KR102124623B1 - 지문 인식이 가능한 디스플레이 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 지문 인식이 가능하고, 지문 패턴의 콘트라스트 비(contrast ratio)를 향상시킬 수 있는 디스플레이 장치에 관한 것이다.
본 발명의 실시 형태에 따른 지문 인식이 가능한 디스플레이 장치는, 커버층; 상기 커버층 아래에 배치된 선형 편광층; 상기 선형 편광층 아래에 배치된 위상 지연 기판; 상기 위상 지연 기판 아래에 배치되고, 소정의 빛을 방출하는 복수의 픽셀들; 상기 위상 지연 기판과 상기 복수의 픽셀들 사이에 배치된 반사면; 상기 반사면 아래에 배치되고, 복수의 포토 센서 픽셀들을 갖고, 상기 커버층에 접촉 또는 근접한 지문으로부터의 광학 신호와 상기 반사면으로부터의 내부 광학 노이즈 신호를 수신하는 포토 센서; 및 상기 반사면과 상기 포토 센서 사이에 배치되고, 우원편광은 통과시키고 좌원편광은 차단하는 제1 원형 편광부 및 상기 우원편광은 차단하고 상기 좌원편광은 통과시키는 제2 원형 편광부를 포함하는 원형 편광판;을 포함한다.

Description

지문 인식이 가능한 디스플레이 장치{DISPLAY APPARATUS CAPABLE OF FINGERPRINT RECOGNITION}

본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 지문 인식이 가능하고, 지문 패턴의 콘트라스트 비(contrast ratio)를 향상시킬 수 있는 디스플레이 장치에 관한 것이다.

유기발광소자(organic light emitting diodes, OLED)를 이용한 디스플레이 장치가 널리 연구되며 사용되고 있는 추세이다.

유기발광소자(이하, OLED라 함)는 자발광소자로서, 비발광소자인 액정표시장치에 사용되는 백라이트가 필요하지 않기 때문에 경량 박형이 가능하다. 그리고, 액정표시장치(LCD)에 비해 시야각 및 대비비가 우수하며, 소비전력 측면에서도 유리하며, 직류 저전압 구동이 가능하고, 응답속도가 빠르며, 내부 구성요소가 고체이기 때문에 외부충격에 강하고, 사용 온도범위도 넓은 장점을 가지고 있다. 특히, OLED 디스플레이 장치는 제조공정이 단순하기 때문에 생산원가를 기존의 액정표시장치보다 많이 절감할 수 있는 장점이 있다.

이러한 특성을 갖는 OLED 디스플레이 장치는 크게 패시브 매트릭스 타입(passive matrix type)과 액티브 매트릭스 타입(active matrix type)으로 나뉘어 지는데, 패시브 매트릭스 타입은 신호선을 교차하면서 매트릭스 형태로 소자를 구성하는 반면, 액티브 매트릭스 타입은 화소를 온/오프(on/off)하는 스위칭 소자인 박막트랜지스터가 화소 별로 위치하도록 한다.

종래의 OLED 디스플레이 장치 중에는 지문 인식이 가능한 OLED 디스플레이 장치가 있다. 종래의 지문 인식이 가능한 OLED 디스플레이 장치는 검출된 지문 패턴에 대한 콘트라스트 비(contrast ratio)가 낮은 문제가 존재한다. 지문 패턴의 콘트라스트 비가 낮으면 정확한 지문 패턴의 비교가 어렵기 때문에, 콘트라스트 비를 높일 수 있는 연구가 필요한 실정이다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 지문 패턴에 대한 콘트라스트 비(contrast ratio)를 향상시킬 수 있는, 지문 인식이 가능한 디스플레이 장치를 제공한다.

또한, 포토 센서로 입력되는 내부 광학 노이즈 신호(internal optical noise signal)를 줄일 수 있는, 지문 인식이 가능한 디스플레이 장치를 제공한다.

본 발명의 실시 형태에 따른 지문 인식이 가능한 디스플레이 장치는, 커버층; 상기 커버층 아래에 배치된 선형 편광층; 상기 선형 편광층 아래에 배치된 위상 지연 기판; 상기 위상 지연 기판 아래에 배치되고, 소정의 빛을 방출하는 복수의 픽셀들; 상기 위상 지연 기판과 상기 복수의 픽셀들 사이에 배치된 반사면; 상기 반사면 아래에 배치되고, 복수의 포토 센서 픽셀들을 갖고, 상기 커버층에 접촉 또는 근접한 지문으로부터의 광학 신호와 상기 반사면으로부터의 내부 광학 노이즈 신호를 수신하는 포토 센서; 및 상기 반사면과 상기 포토 센서 사이에 배치되고, 우원편광은 통과시키고 좌원편광은 차단하는 제1 원형 편광부 및 상기 우원편광은 차단하고 상기 좌원편광은 통과시키는 제2 원형 편광부를 포함하는 원형 편광판;을 포함한다.

본 발명의 다른 실시 형태에 따른 지문 인식이 가능한 디스플레이 장치는, 커버층; 상기 커버층 아래에 배치된 선형 편광층; 상기 선형 편광층 아래에 배치된 위상 지연 기판; 상기 위상 지연 기판 아래에 배치되고, 소정의 빛을 방출하는 복수의 픽셀들; 상기 위상 지연 기판과 상기 복수의 픽셀들 사이에 배치된 반사면; 상기 반사면 아래에 배치되고, 복수의 포토 센서 픽셀들을 갖고, 상기 커버층에 접촉 또는 근접한 지문으로부터의 광학 신호와 상기 반사면으로부터의 내부 광학 노이즈 신호를 수신하는 포토 센서; 및 상기 반사면과 상기 포토 센서 사이에 배치되고, 상기 반사면을 투과하여 수신되는 상기 광학 신호와 상기 반사면에서 반사되어 수신되는 상기 내부 광학 노이즈 신호에서 우원편광과 좌원편광 중 어느 하나는 통과시켜 상기 포토 센서로 제공하고 나머지 다른 하나는 차단하는 원형 편광부를 포함하는 원형 편광판;을 포함하고, 상기 포토 센서로 제공되는 신호에 기초하여 상기 지문을 인식한다.

본 발명에 따른 지문 인식이 가능한 디스플레이 장치를 사용하면, 지문 패턴에 대한 콘트라스트 비를 향상시킬 수 있는 이점이 있다. 따라서, 정확한 지문 패턴의 획득이 가능하다.

또한, 포토 센서로 입력되는 광학 신호들에 포함된 내부 광학 노이즈 신호(internal optical noise signal)를 줄일 수 있는 이점이 있다.

도 1은 지문 인식이 가능한 디스플레이 장치의 개념적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 지문 인식이 가능한 디스플레이 장치를 설명하기 위한 개념도이다.
도 3의 (a)와 (b)는 도 2에 도시된 원형 편광판(100)의 변형 예의 일부를 보여주는 사시도이다.
도 4의 (a) 내지 (e)는 도 2에 도시된 원형 편광판(100)의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 지문 인식이 가능한 디스플레이 장치를 설명하기 위한 개념도이다.

본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시형태를 도시한 첨부 도면을 참조하면서 본 발명에 대해 상세히 설명하기로 한다. 첨부 도면에 도시된 특정 실시형태에 대하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 실시하기에 충분하도록 상세히 설명된다. 특정 실시형태 이외의 다른 실시형태는 서로 상이하지만 상호배타적일 필요는 없다. 아울러, 후술의 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아님을 이해해야 한다.

첨부 도면에 도시된 특정 실시형태에 대한 상세한 설명은, 그에 수반하는 도면들과 연관하여 읽히게 되며, 도면은 전체 발명의 설명에 대한 일부로 간주된다. 방향이나 지향성에 대한 언급은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 어떠한 방식으로도 본 발명의 권리범위를 제한하는 의도를 갖지 않는다.

구체적으로, "아래, 위, 수평, 수직, 상측, 하측, 상향, 하향, 상부, 하부" 등의 위치를 나타내는 용어나, 이들의 파생어(예를 들어, "수평으로, 아래쪽으로, 위쪽으로" 등)는, 설명되고 있는 도면과 관련 설명을 모두 참조하여 이해되어야 한다. 특히, 이러한 상대어는 설명의 편의를 위한 것일 뿐이므로, 본 발명의 장치가 특정 방향으로 구성되거나 동작해야 함을 요구하지는 않는다.

그리고, 첨부 도면에 도시된 각 구성요소의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 즉, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.

도 1은 지문 인식이 가능한 디스플레이 장치의 개념적인 구성도이다.

도 1을 참조하면, 지문 인식이 가능한 디스플레이 장치는, 커버층(10), 선형 편광판(30), 위상 지연 기판(50), 복수의 픽셀(70)들 및 포토 센서(90)를 포함한다.

도 1에 도시된 디스플레이 장치는, 디스플레이 패널과 포토 센서(90)를 포함할 수 있다. 여기서, 디스플레이 패널은 커버층(10), 선형 편광판(30), 위상 지연 기판(50), 및 복수의 픽셀(70)들을 포함할 수 있다.

디스플레이 패널은 OLED 패널일 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 커버층(10), 선형 편광판(30), 위상 지연 기판(50), 및 복수의 픽셀(70)들을 갖는 디스플레이 패널은 본 발명의 디스플레이 패널에 해당될 수 있다.

커버층(10)은 손가락과 같은 객체가 접촉될 수 있는 표면을 갖는다. 커버층(10)은 소정의 두께를 가지며, 투명한 재질로 형성될 수 있다. 또한, 플렉서블한 재질일 수도 있다.

선형 편광판(30)은 커버층(10) 아래에 배치된다. 선형 편광층(30)은 커버층(10)의 하면에 접촉되어 배치될 수도 있고, 커버층(10)으로부터 소정 간격 떨어져 배치될 수도 있다.

선형 편광층(30)은 입력되는 소정의 빛에서 특정방향으로 진동하는 선형 편광(linearly polarized light)만을 통과시킨다.

위상 지연 기판(50)은 선형 편광층(30) 아래에 배치된다. 위상 지연 기판(50)은 선형 편광층(30)의 하면에 접촉되도록 배치될 수도 있고, 선형 편광층(30)으로부터 소정 간격 떨어져 배치될 수도 있다.

위상 지연 기판(50)은 위상 지연 필름 또는 위상 지연층일 수 있다. 예를 들어, 위상 지연 기판(50)은 λ/4 위상 지연 기판일 수 있으며, 선형 편광을 원형 편광으로 바꾸거나, 원형 편광을 선형 편광으로 바꾸는 역할을 수행한다.

위상 지연 기판(50)은 입력되는 선형 편광을 우원편광(right-handed circularly polarized light)으로 바꿀 수 있다. 그러나, 이에 한정하는 것은 아니며, 반대로 위상 지연 기판(50)은 입력되는 선형 편광을 좌원편광(left-handed circularly polarized light)으로 바꿀 수도 있다.

또한, 선형 편광층(30)과 함께 위상 지연 기판(50)은 우원편광과 좌원편광이 함께 입사되는 경우, 둘 중 어느 하나만을 통과시키고, 나머지 하나는 차단할 수 있다. 예를 들어, 위상 지연 기판(50)은 우원편광을 통과시킬 수 있고, 좌원편광은 차단할 수 있다. 반대의 경우도 가능하다.

위상 지연 기판(50)은 폴리카보네이트나 폴리비닐알콜, 폴리스틸렌이나 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리프로필렌이나 그 밖의 폴리올레핀, 폴리아릴레이트나 폴리아미드와 같은 적당한 폴리머로 이루어지는 필름을 연신 처리하여 이루어지는 복굴절성 필름이나 액정 폴리머의 배향 필름, 액정 폴리머의 배향층을 필름으로 지지한 것 등을 들 수 있다. 또한, 위상 지연 기판(50)은 제오노아(zeonor) 수지 또는 아트온(Arton)으로 구성될 수 있다.

반사면(60)은 위상 지연 기판(50)과 복수의 픽셀(70)들 사이에 위치한 면이다. 반사면(60)은 위상 지연 기판(50)과 복수의 픽셀(70)들 사이에 위치한 하나 또는 다수의 층들의 일 면일 수 있다. 예를 들어, 반사면(60)은 위상 지연 기판(50)과 복수의 픽셀(70)들 사이에 배치된 ITO 필름, OCA 필름 또는 PET 필름 등의 일 면일 수 있다.

반사면(60)은 하나 이상일 수 있다. 즉, 반사면(60)은 위상 지연 기판(50)과 복수의 픽셀(70)들 사이에서 적어도 둘 이상 존재할 수 있으며, 존재하는 둘 이상의 반사면들은 서로 다른 평면에 배치된 것일 수 있다.

복수의 픽셀(70)들은 위상 지연 기판(50) 아래에 배치되며, 소정의 파장의 빛을 방출한다. 각 픽셀(70)은 위 또는 아래로 광을 방출할 수 있다.

복수의 픽셀(70)들에서 방출된 빛은 위상 지연 기판(50), 선형 편광판(30) 및 커버층(10)을 순차적으로 투과하고, 커버층(10)의 표면에 접촉되어 있거나 근접한 객체의 지문(F)에 반사된다. 지문(F)에 반사된 빛은 커버층(10), 선형 편광판(30) 및 위상 지연 기판(50)을 투과하여 포토 센서(90)로 입력될 수 있다.

여기서, 복수의 픽셀(70)들에서 방출된 빛의 일부는 위상 지연 기판(50) 아래에 위치된 반사면(60)에서 반사되어 포토 센서(90)로 입력될 수 있다.

포토 센서(90)는 반사면(60) 아래에 배치된다. 포토 센서(90)는 각 픽셀(70)에서 방출되어 지문(F)과 반사면(60)에서 반사된 빛들을 수신한다. 포토 센서(90)는 광전 변환소자를 갖는 포토 센서 픽셀을 복수로 갖는데, 광전 변화소자가 수신된 빛에 따른 소정의 감지신호를 출력한다. 출력된 감지신호는 제어부(미도시)로 입력되고, 제어부(미도시)는 입력된 감지신호를 기초로 지문(F)의 패턴을 검출할 수 있다.

각 픽셀(70)은 소정의 빛을 방출한다. 각 픽셀(70)에서 방출되는 빛은 소정의 파장을 가질 수 있다. 예를 들어 픽셀(70)은 녹색 파장의 광을 방출할 수 있고, 청색 파장의 광을 방출할 수 있으며, 적색 파장의 광을 방출할 수도 있다.

복수의 픽셀(70)들은, 스위칭 박막 트랜지스터(switching thin film transistor)(Qs), 구동 박막 트랜지스터(driving thin film transistor)(Qd), 유지 축전기(storage capacitor)(Cst) 및 유기 발광 다이오드(organic light emitting diode, OLED)(LD)를 포함한다.

각 픽셀(70)에서 방출되는 빛은, 편광되지 않은(unpolarized) 빛일 수 있다. 따라서, 각 픽셀(70)에서 방출되는 빛은, 우원편광(right-handed circularly polarized light) 성분(이하, R 성분)과 좌원편광(left-handed circularly polarized light) 성분(이하, L 성분)의 조합으로 표현할 수 있다. R 성분의 진폭(amplitude) 또는 강도(intensity)는, L 성분의 진폭 또는 강도와 동일하다.

도 1에 도시된 디스플레이 장치의 포토 센서(90)는 커버층(10)의 표면에 접촉 또는 근접한 지문(F)에서 반사되어 수신되는 빛(R)을 수신한다. 포토 센서(90)는 수신된 빛에 대응하는 소정의 감지신호를 출력한다. 출력된 감지신호는 제어부(미도시)로 입력되고, 제어부(미도시)는 감지신호에 기초하여 지문(F)의 패턴을 검출할 수 있다.

여기서, 도 1에 도시된 디스플레이 장치의 포토 센서(90)로 수신되는 빛에는, 커버층(10)의 표면에 접촉 또는 근접한 지문(F)에서 반사되어 수신되는 빛(R)뿐만 아니라, 위상 지연 기판(50)과 복수의 픽셀(70)들 사이에 배치된 반사면(60)에서 반사되어 수신된 빛(R', L')이 포함되어 있다. 여기서, 커버층(10)의 표면에 접촉 또는 근접한 지문(F)에서 반사되어 수신된 빛(R)은 지문 패턴의 검출을 위해 필요한 지문 정보가 포함된 '광학 신호'이고, 반사면(60)에서 반사되어 수신된 빛(R', L')은 지문 정보를 포함하고 있지 않기 때문에 '내부 광학 노이즈 신호(internal optical noise signal)'이다.

내부 광학 노이즈 신호(R', L')는, 지문 정보를 갖고 있지 않기 때문에, 지문 패턴을 검출하는데 있어서 불필요한 신호이다. 내부 광학 노이즈 신호(R', L')는 지문 패턴에 대한 콘트라스트 비(contrast ratio)를 저하시키는 요인 중 하나이다.

도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 지문 인식이 가능한 디스플레이 장치를 설명하기 위한 개념도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 지문 인식이 가능한 디스플레이 장치는, 커버층(10), 선형 편광판(30), 위상 지연 기판(50), 복수의 픽셀(70)들, 포토 센서(90) 및 원형 편광판(100, circular polarizer)을 포함한다.

도 2에 도시된 본 발명의 일 실시 형태에 따른 지문 인식이 가능한 디스플레이 장치는, 도 1에 도시된 디스플레이 장치와 비교하여, 원형 편광판(100)을 더 포함한다. 따라서, 커버층(10), 선형 편광판(30), 위상 지연 기판(50), 복수의 픽셀(70)들 및 포토 센서(90)는 도 1에서 설명한 내용으로 대체한다.

원형 편광판(100)은 포토 센서(90) 상에 배치된다. 원형 편광판(100)은 포토 센서(90) 위에 소정 간격 떨어져 배치될 수도 있고, 포토 센서(90)의 상면에 접촉하여 배치될 수도 있다. 원형 편광판(100)와 포토 센서(90)가 소정 간격 이격된 경우, 원형 편광판(100)과 포토 센서(90) 사이에 소정의 광학층(들)이 배치될 수도 있다.

원형 편광판(100)은 반사면(60) 아래에 배치된다. 원형 편광판(100)은 각 픽셀(90)에서 방출되어 반사면(60)에서 반사된 내부 광학 노이즈 신호를 수신할 수 있다. 또한, 원형 편광판(100)은 각 픽셀(90)에서 방출되어 지문(F)에서 반사된 광학 신호를 수신할 수 있다.

원형 편광판(100)은 반사면(60)과 포토 센서(90) 사이에 배치된다.

원형 편광판(100)은 시트(sheet) 타입으로서, 포토 센서(90)의 앞면 또는 디스플레이 패널의 뒷면(backside)에 부착될 수 있다.

원형 편광판(100)은 복수의 원형 편광부(100a, 100b)를 포함한다. 복수의 원형 편광부(100a, 100b)의 개수는, 포토 센서(90)의 복수의 포토 센서 픽셀(90a, 90b)의 개수와 같을 수 있다.

복수의 원형 편광부(100a, 100b)는 복수의 포토 센서 픽셀(90a, 90b)와 일대일 대응할 수 있다. 즉, 하나의 원형 편광부 아래에 하나의 포토 센서 픽셀이 배치될 수 있다. 그러나 이는 하나의 예시일 뿐, 원형 편광판(100)의 설계에 따라, 둘 이상의 포토 센서 픽셀 상에 하나의 원형 편광부가 배치될 수도 있다.

복수의 원형 편광부(100a, 100b)는, 우원편광을 통과시키고 좌원편광을 차단하는 제1 원형 편광부(100a)와, 좌원편광을 통과시키고 우원편광을 차단하는 제2 원형 편광부(100b)를 포함한다.

제1 원형 편광부(100a)와 제2 원형 편광부(100b) 각각은, 하나 또는 복수로 제공될 수 있다.

복수의 제1 원형 편광부(100a)와 복수의 제2 원형 편광부(100b)는 교번하여 교대로 배치될 수 있다. 이에 한정하지 않으며, 도 3을 참조하여 변형 예를 설명한다.

도 3의 (a)와 (b)는 도 2에 도시된 원형 편광판(100)의 변형 예의 일부를 보여주는 사시도이다.

도 3의 (a)를 참조하면, 변형된 일 예에 따른 원형 편광판(100')은, 제1 원형 편광부(100a'-1, 100a'-2, 100a'-3)의 개수가 제2 원형 편광부(100b'-1)의 개수보다 많을 수 있다. 좀 더 구체적으로는, 제1 원형 편광부(100a'-1, 100a'-2, 100a'-3)와 제2 원형 편광부(100b'-1)의 비율이 3:1일 수 있다.

복수의 제1 원형 편광부(100a'-1, 100a'-2, 100a'-3)는 하나의 제2 원형 편광부(100b'-1)에 인접하여 배치될 수 있다.

도 3의 (a)에 도시된 원형 편광판(100') 복수개가 규칙적으로 배열되어 하나의 전체 원형 편광판(100')을 구성할 수 있다.

도 3의 (b)를 참조하면, 변형된 일 예에 따른 원형 편광판(100'')은, 제1 원형 편광부(100a''-1, 100a''-2, 100a''-3, 100a''-4, 100a''-5, 100a''-6, 100a''-7, 100a''-8)의 개수가 제2 원형 편광부(100b''-1)의 개수보다 많을 수 있다. 좀 더 구체적으로는, 제1 원형 편광부(100a''-1, 100a''-2, 100a''-3, 100a''-4, 100a''-5, 100a''-6, 100a''-7, 100a''-8)와 제2 원형 편광부(100b''-1)의 비율이 8:1일 수 있다.

복수의 제1 원형 편광부(100a''-1, 100a''-2, 100a''-3, 100a''-4, 100a''-5, 100a''-6, 100a''-7, 100a''-8)는 하나의 제2 원형 편광부(100b''-1)에 인접하여 배치될 수 있다. 예를 들어, 하나의 제2 원형 편광부(100b''-1)를 중심으로 제2 원형 편광부(100b''-1)에 인접하여 복수의 제1 원형 편광부(100a''-1, 100a''-2, 100a''-3, 100a''-4, 100a''-5, 100a''-6, 100a''-7, 100a''-8)가 방사형태로 배치될 수 있다.

도 3의 (b)에 도시된 원형 편광판(100'') 복수개가 규칙적으로 배열되어 하나의 전체 원형 편광판(100'')을 구성할 수 있다.

도 3의 (a)와 (b)에서, 하나의 제2 원형 편광부를 기준으로 3개 또는 8개의 제1 원형 편광부가 배열된 것을 도시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 하나의 제2 원형 편광부를 기준으로 4, 5, 6, 7개 또는 9개 이상의 제1 원형 편광부가 배열될 수 있다.

또한, 도 2, 도 3의 (a), 도 3의 (b)에 있어서, 제1 원형 편광부와 제2 원형 편광부가 반대로 구성될 수도 있다. 즉, 도 3의 (a)와 (b)에서 제1 원형 편광부를 기준으로 복수의 제2 원형 편광부가 대응될 수도 있다.

다시, 도 2를 참조하면, 원형 편광판(100)이 포토 센서(90) 상에 배치되므로, 원형 편광판(100)은 각 픽셀(90)에서 방출되어 반사면(60)에서 반사된 내부 광학 노이즈 신호와 지문(F)에서 반사된 광학 신호를 함께 수신할 수 있다. 여기서, 내부 광학 노이즈 신호는, 위상 지연 기판(50)을 통과하지 못했기 때문에 R 성분(R')과 L 성분(L')을 포함하고, 지문(F)에서 반사된 광학 신호는 위상 지연 기판(50)을 통과한 신호이기 때문에 R 성분(R)만을 포함한다.

이 경우, 원형 편광판(100)의 제1 원형 편광부(100a)는 우원편파는 통과시키고, 좌원편파는 차단하므로, 내부 광학 노이즈 신호의 R 성분(R')과 광학 신호의 R 성분(R)을 통과시키고, 내부 광학 노이즈 신호의 L 성분(L')을 차단한다. 따라서, 제1 원형 편광부(100a) 아래에 위치한 제1 포토 센서 픽셀(90a)는 내부 광학 노이즈 신호의 R 성분(R')과 광학 신호의 R 성분(R)을 수신한다.

한편, 원형 편광판(100)의 제2 원형 편광부(100b)는 좌원편파는 통과시키고, 우원편파는 차단하므로, 내부 광학 노이즈 신호의 R 성분(R')과 광학 신호의 R 성분(R)을 차단하고, 내부 광학 노이즈 신호의 L 성분(L')을 통과시킨다. 따라서, 제2 원형 편광부(100b) 아래에 위치한 제2 포토 센서 픽셀(90b)는 내부 광학 노이즈 신호의 L 성분(L')을 수신한다.

원형 편광판(100)에 의해, 포토 센서(90)로 입력되는 내부 광학 노이즈 신호가, 도 1의 경우와 비교하여, 줄어드는 효과가 있다. 다시 말해, 도 1에 도시된 포토 센서(90)의 각 포토 센서 픽셀은, 내부 광학 노이즈 신호의 R 성분(R')과 L 성분(L') 및 광학 신호의 R 성분(R)을 함께 수신하지만, 도 2에 도시된 포토 검출기(100)의 제1 포토 센서 픽셀(90a)로는 광학 신호의 R 성분(R)과 내부 광학 노이즈 신호의 R 성분(R')이 수신되고, 제2 포토 센서 픽셀(90b)로는 내부 광학 노이즈 신호의 L 성분(L')이 수신된다.

포토 센서(90)의 제1 포토 센서 픽셀(90a)는 수신된 내부 광학 노이즈 신호의 R 성분(R')과 광학 신호의 R 성분(R)에 기초해서 소정의 제1 감지신호를 출력하고, 제2 포토 센서 픽셀(90b)는 수신된 내부 광학 노이즈 신호의 L 성분(L')에 기초해서 소정의 제2 감지신호를 출력한다. 출력되는 제1 감지신호와 제2 감지신호는 제어부(미도시)로 입력된다.

제어부(미도시)는 입력된 제1 감지신호와 제2 감지신호에 기초하여 지문 패턴을 검출한다. 예를 들어, 제어부(미도시)는 제1 감지신호에서 제2 감지신호를 빼서 지문 패턴을 검출할 수 있다. 이 경우, 내부 광학 노이즈 신호의 R 성분(R')과 내부 광학 노이즈 신호의 L 성분(L')의 진폭 또는 강도는 동일하므로, 지문 정보를 포함하고 있는 광학 신호의 R 성분(R)으로 지문 패턴을 검출할 수 있게 된다. 따라서, 도 2에 도시된 본 발명의 일 실시 형태에 따른 지문 인식이 가능한 디스플레이 장치는, 지문 패턴 검출 시, 내부 광학 노이즈 신호를 배제할 수 있어서, 콘트라스트 비(contrast ratio)를 향상시킬 수 있고, 정확한 지문 패턴을 얻을 수 있다.

도 4의 (a) 내지 (e)는 도 2에 도시된 원형 편광판(100)의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 4의 (a)를 참조하면, 포토 센서(90) 상에 편광층(410)을 형성한다. 편광층(410)을 형성하는 물질을 포토 센서(90) 상에 코팅하고, 어느 한 방향(제1 방향)으로 편광된 상태를 갖는 UV 광을 가한다. 그러면, 편광층(410)의 물질 분자들이 상기 어느 한 방향으로 신장(elongation)되면서 편광층(410)이 형성될 수 있다.

도 4의 (b)를 참조하면, 편광층(410) 상에 폴리머층(430)을 형성한다. 상기 폴리머층(430)은 빛으로 중합이 가능한 폴리머(light polymerizable polymer)일 수 있다. 여기서, 형성되는 상기 폴리머층(430)의 두께는 편광층(410)보다 얇을 수 있다.

도 4의 (c)를 참조하면, 폴리머층(450) 상에 제1 마스크층(450)을 형성하고, 편광층(410)의 편광 방향과 +45도 각도만큼 차이가 나는 방향으로 편광된 상태를 갖는 UV 광을 가한다. 그러면, 폴리머층(450)에 우원편파를 통과시키는 영역들이 형성된다.

도 4의 (d)를 참조하면, 폴리머층(450) 상에 제2 마스크층(450')을 형성하고, 편광층(410)의 편광 방향과 -45도 각도만큼 차이가 나는 방향으로 편광된 상태를 갖는 UV 광을 가한다. 그러면, 폴리머층(450)에 좌원편파를 통과시키는 영역들이 형성된다.

도 4의 (e)를 참조하면, 우원편파를 통과시키는 영역들과 좌원편파를 통과시키는 영역들이 형성된 폴리머층(450) 상에 액정고분자층(450, liquid crystal polymer layer)를 형성한다. 그리고, 액정고분자층(450)을 경화시킨다. 예를들어, 액정고분자층(450) 상에 소정의 UV 광을 가하면, 액정고분자층(450)의 액정들이 그 아래에 형성된 폴리머층(450)의 편광방향과 같은 방향으로 배열된다.

도 4의 (a) 내지 (e)에 도시된 원형 편광판(100)의 제조 방법에 의하면, 대략 5 내지 6 um의 두께를 갖는 얇은 원형 편광판(100)을 얻을 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 지문 인식이 가능한 디스플레이 장치를 설명하기 위한 개념도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 지문 인식이 가능한 디스플레이 장치는, 커버층(10), 선형 편광판(30), 위상 지연 기판(50), 복수의 픽셀(70)들, 포토 센서(90) 및 원형 편광판(200, circular polarizer)을 포함한다.

도 5에 도시된 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 지문 인식이 가능한 디스플레이 장치는, 도 1에 도시된 디스플레이 장치와 비교하여, 원형 편광판(200)을 더 포함한다. 따라서, 커버층(10), 선형 편광판(30), 위상 지연 기판(50), 복수의 픽셀(70)들 및 포토 센서(90)는 도 1에서 설명한 내용으로 대체한다.

도 5에 도시된 원형 편광판(200)은, 도 2에 도시된 원형 편광판(100)과 상이하다. 도 2에 도시된 원형 편광판(100)은 우원편파와 좌원편파 중 어느 하나를 통과시키는 제1 원형 편광부(100a)와 나머지 다른 하나를 통과시키는 제2 원형 편광부(100b)를 포함하지만, 도 5에 도시된 원형 편광판(200)은 우원편파 또는 좌원편파 중 어느 하나만을 통과시킨다.

도 5에 도시된 원형 편광판(200)은 포토 센서(90) 상에 배치된다. 또한, 원형 편광판(200)은 반사면(60)과 포토 센서(90) 사이에 배치될 수 있다. 원형 편광판(200)의 위치는, 도 2에 도시된 원형 편광판(100)의 위치와 같은 위치에 배치될 수 있다.

원형 편광판(200)은 우현편파는 통과시키고, 좌현편파는 차단한다. 여기서, 도 5에서는, 원형 편광판(200)이 우원편파를 통과시키는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정하는 것은 아니고, 원형 편광판(200)은 좌원편파를 통과시키는 것일 수도 있다. 이 경우, 위상 지연 기판(50)이 좌원편파를 통과시키고, 우원편파는 차단하는 것으로 대체되어야 할 것이다. 즉, 도 5에 도시된 원형 편광판(200)과 위상 지연 기판(50)은 좌원편파와 우현편파 중 같은 하나의 원형편파를 통과시킨다.

원형 편광판(200)은 포토 센서(90)의 복수의 포토 센서 픽셀(90a, 90b) 상에 배치될 수 있다.

도 5에 도시된 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 지문 인식이 가능한 디스플레이 장치는, 원형 편광판(200)이 반사면(60)에서 반사되어 입력되는 내부 광학 노이즈 신호의 L 성분(L')을 차단하므로, 각 포토 센서 픽셀(90a, 90b)로는 내부 광학 노이즈 신호의 R 성분(R')과 광학 신호의 R 성분(R)이 수신된다.

도 5에 도시된 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 지문 인식이 가능한 디스플레이 장치는, 원형 편광판(200)에 의해서, 포토 센서(90)로 하나의 광학 신호의 R 성분(R) 당 하나의 내부 광학 노이즈 신호의 R 성분(R')이 수신되므로, 도 2에 도시된 디스플레이 장치와 비교하여, 내부 광학 노이즈 신호의 강도가 1/2로 줄어드는 이점이 있다.

한편, 도 5에 도시된 원형 편광판(200)은, 도 4의 (a) 내지 (e)에 도시된 원형 편광판(100)의 제조 방법보다 더 심플한 방법으로 제조될 수 있다. 구체적으로, 도 5에 도시된 원형 편광판(200)은 도 4의 (a)와 (b)는 그대로 수행되지만, 도 4의 (c)는 제1 마스크층(450)을 이용하지 않고 편광층(410)의 편광 방향과 +45도 각도만큼 차이가 나는 방향으로 편광된 상태를 갖는 UV 광을 가하는 것으로 변경하고, 도 4의 (d)는 생략되며, 도 4의 (e)는 그대로 수행됨으로서 제조될 수 있다.

여기서, 도 4의 (c)를 변경함에 있어서 편광층(410)의 편광 방향과 -45도 각도만큼 차이가 나는 방향으로 편광된 상태를 갖는 UV 광을 가할 수도 있다. 이 경우, 좌원 편광을 통과시키는 원형 편광판이 제조될 수 있다.

도 5에 도시된 원형 편광판(200)은, 시트(sheet) 타입으로서, 도 4의 (a) 내지 (e)에 의해 제조된 원형 편광판(100)보다 두꺼울 수 있지만, 제조하는 방법이 심플한 이점이 있다.

따라서, 도 5에 도시된 원형 편광판(200)은 시트 타입이므로, 포토 센서(90)뿐만 아니라 디스플레이 패널의 뒷면(backside)에 부착될 수도 있다. 여기서, 디스플레이 패널은, OLED 패널일 수 있다.

상술한 각 실시형태에 설명된 특징, 구조 및 효과는 본 발명의 일 실시형태에 포함되지만, 반드시 그 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시형태에서 예시된 특징, 구조 및 효과는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가지는 자에 의해 조합, 수정, 변경, 전환, 대체, 부가, 수정, 변형 및 응용되어 실시할 수 있을 것이다. 따라서, 조합, 수정, 변경, 전환, 대체, 부가, 수정된 사항 역시, 첨부된 청구범위에 기재된 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서, 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석될 수 있을 것이다.

10: 커버층
30: 선형 편광판
50: 위상 지연 기판
70: 픽셀
90: 포토 센서
100, 200: 원형 편광판

Claims (12)

1. 커버층;
   상기 커버층 아래에 배치된 선형 편광층;
   상기 선형 편광층 아래에 배치된 위상 지연 기판;
   상기 위상 지연 기판 아래에 배치되고, 소정의 빛을 방출하는 복수의 픽셀들;
   상기 위상 지연 기판과 상기 복수의 픽셀들 사이에 배치된 반사면;
   상기 반사면 아래에 배치되고, 복수의 포토 센서 픽셀들을 갖고, 상기 커버층에 접촉 또는 근접한 지문으로부터의 광학 신호와 상기 반사면으로부터의 내부 광학 노이즈 신호를 수신하는 포토 센서; 및
   상기 반사면과 상기 포토 센서 사이에 배치되고, 우원편광은 통과시키고 좌원편광은 차단하는 제1 원형 편광부 및 상기 우원편광은 차단하고 상기 좌원편광은 통과시키는 제2 원형 편광부를 포함하는 원형 편광판;
   을 포함하는, 지문 인식이 가능한 디스플레이 장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1 원형 편광부와 상기 제2 원형 편광부는 복수이고,
   상기 복수의 제1 원형 편광부와 상기 복수의 제2 원형 편광부는, 상기 복수의 포토 센서 픽셀들과 일대일로 대응하고,
   상기 복수의 제1 원형 편광부와 상기 복수의 제2 원형 편광부는, 교대로 교번하여 배치된, 지문 인식이 가능한 디스플레이 장치.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 위상 지연 기판은, 상기 각 픽셀에서 방출된 빛을 우원편광으로 변환하고,
   상기 제1 원형 편광부는, 상기 광학 신호와 상기 내부 광학 노이즈 신호의 우원편광은 통과시키고 상기 내부 광학 노이즈 신호의 좌원편광은 차단하고,
   상기 제2 원형 편광부는, 상기 광학 신호와 상기 내부 광학 노이즈 신호의 우원편광은 차단시키고 상기 내부 광학 노이즈 신호의 좌원편광은 통과시키는, 지문 인식이 가능한 디스플레이 장치.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 위상 지연 기판은, 상기 각 픽셀에서 방출된 빛을 좌원편광으로 변환하고,
   상기 제1 원형 편광부는, 상기 내부 광학 노이즈 신호의 우원편광은 통과시키고 상기 광학 신호와 상기 내부 광학 노이즈 신호의 좌원편광은 차단하고,
   상기 제2 원형 편광부는, 상기 내부 광학 노이즈 신호의 우원편광은 차단시키고 상기 광학 신호와 상기 내부 광학 노이즈 신호의 좌원편광은 통과시키는, 지문 인식이 가능한 디스플레이 장치.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1 원형 편광부와 상기 제2 원형 편광부는 복수이고,
   상기 복수의 제1 원형 편광부의 개수는, 상기 복수의 제2 원형 편광부의 개수와 다른, 지문 인식이 가능한 디스플레이 장치.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 제1 원형 편광부와 상기 제2 원형 편광부 중 어느 하나의 편광부에 인접하여 나머지 하나의 편광부가 둘 이상 배치된, 지문 인식이 가능한 디스플레이 장치.
   
7. 제 5 항에 있어서,
   상기 제1 원형 편광부와 상기 제2 원형 편광부 중 어느 하나의 편광부에 인접하여 나머지 하나의 편광부가 복수로 방사형태로 배치된, 지문 인식이 가능한 디스플레이 장치.
   
8. 커버층;
   상기 커버층 아래에 배치된 선형 편광층;
   상기 선형 편광층 아래에 배치된 위상 지연 기판;
   상기 위상 지연 기판 아래에 배치되고, 소정의 빛을 방출하는 복수의 픽셀들;
   상기 위상 지연 기판과 상기 복수의 픽셀들 사이에 배치된 반사면;
   상기 반사면 아래에 배치되고, 복수의 포토 센서 픽셀들을 갖고, 상기 커버층에 접촉 또는 근접한 지문으로부터의 광학 신호와 상기 반사면으로부터의 내부 광학 노이즈 신호를 수신하는 포토 센서; 및
   상기 반사면과 상기 포토 센서 사이에 배치되고, 상기 반사면을 투과하여 수신되는 상기 광학 신호와 상기 반사면에서 반사되어 수신되는 상기 내부 광학 노이즈 신호에서 우원편광과 좌원편광 중 어느 하나는 통과시켜 상기 포토 센서로 제공하고 나머지 다른 하나는 차단하는 원형 편광부를 포함하는 원형 편광판;을 포함하고,
   상기 포토 센서로 제공되는 신호에 기초하여 상기 지문을 인식하는, 디스플레이 장치.
   
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 위상 지연 기판은, 상기 각 픽셀에서 방출된 빛을 우원편광으로 변환하고,
   상기 원형 편광판은, 상기 우원편광을 통과시키고, 상기 좌원편광을 차단하는, 지문 인식이 가능한 디스플레이 장치.
   
10. 제 8 항에 있어서,
    상기 위상 지연 기판은, 상기 각 픽셀에서 방출된 빛을 좌원편광으로 변환하고,
    상기 원형 편광판은, 상기 좌원편광을 통과시키고, 상기 우원편광을 차단하는, 지문 인식이 가능한 디스플레이 장치.
    
11. 제 1 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 원형 편광판은, 시트 타입이고,
    상기 원형 편광판은, 상기 커버층, 상기 선형 편광층, 상기 위상 지연 기판, 상기 반사면 및 상기 복수의 픽셀을 포함하는 디스플레이 패널의 뒷면(backside) 혹은 상기 포토 센서에 부착된, 지문 인식이 가능한 디스플레이 장치.
    
12. 제 1 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 포토 센서의 각 포토 센서 픽셀로부터 출력되는 감지신호에 기초하여 상기 지문의 지문 패턴을 검출하는 제어부;를 더 포함하는, 지문 인식이 가능한 디스플레이 장치.

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