KR102570180B1 - 지문 센서 일체형 전계 발광 표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 지문 센서 일체형 전계 발광 표시장치에 관한 것으로, 다수의 디스플레이 픽셀들을 포함한 디스플레이 패널, 상기 디스플레이 패널의 상면에 접착된 투명 기판, 및 상기 디스플레이 패널의 하면에 접착된 이미지 센서를 구비한다. 상기 디스플레이 패널의 픽셀 어레이에서 적어도 일부 영역에 배치된 디스플레이 픽셀들 각각은 광 투과 영역을 포함한다. 상기 이미지 센서는 다수의 포토 센서들을 포함한다. 상기 광 투과 영역 내에 하나 이상의 포토 센서들이 노출된다. 상기 이미지 센서의 해상도는 상기 디스플레이 패널의 해상도 이상이다.

Description

지문 센서 일체형 전계 발광 표시장치{ELECTROLUMINESCENT DISPLAY DEVICE INTEGRATED WITH FINGERPRINT SENSOR}
본 발명은 지문 센서 일체형 전계 발광 표시장치에 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. 디스플레이 패널에 지문 센서를 배치하기 위하여, 디스플레이 패널의 구조가 변경될 수 있다.
액정표시장치(Liquid Crystal Display Device: LCD)에 지문 센서가 배치될 수 있는데, 화면 영역에서 디스플레이 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 많이 있기 때문에 디스플레이 패널 아래에 지문 센서를 배치하기가 어렵다.
본 발명은 화면 상에서 지문을 센싱할 수 있는 지문 센서를 일체화한 전계 발광 표시장치를 제공한다.
본 발명의 전계 발광 표시장치는 다수의 디스플레이 픽셀들을 포함한 디스플레이 패널, 상기 디스플레이 패널의 상면에 접착된 투명 기판, 및 상기 디스플레이 패널의 하면에 접착된 이미지 센서를 구비한다. 상기 디스플레이 패널의 픽셀 어레이에서 적어도 일부 영역에 배치된 디스플레이 픽셀들 각각은 광 투과 영역을 포함한다. 상기 이미지 센서는 다수의 포토 센서들을 포함한다. 상기 광 투과 영역 내에 하나 이상의 포토 센서들이 노출된다. 상기 이미지 센서의 해상도가 상기 디스플레이 패널의 해상도 이상이다.
상기 전계 발광 표시장치는 상기 투명 기판의 일측 가장자리 아래에 배치된 광원, 상기 광원과 상기 투명 기판 사이에 배치되어 상기 투명 기판 내에서 빛이 전반사될 수 있는 각도로 상기 광원으로부터의 빛을 굴절하는 입광 소자, 상기 디스플레이 패널의 화면 상에서 상기 디스플레이 패널과 상기 투명 기판 사이에 배치되어 상기 투명 기판 내에서 진행하는 빛의 일부가 상기 투명 기판의 하면을 통해 상기 디스플레이 패널 쪽으로 진행할 수 있도록 상기 투명 기판 내에서 진행하는 빛의 일부를 굴절하는 출광 소자, 및 상기 출광 소자와 상기 디스플레이 패널 사이에 배치되고 상기 출광 소자 보다 낮은 굴절율을 갖는 저 굴절층을 더 구비한다.
상기 디스플레이 픽셀들 중에서 적어도 일부가 센서 모드에서 발광한다. 상기 디스플레이 픽셀들로부터의 빛이 상기 투명 기판 상의 지문에서 반사되어 상기 광 투과 영역을 통해 상기 이미지 센서 쪽으로 진행한다.
상기 전계 발광 표시장치는 상기 디스플레이 패널의 하면에 접착된 하나 이상의 광원, 및 상기 광원과 상기 투명 기판 사이에 배치되어 상기 투명 기판 내에서 빛이 전반사될 수 있는 각도로 상기 광원으로부터의 빛을 굴절하는 입광 소자를 더 구비한다.
상기 전계 발광 표시장치는 상기 디스플레이 패널과 상기 이미지 센서 사이에 배치되어 상기 이미지 센서 쪽으로 진행하는 빛을 집속하는 광 집속 소자를 더 구비한다.
본 발명의 전계 발광 표시장치는 다수의 디스플레이 픽셀들을 포함한 디스플레이 패널, 상기 디스플레이 패널의 상면에 접착된 투명 기판, 및 상기 디스플레이 패널의 하면에 접착된 이미지 센서를 구비한다. 센서 모드에서 상기 디스플레이 픽셀들 중 적어도 일부가 포토 센서로 구동되거나 상기 디스플레이 패널에 포토 센서들이 내장된다. 상기 디스플레이 패널의 픽셀 어레이에서 적어도 일부 영역에 배치된 디스플레이 픽셀들 각각은 광 투과 영역을 포함한다. 상기 이미지 센서는 다수의 포토 센서들을 포함한다. 상기 광 투과 영역 내에 하나 이상의 포토 센서들이 노출된다. 상기 광 투과 영역 내에 하나 이상의 포토 센서들이 노출된다. 상기 이미지 센서의 해상도가 상기 디스플레이 패널의 해상도 이상이다.
본 발명은 디스플레이 패널에 내장되거나 디스플레이 패널 아래에 배치된 센서 픽셀들을 이용하여 화면 상에서 지문을 감지할 수 있다. 광원은 디스플레이 패널 상에 배치된 지향성 광원 장치 또는 디스플레이 패널의 픽셀들로 구현할 수 있다. 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 사용자의 지문과 지정맥을 동시에 센싱하여 사용자의 멀티 생체 생체 정보 인증 결과를 바탕으로 보안 콘텐츠 접근의 보안성을 강화할 수 있다.
본 발명은 디스플레이 패널의 하면에 이미지 센서를 배치함으로써 디스플레이 패널의 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.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 지향성 광원 장치를 보여 주는 단면도 및 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 투명 기판 내에서의 광 경로를 나타내는 단면도이다.
도 3은 디스플레이 패널 상에 배치된 지향성 광원 장치를 보여 주는 단면도 및 평면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전계 발광 표시장치를 보여 주는 단면도이다.
도 5는 디스플레이 패널의 디스플레이 픽셀 내에 형성된 광투과 영역을 보여 주는 도면이다.
도 6은 도 5에서 선 “Ⅰ-Ⅰ'”를 따라 절취한 디스플레이 패널의 단면도이다.
도 7은 도 5 및 6과 같은 디스플레이 픽셀 내의 광 투광 영역을 통해 이미지 센서에 빛이 수광될 때 얻어진 지문 패턴 이미지를 개략적으로 보여 주는 도면이다.
도 8은 지문 아래에 이미지 센서의 모든 센서 픽셀들이 배치된 예를 보여 주는 도면이다.
도 9는 도 8과 같은 이미지 센서로부터 얻어진 지문 패턴 이미지를 개략적으로 보여 주는 도면이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전계 발광 표시장치를 보여 주는 단면도이다.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 전계 발광 표시장치를 보여 주는 단면도이다.
도 12는 본 발명의 제4 실시예에 따른 전계 발광 표시장치를 보여 주는 단면도이다.
도 13은 본 발명의 제5 실시예에 따른 전계 발광 표시장치를 보여 주는 단면도이다.
도 14는 본 발명의 제6 실시예에 따른 전계 발광 표시장치를 보여 주는 단면도이다.
도 15는 본 발명의 제7 실시예에 따른 전계 발광 표시장치를 보여 주는 단면도이다.
도 16은 본 발명의 제8 실시예에 따른 전계 발광 표시장치를 보여 주는 단면도이다.
도 17은 본 발명의 제9 실시예에 따른 전계 발광 표시장치를 보여 주는 단면도이다.
도 18은 도 17에 도시된 광 집속 소자를 상세히 보여 주는 단면도이다.
도 19 및 도 20은 본 발명의 실시예에 따른 전계 발광 표시장치의 디스플레이 패널을 플렉시블 기판 상에 구현한 예를 보여 주는 단면도들이다.
도 21은 센서 픽셀의 일 예를 보여 주는 회로도이다.
도 22 내지 도 24는 도 21에 도시된 센서 픽셀의 제조 공정을 단계적으로 보여 주는 단면도들이다.
도 25는 센서 소자가 PiN 다이오드로 구현된 예를 보여 주는 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.
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.
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. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성 요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
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.
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 무기발광 표시장치에 적용될 수 있음에 주의하여야 한다.
본 발명은 디스플레이 패널 상에 도 1 내지 도 3과 같은 지향성 광원 장치(SLS)를 배치하고 디스플레이 패널의 아래에 이미지 센서를 배치함으로써 입력 영상이 표시되는 화면 상에서 지문을 센싱할 수 있다. 지향성 광원 장치(SLS)에 사용자의 지문이 접촉되면 그 지문으로부터 반사된 빛이 이미지 센서에 의해 전기적인 신호로 변환되어 지문 패턴이 검출된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 지향성 광원 장치(SLS)를 보여 주는 단면도 및 평면도이다. 도 2는 도 1에 도시된 투명 기판(CP) 내에서의 광 경로를 나타내는 단면도이다. 도 3은 디스플레이 패널(DP) 상에 배치된 지향성 광원 장치(SLS)를 보여 주는 단면도 및 평면도이다.
도 1을 참조하면, 지향성 광원 장치(SLS)는 투명 기판(CP), 광원(LS), 입광 소자(CHOE), 출광 소자(VHOE), 및 저 굴절층(LR)을 구비한다.
지향성 광원 장치(SLS)는 시준된(collimated) 빛을 투명 기판(CP) 내에서 대면적으로 확산하는 광학 장치이다. 광원(LS)은 시준된 빛을 제공하는 것이 바람직하다. 광원(LS)은 적외선(IR) 대역의 레이저 빛을 입광 소자(CHOE)로 조사한다.
입광 소자(CHOE)는 광원(LS)과 투명 기판(CP) 사이에 배치되어 투명 기판(CP) 내에서 빛이 전반사될 수 있는 각도로 광원(LS)으로부터의 빛을 굴절한다. 출광 소자(VHOE)는 디스플레이 패널의 화면 상에서 디스플레이 패널과 투명 기판(CP) 사이에 배치되어 투명 기판(CP) 내에서 진행하는 빛의 일부가 투명 기판의 하면을 통해 디스플레이 패널 쪽으로 진행할 수 있도록 투명 기판(CP) 내에서 진행하는 빛의 일부를 굴절 시킨다. 저 굴절층(LR)은 출광 소자(VHOE)와 디스플레이 패널 사이에 배치되고 출광 소자(VHOE) 보다 낮은 굴절율을 갖는다.
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 디스플레이 패널(100)에서 영상이 표시되는 화면의 픽셀 어레이가 배치된다.
입광 소자(CHOE)는 광원(LS)으로부터의 시준된 빛을 투명 기판(CP)으로 확산하면서 시준성을 갖도록 전환하는 광학 소자이다. 입광 소자는(CHOE) 이미지 인식과는 직접 관련이 없으므로, 디스플레이 패널의 가장자리에 배치될 수 있다. 입광 소자(CHOE)는 광원(LS)과 대향하여야 한다.
출광 소자(VHOE) 및 입광 소자(CHOE)는 동일 평면 상에 배치될 수 있다. 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(holograph pattern)을 포함하는 광학 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.
출광 소자(VHOE) 및 입광 소자(CHOE)와, 디스플레이 패널(DP) 사이에는 저 굴절층(LR)이 배치된다. 저 굴절층(LR)은 투명 기판(CP) 및 출광 소자(VHOE)보다 낮은 굴절율을 갖는다.
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. 저 굴절층(LR)의 굴절율은 인지하고자 하는 지문(IM) 즉, 피부의 굴절율과 비슷한 것이 좋다. 예를 들어, 사람의 피부가 갖는 굴절율인 1.39와 유사한 1.4 정도의 굴절율을 가질 수 있다.
입광 소자(CHOE)와 대향하도록 광원(LS)이 배치되어 있다. 광원(LS)은 레이저와 같이 시준성이 높은 빛을 제공하는 것이 바람직하다.
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.
입광 소자(CHOE)는 입사광(100)을 입사각을 갖는 진행광(200)으로 굴절시켜 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.
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 저 굴절층(LR)을 투과한다. 즉, 출사광(300)은 투명 기판(CP)의 상부 표면에서 전반사되어, 하부 표면을 투과하는 검출광(혹은, '센싱광')(400)이 된다.
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.
이러한 방식으로 투명 기판(CP)의 끝 변에 도달할 때까지 출사광(300)이 추출된다. 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.
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.
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.
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.
도 2를 참조하여, 광원(LS)에서 제공된 시준된 빛이 투명 기판(CP) 내에서 어떠한 경로를 거쳐, 이미지 검출에 사용하는 지향성(Directional) 빛으로 전환되는지 설명하기로 한다.
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.
진행광(200)의 입사각(θ)은 출광 소자(VHOE)와 저 굴절층(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, 저 굴절층(LR)의 굴절율이 1.4일 경우, 출광 소자(VHOE)와 저 굴절층(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.
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 저 굴절층(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.
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.
디스플레이 패널의 아래에 접착된 광학식 지문 센서는 검출광(400)을 수광함으로써, 투명 기판(CP) 상의 지문 패턴 이미지를 판별할 수 있다.
도 3은 지향성 광원 장치(SLS) 아래에 디스플레이 패널(DP)이 배치된 상태에서 광 경로를 보여 주는 도면이다.
도 3을 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.
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.
디스플레이 패널(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.
투명 기판(CP) 상에 지문이 접촉되면, 지문의 융선(Ridge)과 골(Valley) 중에서 골 위치의 투명 기판(CP) 표면으로부터 빛이 반사되고, 그 빛은 출광 소자(VHOE)와 저 굴절층(LR)을 통과하여 디스플레이 패널(CP) 쪽으로 진행한다. 투명 기판(CP)과 접촉된 지문의 융선(Ridge)에서, 빛은 피부를 통해 외부로 투과된다.
본 발명은 도 3에서 센싱 영역(SA) 아래에 이미지 센서를 배치하여 이미지 센서에 수광되는 광 효율을 높이고, 사용자가 그 위치를 쉽게 알 수 있도록 화면 상에 그 위치를 지시하는 이미지를 표시할 수 있다. 이미지 센서는 센싱 영역(SA)을 향하도록 디스플레이 패널 내에 내장되거나 디스플레이 패널 아래에 배치된다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전계 발광 표시장치를 보여 주는 단면도이다. 도 5는 디스플레이 패널의 디스플레이 픽셀 내에 형성된 광투과 영역을 보여 주는 도면이다. 도 6은 도 5에서 선 “Ⅰ-Ⅰ'”를 따라 절취한 디스플레이 패널의 단면도이다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 디스플레이 패널(DPNL) 상에 지향성 광원 장치(SLS)가 배치된다. 출광 소자(VHOE)와 저 굴절층(LR)은 디스플레이 패널(DPNL) 상에 배치된다. 저 굴절층(LR)은 디스플레이 패널(DPNL) 상에 광학 접착제(Optical clear adhesive, OCA)로 접착될 수 있다.
이미지 센서(ISS)는 광학 접착제(OCA), 감압 접착제(Pressure sensitive adhesive, PSA) 등의 접착제로 디스플레이 패널(DPNL)의 기판에 접착된다. 이미지 센서(ISS)는 디스플레이 패널(DPNL)을 사이에 두고 투명 기판(CP), 출광 소자(VHOE) 및 저 굴절층(LR)과 대향한다. 따라서, 지문으로부터 반사된 빛은 디스플레이 패널(DPNL)을 통해 이미지 센서(ISS)에 수광된다. 이미지 센서(ISS)는 다수의 포토 센서 픽셀들(이하, “센서 픽셀”이라 함)을 포함한다. 센서 픽셀들(SS) 각각은 빛을 전기적인 신호로 변환하는 포토 다이오드를 이용하여 지문으로부터 반사된 빛을 전압으로 변환하고 그 전압을 증폭하여 디지털 데이터로 변환한다.
디스플레이 패널(DPNL)을 통과하여 이미지 센서(ISS)로 진행하는 빛의 경로를 확보하기 위하여, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 디스플레이 패널(DPNL)의 디스플레이 픽셀(PIX) 내에 광 투과 영역(A)이 형성된다. 광 투과 영역(A)은 화면의 적어도 일부 영역 예를 들어, 센싱 영역(SA)의 디스플레이 픽셀들(PIX) 각각에 형성될 수 있다. 광 투과 영역(A)은 디스플레이 픽셀(PIX) 내에서 금속이나 블랙 매트릭스가 없는 영역이다. 광투광 영역(A) 내에서 하나 이상의 센서 픽셀들(SS)이 배치된다. 센서 픽셀들(SS) 중 일부는 디스플레이 픽셀들(PIX)의 광차단 또는 광흡수 매질에 의해 가려져 지문으로부터 반사된 빛에 노출되지 않는다. 센서 픽셀들(SS) 중 일부는 광 투과 영역(A) 뿐만 아니라 그 주변에도 배치되면 미스 얼라인(Mis align)에 효과적으로 대처할 수 있다.
이미지 센서(ISS)의 해상도는 지문 인증 과정에서 지문 인식이 될 수 있도록 디스플레이 패널(DPNL)의 화면 해상도 이상이어야 한다. 광 투과 영역(A) 내에 하나 이상의 센서 픽셀들(SS)이 배치될 수 있도록 센서 픽셀(SS)의 광 노출 면적은 광투과 영역 이하이다. 하나의 디스플레이 픽셀(PIX) 내에서, 디스플레이 픽셀(PIX)의 길이를 "PD", 센서 픽셀(SS)의 길이를 "PS", 광 투과 영역(A)의 길이라 할 때 그들 간의 관계는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 PD ≥ PS, PA ≥ PS 가 된다. 여기서, 길이는 Y축 방향 또는 X축 방향의 길이일 수 있다.
디스플레이 패널(DPNL)의 화면은 입력 영상을 재현하는 픽셀 어레이를 포함한다. 픽셀 어레이는 다수의 데이터 라인들과, 데이터 라인들과 교차되는 다수의 게이트 라인들, 및 매트릭스 형태로 배치되는 디스플레이 픽셀들(PXL)을 포함한다. 디스플레이 픽셀들 각각은 컬러 구현을 위하여 적색 서브 픽셀, 녹색 서브 픽셀, 청색 서브 픽셀로 나뉘어질 수 있고 또한, 백색 서브 필터을 더 포함할 수 있다. 서브 픽셀들 각각은 OLED를 포함한다. 화면의 적어도 일부 영역 예를 들어, 센싱 영역(SA)에서 디스플레이 픽셀들(PIX)마다 빛이 수광되는 센서 픽셀들(SS)이 배치된다. 지문 인증이 가능하도록 디스플레이 패널(DPNL)의 해상도는 300 DPI(dots per inch) 이상 바람직하게는 400 DPI 이상이어야 한다.
전계 발광 표시장치에서 픽셀들의 구동 특성 차이를 보상하기 위한 보상 회로는 내부 보상 회로와 외부 보상 회로로 나뉘어질 수 있다. 내부 보상 회로는 픽셀들 각각에 배치된 내부 보상 회로를 이용하여 구동 소자의 문턱 전압을 샘플링하여 픽셀 데이터의 데이터 전압에 문턱 전압을 더하여 픽셀들을 구동함으로써 구동 소자들 간의 문턱 전압 편차를 픽셀 회로 내부에서 자동으로 보상한다. 외부 보상 회로는 구동 소자들의 전기적 특성을 센싱(sensing)하고, 그 센싱 결과를 바탕으로 입력 영상의 픽셀 데이터를 변조함으로써 픽셀들 각각의 구동 특성 변화를 보상한다. 디스플레이 패널(DPNL)은 내부 보상 회로, 또는 외부 보상 회로를 포함할 수 있다.
투명 기판(CP) 상에 지문이 접촉될 때 이미지 센서(ISS)로부터 변환된 데이터를 이미지로 재생하면, 광 투과 영역들(A)이 디스플레이 픽셀(PIX) 단위로 분리되어 있기 때문에 도 7과 같이 단속적인 지문 패턴이 얻어진다. 이 지문 패턴의 선명도는 실제 사용자의 지문 보다 낮지만, 디스플레이 패널(DPNL)의 해상도가 지문 인증을 위해 요구되는 최소 해상도 300 DPI 보다 크기 때문에 지문 인증에 전혀 문제가 없다.
도 8의 예와 같이 지문(IM) 아래에 모든 센서 픽셀들(SS)이 배치되면 도 9에 도시된 바와 같이 끊김 없는 선명한 지문 패턴을 얻을 수 있다. 그러나, 도 8과 같은 경우에 지문이 접촉되는 영역에 디스플레이 픽셀들을 형성할 수 없기 때문에 화면 상에서 지문을 센싱할 수 없다. 반면에, 본 발명은 디스플레이 픽셀 내에 작은 광 투과 영역을 통해 센서 픽셀들이 빛에 노출되기 때문에 입력 영상이 표시되는 화면 상에서 지문 센싱을 할 수 있다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전계 발광 표시장치를 보여 주는 단면도이다. 도 10에 도시된 구성 요소들 중에서 전술한 실시예와 실질적으로 동일한 구성에 대하여 동일한 도면 부호를 붙이고 그에 대한 상세한 설명을 생략한다.
도 10을 참조하면, 디스플레이 패널(DPNL)의 상면에 투명 기판(CP), 출광소자(VHOE2), 및 저 굴절층(LR)이 적층된다. 저 굴절층(LR)은 디스플레이 패널(DPNL) 상에 접착된다. 이 실시예는 도 4에 도시된 실시예에 비하여, 광원(LS)과 입광 소자(CHOE)가 삭제된 표시장치의 단면 구조이다.
디스플레이 패널(DPNL)의 센싱 영역(SA)에 배치된 디스플레이 픽셀들(PIX)은 센서 모드에서 광원으로 동작하여 미리 설정된 휘도로 발광한다. 센싱 영역(SA)에 배치된 디스플레이 픽셀들(PIX)은 디스플레이 모드에서 다른 픽셀들(PIX)과 마찬가지로 입력 영상의 픽셀 데이터 계조에 따른 휘도로 발광하여 입력 영상을 재현한다.
출광 소자(VHOE2)는 홀로그래피 패턴을 이용하여 디스플레이 픽셀들(PIX)로부터의 빛을 투명 기판(CP)의 전반사 임계각보다 큰 각도로 굴절시켜 투명 기판(CP) 내에서 전반사를 유도하고 그 중 일부 빛을 이미지 센서(ISS) 쪽으로 굴절시킨다.
이미지 센서(ISS)는 디스플레이 패널(DPNL)의 하면에 접착된다. 이미지 센서(ISS)는 디스플레이 패널(DPNL)을 사이에 두고 투명 기판(CP), 출광 소자(VHOE2) 및 저 굴절층(LR)과 대향한다. 지문으로부터 반사된 빛은 디스플레이 패널(DPNL)의 광 투과 영역(A)을 통해 이미지 센서(ISS)에 수광된다. 이미지 센서(ISS)의 센서 픽셀들(SS) 각각은 빛을 전기적인 신호로 변환하는 포토 센서를 포함하여 지문으로부터 반사된 빛을 전압으로 변환하고 그 전압을 증폭하여 디지털 데이터로 변환한다.
디스플레이 패널(DPNL)을 통과하여 이미지 센서(ISS)로 진행하는 빛의 경로를 확보하기 위하여, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 디스플레이 패널(DPNL)의 디스플레이 픽셀(PIX) 내에 광 투과 영역(A)이 형성된다. 광 투과 영역(A)은 화면의 적어도 일부 영역 예를 들어, 센싱 영역(SA)의 디스플레이 픽셀들(PIX) 각각에 형성될 수 있다. 지문 인증이 가능하도록 디스플레이 패널(DPNL)의 해상도는 300 DPI(dots per inch) 이상 바람직하게는 400 DPI 이상이어야 한다.
이미지 센서(ISS)의 해상도는 지문 인증 과정에서 지문 인식이 될 수 있도록 디스플레이 패널(DPNL)의 화면 해상도 이상이어야 한다. 광 투과 영역(A) 내에 하나 이상의 센서 픽셀들(SS)이 배치될 수 있도록 센서 픽셀(SS)의 광 노출 면적은 광투과 영역 이하이다. 하나의 디스플레이 픽셀(PIX) 내에서, 디스플레이 픽셀(PIX)의 길이를 "PD", 센서 픽셀(SS)의 길이를 "PS", 광 투과 영역(A)의 길이라 할 때 그들 간의 관계는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 PD ≥ PS, PA ≥ PS 가 된다.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 전계 발광 표시장치를 보여 주는 단면도이다. 도 11에 도시된 구성 요소들 중에서 전술한 실시예와 실질적으로 동일한 구성에 대하여 동일한 도면 부호를 붙이고 그에 대한 상세한 설명을 생략한다.
도 11을 참조하면, 디스플레이 패널(DPNL) 상에 투명 기판(CP)이 접착된다. 이 실시예는 도 10에 도시된 실시예에 비하여 출광소자(VHOE2)와 저 굴절층(LR)이 제거된다.
디스플레이 패널(DPNL)의 센싱 영역(SA)에 배치된 디스플레이 픽셀들(PIX)은 센서 모드에서 광원으로 동작하여 미리 설정된 휘도로 발광한다. 센싱 영역(SA)에 배치된 디스플레이 픽셀들(PIX)은 디스플레이 모드에서 다른 픽셀들(PIX)과 마찬가지로 입력 영상의 픽셀 데이터 계조에 따른 휘도로 발광하여 입력 영상을 재현한다.
이미지 센서(ISS)는 디스플레이 패널(DPNL)의 기판에 접착된다. 지문으로부터 반사된 빛은 디스플레이 패널(DPNL)의 광 투과 영역(A)을 통해 이미지 센서(ISS)에 수광된다. 이미지 센서(ISS)의 센서 픽셀들(SS) 각각은 빛을 전기적인 신호로 변환하는 포토 센서를 포함하여 지문으로부터 반사된 빛을 전압으로 변환하고 그 전압을 증폭하여 디지털 데이터로 변환한다.
이 실시예에서, 출광 소자(VHOE2)가 없기 때문에 디스플레이 픽셀들(PIX)로부터의 빛은 투명 기판(CP) 내에서 전반사되지 않고 투명 기판(CP)을 통해 지문으로부터 반사된다. 지문으로부터 반사된 빛이 이미지 센서(ISS)에 입사된다. 지문의 융선(Ridge)으로부터 반사되어 이미지 센서(ISS)에 수광된 광량은 지문의 골(Valley)에서 반사된 빛에 비하여 크다. 이미지 센서(ISS)는 지문의 융선(Ridge)과 골(Valley)에서 빛의 반사율 차이로 지문 패턴을 감지할 수 있다.
디스플레이 패널(DPNL)을 통과하여 이미지 센서(ISS)로 진행하는 빛의 경로를 확보하기 위하여, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 디스플레이 패널(DPNL)의 디스플레이 픽셀(PIX) 내에 광 투과 영역(A)이 형성된다. 광 투과 영역(A)은 화면의 적어도 일부 영역 예를 들어, 센싱 영역(SA)의 디스플레이 픽셀들(PIX) 각각에 형성될 수 있다. 지문 인증이 가능하도록 디스플레이 패널(DPNL)의 해상도는 300 DPI(dots per inch) 이상 바람직하게는 400 DPI 이상이어야 한다.
이미지 센서(ISS)의 해상도는 지문 인증 과정에서 지문 인식이 될 수 있도록 디스플레이 패널(DPNL)의 화면 해상도 이상이어야 한다. 광 투과 영역(A) 내에 하나 이상의 센서 픽셀들(SS)이 배치될 수 있도록 센서 픽셀(SS)의 광 노출 면적은 광투과 영역 이하이다. 하나의 디스플레이 픽셀(PIX) 내에서, 디스플레이 픽셀(PIX)의 길이를 "PD", 센서 픽셀(SS)의 길이를 "PS", 광 투과 영역(A)의 길이라 할 때 그들 간의 관계는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 PD ≥ PS, PA ≥ PS 가 된다.
도 12는 본 발명의 제4 실시예에 따른 전계 발광 표시장치를 보여 주는 단면도이다. 도 12에 도시된 구성 요소들 중에서 전술한 실시예와 실질적으로 동일한 구성에 대하여 동일한 도면 부호를 붙이고 그에 대한 상세한 설명을 생략한다.
도 12를 참조하면, 디스플레이 패널(DPNL)의 상면에 투명 기판(CP)이 접착된다. 디스플레이 패널(DPNL)의 하면에 하나 이상의 광원(LS2)과 이미지 센서(ISS)가 배치된다.
광원들(LS2)과 디스플레이 패널(DPNL)의 기판 사이에 입광 소자(CHOE2)가 접착된다. 입광 소자(CHOE2)는 광원(LS2)과 투명 기판(CP) 사이에 배치되어 투명 기판(CP) 내에서 빛이 전반사될 수 있는 각도로 광원(LS2)으로부터의 빛을 굴절한다. 입광 소자(CHOE2)를 통과한 빛은 디스플레이 패널(DPNL)의 광 투과 영역(A)을 투과하여 투명 기판(CP) 내에서 전반사되고, 지문의 골(Valley)에서 반사되는 반면에 지문의 융선(Ridge)에서 외부로 투과된다.
이미지 센서(ISS)는 디스플레이 패널(DPNL)의 하면에 접착된다. 지문으로부터 반사된 빛은 디스플레이 패널(DPNL)의 광 투과 영역(A)을 통해 이미지 센서(ISS)에 수광된다. 이미지 센서(ISS)의 센서 픽셀들(SS) 각각은 빛을 전기적인 신호로 변환하는 포토 센서를 포함하여 지문으로부터 반사된 빛을 전압으로 변환하고 그 전압을 증폭하여 디지털 데이터로 변환한다.
도 13은 본 발명의 제5 실시예에 따른 전계 발광 표시장치를 보여 주는 단면도이다. 도 13에 도시된 구성 요소들 중에서 전술한 실시예와 실질적으로 동일한 구성에 대하여 동일한 도면 부호를 붙이고 그에 대한 상세한 설명을 생략한다.
도 13을 참조하면, 디스플레이 패널(DPNL)의 상면에 투명 기판(CP)이 접착된다. 디스플레이 패널(DPNL)의 하면에 하나 이상의 광원(LS3)이 배치된다.
광원(LS3)과 디스플레이 패널(DPNL)의 기판 사이에 입광 소자(CHOE3)가 접착된다. 입광 소자(CHOE3)는 광원(LS3)과 투명 기판(CP) 사이에 배치되어 투명 기판(CP) 내에서 빛이 전반사될 수 있는 각도로 광원(LS3)으로부터의 빛을 굴절한다. 입광 소자(CHOE3)를 통과한 빛은 디스플레이 패널(DPNL)의 광 투과 영역(A)을 투과하여 투명 기판(CP) 내에서 전반사되고, 지문의 골(Valley)에서 반사되는 반면에 지문의 융선(Ridge)에서 외부로 투과된다.
디스플레이 픽셀들(PIX)의 OLED는 역방향 바이어스가 인가될 때 그 OLED가 빛에 노출되면 OLED에서 광 전류(photo current)가 발생된다. 센서 모드에서 OLED에 역바이스를 인가하면 디스플레이 픽셀의 OLED가 포토 센서로 동작한다. 이를 이용하여 센서 모드에서 지문으로부터 반사된 빛은 역방향 바이어스가 인가되는 OLED 즉, 포토 센서로 광전 변환된다. 다른 실시예로서, 디스플레이 패널(DPNL)의 픽셀 어레이 내에서 별도의 포토 센서를 광 투과 영역들(A) 각각에 하나 이상 배치하는 방법도 가능하다. 따라서, 이 실시예는 디스플레이 패널(DPNL) 상에 별도의 이미지 센서를 접착하는 것이 아니라 디스플레이 픽셀들을 이용하거나 별도의 포토 센서들을 픽셀 어레이 내에 내장함으로써 화면 상의 어느 위치에서도 지문 센싱이 가능하게 한다. 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
도 14는 본 발명의 제6 실시예에 따른 전계 발광 표시장치를 보여 주는 단면도이다. 도 14에 도시된 구성 요소들 중에서 전술한 실시예와 실질적으로 동일한 구성에 대하여 동일한 도면 부호를 붙이고 그에 대한 상세한 설명을 생략한다.
도 14를 참조하면, 디스플레이 패널(DPNL)의 상면에 투명 기판(CP)이 접착된다. 디스플레이 패널(DPNL)의 하면에 이미지 센서(ISS4)와 하나 이상의 광원(LS4)이 배치된다.
광원(LS4)과 디스플레이 패널(DPNL)의 기판 사이에 입광 소자(CHOE4)가 접착된다. 입광 소자(CHOE4)는 광원(LS3)과 투명 기판(CP) 사이에 배치되어 투명 기판(CP) 내에서 빛이 전반사될 수 있는 각도로 광원(LS4)으로부터의 빛을 굴절한다. 입광 소자(CHOE3)를 통과한 빛은 디스플레이 패널(DPNL)의 광 투과 영역(A)을 투과하여 투명 기판(CP) 내에서 전반사되고, 지문의 골(Valley)에서 반사되는 반면에 지문의 융선(Ridge)에서 외부로 투과된다.
이미지 센서(ISS4)는 디스플레이 패널(DPNL)의 하면에 접착된다. 지문으로부터 반사된 빛은 디스플레이 패널(DPNL)의 광 투과 영역(A)을 통해 이미지 센서(ISS)에 수광된다. 이미지 센서(ISS)의 센서 픽셀들(SS) 각각은 빛을 전기적인 신호로 변환하는 포토 센서를 포함하여 지문으로부터 반사된 빛을 전압으로 변환하고 그 전압을 증폭하여 디지털 데이터로 변환한다.
전술한 도 13의 실시예와 마찬가지로, 디스플레이 패널(DPNL)의 픽셀 어레이는 디스플레이 픽셀들(PIX)의 OLED에 역바이어스를 인가하거나 그 픽셀 어레이에 내장된 별도의 포토 센서들이 배치될 수 있다. 이 실시예는 화면 상의 어느 위치에서도 지문 센싱을 검출할 수 있다.
디스플레이 패널(DPNL)의 픽셀 어레이에 내장된 센서 픽셀들(SS)을 이용하여 지문 패턴을 감지하고, 이미지 센서(ISS4)로 지정맥을 감지할 수 있다. 이 경우, 동시에 센싱된 감지한 지문 패턴과 지정맥 패턴을 미리 저장된 사용자의 지문 패턴과 지정맥 패턴과 각각 비교함으로써 지문 패턴을 지정맥 인증 결과로 검증할 수 있기 때문에 더 안전한 사용자 인증을 할 수 있다. 이미센 센서(ISS4)로 지문 패턴을 감지하고, 픽셀 어레이에 내장된 센서 픽셀들(SS)로 지정맥을 감지할 수도 있다.
이미지 센서(ISS~ISS4)는 공지된 어떠한 이미지 센서로 구현될 수 있고, 도 15 내지 도 17과 같은 센서 패널로 구현될 수도 있다.
도 15 내지 도 17에 도시된 센서 패널(SPNL)은 디스플레이 패널(DPNL)의 TFT(Thin Film Transistor) 어레이 공정으로 구현될 수 있다. 따라서, 디스플레이 패널(DPNL)의 제조 공정 라인에서 센서 패널(SPNL)이 제작될 수 있다. 디스플레이 패널(DPNL)과 센서 패널(SPNL)의 TFT 어레이에서 TFT들은 산화물 반도체를 포함한 TFT(Oxide TFT), 비정질 실리콘(a-Si)을 포함한 TFT(a-Si TFT), 저온 폴리 실리콘(Low Temperature Poly Silicon, LTPS)을 포함한 TFT(LTPS TFT) 중 하나 이상으로 구현될 수 있다. TFT는 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) 구조로 구현될 수 있다. TFT는 n 타입 트랜지스터(NMOS) 또는 p 타입 트랜지스터(PMOS) 중 어는 하나 또는 그 조합으로 구현될 수 있다.
도 15는 본 발명의 제7 실시예에 따른 전계 발광 표시장치를 보여 주는 단면도이다.
도 15를 참조하면, 디스플레이 패널(DPNL)은 기판(SUB2) 상에 형성된 픽셀 어레이, 픽셀 어레이를 덮는 봉지 기판(ENCAP), 봉지 기판(ENCAP) 상에 배치된 터치 센서 패널(TSP), 및 터치 센서 패널(TSP) 상에 접착된 편광 필름(POL)을 포함한다. 픽셀 어레이는 TFT 어레이와, 그 TFT 어레이에 연결된 OLED 어레이를 포함한다. TFT 어레이는 데이터 라인들, 게이트 라인들, 및 TFT들을 포한다. OLED 어레이는 TFT들에 연결된 픽셀들의 OLED를 포함한다. 기판(SUB2)의 전면(前面)에 픽셀 어레이가 형성되고, 그 기판(SUB2)의 배면에 센서 패널(SPNL)이 접착제(GLUE)로 접착될 수 있다.
디스플레이 패널(DPNL) 상에 지향성 광원 장치(SLS)가 배치된다. 출광 소자(VHOE)와 저 굴절층(LR)은 디스플레이 패널(DPNL) 상에 배치된다. 저 굴절층(LR)은 디스플레이 패널(DPNL) 상에 접착제(OCA)로 접착될 수 있다. 광원(LS)이 적외선 파장의 빛을 발생할 때, 센서 패널(SPNL)과 사용자의 지문 사이에 적외선 파장의 선택성을 높이기 위해 적외선 필터가 추가될 수 있다. 예컨대, 적외선 필터는 디스플레이 패널(DPNL)에서 도 5 및 도 6에서 광 투과 영역(A)에 배치될 수 있다.
센서 패널(SPNL)은 센서 픽셀들이 배치된다. 센서 픽셀들은 도 21에 도시된 바와 같이 포토 다이오드(Photo diode), 스위치 소자, 커패시터 등을 포함할 수 있다. 포토 다이오드는 TFT로 구현되거나 PiN 다이오드로 구현될 수 있다.
센서 패널(SPNL)은 기판(SUB1) 상에 형성된 다수의 센서 픽셀(SS)과, 센서 픽셀들(SS)을 사이에 두고 기판(SUB1)에 백 플레이트(Back plate, BP)을 구비한다. 백 플레이트(BP)은 접착제(GLUE)로 기판(SUB1)에 접착될 수 있다. 센서 픽셀들(SS)은 기판(SUB1)의 전면(前面) 상에 형성될 수 있다. 기판(SUB2)의 배면이 디스플레이 패널(DPNL)의 기판(SUB1) 배면에 접착된다.
센서 패널(SPNL)의 기판(SUB1)을 PI(Polyimide) 필름 기판과 같은 플렉시블(flexible) 기판으로 사용할 경우에, 센서 픽셀의 제조 공정 중에 플렉시블 기판을 지지하는 캐리어(Carrier) 기판이 필요하다. 센서 픽셀의 제조 공정을 마친 후에 캐리어 기판으로부터 플렉시블 기판을 분리하기 전에 백 플레이트(BP)를 센서 픽셀들이 생성된 플렉시블 기판 면에 접착하면, 캐리어 기판 분리 후에 센서 패널(SPNL)을 디스플레이 패널(DPNL)에 쉽게 접착할 수 있다. 백 플레이트(BP)를 접착하는데 사용되는 접착제(GLUE)와 기판(SUB1)에 디스플레이 패널(DPNL)을 접착하는데 사용되는 접착제(GLUE)를 FSA(Face Seal Adhesive)로 사용하면 디스플레이 패널(DPNL)의 수분 침투를 효과적으로 막을 수 있다.
도 16은 본 발명의 제8 실시예에 따른 전계 발광 표시장치를 보여 주는 단면도이다. 도 16에 도시된 구성 요소들 중에서 도 15의 실시예와 실질적으로 동일한 구성에 대하여 동일한 도면 부호를 붙이고 그에 대한 상세한 설명을 생략한다.
도 16을 참조하면, 디스플레이 패널(DPNL) 상에 접착제(OCA)로 투명 기판(CP)이 접착된다. 지향성 광원 장치(SLS)에서 투명 기판(CP)을 제외한 다른 구성 요소들이 제거된다.
디스플레이 픽셀들(PIX)은 센서 모드에서 광원으로 동작하여 미리 설정된 휘도로 발광한다. 디스플레이 픽셀들(PIX)은 디스플레이 모드에서 다른 픽셀들(PIX)과 마찬가지로 순방향 바이어스가 인가되어 입력 영상의 픽셀 데이터 계조에 따른 휘도로 발광하여 입력 영상을 재현한다.
디스플레이 픽셀들(PIX)로부터의 빛은 투명 기판(CP) 내에서 전반사되지 않고 투명 기판(CP)을 통해 지문으로부터 반사된다. 지문으로부터 반사된 빛이 센서 패널(SPNL)의 센서 픽셀들(SS)에 입사된다. 지문의 융선(Ridge)으로부터 반사되어 광 투과 영역(A)을 통해 센서 픽셀들(SS)에 수광된 광량은 지문의 골(Valley)에서 반사된 빛에 비하여 크다. 센서 패널(SPNL)은 지문의 융선(Ridge)과 골(Valley)에서 빛의 반사율 차이로 지문 패턴을 감지할 수 있다.
도 17은 본 발명의 제9 실시예에 따른 전계 발광 표시장치를 보여 주는 단면도이다. 도 17에 도시된 구성 요소들 중에서 도 15 및 도 16의 실시예와 실질적으로 동일한 구성에 대하여 동일한 도면 부호를 붙이고 그에 대한 상세한 설명을 생략한다.
도 17을 참조하면, 디스플레이 패널(DPNL) 상에 접착제(OCA)로 투명 기판(CP)이 접착된다. 지향성 광원 장치(SLS)에서 투명 기판(CP)을 제외한 다른 구성 요소들이 제거된다. 디스플레이 픽셀들(PNL) 중에서 적어도 일부가 센서 모드에서 광원으로 동작한다. 따라서, 이 실시예의 광원 구현 방법과 지문 센싱 원리는 도 16의 실시예와 실질적으로 동일하다.
이 실시예에서, 전계 발광 표시장치는 디스플레이 패널(DPNL)과 센서 패널(SPNL) 사이에 배치된 광 집속 소자(LENS)를 더 구비한다. 광 집속 소자(LENS)는 접착제로 디스플레이 패널(PNL)과 센서 패널(SPNL) 사이에 접착될 수 있다. 광 집속 소자(LENS)는 디스플레이 패널(DPNL)의 광 투과 영역(A)을 통해 입사된 빛을 센서 픽셀(SS)에 집광함으로써 센서 픽셀(SS)의 수광 효율을 높일 수 있다. 광 집속 소자(LENS)는 도 18에서 (A)와 같은 렌즈, 또는 (B)와 같은 핀 홀 어레이(Pin hole array)로 구현될 수 있다.
도 19 및 도 20은 본 발명의 실시예에 따른 전계 발광 표시장치의 디스플레이 패널을 플렉시블 기판 상에 구현한 예를 보여 주는 단면도들이다.
도 19는 지향성 광원 장치(SLS)가 없는 예이다. 도 19를 참조하면, 디스플레이 패널 상에 접착된 투명 기판(11), 디스플레이 패널 아래에 배치된 이미지 센서(23), 디스플레이 패널을 구동하기 위한 드라이브 집적 회로(Integrated Circuit, 이하 “IC”라 함)(25)를 구비한다.
디스플레이 패널은 백 플레이트(19) 상에 접착된 유기 박막 필름(17), 유기 박막 필름(17) 상에 형성된 픽셀 어레이(16), 픽셀 어레이(16) 상에 배치된 터치 센서 패널(15), 및 터치 센서 패널(15) 상에 접착된 편광 필름(14)을 포함한다. 디스플레이 픽셀들(PIX)은 전술한 광 투과 영역(A)이 형성된다.
편광 필름(14)은 디스플레이 패널 상에서 외부광 반사를 차단하여 야외 시인성을 개선한다. 편광 필름(14)은 원 편광자(또는 λ/4 판)을 포함할 수 있다. 편광 필름(14)은 접착제(13) 예를 들어, OCA로 투명 기판(11) 상에 접착된다.
백 플레이트(19)는 PET(Polyethylene terephthalate) 기판일 수 있다. 백 플레이트(19)는 픽셀 어레이(16)가 습도에 노출되지 않도록 투습을 차단하고 픽셀 어레이(16)를 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 픽셀 어레이(16)와 터치 센서 패널(15)에 인가되는 전원이나 신호를 공급하기 위한 배선들이 형성될 수 있다.
픽셀 어레이(16)는 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. 픽셀 어레이(16)의 데이터 라인들은 드라이브 IC(25)에 연결되어 드라이브 IC(25)로부터 데이터 신호를 공급 받는다. 터치 센서 패널(15)는 터치 센서 구동부에 의해 구동되어 터치 입력을 감지하고, 터치 입력 각각의 좌표와 식별 코드(ID)를 호스트 시스템으로 전송한다.
이미지 센서(23)는 디스플레이 패널의 광 투과 영역을 통해 입사된 빛을 전기적인 신호로 변환하여 지문 데이터 또는 지정맥 데이터를 출력한다. 이미지 센서(23)은 디스플레이 패널의 구조 변경 없이 픽셀 어레이(16) 아래에 접착되어 베젤 크기에 영향을 주지 않는다. 이미지 센서(23)의 수신부가 투명 기판(11)을 향하도록 이미지 센서(23)는 디스플레이 패널에 접착된다. 이미지 센서(23)와 디스플레이 패널 사이에 공기층(air gap)이 존재하면 센서 성능이 현저히 저하하거나 지문 센싱이 불가능할 수 있다. 따라서, 이미지 센서(23)의 수신부는 접착제(22)로 디스플레이 패널의 백 플레이트(19)에 접착된다. 이미지 센서의 수신부에는 수광 효율을 높이기 위한 렌즈가 설치될 수 있다.
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. 백 플레이트(19) 상에 센서 패널(SPNL)이 적층될 수 있다.
이미지 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. 이미지 센서(23)은 홀(30) 내에 배치되어 그 수신부가 백 플레이트(19)에 접착된다. 미드 프레임(27)은 이미지 센서(23)이 삽입되는 홀을 노출하는 홀(hole)을 구비할 수 있다. 백 플레이트(19)와 폼 패드(20)의 홀에 이미지 센서(23)가 삽입된 상태에서 이미지 센서(23)가 백 플레이트(16)에 접착됨으로써 지문과 이미지 센서(23) 사이에 빛의 경로를 확보하고 표시장치의 구조를 슬림화할 수 있다.
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.
제1 플렉시블 기판(24)의 일측은 미드 프레임(Mid-frame)(27)의 바닥부 안쪽면 상에서 이미지 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 서로 분리될 수 있다.
미드 프레임(27)은 플라스틱과 같은 수지로 제작될 수 있다. 미드 프레임(27)은 디스플레이 패널(14, 15, 16, 17, 19), 이미지 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.
유기 박막 필름(17)의 일측은 디스플레이 패널의 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.
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. 제2 플렉시블 기판(26) 상에서 미드 프레임(27)의 바닥부 바깥쪽 면에 노출된 부분에 실장된다.
제1 플렉시블 기판(24)은 이미지 센서(23)를 호스트 시스템의 메인 보드 및/또는 드라이브 IC(25)에 연결한다. 호스트 시스템은 제1 플렉시블 기판(24)을 통해 이미지 센서(23)에 연결되어 이미지 센서(23)과 데이터를 교환하고 이미지 센서(23)를 제어한다.
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, 이미지 센서(23)로부터 수신된 지문 정보를 바탕으로 사용자 인증을 실행한다.
도 20은 지향성 광원 장치(SLS)가 디스플레이 패널 상에 접착된 예이다. 도 20에서, 도 19의 실시예와 실질적으로 동일한 구성에 대하여는 동일한 도면 부호를 붙이고 그에 대한 상세한 설명을 생략한다.
도 20을 참조하면, 본 발명의 표시장치는 디스플레이 패널 상에 배치된 지향성 광원 장치를 구비한다. 지향성 광원 장치는 광원(33), 입광 소자(31), 투명 기판(11) 및 출광 소자(32)를 구비한다. 지향성 광원 장치(11, 31, 32, 33)는 도면에서 생략된 저 굴절층을 더 구비할 수 있다.
광원(33)은 투명 기판(11)의 일측 가장자리 아래에 배치된다. 입광 소자(31)와 출광 소자(32)는 투명 기판(11)과 디스플레이 패널 사이에 배치된다. 입광 소자(31)와 출광 소자(32)는 투명 기판(11)에 접착되고, 디스플레이 패널의 편광 필름(14)은 출광 소자(32)에 접착된다.
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 저 굴절층을 통과하여 디스플레이 패널의 광 투과 영역(A)을 통과하여 이미지 센서(23)의 수광부로 조사될 수 있다. 입광 소자(31)와 출광 소자(32)는 홀로그래피 패턴을 포함하는 광학 소자로 구현될 수 있다.
도 21은 센서 픽셀(SS)의 일 예를 보여 주는 회로도이다.
도 21을 참조하면, 센서 픽셀(SS)는 센서 소자(T1), 스위치 소자(T2), 및 커패시터(Cst)를 포함한다. 센서 소자(T1)와 스위치 소자(T2)는 도 22 내지 도 24에 도시된 바와 같이 트랜지스터들로 구현될 수 있다.
센서 소자(T1)가 오프 상태일 때, 센서 소자(T1)는 빛에 노출되면 광 전류(photo current)를 발생하고, 그 전류가 커패시터(Cst)가 충전된다. 게이트 신호(Gate)가 인가되면, 스위치 소자(T2)가 턴-온되어 커패시터(Cst)에 저장된 센서 신호의 전압이 배선(RL)을 통해 센서 신호 처리 회로(ROIC)에 공급된다. 센서 신호 처리 회로(ROIC)는 센서 신호를 증폭하고 디지털 데이터로 변환하여 호스트 시스템으로 전송한다.
도 22 내지 도 24는 도 21에 도시된 센서 픽셀의 제조 공정을 단계적으로 보여 주는 단면도들이다.
도 22 내지 도 24를 참조하면, 캐리어 기판(CARG) 상에 센서 소자(T1)와 스위치 소자(T2)가 형성된다. 센서 소자(T1)와 스위치 소자(T2)는 트랜지스터로 구현된다. 캐리어 기판(CARG) 상에 유기 박막 필름(PI)과 희생층(BUF)이 적층된다. 희생층(BUF) 상에 광 차단막(LS)이 형성되고, 그 위에 반도체 패턴(ACT), 게이트 절연막(GI), 게이트 금속 패턴(GE), 소스-드레인 금속 패턴(SDE) 등이 적층된다. 트랜지스터의 게이트는 게이트 금속 패턴(GE)으로 형성되고, 소스 및 드레인은 소스-드레인 금속 패턴(SDE)으로 형성된다. 층간 절연막(ILO)는 게이트 금속 패턴(GE)과 소스-드레인 금속 패턴(SDE)을 절연한다. 센서 소자(T1)와 스위치 소자(T2)는 평탄화층(OC)에 의해 덮여진다. 평탄화층(OC)은 생략될 수 있다.
백 플레이트(BC)는 도 23에 도시된 바와 같이 접착제(GLUE)로 평탄화층(OC)에 접착된다. 이어서, 레이저 릴리즈(Laser Release) 공정에서 캐리어 기판(CARG)과 유기 박막 필름(PI)이 분리되고 이 때 희생층(BUF)이 제거된다. 이어서, 백 플레이트(BC)가 도 24에 도시된 바와 같이 아래에 위치하도록 센서 패널을 뒤집은 후에 그 후에 유기 박막 필름(PI) 상에 접착제(GLUE)로 디스플레이 패널(DPNL)을 접착한다. 라미네이팅(laminating) 공정으로 센서 패널(SPNL) 상에 디스플레이 패널(DPNL)이 접착될 수 있다.
도 25는 센서 소자(T1)가 PiN 다이오드로 구현된 예를 보여 주는 단면도이다.
도 25를 참조하면, PiN 다이오드의 반도체층(PIN)은 p+ 층, 진성 반도체 층(Intrinsic semiconductor), n+ 층이 적층된 구조를 갖는다. PiN 다이오드의 일측 전극은 스위치 소자(T2)에 연결된다.
스위치 소자(T2)는 기판(SUB1) 상에 보텀 게이트(Bottom gate) 구조의 트랜지스터로 형성될 수 있다. 스위치 소자(T2)는 게이트 금속 패턴(GE)으로 형성된 게이트, 게이트 절연막(GI)을 사이에 두고 게이트 금속 패턴(GE)과 중첩된 반도체 패턴, 반도체 패턴과 접촉된 소스-드레인 금속 패턴(SDE)으로 형성된 소스 및 드레인을 포함한다. 제1 보호막(PA1)은 스위치 소자(T2)를 덮고, 제2 보호막은 PiN 다이오드(PIN)를 덮는다.
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.
11 : 투명 커버 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
DPNL : 디스플레이 패널 PXL : 디스플레이 픽셀
SPNL : 센서 패널 SS : 센서 픽셀
SLS : 지향성 광원 장치 LR : 저 굴절층

Claims (10)

  1. 다수의 디스플레이 픽셀들을 포함한 디스플레이 패널;
    상기 디스플레이 패널의 상면에 접착된 투명 기판;
    상기 디스플레이 패널의 하면에 접착된 이미지 센서;
    상기 투명 기판의 일측 가장자리 아래에 배치된 광원;
    상기 광원과 상기 투명 기판 사이에 배치되어 상기 투명 기판 내에서 빛이 전반사될 수 있는 각도로 상기 광원으로부터의 빛을 굴절하는 입광 소자;
    상기 디스플레이 패널의 화면 상에서 상기 디스플레이 패널과 상기 투명 기판 사이에 배치되어 상기 투명 기판 내에서 진행하는 빛의 일부가 상기 투명 기판의 하면을 통해 상기 디스플레이 패널 쪽으로 진행할 수 있도록 상기 투명 기판 내에서 진행하는 빛의 일부를 굴절하는 출광 소자; 및
    상기 출광 소자와 상기 디스플레이 패널 사이에 배치되고 상기 출광 소자 보다 낮은 굴절율을 갖는 저 굴절층을 구비하고,
    상기 디스플레이 패널의 픽셀 어레이에서 적어도 일부 영역에 배치된 디스플레이 픽셀들 각각은 광 투과 영역을 포함하고,
    상기 이미지 센서는 다수의 포토 센서들을 포함하고,
    상기 광 투과 영역 내에 하나 이상의 포토 센서들이 노출되며,
    상기 이미지 센서의 해상도가 상기 디스플레이 패널의 해상도 이상인 지문 센서 일체형 전계 발광 표시장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스플레이 픽셀들 중에서 적어도 일부가 센서 모드에서 발광하고, 상기 디스플레이 픽셀들로부터의 빛이 상기 투명 기판 상의 지문에서 반사되어 상기 광 투과 영역을 통해 상기 이미지 센서 쪽으로 진행하는 지문 센서 일체형 전계 발광 표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스플레이 패널의 하면에 접착된 하나 이상의 광원; 및
    상기 광원과 상기 투명 기판 사이에 배치되어 상기 투명 기판 내에서 빛이 전반사될 수 있는 각도로 상기 광원으로부터의 빛을 굴절하는 입광 소자를 더 구비하는 지문 센서 일체형 전계 발광 표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스플레이 패널과 상기 이미지 센서 사이에 배치되어 상기 이미지 센서 쪽으로 진행하는 빛을 집속하는 광 집속 소자를 더 구비하는 지문 센서 일체형 전계 발광 표시장치.
  6. 다수의 디스플레이 픽셀들을 포함한 디스플레이 패널;
    상기 디스플레이 패널의 상면에 접착된 투명 기판; 및
    상기 디스플레이 패널의 하면에 접착된 이미지 센서를 구비하고,
    센서 모드에서 상기 디스플레이 픽셀들 중 적어도 일부가 포토 센서로 구동되거나 상기 디스플레이 패널에 포토 센서들이 내장되고,
    상기 디스플레이 패널의 픽셀 어레이에서 적어도 일부 영역에 배치된 디스플레이 픽셀들 각각은 광 투과 영역을 포함하고,
    상기 이미지 센서는 다수의 포토 센서들을 포함하고,
    상기 광 투과 영역 내에 하나 이상의 포토 센서들이 노출되고,
    상기 이미지 센서의 해상도가 상기 디스플레이 패널의 해상도 이상인 지문 센서 일체형 전계 발광 표시장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    센서 모드에서 상기 디스플레이 패널의 화면에서 적어도 일부 영역에 배치된 디스플레이 픽셀들의 유기 발광 다이오드에 역방향 바이어스가 인가되어 포토 센서로 동작하고,
    디스플레이 모드에서 상기 디스플레이 패널의 화면에서 적어도 일부 영역에 배치된 디스플레이 픽셀들의 유기 발광 다이오드에 순방향 바이어스가 인가되어 입력 영상의 픽셀 데이터를 표시하는 지문 센서 일체형 전계 발광 표시장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 역방향 바이어스가 인가되는 디스플레이 픽셀들을 통해 지문 패턴이 센싱되고,
    상기 이미지 센서를 통해 지정맥 패턴이 센싱되는 지문 센서 일체형 전계 발광 표시장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 역방향 바이어스가 인가되는 디스플레이 픽셀들을 통해 지정맥 패턴이 센싱되고,
    상기 이미지 센서를 통해 지문 패턴이 센싱되는 지문 센서 일체형 전계 발광 표시장치.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 디스플레이 패널과 상기 이미지 센서 사이에 배치되어 상기 이미지 센서 쪽으로 진행하는 빛을 집속하는 광 집속 소자를 더 구비하는 지문 센서 일체형 전계 발광 표시장치.
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