KR102505641B1 - 지문센서를 포함하는 표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 표시장치는 화면을 표시하는 표시패널; 상기 표시패널을 사이에 두고 배치된 제 1 차광판 및 제 2 차광판; 및 상기 제 2 차광판 하부에 배치되어, 상기 제 1 차광판 상에 위치하는 지문을 인식하는 지문센서;를 포함하고, 상기 제 1 차광판 및 제 2 차광판은 외부광이 상기 지문센서로 입사되는 것을 방지하는 것을 특징으로 한다.

Description

지문센서를 포함하는 표시장치{Display Device Having A Fingerprint Sensor}

본 발명은 지문센서를 포함하는 표시장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 지문센서가 표시장치 후면에 배치된 표시장치에 관한 것이다.

표시장치는 최초로 개발된 음극선관(CRT)을 시작으로 지속적인 연구/개발을 거듭하여 혁신적인 발전이 이루어왔다. 음극선관의 뒤를 이어 평판표시장치인 액정표시장치(Liquid Crystal Display, LCD)가 개발되면서 표시장치의 부피 및 무게가 현저히 감소하였으며, 이에 따라 실제 생활에서 표시장치를 사용할 수 있는 환경이 매우 다양화되었다.

2000년 후반부터는 색재현성, 두께, 소비전력, 시야각, 응답속도 등의 면에서 액정 표시 장치를 뛰어넘는 차세대 평판 표시 장치로 유기물 발광층을 이용하는 유기전계발광표시장치(Organic Light Emitting Display, OLED)가 양산되면서 산업계 전반에 걸쳐 그 활용도가 새롭게 조명되고 있다. 게다가, 발광층으로 무기물을 이용하여 유기물의 단점을 극복할 수 있는 양자점발광표시장치(Quantum Dot Light Emitting Display, QLED)가 발광 효율이 더욱 향상되도록 활발한 연구 중에 있다.

화면에 다양한 정보를 표시하는 표시장치는 정보화 시대를 이끌어가는 핵심 기기로써, 기능은 더욱 많아지고 신규 구성이 추가되면서도 더 얇고 더 가벼우며 휴대성 및 편의성이 향상되는 방향으로 발전하고 있다.

이와 같이, 표시장치의 경량박형화로 인해 휴대성 및 편의성이 증대되면서, 휴대전화 및 태블릿 PC 등과 같은 휴대용 전자기기가 광범위하게 사용되고 있으며, 이제는 이미 일상생활에서 없어서는 안 되는 필수품으로 자리 잡았다. 이러한 첨단 정보 기기 사용의 보편화 및 일상화로 인하여 일상적으로 휴대하는 전자기기가 지속적으로 보안 리스크에 노출되는 취약점이 커짐에 따라, 지문인식을 포함한 생체인식 기술을 휴대용 전자기기에 도입하는 움직임이 활발해지고 있다.

지문인식 기술은 생체인식 기술 중 가장 보편화된 기술로 휴대용 전자기기에는 최근 적용되기 시작했다. 지문을 인식하는 지문센서 중 현재 적용 중인 지문센서의 대다수는 액정표시장치나 유기전계발광표시장치의 가장자리에 위치하여 사용자의 지문이 지문센서에 직접 접촉한 상태에서 지문을 인식하는 방식을 채용하고 있다. 하지만, 이는 최근 베젤을 최소화하거나, 베젤을 아예 없애는 베젤리스(Bezelless) 기술에 불리한 측면이 있기 때문에, 표시장치에서 지문센서의 배치 기술이 주요 이슈로 떠오르고 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 표시패널의 후면에 지문센서를 배치하고, 지문센서가 표시패널 전면에 위치한 지문을 센싱(sensing)할 때, 전면에서 입사하는 외부광의 영향을 받지 않는 표시장치 및 그 제조방법을 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 표시장치는 화면을 표시하는 화면을 표시하는 표시패널; 상기 표시패널을 사이에 두고 배치된 제 1 차광판 및 제 2 차광판; 및 상기 제 2 차광판 하부에 배치되어, 상기 제 1 차광판 상에 위치하는 지문을 인식하는 지문센서;를 포함하고, 상기 제 1 차광판 및 제 2 차광판은 외부광이 상기 지문센서로 입사되는 것을 방지하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 표시패널의 후면에 지문센서를 배치하여 표시장치의 베젤을 최소화할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 표시패널의 상하부에 복수의 차광판을 설치하고, 상기 복수의 차광판 하부에 지문센서를 배치하여, 전면에 위치하는 지문 센싱 시, 전면에서 입사하는 외부광의 영향을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 지문 센싱 시, 외부광의 영향을 받지 않도록 함으로써, 지문 인식의 정확도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치를 도시한 단면도;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 차광판을 도시한 단면도;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제 2 차광판을 도시한 단면도;
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시장치를 도시한 단면도;
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제 2 차광판을 도시한 단면도;
도 6은 본 발명의 제 1 차광판 및 제 2 차광판이 외부광을 차단하는 원리를 도시한 평면도;
도 7은 본 발명의 제 1 차광판 및 제 2 차광판이 외부광을 차단하는 원리를 도시한 단면도; 및
도 8 내지 도 10b는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 제조방법을 도시한 단면도.

본 발명의 특징 및 효과는 첨부되는 도면과 함께 상세한 설명에서 기술된 실시예들에 의해 명확해질 수 있다. 본 발명은 명세서에서 기재된 실시예들에 제한되지 않고, 본 발명의 동일/유사한 기술의 범주에서 다양한 형태로 구현될 수 있다.

본 발명의 실시예를 도시한 도면에 개시된 구성요소의 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로, 이에 한정되지 않고 동일/유사한 기술의 범주에서 다양한 형태로 구현될 수 있다. 또한, 도면의 참조 부호는 명세서 전체에 걸쳐 기재된 참조 부호와 일치하며, 각각의 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이하, 첨부되는 도면들을 참고하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치를 도시한 단면도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 커버윈도우(110), 광제어필름(120), 센싱광원(121), 저굴절층(130), 표시패널(140), 제 1 차광판(135), 제 2 차광판(155), 백플레이트(150), 지문센서(160)를 포함한다.

지문센서(160)는 표시패널(140) 하부에 형성되며, 커버윈도우(110) 상에 위치하는 사용자의 지문을 인식할 수 있다. 지문 인식을 위하여 센싱광원(121)으로부터 출사되는 센싱광(R2)은 사용자의 지문에 반사된 후 지문센서(160)에 입사되며, 지문센서(160)는 입사된 센싱광(R2)을 근거로 지문을 재구성한 후, 사용자의 지문과 일치 여부를 판단하여 지문을 인식할 수 있다. 센싱광원(121)은 표시패널(140)의 외곽부 또는 베젤영역에 형성될 수 있으며, 카메라(미도시) 등 기타 광학요소 등이 형성되는 영역의 주변부에 형성되어 베젤영역이 더 커지지 않게 배치될 수 있다.

도1에서 센싱광원(121)으로부터 출사된 센싱광(R2)은 지문의 볼록한 영역, 즉 지문의 "마루"에 해당되는 영역에서는 커버윈도우(110)의 굴절율이 사용자의 손가락의 굴절율과 유사하기 때문에, 센싱광(R2)이 사용자의 손가락 내부로 출광되며, 이에 따라, 센싱광(R2)은 지문의 "마루 영역에서 표시장치 외부로 출광될 수 있다. 그리고, 지문의 오목한 영역, 즉 지문의 "골"에 해당되는 영역에서는 커버윈도우(110)의 굴절율이 공기층의 굴절율보다 더 크게 설정되기 때문에, 센싱광(R2)이 커버윈도우(110) 내부로 전반사될 수 있다. 사용자의 지문에 반사되어 커버윈도우(110) 내부로 전반사된 센싱광(R2)은 표시패널(140)을 통과하여 지문센서(160)에 입광되며, 상기 지문센서(160)에 입광된 센싱광(R2)의 정보를 기반으로 지문 인식이 가능할 수 있다.

커버윈도우(110)는 유리로 형성되며, 유리의 굴절율은 약 1.5이다. 표시장치의 외부인 공기층의 굴절율은 약 1.0이며, 커버윈도우(110)의 굴절율은 전반사를 위해 공기층의 굴절율 보다 높게 설정된다. 또한, 광제어필름(120)의 굴절율은 커버윈도우(110)와 유사하게 설정되어 광이 반사되지 않고, 이동할 수 있게 설정되며, 저굴절층(130)의 굴절율보다 높게 설정될 수 있다. 저굴절층(130)의 굴절율은 커버윈도우(110) 및 광제어필름(120)보다 낮은 굴절율을 가질 수 있으며, 공기층과 유사한 1.0의 굴절율을 가질 수 있다.

센싱광(R2)은 예를 들어 적외선(IR) 대역일 수 있으며, 시준성이 강한 레이저광일 수 있다. 센싱광(R2)은 광제어필름(120)을 통과하여 전반사를 통해 표시장치의 전영역을 이동하며 지문의 "마루"영역에서만 표시장치 외부로 출광되고, 지문의 "골"영역 및 그 외의 영역에서 반사된 후, 지문센서(160)에 입광되는 원리로 지문 인식이 가능할 수 있다.

광제어필름(120)은 입광소자(미도시)와 수광소자(미도시)를 포함할 수 있다. 입광소자는 센싱광원(121)에서 출광된 센싱광(R2)이 표시장치 내에서 전반사가 가능한 제 1 각도로 굴절시키는 역할을 한다. 따라서, 입광소자는 광제어필름(120) 중 센싱광원(121)과 대응되는 영역에 배치될 수 있다. 센싱광원(121)에서 출광되는 센싱광(R2)은 입광소자에 수직으로 입사하게 된다. 상기한 바와 같이, 센싱광(R2)은 표시장치 전영역에서 전반사되어야 하므로, 입광소자는 센싱광(R2)을 전반사 임계각보다 더 큰 각도의 입사각을 갖도록 커버윈도우(110) 또는 광제어필름(120)내부로 굴절시킬 수 있다.

또한, 출광소자는 지문센싱 영역에 배치되어 커버윈도우(110) 내부로 전반사된 센싱광(R2)을 받아 지문 방향으로 제 1 각도와 상이한 제 2 각도로 굴절시키며, 지문의 "골"영역 또는 지문이 위치하지 않은 영역에서 반사된 센싱광(R2)은 제 2 각도로 출광소자에 입사된 후 출광소자를 통과하여 내부로 진입하게 되며, 최종적으로 지문센서(160)로 입광될 수 있다. 따라서, 제 2 각도는 지문을 향한 후 반사되어 지문센서(160)로 향할 수 있도록 표시패널(140)의 수직방향인 법선방향을 기준으로 제 1 각도보다 더 작을 수 있다. 출광소자는 센싱광원(121)의 내부에 위치하는 표시패널(140)과 대응되는 영역에 배치될 수 있다. 또는, 출광소자는 센싱광원(121)의 내부의 저굴절층(130)과 대응되는 영역에 배치될 수 있다. 또는, 출광소자는 사용자의 지문이 위치하는 지문센싱 영역에 대응하여 배치될 수 있으며, 따라서, 광제어필름(120)의 출광소자 및 지문센서(160)는 특별히 지정된 지문센싱 영역에 대응되는 위치에 배치될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 출광소자 및 입광소자는 동일 평면 상에 배치될 수 있다. 출광소자와 입광소자는 홀로그램 소자(Hologram Element)일 수 있다. 홀로그램 소자는 입사광을 원하는 조건으로 굴절시키기 위해 패턴이 기록될 수 있다. 입광소자와 출광소자는 홀로그램 기록 공정에서 동시에 제작될 수 있다. 홀로그램 기록 공정에서, 출광소자의 패턴을 갖는 마스터 필름과 입광소자의 패턴을 갖는 마스터 필름이 인접되게 배치된 상태에서 한 매의 필름 상에 출광 소자용 홀로그램 패턴과 입광 소자용 홀로그램 패턴이 동시에 기록될 수 있다.

광제어필름(120)과 표시패널(140) 사이에는 저굴절층(130)이 배치되고 저굴절층(130) 하부에는 표시패널(140)이 배치된다. 표시패널(140)은 액정층을 포함하는 액정패널, 유기발광층을 포함하는 유기발광패널, 또는 양자점 발광층을 포함하는 양자점 발광패널일 수 있다. 그러나, 이에 제한되지 않고 정보를 표시할 수 있는 표시장치이면 모두 가능할 수 있다.

표시패널(140)이 유기발광패널일 경우, 저굴절층(130)은 유기발광패널 상에 배치될 수 있으며, 더 구체적으로 저굴절층(130)은 유기발광층(미도시) 상에 배치되는 봉지층 상에 배치될 수 있다. 또는, 봉지층이 삭제되고 유기발광층 상에 저굴절층(130)이 바로 배치될 수 있다. 상기와 같은 실시예에서 저굴절층(130)은 복수의 유기층과 복수의 무기층이 교번 적층되고 최상층의 굴절율이 광제어필름(120)의 굴절율 보다 더 낮게 설정될 수 있다.

저굴절층(130)과 표시패널(140) 사이에 제 1 차광판(135)이 배치될 수 있으며, 표시패널(140)과 백플레이트(150) 사이에 제 2 차광판(155)이 배치될 수 있다. 지문센서(160)는 백플레이트(150) 하부에 위치하여 표시장치의 공간활용을 극대화할 수 있다. 지문센서(160)가 표시장치 측면의 베젤영역에 위치할 경우, 지문센서(160)가 표시패널(140) 외곽에 위치하게 되어 표시장치의 평면 면적이 증가할 수 있다. 또한, 지문센서(160)가 베젤영역에 위치하게 되는 경우, 내로우 베젤(narrow bezel) 또는 베젤리스(bezelless) 구현에 불리할 수 있다.

제 1 차광판(135) 및 제 2 차광판(155)는 바람직하게 원편광판일 수 있다. 원편광판은 선편광판과 위상 지연판을 포함할 수 있으며, 위상 지연판은 파장을 1/4만큼 지연시키는 1/4λ 지연판일 수 있다. 즉, 지연축은 1/4λ 또는 45°일 수 있다. 선편광판은 파동의 진행 방향이 다양한 가시광선 중 일방향의 파동을 갖는 광선만을 통과시킬 수 있다. 일방향의 파동을 갖는 광선은 위상 지연판을 통과하면서 파동의 방향이 원형으로 변형될 수 있다.

본 발명에서는 표시패널(140)을 사이에 두고 제 1 차광판(135) 및 제 2 차광판(155)을 상하부에 배치한 후 지문센서(160)를 제 2 차광판(155) 하부에 배치함으로써, 제 1 차광판(135) 상에 위치하는 사용자의 지문을 센싱광(R2)을 통해 인식할 때, 표시장치 외부에서 입사되는 외부광(R1)이 제 1 차광판(135) 및 제 2 차광판(155)에 의해 지문센서(160)로 입사되는 것이 방지된다.

제 1 차광판(135) 및 제 2 차광판(155)은 각각 제 1 선편광판(136) 및 제 2 선편광판(156)을 포함하고, 상기 제 1 선편광판(136) 및 상기 제 2 선편광판(156)의 투과축은 일치하는 것을 특징으로 한다. 제 1 선편광판(136) 및 상기 제 2 선편광판(156)의 편광방향은 서로 동일한 것을 특징으로 한다.

예를 들어, 상기 제 1 선편광판(136) 및 상기 제 2 선편광판(156)의 투과축은 서로 동일하게 0°일 수 있다. 또는, 상기 제 1 선편광판(136) 및 상기 제 2 선편광판(156)의 편광방향은 서로 동일하게 0°일 수 있다. 또한, 상기 제 1 선편광판(136) 및 상기 제 2 선편광판(156)의 투과축은 서로 동일하게 90°도일 수 있다. 또는, 상기 제 1 선편광판(136) 및 상기 제 2 선편광판(156)의 편광방향은 서로 동일하게 90°일 수 있다. 상기 제 1 선편광판(136) 및 상기 제 2 선편광판(156)의 투과축 또는 편광방향은 상기 예시에 제한되지 않고 다양할 수 있다.

제 1 차광판(135) 및 제 2 차광판(155)은 각각 제 1 위상 지연판(137) 및 제 2 위상 지연판(157)을 더 포함하고, 제 1 위상 지연판(137) 및 제 2 위상 지연판(157)의 지연축은 일치하는 것을 특징으로 한다. 제 1 위상 지연판(137) 및 제 2 위상 지연판(157)의 지연축은 바람직하게 1/4λ, 즉 45°인 것을 특징으로 하지만, 이에 제한되지 않고 본 발명의 목적인 외부광이 지문센서(160)에 입사되지 않는 범위에서 제 1 위상 지연판(137) 및 제 2 위상 지연판(157)의 지연축은 다양해질 수 있다. 제 1 차광판(135) 및 제 2 차광판(155)에 의해 외부광이 지문센서(160)로 입사되는 것을 방지하는 원리는 추후 설명하기로 한다.

백플레이트(150)는 제 2 차광판(155) 하부에 배치된다. 백플레이트(150)는 제 2 차광판(155) 및 지문센서(160) 사이에 배치되며, 얇은 플렉서블(flexible) 기판 또는 고분자 플라스틱 기판일 수 있다. 예를 들어, 플렉서블 기판은 폴리이미드(polyimide, PI), 폴리에테르술폰(Polyethersulfone, PES), 폴리에틸렌나프탈레이트(polyethylenenaphthalate, PEN), 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene Terephthalate, PET) 및 폴리카보네이트(polycarbonate, PC) 사이클로올레핀폴리머(Cyclo olefin polymer, COP) 중 어느 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

백플레이트(150)는 광등방성 물질 혹은 광이방성 물질을 포함할 수 있다. 광등방성 물질로는 폴리카보네이트(polycarbonate, PC) 사이클로올레핀폴리머(Cyclo olefin polymer, COP)등이 있으며, 광이방성 물질로는 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene Terephthalate, PET)가 있다. 백플레이트(150)가 광이방성 물질을 포함할 경우 입사광의 위상 지연 기능을 구현할 수 있으므로, 제 1 위상 지연판(137) 또는 제 2 위상 지연판(157)을 대체할 수 있다.

백플레이트(150) 하부에는 지문센서(160)가 배치된다. 지문센서(160) 상에 배치된 제 1 차광판(135) 및 제 2 차광판(155)에 의해 외부광(R1)은 지문센서(160)로 입사되지 않고, 지문에 의해 반사된 센싱광(R2)만 입사되어 사용자의 지문을 인식한다. 지문센서(160)와 백플레이트(150) 사이에는 중간층(미도시)이 더 배치될 수 있다. 중간층은 폼패드(foam pad, 미도시) 및 금속판(미도시)을 더 포함할 수 있다. 금속판은 구리(Cu)로 형성될 수 있다. 지문센서(160)는 폼패드 및 금속판에 형성된 홀에 배치되어 백플레이트(150)에 직접 부착될 수 있다.

도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 차광판(135) 및 제 2 차광판의 상세 적층 구조를 도시한 단면도이다. 제 1 차광판(135)은 제 1 위상 지연판(137) 및 제 1 위상 지연판(137) 상에 배치된 제 1 선편광판(136)을 포함할 수 있으며, 이에 따라 저굴절층(130)이 제 1 선편광판(136) 상에 배치될 수 있다. 제 2 차광판(155)은 제 2 선편광판(156) 및 제 2 선편광판(156) 상에 배치된 제 2 위상 지연판(157)을 포함할 수 있으며, 이에 따라 백플레이트(150) 상에 제 2 위상 지연판(157)이 배치될 수 있다.

제 1 차광판(135)에서 제 1 위상 지연판(137) 및 제 1 위상 지연판(137)의 적층 순서는 제 2 차광판(155)에서 제 2 위상 지연판(157) 및 제 2 선편광판(156) 의 적층 순서와 상이하다. 즉, 제 1 차광판(135)에서는 제 1 선편광판(136)이 제 1 위상 지연판(137)의 상부에 배치되었으나, 제 2 차광판(155)에서는 제 2 선편광판(156)이 제 2 위상 지연판(157)의 하부에 배치된다.

표시장치는 외부광에 대하여 선편광판을 통해 단일 방향으로 편광된 광선만을 통과시키며, 바로 맞닿아 있는 위상 지연판을 통해 일방향으로 원편광시킨다. 제 1 차광판(135)의 제 1 선편광판(136)은 외부광을 단일 방향으로 선편광시키고, 제 1 위상 지연판(137)은 선편광된 광선을 좌 혹은 우측으로 원편광시킨다. 제 1 차광판(135)을 통과한 외부광은 좌편광 혹은 우편광될 수 있다.

표시장치는 좌편광 혹은 우편광된 광선에 대하여 위상 지연판을 통해 최초 선편광된 광선의 편광방향과 수직 방향으로 선편광되며, 상기 광선은 최하부에 위치한 선편광판을 통해 차단된다. 제 2 차광판(155)의 제 2 위상 지연판(157)은 좌편광 혹은 우편광된 광선을 선편광시키며, 그 편광 방향이 제 2 선편광판(156)의 편광 방향과 수직 방향인 것으로 설정된다.

상기와 같은 설정을 위해서, 제 1 선편광판(136) 및 제 2 선편광판(156)의 투과축은 서로 일치한다. 즉, 제 1 선편광판(136) 및 제 2 선편광판(156)의 편광방향은 동일하게 설정된다. 또한, 제 1 위상 지연판(137) 및 제 2 위상 지연판(157)의 지연축도 서로 일치한다. 바람직하게 제 1 위상 지연판(137) 및 제 2 위상 지연판(157)의 지연축은 45°로 설정되어야 제 2 위상 지연판(157)을 통과한 광선의 편광방향이 제 1 선편광판(136) 및 제 2 선편광판(156)의 투과축, 측 편광방향과 수직 방향으로 바뀌며, 이에 따라 외부광이 제 1 차광판(135) 및 제 2 차광판(155)에 의해 차단될 수 있다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시장치를 도시한 단면도이다. 도 4에 도시된 실시예에서 제 2 차광판(155)은 백플레이트(150) 하부에 배치되는 것을 특징으로 한다. 제 2 차광판(155)은 백플레이트(150) 및 지문센서(160) 사이에 배치되며, 제 2 차광판(155)은 제 2 위상 지연판(157) 및 제 2 선편광판(156)을 포함한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 백플레이트(150) 하부에 제 2 위상 지연판(157) 및 제 2 선편광판(156)은 순서대로 상하부에 배치된다. 지문센서(160)를 기준으로 하면, 지문센서(160) 상에 제 2 선편광판(156)이 배치되고, 제 2 선편광판(156) 상에 제 2 위상 지연판(157)이 배치된다.

도 4에 도시된 실시예에서 백플레이트(150)는 제 2 위상 지연판(157)을 대체하고, 제 2 위상 지연판(157)은 생략될 수 있다. 여기서, 백플레이트(150)는 광이방성 물질을 포함할 수 있다. 백플레이트(150)는 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene Terephthalate, PET)를 포함할 수 있다. 백플레이트(150)는 광이방성 물질을 포함하여 입사광의 위상 지연 기능을 구현할 수 있도록 제작될 수 있다. 백플레이트(150)는 제 1 위상 지연판(137)과 지연축이 동일하게 설정될 수 있다. 제 1 위상 지연판(137)과 백플레이트(150)의 지연축은 바람직하게 45°일 수 있다.

도 6 및 7은 본 발명의 제 1 차광판 및 제 2 차광판이 외부광을 차단하는 원리를 도시한 도면이다. 도 6 및 도 7에서는 제 1 차광판(135) 및 제 2 차광판(155)이 각각 제 1 선편광판(136) 및 제 1 차광판(135), 그리고 제 2 위상 지연판(157) 및 제 2 선편광판(156)으로 구분되어 있으며, 분해된 제 1 차광판(135) 및 제 2 차광판(155)의 구성요소를 외부광이 순차적으로 이동함에 따른 편광상태의 변화 과정이 도시되어 있다.

제 1 차광판(135) 및 제 2 차광판(155)은 제 1 선편광판(136) 및 제 2 선편광판(156)을 포함하며, 제 1 선편광판(136) 및 제 2 선편광판(156)의 투과축은 동일하게 설정될 수 있다. 도 6에서 제 1 선편광판(136) 및 제 2 선편광판(156)의 투과축은 편광판을 표면에서 수직으로 세웠을 경우, 표면을 기준으로 90°로 동일하게 설정될 수 있다. 표시장치의 관점에 봤을 때 표시장치의 수직방향 또는 상하부 방향이 90°이고, 표시장치의 수평방향 또는 양측면 방향이 0°일 수 있으나 투과축 방향의 기준은 설정에 따라 달라질 수 있다. 이하, 본 발명의 제 1 선편광판(136) 및 제 2 선편광판(156)의 투과축은 상기 예시로 제시된 기준으로 투과축 각도를 설명하도록 하겠다. 또한, 상기 설명에 제한되지 않고 투과축이 동일한 조건에서 제 1 선편광판(136) 및 제 2 선편광판(156)의 투과축은 0°, 15°, 30°, 45°, 60°등 다른 각도로 설정될 수 있다.

표시장치를 입사한 외부광은 우선 제 1 차광판(135)의 제 1 선편광판(136)을 투과하면서, 제 1 선편광판(136)의 투과축과 동일한 방향의 선편광만이 내부로 입사한다. 예를 들어, 제 1 선편광판(136)의 투과축이 90°인 경우, 외부광은 제 1 선편광판(136)을 통과하면서 90° 방향의 편광만 투과할 수 있다. 제 1 선편광판(136)을 투과한 선편광을 제 1 편광(L1)이라고 할 수 있다.

제 1 차광판(135) 및 제 2 차광판(155)는 제 1 위상 지연판(137) 및 제 2 위상 지연판(157)를 더 포함할 수 있다. 제 1 위상 지연판(137) 및 제 2 위상 지연판(157)의 지연축은 동일하게 설정될 수 있다. 지연축의 기준은 상기 설명한 제 1 선편광판(136) 및 제 2 선편광판(156)의 투과축 기준과 동일하게, 표시장치의 수직방향 또는 상하부 방향이 90°이고, 표시장치의 수평방향 또는 양측면 방향이 0°로 설정될 수 있다. 제 1 위상 지연판(137) 및 제 2 위상 지연판(157)의 지연축은 제 1 선편광판(136) 및 제 2 선편광판(156)의 투과축과 45°차이로 설정될 수 있으며, 상기 기준에 따라, 제 1 선편광판(136) 및 제 2 선편광판(156)의 투과축이 서로 동일하게 90°인 경우, 제 1 위상 지연판(137) 및 제 2 위상 지연판(157)의 지연축은 서로 동일하게 45°또는 - 45°일 수 있다.

제 1 편광(L1)은 제 1 위상 지연판(137)을 통과하면서, 위상이 45°만큼 지연되어 원편광된다. 제 1 위상 지연판(137)을 통과한 원편광을 제 2 편광(L2)이라고 할 수 있다. 도 6에는 제 1 위상 지연판(137) 및 제 2 위상 지연판(157)의 지연축이 45°로 설정되어 있으며, 이 경우 제 2 편광(L2)은 시계방향으로 원편광되는 좌원편광일 수 있다. 제 1 위상 지연판(137) 및 제 2 위상 지연판(157)의 지연축이 -45°로 설정될 경우, 제 2 편광(L2)은 시계 반대방향으로 원편광되는 우원편광일 수 있다.

제 2 편광(L2)은 표시패널(140)을 통과하면서 좌원편광 또는 우원편광을 그대로 유지하며, 표시패널(140)을 투과한 제 2 편광(L2)을 제 3 편광(L3)이라고 할 수 있다. 제 3 편광(L3)은 실제적으로 제 2 편광(L2)과 편광상태가 동일할 수 있다. 제 3 편광(L3)은 제 2 차광판(155)의 제 2 위상 지연판(157)을 만나게 된다. 제 3 편광(L3)은 제 2 차광판(155)을 통과하면서, 45°만큼 위상이 더 지연되어, 최초 제 1 선편광판(136)을 투과하면서 편광된 제 1 편광(L1)과 편광 방향이 서로 수직인, 즉 편광 방향이 서로 90°인 선편광이 된다. 그러므로, 제 2 차광판(155)을 투과한 제 3 편광(L3)은 편광 방향이 0°인 선편광이 된다. 편광 방향이 0°인 선편광을 제 4 편광(L4)이라고 할 수 있다. 제 4 편광(L4)은 제 1 편광(L1)과 편광 방향이 수직 또는 90°인 선편광이 될 수 있다. 이에 따라, 제 4 편광(L4)은 제 1 선편광판(136)과 투과축이 동일한 제 2 선편광판(156)을 투과하지 못하게 되며, 지문센서(160)에 외부광이 입사되는 것이 방지된다.

제 1 선편광판(136) 및 제 2 선편광판(156)의 투과축이 90°일 경우, 제 1 편광(L1)의 편광 방향은 90°이며, 제 4 편광(L4)의 편광 방향은 0°일 수 있다. 즉, 1 편광(L1)과 제 4 편광(L4)의 편광 방향은 서로 수직 또는 90°의 각도 차이가 날 수 있다. 제 1 위상 지연판(137) 및 제 2 위상 지연판(157)의 지연축은 동일하게 45°일 수 있으며, 이때, 제 2 편광(L2) 및 제 3 편광(L3)은 위상이 45°만큼 지연된 좌원편광일 수 있다. 제 1 위상 지연판(137) 및 제 2 위상 지연판(157)의 지연축은 동일하게 -45°이면, 제 2 편광(L2) 및 제 3 편광(L3)은 위상이 -45°만큼 지연된 우원편광일 수 있다.

다른 예로, 제 1 선편광판(136) 및 제 2 선편광판(156)의 투과축이 0°일 경우, 제 1 편광(L1)의 편광 방향은 0°이며, 제 4 편광(L4)의 편광 방향은 90°일 수 있다. 즉, 1 편광(L1)과 제 4 편광(L4)의 편광 방향은 서로 수직 또는 90°의 각도 차이가 날 수 있다. 제 1 선편광판(136) 및 제 2 선편광판(156)의 투과축이 0°일 경우에도, 제 1 위상 지연판(137) 및 제 2 위상 지연판(157)의 지연축은 동일하게 45°일 수 있으며, 이때, 제 2 편광(L2) 및 제 3 편광(L3)은 위상이 45°만큼 지연된 좌원편광일 수 있다. 제 1 위상 지연판(137) 및 제 2 위상 지연판(157)의 지연축은 동일하게 -45°이면, 제 2 편광(L2) 및 제 3 편광(L3)은 위상이 -45°만큼 지연된 우원편광일 수 있다.

제 1 선편광판(136) 및 제 2 선편광판(156)의 투과축은 0°에서 360°사이에서 자유롭게 설정될 수 있으며, 또는 0°에서 180° 및 0°에서 -180° 사이에서 자유롭게 설정될 수 있다. 투과축의 기준도 표시장치의 수평방향을 0°로 설정할 수 있으나 이에 제한되지 않고 기준을 자유롭게 설정할 수 있다.

제 1 위상 지연판(137) 및 제 2 위상 지연판(157)의 지연축은 제 1 선편광판(136) 및 제 2 선편광판(156)의 투과축과 45° 또는 -45°의 각도 차이가 날 수 있으며, 이에 따라 제 1 편광(L1)은 제 1 선편광판(136) 또는 제 2 선편광판(156) 의 투과축과 동일한 편광 방향을 가지며, 제 2 편광(L2)은 제 1 선편광판(136) 또는 제 2 선편광판(156)의 투과축과 45°의 각도 차이가 나는 지연축을 통과하여 좌원편광이 되거나, 제 1 선편광판(136)의 투과축과 -45°의 각도 차이가 나는 지연축을 통과하여 우원편광이 될 수 있다. 제 3 편광(L3)은 제 2 위상 지연판(157)을 통과하면서, 제 1 선편광판(136) 또는 제 2 선편광판(156)의 투과축과 45°의 각도 차이가 나는 지연축을 통과하여 좌원편광이 제 4 편광(L4)이 되거나, 제 1 선편광판(136) 또는 제 2 선편광판(156)의 투과축과 -45°의 각도 차이가 나는 지연축을 통과하여 우원편광이 제 4 편광(L4)이 될 수 있다. 제 4 편광(L4)과 제 1 편광(L1)의 편광 방향은 서로 수직이거나, 서로 90°의 각도 차이가 날 수 있다.

도 7에서는 외부광(R1)과 센싱광원(121)에서 출사되는 센싱광(R2)이 표시장치를 투과하는 과정이 비교 도시되어 있다. 외부광(R1)의 투과 과정은 도 6에서 이미 설명되었으며, 센싱광(R2)은 사용자의 지문에 반사된 후, 광제어필름(120)을 통과하면서, 제 1 차광판(135) 및 제 2 차광판(155)을 투과하여, 지문센서(160)에 입사되도록 굴절될 수 있다. 광제어필름(120)은 센싱광(R2)이 지문센서(160)까지 투과될 수 있도록 기록되는 홀로그램 소자일 수 있다. 외부광(R1)은 특정 파장이 선택되지 않은 가시광일 수 있다. 가시광은 특히 태양광이 많은 외부에서 많은 양이 표시장치에 입사될 수 있다.

도 8 ~ 도 10b는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 제조방법을 도시한 단면도이다. 우선, 표시장치는 기판(100) 상에 표시패널(140)을 형성할 수 있다. 기판(100)은 표시패널(140)을 형성하는 공정 동안 표시패널(140)을 지지하기 위해 유리 기판일 수 있다. 그러나, 이에 제한되지 않고 표시패널(140) 공정에 견딜 수 있는 다양한 물질을 포함하여 형성될 수 있다. 표시패널(140)은 액정표시패널, 유기발광표시패널, 양자점 발광표시패널 중 어느 하나일 수 있으며, 이에 제한되지 않고 정보를 표시할 수 있는 화면을 구성할 수 있는 장치라면 어느 것도 적용될 수 있다. 표시패널(140)이 액정표시패널일 경우, 기판(100) 상에 구동소자(미도시)가 형성된 후 픽셀전극(미도시) 및 공통전극(미도시) 사이에 액정층(미도시)이 구비될 수 있다. 표시패널(140)이 유기발광표시패널일 경우, 기판(100) 상에 구동소자(미도시)가 형성된 후 애노드(미도시) 및 캐소드(미도시) 사이에 유기발광층(미도시)이 구비될 수 있다. 표시패널(140)이 양자점 발광표시패널일 경우, 기판(100) 상에 구동소자(미도시)가 형성된 후 애노드(미도시) 및 캐소드(미도시) 사이에 양자점 발광층(미도시)이 구비될 수 있다.

표시패널(140) 상에는 제 1 차광판(135) 및 저굴절층(130)이 형성될 수 있다. 제 1 차광판(135)은 제 1 선편광판(136) 및 제 1 위상 지연판(137)를 포함하며, 제 1 차광판(135)은 제 1 위상 지연판(137)이 표시패널(140) 상에 형성되고, 제 1 위상 지연판(137) 상에 제 1 선편광판(136)이 형성됨으로써, 표시패널(140) 상에 제 1 차광판(135)이 형성될 수 있다.

센싱광원(121)은 표시패널(140)의 외곽부에 형성될 수 있다. 또는, 센싱광원(121)은 표시패널(140) 외곽의 베젤영역에 형성될 수 있다. 저굴절층(130) 및 센싱광원(121) 상에 광제어필름(120)이 형성될 수 있다. 센싱광원(121)에 대응되는 영역에는 광제어필름(120)의 입광소자(미도시)가 형성될 수 있고, 저굴절층(130)에 대응되는 영역에는 광제어필름(120)의 수광소자(미도시)가 형성될 수 있다. 광제어필름(120) 상에는 커버윈도우(110)가 형성될 수 있다.

이 후, 도 9에 도시된 바와 같이, 기판(100) 하부에서 레이저 릴리즈(Laser Release) 방식을 통해서 기판(100)을 표시패널(140)로부터 분리할 수 있다. 레이저는 표시패널(140)의 손상을 방지하기 위해 다양한 파장의 레이저 중 적절한 파장을 선택할 수 있다.

그 다음으로, 도 10a에 도시된 바와 같이, 백플레이트(150) 상에 제 2 차광판(155)을 형성하고, 백플레이트(150) 하부에 지문센서(160)를 형성한 후, 제 2 차광판(155)이 표시패널(140) 방향으로 향한 상태에서 부착할 수 있다. 이때, 제 2 차광판(155)은 표시패널(140)에 접하도록 부착되며, 지문센서(160)는 표시패널(140) 반대 방향의 최하부에 위치할 수 있다. 또는, 제 2 차광판(155), 백플레이트(150) 및 지문센서(160)를 순차적으로 백플레이트(150) 하부에 부착하거나 제 2 차광판(155)을 표시패널(140)에 우선 부착한 후, 지문센서(160)가 부착된 백플레이트(150)를 제 2 차광판(155) 하부에 부착할 수도 있다. 이때, 지문센서(160)는 하부로 향하고 백플레이트(150)가 제 2 차광판(155)에 접하도록 부착될 수 있다.

제 2 차광판(155)은 제 2 위상 지연판(157) 및 제 2 선편광판(156)을 포함하고, 제 2 차광판(155)은 백플레이트(150) 상에 제 2 선편광판(156)을 형성한 후, 제 2 선편광판(156) 상에 제 2 위상 지연판(157)이 형성됨으로써, 백플레이트(150) 상에 제 2 차광판(155)이 형성될 수 있다. 백플레이트(150)가 표시패널(140) 하부에 접착될 때, 제 2 차광판(155)이 표시패널(140)에 접할 수 있으며, 더 상세하게 제 2 위상 지연판(157)이 표시패널(140)에 접할 수 있다.

도 10b에서는, 제 2 차광판(155)이 백플레이트(150)와 지문센서(160)를 사이에 두고 부착되며, 백플레이트(150)가 표시패널(140)과 접하고, 지문센서(160)가 하부에 위치하도록 부착될 수 있다. 여기서, 제 2 차광판(155)는 제 2 위상 지연판(157) 및 제 2 선편광판(156)을 포함하고, 백플레이트(150) 상에 제 2 위상 지연판(157)이 형성되고, 제 2 위상 지연판(157) 상에 제 2 선편광판(156)이 형성됨으로써, 제 2 차광판(155)이 백플레이트(150) 상에 형성될 수 있다. 여기서, 백플레이트(150)가 광이방성 물질로 형성될 경우, 백플레이트(150)와 접하는 제 2 위상 지연판(157)은 생략될 수 있다. 또는, 표시패널(140) 하부에 백플레이트(150), 제 2 차광판(155) 및 지문센서(160)가 순차적으로 부착될 수 있으며, 그 제조방법에는 상기 설명에 제한되지 않는다.

본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 상술한 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 기판 110: 커버글래스
120: 광제어층 121: 센싱광원
130: 저굴절층 135: 제 1 차광판
136: 제 1 선편광판 137: 제 1 위상 지연판
140: 표시패널 150: 백플레이트
155: 제 2 차광판 156: 제 2 선편광판
157: 제 2 위상 지연판 160: 지문센서
R1: 외부광 R2: 센싱광
L1: 제 1 편광 L2: 제 2 편광
L3: 제 3 편광 L4: 제 4 편광

Claims (14)

1. 화면을 표시하는 표시패널;
   상기 표시패널을 사이에 두고 배치된 제 1 차광판 및 제 2 차광판;
   상기 제 2 차광판 하부에 배치되어, 상기 제 1 차광판 상에 위치하는 지문을 인식하는 지문센서;
   상기 제 1 차광판 상에 배치된 커버 글래스;
   상기 커버 글래스의 하단의 일측에 배치된 센싱광원; 및
   상기 커버 글래스와 상기 제1 차광판 사이에 구비되는 저굴절층을 포함하고,
   상기 제 1 차광판 및 제 2 차광판은 외부광이 상기 지문센서로 입사되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 차광판 및 상기 제 2 차광판은 각각 제 1 선편광판 및 제 2 선편광판을 포함하고,
   상기 제 1 선편광판 및 상기 제 2 선편광판의 투과축은 서로 일치하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 제 1 차광판 및 상기 제 2 차광판은 각각 제 1 위상 지연판 및 제 2 위상 지연판을 더 포함하고,
   상기 제 1 위상 지연판 및 상기 제 2 위상 지연판의 지연축은 서로 일치하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 제 1 선편광판은 상기 제 1 위상 지연판 상에 배치되고, 상기 제 2 선편광판은 상기 제 2 위상 지연판 하부에 배치되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 제 1 위상 지연판 및 상기 제 2 위상 지연판의 지연축은 제 1 선편광판 및 제 2 선편광판의 투과축과 45°만큼 차이나는 것을 특징으로 하는 표시장치.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 2 차광판 및 상기 지문센서 사이에 배치된 백플레이트를 더 포함하는 표시장치.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 표시패널 및 상기 제 2 차광판 사이에 배치된 백플레이트를 더 포함하는 표시장치.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 백플레이트는 상기 제 2 차광판 상에 배치되어 위상 지연 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 표시장치.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 백플레이트는 광이방성 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 저굴절층의 굴절율은 상기 커버 글래스의 굴절율보다 낮은 표시장치.
11. 제 1 항에 있어서,
    상기 센싱광원은 적외선 영역의 센싱광을 출광시키는 것을 특징으로 하는 표시장치.
12. 제 1 항에 있어서,
    상기 저굴절층과 상기 커버 글래스 사이에 배치된 광제어필름을 더 포함하며,
    상기 광제어필름은 상기 센싱광원에서 출광된 센싱광을 제1 각도로 굴절시켜 상기 커버 글래스 내부로 전달시키는 표시장치.
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 센싱광원은 상기 광제어필름의 하단의 일측에 배치되는 표시장치.
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 센싱광원은 상기 저굴절층과 중첩되어 있지 않은 표시장치.

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