KR102512330B1 - 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

표시 장치가 제공된다. 표시 장치는 기판과, 기판 상에 배치되며 유기 발광층을 포함하는 복수의 서브 화소와, 복수의 서브 화소를 사이에 배치되며, 복수의 서브 화소를 각각 구획하는 화소 정의막과, 화소 정의막 상에 배치되며, 가시광선을 흡수하고, 적외선을 발광하는 블랙 매트릭스 및 외부의 물체에 의해 반사된 적외선을 수신하는 센서층을 포함한다.

Description

표시 장치{Display device}
본 발명은 표시 장치에 관한 것이다.
표시 장치는 멀티미디어의 발달과 함께 그 중요성이 증대되고 있다. 이에 부응하여 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display, LCD), 유기 발광 표시 장치(Organic Light Emitting Display, OLED) 등과 같은 여러 종류의 표시 장치가 사용되고 있다.
한편, 표시 장치 중 유기 발광 표시 장치는 전자와 정공의 재결합에 의해 빛을 발생하는 유기 발광 소자(Organic Light Emitting Diode: OLED)를 이용하여 영상을 표시한다. 이러한 유기 발광 표시 장치는 빠른 응답속도를 가지면서, 휘도 및 시야각이 크고 동시에 낮은 소비 전력으로 구동되는 장점이 있다.
최근에는 휴대용 정보통신기기에서 가장 넓은 면적을 차지하는 디스플레이 패널에 터치 인식 또는 지문 인식을 위한 센서를 통합하여 일체화하는 기술에 관해서도 연구와 개발이 진행되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 별도의 외부 광원 없이 지문 인식 센서를 구현할 수 있는 표시 장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 표시장치는, 기판과, 상기 기판 상에 배치되며 유기 발광층을 포함하는 복수의 서브 화소와, 상기 복수의 서브 화소를 사이에 배치되며 상기 복수의 서브 화소를 각각 구획하는 화소 정의막과, 상기 화소 정의막 상에 배치되며, 가시광선을 흡수하고, 적외선을 발광하는 블랙 매트릭스 및 외부의 물체에 의해 반사된 상기 적외선을 수신하는 센서층을 포함한다.
상기 센서층은 복수의 지문 인식 센서를 포함하되, 상기 복수의 지문 인식 센서는 적외선 센서일 수 있다.
상기 블랙 매트릭스는 가시광선을 적외선으로 변환하는 양자점을 포함할 수 있다.
상기 블랙 매트릭스의 중심 발광 파장은 800nm 내지 2000nm일 수 있다.
상기 블랙 매트릭스는 ZGGO:Cr 또는 LGO:Cr을 포함할 수 있다.
상기 센서층은 상기 화소 정의막과 상기 블랙 매트릭스 사이에 배치될 수 있다.
상기 복수의 지문 인식 센서는 상기 화소 정의막과 두께 방향으로 중첩될 수 있다.
상기 복수의 지문 인식 센서는 상기 블랙 매트릭스와 상기 두께 방향으로 중첩될 수 있다.
상기 센서층은 터치 감지 센서를 더 포함하고, 상기 터치 감지 센서는 제1 터치 전극 및 제2 터치 전극을 포함할 수 있다.
상기 제1 터치전극 및 상기 제2 터치전극 각각은 제1 개구부와 제2 개구부를 포함하는 메쉬 형태일 수 있다.
상기 제1 개구부는 상기 서브 화소에 대응되고, 제2 개구부는 상기 지문 인식 센서에 대응될 수 있다.
상기 제1 터치 전극 및 상기 제2 터치 전극 각각은 상기 블랙 매트릭스와 중첩할 수 있다.
상기 제1 터치 전극 및 상기 제2 터치 전극 각각은 상기 지문 인식 센서와 동일층에 배치될 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 다른 실시예에 따른 표시장치는, 기판과, 상기 기판 상부에 배치되며 유기 발광층을 포함하는 복수의 서브 화소와, 상기 복수의 서브 화소를 사이에 배치되며, 상기 복수의 서브 화소를 각각 구획하는 화소 정의막과, 상기 화소 정의막 상에 배치되며, 가시광선을 흡수하고 적외선을 발광하는 블랙 매트릭스 및 상기 기판의 하부에 배치되며, 외부의 물체에 의해 반사된 상기 적외선을 수신하는 제1 센서층을 포함한다.
상기 제1 센서층은 복수의 지문 인식 센서를 포함하되, 상기 복수의 지문 인식 센서는 적외선 센서일 수 있다.
상기 화소 정의막과 상기 블랙 매트릭스 사이에 배치되며, 터치 감지 센서를 포함하는 제2 센서층을 더 포함할 수 있다.
상기 터치 감지 센서는 제1 터치 전극 및 제2 터치 전극을 포함하고, 상기 복수의 지문 인식 센서 및 상기 제1, 제2 터치 전극 각각은 상기 화소 정의막과 두께 방향으로 중첩될 수 있다.
상기 복수의 지문 인식 센서 및 상기 제1, 제2 터치 전극 각각은 상기 블랙 매트릭스와 상기 두께 방향으로 중첩될 수 있다.
상기 복수의 지문 인식 센서 각각의 폭은 상기 제1, 제2 터치 전극 각각의 폭보다 클 수 있다.
상기 제1 센서층은 상기 기판과 상기 복수의 지문 인식 센서 사이에 배치된 도광층을 더 포함할 수 있다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
일 실시예에 따른 표시 장치는 가시광선을 흡수하고 적외선 발광하는 블랙 매트릭스를 구비하고, 블랙 매트릭스 하부에 적외선 지문 인식 센서를 배치함으로써, 별도의 광원 없이도 지문을 인식할 수 있게 된다.
실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 3 및 도 4는 일 실시예에 따른 지문 인식 영역을 개략적으로 나타낸 평면도 도면이다.
도 5는 도 3의 A-A'를 따라 자른 단면도이다.
도 6 은 일 실시예에 따른 블랙 매트릭스에 의한 광의 흡수 및 발광 파장을 측정한 그래프이다.
도 7은 다른 실시예에 따른 블랙 매트릭스에 의한 광의 흡수 및 발광 파장을 측정한 그래프이다
도 8은 일 실시예에 따른 광의 출력 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따른 지문 인식 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 10은 일 실시예의 센서층을 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 11은 일 실시예의 지문 인식 센서의 등가회로도이다.
도 12는 일 실시예의 따른 표시장치의 블록도이다.
도 13은 다른 실시예에 따른 광의 출력 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 14는 다른 실시예에 따른 지문 인식 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 15는 다른 실시예에 따른 광의 출력 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 16은 다른 실시예에 따른 지문 인식 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 17은 다른 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 18은 다른 실시예에 따른 표시장치의 터치 감지 센서를 나타낸 평면도이다.
도 19는 다른 실시예에 따른 지문 인식 영역의 일부를 나타낸 평면도이다.
도 20은 B-B'를 따라 자른 단면도이다.
도 21은 다른 실시예에 따른 광의 출력 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 22는 다른 실시예에 따른 지문 인식 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 23은 다른 실시예에 따른 지문 인식 영역의 단면도이다.
도 24는 다른 실시예에 따른 광의 출력 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 25는 다른 실시예에 따른 지문 인식 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 26은 다른 실시예의 다른 실시예에 따른 광의 출력 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 27은 다른 실시예의 다른 실시예에 따른 광의 출력 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 28은 다른 실시예에 따른 지문 인식 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 29는 다른 실시예에 따른 지문 인식 영역의 일부를 나타낸 평면도이다.
도 30은 C-C'를 따라 자른 단면도이다.
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.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 실시예들을 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.
이하 첨부된 도면을 참조하여 구체적인 실시예들에 대해 설명한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(10)는 표시 영역(DA) 및 비표시 영역(NDA)으로 구분될 수 있다.
표시 영역(DA)은 화상을 표시하는 영역으로 정의되며, 복수의 서브 화소(SP)들이 배치된다. 또한, 표시 영역(DA)은 외부 환경을 검출하기 위한 검출 부재로 사용될 수 있다. 일 실시예로, 표시 영역(DA) 중 적어도 일부 영역은 사용자의 지문 인식을 위한 지문 인식 영역(FPA)일 수 있다. 즉, 지문 인식 영역(FPA)은 복수의 서브 화소(SP)들과 복수의 지문 인식 센서(FPS)들을 포함할 수 있다. 즉, 지문 인식 영역(FPA)은 화상을 표시할 수도 있으며, 사용자의 지문 인식이 필요한 경우에는 사용자의 지문을 인식하는 영역으로 사용될 수 있다.
비표시 영역(NDA)은 표시 영역(DA)의 외측에 배치되되, 화상이 표시되지 않는 영역으로 정의된다. 비표시 영역(DA)에는 스피커 모듈(14), 카메라 모듈(15) 및 센서 모듈(16)이 배치될 수 있다. 센서 모듈(16)은 일 실시예로, 조도 센서, 근접 센서, 적외선 센서, 초음파 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일 실시예로, 센서 모듈(16)은 사용자의 홍채를 인식하는 기능을 수행할 수도 있다. 다만, 스피커 모듈(14), 카메라 모듈(15) 및 센서 모듈(16)의 배치 형태는 도 1에 도시한 것으로 제한되지는 않는다.
표시 영역(DA)은 일 실시예로 평평한 형상을 가질 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 표시 영역(DA)의 적어도 일부 영역이 구부러질 수도 있다. 또한, 표시 영역(DA)은 표시 장치(10)의 에지(edge) 영역에 배치될 수도 있다.
도 2를 참조하면, 지문 인식 영역(FPA)은 표시 영역(DA)과 실질적으로 동일한 영역에 구성될 수도 있다. 예를 들어, 표시 영역(DA)과 지문 인식 영역(FPA)이 일치할 수도 있다. 이 경우, 표시 영역(DA)의 전체에서 지문 인식 기능을 제공할 수 있다.
지문 인식 센서(FPS)들 각각은 주변에 배치된 적어도 하나의 서브 화소(SP)에 구비된 유기 발광 소자를 지문 인식을 위한 광원으로 이용할 수 있다. 이를 위해, 지문 인식 센서(FPS)는 적어도 하나의 서브 화소(SP)와 인접하게 배치될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 지문 인식 센서(FPS)는 적어도 일 영역이 하나의 화소(PXL)와 중첩되도록 배치될 수도 있다.
이와 같은 본 발명의 실시예에 의한 표시 장치(10)에 의하면, 표시 영역(DA) 내에 복수의 지문 인식 센서(FPS)들을 구비한 지문 센서 영역(FPA)을 구성함으로써, 표시 영역(DA)에서 지문 인식 기능을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 의한 표시 장치(10)에 의하면, 서브 화소(SP)들로부터 방출되는 광을 이용하여 사용자의 지문을 인식함으로써, 별도의 외부 광원 없이 지문 인식 기능을 구현할 수 있다. 이에 따라, 지문 인식 기능을 가지는 표시 장치(10)의 두께를 감소시킴과 아울러, 제조 비용을 절감할 수 있다.
이하, 표시 영역(DA)의 일부에 지문 인식 영역(FPA)이 배치된 경우를 일례로 설명하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 3 및 도 4는 일 실시예에 따른 지문 인식 영역을 개략적으로 나타낸 평면도 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 지문 인식 영역(FPA)에는 복수의 서브 화소(SP)들과 복수의 지문 인식 센서(FPS)들이 배치될 수 있다. 예시적으로 복수의 서브 화소(SP)들은 청색 서브 화소(B), 적색 서브 화소(R) 및 녹색 서브 화소(G)를 포함할 수 있다.
복수의 서브 화소(SP)들 중 청색 서브 화소(B)의 면적은 적색 서브 화소(R)의 면적과 동일하고, 청색 서브 화소(B) 및 적색 서브 화소(R) 각각의 면적이 녹색 서브 화소(G)의 면적보다 클 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 청색 서브 화소(B)의 면적이 적색 서브 화소(R)의 면적보다 크고, 적색 서브 화소(R)의 면적이 녹색 서브 화소(G)의 면적보다 클 수도 있다.
또한, 적색 서브 화소(R), 녹색 서브 화소(G), 및 청색 서브 화소(B)는 팔각형의 평면 형태를 가질 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않는다. 적색 서브 화소(R), 녹색 서브 화소(G), 및 청색 서브 화소(B)는 팔각형 이외에 다른 다각형, 원형 또는 타원형의 평면 형태를 가질 수 있다.
복수의 지문 인식 센서(FPS)들은 복수의 서브 화소(SP)들 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시한 바와 같이, 복수의 서브 화소(SP)들 사이마다 지문 인식 센서(FPS)가 배치될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 도 4 에 도시한 바와 같이 복수의 서브 화소(SP)들 사이에서 일부에만 지문 인식 센서(FPS)가 배치될 수 있다. 또한, 지문 인식 센서(FPS)들이 복수의 서브 화소(SP)들과 두께 방향으로 중첩되지 않게 배치되는 것을 도시하였으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 지문 인식 센서(FPS)들은 복수의 서브 화소(SP)들과 두께 방향으로 일부 중첩하며 배치될 수도 있다. 지문 인식을 위하여 지문 인식 센서(FPS)에서 필요로 하는 수광량, 해상도 및/또는 크로스 토크(cross-talk) 등의 다양한 요인을 고려하여 지문 인식 센서(FPS)들의 크기, 개수, 해상도, 위치 및/또는 그 배치 구조는 다양하게 변형될 수 있다.
도 5는 도 3의 A-A'를 따라 자른 단면도이다.
도 5를 참조하면, 기판(SUB) 상에는 박막 트랜지스터층(TFTL)이 배치된다. 박막 트랜지스터층(TFTL)은 박막 트랜지스터(120)들, 게이트 절연막(130), 층간 절연막(140), 보호막(150), 및 평탄화막(160)을 포함한다.
기판(SUB)의 일면 상에는 버퍼막(BF)이 배치될 수 있다. 버퍼막(BF)은 투습에 취약한 기판(SUB)을 통해 침투하는 수분으로부터 박막 트랜지스터(120)들과 발광 소자층(EML)의 유기 발광층(172)을 보호하기 위해 기판(SUB)의 일면 상에 배치될 수 있다. 버퍼막(BF)은 교번하여 적층된 복수의 무기막들로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 버퍼막(BF)은 실리콘 나이트라이드층, 실리콘 옥시 나이트라이드층, 실리콘 옥사이드층, 티타늄옥사이드층, 및 알루미늄옥사이드층 중 하나 이상의 무기막이 교번하여 적층된 다중막으로 이루어질 수 있다. 버퍼막(BF)은 생략될 수 있다.
버퍼막(BF) 상에는 박막 트랜지스터(120)가 배치된다. 박막 트랜지스터(120)는 액티브층(121), 게이트 전극(122), 소스 전극(124) 및 드레인 전극(123)을 포함한다. 도 5에서는 박막 트랜지스터(120)가 게이트 전극(122)이 액티브층(121)의 상부에 위치하는 상부 게이트(탑 게이트, top gate) 방식으로 형성된 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 박막 트랜지스터(120)들은 게이트 전극(122)이 액티브층(121)의 하부에 위치하는 하부 게이트(보텀 게이트, bottom gate) 방식 또는 게이트 전극(122)이 액티브층(121)의 상부와 하부에 모두 위치하는 더블 게이트(double gate) 방식으로 형성될 수 있다.
버퍼막(BF) 상에는 액티브층(121)이 배치된다. 액티브층(121)은 다결정 실리콘, 단결정 실리콘, 저온 다결정 실리콘, 비정질 실리콘, 또는 산화물 반도체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 산화물 반도체는 인듐, 아연, 갈륨, 주석, 티타늄, 알루미늄, 하프늄(Hf), 지르코늄(Zr), 마그네슘(Mg) 등을 함유하는 이성분계 화합물(ABx), 삼성분계 화합물(ABxCy), 사성분계 화합물(ABxCyDz)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 액티브층(121)은 ITZO(인듐, 주석, 티타늄을 포함하는 산화물)나 IGZO(인듐, 갈륨, 주석을 포함하는 산화물)를 포함할 수 있다. 버퍼막(BF)과 액티브층(121) 사이에는 액티브층(121)으로 입사되는 외부광을 차단하기 위한 차광층이 배치될 수도 있다.
액티브층(121) 상에는 게이트 절연막(130)이 배치될 수 있다. 게이트 절연막(130)은 무기막, 예를 들어 실리콘 나이트라이드층, 실리콘 옥시 나이트라이드층, 실리콘 옥사이드층, 티타늄옥사이드층, 또는 알루미늄옥사이드층으로 이루어질 수 있다.
게이트 절연막(130) 상에는 게이트 전극(122)과 게이트 라인이 배치될 수 있다. 게이트 전극(122)과 게이트 라인은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd) 및 구리(Cu) 중 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어진 단일층 또는 다중층으로 이루어질 수 있다.
게이트 전극(122)과 게이트 라인 상에는 층간 절연막(140)이 배치될 수 있다. 층간 절연막(140)은 무기막, 예를 들어 실리콘 나이트라이드층, 실리콘 옥시 나이트라이드층, 실리콘 옥사이드층, 티타늄옥사이드층, 또는 알루미늄옥사이드층을 포함할 수 있다.
층간 절연막(140) 상에는 소스 전극(124)과 드레인 전극(123)이 배치될 수 있다. 소스 전극(124)과 드레인 전극(123) 각각은 게이트 절연막(130)과 층간 절연막(140)을 관통하는 콘택홀을 통해 액티브층(121)에 접속될 수 있다. 소스 전극(124)과 드레인 전극(123)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd) 및 구리(Cu) 중 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어진 단일층 또는 다중층으로 이루어질 수 있다.
소스 전극(124)과 드레인 전극(123) 상에는 박막 트랜지스터(120)를 절연하기 위한 보호막(150)이 배치될 수 있다. 보호막(150)은 무기막, 예를 들어 실리콘 나이트라이드층, 실리콘 옥시 나이트라이드층, 실리콘 옥사이드층, 티타늄옥사이드층, 또는 알루미늄옥사이드층으로 이루어질 수 있다.
보호막(150) 상에는 박막 트랜지스터(120)로 인한 단차를 평탄하게 하기 위한 평탄화막(160)이 배치될 수 있다. 평탄화막(160)은 아크릴 수지(acryl resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 페놀 수지(phenolic resin), 폴리아미드 수지(polyamide resin), 폴리이미드 수지(polyimide resin) 등의 유기막으로 이루어질 수 있다.
박막 트랜지스터층(TFTL) 상에는 발광 소자층(EML)이 배치된다. 발광 소자층(EML)은 발광 소자(170)들과 화소 정의막(180)을 포함한다.
발광 소자(170)들과 화소 정의막(180)은 평탄화막(160) 상에 배치된다. 발광 소자(170)들 각각은 제1 전극(171), 유기 발광층(172), 및 제2 전극(173)을 포함할 수 있다.
제1 전극(171)은 평탄화막(160) 상에 배치될 수 있다. 제1 전극(171)은 보호막(150)과 평탄화막(160)을 관통하는 콘택홀을 통해 박막 트랜지스터(120)의 소스 전극(124)에 접속된다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 전극(171)은 보호막(150)과 평탄화막(160)을 관통하는 콘택홀을 통해 박막 트랜지스터(120)의 드레인 전극(123)에 접속될 수도 있다.
유기 발광층(172)을 기준으로 제2 전극(173) 방향으로 발광하는 상부 발광(top emission) 구조에서 제1 전극(171)은 알루미늄과 티타늄의 적층 구조(Ti/Al/Ti), 알루미늄과 ITO의 적층 구조(ITO/Al/ITO), APC 합금, 및 APC 합금과 ITO의 적층 구조(ITO/APC/ITO)와 같은 반사율이 높은 금속물질로 형성될 수 있다. APC 합금은 은(Ag), 팔라듐(Pd), 및 구리(Cu)의 합금이다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 유기 발광층(172)을 기준으로 제1 전극(171) 방향으로 발광하는 하부 발광(bottom) 구조의 경우, 제1 전극(171)은 광을 투과시킬 수 있는 ITO, IZO와 같은 투명한 금속물질(TCO, Transparent Conductive Material), 또는 마그네슘(Mg), 은(Ag), 또는 마그네슘(Mg)과 은(Ag)의 합금과 같은 반투과 금속물질(Semi-transmissive Conductive Material)로 이루어질 수 있으며, 이 경우, 제1 전극(171)이 반투과 금속물질로 이루어지는 경우, 마이크로 캐비티(micro cavity)에 의해 출광 효율이 높아질 수 있다. 이하, 유기 발광층(172)을 기준으로 제2 전극(173) 방향으로 발광하는 상부 발광(top emission) 구조를 일 예시로 설명한다.
화소 정의막(180)은 서브 화소들(R, G, B)을 정의하는 화소 정의막으로 역할을 하기 위해 평탄화막(160) 상에서 제1 전극(171)을 구획하도록 배치될 수 있다. 화소 정의막(180)은 제1 전극(171)의 가장자리를 덮도록 배치될 수 있다. 화소 정의막(180)은 아크릴 수지(acryl resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 페놀 수지(phenolic resin), 폴리아미드 수지(polyamide resin), 폴리이미드 수지(polyimide resin) 등의 유기막으로 이루어질 수 있다.
제1 내지 제3 서브 화소들(SP1, SP2, SP3) 각각은 제1 전극(171), 유기 발광층(172), 및 제2 전극(173)이 순차적으로 적층되어 제1 전극(171)으로부터의 정공과 제2 전극(173)으로부터의 전자가 유기 발광층(172)에서 서로 결합되어 발광하는 영역을 나타낸다. 예를 들어, 제1 서브 화소(SP1)는 적색 서브 화소(R)이고, 제2 서브 화소(SP2)는 녹색 서브 화소(G)이며, 제3 서브 화소(SP3)는 청색 서브 화소(B)일 수 있다.
제1 전극(171)과 화소 정의막(180) 상에는 유기 발광층(172)이 배치된다. 유기 발광층(172)은 유기 물질을 포함하여 소정의 색을 발광할 수 있다. 예를 들어, 유기 발광층(172)은 정공 수송층(hole transporting layer), 유기 물질층, 및 전자 수송층(electron transporting layer)을 포함할 수 있다. 이 경우, 적색 서브 화소(R)의 유기 발광층(172)은 적색 광을 발광하고, 녹색 서브 화소(G)의 유기 발광층(172)은 녹색 광을 발광하며, 청색 서브 화소(B)의 유기 발광층(172)은 청색 광을 발광할 수 있다. 또는, 서브 화소들(SP1, SP2, SP3)의 유기 발광층(172)들은 백색 광을 발광할 수 있으며, 이 경우 적색 서브 화소(R)는 적색 컬러필터층을 더 포함하고, 녹색 서브 화소(G)는 녹색 컬러필터층을 더 포함하며, 청색 서브 화소(B)는 청색 컬러필터층을 더 포함할 수 있다.
제2 전극(173)은 유기 발광층(172) 상에 배치된다. 제2 전극(173)은 유기 발광층(172)을 덮도록 배치될 수 있다. 제2 전극(173)은 서브 화소(SP)들에 공통적으로 형성되는 공통층일 수 있으며, 제2 전극(173) 상에는 캡핑층(capping layer)이 배치될 수 있다.
상부 발광 구조에서 제2 전극(173)은 광을 투과시킬 수 있는 ITO, IZO와 같은 투명한 금속물질(TCO, Transparent Conductive Material), 또는 마그네슘(Mg), 은(Ag), 또는 마그네슘(Mg)과 은(Ag)의 합금과 같은 반투과 금속물질(Semi-transmissive Conductive Material)로 이루어질 수 있다. 제2 전극(173)이 반투과 금속물질로 형성되는 경우, 마이크로 캐비티(micro cavity)에 의해 출광 효율이 높아질 수 있다.
발광 소자층(EML) 상에는 박막 봉지층(TFEL)이 배치된다. 박막 봉지층(TFEL)은 유기 발광층(172)과 제2 전극(173)에 산소 또는 수분이 침투되는 것을 방지하기 위해 적어도 하나의 무기막을 포함할 수 있다. 또한, 박막 봉지층(TFEL)은 먼지와 같은 이물질로부터 발광 소자층(EML)을 보호하기 위해 적어도 하나의 유기막을 포함할 수 있다. 예를 들어, 박막 봉지층(TFEL)은 제2 전극(173) 상에 배치된 제1 무기막, 제1 무기막 상에 배치된 유기막, 유기막 상에 배치된 제2 무기막을 포함할 수 있다. 제1 무기막과 제2 무기막은 실리콘 나이트라이드층, 실리콘 옥시 나이트라이드층, 실리콘 옥사이드층, 티타늄옥사이드층, 또는 알루미늄옥사이드층으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 유기막은 아크릴 수지(acryl resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 페놀 수지(phenolic resin), 폴리아미드 수지(polyamide resin), 폴리이미드 수지(polyimide resin) 등으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
박막 봉지층(TFEL) 상에는 센서층(SL)이 배치된다. 센서층(SL)은 손가락의 지문을 인식하기 위한 복수의 지문 인식 센서(FPS)들을 포함할 수 있다. 복수의 지문 인식 센서(FPS)들 각각은 화소 정의막(180)에 대응하여 위치될 수 있다. 예를 들어, 서브 화소들(SP1, SP2, SP3)과 중첩되지 않고 화소 정의막(180)과 중첩되는 위치에 배치될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 복수의 지문 인식 센서(FPS)들은 서브 화소들(SP1, SP2, SP3)과 일부 중첩하며 배치될 수 있으며, 이 경우, 복수의 지문 인식 센서(FPS)들은 서브 화소들(SP1, SP2, SP3) 및 화소 정의막(180)과 중첩하며 위치할 수 있다.
복수의 지문 인식 센서(FPS)들 각각은 서브 화소들(SP1, SP2, SP3) 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 복수의 지문 인식 센서(FPS)들 각각은 서브 화소들(SP1, SP2, SP3) 사이마다 배치될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 일부 서브 화소들(SP1, SP2, SP3) 사이에만 지문 인식 센서(FPS)가 배치될 수도 있다.
개별 지문 인식 센서(FPS)의 면적은 서브 화소(SP)의 면적보다 크게 이루어질 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 개별 지문 인식 센서(FPS)의 면적은 서브 화소(SP)의 면적과 동일하거나, 작게 이루어질 수 있다.
복수의 지문 인식 센서(FPS)들은 적외선 센서 (infrared sensor)일 수 있다. 예를 들어, 손가락의 지문은 상대적으로 돌출된 융선과 상대적으로 오목한 골을 포함하는데, 융선 또는 골에 대한 반사여부에 따라 광원에서 방출된 적외선이 지문 인식 센서(FPS)에 수신되기까지의 소요 시간 또는 광량이 달라지므로, 이를 측정하여 지문의 고유 패턴을 분석하는 적외선 지문 인식 센서일 수 있다. 또한, 복수의 지문 인식 센서(FPS)는 포토 트랜지스터(Photo Transistor) 또는 포토 다이오드 (Photo Diode)를 포함하는 광자형 적외선 센서(photoelectric infrared sensor)일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 물리적 변화를 측정하여 적외선을 감지하는 열형 적외선 센서(thermal infrared sensor)로 이루어질 수도 있다.
센서층(SL) 상부에는 블랙 매트릭스(BM)가 배치될 수 있다. 블랙 매트릭스(BM)는 주변 영역(SA)에 대응하여 배치될 수 있다. 예를 들어, 센서층(SL) 상부에 주변 영역(SA)과 동일하게 블랙 매트릭스(BM)가 배치될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 블랙 매트릭스(BM)는 주변 영역(SA)과 중첩하되 주변 영역(SA)보다 작은 면적으로 배치되거나, 주변 영역(SA)과 중첩하되 주변 영역(SA)보다 큰 면적으로 배치될 수도 있다.
블랙 매트릭스(BM)는 가시광선(Visible Light)은 흡수하고, 적외선을 발광할 수 있다. 예를 들어, 블랙 매트릭스(BM)는 서브 화소(SP)로부터 출력되는 380nm 내지 770nm 파장대의 가시광선은 흡수하고, 800nm 내지 2000nm 파장대의 적외선을 발광할 수 있다. 이를 위해 블랙 매트릭스(BM)는 블랙 유기 물질 및 양자점(Quantum Dot)을 포함할 수 있으며, 양자점의 중심 발광 파장은 700nm 내지 2200nm일 수 있으며, 바람직하게는 800nm 내지 2000nm일 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 예시적인 실시예의 블랙 매트릭스(BM)는 가시광선 파장 범위의 광을 흡수하고, 적외선 파장 범위의 광은 발광하는 기능을 동시에 가질 수 있다.
블랙 매트릭스(BM) 상부에는 오버 코팅층(OCL)이 배치된다. 오버 코팅층(OCL)은 블랙 매트릭스(BM) 상부를 평탄화할 수 있다. 오버 코팅층(OCL)은 아크릴계 에폭시 재료로 이루어질 수 있으나, 이에, 한정되는 것은 아니다.
오버 코팅층(OCL) 상부에는 커버 윈도우(CW)가 배치될 수 있다. 커버 윈도우(CW)는 오버 코팅층(OCL)의 상부에 배치되어 표시 장치(10)의 구성을 보호하는 한편, 발광 소자층(EML)에서 출력되는 가시광선 및 블랙 매트릭스(BM)에서 출력되는 적외선을 투과시킨다.
커버 윈도우(CW)는 투명 유리, 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리비닐 수지, 폴리에스테르 등의 투명한 물질을 포함할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 발광 소자층(EML)에서 출력되는 가시광선 및 블랙 매트릭스(BM)에서 출력되는 적외선을 투과시키기에 충분한 투과율을 가진다면 커버 윈도우(CW)의 종류에는 제한이 없다. 도시되지는 않았지만, 커버 윈도우(CW)와 오버 코팅층(OCL) 사이에는 편광판이 배치될 수 있다.
도 6 은 일 실시예에 따른 블랙 매트릭스에 의한 광의 흡수 및 발광 파장을 측정한 그래프이고, 도 7은 다른 실시예에 따른 블랙 매트릭스에 의한 광의 흡수 및 발광 파장을 측정한 그래프이다. 가로축은 빛의 파장(Wavelength)을 나타내며, 세로축은 광의 강도(Intensity)를 의한 빛의 투과율(%)을 나타낸다.
도 6은 블랙 매트릭스(BM)에 ZGGO:Cr 이 포함된 경우이며, 제1 선(L1)은 블랙 매트릭스(BM)에 흡수된 광을 나타낸 것으로 점선으로 표시하였고, 제2 선(L2)은 블랙 매트릭스(BM)에서 발광된 광을 나타낸 것으로 실선으로 표시하였다. 도 6에 나타난 바와 같이, 예시적인 실시예에서 블랙 매트릭스(BM)는 가시광선 영역의 광을 흡수하고, 적외선 영역의 광을 발광하고 있다.
도 7은 블랙 매트릭스(BM)에 LGO:Cr 이 포함된 경우이며, 제1 선(L1)은 블랙 매트릭스(BM)에 흡수된 광을 나타낸 것으로 점선으로 표시하였고, 제2 선(L2)은 블랙 매트릭스(BM)에서 발광된 광을 나타낸 것으로 실선으로 표시하였다. 도 7에 나타난 바와 같이, 예시적인 실시예에서 블랙 매트릭스(BM)는 가시광선 영역의 광을 흡수하고, 적외선 영역의 광을 발광하고 있다.
도 6 및 도 7에서 블랙 매트릭스(BM)에 각각 포함된 ZGGO:Cr, LGO:Cr는 블랙 매트릭스(BM)의 광의 흡수 및 발광을 설명하기 위한 일 예시이며, 이에 제한되는 것은 아니다. 이와 같이, 블랙 매트릭스(BM)에 가시광선을 흡수하고 적외선을 발광하는 물질을 함유하는 경우에도 발광 소자층(EML)에서 출력되는 가시광선을 차단하는 블랙 매트릭스(BM) 고유의 역할은 손상되지 않는다. 또한, 블랙 매트릭스(BM)에서 발광되는 적외선을 지문 인식 센서(FPS)의 광원으로 이용할 수 있게 되어, 지문 인식 센서(FPS)를 구현하기 위한 별도의 광원이 요구되지 않게 된다.
도 8은 일 실시예에 따른 광의 출력 모습을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 9는 일 실시예에 따른 지문 인식 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 8 및 도 9에서는 블랙 매트릭스(BM)가 가시광선 파장대의 광을 흡수하고, 가시광선 파장대의 광 중 적색 파장대의 광을 이용하여 적외선을 발광하는 경우를 일 예시로 설명한다.
도 8을 참조하면, 예시적인 실시예의 지문 인식 영역(FPA)은 서브 화소들(SP1, SP2, SP3)과, 서브 화소들(SP1, SP2, SP3) 사이에 배치되는 주변 영역(SA)을 포함할 수 있다. 주변 영역(SA) 상부에는 화소 정의막(180)과, 지문 인식 센서(FPS) 및 블랙 매트릭스(BM)가 배치될 수 있다. 서브 화소들(SP1, SP2, SP3)은 제1 내지 제3 서브 화소들(SP1, SP2, SP3)을 포함할 수 있으며, 제1 서브 화소(SP1)는 적색 서브 화소(R)이고, 제2 서브 화소(SP2)는 녹색 서브 화소(G)이며, 제3 서브 화소(SP3)는 청색 서브 화소(B)일 수 있다.
제1 서브 화소(SP1)에서 발광된 적색 광(R1, R2)은 블랙 매트릭스(BM)가 위치하지 않는 영역으로 출력되는 제1 적색 광(R1)과 블랙 매트릭스(BM)가 위치하는 영역으로 출력되는 제2 적색 광(R2)을 포함할 수 있다. 제1 적색 광(R1)은 오버 코팅층(OCL) 및 커버 윈도우(CW)를 그대로 투과하여 적색 광(RL)으로 출력되고, 제2 적색 광(R2)은 블랙 매트릭스(BM)에 입사되어 적외선(IR)으로 변환되어 오버 코팅층(OCL) 및 커버 윈도우(CW)를 투과하여 출력된다.
제2 서브 화소(SP2)에서 발광된 녹색 광(G1, G2)은 블랙 매트릭스(BM)가 위치하지 않는 영역으로 출력되는 제1 녹색 광(G1)과 블랙 매트릭스(BM)가 위치하는 영역으로 출력되는 제2 녹색 광(G2)을 포함할 수 있다. 제1 녹색 광(G1)은 오버 코팅층(OCL) 및 커버 윈도우(CW)를 그대로 투과하여 녹색 광(GL)으로 출력되고, 제2 녹색 광(G2)은 블랙 매트릭스(BM)에 흡수된다.
제3 서브 화소(SP3)에서 발광된 청색 광(B1, B2)은 블랙 매트릭스(BM)가 위치하지 않는 영역으로 출력되는 제1 청색 광(B1)과 블랙 매트릭스(BM)가 위치하는 영역으로 출력되는 제2 청색 광(B2)을 포함할 수 있다. 제1 청색 광(B1)은 오버 코팅층(OCL) 및 커버 윈도우(CW)를 그대로 투과하여 청색 광(BL)으로 출력되고, 제2 청색 광(B2)은 블랙 매트릭스(BM)에 흡수된다.
도 9를 참조하면, 사용자의 손가락(F)이 커버 윈도우(CW) 상에 접촉되었을 때, 블랙 매트릭스(BM)에서 출력된 적외선(IR)이 사용자의 손가락(F)의 융선(FR) 또는 골(FV)에 의하여 반사되고, 반사된 적외선(IR)이 복수의 지문 인식 센서(FPS)들에 수신되어, 사용자 지문의 패턴을 인식할 수 있다. 또한, 복수의 지문 인식 센서(FPS)들은 화소 정의막(180)과 블랙 매트릭스(BM) 사이에 배치되어 사용자의 손가락(F)의 융선(FR) 또는 골(FV)에 의하여 반사된 적외선(IR)의 수신감도를 증가시킬 수 있게 된다.
도 9에서는 각 서브 화소들(SP1, SP2, SP3) 및 지문 인식 센서(FPS)를 명확히 도시하기 위하여 손가락(F)의 크기 대비 서브 화소들(SP1, SP2, SP3)의 크기를 과장하여 도시하였으나, 실제로 개별 서브 화소들(SP1, SP2, SP3) 및 지문 인식 센서(FPS)들의 크기와 이들 사이의 피치는 매우 작게 설계될 수 있다. 즉, 실제로 한 손가락(F)의 지문 하부에는 복수의 서브 화소들(SP1, SP2, SP3) 및 복수의 지문 인식 센서(FPS)들이 배치될 수 있고, 이러한 지문 인식 센서(FPS)들로부터의 출력신호를 종합함으로써, 손가락(F)의 지문 형태(지문 패턴)를 인식할 수 있게 된다.
제1 서브 화소(SP1)에서 발광된 제2 적색 광(R2)만이 적외선(IR)으로 변환되는 것을 일 예시로 설명하였으나, 이에, 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제2 서브 화소(SP2)에서 발광된 제2 녹색 광(G2)이 블랙 매트릭스(BM)에 의하여 적외선(IR)으로 변환되고, 제1 서브 화소(SP1) 및 제3 서브 화소(SP3)에서 각각 발광되는 제2 적색 광(R2)과 제2 청색 광(B2)이 블랙 매트릭스(BM)에 의하여 흡수될 수 있다. 또한, 제3 서브 화소(SP3)에서 발광된 제2 청색 광(B2)이 블랙 매트릭스(BM)에 의하여 적외선(IR)으로 변환되고, 제1 서브 화소(SP1) 및 제2 서브 화소(SP2)에서 발광되는 제2 적색 광(R2)과 제2 녹색 광(G2)이 블랙 매트릭스(BM)에 의하여 흡수될 수 있다. 또한, 제1 서브 화소(SP1), 제2 서브 화소(SP2) 및 제3 서브 화소(SP3) 중 두 개 이상의 서브 화소들(SP1, SP2, SP3)에서 출력되는 서로 다른 색 광이 각각 블랙 매트릭스(BM)에 의하여 적외선으로 변경될 수도 있다.
도 10은 일 실시예의 센서층을 개략적으로 나타낸 평면도이고, 도 11은 일 실시예의 지문 인식 센서의 등가회로도이며, 도 12는 일 실시예의 따른 표시장치의 블록도이다.
도 10을 참조하면, 센서층(SL)은 복수의 스캔 라인(SCL)들, 복수의 리드아웃 라인(RCL)들, 및 복수의 지문 인식 센서(FPS)들을 포함한다. 복수의 지문 인식 센서(FPS)들이 배치된 영역이 지문 인식 영역(FPA)으로 정의된다.
스캔 라인(SCL)들은 복수의 지문 인식 센서(FPS)들 중 대응하는 지문 인식 센서(FPS)에 각각 연결되고, 리드아웃 라인(RCL)들은 복수의 지문 인식 센서(FPS)들 중 대응하는 지문 인식 센서(FPS)에 각각 연결된다.
지문 인식 영역(FPA)의 외측에는 비지문 인식 영역(NFPA)이 위치할 수 있다. 비지문 인식 영역(NFPA)의 일측에는 스캔 라인(SCL)들이 연결된 스캔 구동회로(SCV)가 배치될 수 있다.
비지문 인식 영역(NFPA)의 일측에는 리드아웃 라인(RCL)들이 연결된 리드아웃 회로(RCV)가 배치될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 리드아웃 회로(RCV) 없이 외부의 집적회로로부터 인가되는 신호가 리드아웃 라인(RCL)들에 인가될 수 있다.
스캔 라인(SCL)들 및 리드아웃 라인(RCL)들 각각은 말단에 연결된 지문 인식 센서 패드들(PD-FPS)을 포함할 수 있다.
지문 인식 센서 패드들(PD-FPS)은 지문 인식 센서(FPS)들을 구동하기 위한 트랜지스터들과 같은 공정에서 형성될 수 있다.
스캔 라인(SCL)들에는 순차적으로 스캔 신호가 공급되며, 리드아웃 라인(RCL)들은 지문 인식 센서(FPS)들로부터 출력되는 신호들을 수신하여 이를 리드아웃 회로(RCV)로 전달할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 지문 인식 센서(FPS)들로부터 출력되는 신호들은 이를 처리하는 다른 회로(미도시)로 전달될 수 있다.
도 11에는 어느 하나의 스캔 라인(SCL)과 어느 하나의 리드아웃 라인(RCL)에 연결된 지문 인식 센서(FPS)를 예시적으로 도시하였으며, 지문 인식 센서(FPS)의 구성은 이에 제한되지 않고 변형될 수 있다.
지문 인식 센서(FPS)는 제1 트랜지스터(TFT1), 제2 트랜지스터(TFT2), 센싱 커패시터(CP-FPS)를 포함할 수 있다.
제1 트랜지스터(TFT1)는 스위칭 소자로써, 제1 트랜지스터(TFT1)의 제어 전극은 스캔 라인(SCL)과 연결되고, 출력 전극은 리드아웃 라인(RCL)과 연결되며, 입력 전극은 센싱 커패시터(CP-FPS)와 연결된다. 한편, 제2 트랜지스터(TFT2)의 입력 전극은 입력 전압 라인(VDD)에 연결되고, 출력 전극은 센싱 커패시터(CP-FPS)와 연결되며, 제어전극은 공통 전압 라인(VSS)에 연결된다.
제2 트랜지스터(TFT2)에 외부 물체로부터 반사된 광이 공급되면, 비정질 실리콘 또는 다결정 실리콘으로 이루어진 채널부의 반도체가 전류를 형성하게 되는데, 이러한 전류는 입력 전압 라인(VDD)에 입력되는 입력 전압에 의해 센싱 커패시터(CP-FPS)와 제1 트랜지스터(TFT1) 방향으로 흐른다. 즉, 제2 트랜지스터(TFT2)는 포토 트랜지스터이다. 포토 트랜지스터는 광 에너지를 전기 에너지로 변환하는 광센서의 일종으로, 광의 세기에 따라 흐르는 전류가 변화하는 광기전력 효과를 이용한다. 이 때의 광전류를 트랜지스터를 이용하여 증폭시킨 것이 포토 트랜지스터이며, 스캔 라인(SCL)에 선택신호가 입력되면, 전류가 리드아웃 라인(RCL)을 통해 흐르게 된다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치(10)는 센서 제어부(SC) 및 표시 구동부(PC)를 더 포함할 수 있다.
센서 제어부(SC)는 센서층(SL)의 동작을 제어할 수 있으며 센서층(SL)에서의 광 변화량 등을 감지함으로써 사용자의 지문을 인식할 수 있다.
표시 구동부(PC)는 표시 패널(DP)로 영상 구동 신호를 공급함으로써, 표시 패널(DP)의 영상 표시 동작을 제어할 수 있다. 여기서, 표시 패널(DP)은 표시 장치(10)에서 센서층(SL)을 제외한 나머지 구성으로 정의된다. 표시 구동부(PC)는 외부로부터 공급되는 영상 데이터와 제어 신호를 이용하여, 영상 구동 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 표시 구동부(PC)는 영상 데이터와 제어 신호를 호스트(미도시)로부터 공급받을 수 있고, 제어 신호는 수직 동기 신호(Vertical Synchronization Signal), 수평 동기 신호(Horizontal Synchronization Signal), 메인 클럭 신호(Main Clock Signal) 등을 포함할 수 있다. 또한, 영상 구동 신호는 주사 신호, 및 영상 데이터를 이용하여 생성된 데이터 신호 등을 포함할 수 있다.
센서 제어부(SC)와 표시 구동부(PC)는 하나의 구성으로 통합될 수 있다. 예를 들어, 센서 제어부(SC)와 표시 구동부(PC)는 하나의 IC(integrated circuit)로 구현될 수 있다.
이와 같은 구조는 적외선을 인식하는 지문 인식 센서(FPS)의 구동을 설명하기 일 예시이며, 전술한 구조에 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 지문 인식 센서(FPS)는 적외선을 인식할 수 있는 다양한 센서가 적용될 수 있다.
도 13은 다른 실시예에 따른 광의 출력 모습을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 14는 다른 실시예에 따른 지문 인식 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 13 및 도 14는 서브 화소들 상부에 컬러 필터가 배치되는 점에서 도 5 및 도 8의 실시예와 차이점이 있다. 이하, 도 5 및 도 8의 실시예와 중복되는 설명은 생략하고 차이점 위주로 설명한다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 예시적인 실시예의 표시 장치(10)는 서브 화소들(SP1, SP2, SP3) 상부에 컬러 필터(CF)가 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 서브 화소(SP1)가 적색 서브 화소(R)이고, 제2 서브 화소(SP2)가 녹색 서브 화소(G)이며, 제3 서브 화소(SP3)가 청색 서브 화소(B)인 경우, 제1 서브 화소(SP1)에 대응하여 적색 컬러 필터(Rcf)가 배치되고, 제2 서브 화소(SP2)에 대응하여 녹색 컬러 필터(Gcf)가 배치되며, 제3 서브 화소(SP3)에 대응하여 청색 컬러 필터(Bcf)가 배치될 수 있다.
각각의 컬러 필터(CF)는 센서층(SL) 상부에 블랙 매트릭스(BM)가 위치하지 않는 영역에 배치될 수 있으며, 각각의 컬러 필터(CF)의 가장자리 부분은 인접한 블랙 매트릭스(BM)의 상부를 일부 덮을 수도 있다. 이와 같은 블랙 매트릭스(BM) 및 컬러 필터(CF) 상부에 오버 코팅층(OCL)이 배치된다.
이와 같이 다른 실시예에서는 서브 화소들(SP1, SP2, SP3)에 대응하여 컬러 필터(CF)를 배치함으로써, 색 재현성을 향상시킴과 동시에 편광판을 생략할 수 있게 되어 표시 장치(10)의 두께가 감소되고, 제조 비용이 저감되는 이점이 있다.
도 15는 다른 실시예에 따른 광의 출력 모습을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 16은 다른 실시예에 따른 지문 인식 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 15 및 도 15은 복수의 서브 화소들에 위치하는 발광 소자층에서 백색광을 발광하는 점에서 도 13 및 도 14의 실시예와 차이점이 있다. 이하, 도 13 및 도 14의 실시예와 중복되는 설명은 생략하고 차이점 위주로 설명한다.
도 15 및 도 16을 참조하면, 예시적인 실시예의 발광 소자층(EML_1)은 백색 광(W)을 발광할 수 있다. 구체적으로, 제1 서브 화소(SP1), 제2 서브 화소(SP2) 및 제3 서브 화소(SP3) 각각에 대응하여 위치된 유기 발광층(172)은 백색 광(W)을 발광할 수 있다.
제1 서브 화소(SP1), 제2 서브 화소(SP2) 및 제3 서브 화소(SP3) 각각에 대응하여 위치된 유기 발광층(172)은 복수 개의 서로 다른 제1 색들로 발광하는 복수의 발광층들이 적층되어, 복수의 발광층들에서 방출되는 서로 다른 색의 광들이 혼합되어 백색 광(W)을 출력할 수 있다.
유기 발광층(172)은 제1 서브 화소(SP1), 제2 서브 화소(SP2) 및 제3 서브 화소(SP3) 각각에 대응하여 배치된 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 유기 발광층(172)은 제1 전극(171) 및 화소 정의막(180)을 덮으며 전면에 배치될 수도 있다
제1 서브 화소(SP1)에 배치된 유기 발광층(172)에서 발광된 백색 광(W1, W2)은 블랙 매트릭스(BM)가 위치하지 않는 영역으로 출력되는 제1 백색 광(W1)과 블랙 매트릭스(BM)가 위치하는 영역으로 출력되는 제2 백색 광(W2)을 포함할 수 있다. 제1 백색 광(W1)은 적색 컬러 필터(Rcf)를 투과하여 적색 광(RL)으로 출력되고, 제2 백색 광(W2)은 블랙 매트릭스(BM)에 입사되어 적외선(IR)으로 변환되어 오버 코팅층(OCL) 및 커버 윈도우(CW)를 투과하여 출력된다.
제2 서브 화소(SP2)에 배치된 유기 발광층(172)에서 발광된 백색 광(W1, W2)은 블랙 매트릭스(BM)가 위치하지 않는 영역으로 출력되는 제1 백색 광(W1)과 블랙 매트릭스(BM)가 위치하는 영역으로 출력되는 제2 백색 광(W2)을 포함할 수 있다. 제1 백색 광(W1)은 녹색 컬러 필터(Gcf)를 투과하여 녹색 광(GL)으로 출력되고, 제2 백색 광(W2)은 블랙 매트릭스(BM)에 입사되어 적외선(IR)으로 변환되어 오버 코팅층(OCL) 및 커버 윈도우(CW)를 투과하여 출력된다.
제3 서브 화소(SP3)에 배치된 유기 발광층(172)에서 발광된 백색 광(W1, W2)은 블랙 매트릭스(BM)가 위치하지 않는 영역으로 출력되는 제1 백색 광(W1)과 블랙 매트릭스(BM)가 위치하는 영역으로 출력되는 제2 백색 광(W2)을 포함할 수 있다. 제1 백색 광(W1)은 청색 컬러 필터(Bcf)를 투과하여 청색 광(BL)으로 출력되고, 제2 백색 광(W2)은 블랙 매트릭스(BM)에 입사되어 적외선(IR)으로 변환되어 오버 코팅층(OCL) 및 커버 윈도우(CW)를 투과하여 출력된다.
이와 같이, 제1 서브 화소(SP1), 제2 서브 화소(SP2) 및 제3 서브 화소(SP3)에 대응하여 위치하는 유기 발광층(172)에서 동일하게 백색 광(W)이 출력되는 경우, 제1 서브 화소(SP1), 제2 서브 화소(SP2) 및 제3 서브 화소(SP3) 각각에 인접한 블랙 매트릭스(BM)에서 적외선(IR)이 출력되므로, 사용자 손가락(F)의 융선(FR) 또는 골(FV)에 반사되어 지문 인식 센서(FPS)로 수신되는 적외선(IR)이 증가하여 지문 형태(지문 패턴)를 보다 정밀하게 인식할 수 있게 된다.
도 17은 다른 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 나타낸 평면도이고, 도 18은 다른 실시예에 따른 표시장치의 터치 감지 센서를 나타낸 평면도이다.
도 17을 참조하면, 다른 실시예의 표시 장치(10_1)는 지문 인식 영역(FPA)을 포함한 표시 영역(DA) 전면에 터치 감지 센서(TPS)가 배치될 수 있다. 터치 감지 센서(TPS)는 정전 용량 방식으로 사용자의 터치를 감지하기 위한 터치 전극들과 패드들과 터치 전극들을 연결하는 터치 라인들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 터치 감지 센서(TPS)는 자기 정전 용량(self-capacitance) 방식 또는 상호 정전 용량(mutual capacitance) 방식으로 사용자의 터치를 감지할 수 있다.
도 18을 참조하면, 터치 감지 센서(TPS)는 사용자의 터치를 감지하기 위한 터치 감지 영역(TPA)과 터치 감지 영역(TPA)의 주변에 배치되는 터치 주변 영역(TSA)을 포함한다. 터치 감지 영역(TPA)은 표시 영역(DA)과 중첩하고, 터치 주변 영역(TSA)은 비표시 영역(NDA)에 중첩할 수 있다.
터치 전극들(TE, RE)은 터치 감지 영역(TPA)에 배치될 수 있다. 터치 전극들(TE, RE)은 제1 방향(X축 방향)으로 전기적으로 연결되는 감지 전극들(RE)과 제1 방향(X축 방향)과 교차하는 제2 방향(Y축 방향)으로 전기적으로 연결되는 구동 전극들(TE)을 포함할 수 있다. 또한, 도 18에서는 감지 전극들(RE)과 구동 전극들(TE)이 마름모 형태의 평면 형태로 형성되는 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다.
감지 전극들(RE)과 구동 전극들(TE)이 그들의 교차 영역들에서 서로 단락되는 것을 방지하기 위해, 제2 방향(Y축 방향)으로 서로 인접한 구동 전극들(TE)은 연결 전극(BE)을 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 이 경우, 구동 전극들(TE)과 감지 전극들(RE)은 하나의 층에 배치되고, 연결 전극(BE)은 구동 전극들(TE)과 감지 전극들(RE)과 다른 층에 배치될 수 있다. 또한, 제1 방향(X축 방향)으로 전기적으로 연결된 감지 전극들(RE)과 제2 방향(Y축 방향)으로 전기적으로 연결된 구동 전극들(TE)은 서로 전기적으로 절연된다.
터치 라인들(TL, RPL)은 터치 주변 영역(TSA)에 배치될 수 있다. 터치 라인들(TL, RPL)은 감지 전극들(RE)에 연결되는 감지 라인들(RPL)과 구동 전극들(TE)에 연결되는 제1 구동 라인들(TL1)과 제2 구동 라인들(TL2)을 포함할 수 있다.
구체적으로, 제1 방향(x축 방향)으로 전기적으로 연결된 감지 전극들(RE) 중 일 측 끝에 배치된 감지 전극들(RE)은 감지 라인들(RPL)에 연결될 수 있다. 감지 라인들(RPL)은 제1 터치 패드들(TP1)에 연결될 수 있다. 제2 방향(Y축 방향)으로 전기적으로 연결된 구동 전극들(TE) 중 일 측 끝에 배치된 구동 전극들(TE)은 제1 구동 라인들(TL1)에 연결되며, 타 측 끝에 배치된 구동 전극들(TE)은 제2 구동 라인들(TL2)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1 구동 라인들(TL1)은 터치 감지 영역(TPA)의 하측에서 구동 전극들(TE)에 연결되고, 제2 구동 라인들(TL2)은 터치 감지 영역(TPA)의 상측에서 구동 전극들(TE)에 연결될 수 있다. 이 경우, 제2 구동 라인들(TL2)은 터치 감지 영역(TPA)의 우측 바깥쪽을 경유하여 터치 감지 영역(TPA)의 상측에서 구동 전극들(TE)에 연결될 수 있다. 제1 구동 라인들(TL1)과 제2 구동 라인들(TL2)은 제2 구동 패드들(TP2)에 연결될 수 있다. 이로 인해, 터치 구동 회로(400)는 구동 전극들(TE)과 감지 전극들(RE)에 전기적으로 연결될 수 있다.
터치 전극들(TE, RE)은 상호 정전 용량 방식 또는 자기 정전 용량 방식으로 구동될 수 있다. 먼저, 터치 전극들(TE, RE)이 상호 정전 용량 방식으로 구동되는 경우, 제1 구동 라인들(TL1)과 제2 구동 라인들(TL2)을 통해 구동 전극들(TE)에 구동 신호들을 공급하여, 감지 전극들(RE)과 구동 전극들(TE)의 교차 영역들에 형성된 상호 정전 용량들을 충전한다. 그리고 나서, 감지 라인들(RPL)을 통해 감지 전극들(RE)의 차지 변화량들을 측정하며, 감지 전극들(RE)의 차지 변화량들에 따라 터치 입력 여부를 판단한다. 구동 신호는 복수의 구동 펄스들을 갖는 신호일 수 있다.
두 번째로, 터치 전극들(TE, RE)이 자기 정전 용량 방식으로 구동되는 경우, 제1 구동 라인들(TL1), 제2 구동 라인들(TL2), 및 감지 라인들(RPL)을 통해 구동 전극들(TE)과 감지 전극들(RE) 모두에 구동 신호들을 공급하여, 구동 전극들(TE)과 감지 전극들(RE)의 자기 정전 용량들을 충전한다. 그리고 나서, 제1 구동 라인들(TL1), 제2 구동 라인들(TL2), 및 감지 라인들(RPL)을 통해 구동 전극들(TE)과 감지 전극들(RE)의 자기 정전 용량들의 차지 변화량들을 측정하며, 자기 정전 용량들의 차지 변화량들에 따라 터치 입력 여부를 판단한다.
구동 전극들(TE)과 감지 전극들(RE)은 메쉬 형태의 전극으로 형성될 수 있다. 구동 전극들(TE)과 감지 전극들(RE)을 포함하는 센서층(SL_1)이 도 20과 같이 박막 봉지막(TFEL) 상에 바로 형성되는 경우, 발광 소자층(EML)의 제2 전극(173)과 센서층(SL_1)의 구동 전극들(TE) 또는 감지 전극들(RE) 사이의 거리가 가깝기 때문에, 발광 소자층(EML)의 제2 전극(173)과 센서층(SL_1)의 구동 전극들(TE) 또는 감지 전극들(RE) 사이에 기생 정전 용량(parasitic capacitance)이 매우 크게 형성될 수 있다. 구동 전극들(TE)과 감지 전극들(RE)은 상기 기생 정전 용량을 줄이기 위해 ITO 또는 IZO와 같은 투명 산화물 도전층의 통 전극으로 형성되는 것보다 메쉬 형태의 전극으로 형성되는 것이 바람직하다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 19는 다른 실시예에 따른 지문 인식 영역의 일부를 나타낸 평면도이며, 도 20은 B-B'를 따라 자른 단면도이다. 설명의 편의를 위해 터치 감지 센서(TPS)의 구동 전극들(TE)이 배치된 영역을 예시하였으며, 감지 전극들(RE)이 배치된 영역도 이와 동일하다.
도 19를 참조하면, 지문 인식 영역(FPA)에는 복수의 서브 화소(SP)와, 터치 감지 센서(FPS)의 구동 전극들(TE) 및 지문 인식 센서(FPS)들이 배치될 수 있다.
구동 전극들(TE)은 메쉬 형태로 형성되어 복수의 개구부들(OP)을 가질 수 있으며, 복수의 개구부들(OP)에 대응하여 서브 화소(SP)들 및 지문 인식 센서(FPS)들이 배치될 수 있다. 구동 전극들(TE)의 복수의 개구부들(OP)은 제1 개구부들(OP1)과 제2 개구부들(OP2)을 포함할 수 있다. 제1 개구부들(OP1)에 대응하여 서브 화소(SP)들이 각각 배치되고, 제2 개구부들(OP2)에 대응하여 지문 인식 센서(FPS)들이 배치될 수 있다. 제1 개구부들(OP1)과 제2 개구부들(OP2)은 서로 교번하여 배치될 수 있으나, 이에, 한정되는 것은 아니다. 제1 개구부들(OP1)과 제2 개구부들(OP2) 각각은 서로 다른 크기로 형성될 수도 있고, 서로 동일한 크기로 형성될 수도 있다. 즉, 서브 화소(SP)들 및 지문 인식 센서(FPS)의 크기 및 피치에 따라 제1 개구부들(OP1)과 제2 개구부들(OP2)의 크기는 다양하게 변형될 수 있다.
도 20을 참조하면, 박막 봉지층(TFEL) 상에는 센서층(SL)이 배치되며, 센서층(SL)은 터치 감지 센서(TPS)와 지문 인식 센서(FPS)를 포함한다. 구체적으로, 센서층(SL)에는 터치 감지 센서(TPS)의 구동 전극들(TE)이 이격되어 배치되고, 구동 전극들(TE) 사이에 지문 인식 센서(FPS)가 배치된다. 도시되지는 않았으나, 박막 봉지층(TFEL) 상에는 구동 전극들(TE) 이외에 감지 전극들(RE), 제1 구동 라인들(TL1), 제2 구동 라인들(TL2), 감지 라인들(RPL)이 배치될 수 있다. 즉, 연결 전극(BE)들을 제외한 구동 전극들(TE), 감지 전극들(RE), 제1 구동 라인들(TL1), 제2 구동 라인들(TL2), 감지 라인들(RPL)은 동일한 층에 배치되며, 동일한 물질로 이루어질 수 있다.
구동 전극들(TE)의 제1 개구부들(OP1) 각각은 서브 화소(SP)들에 대응하여 배치되며, 구동 전극들(TE)의 제2 개구부들(OP2) 각각은 주변 영역(SA)에 대응하여 배치되고, 제2 개구부들(OP2) 사이에는 지문 인식 센서(FPS)가 배치될 수 있다. 이와 같이, 구동 전극들(TE)의 제2 개구부들(OP2)을 통하여 구동 전극들(TE)과 지문 인식 센서(FPS)들은 동일층에 배치될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 실시예에서는 구동 전극들(TE)의 제2 개구부들(OP2)은 생략될 수 있다. 예를 들어, 구동 전극들(TE)은 마름모 형상의 제1 개구부들(OP1)이 연속되는 형태를 가질 수 있고, 이 경우, 구동 전극들(TE)과 지문 인식 센서(FPS)들은 서로 다른 층에 배치될 수도 있다.
단면상 개구부들(OP1, OP2)에 의하여 구동 전극들(TE)은 서로 이격되어 배치되며, 구동 전극들(TE) 및 지문 인식 센서(FPS)들은 주변 영역(SA)에 대응하여 위치하게 된다. 따라서, 주변 영역(SA)에는 화소 정의막(180), 구동 전극들(TE) 및 지문 인식 센서(FPS)들, 블랙 매트릭스(BM)가 순차적으로 위치하게 된다.
도 21은 다른 실시예에 따른 광의 출력 모습을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 22는 다른 실시예에 따른 지문 인식 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 21 및 도 22는 센서층에 터치 감지 센서가 더 포함되는 점에서 도 13 및 도 14의 실시예와 차이점이 있다. 이하, 도 13 및 도 14의 실시예와 중복되는 설명은 생략하고 차이점 위주로 설명한다.
도 21 및 도 22를 참조하면, 예시적인 실시예의 표시 장치(10_1)는 정전 용량의 변화를 통하여 사용자의 터치를 감지하고, 적외선(IR)을 통하여 사용자의 지문을 인식할 수 있다. 터치 감지 센서(TPS)들 및 지문 인식 센서(FPS)들은 각각 개별적으로 동작할 수 있으나, 예시적인 실시예에서는 터치 감지 센서(TPS)들을 지문을 인식하는데 이용할 수 있다. 예를 들어, 터치 감지 센서(TPS)들로부터의 터치 신호에 대응하여 손가락(F)의 접촉 여부 및/또는 그 영역을 감지하고, 지문 인식 모드를 활성화시킬 수 있다.
다른 실시예에서는 터치 신호가 발생한 영역을 지문 센서 영역(FPA)으로 설정하고, 설정된 영역의 복수의 서브 화소(SP)들을 지문 인식 모드로 구동할 수도 있다. 예를 들어, 지문 인식 센서(FPS)가 표시 영역(DA)의 전체에 배치된 경우, 터치 신호가 발생한 영역을 포함하는 소정의 영역을 실시간으로 지문 인식 영역(FPA)으로 설정할 수 있다.
다른 실시예서는 터치 신호가 발생한 영역에 배치된 복수의 서브 화소(SP)들을 동시에 발광 시킴으로써 지문 인식 영역(FPA)을 표시할 수 있다
이와 같이, 터치 감지 센서(TPS)들을 지문 인식에 활용하게 되면, 표시 장치(10_1)에서 보다 다양한 기능을 제공할 수 있다.
도 23은 다른 실시예에 따른 지문 인식 영역의 단면도이고, 도 24는 다른 실시예에 따른 광의 출력 모습을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 25는 다른 실시예에 따른 지문 인식 모습을 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 26은 다른 실시예의 다른 실시예에 따른 광의 출력 모습을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 27은 다른 실시예의 다른 실시예에 따른 광의 출력 모습을 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 28은 다른 실시예에 따른 지문 인식 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 23 내지 도 28는 센서층이 기판 하부에 배치되는 점에서, 도 8, 도 9, 도 13 내지 도16의 실시예와 차이점이 있다. 이하, 도 8, 도 9, 도 13 내지 도16의 실시예와 중복되는 설명은 생략하고 차이점 위주로 설명한다.
도 23 내지 도 28을 참조하면, 예시적인 실시예의 센서층(SL_2)은 기판(SUB)의 하면에 배치될 수 있다. 기판(SUB)의 하면은 박막 트랜지스터(120)가 배치된 기판(SUB)의 상면의 반대면을 의미한다.
센서층(SL_2)은 복수의 지문 감지 센서(FPS)들을 포함할 수 있으며, 지문 감지 센서(FPS)들은 주변 영역(SA)에 대응하여 배치된다. 사용자의 손가락(F)이 커버 윈도우(CW) 상에 접촉되었을 때, 블랙 매트릭스(BM)에서 출력된 적외선(IR)이 사용자의 손가락(F)의 융선(FR) 또는 골(FV)에 의하여 반사되고, 반사된 적외선(IR)이 기판(SUB) 하부에 배치된 복수의 지문 인식 센서(FPS)들에 수신되어, 사용자 지문의 패턴을 인식할 수 있다.
센서층(SL_2)은 사용자의 손가락(F)에 반사된 적외선(IR)의 용이한 수신을 위하여 도광층(LL)을 포함할 수 있다. 도광층(LL)은 지문 인식 센서(FPS)와 기판(SUB) 사이에 위치할 수 있다. 예시적인 실시예의 도광층(LL)은 손가락에 반사된 적외선(IR)을 지문 인식 센서(FPS)로 집중시키기 위한 도광로를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도광로는 상대적으로 높은 굴절률을 가지는 코어와, 상기 코어를 감싸며 코어보다 낮은 굴절률을 가지는 클래딩을 포함하는 광섬유일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 도광로는 개구부로 이루어질 수도 있다. 이와 같은 도광로는 지문 인식 센서(FPS)에 대응하여 배치될 수 있다.
이와 같이 센서층(SL_2)을 기판(SUB)의 하부에 배치하는 경우 공정을 간소화할 수 있으며, 지문 인식 센서(FPS)들과 주변 영역을 용이하게 정렬시킬 수 있고, 광의 출력되는 경로에 센서층(SL_2)이 배치되지 않으므로 해상도의 저하를 방지할 수 있는 이점이 있다.
도 29는 다른 실시예에 따른 지문 인식 영역의 일부를 나타낸 평면도이며, 도 30은 C-C'를 따라 자른 단면도이다. 도 29 및 도 30은 터치 감지 센서와 지문 인식 센서가 다른 층이 배치되는 점에서 도 19 및 도 20의 실시예와 차이점이 있다. 도 19 및 도 20의 실시예와 중복되는 설명은 피하고 차이점 위주로 설명한다. 설명의 편의를 위해 터치 감지 센서(TPS)의 구동 전극들(TE)이 배치된 영역을 예시하였으며, 감지 전극들(RE)이 배치된 영역도 이와 동일하다.
도 29를 참조하면, 지문 인식 영역(FPA)에는 복수의 서브 화소(SP)와, 터치 감지 센서(FPS)의 구동 전극들(TE) 및 지문 인식 센서(FPS)들이 배치될 수 있다.
구동 전극들(TE)은 메쉬 형태로 형성되어 복수의 개구부들(OP)을 가질 수 있으며, 복수의 개구부들(OP)에 대응하여 서브 화소(SP)들이 배치될 수 있다. 지문 인식 센서(FPS)들은 구동 전극들(TE)과 중첩되며 배치될 수 있다. 예를 들어 구동 전극들(TE)의 교차점에 지문 인식 센서(FPS)들이 위치할 수 있다
도 30을 참조하면, 기판(SUB)의 하부에는 제1 센서층(SL1)이 배치되고, 박막 봉지층(TFEL) 상에는 제2 센서층(SL2)이 배치되며, 제1 센서층(SL1)은 지문 인식 센서(FPS)를 포함하고, 제2 센서층(SL2)은 터치 감지 센서(TPS)를 포함한다.
터치 감지 센서(TPS)는 구동 전극들(TE)을 포함할 수 있다. 구동 전극들(TE) 각각은 제1 금속층(ML1)과 제2 금속층(ML2)을 포함할 수 있다. 제1 금속층(ML1)들은 봉지층(TFEL) 상에 배치된다.
제1 금속층(ML1)들 상에는 제1 절연막(INS1)이 배치되며, 절연막(INS1) 상에는 제2 금속층(ML2)들이 배치된다. 제2 금속층(ML2)은 제1 콘택홀(CT1)을 통해 제1 금속층(ML1)에 접속될 수 있으며, 제2 금속층(ML2)은 제1 금속층(ML1)과 동일한 물질로 이루어질 수 있다.
제2 금속층(ML2) 상에는 제2 절연막(INS2) 및 제3 절연막(INS3)이 배치될 수 있으며, 도시되지는 않았으나, 제2 절연막(INS2) 상에는 연결 전극(BE)들이 배치될 수 있다. 이와 같은, 구동 전극들(TE)의 구조는 일 예시이며, 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 센서층(SL1)의 지문 인식 센서(FPS)들 및 제2 센서층(SL2)의 구동 전극들(TE)은 주변 영역(SA)에 배치될 수 있다. 또한, 지문 인식 센서(FPS)들 및 구동 전극들(TE)은 두께 방향으로 중첩하여 배치될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
주변 영역(SA)에는 지문 인식 센서(FPS)들, 화소 정의막(180), 구동 전극들(TE), 블랙 매트릭스(BM)가 순차적으로 위치하게 된다.
지문 인식 센서(FPS)의 폭(FPSW)은 구동 전극들(TE) 각각의 폭(TEW)보다 크게 이루어질 수 있다. 구동 전극들(TE)을 이루는 제1 금속층(ML1)과 제2 금속층(ML2)의 폭이 다른 경우 더 큰 폭을 구동 전극들(TE) 각각의 폭(TEW)으로 정의한다.
지문 인식 센서(FPS)의 폭은(FPSW) 8um 내지 10um 일 수 있으며, 구동 전극들(TE) 각각의 폭(TEW)은 3um 내지 3.5um일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다. 이와 같이 구동 전극들(TE) 각각의 폭(TEW)이 지문 인식 센서(FPS)의 폭(FPSW)보다 좁게 이루어지므로, 지문 인식 센서(FPS)는 사용자의 손가락(F)에 반사되는 적외선(IR)을 수신할 수 있다.
이와 같이, 지문 인식 센서(FPS)와 터치 감지 센서(TPS)가 다른 층에 배치되는 경우 터치 감지 센서(TPS)의 구동 전극들(TE) 또는 감지 전극들(RE)에 지문 인식 센서(FPS)를 배치를 위한 제2 개구부들(도 19의 'OP2')을 형성할 필요가 없고, 구동 전극들(TE)과 지문 인식 센서(FPS)의 정렬이 용이한 이점이 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
SUB: 기판
BF: 버퍼막
TFTL: 박막 트랜지스터층
EML: 발광 소자층
TFEL: 박막 봉지층
SL: 센서층
BM: 블랙 매트릭스
OCL: 오버 코팅층
CW: 커버 윈도우
FPS: 지문 인식 센서
SP: 서브 화소
SA: 주변 영역
IR: 적외선
F: 손가락
FR: 융선
FV: 골

Claims (22)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 배치되며, 발광소자를 포함하는 복수의 서브 화소;
    상기 복수의 서브 화소 사이에 배치되며, 상기 복수의 서브 화소를 각각 구획하는 화소 정의막;
    상기 화소 정의막 상에 배치되며, 가시광선을 흡수하고, 적외선을 발광하는 블랙 매트릭스; 및
    외부의 물체에 의해 반사된 상기 적외선을 수신하는 센서층을 포함하고,
    상기 센서층은 복수의 지문 인식 센서 및 터치전극들을 포함하는 표시 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 지문 인식 센서는 적외선 센서인 표시 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 블랙 매트릭스는 가시광선을 적외선으로 변환하는 양자점을 포함하는 표시 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 블랙 매트릭스의 중심 발광 파장은 800nm 내지 2000nm인 표시 장치.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 블랙 매트릭스는 ZGGO:Cr 또는 LGO:Cr을 포함하는 표시 장치.
  6. 제3 항에 있어서,
    상기 센서층은 상기 화소 정의막과 상기 블랙 매트릭스 사이에 배치되는 표시 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 복수의 지문 인식 센서는 상기 화소 정의막과 두께 방향으로 중첩되는 표시 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 복수의 지문 인식 센서는 상기 블랙 매트릭스와 상기 두께 방향으로 중첩되는 표시 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 센서층은 상기 터치전극들을 포함하는 터치 감지 센서를 더 포함하고, 상기 터치전극들은 제1 터치전극 및 제2 터치전극을 포함하는 표시 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 터치전극 및 상기 제2 터치전극 각각은 제1 개구부와 제2 개구부를 포함하는 메쉬 형태인 표시 장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 제1 개구부는 상기 서브 화소에 대응되고, 제2 개구부는 상기 지문 인식 센서에 대응되는 표시 장치.
  12. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 터치 전극 및 상기 제2 터치 전극 각각은 상기 블랙 매트릭스와 중첩하는 표시 장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 제1 터치 전극 및 상기 제2 터치 전극 각각은 상기 지문 인식 센서와 동일층에 배치되는 표시 장치.
  14. 기판;
    상기 기판 상부에 배치되며, 발광소자를 포함하는 복수의 서브 화소;
    상기 복수의 서브 화소 사이에 배치되며, 상기 복수의 서브 화소를 각각 구획하는 화소 정의막;
    상기 화소 정의막 상에 배치되며, 가시광선을 흡수하고, 적외선을 발광하는 블랙 매트릭스; 및
    상기 기판의 하부에 배치되며, 외부의 물체에 의해 반사된 상기 적외선을 수신하는 제1 센서층을 포함하고,
    상기 제1 센서층은 복수의 지문 인식 센서를 포함하고,
    상기 복수의 지문 인식 센서 중 적어도 어느 하나의 지문 인식 센서는 상기 기판의 두께 방향을 따라 상기 화소 정의막 및 상기 블랙 매트릭스와 중첩하는 표시 장치.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 복수의 지문 인식 센서는 적외선 센서인 표시 장치.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 화소 정의막과 상기 블랙 매트릭스 사이에 배치되며, 터치 감지 센서를 포함하는 제2 센서층을 더 포함하는 표시 장치.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 터치 감지 센서는 제1 터치 전극 및 제2 터치 전극을 포함하고, 상기 제1, 제2 터치 전극 각각은 상기 화소 정의막과 상기 두께 방향으로 중첩되는 표시 장치.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 제1, 제2 터치 전극 각각은 상기 블랙 매트릭스와 상기 두께 방향으로 중첩되는 표시 장치.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 복수의 지문 인식 센서 각각의 폭은 상기 제1, 제2 터치 전극 각각의 폭보다 큰 표시 장치.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 제1 센서층은 상기 기판과 상기 복수의 지문 인식 센서 사이에 배치된 도광층을 더 포함하는 표시 장치.
  21. 기판;
    상기 기판 상에 배치되며, 발광소자를 포함하는 복수의 서브 화소;
    상기 복수의 서브 화소 사이에 배치되며, 상기 복수의 서브 화소를 각각 구획하는 화소 정의막;
    상기 화소 정의막 상에 배치되며, 가시광선을 흡수하고, 적외선을 발광하는 블랙 매트릭스; 및
    외부의 물체에 의해 반사된 상기 적외선을 수신하는 센서층을 포함하고,
    상기 센서층은 복수의 지문 인식 센서를 포함하고,
    상기 복수의 지문 인식 센서는 적외선 센서인 표시 장치.
  22. 기판;
    상기 기판 상부에 배치되며, 발광소자를 포함하는 복수의 서브 화소;
    상기 복수의 서브 화소 사이에 배치되며, 상기 복수의 서브 화소를 각각 구획하는 화소 정의막;
    상기 화소 정의막 상에 배치되며, 가시광선을 흡수하고, 적외선을 발광하는 블랙 매트릭스; 및
    상기 기판의 하부에 배치되며, 외부의 물체에 의해 반사된 상기 적외선을 수신하는 제1 센서층을 포함하고,
    상기 제1 센서층은 복수의 지문 인식 센서를 포함하고,
    상기 복수의 지문 인식 센서는 적외선 센서인 표시 장치.
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