KR102483072B1 - Display device - Google Patents

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KR102483072B1
KR102483072B1 KR1020170053800A KR20170053800A KR102483072B1 KR 102483072 B1 KR102483072 B1 KR 102483072B1 KR 1020170053800 A KR1020170053800 A KR 1020170053800A KR 20170053800 A KR20170053800 A KR 20170053800A KR 102483072 B1 KR102483072 B1 KR 102483072B1
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추교섭
이부열
황종희
이근식
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엘지디스플레이 주식회사
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    • H05K1/189—Printed circuits structurally associated with non-printed electric components characterised by the use of a flexible or folded printed circuit

Abstract

본 발명은 표시장치에 관한 것으로, 표시영역 상에 영상을 표시하는 표시패널, 표시패널 상에 배치되어 상기 표시영역 상에서 지문을 센싱하는 지문 센서, 및 상기 표시패널을 구동하는 드라이브 IC를 구비한다. The present invention relates to a display device, and includes a display panel for displaying an image on a display area, a fingerprint sensor disposed on the display panel to sense a fingerprint on the display area, and a drive IC for driving the display panel.

Description

표시장치{DISPLAY DEVICE}Display device {DISPLAY DEVICE}

본 발명은 화면 상에서 지문을 센싱할 수 있는 지문 센서가 배치되는 표시장치에 관한 것이다.The present invention relates to a display device in which a fingerprint sensor capable of sensing a fingerprint is disposed on a screen.

컴퓨터 기술의 발달에 따라 노트북 컴퓨터, 태블릿 피시(Tablet PC), 스마트폰(Smart Phone), 개인 휴대용 정보 단말기(Personal Digital Assistant), 현금 자동 입출금기(Automated Teller Machine), 검색 안내 시스템 등과 같은 다양한 용도의 컴퓨터 기반 시스템(Computer Based System)이 개발되어 왔다. 이들 시스템에는 통상적으로 개인 사생활과 관련된 개인정보는 물론 영업정보나 영업기밀 등과 같이 비밀을 요하는 많은 데이터가 저장되어 있기 때문에, 이들 데이터를 보호하기 위해서는 보안을 강화해야 할 필요성이 있다.With the development of computer technology, various applications such as notebook computers, tablet PCs, smart phones, personal digital assistants, automated teller machines, search guidance systems, etc. A computer based system has been developed. Since these systems usually store a lot of confidential data such as business information or trade secrets as well as personal information related to personal privacy, it is necessary to strengthen security to protect these data.

이를 위해 종래부터 생체 정보를 인식할 수 있는 센서를 이용하여, 보안성을 강화하는 방법이 제안된 바 있다. 예를 들어, 손가락의 지문을 이용하여 시스템의 등록이나 인증을 수행함으로써 보안성을 강화할 수 있는 지문 센서가 알려져 있다. 지문 센서는 인간의 손가락 지문을 감지하는 센서이다. 지문 센서는 광학식 지문 센서(Optical Fingerprint Sensor), 정전용량식 지문 센서(Capacitive Fingerprint Sensor), 초음파 지문 센서(Ultrasonic sensor) 등으로 나누어질 수 있다. To this end, a method of enhancing security using a sensor capable of recognizing biometric information has been conventionally proposed. For example, a fingerprint sensor capable of enhancing security by registering or authenticating a system using a fingerprint of a finger is known. The fingerprint sensor is a sensor that detects a fingerprint of a human finger. Fingerprint sensors may be divided into optical fingerprint sensors, capacitive fingerprint sensors, and ultrasonic fingerprint sensors.

일반적으로 지문 센서는 홈 버튼(Home button)과 같은 화면 밖의 특정 위치에 배치되고 있다. 지문 센서는 화면 밖의 베젤(bezel) 영역에 배치될 수 있는데, 이 경우에 베젤 영역이 커진다. 표시패널에 지문 센서를 배치하기 위하여, 표시패널의 구조가 변경될 수 있다. In general, the fingerprint sensor is disposed at a specific location outside the screen, such as a home button. The fingerprint sensor may be disposed in a bezel area outside the screen, in which case the bezel area becomes larger. In order to dispose the fingerprint sensor on the display panel, the structure of the display panel may be changed.

액정표시장치(Liquid Crystal Display Device: LCD)에 지문 센서가 배치될 수 있는데, 화면 영역에서 표시패널과 백라이트 유닛(Back light Unit, BLU) 사이에 지문 센서를 배치하면 지문 센서가 보이게 된다. 백라이트 유닛(BLU)의 프리즘 시트(prism sheet)는 그 구조 상 공기층(air gap)이 많이 있기 때문에 표시패널 아래에 지문 센서 특히, 초음파 지문 센서를 배치하기가 어렵다.A fingerprint sensor may be disposed on a liquid crystal display device (LCD). When the fingerprint sensor is disposed between a display panel and a back light unit (BLU) in a screen area, the fingerprint sensor becomes visible. Since the prism sheet of the backlight unit BLU has many air gaps in its structure, it is difficult to place a fingerprint sensor, particularly an ultrasonic fingerprint sensor, under the display panel.

본 발명은 베젤 크기 증가와 표시패널의 구조 변경 없이 화면 상에서 지문을 감지할 수 있는 표시장치를 제공한다. The present invention provides a display device capable of detecting a fingerprint on a screen without increasing the size of a bezel and changing the structure of a display panel.

본 발명의 표시장치는 표시영역 상에 영상을 표시하는 표시패널, 표시패널 상에 배치되어 상기 표시영역 상에서 지문을 센싱하는 지문 센서, 및 상기 표시패널을 구동하는 드라이브 IC(integrated circuit)를 구비한다. A display device of the present invention includes a display panel displaying an image on a display area, a fingerprint sensor disposed on the display panel and sensing a fingerprint on the display area, and a drive IC (integrated circuit) driving the display panel. .

본 발명의 표시장치는 발광 소자를 갖는 픽셀 어레이 아래에 지문 센서 모듈을 배치하고, 지문 센서 모듈을 표시패널에 접착함으로써 베젤 크기 증가와 표시패널의 구조 변경 없이 화면 상에서 지문을 감지할 수 있다. 또한, 본 발명은 전자파(EMI) 차폐를 위한 금속층에 홀을 형성하고 그 홀 내에 지문 센서 모듈을 삽입함으로써 지문이 접촉되는 투명 기판과 지문 센서 모듈 간의 초음파 또는 빛의 경로를 확보하고 표시장치를 슬림화할 수 있다. The display device of the present invention may detect a fingerprint on the screen without increasing the size of a bezel or changing the structure of the display panel by disposing the fingerprint sensor module under the pixel array having the light emitting device and attaching the fingerprint sensor module to the display panel. In addition, the present invention forms a hole in a metal layer for shielding electromagnetic waves (EMI) and inserts a fingerprint sensor module into the hole to secure a path of ultrasonic waves or light between a transparent substrate where a fingerprint is in contact and the fingerprint sensor module, and slimming the display device. can do.

본 발명은 폼 패드 및/또는 금속층에 형성된 홀 내에 지문 센서가 매립되기 때문에 투명 기판 상의 지문과 지문 센서 사이의 거리를 줄일 수 있다. 지문 센서의 매립 구조는 지문 센서의 초음파 또는 광의 수신 효율을 높여 지문 센싱 성능을 향상시킬 수 있다.Since the fingerprint sensor is embedded in the hole formed in the foam pad and/or the metal layer, the distance between the fingerprint sensor and the fingerprint on the transparent substrate can be reduced. The buried structure of the fingerprint sensor may improve fingerprint sensing performance by increasing the reception efficiency of ultrasonic waves or light of the fingerprint sensor.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시장치를 보여 주는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시장치를 보여 주는 단면도이다.
도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 제1 플렉시블 기판에 비아 홀이 형성된 예를 보여 주는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 표시장치를 보여 주는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 표시장치를 보여 주는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제5 실시예에 따른 표시장치를 보여 주는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제6 실시예에 따른 표시장치를 보여 주는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제7 실시예에 따른 표시장치를 보여 주는 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제8 실시예에 따른 표시장치를 보여 주는 단면도이다.
도 10은 도 8 및 도 9에 도시된 제1 플렉시블 기판에 비아 홀 없이 호스트 시스템의 메인 보드에 연결된 예를 보여 주는 단면도이다.
도 11은 화면 상에 배치된 지문 센서를 보여 주는 일 예와 지문 센서 위치를 지시하는 유저 인터페이스 방법의 일 예를 보여 주는 스마트 폰의 평면도이다
도 12는 지향성 광원 장치를 보여 주는 단면도 및 평면도이다.
도 13은 도 12에 도시된 투명 기판 내에서의 광 경로를 나타내는 단면도이다.
도 14는 표시패널 상에 배치된 지향성 광원 장치를 보여 주는 단면도 및 평면도이다.
도 15는 매질과 초음파 지문 센서 사이의 공기층 유무에 따라 달라지는 초음파 경로를 보여 주는 도면이다
도 16은 광학식 지문 센서의 수광 효율을 높이는 렌즈를 보여 주는 도면이다.
도 17은 지향성 광원 장치에서 투명 기판 매질과 광학식 지문 센서 사이의 공기층 유무에 따라 달라지는 빛의 경로를 보여 주는 도면이다.
도 18 내지 도 21은 불투명 필름을 보여 주는 도면들이다. 1 is a cross-sectional view showing a display device according to a first embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view showing a display device according to a second exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example in which via holes are formed in the first flexible substrate shown in FIGS. 1 and 2 .
4 is a cross-sectional view showing a display device according to a third exemplary embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view showing a display device according to a fourth exemplary embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view showing a display device according to a fifth embodiment of the present invention.
7 is a cross-sectional view showing a display device according to a sixth embodiment of the present invention.
8 is a cross-sectional view showing a display device according to a seventh embodiment of the present invention.
9 is a cross-sectional view showing a display device according to an eighth exemplary embodiment of the present invention.
10 is a cross-sectional view illustrating an example in which the first flexible substrate shown in FIGS. 8 and 9 is connected to a main board of a host system without a via hole.
11 is a plan view of a smart phone showing an example of a fingerprint sensor disposed on a screen and an example of a user interface method for indicating a location of a fingerprint sensor.
12 is a cross-sectional view and a plan view illustrating a directional light source device.
13 is a cross-sectional view illustrating a light path in the transparent substrate shown in FIG. 12;
14 is a cross-sectional view and a plan view illustrating a directional light source device disposed on a display panel.
15 is a diagram showing an ultrasonic path that varies depending on the presence or absence of an air layer between a medium and an ultrasonic fingerprint sensor;
16 is a view showing a lens that increases light receiving efficiency of an optical fingerprint sensor.
17 is a diagram showing a path of light that varies depending on whether or not there is an air layer between a transparent substrate medium and an optical fingerprint sensor in a directional light source device.
18 to 21 are views showing an opaque film.

본 발명의 표시장치는 전계 발광 표시장치와 같은 자발광 소자를 기반으로 구현될 수 있다. 전계 발광 표시장치는 발광층의 재료에 따라 무기 발광 표시장치와 유기 발광 표시장치로 대별된다. 액티브 매트릭스 타입(active matrix type)의 유기 발광 표시장치의 픽셀들은 유기발광다이오드(Organic Light Emitting Diode: 이하, "OLED"라 함)를 이용하여 발광한다. The display device of the present invention may be implemented based on a self-light emitting device such as an electroluminescent display device. The electroluminescent display device is roughly divided into an inorganic light emitting display device and an organic light emitting display device according to the material of the light emitting layer. Pixels of an active matrix type organic light emitting display device emit light using an organic light emitting diode (OLED).

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. Advantages and features of the present invention, and methods of achieving them, will become clear with reference to the detailed description of the following embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and will be implemented in various forms different from each other, only these embodiments make the disclosure of the present invention complete, and common knowledge in the art to which the present invention pertains. It is provided to completely inform the person who has the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims.

본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 ' ~ 만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다. The shapes, sizes, ratios, angles, numbers, etc. disclosed in the drawings for explaining the embodiments of the present invention are illustrative, so the present invention is not limited to the details shown. Like reference numbers designate like elements throughout the specification. In addition, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of related known technologies may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted. When 'includes', 'has', 'consists of', etc. mentioned in this specification is used, other parts may be added unless 'only' is used. In the case where a component is expressed in the singular, the case including the plural is included unless otherwise explicitly stated.

구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.In interpreting the components, even if there is no separate explicit description, it is interpreted as including the error range.

위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, ' ~ 상에', ' ~ 상부에', ' ~ 하부에', ' ~ 옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다. In the case of a description of a positional relationship, for example, when the positional relationship of two parts is described as 'on ~', 'upon ~', '~ below', 'next to', etc., 'right' Or, unless 'directly' is used, one or more other parts may be located between the two parts.

실시에 설명에서, 제1, 제2 등이 다양한 구성 요소들을 서술하기 위해서 사용되지만, 이들 구성 요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성 요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성 요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.In the description of the embodiment, first, second, etc. are used to describe various constituent elements, but these constituent elements are not limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another. Therefore, the first component mentioned below may also be the second component within the technical spirit of the present invention.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Like reference numbers designate like elements throughout the specification.

본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.Each feature of the various embodiments of the present invention can be partially or entirely combined or combined with each other, technically various interlocking and driving are possible, and each embodiment can be implemented independently of each other or together in a related relationship. may be

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들을 상세히 설명한다. 이하의 실시예들에서, 전계 발광 표시장치의 하나로 유기 발광 표시장치를 중심으로 설명한다. 하지만, 본 발명의 기술적 사상은 유기 발광 표시장치에 국한되지 않고, 무기발광 물질을 포함한 무기발광 표시장치에 적용될 수 있음에 주의하여야 한다.Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following embodiments, an organic light emitting display device as one of the electroluminescent display devices will be mainly described. However, it should be noted that the technical concept of the present invention is not limited to an organic light emitting display device and may be applied to an inorganic light emitting display device including an inorganic light emitting material.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시장치를 보여 주는 단면도이다. 1 is a cross-sectional view showing a display device according to a first embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 표시장치는 표시영역 상에 영상을 표시하는 표시패널(14, 15, 16, 17, 19), 표시패널(14, 15, 16, 17, 19) 상에 배치되어 표시영역 상에서 지문을 센싱하는 지문 센서(23), 및 표시패널(14, 15, 16, 17, 19)을 구동하는 드라이브 집적 회로(Integrated Circuit, 이하 “IC”라 함)(25)를 구비한다. 표시패널(14, 15, 16, 17, 19) 상에 표시 영역을 덮고, 지문이 접촉되는투명 기판(11)이 배치된다. 지문 센서(23)는 표시 영역 상에 배치되어 표시 영역 상에서 지문 패턴을 검출한다. 지문 센서(23)는 표시패널(14, 15, 16, 17, 19)과 대향한다.Referring to FIG. 1, the display device of the present invention is disposed on display panels 14, 15, 16, 17, 19 and display panels 14, 15, 16, 17, 19 displaying images on a display area. and a fingerprint sensor 23 that senses a fingerprint on the display area, and a drive integrated circuit (hereinafter referred to as “IC”) 25 that drives the display panels 14, 15, 16, 17, and 19. do. A transparent substrate 11 is disposed on the display panels 14 , 15 , 16 , 17 , and 19 to cover the display area and contact fingerprints. A fingerprint sensor 23 is disposed on the display area to detect a fingerprint pattern on the display area. The fingerprint sensor 23 faces the display panels 14 , 15 , 16 , 17 , and 19 .

표시패널(14, 15, 16, 17, 19)은 플라스틱 OLED 표시장치와 같은 플렉시블 표시장치(Flexible display device)의 플렉시블 표시패널일 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 플라스틱 OLED 표시장치의 경우, 표시패널(14, 15, 16, 17, 19)은 백 플레이트(19), 백 플레이트(19) 상에 접착된 유기 박막 필름(17), 유기 박막 필름(17) 상에 형성된 표시영역(16), 표시영역(16) 상에 배치된 터치 센서 어레이(15), 및 터치 센서 어레이(15) 상에 접착된 편광 필름(14)을 포함한다. 표시영역(16)은 영상을 표시하는 픽셀 어레이를 포함한 화면이다.The display panels 14, 15, 16, 17, and 19 may be flexible display panels of a flexible display device such as a plastic OLED display, but are not limited thereto. In the case of a plastic OLED display device, the display panels 14, 15, 16, 17, and 19 are formed on a back plate 19, an organic thin film 17 adhered to the back plate 19, and an organic thin film 17. It includes a display area 16 formed on the display area 16, a touch sensor array 15 disposed on the display area 16, and a polarizing film 14 adhered on the touch sensor array 15. The display area 16 is a screen including a pixel array displaying an image.

편광 필름(14)은 표시패널(14, 15, 16, 17, 19) 상에서 외부광 반사를 차단하여 야외 시인성을 개선한다. 편광 필름(14)은 선편광 필름과 원 편광 필름(또는 λ/4 판)을 포함할 수 있다. 선편광 필름은 특정 선편광 예를 들어, 90° 광축의 선편광만을 통과시킨다. 원 편광 필름은 입사된 빛의 위상을 45°만큼 지연한다. 편광 필름(14)은 접착제(13) 예를 들어, 광학 접착제(Optical clear adhesive, OCA)로 투명 기판(11) 상에 접착된다. The polarizing film 14 blocks reflection of external light on the display panels 14 , 15 , 16 , 17 , and 19 to improve outdoor visibility. The polarization film 14 may include a linear polarization film and a circular polarization film (or a λ/4 plate). The linearly polarized film passes only specific linearly polarized light, for example, linearly polarized light of a 90° optical axis. Circularly polarizing film retards the phase of incident light by 45°. The polarizing film 14 is adhered on the transparent substrate 11 with an adhesive 13, for example, an optical clear adhesive (OCA).

백 플레이트(19)는 PET(Polyethylene terephthalate) 기판일 수 있다. 백 플레이트(19)는 표시영역(16)이 습도에 노출되지 않도록 투습을 차단하고 표시영역(16)을 지지한다. 유기 박막 필름(17)은 얇은 PI(Polyimide) 필름 기판일 수 있다. 유기 박막 필름(17) 상에 도시하지 않은 절연 물질로 다층의 버퍼막이 형성될 수 있다. 유기 박막 필름(17) 상에 표시영역(16)과 터치 센서 어레이(15)에 인가되는 전원이나 신호를 공급하기 위한 배선들이 형성될 수 있다. The back plate 19 may be a polyethylene terephthalate (PET) substrate. The back plate 19 blocks moisture permeation and supports the display area 16 so that the display area 16 is not exposed to humidity. The organic thin film 17 may be a thin polyimide (PI) film substrate. A multi-layered buffer film may be formed on the organic thin film 17 with an insulating material (not shown). Wires for supplying power or signals applied to the display area 16 and the touch sensor array 15 may be formed on the organic thin film 17 .

표시영역(16)은 데이터 라인들, 데이터 라인들과 교차하는 게이트 라인들, 매트릭스 타입으로 배치된 픽셀들을 포함하여 입력 영상을 재현하는 화면을 구현한다. 픽셀들 각각은 발광소자를 포함한다. 일 예로, 픽셀들 각각은 OLED와, 그 OLED의 구동 회로를 포함할 수 있다. 표시영역(16)의 데이터 라인들은 드라이브 IC(25)에 연결되어 드라이브 IC(25)로부터 데이터 신호를 공급 받는다. 터치 센서 어레이(15)는 터치 센서 구동부에 의해 구동되어 터치 입력을 감지하고, 터치 입력 각각의 좌표와 식별 코드(ID)를 호스트 시스템으로 전송한다. The display area 16 implements a screen that reproduces an input image by including data lines, gate lines crossing the data lines, and pixels arranged in a matrix type. Each of the pixels includes a light emitting element. For example, each of the pixels may include an OLED and a driving circuit of the OLED. The data lines of the display area 16 are connected to the drive IC 25 to receive data signals from the drive IC 25 . The touch sensor array 15 is driven by a touch sensor driver to detect touch inputs and transmits coordinates and an identification code (ID) of each touch input to a host system.

지문 센서(23)는 제1 플렉시블 기판(24) 상에 실장된다. 지문 센서(23)는 지문의 융선(Ridge, R)과 골(Valley, V)에서 반사된 광양의 차이를 이용하여 지문 패턴을 검출하는 광학식 지문 센서로 구현될 수 있다. 광학식 지문 센서는 CCD (Charge Coupled Device) 또는 CIS (CMOS Image Sensor) 등의 이미지 센서를 포함할 수 있다. 광학식 지문 센서는 지문 인식 모드에서 표시영역(16)으로부터 발생된 빛이 투명 기판(11) 쪽으로 조사되고 지문으로부터 반사된 빛으로부터 지문 패턴을 검출할 수 있다. 광학식 지문 센서는 픽셀을 광원으로 이용하지 않고 투명 기판(11)을 포함한 지향성 광원 장치(SLS)로부터 수광된 빛으로 지문 패턴을 검출할 수 있다. The fingerprint sensor 23 is mounted on the first flexible substrate 24 . The fingerprint sensor 23 may be implemented as an optical fingerprint sensor that detects a fingerprint pattern using a difference in light reflected from ridges (R) and valleys (V) of the fingerprint. The optical fingerprint sensor may include an image sensor such as a charge coupled device (CCD) or a CMOS image sensor (CIS). The optical fingerprint sensor may detect a fingerprint pattern from light generated from the display area 16 toward the transparent substrate 11 and reflected from the fingerprint in a fingerprint recognition mode. The optical fingerprint sensor may detect a fingerprint pattern with light received from a directional light source device (SLS) including a transparent substrate 11 without using a pixel as a light source.

지문 센서(23)는 초음파 지문 센서를 이용하여 지문 패턴을 검출할 수 있다. 초음파 지문 센서는 초음파 송신기를 이용하여 투명 기판(11) 쪽으로 초음파를 전송하고, 지문의 융선(R)과 골(V)에서 반사된 초음파를 분석하여 지문 패턴을 검출할 수 있다. The fingerprint sensor 23 may detect a fingerprint pattern using an ultrasonic fingerprint sensor. The ultrasonic fingerprint sensor may detect a fingerprint pattern by transmitting ultrasonic waves toward the transparent substrate 11 using an ultrasonic transmitter and analyzing ultrasonic waves reflected from ridges R and valleys V of the fingerprint.

이러한 지문 센서(23)는 표시패널의 구조 변경 없이 표시영역(16) 아래에 배치되어 있기 때문에 베젤 크기에 영향을 주지 않고 지문 패턴을 감지할 수 있다. Since the fingerprint sensor 23 is disposed below the display area 16 without changing the structure of the display panel, a fingerprint pattern can be detected without affecting the size of the bezel.

지문 센서(23)의 수신부는 투명 기판(11)을 향하도록 표시패널과 대향한다. 수신부는 지문 패턴이 검출되는 검출면을 포함한다. 지문 센서(23)는 표시패널(14, 15, 16, 17, 19)에 접착된다. 지문 센서(23)와 표시패널 사이에 공기층(air gap)이 존재하면 센서 성능이 현저히 저하하거나 지문 센싱이 불가능할 수 있다. 따라서, 지문 센서(23)의 수신부는 접착제(22)로 표시패널의 백 플레이트(19)에 접착된다. 접착제(22)는 OCA(Optical Clear Adhesive), OCR(Optical Clear Resin), 감압 접착제(Pressure sensitive adhesive, PSA) 등의 접착제로 선택될 수 있다. The receiver of the fingerprint sensor 23 faces the display panel toward the transparent substrate 11 . The receiving unit includes a detection surface on which a fingerprint pattern is detected. The fingerprint sensor 23 is attached to the display panels 14 , 15 , 16 , 17 , and 19 . If an air gap exists between the fingerprint sensor 23 and the display panel, sensor performance may significantly deteriorate or fingerprint sensing may be impossible. Therefore, the receiving part of the fingerprint sensor 23 is attached to the back plate 19 of the display panel with the adhesive 22 . The adhesive 22 may be selected from an adhesive such as Optical Clear Adhesive (OCA), Optical Clear Resin (OCR), or Pressure Sensitive Adhesive (PSA).

표시패널(14, 15, 16, 17, 19)의 백 플레이트(19)에 폼 패드(Foam pad)(20) 및 금속층(21)이 적층될 수 있다. 폼 패드(20)는 발포 수지(foamed resin)로 제작되어 진동이나 충격을 흡수한다. 금속층(21)은 전자파(electro-magnetic interference, EMI)를 차폐하는 금속 예를 들면, Cu 층이다. A foam pad 20 and a metal layer 21 may be stacked on the back plate 19 of the display panels 14 , 15 , 16 , 17 , and 19 . The foam pad 20 is made of foamed resin and absorbs vibration or impact. The metal layer 21 is a metal that shields electromagnetic waves (electro-magnetic interference, EMI), for example, a Cu layer.

지문 센서(23)가 백 플레이트(19)에 접착될 수 있도록 폼 패드(20)와 금속층(21)에 백 플레이트(19)를 노출하는 홀(hole)(30)이 형성된다. 지문 센서(23)는 홀(30) 내에 배치되어 그 수신부가 백 플레이트(19)에 접착된다. 미드 프레임(27)은 지문 센서(23)가 삽입되는 홀을 노출하는 홀(hole)을 구비할 수 있다. A hole 30 exposing the back plate 19 is formed in the foam pad 20 and the metal layer 21 so that the fingerprint sensor 23 can be attached to the back plate 19 . The fingerprint sensor 23 is placed in the hole 30 and its receiver is adhered to the back plate 19 . The mid frame 27 may have a hole exposing a hole into which the fingerprint sensor 23 is inserted.

폼 패드(20)와 금속층(21)에 형성된 홀(30) 내에 지문 센서(23)가 매립되기 때문에 투명 기판(11) 상의 지문과 지문 센서(23) 사이의 거리를 줄일 수 있다. 따라서, 지문 센서(23)의 매립 구조는 지문 센서(23)의 초음파 또는 광의 수신 효율을 높여 지문 센싱 성능을 향상시킬 수 있다.Since the fingerprint sensor 23 is buried in the hole 30 formed in the foam pad 20 and the metal layer 21, a distance between the fingerprint on the transparent substrate 11 and the fingerprint sensor 23 can be reduced. Accordingly, the embedded structure of the fingerprint sensor 23 may improve the fingerprint sensing performance by increasing the receiving efficiency of the ultrasonic wave or light of the fingerprint sensor 23 .

드라이브 IC(25)는 입력 영상의 데이터를 데이터 신호로 변환하여 픽셀 어레이의 데이터 라인들로 출력함으로써 픽셀들을 구동한다. 드라이브 IC(25)는 터치 센서 구동부를 포함할 수 있다. 드라이브 IC(25)는 제2 플렉시블 기판(26) 상에 실장된다. The drive IC 25 converts data of an input image into data signals and outputs them to data lines of a pixel array to drive pixels. The drive IC 25 may include a touch sensor driver. The drive IC 25 is mounted on the second flexible board 26 .

제1 플렉시블 기판(24)의 일단은 미드 프레임(Mid-frame)(27)의 바닥부 안쪽면 상에서 지문 센서(23)에 연결된다. 제1 플렉시블 기판(24)의 타단은 미드 프레임(27)의 제1 홀(hole)을 통해 미드 프레임(27)의 바닥부 바깥쪽 면으로 노출된다. 제1 플렉시블 기판(24)의 타단은 제2 플렉시블 기판(26)과 연결된다. 제1 및 제2 플렉시블 기판(24, 26) 각각은 FPCB(Flexible Printed Circuit Board)로 구현될 수 있다. 제1 및 제2 플렉시블 기판(24, 26)는 동기될 필요가 없는 경우에 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 분리될 수 있다.One end of the first flexible substrate 24 is connected to the fingerprint sensor 23 on the inner surface of the bottom of the mid-frame 27 . The other end of the first flexible substrate 24 is exposed to the outer surface of the bottom of the mid frame 27 through a first hole in the mid frame 27 . The other end of the first flexible substrate 24 is connected to the second flexible substrate 26 . Each of the first and second flexible substrates 24 and 26 may be implemented as a flexible printed circuit board (FPCB). The first and second flexible substrates 24 and 26 may be separated as shown in Figs. 8 and 9 when they do not need to be synchronized.

미드 프레임(27)은 플라스틱과 같은 수지로 제작될 수 있다. 미드 프레임(27)은 표시패널(14, 15, 16, 17, 19), 지문 센서(23), 드라이브 IC(25) 등을 수용한다. 미드 프레임(27)의 측벽 상단은 양면 테이프(20)로 투명 기판(11)에 접착될 수 있다. 투명 기판(11)에는 데코 필름(Deco. Film)(12)이 접착될 수 있다. 데코 필름(12)에 그림, 문자 등이 인쇄될 수 있다. The mid frame 27 may be made of resin such as plastic. The mid frame 27 accommodates display panels 14, 15, 16, 17, 19, a fingerprint sensor 23, a drive IC 25, and the like. An upper end of the side wall of the mid frame 27 may be adhered to the transparent substrate 11 with a double-sided tape 20 . A deco film 12 may be adhered to the transparent substrate 11 . Pictures, texts, etc. may be printed on the decorative film 12 .

유기 박막 필름(17)의 일측은 표시패널의 배면 쪽으로 벤딩(bending)되어 제2 플렉시블 기판(26)의 일단에 연결된다. 멘드럴(Mandrel)(18)은 백 플레이트(19)와 폼 패드(20)의 측면에 접착되어 유기 박막 필름(17)의 벤딩부를 지지(support)한다. One side of the organic thin film 17 is bent toward the rear surface of the display panel and connected to one end of the second flexible substrate 26 . A mandrel 18 is attached to the side surfaces of the back plate 19 and the foam pad 20 to support the bent portion of the organic thin film 17 .

제2 플렉시블 기판(26)의 타단은 미드 프레임(27)의 제2 홀(hole)을 통해 미드 프레임(27)의 바닥부 바깥쪽 면에 노출되어 제1 플렉시블 기판(24)의 타단에 연결된다. 드라이브 IC(25)는 미드 프레임(27)의 바닥부를 통해 노출된 제2 플렉시블 기판(26) 상에 실장된다. The other end of the second flexible substrate 26 is exposed to the outer surface of the bottom of the mid frame 27 through the second hole of the mid frame 27 and connected to the other end of the first flexible substrate 24. . The drive IC 25 is mounted on the second flexible substrate 26 exposed through the bottom of the mid frame 27 .

제1 플렉시블 기판(24)은 도 3에 도시된 바와 같이, 다수의 비아 홀들(Via hole)이 형성될 수 있다. 제1 플렉시블 기판(24)의 제1 면(24a)에 지문 센서(23)가 실장되고, 그 반대면인 제2 면(24b)에 드라이브 IC(25) 및/또는 호스트 시스템의 메인 보드에 연결되는 배선들(24d)이 형성된다. 비아 홀들에 충진된 금속 충진제(24c)는 지문 센서(23)를 배선들(24d)에 연결함으로써 지문 센서(23)를 호스트 시스템의 메인 보드 및/또는 드라이브 IC(25)에 연결한다. 호스트 시스템은 제1 플렉시블 기판(24)을 통해 지문 센서(23)에 연결되어 지문 센서(23)와 데이터를 교환하고 지문 센서(23)를 제어한다. As shown in FIG. 3 , the first flexible substrate 24 may have a plurality of via holes. The fingerprint sensor 23 is mounted on the first surface 24a of the first flexible substrate 24, and connected to the drive IC 25 and/or the main board of the host system on the second surface 24b opposite to the first surface 24a. wirings 24d are formed. The metal filler 24c filled in the via holes connects the fingerprint sensor 23 to the main board and/or the drive IC 25 of the host system by connecting the fingerprint sensor 23 to the wires 24d. The host system is connected to the fingerprint sensor 23 through the first flexible substrate 24 to exchange data with the fingerprint sensor 23 and control the fingerprint sensor 23 .

호스트 시스템은 텔레비전 시스템, 셋톱박스, 네비게이션 시스템, 개인용 컴퓨터(PC), 홈 시어터 시스템, 모바일 시스템, 웨어러블 시스템, 가상 현실 시스템 중 어느 하나일 수 있다. 호스트 시스템은 드라이브 IC(25)에 입력 영상의 픽셀 데이터를 전송한다. 호스트 시스템은 터치 센서 구동부로부터의 좌표에 연결된 어플리케이션을 실행하고, 지문 센서(23)로부터 수신된 지문 정보를 바탕으로 사용자 인증을 실행한다. The host system may be any one of a television system, a set-top box, a navigation system, a personal computer (PC), a home theater system, a mobile system, a wearable system, and a virtual reality system. The host system transmits pixel data of an input image to the drive IC 25 . The host system executes an application connected to the coordinates from the touch sensor driver and performs user authentication based on the fingerprint information received from the fingerprint sensor 23 .

표시패널(14, 15, 16, 17, 19)은 유리 기판 상에 형성되는 OLED 표시장치로 구현될 수 있다. 이 경우, 백 플레이트(19)와 유기 박막 필름(17)은 하나의 유리 기판으로 대체된다. The display panels 14, 15, 16, 17, and 19 may be implemented as an OLED display device formed on a glass substrate. In this case, the back plate 19 and the organic thin film 17 are replaced with one glass substrate.

지문 센서는 표시패널(14, 15, 16, 17, 19)의 변형 없이 표시패널(14, 15, 16, 17, 19)의 아래에 접착된다. 지문 센서(23)는 표시패널(14, 15, 16, 17, 19)의 픽셀 어레이에 배치된다. 표시영역(16)은 OLED의 발광으로 입력 영상을 표시하기 때문에 영상이 표시될 때 지문 센서(23)가 사용자에게 보이지 않는다. The fingerprint sensor is attached to the bottom of the display panels 14, 15, 16, 17, and 19 without deformation of the display panels 14, 15, 16, 17, and 19. The fingerprint sensor 23 is disposed in the pixel array of the display panels 14 , 15 , 16 , 17 , and 19 . Since the display area 16 displays the input image by light emission of the OLED, the fingerprint sensor 23 is not visible to the user when the image is displayed.

도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시장치를 보여 주는 단면도이다. 도 1의 실시예와 실질적으로 동일한 구성에 대하여는 동일한 도면 부호를 붙이고 그에 대한 상세한 설명을 생략한다. 2 is a cross-sectional view showing a display device according to a second exemplary embodiment of the present invention. Components substantially the same as those of the embodiment of FIG. 1 are given the same reference numerals, and detailed descriptions thereof are omitted.

도 2를 참조하면, 본 발명의 표시장치는 투명 기판(11)과 표시패널(14, 15, 16, 17, 19) 사이에 배치된 지향성 광 제어 장치(31, 32, 33)를 더 구비한다. 지향성 광 제어 장치(31, 32, 33)는 광원(33), 입광 소자(31), 및 출광 소자(32)를 구비한다. 지향성 광 제어 장치(31, 32, 33)는 도면에서 생략된 저굴절율층을 더 구비할 수 있다. Referring to FIG. 2 , the display device of the present invention further includes directional light control devices 31 , 32 , and 33 disposed between the transparent substrate 11 and the display panels 14 , 15 , 16 , 17 , and 19 . . The directional light control devices 31 , 32 , and 33 include a light source 33 , a light input element 31 , and a light output element 32 . The directional light control devices 31, 32, and 33 may further include a low refractive index layer omitted from the drawings.

광원(33)은 투명 기판(11)의 일측 가장자리 아래에 배치된다. 입광 소자(31)와 출광 소자(32)는 투명 기판(11)과 표시패널(14, 15, 16, 17, 19) 사이에 배치된다. 입광 소자(31)와 출광 소자(32)는 투명 기판(11)에 접착되고, 표시패널(14, 15, 16, 17, 19)의 편광 필름(14)은 출광 소자(32)에 접착된다. The light source 33 is disposed under one edge of the transparent substrate 11 . The light receiving element 31 and the light emitting element 32 are disposed between the transparent substrate 11 and the display panels 14 , 15 , 16 , 17 , and 19 . The light entering element 31 and the light emitting element 32 are bonded to the transparent substrate 11 , and the polarizing film 14 of the display panels 14 , 15 , 16 , 17 , and 19 is bonded to the light emitting element 32 .

광원(33)으로부터의 빛은 입광 소자(31)에 의해 투명 기판(11) 내에서 전반사되는 각도로 굴절되어 투명 기판(11) 내에서 전파된다. 출광 소자(32)는 기판 내에서 전반사되는 빛의 일부의 각도를 조절한다. 출광 소자(32)에 의해 각도가 좁아진 빛은 투명 기판(11)의 상면에서 반사되고 저굴절율층을 통과하여 표시패널(14, 15, 16, 17, 19)을 통과하여 지문 센서(23)의 수신부로 조사될 수 있다. 입광 소자(31)와 출광 소자(32)는 홀로그래피 패턴을 포함하는 광학 소자로 구현될 수 있다. Light from the light source 33 is refracted at an angle at which it is totally reflected within the transparent substrate 11 by the light receiving element 31 and propagates within the transparent substrate 11 . The light emitting element 32 adjusts the angle of a portion of light totally reflected within the substrate. The light whose angle is narrowed by the light emitting element 32 is reflected from the upper surface of the transparent substrate 11, passes through the low refractive index layer, passes through the display panels 14, 15, 16, 17, and 19, and then passes through the fingerprint sensor 23. The receiver can be investigated. The light input device 31 and the light output device 32 may be implemented as an optical device including a holographic pattern.

지향성 광 제어 장치(31, 32, 33) 이외의 다른 구성 요소들은 전술한 도 1의 실시예와 실질적으로 동일하다. Other components other than the directional light control devices 31, 32, and 33 are substantially the same as those of the embodiment of FIG. 1 described above.

도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 표시장치를 보여 주는 단면도이다. 도 1의 실시예와 실질적으로 동일한 구성에 대하여는 동일한 도면 부호를 붙이고 그에 대한 상세한 설명을 생략한다. 4 is a cross-sectional view showing a display device according to a third exemplary embodiment of the present invention. Components substantially the same as those of the embodiment of FIG. 1 are given the same reference numerals, and detailed descriptions thereof are omitted.

도 4를 참조하면, 지문 센서(23)가 폼 패드(20)에 접착되는 것을 제외하면 전술한 제1 실시예와 실실적으로 동일하다. 금속층(21)에 지문 센서(23)가 삽입되는 홀(hole)이 마련된다. 폼 패드(20)는 지문 센서(23)가 삽입되는 홀이 없다.Referring to FIG. 4 , except that the fingerprint sensor 23 is attached to the foam pad 20, it is substantially the same as the first embodiment described above. A hole into which the fingerprint sensor 23 is inserted is provided in the metal layer 21 . The foam pad 20 has no hole into which the fingerprint sensor 23 is inserted.

폼 패드(20)는 유기 재료이기 때문에 지문 센서(23)가 초음파 지문 센서로 구현될 때 초음파 전파를 방해하지 않는다. 지문 센서(23)가 광학식 지문 센서로 구현되면 폼 패드(20)는 지문 센서(23)에 수광되는 빛을 흡수하지 않도록 투명도가 높은 유기재료로 사용되는 것이 바람직하다. Since the foam pad 20 is an organic material, when the fingerprint sensor 23 is implemented as an ultrasonic fingerprint sensor, it does not interfere with ultrasonic waves. When the fingerprint sensor 23 is implemented as an optical fingerprint sensor, the foam pad 20 is preferably made of an organic material having high transparency so as not to absorb light received by the fingerprint sensor 23 .

금속층(21)에 형성된 홀(hole) 내에 지문 센서(23)가 매립되기 때문에 투명 기판(11) 상의 지문과 지문 센서(23) 사이의 거리를 줄일 수 있다. 따라서, 지문 센서(23)의 매립 구조는 지문 센서(23)의 초음파 또는 광의 수신 효율을 높여 지문 센싱 성능을 향상시킬 수 있다.Since the fingerprint sensor 23 is embedded in a hole formed in the metal layer 21 , a distance between the fingerprint on the transparent substrate 11 and the fingerprint sensor 23 can be reduced. Accordingly, the embedded structure of the fingerprint sensor 23 may improve the fingerprint sensing performance by increasing the receiving efficiency of the ultrasonic wave or light of the fingerprint sensor 23 .

도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 표시장치를 보여 주는 단면도이다. 도 4의 실시예들과 실질적으로 동일한 구성에 대하여는 동일한 도면 부호를 붙이고 그에 대한 상세한 설명을 생략한다. 5 is a cross-sectional view showing a display device according to a fourth exemplary embodiment of the present invention. Substantially the same components as those of the embodiments of FIG. 4 are given the same reference numerals, and detailed descriptions thereof are omitted.

도 5를 참조하면, 본 발명의 표시장치는 투명 기판(11)과 표시패널(14, 15, 16, 17, 19) 사이에 배치된 지향성 광 제어 장치(31, 32, 33)를 더 구비한다. 지향성 광 제어 장치(31, 32, 33)는 광원(33), 입광 소자(31), 및 출광 소자(32)를 구비한다. 지향성 광 제어 장치(31, 32, 33)는 도면에서 생략된 저굴절율층을 더 구비할 수 있다. 지향성 광 제어 장치(31, 32, 33)는 도 2에 도시된 그 것과 실질적으로 동일하다. Referring to FIG. 5 , the display device of the present invention further includes directional light control devices 31 , 32 , and 33 disposed between the transparent substrate 11 and the display panels 14 , 15 , 16 , 17 , and 19 . . The directional light control devices 31 , 32 , and 33 include a light source 33 , a light input element 31 , and a light output element 32 . The directional light control devices 31, 32, and 33 may further include a low refractive index layer omitted from the drawings. The directional light control devices 31, 32 and 33 are substantially the same as those shown in FIG.

도 6은 본 발명의 제5 실시예에 따른 표시장치를 보여 주는 단면도이다. 전술한 실시예들과 실질적으로 동일한 구성에 대하여는 동일한 도면 부호를 붙이고 그에 대한 상세한 설명을 생략한다. 6 is a cross-sectional view showing a display device according to a fifth embodiment of the present invention. The same reference numerals are given to components substantially the same as those of the above-described embodiments, and detailed descriptions thereof are omitted.

도 6을 참조하면, 미드 프레임(27)에 지문 센서(23)의 배치 위치를 노출하는 홀(hole)이 형성된 것을 제외하면 전술한 제1 실시예와 실실적으로 동일하다. 금속층(21)에 지문 센서(23)가 삽입되는 홀(hole)이 마련된다. Referring to FIG. 6 , except that a hole exposing the location of the fingerprint sensor 23 is formed in the mid frame 27 , it is substantially the same as the first embodiment described above. A hole into which the fingerprint sensor 23 is inserted is provided in the metal layer 21 .

도 7은 본 발명의 제6 실시예에 따른 표시장치를 보여 주는 단면도이다. 전술한 실시예들과 실질적으로 동일한 구성에 대하여는 동일한 도면 부호를 붙이고 그에 대한 상세한 설명을 생략한다. 7 is a cross-sectional view showing a display device according to a sixth embodiment of the present invention. The same reference numerals are given to components substantially the same as those of the above-described embodiments, and detailed descriptions thereof are omitted.

도 7을 참조하면, 본 발명의 표시장치는 투명 기판(11)과 표시패널(14, 15, 16, 17, 19) 사이에 배치된 지향성 광 제어 장치(31, 32, 33)를 더 구비한다. 광 제어 장치(31, 32, 33)는 지향성 광 제어 장치(31, 32, 33)는 광원(33), 입광 소자(31), 및 출광 소자(32)를 구비한다. 지향성 광 제어 장치(31, 32, 33)는 도면에서 생략된 저굴절율층을 더 구비할 수 있다. 지향성 광 제어 장치(31, 32, 33)는 도 2 및 도 5에 도시된 그 것과 실질적으로 동일하다.Referring to FIG. 7 , the display device of the present invention further includes directional light control devices 31 , 32 , and 33 disposed between the transparent substrate 11 and the display panels 14 , 15 , 16 , 17 , and 19 . . The light control devices 31 , 32 , and 33 include a light source 33 , a light input element 31 , and a light output element 32 . The directional light control devices 31, 32, and 33 may further include a low refractive index layer omitted from the drawings. The directional light control devices 31, 32 and 33 are substantially the same as those shown in Figs.

도 8은 본 발명의 제7 실시예에 따른 표시장치를 보여 주는 단면도이다. 전술한 실시예들과 실질적으로 동일한 구성에 대하여는 동일한 도면 부호를 붙이고 그에 대한 상세한 설명을 생략한다. 8 is a cross-sectional view showing a display device according to a seventh embodiment of the present invention. The same reference numerals are given to components substantially the same as those of the above-described embodiments, and detailed descriptions thereof are omitted.

도 8을 참조하면, 제1 플렉시블 기판(24)과 제2 플렉시블 기판(26)이 분리된 것을 제외하면 전술한 도 4의 실시예와 실실적으로 동일하다. Referring to FIG. 8 , except that the first flexible substrate 24 and the second flexible substrate 26 are separated, it is substantially the same as the embodiment of FIG. 4 described above.

지문 센서(23)는 드라이브 IC(25)와 연결되지 않아도 된다. 이 경우 , 지문 센서(23)이 실장되는 제1 플렉시블 기판(24)은 도 10과 같이 비아홀 없이 호스트 시스템의 메인 보드에 연결될 수 있다. The fingerprint sensor 23 does not have to be connected to the drive IC 25. In this case, the first flexible substrate 24 on which the fingerprint sensor 23 is mounted can be connected to the main board of the host system without a via hole as shown in FIG. 10 .

도 9는 본 발명의 제8 실시예에 따른 표시장치를 보여 주는 단면도이다. 전술한 실시예들과 실질적으로 동일한 구성에 대하여는 동일한 도면 부호를 붙이고 그에 대한 상세한 설명을 생략한다. 9 is a cross-sectional view showing a display device according to an eighth exemplary embodiment of the present invention. The same reference numerals are given to components substantially the same as those of the above-described embodiments, and detailed descriptions thereof are omitted.

도 9를 참조하면, 본 발명의 표시장치는 투명 기판(11)과 표시패널(14, 15, 16, 17, 19) 사이에 배치된 지향성 광 제어 장치(31, 32, 33)를 더 구비한다. 광 제어 장치(31, 32, 33)는 지향성 광 제어 장치(31, 32, 33)는 광원(33), 입광 소자(31), 및 출광 소자(32)를 구비한다. 지향성 광 제어 장치(31, 32, 33)는 도면에서 생략된 저굴절율층을 더 구비할 수 있다. 지향성 광 제어 장치(31, 32, 33)는 도 2 및 도 5에 도시된 그 것과 실질적으로 동일하다.Referring to FIG. 9 , the display device of the present invention further includes directional light control devices 31 , 32 , and 33 disposed between the transparent substrate 11 and the display panels 14 , 15 , 16 , 17 , and 19 . . The light control devices 31 , 32 , and 33 include a light source 33 , a light input element 31 , and a light output element 32 . The directional light control devices 31, 32, and 33 may further include a low refractive index layer omitted from the drawings. The directional light control devices 31, 32 and 33 are substantially the same as those shown in Figs.

도 11은 화면 상에 배치된 지문 센서를 보여 주는 일 예와 지문 센서 위치를 지시하는 유저 인터페이스 방법의 일 예를 보여 주는 스마트폰 화면의 일 예를 보여 주는 평면도이다 11 is a plan view showing an example of a smartphone screen showing an example of a fingerprint sensor disposed on the screen and an example of a user interface method for indicating a location of the fingerprint sensor;

도 11을 참조하면, 본 발명의 표시장치는 입력 영상이 표시되는 표시영역(16) 상에 지문 센서(23)를 배치한다. (A)에서 점선(111)은 화면 상에서 지문 센서의 위치를 나타낸다. 사용자가 지문 인식을 통한 스마트 폰의 잠금 해제를 시도하는 경우에, 표시장치는 도면 부호 “112”와 같이 화면 상에 지문 센서의 위치를 표시한다. 사용자가 지문 인식 모듈(23)의 주변(113)을 터치하면, 표시장치는 사용자가 지문 센서 상의 화면을 터치할 수 있도록 지문 센서의 위치(112)를 지시하는 이미지를 표시할 수 있다. Referring to FIG. 11 , in the display device of the present invention, a fingerprint sensor 23 is disposed on a display area 16 where an input image is displayed. In (A), the dotted line 111 indicates the location of the fingerprint sensor on the screen. When the user attempts to unlock the smartphone through fingerprint recognition, the display device displays the location of the fingerprint sensor on the screen as shown by reference numeral 112 . When the user touches the periphery 113 of the fingerprint recognition module 23, the display device may display an image indicating the location 112 of the fingerprint sensor so that the user can touch the screen on the fingerprint sensor.

도 12 내지 도 14는 도 2, 도 5, 도 7, 및 도 9 등에 적용된 지향성 광원 장치의 동작을 상세히 보여 주는 도면들이다. 12 to 14 are diagrams showing operations of the directional light source device applied to FIGS. 2, 5, 7, and 9 in detail.

도 12는 지향성 광원 장치(SLS)를 보여 주는 단면도 및 평면도이다. 도 13은 도 12에 도시된 투명 기판(CP) 내에서의 광 경로를 나타내는 단면도이다. 도 14는 표시패널(DP) 상에 배치된 지향성 광원 장치(SLS)를 보여 주는 단면도 및 평면도이다. 12 is a cross-sectional view and a plan view showing a directional light source device (SLS). FIG. 13 is a cross-sectional view illustrating a light path in the transparent substrate CP shown in FIG. 12 . 14 is a cross-sectional view and a plan view illustrating the directional light source device SLS disposed on the display panel DP.

도 12를 참조하면, 지향성 광원 장치(SLS)는 투명 기판(CP)과, 투명 기판(CP)에 지향성 광을 조사하는 지향성 광 제어 장치(LS, CHOE, VHOE)를 구비한다. 투명 기판(CP)은 전술한 실시예들에서 투명 기판(11)으로 구현될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 지향성 광 제어 장치(LS, CHOE, VHOE)는 전술한 실시예에서 광원(33), 입광 소자(31), 및 출광 소자(32)로 구현될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 지향성 광 제어 장치(LS, CHOE, VHOE)는 저굴절율층(LR)을 더 구비할 수 있다. Referring to FIG. 12 , the directional light source device SLS includes a transparent substrate CP and directional light control devices LS, CHOE, and VHOE that radiate directional light to the transparent substrate CP. The transparent substrate CP may be implemented as the transparent substrate 11 in the above-described embodiments, but is not limited thereto. The directional light control devices LS, CHOE, and VHOE may be implemented with the light source 33, the light input element 31, and the light output element 32 in the above-described embodiment, but are not limited thereto. The directional light control devices LS, CHOE, and VHOE may further include a low refractive index layer LR.

지향성 광원 장치(SLS)는 시준된(collimated) 빛을 투명 기판(CP) 내에서 대면적으로 확산하는 광학 장치이다. 광원(LS)은 시준된 빛을 제공하는 것이 바람직하다.The directional light source device SLS is an optical device that diffuses collimated light over a large area within a transparent substrate CP. The light source LS preferably provides collimated light.

투명 기판(CP)의 하부 표면에는 출광 소자(VHOE)와 입광 소자(CHOE)가 접착되어 있다. 출광 소자(VHOE)는 출사광(300)을 제공하는 광학 소자이다. 출광 소자(VHOE) 아래에 광학식 지문 센서의 수신부(또는 수광부)가 배치된다. A light emitting element VHOE and a light receiving element CHOE are bonded to the lower surface of the transparent substrate CP. The light emitting device VHOE is an optical device that provides the emitting light 300 . A receiving unit (or light receiving unit) of the optical fingerprint sensor is disposed under the light emitting element VHOE.

입광 소자(CHOE)는 광원(LS)으로부터의 시준된 빛을 투명 기판(CP)으로 확산하면서 지향성을 갖게 하는 광학 소자이다. 입광 소자는(CHOE) 이미지 인식과는 직접 관련이 없으므로, 표시패널의 가장자리에 배치될 수 있다. 입광 소자(CHOE)는 광원(LS)과 대향하여야 한다. The light receiving element CHOE is an optical element that diffuses the collimated light from the light source LS to the transparent substrate CP to have directivity. Since the light receiving element (CHOE) is not directly related to image recognition, it may be disposed at the edge of the display panel. The light receiving element CHOE should face the light source LS.

출광 소자(VHOE) 및 입광 소자(CHOE)는 동일 평면 상에 배치된다. 제조 공정을 고려하면, 하나의 필름 위에 출광 소자(VHOE)와 입광 소자(CHOE)의 영역을 나누어서 형성하는 것이 바람직하다. 출광 소자(VHOE)와 입광 소자(CHOE)는 홀로그래피 패턴(holographic pattern)을 포함하는 홀로그램 소자일 수 있다. 이 경우, 출광 소자(VHOE)의 패턴을 갖는 마스터 필름과 입광 소자(CHOE)의 패턴을 갖는 마스터 필름을 인접하여 배치한 후, 하나의 홀로그래피 기록 필름에 두 홀로그래피 패턴을 동시에 복사할 수 있다.The light emitting element VHOE and the light receiving element CHOE are disposed on the same plane. Considering the manufacturing process, it is preferable to divide the regions of the light emitting element VHOE and the light receiving element CHOE on one film. The light emitting element VHOE and the light receiving element CHOE may be hologram elements including a holographic pattern. In this case, after the master film having the pattern of the light emitting device VHOE and the master film having the pattern of the light receiving device CHOE are disposed adjacent to each other, the two holographic patterns can be simultaneously copied onto one holography recording film.

홀로그램 소자들(VHOE, CHOE)과, 표시패널 사이에는 저굴절율층(LR)이 배치된다. 저굴절율층(LR)은 투명 기판(CP) 및 출광 소자(VHOE)보다 낮은 굴절율을 갖는다. A low refractive index layer LR is disposed between the hologram elements VHOE and CHOE and the display panel. The low refractive index layer LR has a refractive index lower than that of the transparent substrate CP and the light emitting element VHOE.

투명 기판(CP)은 굴절율이 1.5인 투명 기판으로 제작할 수 있다. 출광 소자(VHOE)와 입광 소자(CHOE)는 투명한 홀로그래피 기록 필름으로서 굴절율이 투명 기판(CP)과 동일하거나 조금 더 큰 값을 가질 수 있다. 여기서는, 편의상 출광 소자(VHOE)와 입광 소자(CHOE)의 굴절율은 투명 기판(CP)의 굴절율과 동일한 것으로 설명한다. 저굴절율층(LR)의 굴절율은 인지하고자 하는 지문(IM)의 굴절율과 비슷한 것이 좋다. 예를 들어, 사람의 피부가 갖는 굴절율인 1.39와 유사한 1.4 정도의 굴절율을 가질 수 있다.The transparent substrate CP may be made of a transparent substrate having a refractive index of 1.5. The light emitting element VHOE and the light receiving element CHOE are transparent holographic recording films and may have a refractive index equal to or slightly greater than that of the transparent substrate CP. Here, for convenience, it will be described that the refractive index of the light emitting element VHOE and the light receiving element CHOE is the same as the refractive index of the transparent substrate CP. The refractive index of the low refractive index layer LR is preferably similar to the refractive index of the fingerprint IM to be recognized. For example, it may have a refractive index of about 1.4 similar to 1.39, which is the refractive index of human skin.

입광 소자(CHOE)와 대향하도록 광원(LS)이 배치되어 있다. 광원(LS)은 레이저와 같이 시준성이 높은 빛을 제공하는 것이 바람직하다. 표시장치에 지문 인식 기능을 내장하는 시스템에 적용하는 경우, 광원(LS)은 사용자에게 보이지 않는 적외선 레이저를 제공할 수 있다. The light source LS is disposed to face the light receiving element CHOE. It is preferable that the light source LS provides high collimated light such as a laser. When applied to a system incorporating a fingerprint recognition function into a display device, the light source LS may provide invisible infrared laser to a user.

광원(LS)에서 제공된 시준광(Collimated Light)은 입사광(100)으로서 일정한 단면적을 갖고 입광 소자(CHOE)에 정의된 입사점(IP)으로 제공된다. 입사광(100)은 입사점(IP)의 표면에 대해 법선 방향으로 입사하는 것이 바람직하다. 하지만, 이에 국한되는 것은 아니며, 필요에 따라서는 입사점(IP) 표면의 법선에 대해 기울어진 각도로 입사할 수도 있다.The collimated light provided from the light source LS is the incident light 100 and has a constant cross-sectional area and is provided to the incident point IP defined in the light receiving element CHOE. The incident light 100 is preferably incident in a direction normal to the surface of the incident point IP. However, it is not limited thereto, and if necessary, the incident point IP may be incident at an inclined angle with respect to the normal of the surface.

입광 소자(CHOE)는 입사광(100)을 입사각을 갖는 진행광(200)으로 전환하여 투명 기판(CP)의 내부로 보낸다. 여기서, 입사각은 투명 기판(CP)의 내부 전반사 임계각(Internal Total Reflection Critical Angle)보다 큰 값을 갖는 것이 바람직하다. 그 결과, 진행광(200)은 투명 기판(CP)의 내부에서 전반사를 하면서, 투명 기판(CP)의 길이 방향인 X축으로 진행한다.The light receiving element CHOE converts the incident light 100 into the traveling light 200 having an incident angle and sends it to the inside of the transparent substrate CP. Here, the incident angle preferably has a greater value than the internal total reflection critical angle of the transparent substrate CP. As a result, the traveling light 200 travels in the X-axis, which is the longitudinal direction of the transparent substrate CP, while undergoing total internal reflection inside the transparent substrate CP.

출광 소자(VHOE)는 진행광(200)의 일부 광량을 출사광(300)으로 전환하여 투명 기판(CP)의 상부 표면으로 굴절 시킨다. 진행광(200)의 나머지 광량은 투명 기판(CP) 내부에서 전반사되어 진행한다. 출사광(300)은 투명 기판(CP)의 상부 표면에서는 전반사되지만, 하부 표면에서는 저굴절율층(LR)을 투과한다. 즉, 출사광(300)은 투명 기판(CP)의 상부 표면에서 전반사되어, 하부 표면을 투과하는 검출광(혹은, '센싱광')(400)이 된다.The light emitting device VHOE converts some amount of light from the traveling light 200 into the emitted light 300 and refracts it to the upper surface of the transparent substrate CP. The rest of the light amount of the traveling light 200 is totally reflected inside the transparent substrate CP and proceeds. The emitted light 300 is totally reflected on the upper surface of the transparent substrate CP, but transmits through the low refractive index layer LR on the lower surface. That is, the emitted light 300 is totally reflected on the upper surface of the transparent substrate CP and becomes the detection light (or 'sensing light') 400 passing through the lower surface.

입광 소자(CHOE)에서 진행하면서, 출광 소자(VHOE)에 의해 점차적으로 출사광(300)이 방출된다. 이 때, 출사광(300)의 광량은 출광 소자(VHOE)의 광 추출 효율에 의해 결정된다. 예를 들어, 출광 소자(VHOE)의 광 추출 효율이 3%라고 하면, 첫 번째로 진행광(200)이 출광 소자(VHOE)에 닿은 지점인 첫 번째 발광 영역에서는 초기 입사광(100)의 3%에 해당하는 광량이 출사광(300)으로 추출된다. 97%의 진행광(200)은 계속 전반사되어 진행한다. 그 후, 두 번째 발광 영역에서는, 97%의 3%인 초기 입사광(100) 광량의 2.91%에 해당하는 광량이 출사광(300)으로 추출된다.While proceeding from the light-incoming element CHOE, the emission light 300 is gradually emitted by the light-emitting element VHOE. At this time, the light amount of the emitted light 300 is determined by the light extraction efficiency of the light emitting element VHOE. For example, if the light extraction efficiency of the light emitting element VHOE is 3%, 3% of the initial incident light 100 in the first light emitting region, which is the point where the traveling light 200 first touches the light emitting element VHOE. The amount of light corresponding to is extracted as the outgoing light 300 . 97% of the traveling light 200 continues to be totally reflected. After that, in the second light emitting region, an amount of light corresponding to 2.91% of the amount of light of the initial incident light 100, which is 3% of 97%, is extracted as the output light 300.

이러한 방식으로 투명 기판(CP)의 끝 변에 도달할 때까지 출사광(300)이 추출된다. 이와 같이 균일한 출광 효율을 갖는 경우, 진행광(200)이 진행할 수록 추출되는 광량이 서서히 줄어든다. 진행광(200)이 진행하면서, 일정한 광량을 갖는 출사광(300)을 제공하기 위해서는, 출광 소자(VHOE)의 광 추출 효율이 지수함수적으로 점차 증가하는 값을 갖도록 설계하는 것이 바람직하다.In this way, the emitted light 300 is extracted until it reaches the end of the transparent substrate CP. When the light emission efficiency is uniform as described above, the amount of extracted light gradually decreases as the forward light 200 proceeds. In order to provide the outgoing light 300 having a constant light amount as the forward light 200 proceeds, it is preferable to design the light extraction efficiency of the light emitting device VHOE to have a value that gradually increases exponentially.

진행광(200)을 길이 방향 축과 두께 방향 축으로 이루어진 XZ 평면(혹은, '수직 평면') 상에서 보면, 입사광(100)의 시준된 상태를 그대로 유지한다. 반면에, 폭 방향 축과 길이 방향 축으로 이루어진 XY 평면(혹은, '수평 평면')에서는 확산각(φ)을 갖는 것이 바람직하다. 이는 이미지 검출 면적을 투명 기판(CP)의 면적에 대응하도록 설정하기 위함이다. 예를 들어, 출광 소자(VHOE)는 가급적, 광 출사부(LOT) 면적 전체에 대응하도록 배치하는 것이 바람직하다. 또한, 확산각(φ)은 입사점(IP)에서 입광 소자(CHOE)와 대향하는 투명 기판(CP)의 타측변의 두 끝점(P1, P2)을 각각 연결하는 두 선분이 이루는 내측 각도와 같거나 큰 것이 바람직하다.When the traveling light 200 is viewed on the XZ plane (or 'vertical plane') composed of the longitudinal axis and the thickness direction axis, the collimated state of the incident light 100 is maintained as it is. On the other hand, it is preferable to have a diffusion angle φ in the XY plane (or 'horizontal plane') composed of the width direction axis and the length direction axis. This is to set the image detection area to correspond to the area of the transparent substrate CP. For example, it is preferable to arrange the light emitting element VHOE to correspond to the entire area of the light emitting part LOT. In addition, the diffusion angle φ is the same as the inner angle formed by the two line segments connecting the two end points P1 and P2 of the other side of the transparent substrate CP facing the light incident element CHOE at the point of incidence IP. or larger is preferred.

입광 소자(CHOE)가 배치된 영역을 광 입사부(LIN)로 정의할 수 있다. 또한, 출광 소자(VHOE)가 배치된 영역을 광 출사부(LOT)로 정의할 수 있다. 한편, 광 출사부(LOT)는 광이 진행하기도 하는 광 진행부이기도 하다. An area where the light incident element CHOE is disposed may be defined as a light incident part LIN. Also, an area where the light emitting element VHOE is disposed may be defined as a light emitting part LOT. On the other hand, the light emitting part (LOT) is also a light traveling part through which light travels.

예를 들어, 광원(LS)에서 제공하는 시준된 빛의 단면적이 0.5mm x 0.5mm인 정원인 경우, 입광 소자(CHOE)는 투명 기판(CP)의 폭에 대응하는 길이와 3mm ~ 5mm정도의 폭을 가질 수 있다. 입광 소자(CHOE)는 투명 기판(CP)의 폭 방향으로 가로 질로 배치될 수 있다.For example, if the cross-sectional area of the collimated light provided by the light source LS is 0.5 mm x 0.5 mm, the light receiving element CHOE has a length corresponding to the width of the transparent substrate CP and a width of about 3 mm to 5 mm. can have a width. The light receiving element CHOE may be disposed transversely in the width direction of the transparent substrate CP.

도 13을 참조하여, 광원(LS)에서 제공된 시준된(Collimated) 적외선이 투명 기판(CP) 내에서 어떠한 경로를 거쳐, 이미지 검출에 사용하는 지향성(Directional) 적외선으로 전환되는지 설명하기로 한다. Referring to FIG. 13 , it will be described through which path the collimated infrared rays provided from the light source LS are converted into directional infrared rays used for image detection through a path within the transparent substrate CP.

광원(LS)에서 제공된 입사광(100)은 입광 소자(CHOE)의 입사점(IP)의 표면에 대해 법선 방향으로 입사한다. 입광 소자(CHOE)는 입사광(100)을 입사각(θ)을 갖도록 굴절시킨 진행광(200)으로 전환하여 투명 기판(CP)의 내부로 보낸다.The incident light 100 provided from the light source LS is incident in a direction normal to the surface of the incident point IP of the light incident element CHOE. The light receiving element CHOE converts the incident light 100 into propagating light 200 that is refracted to have an incident angle θ, and sends the incident light 100 to the inside of the transparent substrate CP.

진행광(200)의 입사각(θ)은 출광 소자(VHOE)와 저굴절율층(LR)의 계면에서의 전반사 임계각(TVHOE_LR)보다 큰 값을 갖는 것이 바람직하다. 예를 들어, 투명 기판(CP) 및 출광 소자(VHOE)의 굴절율이 1.5이고, 저굴절율층(LR)의 굴절율이 1.4일 경우, 출광 소자(VHOE)와 저굴절율층(LR)의 계면에서의 전반사 임계각(TVHOE_LR)은 약 69도로 계산된다. 따라서, 입사각(θ)은 69도보다 큰 값을 갖는 것이 바람직하다. 예를 들어, 입사각(θ)은 70도 내지 75 중 어느 한 값을 갖도록 설정할 수 있다.The incident angle θ of the traveling light 200 preferably has a greater value than the total reflection critical angle TVHOE_LR at the interface between the light emitting element VHOE and the low refractive index layer LR. For example, when the refractive index of the transparent substrate CP and the light emitting element VHOE is 1.5 and the refractive index of the low refractive index layer LR is 1.4, at the interface between the light emitting element VHOE and the low refractive index layer LR. The critical angle of total reflection (TVHOE_LR) is calculated to be about 69 degrees. Therefore, the angle of incidence θ preferably has a value greater than 69 degrees. For example, the incident angle θ may be set to have any one value from 70 degrees to 75 degrees.

투명 기판(CP)의 상부 표면은 공기층(AIR)과 접촉하고 있으므로, 진행광(200)은 투명 기판(CP)의 상부 표면에서 역시 전반사된다. 이는, 투명 기판(CP)과 공기층(AIR)의 계면에서의 전반사 임계각(TCP_AIR)은 약 41.4도이기 때문이다. 즉, 입사각(θ)이 출광 소자(VHOE)와 저굴절율층(LR)의 계면에서의 전반사 임계각(TVHOE_LR)보다 큰 값을 가지면, 이는 항상 투명 기판(CP)과 공기층(AIR)의 계면에서의 전반사 임계각(TCP_AIR)보다 큰 값이다.Since the upper surface of the transparent substrate CP is in contact with the air layer AIR, the traveling light 200 is also totally reflected on the upper surface of the transparent substrate CP. This is because the critical angle of total reflection TCP_AIR at the interface between the transparent substrate CP and the air layer AIR is about 41.4 degrees. That is, when the incident angle θ has a value greater than the total reflection critical angle TVHOE_LR at the interface between the light emitting element VHOE and the low refractive index layer LR, it is always at the interface between the transparent substrate CP and the air layer AIR. It is a value greater than the total reflection critical angle (TCP_AIR).

출광 소자(VHOE)는 진행광(200)의 일정 광량을 반사각(α)을 갖는 출사광(300)으로 전환시켜 투명 기판(CP)의 내부로 되돌려 보낸다. 출사광(300)은 투명 기판(CP)의 상면에 접촉된 지문(IM)의 패턴을 인지하기 위한 광이다. 출사광(300)은 투명 기판(CP)의 표면에 아무 물체도 없는 경우에는, 전반사되어, 지향성 광원 장치(SLS)의 아래에 배치된 광학식 지문 센서로 보내어져야 한다. 출사광(300)은 투명 기판(CP)의 상부 표면에서 전반사된 후에는 검출광(400)으로서 지향성 광원 장치(SLS)의 아래로 전파된다.The light emitting device VHOE converts a certain amount of light from the traveling light 200 into the emitted light 300 having a reflection angle α and sends it back to the inside of the transparent substrate CP. The emitted light 300 is light for recognizing a pattern of the fingerprint IM contacting the upper surface of the transparent substrate CP. When there is no object on the surface of the transparent substrate CP, the emitted light 300 must be totally reflected and sent to the optical fingerprint sensor disposed below the directional light source device SLS. After the emitted light 300 is totally reflected on the upper surface of the transparent substrate CP, it propagates under the directional light source device SLS as the detection light 400 .

표시패널의 아래에 접착된 광학식 지문 센서는 검출광(400)을 수광함으로써, 투명 기판(CP) 상의 지문 패턴 이미지를 판별할 수 있다. The optical fingerprint sensor attached below the display panel receives the detection light 400 to determine a fingerprint pattern image on the transparent substrate CP.

본 발명의 표시장치는 도 14에 도시된 바와 같이 지향성 광원 장치(SLS)와, 그 아래에 배치된 표시 패널(DP)을 포함한다. 이러한 표시장치는 구체적으로 도 2, 도 5, 도 7, 도 9와 같은 구조로 구현될 수 있다. As shown in FIG. 14, the display device of the present invention includes a directional light source device (SLS) and a display panel (DP) disposed below it. Such a display device may be implemented in a structure as shown in FIGS. 2, 5, 7, and 9 in detail.

도 14를 참조하면, 입사광(100)은 입광 소자(CHOE)에 의해 진행광(200)으로 변환된다. 진행광(200)은 길이 방향 축인 X축과 폭 방향 축인 Y축으로 이루어진 수평 평면인 XY 평면에서는 확산각(φ)을 가지도록 변환된다. 또한, 길이 방향 축인 X과 두께 방향 축인 Z축으로 이루어진 수직 평면인 XZ 평면에서는 원래의 시준된 상태를 유지한다.Referring to FIG. 14 , the incident light 100 is converted into the traveling light 200 by the light receiving element CHOE. The traveling light 200 is converted to have a divergence angle φ in the XY plane, which is a horizontal plane composed of the X axis as a longitudinal axis and the Y axis as a width axis. In addition, the original collimated state is maintained in the XZ plane, which is a vertical plane composed of the X axis in the longitudinal direction and the Z axis in the thickness direction.

여기서, 확산각(φ)은, 입사점(IP)에서 입광 소자(CHOE)와 대향하는 투명 기판(CP)의 타측변의 두 끝점을 각각 연결하는 두 선분이 이루는 내측 각도와 같거나 이보다 큰 것이 바람직하다. 이 경우, 진행광(200)은 확산각(φ)을 갖는 삼각형 형상으로 퍼지면서 진행한다. 출사광(300) 역시 진행광(200)과 동일한 범위에 걸쳐 제공된다. 그 결과, 이미지 센싱 영역은 삼각형 내부 영역이 된다. 따라서, 지문 인식 장치로 적용하는 경우, 빗금친 원형으로 표시한 부분에 센싱 영역(SA)을 설정할 수 있다.Here, the diffusion angle φ is equal to or greater than the inner angle formed by two line segments connecting two end points of the other side of the transparent substrate CP facing the light receiving element CHOE at the point of incidence IP. desirable. In this case, the traveling light 200 propagates while spreading in a triangular shape having a divergence angle φ. The emitted light 300 is also provided over the same range as the forward light 200 . As a result, the image sensing area becomes an area inside the triangle. Therefore, when applied as a fingerprint recognition device, the sensing area SA may be set in a portion indicated by a hatched circle.

표시패널(DP)의 중앙부 혹은 입광 소자(CHOE)와 대향하는 상단변의 일부에 센싱 영역(SA)을 설정할 경우, 센싱 영역(SA)에서 출사광(300)의 광량이 최대 값을 갖도록 설계하는 것이 바람직하다. 이를 위해서는, 출광 소자(VHOE)의 광 추출 효율이 센싱 영역(SA)에 대응하는 부분에서 최대 값을 갖고, 다른 부분에서는 최소 값 혹은 '0'에 가까운 값을 갖도록 위치에 따른 함수 관계로 설계할 수 있다. When the sensing area SA is set at the center of the display panel DP or at a part of the upper side opposite to the light receiving element CHOE, it is preferable to design the sensing area SA so that the amount of emitted light 300 has the maximum value. desirable. To this end, the light extraction efficiency of the light emitting element VHOE has a maximum value in a part corresponding to the sensing area SA and a minimum value or a value close to '0' in other parts, so that it is designed as a functional relationship according to the position. can

도 15는 매질과 초음파 지문 센서 사이의 공기층 유무에 따라 달라지는 초음파 경로를 보여 주는 도면이다. 도 15에서 매질(150)은 투명 기판, 출광 소자, 저굴절율층, 및 표시패널을 포함한 매질이다. (A)와 같이 초음파 지문 센서가 매질(150)에 공기층(152)이 없는 경우에, 초음파가 매질(150)을 통과하여 지문(IM)으로부터 반사되어 초음파 지문 센서의 수신부로 수신될 수 있다. 반면에 초음파 지문 센서와 매질(150) 사이에 공기층(152)이 존재하면(B), 초음파 지문 센서로부터의 초음파가 지문(IM)까지 도달하지 않고 매질(150)의 표면으로부터 반사되어 지문 패턴을 센싱할 수 없다. 15 is a diagram showing an ultrasonic path that varies depending on the presence or absence of an air layer between a medium and an ultrasonic fingerprint sensor. In FIG. 15, the medium 150 is a medium including a transparent substrate, a light emitting device, a low refractive index layer, and a display panel. As shown in (A), when the air layer 152 is not present in the medium 150 of the ultrasonic fingerprint sensor, the ultrasonic wave passes through the medium 150 and is reflected from the fingerprint IM to be received by the receiving unit of the ultrasonic fingerprint sensor. On the other hand, when the air layer 152 exists between the ultrasonic fingerprint sensor and the medium 150 (B), ultrasonic waves from the ultrasonic fingerprint sensor do not reach the fingerprint IM and are reflected from the surface of the medium 150 to form a fingerprint pattern. can't sense

광학식 지문 센서(23)의 경우에도, 광학식 지문 센서(23)와 매질(150) 간의 공기층이 있으면 광학식 지문 센서(23)의 수광 효율이 떨어지므로 센싱 성능이 떨어진다. 한편, 도 16의 (A)에 도시된 바와 같이 광학식 지문 센서(23)의 수신부 앞에 렌즈(23a)를 배치하면 렌즈(23a)에 의해 수신부로 빛이 시준될 수 있기 때문에 수신부 앞에 공기층이 있어도 지문 센싱이 가능하다. 렌즈(23a)는 도 16의 (B)에 도시된 바와 같이 광학식 지문 센서(23)에서 원통형 측벽(23c)에 의해 마련된 공간 내에서 수신부(23b)에 대향하도록 배치될 수 있다. 측벽(23c)의 상단이 접착제(22)로 표시패널에 접착된다. Even in the case of the optical fingerprint sensor 23, if there is an air layer between the optical fingerprint sensor 23 and the medium 150, the light-receiving efficiency of the optical fingerprint sensor 23 is reduced, and thus the sensing performance is deteriorated. On the other hand, as shown in (A) of FIG. 16, if the lens 23a is disposed in front of the receiver of the optical fingerprint sensor 23, light can be collimated to the receiver by the lens 23a, even if there is an air layer in front of the receiver. sensing is possible. As shown in FIG. 16(B) , the lens 23a may be disposed to face the receiver 23b within the space provided by the cylindrical sidewall 23c in the optical fingerprint sensor 23. An upper end of the sidewall 23c is attached to the display panel with an adhesive 22 .

도 17은 투명 기판 내에서 빛이 전반사되는 지향성 광원 장치(SLS)에서 투명 기판 매질과 광학식 지문 센서 사이의 공기층 유무에 따라 달라지는 빛의 경로를 보여 주는 도면이다. (A)에 도시된 바와 같이 매질(150) 내에서 빛이 전바사될 때, 그 매질(150)과 광학식 지문 센서(23) 사이에 공기층(152)이 존재하면 광학식 지문 센서로 향하는 빛이 없기 때문에 지문 센싱이 불가능하다. 물론, 전술한 저굴절율층을 이용하면 공기층이 있어서 광학식 지문 센서(23)로 향하는 빛이 있을 수 있으나 공기층(152)으로 인하여 광학식 지문 센서(23)의 수광 효율이 낮아질 수 있다. (B)에 도시된 바와 같이, 매질(150) 내에서 빛이 전바사될 때, 그 매질(150)과 광학식 지문 센서(23) 사이에 공기층(152)이 없으면 광학식 지문 센서로 빛이 향하기 때문에 지문 센싱이 가능하다. FIG. 17 is a diagram showing a path of light that varies depending on the presence or absence of an air layer between a transparent substrate medium and an optical fingerprint sensor in a directional light source device (SLS) in which light is totally reflected in a transparent substrate. As shown in (A), when light is reflected in the medium 150, if the air layer 152 exists between the medium 150 and the optical fingerprint sensor 23, there is no light directed to the optical fingerprint sensor. Therefore, fingerprint sensing is impossible. Of course, when the above-described low refractive index layer is used, light directed to the optical fingerprint sensor 23 may exist due to an air layer, but the light receiving efficiency of the optical fingerprint sensor 23 may be lowered due to the air layer 152 . As shown in (B), when light is reflected in the medium 150, if there is no air layer 152 between the medium 150 and the optical fingerprint sensor 23, the light is directed to the optical fingerprint sensor. Fingerprint sensing is possible.

본 발명은 도 1 내지 도 9에 도시된 바와 같이 지문 센서(23)을 공기층 없이 표시패널에 접착하고 지문 센서(23)을 표시패널의 폼 패드(20) 및/또는 금속층(21)의 홀 내에 매립한다. 따라서, 본 발명은 투명 기판(11) 상의 지문과 지문 센서(23) 사이에 공기층이 없고 그 거리를 줄일 수 있으므로 지문 센서(23)에서 지문을 정밀하게 센싱할 수 있다.As shown in FIGS. 1 to 9 , the present invention adheres the fingerprint sensor 23 to the display panel without an air layer and inserts the fingerprint sensor 23 into the hole of the foam pad 20 and/or the metal layer 21 of the display panel. landfill Accordingly, in the present invention, since there is no air layer between the fingerprint on the transparent substrate 11 and the fingerprint sensor 23 and the distance can be reduced, the fingerprint sensor 23 can precisely sense the fingerprint.

지문 센서(23)을 표시패널에 매립하기 위하여, 폼 패드(20)와 금속층(21)의 타발 공정에서 공차로 인하여 도 18에 도시된 바와 같이 폼 패드(20)와 금속층(21) 내에 형성된 홀과 지문 센서(23) 사이에서 틈새(29)가 존재할 수 있다. 이 틈새(29)가 영상이 표시되는 화면 상에서 보일 수 있다. 이러한 틈새(29)가 보이지 않도록 도 18 내지 도 20에 도시된 바와 같이 불투명 필름(50)이 지문 센서(23)과 그 주변의 틈새(28)를 덮을 수 있다. 불투명 필름(50)은 일면에 접착제가 도포된 블랙 또는 어두운 컬러의 필름으로 선택될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. In order to embed the fingerprint sensor 23 in the display panel, a hole formed in the foam pad 20 and the metal layer 21 as shown in FIG. 18 due to a tolerance in the punching process of the foam pad 20 and the metal layer 21. A gap 29 may exist between the fingerprint sensor 23 and the fingerprint sensor 23 . This gap 29 can be seen on the screen on which the image is displayed. As shown in FIGS. 18 to 20 , an opaque film 50 may cover the fingerprint sensor 23 and the gap 28 around the fingerprint sensor 23 so that the gap 29 is not visible. The opaque film 50 may be selected as a black or dark colored film coated with an adhesive on one side, but is not limited thereto.

도 18 내지 도 20은 도 1 및 도 2에 도시된 지문 센서(23)의 매립 구조에서 지문 센서(23)과 그 주변의 틈새(29)를 덮는 불투명 필름(50)을 보여 준다. 도 21은 도 4 및 도 5에 도시된 지문 센서(23)의 매립 구조에서 지문 센서(23)과 그 주변의 틈새(29)를 덮는 불투명 필름(50)을 보여 준다. 18 to 20 show an opaque film 50 covering the fingerprint sensor 23 and the gap 29 around the fingerprint sensor 23 in the embedded structure of the fingerprint sensor 23 shown in FIGS. 1 and 2 . FIG. 21 shows an opaque film 50 covering the fingerprint sensor 23 and the gap 29 around the fingerprint sensor 23 in the embedded structure of the fingerprint sensor 23 shown in FIGS. 4 and 5 .

도 18 내지 도 21을 참조하면, 불투명 필름(50)은 지문 센서(23)과 그 주변의 틈새(29)를 덮도록 금속층(21)과 지문 센서(23) 상에 접착된다. 불투명 필름(50)은 흑색 또는 어두운 색의 접착 필름 또는 수지일 수 있다. Referring to FIGS. 18 to 21 , an opaque film 50 is adhered on the metal layer 21 and the fingerprint sensor 23 to cover the fingerprint sensor 23 and the gap 29 around the fingerprint sensor 23 . The opaque film 50 may be a black or dark colored adhesive film or resin.

지문 센서(23)를 표시패널의 백 플레이트(19) 상에 접착하는 접착제(22)는 투명 접착제 또는 불투명 접착제일 수 있다. 불투명 접착제는 착색된 유색 접착제일 수 있다. 투명 접착제의 일 예로, 투명 OCR이 선택될 수 있고, 유색 접착제의 일 예로 어두운 색 또는 흑색의 유색 OCR이 선택될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 불투명 접착제의 경우에 불투명 필름 역할을 대신할 수 있기 때문에 접착제(22)가 불투명 접착제이면 도 19에 도시된 바와 같이 불투명 필름(50)이 생략될 수 있다. The adhesive 22 for bonding the fingerprint sensor 23 onto the back plate 19 of the display panel may be a transparent adhesive or an opaque adhesive. The opaque adhesive may be a colored, colored adhesive. As an example of the transparent adhesive, transparent OCR may be selected, and as an example of the colored adhesive, dark or black colored OCR may be selected, but is not limited thereto. In the case of an opaque adhesive, since it can replace the role of an opaque film, if the adhesive 22 is an opaque adhesive, the opaque film 50 may be omitted as shown in FIG. 19 .

폼 패드(20)는 OCA와 같은 접착제(28)로 백 플레이트(19)에 접착될 수 있다. 지문 센서(23)는 도 20에 도시된 바와 같이 별도의 접착제(22)를 추가하지 않고 폼 패드(20)와 동일한 접착제(28)를 공유하여 백 플레이트(19)에 접착될 수 있다.The foam pad 20 may be adhered to the back plate 19 with an adhesive 28 such as OCA. As shown in FIG. 20 , the fingerprint sensor 23 may be attached to the back plate 19 by sharing the same adhesive 28 as the foam pad 20 without adding a separate adhesive 22 .

지문 센서(23)의 수신부와 대향하는 접착제(22, 28)에는 가시광 파장의 빛을 차단하고 자외선을 통과시키는 자외선 통과 필터 물질이 혼합될 수 있다. 이 경우, 광학식 지문 센서에 별도의 자외선 통과 필터를 추가할 필요가 없다.The adhesives 22 and 28 facing the receiver of the fingerprint sensor 23 may be mixed with an ultraviolet pass filter material that blocks visible wavelength light and passes ultraviolet rays. In this case, there is no need to add a separate UV pass filter to the optical fingerprint sensor.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.Through the above description, those skilled in the art will understand that various changes and modifications are possible without departing from the spirit of the present invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification, but should be determined by the claims.

11 : 투명 기판 12 : 데코 필름
13, 22 : 접착제 14 : 편광 필름
15 : 터치 센서 어레이 16 : 픽셀 어레이
17 : 유기 박막 필름 18 : 멘드럴(Mandrel)
19 : 백 플레이트 20 : 폼 패드
21 : 금속층 23 : 지문 센서
24, 26 : 플렉시블 기판 25 : 드라이브 IC
27 : 미드 프레임 31, CHOE : 입광 소자
32, VHOE : 출광 소자 33, LS : 광원
50 : 불투명 필름 SLS : 지향성 광원 장치11: transparent substrate 12: deco film
13, 22: adhesive 14: polarizing film
15: touch sensor array 16: pixel array
17: organic thin film 18: mandrel
19: back plate 20: foam pad
21: metal layer 23: fingerprint sensor
24, 26: flexible substrate 25: drive IC
27: mid frame 31, CHOE: light receiving element
32, VHOE: light emitting element 33, LS: light source
50: opaque film SLS: directional light source device

Claims (18)

투명 기판;
상기 투명 기판 아래에 배치되며, 표시영역 상에 영상을 표시하는 표시패널;
상기 표시패널의 아래에 배치된 폼 패드;
상기 폼 패드의 아래에 배치되어 전자파를 차폐하는 금속층;
상기 금속층에 형성된 제 1 홀과 상기 폼 패드에 형성된 제 2 홀을 통해 노출된 상기 표시패널에 배치되거나, 상기 제 1 홀을 통해 노출된 상기 폼 패드에 배치되어 상기 표시영역 상에서 지문을 센싱하는 지문 센서; 및
상기 표시패널을 구동하는 드라이브 IC(integrated circuit)를 구비하는 표시장치.transparent substrate;
a display panel disposed below the transparent substrate and displaying an image on a display area;
a foam pad disposed under the display panel;
a metal layer disposed under the foam pad to shield electromagnetic waves;
A fingerprint disposed on the display panel exposed through a first hole formed in the metal layer and a second hole formed in the foam pad or disposed on the foam pad exposed through the first hole to sense a fingerprint on the display area sensor; and
A display device having a drive integrated circuit (IC) driving the display panel. 제 1 항에 있어서,
상기 지문 센서가 상기 표시영역 내에 배치되는 표시장치.According to claim 1,
The display device wherein the fingerprint sensor is disposed within the display area. 제 1 항에 있어서,
상기 지문 센서는 상기 표시패널과 대향하는 검출면을 갖는 표시장치.According to claim 1,
The fingerprint sensor has a detection surface facing the display panel. 제 1 항에 있어서,
상기 지문 센서가 초음파 센서 또는 광학식 지문 센서 중 어느 하나인 표시장치.According to claim 1,
The display device wherein the fingerprint sensor is any one of an ultrasonic sensor and an optical fingerprint sensor. 제 1 항에 있어서,
상기 지문 센서는 상기 제 1 홀 내에서 상기 폼 패드에 접착되는 표시장치.According to claim 1,
The fingerprint sensor is bonded to the foam pad in the first hole. 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 지문 센서는 상기 제 1 홀 및 상기 2 홀 내에서 상기 표시패널의 표면에 접착되는 표시장치.According to claim 1,
The fingerprint sensor is bonded to the surface of the display panel in the first hole and the second hole. 제 5 항 또는 제 7 항에 있어서,
상기 지문 센서 위에서 상기 제 1 홀을 덮는 불투명 필름을 더 구비하는 표시장치.According to claim 5 or 7,
and an opaque film covering the first hole on the fingerprint sensor. 제 1 항에 있어서,
상기 표시패널의 일측 가장자리에 배치된 입광 소자;
상기 표시패널의 표시영역에 배치된 출광 소자; 및 상기 입광 소자와 대향하도록 배치되어 상기 입광 소자에 빛을 조사하는 광원을 더 구비하는 표시장치.According to claim 1,
a light receiving element disposed on one edge of the display panel;
a light emitting element disposed in the display area of the display panel; and a light source disposed to face the light receiving element and radiating light to the light receiving element. 제 9 항에 있어서,
상기 입광 소자와 상기 출광 소자 각각이 홀로그래피 패턴을 포함하는 표시장치.According to claim 9,
The display device wherein each of the light-input element and the light-output element includes a holographic pattern. 제 1 항에 있어서,
상기 표시패널은
유기 박막 필름 상에 배치되고 발광소자를 각각 포함한 다수의 픽셀들이 배치된 픽셀 어레이;
상기 픽셀 어레이 상에 배치된 터치 센서 어레이;
상기 터치 센서 어레이 상에 배치된 편광 필름;
상기 유기 박막 필름 아래에 배치된 백 플레이트를 구비하는 표시장치.According to claim 1,
The display panel
a pixel array disposed on an organic thin film and in which a plurality of pixels each including a light emitting element are disposed;
a touch sensor array disposed on the pixel array;
a polarizing film disposed on the touch sensor array;
A display device having a back plate disposed below the organic thin film. 제 11 항에 있어서,
상기 지문 센서가 배치된 제1 플렉시블 기판; 및
상기 드라이브 IC가 배치된 제2 플렉시블 기판을 더 구비하는 표시장치.According to claim 11,
a first flexible substrate on which the fingerprint sensor is disposed; and
A display device further comprising a second flexible substrate on which the drive IC is disposed. 제 12 항에 있어서,
상기 백 플레이트에 접착된 멘드럴을 더 구비하고,
상기 유기 박막 필름의 일단이 벤딩되어 상기 제2 플렉시블 기판에 연결되고,
상기 멘드럴이 상기 유기 박막 필름의 벤딩부를 지지하는 표시장치.According to claim 12,
Further comprising a mandrel attached to the back plate,
One end of the organic thin film is bent and connected to the second flexible substrate;
A display device in which the mandrel supports a bent portion of the organic thin film. 제 1 항에 있어서,
상기 지문 센서의 수신부 앞에 배치된 렌즈를 더 구비하는 표시장치.According to claim 1,
The display device further comprising a lens disposed in front of the receiver of the fingerprint sensor. 제 1 항에 있어서,
상기 표시패널, 상기 지문 센서, 및 상기 드라이브 IC를 수용하고, 상기 투명 기판에 접착된 측벽을 포함한 프레임을 더 구비하는 표시장치.According to claim 1,
and a frame accommodating the display panel, the fingerprint sensor, and the drive IC, and including a sidewall adhered to the transparent substrate. 제 1 항에 있어서,
상기 지문 센서가 접착제로 상기 표시패널의 표면에 접착되는 표시장치.According to claim 1,
A display device in which the fingerprint sensor is adhered to the surface of the display panel with an adhesive. 제 16 항에 있어서,
상기 접착제가 불투명한 표시장치.17. The method of claim 16,
A display device in which the adhesive is opaque. 제 1 항에 있어서,
상기 금속층은 상기 표시패널의 표시영역과 중첩되도록 배치되는 표시장치.
According to claim 1,
The metal layer is disposed to overlap a display area of the display panel.
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