KR102517161B1 - 표시장치, 표시장치를 포함한 모바일 정보 단말기와 지문 인식 방법 - Google Patents

표시장치, 표시장치를 포함한 모바일 정보 단말기와 지문 인식 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 표시장치에 관한 것으로, 노말 구동 모드에서 화면의 전체 영역에 입력 영상을 표시하고, AOD(Always-on-display) 구동 모드에서 상기 화면의 지문 인식 가능 영역 내에서 설정된 AOD 영역에 미리 설정된 AOD 정보를 표시하는 표시패널; 상기 지문 인식 가능 영역과 대향하는 이미지 센서; 및 상기 노말 구동 모드에서 상기 화면의 모든 픽셀들을 활성화하고, 상기 AOD 구동 모드에서 상기 AOD 영역 내의 픽셀들만 활성화하고 상기 AOD 영역 이외의 픽셀들을 비활성화하는 표시패널 구동회로를 구비한다. 상기 AOD 영역이 상기 지문 인식 가능 영역 내에서 상기 이미지 센서와 중첩된다. 상기 AOD 구동 모드에서 상기 AOD 영역에 사용자의 지문 접촉을 안내하는 이미지, 기호, 문자 중 어느 하나가 표시되고, 상기 AOD 구동 모드에서 상기 AOD 영역의 픽셀들이 상기 AOD 정보를 표시하고 상기 이미지 센서가 절전 모드로 동작하고, 상기 AOD 구동 모드에서 지문 인식 이벤트가 발생될 때 상기 AOD 영역의 픽셀들의 휘도가 상승하고 상기 이미지 센서가 노말 구동 모드로 동작하여 지문이 인식된다.

Description

표시장치, 표시장치를 포함한 모바일 정보 단말기와 지문 인식 방법{DISPLAY DEVICE, MOBILE INFORMAION TERMINAL INCLUDING THE DISPLAY DEVICE AND FINGERPRINT RECOGNITION METHOD USING THE DISPLAY PANEL}
본 발명은 화면 상에서 지문 인식이 가능한 표시장치와, 이 표시장치를 포함한 모바일 정보 단말기와 지문 인식 방법에 관한 것이다.
전계 발광 표시장치는 발광층의 재료에 따라 무기발광 표시장치와 유기 발광 표시장치로 대별된다. 액티브 매트릭스 타입(active matrix type)의 유기 발광 표시장치는 스스로 발광하는 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode: 이하, "OLED"라 함)를 포함하며, 응답속도가 빠르고 발광효율, 휘도 및 시야각이 큰 장점이 있다.
유기 발광 표시장치의 OLED는 애노드 및 캐소드와, 이들 사이에 형성된 유기 화합물층을 포함한다. 유기 화합물층은 정공주입층(Hole Injection layer, HIL), 정공수송층(Hole transport layer, HTL), 발광층(Emission layer, EML), 전자수송층(Electron transport layer, ETL) 및 전자주입층(Electron Injection layer, EIL)으로 이루어진다. 애노드와 캐소드에 전원이 인가되면 정공수송층(HTL)을 통과한 정공과 전자수송층(ETL)을 통과한 전자가 발광층(EML)으로 이동되어 여기자를 형성하고, 그 결과 발광층(EML)이 가시광을 발생하게 된다.
지문 센서는 홈 버튼(Home button)과 같은 화면 밖의 특정 위치에 배치되고 있다. 지문 센서 배치 방법은 화면 밖의 베젤(bezel) 영역에 배치될 수 있는데, 이 경우에 베젤 영역이 커진다. 표시 패널에 지문 센서를 배치하기 위하여, 표시 패널의 구조가 변경될 수 있다.
액정표시장치(Liquid Crystal Display Device: LCD)에 지문 센서가 배치될 수 있는데, 화면 영역에서 표시 패널과 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 많다. 공기층으로 인하여 지문센서의 수신 효율이 낮아지기 때문에 액정표시장치의 화면 영역 아래에 지문 센서가 배치될 수 없다.
본 발명은 화면 상에서 지문 인식이 가능하고 화면의 일부에 해당하는 AOD(Always-on-display) 구동 모드에서 지문을 빠르고 정확하게 인식할 수 있는 표시장치, 표시장치를 포함한 모바일 정보 단말기와 지문 인식 방법을 제공한다.
본 발명의 표시장치는 노말 구동 모드에서 화면의 전체 영역에 입력 영상을 표시하고, AOD(Always-on-display) 구동 모드에서 상기 화면의 지문 인식 가능 영역 내에서 설정된 AOD 영역에 미리 설정된 AOD 정보를 표시하는 표시패널; 상기 지문 인식 가능 영역과 대향하는 이미지 센서; 및 상기 노말 구동 모드에서 상기 화면의 모든 픽셀들을 활성화하고, 상기 AOD 구동 모드에서 상기 AOD 영역 내의 픽셀들만 활성화하고 상기 AOD 영역 이외의 픽셀들을 비활성화하는 표시패널 구동회로를 구비한다. 상기 AOD 영역이 상기 지문 인식 가능 영역 내에서 상기 이미지 센서와 중첩된다. 상기 AOD 구동 모드에서 상기 AOD 영역에 사용자의 지문 접촉을 안내하는 이미지, 기호, 문자 중 어느 하나가 표시되고, 상기 AOD 구동 모드에서 상기 AOD 영역의 픽셀들이 상기 AOD 정보를 표시하고 상기 이미지 센서가 절전 모드로 동작하고, 상기 AOD 구동 모드에서 지문 인식 이벤트가 발생될 때 상기 AOD 영역의 픽셀들의 휘도가 상승하고 상기 이미지 센서(300)가 노말 구동 모드로 동작하여 지문이 인식된다.
본 발명의 모바일 정보 단말기는 노말 구동 모드에서 화면의 전체 영역에 입력 영상을 표시하고, AOD(Always-on-display) 구동 모드에서 상기 화면 내의 지문 인식 가능 영역 내에서 설정된 AOD 영역에 미리 설정된 AOD 정보를 표시하는 표시패널; 상기 지문 인식 가능 영역과 대향하는 이미지 센서; 상기 노말 구동 모드에서 상기 화면의 모든 픽셀들을 활성화하고, 상기 AOD 구동 모드에서 상기 AOD 영역 내의 픽셀들만 활성화하고 상기 AOD 영역 이외의 픽셀들을 비활성화하는 표시패널 구동회로; 및 상기 AOD 구동 모드에서 상기 AOD 영역의 픽셀들이 상기 AOD 정보를 표시하는 동안 상기 이미지 센서를 절전 모드로 제어하고, 상기 AOD 구동 모드에서 지문 인식 이벤트가 발생될 때 상기 이미지 센서를 노말 구동 모드로 제어하여 지문 인증을 수행하는 호스트 시스템을 구비한다. 상기 AOD 영역이 상기 지문 인식 가능 영역 내에서 상기 이미지 센서와 중첩된다. 상기 AOD 구동 모드에서 상기 AOD 영역에 사용자의 지문 접촉을 안내하는 이미지, 기호, 문자 중 어느 하나가 표시되고, 상기 AOD 구동 모드에서 상기 지문 인식 이벤트가 발생될 때 상기 AOD 영역의 픽셀들의 휘도가 상승한다.
본 발명의 지문 인식 방법은 노말 구동 모드에서 화면의 모든 픽셀들을 활성화하여 상기 화면의 전체 영역에 입력 영상을 표시하고, AOD 구동 모드에서 AOD 영역 내의 픽셀들만 활성화하고 상기 AOD 영역 이외의 픽셀들을 비활성화하여 상기 AOD 영역에만 미리 설정된 AOD 정보와, 사용자의 지문 접촉을 안내하는 이미지, 기호, 문자 중 어느 하나를 표시하는 단계; 상기 AOD 구동 모드에서 상기 AOD 영역 근방에 위치한 터치 센서, 이미지 센서 및 압력 센서 중 어느 하나를 이용하여 지문 인식 이벤트를 감지하는 단계; 상기 지문 인식 이벤트가 감지될 때 상기 AOD 영역의 휘도를 높이는 단계; 및 상기 AOD 구동 모드에서 상기 지문 인식 이벤트가 발생될 때 상기 이미지 센서가 노말 구동 모드로 동작하여 상기 이미지 센서로부터 출력되는 이미지의 지문 패턴과 미리 저장한 사용자의 지문 패턴을 비교하여 지문 인증을 수행하는 단계를 포함한다. 상기 AOD 영역이 상기 지문 인식 가능 영역 내에서 상기 이미지 센서와 중첩된다.
본 발명은 픽셀들로부터의 빛이 화면 상의 지문 패턴에서 반사될 때 그 빛을 이미지 센서로 감지하여 화면 상에서 지문을 감지할 수 있다. 특히, 본 발명은 화면의 일부 영역만 구동되는 AOD(Always-on-display) 구동 모드에서 AOD 영역을 지문 인식 가능한 영역에 설정하여 AOD 구동 모드에서 지문을 빠르고 정확하게 인식할 수 있다. 본 발명은 영상이 표시되는 화면 상에서 지문이 센싱될 수 있기 때문에 화면 상에서 지문 인증이 필요한 어플리케이션 또는 콘텐츠(contents)의 아이콘이나 실행/재생 파일이 사용자의 손가락이 화면 상에 터치될 때 사용자 인증 후 해당 어플리케이션, 콘텐츠, 파일에 대하여 억세스 권한을 부여할 수 있다
본 발명은 표시패널의 배면에 이미지 센서를 배치함으로써 표시패널의 구조나 제조 공정 변경 없이 지문 센서 일체형 전계 발광 표시장치를 구현할 수 있다. 본 발명은 화면 밖의 베젤 영역이나 홈 버튼에 지문 센서를 설치할 필요가 없으므로 전계 발광 표시장치의 베젤(Bezel) 축소 설계, 방수 설계, 디자인 자유도 등에서 유리하다.
본 발명은 화면 상에서 지문 인식이 가능한 영역에 AOD 를 표시하고, AOD 상에서 지문을 감지할 수 있다. 본 발명은 AOD 영역에서 픽셀들을 광원으로 이용하여 별도의 광원 없이 지문을 감지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 표시장치를 보여 주는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 지문 센서 일체형 표시패널의 단면 구조를 보여 주는 단면도이다.
도 3은 모바일 정보 단말기의 화면 상에서 지문 인식이 가능한 AOD 영역의 예를 보여 주는 도면들이다.
도 4는 지문 인식 이벤트가 감지될 때 AOD 영역이 발광되는 예를 보여 주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 지문 인식 방법을 보여 주는 흐름도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다는 것에 주의하여야 한다. 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 발명은 특허청구범위에 의해 정의된다.
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.
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.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
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.
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.
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.
본 발명의 표시장치는 모바일 정보 단말기에 적용될 수 있다. 모바일 정보 단말기는 휴대폰, 스마트폰, 태블릿 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 웨어리블(wearable) 기기 등을 포함한다. 모바일 정보 단말기는 대기 모드(또는 sleep mode) 또는 잠금 상태에서 소비 전력을 줄이기 위하여, 표시장치의 구동을 멈추어 소비 전력을 줄이고 있다. 그런데 사용자는 시계와 같이 단순한 정보를 볼 때 모바일 정보 단말기를 재가동(restart)하기 때문에 모바일 정보 단말기의 온/오프를 빈번하게 반복하여 불편함을 느낄 수 있다. 이러한 사용자의 불편함을 줄이기 위하여, 대기 모드 또는 잠금 상태에서 화면의 일부 영역에 존재하는 픽셀들만 구동하여 날짜, 시계 등의 정보를 표시해 주는 AOD 기능이 모바일 정보 단말기에 설정되고 있다. 모바일 정보 단말기는 AOD 기능이 활성화될 때 화면 전체를 구동하지 않고 화면 상에서 일부 픽셀들만 구동(partial display)하여 날짜, 시계 등 간단한 AOD 정보를 항상 표시한다. AOD 정보가 항상 같은 위치의 픽셀들에 표시되면 그 픽셀들의 열화가 다른 픽셀들에 비하여 더 빨리 진행되어 잔상이 보일 수 있다. 이를 개선하기 위하여, 화면 상에서 AOD 영역이 지문 인식이 가능한 영역 내에서 이동될 수 있다. 본 발명은 화면 상에서 지문 인식이 가능한 위치에 AOD 정보를 표시하고, AOD 영역에 지문 입력을 안내하는 이미지, 기호, 문자 등을 표시한다. 사용자는 지문 인식률이 높은 AOD 영역 상에서 지문을 입력하여 모바일 정보 단말기의 대기 모드 또는 잠금 상태를 해제할 수 있다. 따라서, 본 발명은 화면의 일부 영역만 구동되는 AOD 구동 모드에서 AOD 영역을 지문 인식 가능한 영역에 설정하여 AOD 구동 모드에서 지문을 빠르고 정확하게 인식할 수 있다.
이하의 실시예에서 “AOD 구동 모드”는 표시장치의 화면에서 지문 인식이 가능한 일부 영역의 픽셀들만 구동되고 나머지 화면 영역의 픽셀들은 구동되지 않는 동작 상태를 의미한다. 이하에서, “지문 인식 이벤트(event)”는 사용자가 지문 인식을 시도하는 상황을 의미한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들을 상세히 설명한다. 이하의 실시예들에서, 전계 발광 표시장치는 유기 발광 물질을 포함한 유기 발광 표시장치를 중심으로 설명한다. 하지만, 본 발명의 기술적 사상은 유기 발광 표시장치에 국한되지 않고, 무기발광 물질을 포함한 무기 발광 표시장치에도 적용될 수 있음에 주의하여야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 표시장치를 보여 주는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 표시장치는 표시 패널(100)과, 표시패널 구동 회로, 지문 센서 등을 구비한다.
표시 패널(100)은 화면(AA) 상에서 입력 영상을 표시하는 픽셀 어레이를 포함한다. 픽셀 어레이는 다수의 데이터 라인들(102), 데이터 라인들(102)과 교차되는 다수의 게이트 라인들(104), 및 매트릭스 형태로 배치되는 픽셀들을 포함한다. 픽셀들 각각은 컬러 구현을 위하여 적색 서브 픽셀, 녹색 서브 픽셀, 청색 서브 픽셀로 나뉘어질 수 있다. 픽셀들 각각은 백색 서브 픽셀을 더 포함할 수 있다. 서브 픽셀들(101) 각각은 픽셀 회로를 포함한다.
표시 패널(100) 상에 터치 센서들이 배치될 수 있다. 터치 입력은 별도의 터치 센서들을 이용하여 센싱되거나 픽셀들을 통해 센싱될 수 있다. 터치 센서들은 온-셀(On-cell type) 또는 애드 온 타입(Add on type)으로 표시 패널의 화면 상에 배치되거나 픽셀 어레이에 내장되는 인-셀(In-cell type) 터치 센서들로 구현될 수 있다.
표시패널(100)의 화면(AA) 상에서 지문을 감지할 수 있도록 표시패널(100)은 도 2에 도시된 바와 같이 지문 센서 일체형 구조를 갖는다. 지문 센서는 표시패널(100)의 화면(AA) 상에서 AOD 영역 내에서 존재하는 픽셀들과, AOD 영역과 대향하도록 표시패널(100)의 아래에 배치된 이미지 센서(300)를 포함한다. AOD 영역은 이미지 센서(300)의 광 수광면과 대향하여 화면(AA) 상에서 지문 인식이 가능한 위치로 설정된다. AOD가 화면(AA) 상에 표시될 때 AOD 영역 내의 픽셀들이 활성화되는 반면, AOD 영역 이외의 다른 영역의 픽셀들은 비활성화된다. 따라서, 화면 상에 AOD가 표시되면 AOD 영역 내의 픽셀들만 구동된다.
본 발명의 표시장치는 압력 센서(310)를 더 포함할 수 있다. 압력 센서(310)는 AOD 영역에 접촉되는 손가락의 압력을 감지하기 위하여 도 2에 도시된 바와 같이 이미지 센서(300) 근방에 설치될 수 있다.
표시 패널 구동 회로는 노말(Normal) 구동 모드에서 화면(AA) 전체의 픽셀들을 활성화하여 입력 영상의 픽셀 데이터를 기입하여 표시 패널(100)의 화면 상에 입력 영상을 표시한다. 표시 패널(100)의 픽셀들은 자발광 소자 예를 들어, 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode: 이하, "OLED"라 함)를 포함한다. OLED는 애노드 및 캐소드와, 이 전극들 사이에 형성된 유기 화합물층을 포함한다. 유기 화합물층은 정공주입층(Hole Injection layer, HIL), 정공수송층(Hole transport layer, HTL), 발광층(Emission layer, EML), 전자수송층(Electron transport layer, ETL) 및 전자주입층(Electron Injection layer, EIL)을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
표시패널 구동회로는 타이밍 콘트롤러(Timing controller, TCON)(130)의 제어 하에 AOD 구동 모드에서 AOD 영역의 픽셀들만 구동하여 AOD 영역 내의 픽셀들에 미리 설정된 AOD 정보의 데이터를 표시한다. 따라서, AOD 구동 모드에서 AOD 영역의 픽셀들만 활성화되고, AOD 영역 이외의 픽셀들은 구동되지 않기 때문에 비활성화 상태이다.
표시 패널 구동 회로는 데이터 구동부(110)와 게이트 구동부(120)를 구비한다. 데이터 구동부(110)와 데이터 라인들(102) 사이에 디멀티플렉서(112)가 배치될 수 있다. 표시 패널 구동 회로는 터치 센서들을 구동하기 위한 터치 센서 구동부를 더 구비할 수 있다. 터치 센서 구동부는 도 1에서 생략되어 있다. 모바일 기기에서 표시 패널 구동 회로, 타이밍 콘트롤러(130) 그리고 도시하지 않은 전원 회로는 하나의 드라이브 IC 내에 집적될 수 있다.
데이터 구동부(110)는 디지털-아날로그 변환기(Digital to Analog converter, 이하 DAC라 함)를 이용하여 매 프레임 기간마다 타이밍 콘트롤러(130)로부터 수신되는 입력 영상의 디지털 데이터를 아날로그 감마 보상 전압으로 변환하여 데이터 전압을 출력한다. 데이터 전압은 디멀티플렉서(112)와 데이터 라인(102)을 통해 픽셀들에 인가된다. 디멀티플렉서(112)는 다수의 스위치 소자들을 이용하여 데이터 구동부(110)와 데이터 라인들(102) 사이에 배치되어 데이터 구동부(110)로부터 출력되는 데이터 전압을 데이터 라인들(102)로 분배한다. 디멀티플렉서(112)에 의해 데이터 구동부(110)의 한 채널이 다수의 데이터 라인들에 시분할 연결되기 때문에 데이터 라인들(102)의 개수가 감소될 수 있다.
게이트 구동부(120)는 픽셀 어레이의 TFT(Thin film transistors) 및 배선들과 함께 표시 패널(100) 상의 베젤(bezel) 영역 상에 직접 형성되는 GIP(Gate in panel) 회로로 구현될 수 있다. 게이트 구동부(120)는 타이밍 콘트롤러(130)의 제어 하에 게이트 신호를 게이트 라인들(104)로 출력한다. 게이트 구동부(120)는 시프트 레지스터(Shift register)를 이용하여 게이트 신호를 시프트시킴으로써 그 신호들을 게이트 라인들(104)에 순차적으로 공급할 수 있다. 게이트 신호는 도시하지 않은 스캔 신호와 발광 신호 등을 포함할 수 있다. 스캔 신호는 데이터 신호와 동기된다. 발광 신호는 픽셀들의 발광 시간을 정의한다.
타이밍 콘트롤러(130)는 호스트 시스템(200)으로부터 입력 영상의 디지털 비디오 데이터(DATA)와, 그와 동기되는 타이밍 신호를 수신한다. 타이밍 신호는 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 클럭 및 데이터 인에이블신호(Data Enable, DE) 등을 포함할 수 있다.
호스트 시스템(200)은 입력 영상의 픽셀 데이터와 타이밍 신호를 타이밍 콘트롤러(130)에 전송한다. 호스트 시스템(200)은 모바일 정보 단말기의 AP(Application Processor)일 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 호스트 시스템(200)에는 각종 센서가 연결될 수 있다. 예를 들어, 호스트 시스템(200)은 근접 센서(320)에 연결될 수 있고 또한, 도시하지 않은 조도 센서, 자이로 센서 등에 연결될 수 있다.
타이밍 콘트롤러(130)는 호스트 시스템(200)으로부터 수신된 타이밍 신호(Vsync, Hsync, DE)를 바탕으로 데이터 구동부(110)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 데이터 타이밍 제어신호, 디멀티플렉서(112)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 스위치 제어신호, 게이트 구동부(120)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 타이밍 제어신호를 발생하여 표시 패널 구동 회로(100)의 동작 타이밍을 제어한다. 타이밍 콘트롤러(130)로부터 출력된 게이트 타이밍 제어신호는 도 1에서 생략된 레벨 시프터(Level shifter)를 통해 게이트 구동부(120)에 공급될 수 있다. 레벨 시프터는 게이트 타이밍 제어신호의 로우 레벨 전압(low level voltage)을 게이트 로우 전압(VGL)으로 변환하고, 게이트 타이밍 제어신호의 하이 레벨 전압(high level voltage)을 게이트 하이 전압(VGH)으로 변환한다.
도 2는 본 발명의 지문 센서 일체형 표시패널의 단면 구조를 보여 주는 단면도이다.
도 2를 참조하면, 표시패널(100)의 전면에 투명 기판(110)이 덮여질 수 있다. 투명 기판(110)는 커버 글라스(cover glass)일 수 있다. 사용자의 지문은 표시패널(100)의 화면 상에서 투명 기판(110) 상에 접촉될 수 있다.
표시패널(100)의 배면에 이미지 센서(300)와 압력 센서(310)가 배치될 수 있다. 압력 센서(310)는 이미지 센서(300)의 근방에 배치될 수 있다. 호스트 시스템(200)은 AOD 영역이나 그 근처에 배치된 압력 센서(310), 터치 센서, 이미지 센서를 이용하여 지문 인식 이벤트(event)를 판단할 수 있다. 예를 들어, AOD 구동 모드에서 AOD 영역이 터치되거나 AOD 영역의 조도가 낮아질 때 또는, AOD 영역이 손가락으로 눌려질 때 이 상황이 지문 인식 이벤트로 판단될 수 있다. 호스트 시스템(200)은 터치 센서로 AOD 영역의 터치 입력을 판단하고, 압력 센서(310)로 AOD 영역의 압력 변화를 판단할 수 있다. 이미지 센서(300)에 의해 AOD 영역 상의 조도 변화가 감지될 수 있다. 따라서, 호스트 시스템(200)은 AOD 구동 모드에서 이미지 센서(300)로 AOD 영역의 조도를 판단할 수 있다. AOD 구동 모드에서 AOD 영역 상에 사용자의 손가락이 가까이 접근하면 이미지 센서(300)의 수광량이 낮아지기 때문에 AOD 영역의 조도가 낮아지는 것을 알 수 있다. 호스트 시스템(200)은 지문 인식 이벤트가 감지될 때 이미지 센서(300)로부터 수신된 지문 패턴 이미지와 미리 저장된 사용자의 지문 패턴을 비교하여 지문 인증 처리를 실시한다.
화면(AA) 상에서 AOD 영역은 이미지 센서(300) 위에서 소정 크기로 설정되어 지문 인식이 가능한 영역이다. 이미지 센서(300)는 화면(AA) 상에서 AOD 영역의 픽셀들과 대향한다. 지문 인식 이벤트가 감지되면, 표시패널 구동회로는 지문 패턴이 접촉된 AOD 영역의 픽셀들을 발광시켜 지문 패턴을 감지한다. 이 때, AOD 영역의 픽셀들은 고휘도의 백색광, 녹색광 또는 청색광으로 발광할 수 있다. 따라서, AOD 구동 모드에서 지문 인식 이벤트가 발생될 때 AOD 영역의 픽셀들은 지문 패턴을 감지하기 위한 광원으로 동작한다. 지문 인식 이벤트가 감지될 때, AOD 영역 이외의 다른 픽셀들은 비활성화 상태를 유지하여 구동되지 않기 때문에 화면(AA)에서 AOD 영역을 제외한 나머지 영역이 검게 보인다.
이미지 센서(300)는 표시패널(100)의 기판 배면에 접착제(301)로 접착될 수 있다. 접착제(301)는 광 투과율이 높은 OCA(Optical clear Adhesive)로 선택될 수 있다. 표시패널(100)의 기판 배면에 폼 패드(Foam pad) 및 금속층(111)이 더 접착될 수 있다. 이미지 센서(300)의 광 수신 효율을 높이고 표시장치의 두께를 줄이기 위하여, 이미지 센서(300)는 폼 패드 및 금속층(111)의 홀(hole)에 의해 노출된 표시패널(100)의 배면에 직접 접착될 수 있다.
지문 인식 이벤트가 감지될 때, AOD 영역의 픽셀들이 발광되면 픽셀들로부터의 빛이 지문의 융선(Ridge, R)으로부터 반사되어 이미지 센서(300)의 포토 센서 픽셀들에 수광되는 반면, 지문의 골(Valley, V)에서 빛이 통과되어 거의 반사되지 않는다. 이미지 센서(300)의 포토 센서 픽셀들 각각은 빛을 전기적인 신호로 변환하는 포토 센서를 이용하여 지문의 골(R)로부터 반사된 빛을 전압으로 변환하고 그 전압을 증폭하여 디지털 데이터로 변환한다. 호스트 시스템(200)은 이미지 센서(300)에 의해 실시간 감지된 지문 패턴 데이터를 미리 저장된 사용자 지문 패턴과 비교하여 매칭 여부를 판단하는 지문 인증 절차를 수행한다. 이러한 지문 인증 절차를 통해 실시간 감지된 지문이 억세스가 허용된 사용자의 지문인지 결정된다.
이미지 센서(300)는 AOD 구동 모드에서 소비 전력이 증가되지 않도록 절전 모드로 동작하는 것이 바람직하다. 이미지 센서(300)의 절전 모드는 공지된 다양한 방법이 있으므로 이에 대한 상세한 설명을 생략한다. 지문 인식 이벤트가 감지될 때 호스트 시스템(200)은 AOD 영역의 픽셀들과 이미지 센서(300)의 휘도를 노말 구동 모드 상태로 높이기 위하여 인터럽트 신호(Interrupt)를 발생할 수 있다. 표시패널 구동회로는 호스트 시스템(200)으로부터 인터럽트 신호가 수신될 때 웨이크 업(wake up)되어 노말 구동 모드로 동작하여 AOD 영역의 픽셀 휘도를 높인다. 이미지 센서(300)는 호스트 시스템(200)으로부터의 인터럽트 신호에 응답하여 웨이크업되어 노말 구동 모드로 동작한다. 이미지 센서(300)가 노말 구동 모드로 동작하면 절전 모드에 비하여 소비 전력이 상승될 수 있다.
본 발명의 표시장치는 도 3 및 도 4의 예와 같이 모바일 정보 단말기의 화면을 구현할 수 있다.
도 3은 모바일 정보 단말기의 화면 상에서 지문 인식이 가능한 AOD 영역의 예를 보여 주는 도면들이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 모바일 정보 단말기는 AOD 구동 모드에서 AOD 영역(150)에 미리 설정된 AOD 정보를 표시하고 AOD 영역(150) 이외의 나머지 화면에서 픽셀들을 비활성화 상태로 제어한다. 따라서, 모바일 정보 단말기의 표시장치는 AOD 구동 모드에서 AOD 영역(150)에 AOD 정보를 표시하면서 소비 전력을 줄일 수 있다.
AOD 영역(150)은 화면(AA) 상에서 이미지 센서(300)와 중첩되는 지문 인식이 가능한 위치에 지정된다. 화면(AA) 상에서 AOD 영역(150)만 구동될 때 그 AOD 영역(150) 상에 사용자가 지문을 올려 놓을 수 있도록 AOD 영역에 지문 인식 위치를 직관적으로 알려 주는 이미지, 기호, 문자 등이 표시되는 것이 바람직하다. 지문 접촉을 안내하는 이미지는 아이콘 형태의 이미지일 수 있으나 이에 한정되지 않는다. AOD 영역(150)의 위치는 픽셀들의 열화를 분산하거나 그 이외의 다른 목적으로 이동될 수 있으나 지문 인식이 가능한 영역 내에서 이동된다. AOD 영역(150)은 미리 설정된 소정 시간 주기마다 이동될 수 있다.
도 4는 지문 인식 이벤트가 감지될 때 AOD 영역이 발광되는 예를 보여 주는 도면이다.
AOD 구동 모드에서 AOD 영역(150) 상에 터치 입력, 조도 변화, 압력 변화가 발생할 때, 호스트 시스템(200)은 지문 인식 이벤트를 감지한다. 호스트 시스템(200)은 지문 인식 이벤트가 감지될 때 AOD 영역(150) 내에서 픽셀들을 미리 설정된 휘도로 발광하여 지문 패턴을 감지한다. 이 때, 발광되는 픽셀들은 AOD 영역 내의 모든 픽셀들이거나 AOD 영역 내에서 지문 인식 영역으로 미리 설정된 국부 영역 내의 모든 픽셀들일 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 지문 인식 방법을 보여 주는 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 모바일 정보 단말기는 화면(AA)의 AOD 영역(150)에서 터치 입력이 발생하거나 압력 변화가 발생하거나 혹은, 조도가 변경될 때 지문 인식 이벤트를 감지한다(S1).
모바일 정보 단말기는 지문 인식 이벤트가 감지될 때 모바일 정보 단말기의 현재 구동 상태가 AOD 구동 모드인지 확인한다. 이는 단순히 지문 인식 이벤트로 추정될 때 모바일 정보 단말기의 오동작과 불필요한 소비 전력을 방지하기 위함이다. 예를 들어, 휴대폰 또는 스마트폰이 사용자의 주머니 속에 들어갈 때 지문 인식 이벤트로 감지될 수 있다. 이러한 상황에서 지문 인식 동작을 하지 않도록 모바일 정보 단말기의 현재 구동 상태가 AOD 구동 상태인지 확인할 필요가 있다.
호스트 시스템(200)은 근접 센서(320)를 이용하여 모바일 정보 단말기의 현재 상태가 AOD 구동 상태인지 확인할 수 있다(S2). 모바일 정보 단말기의 화면 상에서 물체가 소정의 거리 이하로 근접하면 모바일 정보 단말기는 AOD 구동 모드로 동작하지 않고 화면의 모든 서브 픽셀들이 비활성화될 수 있다. 이러한 상황은 사용자가 통화하기 위하여 스마트 폰을 뺨에 가까이하거나 주머니 또는 가방에 스마트 폰을 넣을 때 발생할 수 있다. 호스트 시스템(200)은 지문 인식 이벤트가 감지되면 근접 센서(320)의 신호를 분석하여 모바일 정보 단말기의 AOD 구동 여부를 체크한다. 모바일 정보 단말기의 화면에 물체가 근접하면, 호스트 시스템(200)은 지문 인식을 시작하지 않고 현재의 AOD 구동 모드를 유지한다.
AOD 구동 모드 상태에서 지문 인식이 시작되기 전까지 AOD 영역(150)의 픽셀들은 고휘도로 발광하지 않고 저휘도로 AOD 정보를 표시하고 이미지 센서(300)는 절전 모드로 동작한다. 따라서, AOD 구동 모드에서 표시장치는 절전 모드로 동작하여 그 소비 전력이 낮게 유지된다.
S2 단계에서 지문 인식 이벤트가 AOD 구동 모드에서 발생된 것으로 확인되면, AOD 영역(150)의 픽셀들이 고휘도로 발광되고, 이미지 센서(300)가 노말 구동 모드로 동작하여 지문 센서가 동작한다(S3 및 S4).
호스트 시스템(200)은 이미지 센서(300)로부터 출력되는 이미지의 지문 패턴과 미리 저장된 사용자의 지문 패턴을 비교하여 지문 인증을 실시한다. 표시패널의 지문 센서에 의해 실시간 감지된 지문 패턴이 미리 설정된 사용자의 지문 패턴과 동일할 때 모바일 정보 단말기의 대기 모드 또는 잠금 상태를 해제한다(S6). 반면에, 표시패널의 지문 센서에 의해 실시간 감지된 지문 패턴이 미리 설정된 사용자의 지문 패턴과 다르면 인증을 거부하고 AOD 구동 모드를 재개하여 S1 단계로 이행한다(S7).
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.
100 : 표시패널 AA : 표시패널의 화면
150 : AOD 영역 300 : 이미지 센서
310 : 압력 센서 320 : 근접 센서

Claims (11)

  1. 노말 구동 모드에서 화면의 전체 영역에 입력 영상을 표시하고, AOD(Always-on-display) 구동 모드에서 상기 화면의 지문 인식 가능 영역 내에서 설정된 AOD 영역에 미리 설정된 AOD 정보를 표시하는 표시패널;
    상기 지문 인식 가능 영역과 대향하는 이미지 센서; 및
    상기 노말 구동 모드에서 상기 화면의 모든 픽셀들을 활성화하고, 상기 AOD 구동 모드에서 상기 AOD 영역 내의 픽셀들만 활성화하고 상기 AOD 영역 이외의 픽셀들을 비활성화하는 표시패널 구동회로를 구비하고,
    상기 AOD 영역이 상기 지문 인식 가능 영역 내에서 상기 이미지 센서와 중첩되고,
    상기 AOD 구동 모드에서 상기 AOD 영역에 사용자의 지문 접촉을 안내하는 이미지, 기호, 문자 중 어느 하나가 표시되고,
    상기 AOD 구동 모드에서 상기 AOD 영역의 픽셀들이 상기 AOD 정보를 표시하고 상기 이미지 센서가 절전 모드로 동작하고, 상기 AOD 구동 모드에서 지문 인식 이벤트가 발생될 때 상기 AOD 영역의 픽셀들의 휘도가 상승하고 상기 이미지 센서가 노말 구동 모드로 동작하여 지문이 인식되는 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 AOD 영역이 상기 지문 인식 가능 영역 내에서 이동되는 표시장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 노말 구동 모드에서 화면의 전체 영역에 입력 영상을 표시하고, AOD(Always-on-display) 구동 모드에서 상기 화면 내의 지문 인식 가능 영역 내에서 설정된 AOD 영역에 미리 설정된 AOD 정보를 표시하는 표시패널;
    상기 지문 인식 가능 영역과 대향하는 이미지 센서;
    상기 노말 구동 모드에서 상기 화면의 모든 픽셀들을 활성화하고, 상기 AOD 구동 모드에서 상기 AOD 영역 내의 픽셀들만 활성화하고 상기 AOD 영역 이외의 픽셀들을 비활성화하는 표시패널 구동회로; 및
    상기 AOD 구동 모드에서 상기 AOD 영역의 픽셀들이 상기 AOD 정보를 표시하는 동안 상기 이미지 센서를 절전 모드로 제어하고, 상기 AOD 구동 모드에서 지문 인식 이벤트가 발생될 때 상기 이미지 센서를 노말 구동 모드로 제어하여 지문 인증을 수행하는 호스트 시스템을 구비하고,
    상기 AOD 영역이 상기 지문 인식 가능 영역 내에서 상기 이미지 센서와 중첩되고,
    상기 AOD 구동 모드에서 상기 AOD 영역에 사용자의 지문 접촉을 안내하는 이미지, 기호, 문자 중 어느 하나가 표시되고,
    상기 AOD 구동 모드에서 상기 지문 인식 이벤트가 발생될 때 상기 AOD 영역의 픽셀들의 휘도가 상승하는 모바일 정보 단말기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 AOD 영역이 상기 지문 인식 가능 영역 내에서 이동되는 모바일 정보 단말기.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 호스트 시스템이,
    상기 지문 인식 이벤트가 감지될 때 근접 센서를 이용하여 상기 화면이 상기 AOD 구동 모드로 상기 AOD 구동 영역의 픽셀들이 동작하는지 확인하고,
    상기 지문 인식 이벤트가 감지될 때 인터럽트 신호를 발생하여 상기 AOD 영역의 휘도를 높이고 상기 이미지 센서를 상기 노말 구동 모드로 전환하는 모바일 정보 단말기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 표시패널 구동회로는 상기 인터럽트 신호에 응답하여 상기 AOD 영역의 픽셀들의 휘도를 높이고,
    상기 이미지 센서는 상기 인터럽트 신호에 응답하여 상기 절전 모드로부터 상기 노말 구동 모드로 전환되는 모바일 정보 단말기.
  9. 삭제
  10. 노말 구동 모드에서 화면의 모든 픽셀들을 활성화하여 상기 화면의 전체 영역에 입력 영상을 표시하고, AOD 구동 모드에서 AOD 영역 내의 픽셀들만 활성화하고 상기 AOD 영역 이외의 픽셀들을 비활성화하여 상기 AOD 영역에만 미리 설정된 AOD 정보와, 사용자의 지문 접촉을 안내하는 이미지, 기호, 문자 중 어느 하나를 표시하는 단계;
    상기 AOD 구동 모드에서 상기 AOD 영역 근방에 위치한 터치 센서, 이미지 센서 및 압력 센서 중 어느 하나를 이용하여 지문 인식 이벤트를 감지하는 단계;
    상기 지문 인식 이벤트가 감지될 때 상기 AOD 영역의 휘도를 높이는 단계; 및
    상기 AOD 구동 모드에서 상기 지문 인식 이벤트가 발생될 때 상기 이미지 센서가 노말 구동 모드로 동작하여 상기 이미지 센서로부터 출력되는 이미지의 지문 패턴과 미리 저장한 사용자의 지문 패턴을 비교하여 지문 인증을 수행하는 단계를 포함하고,
    상기 AOD 영역이 상기 지문 인식 가능 영역 내에서 상기 이미지 센서와 중첩되는 지문 인식 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 지문 인식 이벤트가 감지될 때 근접 센서를 이용하여 상기 AOD 구동 모드로 상기 AOD 구동 영역의 픽셀들이 동작하는지 확인하는 단계를 더 포함하는 지문 인식 방법.
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