들이 이루어질 수 있다고 추가로 인식될 것이다.

Claims (26)

1. 디스플레이 모듈로서,
   박막 트랜지스터(TFT: thin-film transistor) 백플레인(backplane) ― 상기 TFT 백플레인은,
   제 1 면 및 반대쪽 제 2 면을 갖는 기판,
   상기 제 1 면 상에 로케이팅되며, 각각의 디스플레이 픽셀 회로가 상기 TFT 백플레인에 접속 가능한 디스플레이 디바이스의 디스플레이 픽셀로 하여금 발광 상태, 광 투과 상태, 또는 광 반사 상태를 변경시키게 하도록 구성된, 디스플레이 픽셀 회로들의 어레이, 및
   상기 제 1 면 상에 로케이팅된 센서 픽셀 회로들의 어레이를 포함하고,
   각각의 센서 픽셀 회로는 압전 초음파 지문 센서 회로의 일부를 형성하도록 구성되고 그리고 상기 센서 픽셀 회로들의 어레이 내의 어레이 위치로부터 상기 압전 초음파 지문 센서 회로에 제공되는 전하를 판독하도록 구성되고, 상기 디스플레이 픽셀 회로들의 어레이 및 상기 센서 픽셀 회로들의 어레이는 상기 TFT 백플레인의 중첩하지 않는 영역들을 점유함 ―;
   커버 글라스(cover glass)와 상기 TFT 백플레인 사이에 포지셔닝된 하나 또는 그 초과의 디스플레이 컴포넌트들 ― 상기 하나 또는 그 초과의 디스플레이 컴포넌트들은 상기 디스플레이 픽셀 회로들의 어레이와 함께, 상기 디스플레이 모듈에 대한 디스플레이 기능을 제공하도록 구성됨 ―; 및
   압전 초음파 지문 센서를 포함하며,
   상기 디스플레이 모듈은 상기 디스플레이 픽셀 회로들의 어레이의 전체 범위에 의해 정의(define)되는 액티브(active) 디스플레이 영역을 갖고,
   상기 압전 초음파 지문 센서는 상기 액티브 디스플레이 영역의 외부에 로케이팅되고,
   상기 압전 초음파 지문 센서의 적어도 일부는 상기 TFT 백플레인과 상기 커버 글라스 사이에 로케이팅되고,
   상기 센서 픽셀 회로들의 어레이는 상기 압전 초음파 지문 센서의 일부를 형성하고, 그리고
   상기 압전 초음파 지문 센서는, 상기 TFT 백플레인으로부터 가장 먼 상기 압전 초음파 지문 센서의 표면이 상기 TFT 백플레인으로부터 가장 먼 상기 하나 또는 그 초과의 디스플레이 컴포넌트들의 표면과 상기 TFT 백플레인으로부터 동일한 거리에 있도록 하나 또는 그 초과의 재료 계층들을 포함하는,
   디스플레이 모듈.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 지문 센서는 적어도 2개의 손가락들로부터 동시에 지문들을 캡처하기 위한 크기를 갖는,
   디스플레이 모듈.
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 센서 픽셀 회로들의 어레이와 별개인 단일 센서 픽셀 회로를 더 포함하고,
   상기 단일 센서 픽셀 회로는 초음파 버튼으로서 작동하도록 구성되는,
   디스플레이 모듈.
5. 제 1 항에 있어서,
   픽셀 입력 전극들의 어레이를 더 포함하고,
   각각의 픽셀 입력 전극은 상기 센서 픽셀 회로들의 어레이 내의 센서 픽셀 회로를 오버레이(overlay)하고,
   상기 센서 픽셀 회로들은 제 1 방향에서 제 1 피치 거리로 이격되고, 그리고
   각각의 픽셀 입력 전극은 상기 제 1 방향으로 상기 제 1 피치 거리의 70%를 초과하고 상기 제 1 피치 거리 미만인 폭을 갖는,
   디스플레이 모듈.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 센서 픽셀 회로들의 어레이를 오버레이하는 압전 계층을 더 포함하는,
   디스플레이 모듈.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 센서 픽셀 회로들은 인치당 500개 센서 픽셀 회로들 또는 그 이상의 밀도로 배열되는,
   디스플레이 모듈.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 디스플레이 픽셀 회로들의 어레이에 의해 점유되는 상기 TFT 백플레인의 영역 내에서 서로 평행하고 그리고 제 1 피치 거리만큼 이격되는 복수의 디스플레이 데이터 트레이스(trace)들; 및
   디스플레이 팬아웃(fanout)을 더 포함하고,
   상기 디스플레이 데이터 트레이스들은 상기 제 1 피치 거리만큼 이격되어 상기 디스플레이 팬아웃에 진입하고 그리고 상기 제 1 피치 거리 미만인 제 2 피치 거리만큼 이격되어 상기 디스플레이 팬아웃을 빠져나오고, 그리고
   상기 디스플레이 팬아웃은 상기 센서 픽셀 회로들의 어레이와 상기 디스플레이 픽셀 회로들의 어레이 사이에 로케이팅되는,
   디스플레이 모듈.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 센서 픽셀 회로들의 어레이에 의해 점유되는 상기 TFT 백플레인의 영역 내에서 서로 평행하고 그리고 제 3 피치 거리만큼 이격되는 복수의 센서 데이터 트레이스들; 및
   센서 팬아웃을 더 포함하고,
   상기 센서 데이터 트레이스들은 상기 제 3 피치 거리만큼 이격되어 상기 센서 팬아웃에 진입하고 그리고 상기 제 3 피치 거리 미만인 제 4 피치 거리만큼 이격되어 상기 센서 팬아웃을 빠져나오는,
   디스플레이 모듈.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 TFT 백플레인 상에 로케이팅된 디스플레이 드라이버 칩; 및
    상기 TFT 백플레인 상에 로케이팅된 센서 드라이버 칩을 더 포함하고,
    상기 디스플레이 드라이버 칩은 상기 디스플레이 팬아웃을 빠져나오는 상기 디스플레이 데이터 트레이스들에 전기적으로 접속되고,
    상기 센서 드라이버 칩은 상기 센서 팬아웃을 빠져나오는 상기 센서 데이터 트레이스들에 전기적으로 접속되고, 그리고
    상기 센서 드라이버 칩과 상기 디스플레이 드라이버 칩은 개별 칩들인,
    디스플레이 모듈.
11. 제 9 항에 있어서,
    상기 TFT 백플레인 상에 로케이팅된 결합된 디스플레이 및 센서 드라이버 칩을 더 포함하고,
    상기 결합된 디스플레이 및 센서 드라이버 칩은 상기 디스플레이 팬아웃을 빠져나오는 상기 디스플레이 데이터 트레이스들 및 상기 센서 팬아웃을 빠져나오는 상기 센서 데이터 트레이스들에 전기적으로 접속되고, 그리고
    상기 결합된 디스플레이 및 센서 드라이버 칩은 단일 집적 칩인,
    디스플레이 모듈.
12. 디스플레이 모듈로서,
    상기 디스플레이 모듈의 액티브 디스플레이 영역보다 더 큰 크기의 커버 글라스;
    제 1 면 및 반대쪽 제 2 면을 갖는 박막 트랜지스터(TFT) 백플레인 ― 상기 TFT 백플레인은,
    상기 제 1 면 상에 로케이팅된 디스플레이 픽셀 회로들의 어레이, 및
    상기 제 1 면 상에 로케이팅된 센서 픽셀 회로들의 어레이를 갖고,
    상기 디스플레이 모듈은 상기 디스플레이 픽셀 회로들의 어레이의 전체 범위에 의해 정의되는 액티브 디스플레이 영역을 갖고,
    각각의 센서 픽셀 회로는 압전 초음파 지문 센서를 위한 압전 초음파 지문 센서 회로의 일부를 형성하도록 구성되고,
    상기 센서 픽셀 회로들의 어레이는 상기 액티브 디스플레이 영역의 외부에 로케이팅됨 ―;
    상기 커버 글라스와 상기 TFT 백플레인 사이에 포지셔닝된 하나 또는 그 초과의 디스플레이 컴포넌트들 ― 상기 하나 또는 그 초과의 디스플레이 컴포넌트들은 상기 디스플레이 픽셀 회로들의 어레이와 함께, 상기 디스플레이 모듈에 대한 디스플레이 기능을 제공함 ―;
    상기 압전 초음파 지문 센서 ― 상기 압전 초음파 지문 센서의 적어도 일부는 상기 TFT 백플레인과 상기 커버 글라스 사이에 로케이팅되고, 그리고
    상기 센서 픽셀 회로들의 어레이는 상기 압전 초음파 지문 센서의 일부를 형성함 ―; 및
    상기 압전 초음파 지문 센서와 상기 커버 글라스 사이에 삽입된 하나 또는 그 초과의 재료 계층들을 포함하고,
    상기 하나 또는 그 초과의 재료 계층들은 상기 압전 초음파 지문 센서와 상기 커버 글라스 사이의 갭들이 없는,
    디스플레이 모듈.
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 압전 초음파 지문 센서는 초음파 송신기 및 초음파 수신기를 스택 방식(stacked arrangement)으로 포함하고, 그리고
    상기 초음파 송신기와 상기 커버 글라스 간의 거리 및 상기 초음파 수신기와 상기 커버 글라스 간의 거리는 모두 갭들이 없는,
    디스플레이 모듈.
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 초음파 송신기는 제 1 송신기 전극과 제 2 송신기 전극 사이에 삽입된 압전 초음파 송신기 계층을 포함하고, 그리고
    상기 초음파 수신기는 상기 센서 픽셀 회로들의 어레이와 수신기 바이어스 전극 사이에 삽입된 압전 초음파 수신기 계층을 포함하는,
    디스플레이 모듈.
15. 제 14 항에 있어서,
    상기 초음파 수신기는 상기 TFT 백플레인과 상기 커버 글라스 사이에 삽입되는,
    디스플레이 모듈.
16. 제 15 항에 있어서,
    상기 하나 또는 그 초과의 재료 계층들은 상기 초음파 수신기와 스택 구성으로 배열된 하나 또는 그 초과의 스페이서(spacer)들을 포함하고,
    상기 커버 글라스와 상기 TFT 백플레인 사이에 포지셔닝된 상기 하나 또는 그 초과의 디스플레이 컴포넌트들은 상기 커버 글라스와 상기 TFT 백플레인 사이의 오프셋을 정의하는 디스플레이 스택 두께를 갖고,
    상기 수신기 바이어스 전극을 포함한, 상기 초음파 수신기는 상기 디스플레이 스택 두께 미만인 초음파 수신기 두께를 갖고, 그리고
    상기 초음파 수신기와 상기 하나 또는 그 초과의 스페이서들 간의 임의의 접착 또는 본딩(bonding) 계층들 및 상기 수신기 바이어스 전극을 포함한, 상기 초음파 수신기 및 상기 하나 또는 그 초과의 스페이서들의 스택 구성은, 상기 디스플레이 스택 두께와 동일한 제 1 스택 두께를 갖는,
    디스플레이 모듈.
17. 제 14 항에 있어서,
    상기 커버 글라스 상에 형성된 전도성 터치 계층을 더 포함하고,
    상기 수신기 바이어스 전극은 상기 전도성 터치 계층의 일부분에 의해 제공되는,
    디스플레이 모듈.
18. 제 17 항에 있어서,
    상기 센서 픽셀 회로들의 어레이 주위의 전도성 터치 계층은 전기 보강재(electrically-reinforcing material)로 전기적으로 보강되고, 그리고 상기 센서 픽셀 회로들의 어레이 내의 전도성 터치 계층은 상기 전기 보강재가 없는,
    디스플레이 모듈.
19. 제 18 항에 있어서,
    상기 전기 보강재는 은 잉크(silver ink)인,
    디스플레이 모듈.
20. 디스플레이 모듈로서,
    박막 트랜지스터(TFT) 백플레인 ― 상기 TFT 백플레인은,
    제 1 면 및 반대쪽 제 2 면을 갖는 기판;
    상기 제 1 면 상에 로케이팅되며, 각각의 디스플레이 픽셀 회로가 상기 TFT 백플레인과 연관된 디스플레이 디바이스의 디스플레이 픽셀로 하여금 발광 상태, 광 투과 상태 또는 광 반사 상태를 변경시키게 하도록 구성된, 디스플레이 픽셀 회로들의 어레이; 및
    상기 제 1 면 상에 로케이팅된 압전 초음파 센서 픽셀 회로를 포함하고,
    상기 디스플레이 모듈은 상기 디스플레이 픽셀 회로들의 어레이의 전체 범위에 의해 정의되는 액티브 디스플레이 영역을 갖고,
    상기 센서 픽셀 회로는, 압전 초음파 센서 회로에 제공되는 전하를 판독하도록 구성된 상기 압전 초음파 센서 회로의 일부를 형성하도록 구성되고, 상기 센서 픽셀 회로는 상기 액티브 디스플레이 영역의 외부에 로케이팅됨 ―;
    커버 글라스와 상기 TFT 백플레인 사이에 포지셔닝된 하나 또는 그 초과의 디스플레이 컴포넌트들 ― 상기 하나 또는 그 초과의 디스플레이 컴포넌트들은 상기 디스플레이 픽셀 회로들의 어레이와 함께, 상기 디스플레이 모듈에 대한 디스플레이 기능을 제공하도록 구성됨 ―; 및
    압전 초음파 센서를 포함하고,
    상기 압전 초음파 센서의 적어도 일부는 상기 TFT 백플레인과 상기 커버 글라스 사이에 로케이팅되고,
    상기 압전 초음파 센서 픽셀 회로는 상기 압전 초음파 센서의 일부를 형성하고, 그리고
    상기 압전 초음파 센서는, 상기 TFT 백플레인으로부터 가장 먼 상기 압전 초음파 센서의 표면이 상기 TFT 백플레인으로부터 가장 먼 상기 하나 또는 그 초과의 디스플레이 컴포넌트들의 표면과 상기 TFT 백플레인으로부터 동일한 거리에 있도록 하나 또는 그 초과의 재료 계층들을 포함하는,
    디스플레이 모듈.
21. 제 20 항에 있어서,
    상기 압전 초음파 센서는 버튼 제어부가 되도록 구성되는,
    디스플레이 모듈.
22. 제 20 항에 있어서,
    상기 압전 초음파 센서의 추가 부분을 형성하는 하나 또는 그 초과의 추가적인 압전 초음파 센서 픽셀 회로들을 더 포함하는,
    디스플레이 모듈.
23. 제 22 항에 있어서,
    상기 압전 초음파 센서 픽셀 회로와 상기 하나 또는 그 초과의 추가적인 압전 초음파 센서 픽셀 회로들은 슬라이더(slider) 제어를 제공하도록 구성되는,
    디스플레이 모듈.
24. 제 20 항에 있어서,
    상기 제 1 면 상에 로케이팅된 추가적인 압전 초음파 센서 픽셀 회로들의 어레이를 더 포함하고, 각각의 추가적인 압전 초음파 센서 픽셀 회로는, 어레이 위치로부터 추가적인 압전 초음파 센서 회로로 제공되는 전하를 판독하도록 구성된 상기 추가적인 압전 초음파 센서 회로의 일부를 형성하도록 구성되고,
    상기 디스플레이 픽셀 회로들의 어레이와 상기 추가적인 압전 초음파 센서 픽셀 회로들의 어레이는 상기 TFT 백플레인의 중첩하지 않는 영역들을 점유하는,
    디스플레이 모듈.
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