KR102623166B1 - 서브픽셀, 구동 회로 및 디스플레이 장치 - Google Patents

서브픽셀, 구동 회로 및 디스플레이 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102623166B1
KR102623166B1 KR1020170181915A KR20170181915A KR102623166B1 KR 102623166 B1 KR102623166 B1 KR 102623166B1 KR 1020170181915 A KR1020170181915 A KR 1020170181915A KR 20170181915 A KR20170181915 A KR 20170181915A KR 102623166 B1 KR102623166 B1 KR 102623166B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
period
sensing
voltage
transistor
fingerprint
Prior art date
Application number
KR1020170181915A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20190079861A (ko
Inventor
김주한
김진성
이해원
Original Assignee
엘지디스플레이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지디스플레이 주식회사 filed Critical 엘지디스플레이 주식회사
Priority to KR1020170181915A priority Critical patent/KR102623166B1/ko
Publication of KR20190079861A publication Critical patent/KR20190079861A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102623166B1 publication Critical patent/KR102623166B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V40/00—Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
    • G06V40/10—Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
    • G06V40/12—Fingerprints or palmprints
    • G06V40/13—Sensors therefor
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/20—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
    • G09G3/22—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources
    • G09G3/30—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources using electroluminescent panels
    • G09G3/32—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources using electroluminescent panels semiconductive, e.g. using light-emitting diodes [LED]
    • G09G3/3208—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources using electroluminescent panels semiconductive, e.g. using light-emitting diodes [LED] organic, e.g. using organic light-emitting diodes [OLED]
    • G09G3/3225—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources using electroluminescent panels semiconductive, e.g. using light-emitting diodes [LED] organic, e.g. using organic light-emitting diodes [OLED] using an active matrix
    • G09G3/3233—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources using electroluminescent panels semiconductive, e.g. using light-emitting diodes [LED] organic, e.g. using organic light-emitting diodes [OLED] using an active matrix with pixel circuitry controlling the current through the light-emitting element
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2230/00—Details of flat display driving waveforms
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2300/00—Aspects of the constitution of display devices
    • G09G2300/04—Structural and physical details of display devices
    • G09G2300/0439—Pixel structures
    • G09G2300/0452—Details of colour pixel setup, e.g. pixel composed of a red, a blue and two green components
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2300/00—Aspects of the constitution of display devices
    • G09G2300/08—Active matrix structure, i.e. with use of active elements, inclusive of non-linear two terminal elements, in the pixels together with light emitting or modulating elements
    • G09G2300/0809—Several active elements per pixel in active matrix panels
    • G09G2300/0842—Several active elements per pixel in active matrix panels forming a memory circuit, e.g. a dynamic memory with one capacitor
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2320/00—Control of display operating conditions
    • G09G2320/02—Improving the quality of display appearance
    • G09G2320/0209—Crosstalk reduction, i.e. to reduce direct or indirect influences of signals directed to a certain pixel of the displayed image on other pixels of said image, inclusive of influences affecting pixels in different frames or fields or sub-images which constitute a same image, e.g. left and right images of a stereoscopic display
    • G09G2320/0214—Crosstalk reduction, i.e. to reduce direct or indirect influences of signals directed to a certain pixel of the displayed image on other pixels of said image, inclusive of influences affecting pixels in different frames or fields or sub-images which constitute a same image, e.g. left and right images of a stereoscopic display with crosstalk due to leakage current of pixel switch in active matrix panels

Abstract

본 발명의 실시예들은 지문 센싱이 가능하도록 하는 서브픽셀 구조와, 구동 회로 및 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 서브픽셀 내 스위칭 트랜지스터에 연결된 광 센서를 이용하여 지문 터치 시 발생하는 전압 변동을 센싱하고 지문의 마루와 골을 인식할 수 있도록 한다. 서브픽셀 단위로 검출된 센싱 신호를 이용하여 지문의 마루와 골을 인식함으로써 지문의 마루와 골을 구분하여 사용자의 지문을 센싱할 수 있도록 하며, 디스플레이 패널의 액티브 영역에서 디스플레이 구동을 위한 구성을 유지하면서 지문 센싱이 가능한 디스플레이 장치를 제공한다.

Description

서브픽셀, 구동 회로 및 디스플레이 장치{SUBPIXEL, DRIVING CIRCUIT AND DISPLAY DEVICE}
본 발명의 실시예들은 서브픽셀, 구동 회로 및 디스플레이 장치에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 화상을 표시하는 디스플레이 장치에 대한 다양한 요구가 증가하고 있으며, 액정 디스플레이 장치(Liquid Crystal Display Device), 플라즈마 디스플레이 장치(Plasma Display Device), 유기발광 디스플레이 장치(Organic Light Emitting Display Device) 등과 같은 다양한 유형의 디스플레이 장치가 활용되고 있다.
이러한 디스플레이 장치는 사용자에게 보다 다양한 기능을 제공하기 위하여, 디스플레이 패널을 통해 화상을 표시하는 기본적인 기능 이외에 디스플레이 패널에 대한 사용자의 터치를 인식하여 입력 처리를 수행하는 기능 등과 같은 다양한 기능을 제공하고 있다.
또한, 사용자의 생체 정보를 이용한 입력 처리 기능을 제공하기 위하여, 디스플레이 장치에서 사용자의 지문, 홍체 또는 얼굴 등과 같은 사용자의 생체 정보를 인식하고 입력 처리를 수행하는 기능을 제공하고 있다.
이러한 사용자의 생체 정보 중 사용자의 지문을 인식하는 방식은, 일 예로, 디스플레이 패널의 전면에서 화상이 표시되지 않는 영역(논-액티브 영역)이나 디스플레이 장치의 측면 또는 후면에 지문 센서를 배치하고 지문 센서에 접촉된 사용자의 지문을 인식하는 방식이 있다.
여기서, 지문 센서를 디스플레이 장치의 측면이나 후면에 배치하는 구조는 지문 센서가 사용자로부터 시인되기 어려운 위치에 배치되므로, 사용자 편의가 저하되는 문제점이 존재한다.
또한, 지문 센서를 디스플레이 패널의 논-액티브 영역에 배치하는 구조는 지문 센서로 인해 논-액티브 영역이 증가함에 따라 화상이 표시되는 영역(액티브 영역)이 상대적으로 좁아지게 되는 문제점이 존재한다.
따라서, 최근 액티브 영역을 극대화하고 논-액티브 영역을 최소화하고자 하는 디스플레이 장치의 구조에서 사용자 편의를 개선하며 지문 센싱 기능을 제공할 수 있는 방안이 요구된다.
본 발명의 실시예들의 목적은, 디스플레이 패널의 액티브 영역에서 사용자의 지문을 센싱할 수 있도록 하는 서브픽셀 구조와, 구동 회로 및 디스플레이 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 실시예들의 목적은, 디스플레이 패널의 영상 표시 기능을 저하시키지 않으면서 디스플레이 패널의 액티브 영역에서 사용자의 지문을 센싱할 수 있도록 하는 서브픽셀 구조와, 구동 회로 및 디스플레이 장치를 제공하는 데 있다.
일 측면에서, 본 발명의 실시예들은, 다수의 게이트 라인들, 다수의 데이터 라인들 및 다수의 서브픽셀들이 배치된 디스플레이 패널과, 다수의 데이터 라인들을 구동하는 데이터 구동 회로와, 다수의 데이터 라인들 중 적어도 하나의 데이터 라인을 이용하여 신호를 검출하고 지문을 센싱하는 지문 센싱 회로를 포함하는 디스플레이 장치를 제공한다.
이러한 디스플레이 장치에서 다수의 서브픽셀들 중 적어도 하나의 서브픽셀은, 유기발광다이오드와, 유기발광다이오드의 제1 전극과 연결된 구동 트랜지스터와, 구동 트랜지스터의 게이트 노드와 데이터 라인 사이에 연결된 제1 트랜지스터와, 구동 트랜지스터의 게이트 노드와 제2 노드(예, 소스 노드) 사이에 연결된 스토리지 캐패시터와, 제1 트랜지스터의 제1 노드(예, 드레인 노드)와 제2 노드(예, 소스 노드) 사이에 전기적으로 연결된 광 센서를 포함할 수 있다.
다른 측면에서, 본 발명의 실시예들은, 디스플레이 구동 기간에 서브픽셀에 배치된 데이터 라인으로 데이터 전압을 출력하는 데이터 전압 출력부와, 디스플레이 구동 기간과 시간적으로 구분된 지문 센싱 기간의 제1 기간에 데이터 라인으로 센싱 구동 전압을 출력하고 지문 센싱 기간의 제2 기간에 데이터 라인으로 센싱 기준 전압을 출력하는 센싱 전압 출력부와, 지문 센싱 기간의 제3 기간에 데이터 라인을 통해 전압을 센싱하고 센싱된 전압에 기초하여 지문을 센싱하는 지문 센싱부를 포함하는 구동 회로를 제공한다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 디스플레이 패널의 서브픽셀에서 구동 트랜지스터에 대한 데이터 전압의 인가를 제어하는 스위칭 트랜지스터에 광 센서를 연결하는 구조를 통해, 디스플레이 패널의 액티브 영역에서 사용자의 지문 터치시 센싱 신호를 검출할 수 있도록 한다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 디스플레이 패널에서 서브픽셀 단위로 지문 터치에 의한 센싱 신호를 검출함으로써, 지문의 마루(Ridge)와 골(Valley)의 분해가 가능하도록 하여 디스플레이 패널의 액티브 영역에서 사용자의 지문을 인식할 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 2a와 도 2b는 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치의 디스플레이 패널에 배열된 서브픽셀의 회로 구조의 예시를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치에서 지문 센서가 배치된 서브픽셀의 개략적인 구조의 예시를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치에서 지문 센싱 기능이 구현된 서브픽셀의 회로 구조의 예시를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치에서 서브픽셀에 배치된 광 센서를 이용하여 지문을 센싱하는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 6 내지 도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치에서 지문 센싱 기간에 서브픽셀의 구동 방식의 예시를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치에서 지문을 센싱하는 구동 회로의 개략적인 구성의 예시를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치의 지문 센싱 방법의 과정의 예시를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치가 제공하는 지문 센싱 기능의 효과를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.
또한, 본 발명의 구성요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(100)의 개략적인 구성을 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(100)는, 발광 소자를 포함하는 다수의 서브픽셀(SP)이 배열된 디스플레이 패널(110)과, 디스플레이 패널(110)을 구동하기 위한 게이트 구동 회로(120), 데이터 구동 회로(130) 및 컨트롤러(140) 등을 포함할 수 있다.
디스플레이 패널(110)에는, 다수의 게이트 라인(GL)과 다수의 데이터 라인(DL)이 배치되고, 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL)이 교차하는 영역에 서브픽셀(SP)이 배치된다. 이러한 서브픽셀(SP)은 각각 발광 소자를 포함할 수 있으며, 둘 이상의 서브픽셀(SP)이 하나의 픽셀을 구성할 수 있다.
게이트 구동 회로(120)는, 컨트롤러(140)에 의해 제어되며, 디스플레이 패널(110)에 배치된 다수의 게이트 라인(GL)으로 스캔 신호를 순차적으로 출력하여 다수의 서브픽셀(SP)의 구동 타이밍을 제어한다.
게이트 구동 회로(120)는, 하나 이상의 게이트 드라이버 집적 회로(GDIC, Gate Driver Integrated Circuit)를 포함할 수 있으며, 구동 방식에 따라 디스플레이 패널(110)의 일 측에만 위치할 수도 있고 양 측에 위치할 수도 있다.
데이터 구동 회로(130)는, 컨트롤러(140)로부터 영상 데이터를 수신하고, 영상 데이터를 아날로그 형태의 데이터 전압으로 변환한다. 그리고, 게이트 라인(GL)을 통해 스캔 신호가 인가되는 타이밍에 맞춰 데이터 전압을 각각의 데이터 라인(DL)으로 출력하여 각각의 서브픽셀(SP)이 영상 데이터에 따른 밝기를 표현하도록 한다.
데이터 구동 회로(130)는, 하나 이상의 소스 드라이버 집적 회로(SDIC, Source Driver Integrated Circuit)를 포함할 수 있다.
컨트롤러(140)는, 게이트 구동 회로(120)와 데이터 구동 회로(130)로 각종 제어 신호를 공급하며, 게이트 구동 회로(120)와 데이터 구동 회로(130)의 동작을 제어한다.
컨트롤러(140)는, 각 프레임에서 구현하는 타이밍에 따라 게이트 구동 회로(120)가 스캔 신호를 출력하도록 하며, 외부에서 수신한 영상 데이터를 데이터 구동 회로(130)에서 사용하는 데이터 신호 형식에 맞게 변환하여 변환된 영상 데이터를 데이터 구동 회로(130)로 출력한다.
컨트롤러(140)는, 영상 데이터와 함께 수직 동기 신호(Vsync), 수평 동기 신호(Hsync), 입력 데이터 인에이블 신호(DE, Data Enable), 클럭 신호(CLK) 등을 포함하는 각종 타이밍 신호를 외부(예, 호스트 시스템)로부터 수신한다.
컨트롤러(140)는, 외부로부터 수신한 각종 타이밍 신호를 이용하여 각종 제어 신호를 생성하고 게이트 구동 회로(120) 및 데이터 구동 회로(130)로 출력할 수 있다.
일 예로, 컨트롤러(140)는, 게이트 구동 회로(120)를 제어하기 위하여, 게이트 스타트 펄스(GSP, Gate Start Pulse), 게이트 시프트 클럭(GSC, Gate Shift Clock), 게이트 출력 인에이블 신호(GOE, Gate Output Enable) 등을 포함하는 각종 게이트 제어 신호를 출력한다.
여기서, 게이트 스타트 펄스(GSP)는 게이트 구동 회로(120)를 구성하는 하나 이상의 게이트 드라이버 집적 회로의 동작 스타트 타이밍을 제어한다. 게이트 시프트 클럭(GSC)은 하나 이상의 게이트 드라이버 집적 회로에 공통으로 입력되는 클럭 신호로서, 스캔 신호의 시프트 타이밍을 제어한다. 게이트 출력 인에이블 신호(GOE)는 하나 이상의 게이트 드라이버 집적 회로의 타이밍 정보를 지정하고 있다.
또한, 컨트롤러(140)는, 데이터 구동 회로(130)를 제어하기 위하여, 소스 스타트 펄스(SSP, Source Start Pulse), 소스 샘플링 클럭(SSC, Source Sampling Clock), 소스 출력 인에이블 신호(SOE, Source Output Enable) 등을 포함하는 각종 데이터 제어 신호를 출력한다.
여기서, 소스 스타트 펄스(SSP)는 데이터 구동 회로(130)를 구성하는 하나 이상의 소스 드라이버 집적 회로의 데이터 샘플링 스타트 타이밍을 제어한다. 소스 샘플링 클럭(SSC)은 소스 드라이버 집적 회로 각각에서 데이터의 샘플링 타이밍을 제어하는 클럭 신호이다. 소스 출력 인에이블 신호(SOE)는 데이터 구동 회로(130)의 출력 타이밍을 제어한다.
이러한 디스플레이 장치(100)는, 디스플레이 패널(110), 게이트 구동 회로(120), 데이터 구동 회로(130) 등으로 각종 전압 또는 전류를 공급해주거나, 공급할 각종 전압 또는 전류를 제어하는 전원 관리 집적 회로를 더 포함할 수 있다.
디스플레이 패널(110)에는, 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL) 이외에 각종 신호나 전압이 공급되는 전압 라인이 배치될 수 있으며, 각각의 서브픽셀(SP)에는 발광 소자와 이를 구동하기 위한 트랜지스터 등이 배치될 수 있다.
도 2a와 도 2b는 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(100)의 디스플레이 패널(110)에 배열된 서브픽셀(SP)의 회로 구조의 예시를 나타낸 것으로서, 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(100)가 유기발광 디스플레이 장치인 경우를 예시로 나타낸 것이다.
도 2a를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 서브픽셀(SP)은, 유기발광다이오드(OLED)를 포함하고, 유기발광다이오드(OLED)를 구동하는 구동 트랜지스터(DRT)와, 제1 트랜지스터(T1), 제2 트랜지스터(T2) 및 스토리지 캐패시터(Cstg) 등을 포함할 수 있다. 즉, 세 개의 트랜지스터와 하나의 캐패시터를 포함하는 3T1C 구조일 수 있다.
또한, 서브픽셀(SP)에는, 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL)이 배치되며, 구동 전압(Vdd)이 인가되는 구동 전압 라인(DVL)과 기준 전압(Vref)이 인가되는 기준 전압 라인(RVL)이 배치될 수 있다. 여기서, 구동 전압 라인(DVL)과 기준 전압 라인(RVL)은 둘 이상의 서브픽셀(SP)마다 하나씩 배치될 수도 있다.
제1 트랜지스터(T1)는, 데이터 라인(DL)과 구동 트랜지스터(DRT)의 제1 노드(N1) 사이에 전기적으로 연결된다. 그리고, 제1 트랜지스터(T1)의 게이트 노드는 제1 게이트 라인(GL1)과 전기적으로 연결되거나 일체로 형성될 수 있다.
제1 트랜지스터(T1)는, 제1 게이트 라인(GL1)으로 인가되는 스캔 신호에 의해 턴-온, 턴-오프 되고, 데이터 라인(DL)을 통해 공급된 데이터 전압(Vdata)이 구동 트랜지스터(DRT)의 게이트 노드인 제1 노드(N1)에 인가되도록 제어한다. 이러한 제1 트랜지스터(T1)는 스위칭 트랜지스터라고도 한다.
제2 트랜지스터(T2)는, 기준 전압 라인(RVL)과 구동 트랜지스터(DRT)의 제2 노드(N2) 사이에 전기적으로 연결된다. 그리고, 제2 트랜지스터(T2)의 게이트 노드는 제2 게이트 라인(GL1)과 전기적으로 연결되거나 일체로 형성될 수 있다.
제2 트랜지스터(T2)는, 제2 게이트 라인(GL2)으로 인가되는 스캔 신호에 의해 턴-온, 턴-오프 되고, 기준 전압 라인(RVL)을 통해 공급된 기준 전압(Vref)이 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 노드인 제2 노드(N2)에 인가되도록 제어한다.
구동 트랜지스터(DRT)는, 구동 전압 라인(DVL)과 유기발광다이오드(OLED) 사이에 전기적으로 연결된다.
구동 트랜지스터(DRT)는, 제1 노드(N1)에 인가되는 데이터 전압(Vdata)에 의해 턴-온 되고, 구동 전압(Vdd)이 데이터 전압(Vdata)에 따라 유기발광다이오드(OLED)에 인가되도록 제어한다.
스토리지 캐패시터(Cstg)는, 구동 트랜지스터(DRT)의 게이트 노드인 제1 노드(N1)와 소스 노드인 제2 노드(N2) 사이에 전기적으로 연결된다. 이러한 스토리지 캐패시터(Cstg)는, 구동 트랜지스터(DRT)의 게이트 노드에 인가된 데이터 전압(Vdata)을 한 프레임 동안 유지시켜줄 수 있다.
유기발광다이오드(OLED)는, 구동 트랜지스터(DRT)에 의해 애노드 전극으로 인가되는 전압과 기저 전압(Vss)의 차이에 따른 밝기를 나타내며, 각각의 서브픽셀(SP)이 이미지를 표시할 수 있도록 한다.
이러한 서브픽셀(SP)은, 전술한 3T1C 구조 이외에도 다양한 구조로 설계될 수 있다.
도 2b는, 본 발명의 실시예들에 따른 서브픽셀(SP)의 회로 구조의 다른 예시를 나타낸 것으로서, 하나의 서브픽셀(SP)에 네 개의 트랜지스터와 하나의 캐패시터가 배치되는 4T1C 구조의 예시를 나타낸 것이다.
도 2b를 참조하면, 각각의 서브픽셀(SP)은, 유기발광다이오드(OLED)와, 유기발광다이오드(OLED)를 구동하는 구동 트랜지스터(DRT) 및 제1 트랜지스터(T1), 제2 트랜지스터(T2), 발광 트랜지스터(EMT) 및 스토리지 캐패시터(Cstg)를 포함할 수 있다.
또한, 제1 트랜지스터(T1)에 스캔 신호를 인가하는 제1 게이트 라인(GL1)과, 제2 트랜지스터(T2)에 스캔 신호를 인가하는 제2 게이트 라인(GL2)과, 발광 트랜지스터(EMT)에 스캔 신호를 인가하는 발광 스캔 라인(ESL)이 배치될 수 있다.
그리고, 데이터 라인(DL), 구동 전압 라인(DVL) 및 기준 전압 라인(RVL)이 배치될 수 있다.
도 2a와 함께 설명된 부분과 중복되는 부분을 생략하고 설명하면, 발광 트랜지스터(EMT)는 구동 전압 라인(DVL)과 구동 트랜지스터(DRT)의 제3 노드(N3) 사이에 전기적으로 연결된다. 그리고, 발광 스캔 라인(ESL)을 통해 인가되는 발광 신호에 의해 턴-온, 턴-오프 된다.
디스플레이 구동시 발광 트랜지스터(EMT)가 턴-오프 된 상태에서 제1 트랜지스터(T1)와 제2 트랜지스터(T2)가 턴-온 되며, 구동 트랜지스터(DRT)의 게이트 노드에 데이터 전압(Vdata)이 인가되고 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 노드에 기준 전압(Vref)이 인가되어 스토리지 캐패시터(Cstg)가 충전된다.
그리고, 발광 트랜지스터(EMT)가 턴-온 되면, 스토리지 캐패시터(Cstg)에 충전된 전압에 따라 유기발광다이오드(OLED)의 애노드 전극에 전압이 인가되며, 유기발광다이오드(OLED)가 발광하게 된다.
따라서, 이와 같이, 구동 트랜지스터(DRT)와 구동 전압 라인(DVL) 사이에 발광 트랜지스터(EMT)를 배치함으로써, 각각의 서브픽셀(SP)의 발광 타이밍을 제어할 수 있도록 한다. 또한, 각각의 서브픽셀(SP)의 스토리지 캐패시터(Cstg)의 충전이 완료된 후, 각각의 서브픽셀(SP)에 배치된 발광 트랜지스터(EMT)를 동시에 턴-온 시키며 서브픽셀(SP)이 이미지를 표시하도록 할 수도 있다.
본 발명의 실시예들은, 이러한 서브픽셀(SP) 구조에서 디스플레이 구동에 미치는 영향을 최소화하며 지문을 센싱할 수 있는 센서를 포함하는 서브픽셀(SP)과 이를 포함하는 디스플레이 장치(100)를 제공한다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(100)에서 지문 센서가 배치된 서브픽셀(SP)의 개략적인 구조의 예시를 나타낸 것이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(100)에서 디스플레이 패널(110)에 배열된 서브픽셀(SP)은 발광 영역과 회로 소자가 배치되는 영역으로 구분될 수 있다. 그리고, 각각의 서브픽셀(SP)마다 적색, 녹색 및 청색 광을 표시할 수 있으며, 도 3은 적색 서브픽셀(SP), 녹색 서브픽셀(SP) 및 청색 서브픽셀(SP)이 배열되는 구조 중 하나의 예시를 나타낸 것이다.
이러한 각각의 서브픽셀(SP)에는 디스플레이 패널(110)에 터치되는 사용자의 지문을 센싱하기 위한 지문 센서(FS)가 배치될 수 있다. 이러한 지문 센서(FS)는, 각각의 서브픽셀(SP)마다 배치될 수도 있고, 둘 이상의 서브픽셀(SP)마다 하나씩 배치될 수도 있다. 즉, 서브픽셀(SP)의 발광 영역의 감소를 최소화하며 지문 센싱을 위한 센싱 신호 검출이 가능한 범위에서 다양하게 배치될 수 있다.
이러한 지문 센서(FS)는, 서브픽셀(SP)에 배치된 트랜지스터, 캐패시터 등에 광에 반응하는 센서가 연결된 구조로 구성될 수 있다.
그리고, 지문 센서(FS)는, 서브픽셀(SP)에 배치되는 스캔 신호가 인가되는 라인과 전압 라인 중 어느 하나 이상의 라인을 이용하여 구동될 수 있다.
일 예로, 지문 센서(FS)는, 서브픽셀(SP)에 배치되는 제1 트랜지스터(T1)에 광에 반응하는 센서가 연결되어 구성될 수 있다. 이러한 경우, 지문 센서(FS)는, 제1 트랜지스터(T1)와 연결된 제1 게이트 라인(GL1)과 데이터 라인(DL)에 의해 구동될 수 있다.
따라서, 디스플레이 구동을 위한 서브픽셀(SP)의 구성에 미치는 영향을 최소화하며 서브픽셀(SP) 내에 지문 센싱을 위한 센서를 구성할 수 있도록 한다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(100)에서 지문 센서(FS)가 배치된 서브픽셀(SP)의 회로 구조의 예시를 나타낸 것으로서, 4T1C 서브픽셀(SP) 구조를 예시로 나타낸 것이다.
도 4를 참조하면, 각각의 서브픽셀(SP)은, 유기발광다이오드(OLED)를 포함하고, 구동 트랜지스터(DRT), 제1 트랜지스터(T1), 제2 트랜지스터(T2) 및 발광 트랜지스터(EMT)와, 스토리지 캐패시터(Cstg)를 포함할 수 있다.
그리고, 제1 트랜지스터(T1)의 드레인 노드와 소스 노드 사이에 전기적으로 연결된 광 센서(PS)를 포함할 수 있다.
이러한 광 센서(PS)는, 특정 파장의 광에 노출되면 전기적인 특성이 변하는 감광성을 가질 수 있다.
일 예로, 광 센서(PS)는, 광에 노출되기 전에 부도체처럼 동작하고, 광에 노출되면 전기적인 특성이 변경되어 양 단이 전기적으로 연결되고 도체처럼 동작할 수 있다. 여기서, 광 센서(PS)를 포토 센서라고도 하며, 도 4는 광 센서(PS)로 양방향 다이오드를 이용한 경우를 예시로 나타낸 것이다.
즉, 제1 트랜지스터(T1)의 드레인 노드와 소스 노드 사이에 광 센서(PS)가 전기적으로 연결된 구조에서, 제1 트랜지스터(T1)가 오프 상태일 때 광 센서(PS)가 광에 노출되면 광 센서(PS)를 통해 흐르는 전류가 발생할 수 있다. 따라서, 제1 트랜지스터(T1)의 드레인 노드와 소스 노드 사이에 전류가 흐르게 된다.
여기서, 제1 트랜지스터(T1)의 소스 노드에는 스토리지 캐패시터(Cstg)가 연결되어 있으므로, 스토리지 캐패시터(Cstg)를 충전시킨 상태에서 광 노출에 의한 누설 전류가 발생하면 스토리지 캐패시터(Cstg)에 충전된 전압이 변화하게 된다.
이러한 스토리지 캐패시터(Cstg)의 충전 전압의 변화량을 센싱함으로써, 광 센서(PS)의 광 노출 여부에 따라 발생하는 센싱 신호를 검출할 수 있다. 그리고, 이러한 센싱 신호를 이용하여 디스플레이 패널(110)에 터치된 지문의 마루(Ridge)와 골(Valley)을 분해하고 지문을 센싱할 수 있다.
이러한 제1 트랜지스터(T1)는, 제1 게이트 라인(GL1)과 데이터 라인(DL)에 연결되어 있으므로, 제1 게이트 라인(GL1)이 지문 센싱을 위한 스캔 신호가 인가되는 라인으로 이용될 수 있다.
그리고, 데이터 라인(DL)은, 지문 센싱을 위한 구동 전압이 인가되고 센싱 신호를 검출하는 라인으로 이용될 수 있다.
즉, 데이터 라인(DL)이 디스플레이 구동 기간에 디스플레이 구동을 위한 데이터 전압(Vdata)을 출력하는 회로와 연결되고, 지문 센싱 기간에는 지문 센싱을 위한 구동 전압을 출력하고 센싱 신호를 검출하는 회로와 연결되어 디스플레이 구동과 지문 센싱이 이루어지도록 할 수 있다.
또한, 제1 트랜지스터(T1)는, 각각의 서브픽셀(SP)마다 배치되어 있으므로, 디스플레이 패널(110)의 모든 영역에서 지문 센싱이 가능하도록 할 수도 있으며, 지문 센싱이 요구되는 일부 영역에만 광 센서(PS)를 배치하여 지문 센싱이 가능하도록 할 수 있다.
이하에서는, 도 5를 참조하여 광 센서(PS)를 이용한 지문 센싱의 원리를 설명하고, 도 6 내지 도 9를 참조하면 지문 센싱을 위한 구동 방식을 구체적으로 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(100)에서 서브픽셀(SP)에 배치된 광 센서(PS)를 이용하여 지문을 센싱하는 원리를 나타낸 것이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(100)는, 기판(530) 상에 디스플레이 패널(110)의 모든 영역 또는 지문 센싱을 위해 설정된 영역의 서브픽셀(SP)에 배치된 광 센서(PS)가 위치한다.
그리고, 디스플레이 장치(100)는, 지문 센싱 기간에 광을 조사하는 광원 장치(510)와, 광원 장치(510)로부터 조사된 광을 가이드하는 광 가이드 플레이트(520)를 포함할 수 있다. 이러한 광 가이드 플레이트(520)는, 광 가이드 패널이나 광 가이드 장치가 추가로 배치된 것일 수도 있고, 디스플레이 패널(110)의 커버 글래스와 같이 디스플레이 장치(100)에 포함된 구성이 활용된 것일 수도 있다.
지문 센싱 기간에 광원 장치(510)가 특정 파장의 광을 조사하면 광원 장치(510)로부터 조사된 광이 광 가이드 플레이트(520)를 따라 발산될 수 있다.
이때, 디스플레이 패널(110)의 표면에 지문이 터치되면 지문에서 돌출된 부분인 마루(Ridge)와 움푹 패인 부분인 골(Valley)에 따라 광의 투과, 반사가 발생할 수 있다.
일 예로, 지문의 마루(Ridge)와 광 가이드 플레이트(520)가 접촉된 부분에 도달한 광은 손가락과 글래스의 굴절률이 거의 동일하므로 광이 투과하게 된다. 그리고, 광이 투과하여 외부로 발산되므로, 지문의 마루(Ridge)에 대응하는 영역에 배치된 광 센서(PS)는 광에 노출되지 않게 된다(광 차단 영역).
그리고, 지문의 골(Valley)이 위치하는 부분에서, 지문의 골(Valley)과 광 가이드 플레이트(520)가 접촉하지 않고 그 사이에 공기(Air)가 위치하게 된다. 공기(Air)의 굴절률은 글래스의 굴절률과 차이가 존재하므로, 지문의 골(Valley)이 위치하는 부분에서 광은 투과하지 못하고 반사하게 된다. 따라서, 지문의 골(Valley)에 대응하는 영역에 배치된 광 센서(PS)는 광에 노출되게 된다(광 노출 영역).
즉, 지문의 마루(Ridge)에 대응하는 영역에 배치된 광 센서(PS)는 광이 차단되고, 지문의 골(Valley)에 대응하는 영역에 배치된 광 센서(PS)는 광에 노출될 수 있다.
그리고, 광 차단 또는 광 노출에 따라 광 센서(PS)의 전기적인 특성이 다르게 변할 수 있다.
이러한 광 센서(PS)의 광 차단 또는 광 노출에 의한 전기적인 특성의 변화를 이용하여, 지문의 마루(Ridge)에 대응하는 영역에 위치하는 서브픽셀(SP)과 지문의 골(Valley)에 대응하는 영역에 위치하는 서브픽셀(SP)로부터 다른 센싱 신호를 검출할 수 있다.
이러한 서브픽셀(SP)로부터 검출되는 센싱 신호의 차이를 이용하여 지문의 마루(Ridge)와 골(Valley)을 분해하고 디스플레이 패널(110)에 터치된 지문을 센싱할 수 있도록 한다.
도 6 내지 도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(100)가 지문 센싱 기간에 서브픽셀(SP)을 구동하는 방식의 예시를 나타낸 것이다.
이러한 지문 센싱은 서브픽셀(SP)에 배치된 데이터 라인(DL)을 센싱 라인으로 이용하므로, 디스플레이 구동 기간과 시분할된 기간에 수행될 수 있다.
따라서, 디스플레이 구동 기간의 일부 기간 또는 터치 센싱 기능을 제공하는 경우 터치 센싱 기간의 일부 기간을 할당하여 지문 센싱을 수행할 수 있다. 또는, 디스플레이 장치(100)에서 실행되는 어플리케이션 등에 의해 지문 센싱이 요구되는 경우에만 지문 센싱을 수행하도록 할 수도 있다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(100)의 서브픽셀(SP)에는, 제1 트랜지스터(T1)의 드레인 노드와 소스 노드 사이에 전기적으로 연결된 광 센서(PS)가 배치된다.
그리고, 데이터 라인(DL)은, 데이터 구동 회로(130)에 포함된 제1 스위치(SW1)에 의해 디스플레이 구동을 위한 전압이 인가되거나 지문 센싱을 위한 전압이 인가되도록 제어될 수 있다.
이러한 데이터 라인(DL)은, 센싱 회로(150)와 연결될 수도 있다.
센싱 회로(150)는, 데이터 라인(DL)과 전기적으로 연결된 제2 스위치(SW2)와, 증폭기 및 피드백 캐패시터(Cfb)를 포함할 수 있다.
센싱 회로(150)의 제2 스위치(SW2)는, 일 단이 데이터 라인(DL)과 전기적으로 연결되고, 타 단이 증폭기의 (-) 입력단과 전기적으로 연결될 수 있다. 증폭기의 (-) 입력단과 출력단 사이에는 피드백 캐패시터(Cfb)가 전기적으로 연결될 수 있다. 그리고, 증폭기는 지문 센싱 기간에 제2 스위치(SW2)가 턴-온 되면 데이터 라인(DL)을 통해 검출되는 신호를 출력할 수 있다.
이러한 센싱 회로(150)는, 데이터 구동 회로(130)와 별도로 배치될 수도 있고, 데이터 구동 회로(130) 내부에 배치될 수도 있다. 또한, 이러한 센싱 회로(150)의 구성은 하나의 예시이며, 데이터 라인(DL)을 통해 신호를 검출할 수 있는 다양한 형태의 회로가 적용될 수도 있다.
도 6은 지문 센싱 기간 중 구동 기간에 서브픽셀(SP)의 구동을 나타낸 것으로서, 본 발명의 실시예들에 따른 지문 센싱은 구동 기간(① Driving), 광 조사 기간(② Lighting), 리셋 기간(③ Reset) 및 센싱 기간(④ Sensing)으로 구분될 수 있다.
지문 센싱 기간에서 데이터 구동 회로(130)에 포함된 제1 스위치(SW1)가 지문 센싱을 위한 전압을 출력하는 회로와 연결된다.
지문 센싱 기간의 구동 기간에서 제1 게이트 라인(GL1)을 통해 스캔 신호가 인가되어 제1 트랜지스터(T1)가 턴-온 된다. 그리고, 데이터 구동 회로(130)는, 데이터 라인(DL)을 통해 센싱 구동 전압(Vdrv)을 출력한다.
제1 트랜지스터(T1)가 턴-온 된 상태이므로, 데이터 라인(DL)을 통해 인가된 센싱 구동 전압(Vdrv)이 제1 노드(N1)에 인가되어 스토리지 캐패시터(Cstg)가 충전된다.
도 7은 지문 센싱 기간 중 광 조사 기간에 서브픽셀(SP)의 구동을 나타낸 것이다.
도 7을 참조하면, 지문 센싱 기간의 구동 기간에 제1 노드(N1)의 센싱 구동 전압(Vdrv) 충전이 완료되면, 광 조사 기간에 제1 트랜지스터(T1)가 턴-오프 되고 광원 장치(510)로부터 광이 조사된다.
제1 트랜지스터(T1)가 턴-오프 된 상태에서 광이 조사되므로, 제1 트랜지스터(T1)에 연결된 광 센서(PS)가 광에 노출되는지 여부에 따라 누설 전압(Vleak)이 발생할 수 있다. 이러한 누설 전압(Vleak)의 차이가 클수록 센싱 신호의 차이가 크게 발생하므로, 지문 센싱 기간 중 광 조사 기간을 충분히 길게 설정할 수도 있다.
여기서, 데이터 구동 회로(130)는, 광이 조사되는 기간 동안 데이터 라인(DL)으로 기준 전압(Vref) 또는 센싱 기준 전압을 출력한다.
이러한 센싱 기준 전압은 광 센서(PS)를 통한 누설 전압(Vleak)을 발생시켜주기 위한 것으로서, 제1 노드(N1)와 전압 차이를 발생시켜줄 수 있는 전압일 수 있다. 일 예로, 센싱 기준 전압은 기준 전압(Vref), 공통 전압 또는 그라운드 전압일 수 있으며, 지문 센싱을 위해 별도로 설정된 전압일 수도 있다.
즉, 광 조사 기간에는 지문 센싱 기간의 구동 기간에 데이터 라인(DL)을 통해 공급된 센싱 구동 전압(Vdrv)과 다른 레벨을 갖는 센싱 기준 전압이 데이터 라인(DL)으로 공급될 수 있다.
제1 트랜지스터(T1)가 오프 상태이고 제1 트랜지스터(T1)의 드레인 노드와 소스 노드 사이에 전압 차이가 존재하는 상태이므로, 광 센서(PS)가 광에 노출되는지 여부에 따라 광 센서(PS)를 통한 누설 전압(Vleak)이 발생할 수 있다.
일 예로, 지문의 마루(Ridge)에 대응하는 영역은 광 차단 영역에 해당하므로, 해당 영역에 배치된 서브픽셀(SP)의 광 센서(PS)는 광에 노출되지 않게 된다. 따라서, 광 센서(PS)가 부도체인 상태이므로, 광 센서(PS)를 통한 누설 전압(Vleak)이 발생하지 않게 된다.
그리고, 지문의 골(Valley)에 대응하는 영역은 광 노출 영역에 해당하므로, 해당 영역에 배치된 서브픽셀(SP)의 광 센서(PS)는 광에 노출되게 된다. 따라서, 광 센서(PS)가 도체처럼 동작하여 광 센서(PS)를 통한 누설 전압(Vleak)이 발생하게 되므로, 제1 노드(N1)에 충전된 전압이 변화하게 된다.
따라서, 광 조사 기간 이후에 제1 노드(N1)의 전압 센싱을 통해 지문의 마루(Ridge)에 대응하는 서브픽셀(SP)과 지문의 골(Valley)에 대응하는 서브픽셀(SP)을 구분할 수 있게 되고, 지문의 마루(Ridge)와 골(Valley)을 분해하여 지문을 센싱할 수 있게 된다.
여기서, 광 조사 기간 이후에 제1 노드(N1)의 전압은 데이터 라인(DL)을 통해 센싱할 수 있다. 이때, 데이터 라인(DL)의 전압 상태가 서브픽셀(SP)마다 다를 수 있으며, 이로 인하여 제1 노드(N1)의 전압이 정확하게 센싱되지 않을 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 광 조사 기간 이후의 센싱 전압의 정확도 개선을 위하여, 광 조사 기간 이후에 데이터 라인(DL)을 초기화 또는 리셋시켜 주는 과정을 수행한다.
도 8은 지문 센싱 기간 중 리셋 기간에 서브픽셀(SP)의 구동을 나타낸 것이다.
도 8을 참조하면, 지문 센싱 기간의 리셋 기간에서 광원 장치(510)는 광 조사를 중지한다. 그리고, 제1 트랜지스터(T1)의 오프 상태를 유지하며, 데이터 라인(DL)으로 센싱 리셋 전압(Vrst)을 출력한다.
이러한 센싱 리셋 전압(Vrst)는, 지문 센싱을 위한 서브픽셀(SP)에 배치된 데이터 라인(DL)의 전압 레벨을 일정한 레벨로 조정해 주기 위한 전압으로서, 기준 전압(Vref)일 수도 있고, 그라운드 전압일 수도 있다.
즉, 광 조사 기간 이후에 제1 노드(N1)의 전압을 센싱하기 전에 제1 노드(N1)의 전압을 정확히 센싱할 수 있도록 데이터 구동 회로(130)는 각각의 서브픽셀(SP)의 데이터 라인(DL)으로 동일한 레벨의 센싱 리셋 전압(Vrst)을 출력한다.
여기서, 센싱 리셋 전압(Vrst)은, 센싱 회로(150)의 증폭기의 (+) 입력단에 입력되는 전압과 동일한 레벨의 전압일 수 있다.
센싱 회로(150)의 증폭기는 (+) 입력단에 입력되는 전압과 (-) 입력단에 입력되는 전압의 차이에 해당하는 신호를 출력하므로, 제1 노드(N1)의 전압을 센싱하기 전에 데이터 라인(DL)의 전압 레벨을 증폭기의 (+) 입력단에 입력되는 전압 레벨으로 맞춰줄 수 있다.
따라서, 센싱 기간에 제1 노드(N1)의 전압을 정확히 센싱할 수 있도록 한다.
도 9는 지문 센싱 기간의 센싱 기간에 서브픽셀(SP)의 구동을 나타낸 것이다.
도 9를 참조하면, 센싱 리셋 전압(Vrst)에 의해 데이터 라인(DL)의 전압 레벨을 일정하게 조정한 후, 제1 게이트 라인(GL1)으로 인가되는 스캔 신호에 의해 제1 트랜지스터(T1)를 턴-온 시킨다. 그리고, 센싱 회로(150)에 포함된 제2 스위치(SW2)가 턴-온 된다.
여기서, 센싱 리셋 전압(Vrst)이 인가되고 일정한 기간 후에 제1 트랜지스터(T1)와 제2 스위치(SW2)를 턴-온 시켜 센싱을 수행할 수도 있다.
제1 트랜지스터(T1)와 제2 스위치(SW2)가 턴-온 되면, 센싱 회로(150)의 증폭기의 (-) 입력단이 데이터 라인(DL)과 연결된다. 그리고, 데이터 라인(DL)을 통해 제1 노드(N1)의 전압을 센싱할 수 있게 된다.
제1 노드(N1)의 전압은 서브픽셀(SP)에 배치된 광 센서(PS)의 광 노출 여부에 따라 다른 전압 레벨을 가지므로, 광 차단 영역과 광 노출 영역에 위치한 서브픽셀(SP)로부터 각각 다른 센싱 신호를 검출할 수 있다.
따라서, 센싱 회로(150)에 의해 제1 노드(N1)의 전압을 센싱한 후, 검출된 센싱 신호를 이용하여 지문의 마루(Ridge)와 골(Valley)의 위치를 구분하고, 디스플레이 패널(110)에 터치된 지문을 센싱할 수 있다.
이러한 지문 센싱은 데이터 구동 회로(130)나 센싱 회로(150)에 내장되거나 연결된 회로에 의해 수행될 수 있다. 또한, 데이터 구동 회로(130)와 센싱 회로(150)는 별도로 구성될 수도 있으나, 하나의 회로로 구성될 수도 있다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(100)에서 지문을 센싱하는 구동 회로(1000)의 개략적인 구성의 예시를 나타낸 것이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 지문을 센싱하는 구동 회로(1000)는, 데이터 전압 출력부(1010), 지문 센싱 구동부(1020)를 포함할 수 있다. 그리고, 지문 센싱 구동부(1020)는, 센싱 전압 출력부(1021)와 지문 센싱부(1022)를 포함할 수 있다.
데이터 전압 출력부(1010)는, 디스플레이 구동 기간에 데이터 라인(DL)과 연결되며 데이터 라인(DL)으로 데이터 전압(Vdata)을 출력한다.
지문 센싱 구동부(1020)는, 디스플레이 구동 기간과 시분할된 지문 센싱 기간에 데이터 라인(DL)과 연결된다. 그리고, 데이터 라인(DL)으로 지문 센싱에 필요한 전압을 출력하고, 데이터 라인(DL)을 통해 신호를 검출한다.
구체적으로, 지문 센싱 기간의 구동 기간에 지문 센싱 구동부(1020)의 센싱 전압 출력부(1021)는, 데이터 라인(DL)을 통해 센싱 구동 전압(Vdrv)을 출력한다. 이때, 데이터 라인(DL)과 연결된 제1 트랜지스터(T1)가 턴-온 된 상태이므로, 센싱 구동 전압(Vdrv)이 제1 노드(N1)에 충전된다.
센싱 전압 출력부(1021)는, 지문 센싱 기간의 광 조사 기간에 데이터 라인(DL)을 통해 센싱 기준 전압을 출력한다. 이때, 광원 장치(510)로부터 광이 조사된다.
지문 센싱 기간의 광 조사 기간에는 제1 트랜지스터(T1)가 오프된 상태이고 센싱 기준 전압에 의해 제1 트랜지스터(T1)의 드레인 노드와 소스 노드 사이에 전압 차이가 존재하므로, 광 센서(PS)의 광 노출 여부에 따라 광 센서(PS)를 통한 누설 전압(Vleak)이 발생하게 된다.
센싱 전압 출력부(1021)는, 지문 센싱 기간의 리셋 기간에 데이터 라인(DL)의 전압 레벨을 맞춰주기 위한 센싱 리셋 전압(Vrst)을 데이터 라인(DL)으로 출력한다.
그리고, 지문 센싱부(1022)가 지문 센싱 기간의 센싱 기간에 데이터 라인(DL)과 연결된다.
지문 센싱부(1022)가 데이터 라인(DL)과 연결되고 제1 트랜지스터(T1)가 턴-온 된 상태이므로, 지문 센싱부(1022)는 제1 노드(N1)의 전압을 센싱할 수 있게 된다.
데이터 라인(DL)을 통해 검출된 센싱 신호는, 해당 서브픽셀(SP)에 배치된 광 센서(PS)를 통한 누설 전압(Vleak) 발생 여부에 따라 다른 전압 레벨을 가지므로, 지문의 마루(Ridge)나 골(Valley)에 대응하는 서브픽셀(SP)로부터 다른 센싱 신호를 검출할 수 있다.
따라서, 이러한 센싱 신호의 차이를 이용하여 디스플레이 패널(110)에 터치된 지문의 마루(Ridge)와 골(Valley)의 위치를 분해하고, 사용자의 지문을 센싱할 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(100)의 지문 센싱 방법의 과정을 나타낸 것이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(100)는, 지문 센싱 기간에서 구동 기간에 제1 트랜지스터(T1)가 턴-온 된 상태에서 데이터 라인(DL)으로 센싱 구동 전압(Vdrv)을 출력한다(S1100).
그리고, 제1 트랜지스터(T1)를 턴-오프 하고, 광원 장치(510)가 광을 조사하도록 제어한다(S1110).
광 조사 기간이 종료하면, 제1 트랜지스터(T1)의 오프 상태를 유지하며, 데이터 라인(DL)으로 센싱 리셋 전압(Vrst)을 출력한다(S1120).
센싱 리셋 전압(Vrst)을 통해 데이터 라인(DL)의 전압 레벨을 일정하게 조정한 후, 제1 트랜지스터(T1)를 턴-온 시켜 제1 노드(N1)의 전압을 센싱한다(S1130).
이러한 센싱 전압의 차이를 이용하여 지문의 마루(Ridge)와 골(Valley)의 위치를 분석하고, 디스플레이 패널(110)에 터치된 사용자의 지문을 센싱한다(S1140).
도 12는 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(100)가 제공하는 지문 센싱 기능의 효과를 나타낸 것이다.
도 12에 도시된 바와 같이, 서브픽셀(SP) 내의 트랜지스터에 연결된 광 센서(PS)를 배치하고, 지문 센싱 기간에 광 센서(PS)의 광 노출 여부에 따른 전압 변동을 센싱함으로써, 디스플레이 패널(110)의 액티브 영역에서 지문을 센싱할 수 있도록 한다.
따라서, 지문 센서(FS)의 배치로 인한 액티브 영역의 감소를 방지하고, 사용자의 편의를 제공하며, 지문 센싱을 수행할 수 있는 디스플레이 장치(100)를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 서브픽셀(SP)의 스위칭 트랜지스터에 연결된 광 센서(PS)를 배치하고, 스위칭 트랜지스터에 연결된 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL)을 이용하여 광 센서(PS)의 광 노출 여부에 따른 전압 변동을 센싱할 수 있도록 한다.
그리고, 센싱된 전압 변동에 기초하여 디스플레이 패널(110)에 터치된 지문의 마루(Ridge)와 골(Valley)의 위치를 분해할 수 있도록 한다.
이와 같이, 서브픽셀(SP) 단위로 센싱되는 신호를 이용하여 지문의 마루(Ridge)와 골(Valley)을 구분함으로써 사용자의 지문을 인식할 수 있도록 하며, 디스플레이 패널(110)의 액티브 영역에서 디스플레이 구동을 위한 구성에 미치는 영향을 최소화하며 사용자의 지문을 센싱할 수 있도록 하는 디스플레이 장치(100)를 제공한다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 또한, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 디스플레이 장치 110: 디스플레이 패널
120: 게이트 구동 회로 130: 데이터 구동 회로
140: 컨트롤러 150: 센싱 회로
510: 광원 장치 520: 광 가이드 플레이트
530: 기판 1000: 구동 회로
1010: 데이터 전압 출력부 1020: 지문 센싱 구동부
1021: 센싱 전압 출력부 1022: 지문 센싱부

Claims (15)

  1. 다수의 게이트 라인들, 다수의 데이터 라인들 및 다수의 서브픽셀들이 배치된 디스플레이 패널;
    상기 다수의 데이터 라인들을 구동하는 데이터 구동 회로; 및
    상기 다수의 데이터 라인들 중 적어도 하나의 데이터 라인을 이용하여 신호를 검출하고 지문을 센싱하는 지문 센싱 회로를 포함하고,
    상기 다수의 서브픽셀들 중 적어도 하나의 서브픽셀은,
    유기발광다이오드;
    상기 유기발광다이오드의 제1 전극과 연결된 구동 트랜지스터;
    상기 구동 트랜지스터의 게이트 노드와 상기 데이터 라인 사이에 연결된 제1 트랜지스터;
    상기 구동 트랜지스터의 상기 게이트 노드와 상기 구동 트랜지스터의 제2 노드 사이에 연결된 스토리지 캐패시터; 및
    상기 제1 트랜지스터의 제1 노드와 제2 노드 사이에 전기적으로 연결된 광 센서를 포함하고,
    상기 데이터 구동 회로는 상기 적어도 하나의 데이터 라인을 이용하여 상기 광센서를 구동하기 위한 전압을 인가하고,
    상기 지문 센싱 회로는 상기 적어도 하나의 데이터 라인을 이용하여 상기 광센서의 전압을 검출하는 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 구동 회로는,
    지문 센싱 기간의 제1 기간에 상기 데이터 라인으로 센싱 구동 전압을 출력하고, 상기 지문 센싱 기간의 제2 기간에 상기 데이터 라인으로 센싱 기준 전압을 출력하며,
    상기 지문 센싱 회로는,
    상기 지문 센싱 기간의 제3 기간에 상기 데이터 라인을 통해 전압을 센싱하는 디스플레이 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 데이터 구동 회로는,
    상기 지문 센싱 기간의 상기 제2 기간과 상기 제3 기간 사이의 적어도 일부 기간에 상기 데이터 라인으로 센싱 리셋 전압을 출력하는 디스플레이 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 트랜지스터는,
    상기 지문 센싱 기간의 상기 제1 기간과 상기 제3 기간 동안 턴-온 되고, 상기 제1 기간과 상기 제3 기간을 제외한 기간 동안 턴-오프 되는 디스플레이 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 지문 센싱 기간의 상기 제2 기간 동안 광을 조사하는 광원을 더 포함하고,
    상기 광 센서가 상기 광원으로부터 조사된 광에 노출되면, 상기 제1 트랜지스터의 상기 제1 노드와 상기 제2 노드 사이에 전류가 흐르는 디스플레이 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 서브픽셀 각각은,
    기준 전압 라인; 및
    상기 기준 전압 라인과 상기 구동 트랜지스터의 상기 제2 노드 사이에 전기적으로 연결된 제2 트랜지스터를 더 포함하는 디스플레이 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 트랜지스터의 게이트 노드와 연결된 게이트 라인은 상기 제1 트랜지스터의 게이트 노드와 연결된 게이트 라인과 상이한 디스플레이 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 서브픽셀 각각은,
    구동 전압 라인; 및
    상기 구동 전압 라인과 상기 구동 트랜지스터 사이에 전기적으로 연결된 발광 트랜지스터를 더 포함하는 디스플레이 장치.
  9. 디스플레이 구동 기간에 서브픽셀에 배치된 데이터 라인으로 데이터 전압을 출력하는 데이터 전압 출력부;
    상기 디스플레이 구동 기간과 시간적으로 구분된 지문 센싱 기간의 제1 기간에 상기 데이터 라인으로 센싱 구동 전압을 출력하고, 상기 지문 센싱 기간의 제2 기간에 상기 데이터 라인으로 센싱 기준 전압을 출력하여 상기 서브픽셀 내에 배치된 광센서를 구동하는 센싱 전압 출력부; 및
    상기 지문 센싱 기간의 제3 기간에 상기 데이터 라인을 통해 상기 광센서로부터 센싱 전압을 출력하고, 상기 센싱 전압에 기초하여 지문을 센싱하는 지문 센싱부
    를 포함하는 구동 회로.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 센싱 전압 출력부는,
    상기 지문 센싱 기간의 상기 제2 기간과 상기 제3 기간 사이의 적어도 일부 기간에 상기 데이터 라인으로 센싱 리셋 전압을 출력하는 구동 회로.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 센싱 전압 출력부는,
    상기 데이터 라인과 연결된 트랜지스터가 턴-오프 상태인 기간 중 적어도 일부 기간 동안 상기 센싱 기준 전압 또는 상기 센싱 리셋 전압을 출력하는 구동 회로.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 센싱 구동 전압의 레벨과 상기 센싱 기준 전압의 레벨은 상이한 구동 회로.
  13. 게이트 라인;
    상기 게이트 라인과 교차하는 데이터 라인;
    유기발광다이오드;
    상기 유기발광다이오드의 제1 전극과 연결된 구동 트랜지스터;
    상기 구동 트랜지스터의 게이트 노드와 상기 데이터 라인 사이에 연결된 스위칭 트랜지스터;
    상기 구동 트랜지스터의 상기 게이트 노드와 상기 구동 트랜지스터의 제2 노드 사이에 연결된 스토리지 캐패시터; 및
    상기 스위칭 트랜지스터의 제1 노드와 제2 노드 사이에 전기적으로 연결된 광 센서
    를 포함하고,
    상기 데이터 라인을 통해 상기 광센서를 구동하기 위해 공급되는 전압이 상기 광센서로 출력되고, 상기 광센서로부터 검출된 센싱 전압이 외부로 출력되는 서브픽셀.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 데이터 라인은,
    지문 센싱 기간 동안 서로 다른 전압 레벨을 갖는 적어도 두 종류의 전압을 공급받는 서브픽셀.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 스위칭 트랜지스터는,
    상기 지문 센싱 기간에서 상기 데이터 라인으로 전압이 인가되는 기간 중 일부 기간 동안 턴-온 되고, 다른 일부 기간 동안 턴-오프 되는 서브픽셀.
KR1020170181915A 2017-12-28 2017-12-28 서브픽셀, 구동 회로 및 디스플레이 장치 KR102623166B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170181915A KR102623166B1 (ko) 2017-12-28 2017-12-28 서브픽셀, 구동 회로 및 디스플레이 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170181915A KR102623166B1 (ko) 2017-12-28 2017-12-28 서브픽셀, 구동 회로 및 디스플레이 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190079861A KR20190079861A (ko) 2019-07-08
KR102623166B1 true KR102623166B1 (ko) 2024-01-09

Family

ID=67256000

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170181915A KR102623166B1 (ko) 2017-12-28 2017-12-28 서브픽셀, 구동 회로 및 디스플레이 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102623166B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2022189881A1 (ko) * 2021-03-11 2022-09-15

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101908513B1 (ko) * 2011-08-30 2018-10-17 엘지디스플레이 주식회사 화소 전류 측정을 위한 유기 발광 다이오드 표시 장치 및 그의 화소 전류 측정 방법
KR102220733B1 (ko) * 2014-09-16 2021-02-26 엘지디스플레이 주식회사 지문 인식 소자를 포함한 액정 표시 장치
US9961178B2 (en) * 2016-03-24 2018-05-01 Motorola Mobility Llc Embedded active matrix organic light emitting diode (AMOLED) fingerprint sensor

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190079861A (ko) 2019-07-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102603691B1 (ko) 지문 센싱 서브픽셀, 구동 회로 및 디스플레이 장치
US10909916B2 (en) OLED array substrate, OLED display panel, pixel circuit, driving method and method for fingerprint recognition using OLED display panel
KR102526246B1 (ko) 구동 회로, 표시패널 및 표시장치
CN108109582B (zh) 集成有图像传感器的电致发光显示装置
EP3159882B1 (en) Pixel circuit, driving method therefor and display device
KR102324661B1 (ko) 터치 센서 일체형 표시장치와 그 구동방법
KR102325034B1 (ko) 터치 디스플레이 장치 및 터치 디스플레이 장치의 구동 방법
US10809831B2 (en) Biometric-recognition display panel
US9740327B2 (en) Display device with integrated touch screen
KR102208993B1 (ko) 터치 감지 기능을 포함하는 유기발광 표시장치
US20160204165A1 (en) Pixel circuit, driving method thereof, and display apparatus
KR102644692B1 (ko) 고해상도 구현을 위한 터치센싱장치 및 이를 포함하는 디스플레이 장치
US20180059859A1 (en) Display apparatus
US11644927B2 (en) Display device
KR102380343B1 (ko) 센싱부를 포함하는 표시장치 및 그를 이용한 센싱방법
US10338744B2 (en) Display apparatus with a touch detection function
KR102568330B1 (ko) 서브픽셀, 구동 회로 및 디스플레이 장치
KR20200141850A (ko) 터치표시장치, 터치구동회로 및 펜 터치 센싱 방법
KR102623166B1 (ko) 서브픽셀, 구동 회로 및 디스플레이 장치
KR102482800B1 (ko) 구동 회로, 표시패널 및 표시장치
KR102469014B1 (ko) 통합구동회로부, 그를 이용하는 표시장치 및 구동방법
KR101818474B1 (ko) 광학 센싱 가능한 휴대용 영상 표시장치 및 그 구동방법
KR102321652B1 (ko) 표시장치
KR20200041027A (ko) 센싱 구동 회로, 디스플레이 패널 및 디스플레이 장치
US20230168770A1 (en) Touchscreen displays

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant