KR101977062B1 - 이미지 센싱이 가능한 표시 장치 - Google Patents

이미지 센싱이 가능한 표시 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101977062B1
KR101977062B1 KR1020150168189A KR20150168189A KR101977062B1 KR 101977062 B1 KR101977062 B1 KR 101977062B1 KR 1020150168189 A KR1020150168189 A KR 1020150168189A KR 20150168189 A KR20150168189 A KR 20150168189A KR 101977062 B1 KR101977062 B1 KR 101977062B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
unit
sensing
display
lower electrode
display device
Prior art date
Application number
KR1020150168189A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20170064014A (ko
Inventor
김종욱
김재흥
전호식
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 KR1020150168189A priority Critical patent/KR101977062B1/ko
Publication of KR20170064014A publication Critical patent/KR20170064014A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101977062B1 publication Critical patent/KR101977062B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G06K9/00013—
    • G06K9/0002—
    • G06K9/00053—
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09F—DISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
    • G09F9/00—Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센싱이 가능한 표시 장치는, 영상이 표시되는 표시 영역, 및 표시 영역을 둘러싸는 주변 영역을 포함하는 표시 장치로서, 표시 영역에 위치되며, 영상을 표시하기 위한 투사광을 발광하는 표시부, 표시부에서 발광되는 투사광의 적어도 일부가 일 방향으로 투과되고, 외부로 투과된 투사광의 반사광을 감지하며, 감지된 반사광의 에너지 준위에 기초하여 이미지를 생성하는 광 센싱부, 및 하부 전극 및 하부 전극 상에 배치된 상부 전극을 포함하며, 하부 전극과 상부 전극 사이의 정전용량 변화를 감지하여 이미지를 생성하는 정전용량 센싱부를 포함한다.

Description

이미지 센싱이 가능한 표시 장치{DISPLAY APPARATUS BEING CAPABLE OF SENSING IMAGE}
본 발명은 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이미지 센싱이 가능한 표시 장치에 관한 것이다.
최근 보안 관련 문제가 대두되면서 스마트폰, 태블릿 PC 등 개인 휴대 기기에 대한 보안이 화두가 되고 있다. 사용자들의 휴대 기기 사용 빈도가 증가하면서 휴대 기기를 통한 전자 상거래 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.
근래에 들어, 광 센싱 방식으로 사용자의 지문을 인식하고 이미지를 생성하는 방식이 각광받고 있다. 광 센싱 방식으로 사용자의 지문을 인식하는 경우, 센서의 크기와 배치 위치의 제약이 최소화될 수 있고, 상당히 정확도 있게 사용자의 지문을 인식할 수 있다. 이에 따라, 광 센싱 방식으로 지문을 인식하는 기술을 휴대 기기에 접목시키려 시도가 빈번하게 이루어지고 있다.
그러나, 광 센싱 방식은 광원으로부터의 투사광과 사용자의 손가락으로부터 반사되는 투사광의 반사광을 이용하여 지문 인식을 수행하기 때문에, 광원 노이즈가 많은 환경, 예를 들어 외부에서는 정확하게 지문 이미지를 생성할 수 없는 문제점이 있었다.
이에 본 발명의 발명자들은 광원 노이즈가 많은 환경에서도 사용자의 지문을 정밀하게 센싱할 수 있는 새로운 구조의 표시 장치를 개발하였다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 실내에서뿐만 아니라 외부에서도 사용자의 지문 이미지를 정확하게 생성할 수 있는 이미지 센싱이 가능한 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 지문 인식을 수행할 때에 센싱 환경에 따라 광 센싱 방식과 정전용량 센싱 방식 중 유리한 하나를 선택적으로 구동시킬 수 있는 이미지 센싱이 가능한 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센싱이 가능한 표시 장치는, 영상이 표시되는 표시 영역, 및 표시 영역을 둘러싸는 주변 영역을 포함하는 표시 장치로서, 표시 영역에 위치되며, 영상을 표시하기 위한 투사광을 발광하는 표시부, 표시부에서 발광되는 투사광의 적어도 일부가 일 방향으로 투과되고, 외부로 투과된 투사광의 반사광을 감지하며, 감지된 반사광의 에너지 준위에 기초하여 이미지를 생성하는 광 센싱부, 및 하부 전극 및 하부 전극 상에 배치된 상부 전극을 포함하며, 하부 전극과 상부 전극 사이의 정전용량 변화를 감지하여 이미지를 생성하는 정전용량 센싱부를 포함한다.
또한, 광 센싱부는 복수의 단위 광 센싱부를 포함하고, 정전용량 센싱부는, 하부 전극 및 상부 전극과 함께 캐패시터를 구성하며 절연체로 이루어지는 격벽을 포함하며, 복수의 단위 광 센싱부는 격벽에 의해서 구획될 수 있다.
또한, 하부 전극 및 상부 전극 중 하나는 복수의 단위 전극을 포함하고, 복수의 단위 전극은 격벽과 중첩되도록 배치될 수 있다.
또한, 단위 광 센싱부는 매트릭스 형태로 배열되고, 복수의 단위 전극 역시 매트릭스 형태로 배열될 수 있다.
또한, 복수의 단위 전극은 격벽 내에 매립될 수 있다.
또한, 복수의 단위 전극은 80 내지 99.9%의 투명도를 가질 수 있다.
또한, 표시부는 복수의 단위 표시부를 포함하고, 단위 표시부에서 생성되는 투사광은 단위 광 센싱부 또는 격벽을 투과할 수 있다.
또한, 격벽은 80 내지 99.9%의 투명도를 가질 수 있다.
또한, 격벽은 알루미늄 산화물(AlOx), 알루미늄 산화 질화물(AlOxNy), 티타늄 산화물(TiOx), 실리콘 산화물(SiOx), 아연 산화물(ZnOx) 및 지르코늄 산화물(ZrOx)로 이루어지는 그룹에서 선택된 적어도 하나로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 하부 전극은 상기 표시부와 상기 광 센싱부 사이에 배치되고, 하부 전극과 광 센싱부 사이에 배치된 절연층을 더 포함할 수 있다.
또한, 광 센싱부 상에 배치된 보호층을 더 포함하고, 표시부에서 발광되는 투사광은 광 센싱부 및 보호층을 순차적으로 투과하거나 정전용량 센싱부 및 보호층을 순차적으로 투과할 수 있다.
본 발명은 실내에서뿐만 아니라 외부에서도 사용자의 지문 이미지를 정확하게 생성할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 센싱 환경에 따라 광 센싱 방식과 정전용량 센싱 방식 중 유리한 하나를 선택적으로 구동할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센싱이 가능한 표시 장치가 배치된 전자기기를 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 일부를 나타내는 단면도이다.
도 3은 광 센싱부를 이용하여 사용자의 지문 이미지를 생성하는 과정을 보여주는 도면이다.
도 4는 정전용량 센싱부를 이용하여 사용자의 지문 이미지를 생성하는 과정을 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 일부를 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 일부를 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 일부를 나타내는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 일부를 나타내는 단면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 일부를 나타내는 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러가지 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 "간접적으로 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 전자기기를 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기기(10)는 표시 장치(100)를 포함한다.
전자기기(10)는 유무선 통신 기능 또는 이와는 다른 기능을 포함하는 디지털기기일 수 있다. 예를 들면, 이동전화기, 네비게이션, 웹패드, PDA, 워크스테이션, 개인용컴퓨터(예를 들어, 노트북 컴퓨터등) 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(100)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(100)는 영상이 표시되는 표시 영역(DP1)과, 표시 영역(DP1)을 둘러싸는 주변 영역(DP2)을 포함한다.
표시 장치(100)는 터치 발생 수단(예를 들면, 손가락 등)의 접촉 여부 및 접촉 위치 파악뿐 만 아니라, 손가락의 지문에 대한 인식 기능을 함께 수행한다.
구체적으로, 제1 애플리케이션 구동 시에는 표시 장치(100)가 특정 기능 구동 등을 위한 터치 스크린으로서 기능할 수 있으며, 제2 애플리케이션 구동 시에는 표시 장치(100)를 통해 표시되는 지문 입력창(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 지문(F)의 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(100)에 포함되는 센서들의 수와 관계되는 접촉 감지 해상도는 손가락 지문의 융선과 골의 접촉을 구분할 수 있을 정도로 크게 형성되어야만 할 것이다.
도 1에는 표시 장치(100)의 주변 영역(DP2)이 표시 장치(100)의 전자 기기(10)의 베젤과 중첩되는 것으로 도시되고 있으나, 주변 영역(DP2)은 표시 영역(DP1)을 제어하기 위한 배선 및/또는 회로 등이 설치되는 영역을 의미하며, 표시 장치(100)의 제조공정 상에서 주변 영역(DP2)이 표시 영역(DP1)의 후방으로 폴딩되는 구성도 본 발명의 사상에 포함될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 일부를 나타내는 단면도이다.
도 2를 참조하면, 표시 장치(100)는 표시부(110), 기판(120), 광 센싱부(130), 정전용량 센싱부(140), 절연층(150), 보호층(160) 및 커버 필름(170)을 포함한다.
표시부(110)는 영상을 표시하기 위한 투사광을 발광하는 역할을 한다. 표시부(110)는 복수의 행과 열로 배치되는 복수의 단위 표시부(112A, 112B, 112C, 112D, 112E, 112F)를 포함한다. 복수의 단위 표시부(112A, 112B, 112C, 112D, 112E, 112F) 각각은 단위 광 센싱부(132A, 132B, 132C) 또는 격벽(146)과 중첩되도록 배치된다. 이에 따라, 복수의 단위 표시부(112A, 112B, 112C, 112D, 112E, 112F)에서 발광되는 투사광은 단위 광 센싱부(132A, 132B, 132C)를 투과하거나 격벽(146)을 투과할 수 있다. 복수의 단위 표시부(112A, 112B, 112C, 112D, 112E, 112F) 각각은 디스플레이 구동 신호에 따라 적색, 녹색 또는 청색의 투사광을 발광하여 소정의 화상을 구현할 수 있다. 복수의 단위 표시부(112A, 112B, 112C, 112D, 112E, 112F) 각각은 유기 발광 방식으로 스스로 투사광을 발광하거나 백라이트 유닛(도시되지 않음)과 같은 외부 광원의 도움을 얻어 투사광을 발광할 수 있다.
기판(120)은 표시부(110) 상에 배치되며, 표시 장치(100)의 여러 구성요소들을 지지하는 역할을 한다.
기판(120)은 예시적으로 폴리이미드(Polyimide), 폴리이미드(polyimide), 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리카보네이트(poly carbonate), 폴리에스테르설폰(PES) 및 유리와 같은 광투과성 재질로 이루어질 수 있다.
광 센싱부(130)는 기판(120) 상에 배치되며, 표시부(110)에서 발광된 투사광의 적어도 일부는 일 방향으로 광 센싱부(130)를 투과할 수 있다. 광 센싱부(130)는 투과된 투사광의 반사광을 감지하고, 감지된 반사광의 에너지 준위에 기초하여 이미지를 생성할 수 있다.
광 센싱부(130)는 개별적으로 투사광의 반사광을 감지할 수 있는 복수의 단위 광 센싱부(132A, 132B, 132C)를 포함한다. 단위 광 센싱부(132A, 132B, 132C)는 단위 표시부(112A, 112C, 112E)와 중첩되도록 배치될 수 있다.
도 2를 참조하면, 복수의 단위 광 센싱부(132A, 132B, 132C)들 사이에 격벽(146)이 배치된다. 즉, 복수의 단위 광 센싱부(132A, 132B, 132C)는 격벽(146)에 의해서 구획된다. 복수의 단위 광 센싱부(132A, 132B, 132C)는 동일한 평면 상에서 매트릭스 형태로 배치될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 단위 광 센싱부(132A, 132B, 132C)는 각각 제1 전극(134), 제1 전극(134) 상부에 배치된 제2 전극(136), 및 제1 전극(134)과 제2 전극(136) 사이에 배치된 센싱층(138)을 포함한다.
제1 전극(134) 및 제2 전극(136)은 기설정된 광투과율 및 면저항을 갖는 도전성 산화물로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(134) 및 제2 전극(136)은 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐 아연 산화물(IZO), 아연 산화물(ZnO), 알루미늄 주석 산화물(AlTO) 및 불소 도핑된 주석 산화물(FTO)으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나로 이루어질 수 있다.
제1 전극(134)은 지문 표면에 닿는 광량을 증가시키기 위하여 소정의 반사율을 가질 수 있다. 예를 들어, 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 메탈 옥사이드를 배치하여 제1 전극(134)을 형성할 수 있다.
제2 전극(136)은 높은 투명도를 가지는 금속으로 이루어질 수도 있고, 반사형 금속으로 이루어질 수도 있다. 제2 전극(136)이 높은 투명도를 가지는 금속으로 이루어지는 경우, Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Ag, Mg 또는 이들의 화합물을 반투막으로 증착한 후 그위에 ITO, IZO, ZnO 또는 In2O3등 메탈 옥사이드를 배치하여 제2 전극(136)을 형성할 수 있다. 제2 전극(136)이 반사형 전극으로 이루어지는 경우, Li, Ca, LiF/Ca,LiF/Al, Al, Ag, Mg 또는 이들의 화합물을 전면 증착하여 제2 전극(136)을 형성할 수 있다.
제1 전극(134)이 캐소드인 경우 제2 전극(136)은 애노드일 수 있고, 제1 전극(134)이 애노드인 경우 제2 전극(136)이 캐소드일 수 있다. 설명의 편의를 위해, 이하의 상세한 설명에서는 제1 전극(134)이 캐소드이고 제2 전극(136)이 애노드인 것으로 설명한다.
센싱층(138)은 사용자의 지문을 이미지 처리할 수 있도록 투사광의 반사광을 감지하는 역할을 한다. 센싱층(138)은 서로 인접하여 있는 도너(Donor)층 및 억셉터(Acceptor)층을 포함하여 구성된다. 센싱층(138)은 제1 전극(134) 또는 제2 전극(136) 측으로부터 입사된 빛을 흡수하여 도너층에서 엑시톤(Exciton)을 생성한다. 엑시톤은 도너층 및 억셉터층의 계면에서 정공과 전자로 해리된다. 해리된 정공은 제2 전극(136) 측으로 이동하고 해리된 전자는 제1 전극(134) 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 센싱할 수 있다.
센싱층(138)으로는 흡수 파장 영역 대에서 좁은 반치폭(Full Width at Half Maximum, FWHM)을 가지며 흡수 파장 영역 외에서는 투과도가 높은 유기 물질을 이용할 수 있다. 예를 들어, 센싱층(138)은 p형 반도체 및 n형 반도체로 이루어질 수 있다. 여기서, p형 반도체로는 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 이용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. n형 반도체로는, 디시아노비닐-터티오펜(dicyanovinylterthiophene,DCV3T), 플러렌, 플러렌유도체, 페릴렌디이미드(perylene diimide)와 같은 화합물을 이용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 2에 도시되지는 않았으나, 센싱층(138)과 제1 전극(134) 사이에 그리고 센싱층(138)과 제2 전극(136) 사이에 전하 보조층이 배치될 수 있다. 전하 보조층은 해리된 정공과 전자의 이동을 더욱 용이하게 하여 센싱 효율을 높일 수 있다. 전하 보조층은 양극으로부터 전달받은 정공의 주입을 용이하게 하는 정공 주입층(hole injecting layer, HIL), 정공 주입층으로부터 주입받은 정공의 수송을 용이하게 하는 정공 수송층(holetransporting layer, HTL), 전자의 이동을 저지하는 전자 저지층(electronblocking layer, EBL), 전자의 주입을 용이하게 하는 전자 주입층(electron injecting layer, EIL), 전자 주입층으로부터 주입 받은 전자의 수송을 용이하게 하는 전자 수송층(electron transporting layer,ETL), 정공의 이동을 저지하는 정공 저지층(hole blocking layerm HBL) 중에서 선택된 적어도 하나일 수 있다.
도 3은 광 센싱부를 이용하여 사용자의 지문 이미지를 생성하는 과정을 보여주는 도면이다.
도 3을 참조하면, 전자 기기의 상면에 손가락을 위치시키면, 표시부(110)에서 발광된 투사광(L1)이 사용자의 손가락에 의해 반사되고, 반사광(L2)이 단위 광 센싱부(132B, 132C)에 입사된다. 이때에, 단위 광 센싱부(132B, 132C)에 입사된 반사광(L2)은 광전 효과를 일으키는데, 표시부(110)로부터 발광된 투사광(L1)및 손가락으로부터 반사된 반사광(L2)에 의하여 각각 서로 다른 에너지 준위에 상응하는 광전 효과가 발생한다.
보다 구체적으로 설명하면, 손가락으로부터 반사된 반사광(L2)의 에너지 값은 손가락 지문의 융선(Ridge)으로부터 반사된 융선 반사광 에너지(E2,R) 및 손가락 지문의 골선(Valley)으로부터 반사된 골선 반사광 에너지(E2,V)를 포함한다. 단위 광 센싱부(132B, 132C)는 지문의 융선과 골의 높이 차이에 의하여 다르게 생성되는 융선 반사광 에너지(E2,R) 및 골선 반사광 에너지(E2,V) 사이의 에너지 차이에 기초하여 지문 이미지를 생성할 수 있다. 이때에, 표시부(110)로부터 발광되어 손가락으로부터 반사되지 않고 단위 광 센싱부(132B, 132C)로 입사되는 투사광의 투사광 에너지(E1)는 노이즈로 인식하여 필터링할 수 있다.
기판(120) 상에 정전용량 센싱부(140)가 배치된다. 정전용량 센싱부(140)는 사용자의 터치에 의한 하부 전극(142)과 상부 전극(144) 사이의 정전용량 변화를 감지하여 이미지를 생성하는 역할을 한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 정전용량 센싱부(140)는 하부 전극(142), 하부 전극(142)의 상방에 배치된 상부 전극(144) 및 격벽(146)을 포함한다. 여기서, 하부 전극(142), 상부 전극(144) 및 격벽(146)은 커패시터를 구성할 수 있다. 즉, 하부 전극(142), 상부 전극(144) 및 격벽(146)은 상방의 커버 필름(170)과 접촉되는 손가락 지문(F)에 의하여 소정의 접촉 용량을 가질 수 있다.
복수의 단위 표시부(112B, 112D, 112F)에서 발광된 투사광이 하부 전극(142) 및 상부 전극(144)을 투과할 수 있도록 하부 전극(142) 및 상부 전극(144)은 높은 수준의 투명도를 가질 수 있다. 예를 들어, 하부 전극(142) 및 상부 전극(144)은 80 내지 99.9%의 투명도를 가질 수 있다. 본 명세서에서, 특정 구성요소의 투명도는 특정 구성요소를 향해 입사하는 광의 양에 대한 특정 구성요소를 투과하는 광의 양의 비율로 정의된다. 하부 전극(142) 및 상부 전극(144)은 투명 전도성 산화물, 예를 들어 인듐 주석 산화물(ITO) 또는 인듐 아연 산화물(IZO)로 이루어질 수 있다.
본 발명에서 하부 전극(142) 및 상부 전극(144) 중 하나는 복수의 단위 전극(148A, 148B, 148C)을 포함한다. 즉, 하부 전극(142) 및 상부 전극(144) 중 적어도 하나는 패터닝 처리된다. 도 2의 표시 장치(100)에서는 상부 전극(144)이 복수의 단위 전극(148A, 148B, 148C)을 포함한다. 복수의 단위 전극(148A, 148B, 148C) 각각은 하나의 터치 블록을 구성하며, 정전용량 변화를 감지하여 해당 터치 블록에 대한 사용자의 터치 여부를 감지할 수 있다.
복수의 단위 전극(148A, 148B, 148C) 각각은 단위 표시부(112B, 112D, 112F)와 중첩되도록 배치된다. 나아가, 복수의 단위 전극(148A, 148B, 148C) 각각은 격벽(146)과도 중첩되도록 배치된다. 이에 반하여, 복수의 단위 전극(148A, 148B, 148C) 각각은 단위 광 센싱부(132A, 132B, 132C)와는 중첩되지 않도록 배치된다. 복수의 단위 광 센싱부(132A, 132B, 132C)가 동일한 평면 상에서 매트릭스 형태로 배열되므로, 복수의 단위 전극(148A, 148B, 148C) 역시 동일한 평면 상에서 매트릭스 형태로 배열될 수 있다. 한편, 도 2의 표시 장치(100) 에서, 복수의 단위 전극(148A, 148B, 148C)은 복수의 제2 전극(136)과 동일한 평면을 공유하도록 배치된다.
본 실시예에서는 복수의 단위 전극(148A, 148B, 148C) 및 광 센싱부(132A, 132B, 132C)이 각각 단위 표시부(112A ~ 112F)들과 중첩되는 것으로 설명되고 있으나, 하나의 단위 표시부(112A ~ 112F)에 복수의 단위 전극(148A, 148B, 148C) 및 광 센싱부(132A, 132B, 132C)이 중첩되는 구성 또한 가능할 수 있다.
도 2에 도시된 표시 장치(100)에서는, 복수의 단위 전극(148A, 148B, 148C) 각각은 격벽(146)에 매립되는 형태로 형성될 수 있다. 이때, 본 실시예에서 단위 전극(148A, 148B, 148C)의 상면은 격벽(146)의 상면과 동일한 높이에 위치될 수 있으나, 단위 전극(148A, 148B, 148C)이 격벽(146)의 내부에 매립되는 구성 또한 가능하다고 할 것이다. 이에 따라, 동일한 평면 상에서 복수의 단위 광 센싱부(132A, 132B, 132C)와 복수의 단위 전극(148A, 148B, 148C)이 서로 교번적으로 배치된다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 하부 전극(142)은 기판(120) 상에 일체로 배치될 수 있다.
격벽(146)은 앞서 설명한 바와 같이, 복수의 단위 광 센싱부(132A, 132B, 132C)를 구획한다. 나아가, 격벽(146)은 절연체로 구성되어 하부 전극(142) 및 상부 전극(144)과 함께 커패시터를 구성할 수 있다.
단위 표시부(112B, 112D, 112F)에서 발광된 투사광이 격벽(146)을 투과할 수 있도록 격벽(146)은 높은 수준의 투명도를 가질 수 있다. 예를 들어, 격벽(146)은 80 내지 99.9%의 투명도를 가질 수 있다. 격벽(146)은 높은 수준의 투명도를 가지는 절연체, 예를 들어 알루미늄 산화물(AlOx), 알루미늄 산화 질화물(AlOxNy), 티타늄 산화물(TiOx), 실리콘 산화물(SiOx), 아연 산화물(ZnOx) 및 지르코늄 산화물(ZrOx)로 이루어지는 그룹에서 선택된 적어도 하나로 이루어질 수 있다.
도 4는 정전용량 센싱부를 이용하여 사용자의 지문 이미지를 생성하는 과정을 보여주는 도면이다.
도 4를 참조하면, 전자 기기의 상면에 사용자의 손가락이 접촉되면, 하부 전극(142), 단위 전극(148A, 148B) 및 격벽(146)으로 이루어진 캐패시터에서의 정전용량 값이 변화한다. 복수의 단위 전극(148A, 148B) 각각은 정전용량 값의 변화 정도를 감지하여, 복수의 단위 전극(148A, 148B) 각각의 터치 블록에 접촉된 손가락 지문이 융선인지 아니면 골인지를 파악할 수 있다. 즉, 손가락 지문(F)의 융선(Ridge)가 접촉된 경우의 정전용량 값과 골(Valley)dl 접촉된 경우의 정전용량 값은 서로 다르며, 이러한 차이를 이용하여 본 실시예에 따른 표시 장치(100)는 상면에 접촉되는 손가락 지문(F)의 이미지를 센싱할 수 있다.
하부 전극(142)과 광 센싱부(130) 사이에는, 절연층(150)이 배치되며, 절연층(150)은 하부 전극(142)과 단위 광 센싱부(132A, 132B, 132C)의 제1 전극(134) 사이에 전류가 흐르는 것을 억제하는 역할을 한다.
단위 표시부(112A, 112B, 112C, 112D, 112E, 112F)에서 발광된 투사광이 절연층(150)을 투과할 수 있도록 절연층(150)은 높은 수준의 투명도를 가질 수 있다. 예를 들어, 절연층(150)은 80 내지 99.9%의 투명도를 가질 수 있다. 절연층(150)은 격벽(146)과 동일한 물질로 이루어질 수 있으나, 반드시 이에 한정되지는 않는다.
광 센싱부(130) 상에 보호층(160)이 배치되며, 보호층(160)은 표시 장치(100)의 구성요소들에 수분 및 산소가 침투되는 것을 최소화할 수 있다.
도 2에 도시되지는 않았으나, 보호층(160)은 광 센싱부(130) 및 격벽(146)을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 표시부(110)에서 발광된 투사광은 보호층(160)을 투과한다. 즉, 표시부(110)에서 발광되는 투사광은 광 센싱부(130) 및 보호층(160)을 순차적으로 투과하거나 정전용량 센싱부(140) 및 보호층(160)을 순차적으로 투과한다. 표시부(110)에서 발광된 투사광이 보호층(160)을 투과할 수 있도록 보호층(160)은 높은 수준의 투명도를 가지는 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 보호층(160)은 격벽(146)과 동일한 물질로 이루어질 수 있으나, 반드시 이에 한정되지는 않는다.
보호층(160) 상에 커버 필름(170)이 배치된다. 커버 필름(170)은 표시 장치(100)의 구성요소들을 외부의 충격으로부터 보호하는 역할을 한다. 커버 필름(170)에 사용자의 손가락이 직접적으로 접촉될 수 있다. 커버 필름(170)은 높은 투명도와 내구성을 가지는 물질로 이루어질 수 있다.
도 2에 도시되지는 않았으나, 광 센싱부(130) 및 정전용량 센싱부(140) 각각은 구동을 위한 박막 트랜지스터와 연결될 수 있다.
표시 장치에서 광 센싱 방식을 이용하는 경우 비교적 정확하게 사용자의 지문 이미지를 생성할 수 있다. 그러나, 광 센싱 방식은 투사광과 반사광에 기초하여 지문 이미지를 생성하기 때문에, 실내에서는 매우 유리하게 활용될 수 있으나, 다른 광원에 의한 영향을 받기 쉬운 외부에서는 유리하게 활용될 수 없는 문제점이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(100)는, 광 센싱 방식뿐만 아니라 정전용량 센싱 방식을 통해서도 지문 이미지를 생성할 수 있기 때문에, 센싱 환경을 고려하여 보다 정확하게 지문 이미지를 생성할 수 있는 센싱 방식을 선택할 수 있다. 예를 들어, 사용자의 조작으로 또는 자동적으로, 실내에서는 광 센싱 방식을 이용하여 지문 이미지를 생성하고, 다른 다수의 광원에 노출되어 있는 외부에서는 정전용량 센싱 방식을 이용하여 지문 이미지를 생성할 수 있다.
더욱이, 하나의 단위 표시부(112A, 112B, 112C, 112D, 112E, 112F)에 하나의 단위 광 센싱부(132A, 132B, 132C)만이 할당되거나 하나의 단위 전극(148A, 148B, 148C)만이 할당되기 때문에, 지문 이미지를 생성하기 위해서 광 센싱 방식과 정전용량 센싱 방식을 동시에 이용하는 것도 가능하다.
결과적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(100)는 두 가지의 센싱 방식, 즉 광 센싱 방식과 정전용량 센싱 방식을 동시에 이용하여 더욱 정확하게 지문 이미지를 생성할 수도 있다.
따라서, 실리콘과 같은 재질의 모조 지문이 표시 장치(100)의 상면에 접촉되는 경우, 본 실시예에 따른 표시 장치(100)는 상기 광 센싱 방식 및 상기 정전용량 센싱 방식을 이용하여 보다 신뢰성있게 상기 모조 지문을 판별할 수 있어, 표시 장치(100)가 설치된 전자 기기의 보안성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 일부를 나타내는 단면도이다. 도 5의 표시 장치(500)는 도 2의 표시 장치(100)와 비교하여 상부 전극(544)이 보호층(160) 상부에 배치되는 구성만이 상이하고 나머지 구성은 실질적으로 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다.
도 5를 참조하면, 정전용량 센싱부(540)의 상부 전극(544)이 보호층(160) 상부에 배치되며, 커버 필름(170)은 상부 전극(544)을 상방에서 덮는다. 상부 전극(544)은 복수의 단위 전극(548A, 548B, 548C)을 포함한다. 복수의 단위 전극(548A, 548B, 548C)은 격벽(146) 내에 매립되지는 않으나, 격벽(146)과 중첩되도록 배치된다. 복수의 단위 전극(548A, 548B, 548C)은 복수의 단위 광 센싱부(132A, 132B, 132C)와 중첩되지 않도록 배치된다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 일부를 나타내는 단면도이다. 도 6의 표시 장치(600)는 도 2의 표시 장치(100)와 비교하여 하부 전극(642)이 기판(120) 하부에 배치되는 구성 및 절연층이 생략되는 구성만이 상이하고 나머지 구성은 실질적으로 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다.
도 6을 참조하면, 상부 전극(644)을 포함하는 정전용량 센싱부(640)의 하부 전극(642)이 기판(120) 하부에 그리고 표시부(110) 상부에 배치된다. 하부 전극(642)이 기판(120) 하부에 배치되는 경우, 기판(120)이 제1 전극(134)과 하부 전극(642) 사이에 전류가 흐르는 것을 억제할 수 있으므로, 도 6의 표시 장치(600)에서는 도 2의 절연층(150)이 생략될 수 있다. 이때, 상부 전극(644)는, 복수의 단위 전극(648A, 648B, 648C)을 포함한다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 일부를 나타내는 단면도이다. 도 7의 표시 장치(700)는 도 6의 표시 장치(600)와 비교하여 복수의 단위 전극(748A, 748B, 748C)이 복수의 제1 전극(134)과 동일한 평면을 공유하도록 배치되는 구성만이 상이하고 나머지 구성은 실질적으로 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다.
도 7을 참조하면, 정전용량 센싱부(740)의 상부 전극(744)은 복수의 단위 전극(748A, 748B, 748C)을 포함한다. 도 6의 표시 장치(600)에서와 같이, 복수의 단위 전극(748A, 748B, 748C)은 격벽(146) 내에 매립된다. 그러나, 도 6의 표시 장치(600)에서와는 달리, 복수의 단위 전극(748A, 748B, 748C)은 복수의 제1 전극(134)과 동일한 평면을 공유하도록 배치된다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 일부를 나타내는 단면도이다. 도 8의 표시 장치(800)는 도 6의 표시 장치(600)와 비교하여 상부 전극(844)이 보호층(160) 상부에 배치되는 구성만이 상이하고 나머지 구성은 실질적으로 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다.
도 8을 참조하면, 정전용량 센싱부(840)의 상부 전극(844)이 보호층(160) 상부에 그리고 커버 필름(170) 하부에 배치된다. 상부 전극(144)은 복수의 단위 전극(848A, 848B, 848C)을 포함한다. 복수의 단위 전극(848A, 848B, 848C)은 격벽(146) 내에 매립되지는 않으나 격벽(146)과 중첩되도록 배치된다. 복수의 단위 전극(848A, 848B, 848C)은 복수의 단위 광 센싱부(132A, 132B, 132C)와 중첩되지 않도록 배치된다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 일부를 나타내는 단면도이다. 도 9의 표시 장치(900)는 도 2의 표시 장치(100)와 비교하여 하부 전극(942) 및 상부 전극(944)의 위치, 그리고 하부 전극(942)이 복수의 단위 전극(948A, 948B, 948C)을 포함하는 구성만이 상이하고 나머지 구성은 실질적으로 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다.
도 9를 참조하면, 정전용량 센싱부(940)의 구성에서, 상부 전극(944)이 아니라 하부 전극(942)이 복수의 단위 전극(948A, 948B, 948C)을 포함한다. 도 9의 단위 전극(948A, 948B, 948C)의 기능, 재질 등은 도 2의 단위 전극(148A, 148B, 148C)과 동일할 수 있다. 상부 전극(944)은 보호층(160) 상에 일체로 배치된다. 제1 전극(134)과 상부 전극(944) 사이에 전류가 흐르는 것을 억제할 필요가 없으므로, 도 9의 표시 장치(900)에서는 도 2의 절연층(150)이 생략될 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 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 구성요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등개념으로부터 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.
100, 500, 600, 700, 800, 900: 표시 장치
110: 표시부
120: 기판
130: 광 센싱부
140, 540, 640, 740, 840, 940: 정전용량 센싱부
150: 절연층
160: 보호층
170: 커버 필름

Claims (11)

  1. 상부를 향해 투사광을 제공하는 표시부;
    상기 표시부의 상부에 위치하고, 정전용량 변화를 감지하는 정전용량 센싱부; 그리고
    상기 표시부의 상부에 위치하고, 상기 투사광의 적어도 일부를 투과시키고, 상기 투사광의 다른 일부가 반사되어 입사되는 반사광을 감지하는 광 센싱부를 포함하며,
    상기 정전용량 센싱부는,
    상기 표시부의 상부에 위치하는 하부 전극; 그리고
    상기 하부 전극의 상부에 위치하되 상기 하부 전극에 이격된 상부 전극을 포함하고,
    상기 하부 전극과 상부 전극 중 하나는, 서로 이격된 복수의 단위 전극을 포함하며,
    상기 광 센싱부는,
    상기 복수의 단위 전극과 교번으로 배치되되 상기 단위 전극과 이격된 복수의 단위 광 센싱부를 포함하고,
    상기 정전용량 센싱부는,
    상기 복수의 단위 광 센싱부의 이웃하는 단위 광 센싱부 사이에 배치되며, 상기 복수의 단위 전극에 상하 방향으로 각각 중첩되고, 절연체로 구성된 복수의 격벽을 포함하는,
    이미지 센싱이 가능한 표시 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 격벽의 적어도 일부는,
    상기 하부 전극과 상기 상부 전극의 사이에 위치하고,
    상기 하부 전극, 상기 복수의 격벽, 그리고 상기 상부 전극은,
    캐패시터를 구성하는,
    이미지 센싱이 가능한 표시 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 단위 광 센싱부와 상기 복수의 단위 전극은,
    하나의 층(層)에 배치되는,
    이미지 센싱이 가능한 표시 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 단위 광 센싱부는 매트릭스 형태로 배열되고, 상기 복수의 단위 전극 또한 매트릭스 형태로 배열되는 이미지 센싱이 가능한 표시 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 단위 전극은 상기 격벽 내에 형성되는 이미지 센싱이 가능한 표시 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 단위 전극은 80 내지 99.9%의 투명도를 갖는 이미지 센싱이 가능한 표시 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 표시부는 복수의 단위 표시부를 포함하고,
    상기 단위 표시부에서 생성되는 투사광은 상기 단위 광 센싱부 또는 상기 격벽을 투과하는 이미지 센싱이 가능한 표시 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 격벽은 80 내지 99.9%의 투명도를 갖는 이미지 센싱이 가능한 표시 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 격벽은 알루미늄 산화물(AlOx), 알루미늄 산화 질화물(AlOxNy), 티타늄 산화물(TiOx), 실리콘 산화물(SiOx), 아연 산화물(ZnOx) 및 지르코늄 산화물(ZrOx)로 이루어지는 그룹에서 선택된 적어도 한 종류의 물질로 이루어지는 이미지 센싱이 가능한 표시 장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 하부 전극은, 상기 표시부와 상기 광 센싱부 사이에 배치되고,
    상기 하부 전극과 상기 광 센싱부 사이에 배치된 절연층;을 더 포함하는 이미지 센싱이 가능한 표시 장치.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 광 센싱부 상에 배치된 보호층;을 더 포함하고,
    상기 표시부에서 발광되는 상기 투사광은 상기 광 센싱부 및 상기 보호층을 순차적으로 투과하거나 상기 정전용량 센싱부 및 상기 보호층을 순차적으로 투과하는 이미지 센싱이 가능한 표시 장치.
KR1020150168189A 2015-11-30 2015-11-30 이미지 센싱이 가능한 표시 장치 KR101977062B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150168189A KR101977062B1 (ko) 2015-11-30 2015-11-30 이미지 센싱이 가능한 표시 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150168189A KR101977062B1 (ko) 2015-11-30 2015-11-30 이미지 센싱이 가능한 표시 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170064014A KR20170064014A (ko) 2017-06-09
KR101977062B1 true KR101977062B1 (ko) 2019-05-13

Family

ID=59219940

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150168189A KR101977062B1 (ko) 2015-11-30 2015-11-30 이미지 센싱이 가능한 표시 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101977062B1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107863370A (zh) 2017-09-30 2018-03-30 昆山国显光电有限公司 显示装置
CN111681551B (zh) * 2020-06-28 2021-07-06 武汉华星光电技术有限公司 显示模组以及电子设备

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001510579A (ja) * 1997-12-04 2001-07-31 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 指紋を感知するデバイスを有する電子装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101068599B1 (ko) * 2008-03-27 2011-09-30 리서치 인 모션 리미티드 전자 디바이스용 터치 스크린 디스플레이 및 이와의 터치 상호작용 판정 방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001510579A (ja) * 1997-12-04 2001-07-31 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 指紋を感知するデバイスを有する電子装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20170064014A (ko) 2017-06-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101758047B1 (ko) 이미지 센싱이 가능한 표시 장치
US11411055B2 (en) Display device
US10763315B2 (en) Display apparatus including light receiving pixel area
EP3605293B1 (en) Display device
KR101748123B1 (ko) 이미지 스캔이 가능한 표시 장치의 구동 방법
US10990789B2 (en) Display apparatus including light-receiving pixel area
TWI596516B (zh) 顯示裝置及電子設備
US9836165B2 (en) Integrated silicon-OLED display and touch sensor panel
US8243034B2 (en) Organic light emitting display device
KR100987381B1 (ko) 유기 발광 디스플레이 장치
US11121196B2 (en) Display device
EP3327555B1 (en) Display panel and touch display device
CN108121478A (zh) 显示装置
KR20180070785A (ko) 표시패널 및 이를 포함하는 표시장치
KR20180028085A (ko) 유기발광 표시장치
US9335855B2 (en) Top-emitting OLED display having transparent touch panel
US20130135256A1 (en) Organic light emitting diode display
US20200105828A1 (en) Display apparatus including light-receiving device
KR20170077910A (ko) 자기 정전 용량형 터치 스크린 및 이를 구비하는 표시 장치
KR20170134932A (ko) 표시 장치 및 이의 제조 방법
KR101977062B1 (ko) 이미지 센싱이 가능한 표시 장치
WO2018029442A1 (en) Touch screen display
KR100937868B1 (ko) 스타일러스 펜 및 이를 구비한 평판 디스플레이 장치
KR20170082364A (ko) 이미지 센싱이 가능한 표시 장치
KR20190076154A (ko) 유기발광다이오드 표시장치

Legal Events

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