KR20160056758A - 이미지 스캔이 가능한 플렉서블 디스플레이 장치 및 이의 구동 방법 - Google Patents

Abstract

일 실시예에 따르면, 이미지 스캔이 가능한 플렉서블 디스플레이 장치 및 이의 구동 방법이 제공된다.
일 실시예에 따르면, 각각이 컬러 필터층의 단위 컬러 화소를 덮지 않도록 배치되며, 외부 물체로부터 반사되는 광의 세기에 상응하는 누설 전류를 발생시키는 하나의 센싱 트랜지스터만을 포함하는 복수개의 접촉 센서들; 상기 복수개의 접촉 센서들 중 적어도 일부의 접촉 센서를 선택하는 선택신호가 인가되는 스캔라인; 및 상기 누설 전류에 의해 상기 센싱 트랜지스터의 기생 정전용량에 충전된 전하량에 상응하는 출력 신호를 상기 선택신호가 인가된 접촉 센서로부터 수신하는 리드아웃 라인을 포함하는, 이미지 스캔 가능한 표시 장치가 제공된다.

Description

이미지 스캔이 가능한 플렉서블 디스플레이 장치 및 이의 구동 방법{FLEXIBLE DISPLAY APPARATUS ABLE TO IMAGE SCAN AND DRIVING METHOD THEREOF}

본 발명은 이미지 스캔이 가능한 플렉서블 디스플레이 장치 및 이의 구동 방법 에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 개구율 향상 및 회로의 집적화가 가능한 이미지 스캔 가능한 플렉서블 표시 장치 및 이의 구동 방법에 관한 것이다.

터치 스크린 패널은 영상 표시 장치의 화면에 표시된 문자나 도형을 사람의 손가락이나 다른 접촉수단으로 접촉하여 사용자의 명령을 입력하는 장치로서, 영상 표시 장치 위에 부착되어 사용된다. 터치 스크린 패널은 사람의 손가락 등으로 접촉된 접촉 위치를 전기적 신호로 변환한다. 상기 전기적 신호는 입력 신호로서 이용된다.

터치 스크린 패널에서의 터치 검출 방식은 저항막 방식, 광학 방식, 정전용량 방식, 초음파 방식 등 여러가지가 있으나, 이 중 광학 방식은 표시 장치의 화면에 터치 발생 수단이 접촉할 때, 해당 위치의 광학적 특성 변화를 통해 터치 발생 여부를 검출한다. 광학 방식은 그 특성상 터치 발생 수단의 종류에 제약을 두지 않는다.

한편, 최근 보안관련 문제가 대두되면서 스마트폰, 태블릿 PC 등 개인휴대기기에 대한 보안이 화두가 되고 있다. 사용자들의 휴대기기 사용빈도가 증가하면서 휴대기기를 통한 전자상거래 등에 있어서의 보안이 요구되고, 이러한 요구에 따라 지문, 홍채, 안면, 음성, 혈관 등의 생체 정보를 이용하고 있다.

다양한 생채 정보 인증 기술 중 가장 보편적으로 사용되고 있는 기술은 지문을 통한 인증 기술이다. 최근에는, 스마트폰 및 태블릿 PC 등에 지문 인식 및 이를 통한 인증 기술이 적용된 제품이 출시되었다.

그러나, 지문 인식을 위한 센서들이 휴대 기기에 접목되기 위해서는 영상 표시 장치 외에 지문 인식을 위한 장치를 함께 장착시켜야 한다. 즉, 영상 표시 영역 외에 지문 인식 영역을 별도로 두어야 하므로, 휴대 기기의 면적이 늘어나거나, 휴대 기기에 있어서 영상 표시 영역이 감소되어야 하는 문제점이 있었다.

또한, 최근 들어 플렉서블(Flexible)한 영상표시장치가 개발되고 있는 추세이며, 이 경우 상기 플렉서블 영상표시장치에 적용되는 터치 스크린 패널 역시 플렉서블한 특성이 요구된다.

따라서, 휴대 기기에 별도 지문 인식 센서를 위한 공간을 없앨 수 있으면서도, 영상 표시 영역을 활용하여 지문 인식 기능까지 구현함으로써, 영상 표시 영역 상에서의 터치 검출 해상도 또한 함께 향상시킴과 동시에 플렉서블 특성을 부여할 수 있는 기술에 대한 개발이 필요하다.

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 표시 패널에 접촉 센서를 일체화시켜 이미지 스캔 기능을 동일 영역에서 가능하게 함에 있어서, 종래 기술에 비해 개구율을 향상시키고, 회로의 집적화를 가능하게 하는 것을 그 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 각각이 컬러 필터층의 단위 컬러 화소를 덮지 않도록 배치되며, 외부 물체로부터 반사되는 광의 세기에 상응하는 누설 전류를 발생시키는 하나의 센싱 트랜지스터만을 포함하는 복수개의 접촉 센서들; 상기 복수개의 접촉 센서들 중 적어도 일부의 접촉 센서를 선택하는 선택신호가 인가되는 스캔라인; 및 상기 누설 전류에 의해 상기 센싱 트랜지스터의 기생 정전용량에 충전된 전하량에 상응하는 출력 신호를 상기 선택신호가 인가된 접촉 센서로부터 수신하는 리드아웃 라인을 포함하는, 이미지 스캔 가능한 플렉서블 표시 장치가 제공된다.

상기 센싱 트랜지스터의 게이트 전극 및 드레인 전극은 각각 상기 스캔 라인 및 리드아웃 라인과 각각 연결될 수 있다.

상기 기생 정전용량은 상기 센싱 트랜지스터의 게이트-소스 오버랩 정전용량일 수 있다.

상기 접촉 센서의 센싱 트랜지스터 소스 전극 전위는 상기 선택신호 인가에 따라 상기 기생 정전용량에 의한 커플링 현상에 따라 상승할 수 있다.

상기 복수개의 접촉 센서들은 배면 광원으로부터의 광에서 화소 단위로 컬러를 추출하는 컬러 필터층의 상측 또는 하측에 배치될 수 있다.

상기 복수개의 접촉 센서들은 상기 표시 장치를 이루는 양 기판 중 하나와 상기 표시 장치를 보호하는 커버 윈도우 사이에 배치될 수 있다.

상기 복수개의 접촉 센서들은 상기 표시 장치를 보호하는 커버 윈도우 상부에 배치되고, 상기 복수개의 접촉 센서들 상부에는 상기 접촉 센서들 보호를 위한 보호층이 형성될 수 있다.

상기 복수개의 접촉 센서들은 상기 표시 장치의 구동을 위한 구동 회로들이 형성되는 박막 트랜지스터 층과 동일한 층에 배치될 수 있다.

상기 센싱 트랜지스터의 소스 전극은 상기 선택신호가 인가되지 않는 동안 상기 리드아웃 라인으로의 리셋 신호 인가에 의해 리셋될 수 있다.

상기 표시 장치는, 상기 리드아웃 라인에 의해 검출되는 복수개의 접촉 센서들로부터의 출력 신호를 기초로 상기 복수개의 접촉 센서들 상부에 대한 접촉 여부 및 접촉 상태를 판단하는 IC 칩을 더 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 매트릭스 형태로 각각이 컬러 필터층의 단위 컬러 화소 영역를 덮지 않는 영역에 각각 배치되는 복수개의 접촉 센서들을 포함하는, 이미지 스캔 가능한 플렉서블 표시 장치로서, 상기 접촉 센서들 각각은, 외부 물체로부터 반사되는 광의 세기에 상응하여 전하를 생성하는 센싱 트랜지스터; 및 상기 센싱 트랜지스터에 선택신호가 인가되지 않는 동안 상기 센싱 트랜지스터에서 생성된 전하를 축적하는 기생 정전용량을 포함하고, 상기 센싱 트랜지스터에 상기 선택신호가 인가되면 상기 기생용량에 축적된 전하량에 기초하여 신호를 출력하는 것인, 이미지 스캔 가능한 플렉서블 표시 장치가 제공된다.

상기 표시 장치는, 상기 센싱 트랜지스터의 게이트 전극에 선택신호를 인가하는 스캔 라인; 및 상기 센싱 트랜지스터의 드레인 전극과 연결되며, 상기 선택신호가 인가된 상기 센싱 트랜지스터로부터 출력되는 신호를 검출하는 리드아웃 라인을 더 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 매트릭스 형태로 각각이 컬러 필터층의 단위 컬러 화소 영역을 덮지 않는 영역에 배치되는 복수개의 접촉 센서들 중 적어도 일부에 로우 레벨의 선택신호를 인가하여, 상기 각 접촉 센서들에 포함되며 외부 물체로부터 반사되는 광의 세기에 상응하는 누설 전류를 발생시키는 센싱 트랜지스터의 기생 정전용량에 상기 누설 전류에 의한 충전이 이루어지도록 하는 단계; 상기 적어도 일부의 접촉 센서들에 하이 레벨의 선택신호를 인가하여, 상기 센싱 트랜지스터의 소스 전극 전위가 상기 기생 정전용량의 커플링에 의해 상승되도록 하는 단계; 및 상기 하이 레벨의 선택신호가 인가된 접촉 센서들로부터 상기 소스 전극 전위의 상승폭에 따라 달라지는 출력 신호를 검출하여, 상기 복수개의 접촉 센서들 각각에 대한 접촉 여부 및 접촉 상태를 판단하는 단계를 포함하는, 표시 장치에서의 이미지 스캔 방법이 제공된다.

상기 이미지 스캔 방법은, 상기 출력 신호 검출 단계 이후에, 상기 센싱 트랜지스터의 소스 전극 전위와 상기 출력 신호가 출력되는 드레인 전극 전위가 동일해진 이후, 상기 드레인 전극과 연결된 리드아웃 라인을 리셋하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 이미지 스캔 방법은, 상기 로우 레벨의 선택신호가 인가되는 동안, 상기 리드아웃 라인에 리셋 신호를 인가하여, 상기 센싱 트랜지스터의 소스 전극 전위가 리셋되도록 하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 각기 다른 파장 영역대의 광을 순차적으로 조사하여, 외부 물체로부터 반사되는 광이 복수개의 접촉 센서들 중 적어도 일부에 수광되도록 하는 단계; 상기 복수개의 접촉 센서들 중 적어도 일부에 로우 레벨의 선택신호를 인가하여, 상기 수광에 따라 발생하는 누설 전류에 의해 상기 접촉 센서의 기생 정전용량이 충전되도록 하는 단계; 상기 적어도 일부의 접촉 센서들에 하이 레벨의 선택신호를 인가하여, 상기 기생 정전용량의 충전량에 따라 달라지는 출력 신호들을 검출하는 단계; 및 상기 각각의 다른 파장 영역대에서 조사된 광에 대한 각각의 검출된 출력 신호들을 조합하여 상기 복수개의 접촉 센서들 각각에 대한 접촉 여부 및 접촉 상태를 판단하는 단계를 포함하는, 표시 장치에서의 이미지 스캔 방법이 제공된다.

본 발명의 실시예에 따르면, 표시 패널의 각 화소마다 구비되는 접촉 센서가 1개의 센싱 트랜지스터만으로 이루어지기 때문에, 전체 표시 패널에 있어서의 개구율이 향상될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 각 접촉 센서에 포함되는 센싱 트랜지스터의 소스 전극 전위가 리드아웃 라인 리셋 신호에 의해 초기화되기 때문에, 별도의 리셋 회로가 불필요하며, 이에 따라, 집적 회로의 면적이 감소될 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따르면, 표시 장치에 일체화되는 접촉 센서들의 크기 및 상호 간의 간격이 터치뿐만 아니라 지문 인식도 가능할 정도로 형성되기 때문에, 표시 장치 상에서 터치 검출 및 지문 인식이 모두 가능하며, 자동적으로 터치 검출의 해상도가 향상될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 표시 장치에 지문 인식이 가능한 접촉 센서들이 일체화되기 때문에, 표시 영역과 지문 인식 영역을 별도로 형성시키지 않아도 되며, 이에 따라 표시 영역 구현에 있어서의 면적상 이점을 누릴 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 기기의 모습을 나타내는 도면이다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 스캔 기능을 갖는 표시 장치의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 구성을 나타내는 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 스캔 기능을 구현하는 센서 어레이 층의 구성을 나타내는 도면이다.
도 5는 도 4에 도시되는 접촉 센서(SN)의 제1 구현예를 나타내는 회로도이다.
도 6은 도 4의 접촉 센서(SN)에 대한 다른 구현예를 나타내는 회로도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에 적용이 가능한 접촉 센서의 구성을 나타내는 회로도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 센서(SN)의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 스캔 기능을 갖는 표시 장치에 있어서 지문 인식을 수행하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 인식 방법에 있어서 광원의 파장 영역에 따른 접촉 센서에서의 특성 차이를 나타내는 그래프이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.

본 명세서에서, “접촉 인식”이란 표면에 대해 접촉되는 물체(object)에 대해 인식하는 기능을 의미하며, 사람의 손가락에 대한 지문 또는 터치 인식 및 이와는 다른 터치 발생 수단에 의한 터치 인식을 모두 포괄하는 의미로 이해되어야 한다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 기기의 모습을 나타내는 도면이다.

도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 전자 기기(10)는 표시 장치(DP)를 포함한다.

전자 기기(10)는 유무선 통신 기능 또는 이와는 다른 기능을 포함하는 디지털 기기일 수 있다. 예를 들면, 이동 전화기, 네비게이션, 웹 패드, PDA, 워크스테이션, 개인용 컴퓨터(예를 들어, 노트북 컴퓨터 등) 등과 같이 메모리 수단을 구비하고 마이크로 프로세서를 탑재하여 연산 능력을 갖춘 디지털 기기로서, 바람직하게는 스마트폰을 예로서 상정하여 설명할 것이지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

표시 장치(DP)는 전자 기기(10)의 일면에 형성되며, 바람직하게는 도 1에 도시되는 바와 같이 전자 기기(10)의 전면에 형성되어 입력 장치로서의 기능 또한 동시에 수행하는 터치 스크린 패널로서 구현될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 표시 장치(DP)는 터치 발생 수단(예를 들면, 손가락 등)의 접촉 여부 및 접촉 위치 파악뿐만 아니라, 손가락의 지문에 대한 인식 기능을 함께 수행한다.

구체적으로, 제1 애플리케이션 구동 시에는 표시 장치(DP)가 특정 기능 구동 등을 위한 터치 스크린으로서 기능할 수 있으며, 제2 애플리케이션 구동 시에는 표시 장치(DP)를 통해 표시되는 지문 입력 창(FP)의 영역 또는 표시 장치(DP) 전 영역에서 지문 인식 기능이 구현될 수 있다.

후술할 바와 같이, 터치 발생 수단에 의한 터치 또는 손가락 지문의 융선(ridge)과 골(valley)의 접촉은 복수개의 행과 열을 이루는 센서들에 의해 이루어지는데, 손가락 지문 인식을 위해서는 융선과 골의 접촉을 구분할 수 있어야 한다. 따라서, 표시 장치(DP)에 포함되는 센서들의 수와 관계되는 접촉 감지의 해상도는 손가락 지문의 융선과 골의 접촉을 구분할 수 있을 정도로 형성되어야만 할 것이다.

도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 스캔 기능을 갖는 표시 장치의 구성을 나타내는 단면도이다. 도 2a 내지 도 2d는 액정 표시 장치(LCD: Liquid Crystal Display)에 이미지 스캔 기능이 통합된 구성을 예로서 시한다.

도 2a 내지 도 2d를 참조하면, 액정 표시 장치는 순차적으로 적층되는 제1 기판(210), 박막 트랜지스터 층(220), 액정층(230), 컬러 필터층(240), 제2 기판(250) 및 커버 윈도우(260)로 구성된다.

액정 표시 장치는 제1 기판(210)의 하부에 위치하는 백라이트유닛(BLU: Back Light Unit)으로부터 조사되는 광이 액정층(230)을 투과한 후, 화소 단위로 색을 추출하여 컬러를 구현하는 컬러 필터층(240)을 통과하면서 원하는 색과 영상이 구현되는 원리로 동작한다. 박막 트랜지스터 층(220)은 전기적 신호를 전달 또는 제어하는 기능을 하며, 액정층(230)에 존재하는 액정은 인가된 전기적 신호에 따라 분자 구조를 달리하여 빛의 투과를 제어한다.

본 발명의 실시예에 따라 터치 발생 수단의 접촉 감지 또는 지문 인식 기능, 즉, 이미지 스캔 기능을 수행하는 센서 어레이 층(300)은 액정 표시 장치의 일부 영역에 배치될 수 있다.

먼저, 도 2a에 도시되는 바와 같이, 일 실시예에 따른 센서 어레이 층(300)은 컬러 필터층(240)과 면접하는 층에 배치될 수 있다. 이 경우, 센서 어레이 층(300)은 컬러 필터층(240)의 하부 영역 또는 컬러 필터층(240)과 제2 기판(250) 사이의 영역에 배치될 수 있다.

다음으로, 도 2b에 도시되는 바와 같이, 일 실시예에 따른 센서 어레이 층(300)은 제2 기판(250)과 커버 윈도우(260) 사이에 배치될 수 있으며, 도 2c에 도시되는 바와 같이, 표시 장치 보호를 위한 커버 윈도우(260) 상부에 배치될 수도 있다.

도 2c에 도시되는 바와 같이, 센서 어레이 층(300)이 커버 윈도우(260) 상부에 배치된다면, 센서 어레이 층(300)을 보호하기 위한 별도의 보호층(270)이 그 상부에 더 형성되어야 할 것이다.

한편, 도 2d에 도시되는 바와 같이, 일 실시예에 따른 센서 어레이 층(300)은 표시 장치의 구동을 위한 회로들이 구현되어 있는 박막 트랜지스터 층(220)과 동일한 층에 형성될 수도 있다.

이상에서는 표시 장치가 액정 표시 장치로서 구현되는 예를 상정하여 설명하였으나, 유기 발광 다이오드(OLED: Organic Light Emitting Diode) 표시 장치 또는 전기영동 디스플레이(EPD: Electro Phoretic Display) 등의 다른 종류의 표시 장치로서 구현될 수도 있음은 물론이다.

유기 발광 다이오드 표시 장치는 양 면에 전극층이 형성된 유기 발광 다이오드 소자가 기판 상에 배치되는 구조로 형성되는데, 이 경우 본 발명의 일 실시예에 따라 이미지 스캔 기능을 하는 센서 어레이 층(300)은 기판 상부, 또는 유기 발광 다이오드 소자의 상부 등에 형성될 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 구성을 나타내는 평면도이다.

도 3에는 컬러 필터 층(240)과 센서 어레이 층(300)이 도시되어 있다. 전술한 바와 같이, 센서 어레이 층(300)은 컬러 필터 층(240)을 기준으로 상대적으로 상부에 형성될 수도 있고 그 하부에 형성될 수도 있다.

일 실시예에 따라 복수의 접촉 센서들을 포함한 센서 어레이는 디스플레이 전면에 형성될 수도 있고, 다른 실시예에 따라 디스플레이 일부 영역에 형성될 수도 있다. 디스플레이 일부 영역에 형성될 경우 접촉 센서가 없는 영역은 패시베이션(미도시)을 통해 접촉 센서가 있는 영역과 단차가 발생하지 않게 구성할 수 있다.

센서 어레이 층(300)에는 다수의 접촉 센서(SN)들이 구비된다. 접촉 센서(SN)는 가시광선 영역의 광을 센싱하는 가시광선 센서 또는 적외선 영역의 광을 센싱하는 적외선 센서로 구현될 수 있다.

컬러 필터 층(240)은 적색 영상을 표시하는 적색 화소(R), 녹색 영상을 표시하는 녹색 화소(G), 및 청색 영상을 표시하는 청색 화소(B)를 포함하여 구성될 수 있다. 하나씩의 적색 화소(R), 녹색 화소(G), 청색 회소(B)가 하나의 단위 화소를 이루며, 이 단위 화소들은 복수개의 행과 열로 이루어진 매트릭스 형태로 형성되는 것으로 설명될 수 있다. 이에 따르면, 하나의 단위 화소 당 하나씩의 접촉 센서(SN)가 구비될 수 있다.

일 실시예에 따르면 접촉 센서(SN)는 센서 어레이층(300)에 형성되며, 상면(Top view)에서 볼 때 컬러 필터 층(240)의 적색 화소(R), 녹색 화소(G) 및 청색 화소(B)를 덮지 않는(non-overlap) 영역에 배치될 수 있다. 도 3에서는 단위 화소의 하부에 접촉 센서(SN)가 구비되는 것으로 예시하였으나, 접촉 센서(SN)의 상부, 측면부 등에 구비될 수도 있다. 또한, 적색 화소(R), 녹색 화소(G), 청색 화소(B) 중 하나의 크기를 상대적으로 작게 만들어 해당 위치에 접촉 센서(SN)를 위치시킬 수도 있다.

다른 실시예에 따르면 접촉 센서(SN)는 투명 전극 물질을 이용할 경우 센서 어레이층(300)에서, 컬러 필터 층(240)의 적색 화소(R), 녹색 화소(G) 및 청색 화소(B)를 덮도록(overlap) 형성하여도 무방할 것이다. 이에 따르면, 접촉 센서(SN)가 단위 화소를 덮도록 형성할 수 있기 때문에, 단위 화소 당 2개 이상의 접촉 센서(SN)가 배치되어 이미지 스캔의 해상도를 증가시킬 수도 있으며, 단위 접촉 센서(SN)의 크기를 크게 형성함으로써 이미지 스캔의 감도를 향상시킬 수도 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 스캔 기능을 구현하는 센서 어레이 층(300)의 구성을 나타내는 도면이다.

도 4를 참조하면, 센서 어레이 층(300)은 복수개의 스캔 라인(SL1, SL2, …, SLn) 및 복수개의 리드아웃 라인(RL1, RL2, …, RLl)을 포함한다. 복수개의 스캔 라인(SL1, SL2, …, SLn)에는 순차적으로 스캔 신호가 공급되며, 복수개의 리드아웃 라인(RL1, RL2, …, RLl)은 접촉 센서(SN)로부터 출력되는 신호들을 수신하여 이를 처리하는 회로(미도시됨)로 전달한다.

스캔 라인(SL1, SL2, …, SLn)과 리드아웃 라인(RL1, RL2, …, RLl)은 상호 교차되도록 배치되는데, 그 교차점마다 적어도 하나의 접촉 센서(SN)가 형성될 수 있다.

도 5는 도 4에 도시되는 접촉 센서(SN)의 제1 비교예를 나타내는 회로도이다. 도 5를 참조하면, 접촉 센서(SN)는 포토 다이오드(PD), 트랜지스터(T1), 센싱 커패시터(C0)를 포함한다.

포토 다이오드(PD)는 광 에너지를 전기 에너지로 변환하는 소자로서, 광이 포토 다이오드(PD)에 닿으면, 전류가 흐르게 된다. 포토 다이오드(PD)의 캐소드(cathode)는 스위치 트랜지스터(T1)의 소스와 연결되고, 애노드(anode)는 그라운드 전위와 연결된다. 이러한 포토 다이오드(PD)는 유기 발광 다이오드(OLED: Organic Light Emitting Diode), 퀀텀닷(QD: Quantum Dot) 또는 트랜지스터 등으로 구현될 수 있다.

스위치 트랜지스터(T1)의 소스에는 센싱 커패시터(C0)의 일단이 연결되고, 센싱 커패시터(C0)의 타단은 그라운드 전위와 연결된다. 센싱 커패시터(C0)의 일단 전위의 변화에 따른 응답은 리드아웃 라인(RL1, RL2)으로 전달되고, 리드아웃 라인(RL1, RL2)으로 전달된 신호는 소정의 IC 칩으로 전달된다. 스위치 트랜지스터(T1)의 게이트 전극은 스캔 라인(SL1~SLn)과 연결되고, 드레인 전극은 리드아웃 라인(RL1, RL2)과 연결되며, 소스 전극은 포토 다이오드(PD)의 캐소드와 연결된다. 이러한 스위치 트랜지스터(T1)는 비정질 실리콘(Hydrogenated Amorphous Silicon, a-Si:H), 다결정 실리콘(Poly Silicon, Poly-Si), 산화물 트랜지스터 등의 트랜지스터로 구현될 수 있다. 또한, 이에 제한되지 않으며 유기박막트랜지스터(Organic TFT) 등으로 구현될 수도 있다.

외부로부터 입사된 광, 즉, 접촉 수단에 의해 반사되어 접촉 센서(SN)에 입사된 광을 상기 접촉 센서(SN)가 센싱하고, 센싱된 광의 크기에 대응하는 신호를 전달하는 방법을 설명하면 다음과 같다.

리드아웃 라인(RL1, RL2)으로는 소정의 전압이 인가된다. 전압 인가를 위한 별도의 회로(미도시됨)가 더 포함될 수 있다. 스캔 라인(SL1~SLn)에 스위치 트랜지스터(T1)를 턴 온 시키는 선택신호가 인가되면, 리드아웃 라인(RL1, RL2)으로 인가된 전압으로 센싱 커패시터(C0)의 일단 전위(V1)가 세팅된다. 즉, 스위치 트랜지스터(T1)의 턴 온으로 인해, 센싱 커패시터(C0)는 리드아웃 라인(RL1, RL2)에 인가된 전압으로 세팅된다.

만약, 외부 물체로부터 반사된 광이 입사되지 않으면, 포토 다이오드(PD)에는 전류가 흐르지 않게 되고, 이에 따라, 센싱 커패시터(C0)의 일단 전위(V1)는 상기 세팅된 전압으로 유지된다.

리드아웃 라인(RL1, RL2)은 기 설정된 주기로 리셋되는데, 리드아웃 라인(RL1, RL2)이 예를 들면, 0V의 전위로 리셋된 후, 스캔 라인(SL1~SLn)에 다음 선택신호가 입력되어 스위치 트랜지스터(T1)가 턴 온 되면, 센싱 커패시터(C0)에 저장되었던 전하가 리드아웃 라인(RL1, RL2)의 기생 정전용량(미도시됨)과 공유된다.

리드아웃 라인(RL1, RL2)에 인가되었던 전압을 Vdc, 리드아웃 라인(RL1, RL2)의 기생 정전용량을 Cpl, 센싱 커패시터(C0)의 일단 전위를 V1이라고 한다면, 다음의 수학식이 성립된다.

[수힉식 1]

그러나, 외부 물체로부터 반사된 광이 입사되면, 포토 다이오드(PD)에 전류가 흐르게 된다. 이에 따라, 센싱 커패시터(C0)와 리드아웃 라인(RL1, RL2)의 기생 정전용량이 공유하는 총 전하량에는 차이가 발생하게 되고, 상기 수학식 1에서 센싱 커패시터(CO)의 일단 전위(V1)가 달라지게 된다.

입사된 광의 세기가 클수록 포토 다이오드(PD)에 흐르는 전류의 크기가 커지고, 이에 따라, 센싱 커패시터(C0)의 일단 전위(V1) 변화량 또한 커지며, 센싱 커패시터(C0)와 리드아웃 라인(RL1, RL2)의 기생 정전용량 간에 공유되는 총 전하량 또한 커지게 된다. 따라서, 포토 다이오드(PD)에 입사된 광의 세기에 따라 리드아웃 라인(RL1, RL2)으로부터 다른 레벨의 출력 신호가 획득된다.

상기 설명한 방식은 센싱 커패시터(C0)와 리드아웃 라인(RL1, RL2)의 기생 정전용량 간 전하 공유 현상을 이용하는 방식이다. 따라서, 실제 리드아웃 라인(RL1, RL2)으로부터 획득되는 출력 신호의 레벨 차이는 센싱 커패시터(C0)와 전하가 공유된 결과의 차이가 되며, 이에 따라, 그 신호의 크기 및 상황에 따른 출력 신호의 레벨 차이는 충분히 크지 않을 수 있다. 따라서, 리드아웃 라인(RL1, RL2)의 출력 신호를 증폭시켜주기 위한 별도의 회로가 필요하다.

도 6은 도 4의 접촉 센서(SN)에 대한 다른 비교예를 나타내는 회로도이다.

도 6을 참조하면, 접촉 센서(SN)는 스위칭 트랜지스터(T1), 센싱 트랜지스터(PT1), 센싱 커패시터(C0)를 포함할 수 있다.

스위칭 트랜지스터(T1)의 게이트 전극은 스캔 라인(SL)과 연결되고, 드레인 전극은 리드아웃 라인(RL)과 연결되며, 소스 전극은 센싱 커패시터(C0)의 양 전극 중 제1 전극과 연결된다. 한편, 센싱 트랜지스터(PT1)의 드레인 전극은 입력 전압 라인(VDD)에 연결되고, 소스 전극은 센싱 커패시터(C0)의 제1 전극과 연결되며, 게이트 전극은 공통 전압 라인(Vcom)에 연결된다.

센싱 트랜지스터(PT1)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(C0)와 스위칭 트랜지스터(T1) 방향으로 흐른다.

스캔 라인(SL)에 선택신호가 입력되면, 상기 전류가 리드아웃 라인(RL)을 통해 흐르게 된다. 이 때에도 리드아웃 라인(RL) 주변에 형성되는 기생 정전용량에 의해 실제로 리드아웃 라인(RL)으로 흐르는 전류의 크기는 감소할 수밖에 없게 된다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에 적용이 가능한 접촉 센서의 구성을 나타내는 회로도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 센서(SN)는 도 2a 내지 도 2d 및 도 4를 참조하여 설명한 바와 같은 센서 어레이 층(300)에 포함되도록 형성될 수 있다.

각각의 접촉 센서(SN)는 1개의 센싱 트랜지스터(PT1)만을 포함하여 구성된다. 센싱 트랜지스터(PT1)는 외부 물체로부터 반사되는 광의 세기에 상응하는 전하량을 발생시킨다. 환언하면, 센싱 트랜지스터(PT1)는 외부 물체로부터 반사된 광을 수광하여, 수광된 광의 세기에 상응하는 누설 전류를 발생시킨다.

도 7에 도시된 정전용량(C1)은 실제로 구비되는 것이 아니며, 리드 아웃 라인과 스캔 라인의 신호 배선 교차로 인한 기생 정전용량, 즉, 게이트-소스 오버랩 정전용량(Gate-Source Overlap Capacitance of TFT, Cgso)일 뿐이다.

센싱 트랜지스터(PT1)의 제1 전극은 스캔 라인(SL1~SLn)과 연결되고, 제2 전극은 리드아웃 라인(RL1, RL2)에 연결된다. 제3 전극은 어느 구성요소에도 전기적으로 접속되지 않은 플로팅 상태로 배치될 수 있다. 제1 전극, 제2 전극 및 제3 전극은 각각 게이트 전극, 드레인 전극 및 소스 전극일 수 있다. 센싱 트랜지스터(PT1)는 비정질 실리콘(Hydrogenated Amorphous Silicon, a-Si:H), 다결정 실리콘(Poly Silicon, Poly-Si), 산화물 트랜지스터 등의 트랜지스터로 구현될 수 있다. 또한, 이에 제한되지 않으며 유기박막트랜지스터(Organic TFT) 등으로 구현될 수도 있다

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 센서(SN)의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.

도 7 및 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 센서(SN)의 동작을 설명하면 다음과 같다.

도 8에서 SL은 스캔 라인(SL1~SLn)에 공급되는 신호를 나타내는 것으로, 하이(high) 구간 동안 선택신호가 스캔 라인(SL1~SLn)에 공급되는 것으로 이해되어야 한다. 선택신호 인가에 의해 특정 접촉 센서(SN)가 선택되며, 해당 접촉 센서(SN)로부터의 신호가 출력된다. 이하에서는 'SL'을 스캔 라인 신호로 칭하기로 한다. 또한, RL Reset은 리드아웃 라인(RL1, RL2)을 리셋시키기 위한 신호로서, 하이(high) 구간에 리셋 신호가 공급되어, 리드아웃 라인(RL1, RL2)이 리셋된다.

한편, V1은 센싱 트랜지스터(PT1)의 소스 전극 전위를 나타내며, R1은 센싱 트랜지스터(PT1)의 드레인 전극과 리드아웃 라인(RL1, RL2)이 연결되는 지점의 전위를 나타내는 것이다. V1과 R1의 타이밍도에 있어서, 실선으로 표시된 것은 외부 물체에 의해 반사된 광이 센싱 트랜지스터(PT1)로 공급되지 않는 경우(dark)를 나타내며, 파선으로 표시된 것은 외부 물체에 의해 반사된 광이 센싱 트랜지스터(PT1)로 공급되는 경우(Light)를 나타낸다. 외부 물체는 터치 발생 수단일 수도 있고, 사람의 손가락 지문일 수도 있다. 사람의 손가락은 융선과 골을 포함하는데, 각 센싱 트랜지스터(PT1) 상에 융선이 닿았는지 또는 골이 닿았는지 여부에 따라 서로 다른 양의 광이 반사되게 된다.

스캔 라인 신호(SL)가 하이 레벨로 되었다가 다음 하이 레벨로 될 때까지를 1프레임으로 정의할 수 있다. 스캔 라인(SL~SLn)에 하이 레벨 신호가 인가되는 구간(T2)에는 기생 정전용량(C1)에 의해 커플링이 발생하며, 센싱 트랜지스터(PT1)의 소스 전극의 전위(V1)도 상승하게 된다. 구체적으로, 하이 레벨 신호 인가에 의해 스캔 라인(SL~SLn)의 전위가 상승하게 되는데, 이에 따라 기생 정전용량(C1)의 커플링 현상에 의해 센싱 트랜지스터(PT1)의 소스 전극 전위(V1)도 함께 상승하는 것이다. 그 후, 스캔 라인 신호(SL)가 로우 레벨로 떨어지면, 기생 정전용량(C1)의 커플링 현상에 의해 센싱 트랜지스터(PT1)의 소스 전극 전위(V1)도 떨어지게 되고, 초기값으로 리셋될 수 있다.

먼저, 외부 물체에 의해 반사된 광이 센싱 트랜지스터(PT1)에 공급되지 않는 경우를 설명하면 다음과 같다. 광이 센싱 트랜지스터(PT1)에 공급되지 않기 때문에 센싱 트랜지스터(PT1)에는 누설 전류가 형성되지 않는데, 이에 따라, 스캔 라인 신호(SL)가 로우 레벨로 지속되는 구간(T1)에는 기생 정전용량(C1)에 전하가 충전되지 않게 된다.

도 8의 실선으로 도시된 V1 타이밍도를 참고하면 스캔 라인 신호(SL)가 하이 레벨로 전환되면(T2), 커플링 현상에 의해 센싱 트랜지스터(PT1)의 소스 전극 전위(V1) 또한 스캔 라인 신호(SL)의 전위와 동일한 레벨로 상승하게 된다.

그 후, 스캔 라인 신호(SL)가 로우 레벨로 다시 떨어진 구간 동안(T3), 리드아웃 라인 리셋 신호(RL Reset)가 하이로 전환되면, 도 8의 실선으로 도시된 R1 타이밍도와 같이 리드아웃 라인(RL1, RL2)이 리셋 전압으로 리셋되고, 이에 따라 도 8의 실선으로 도시된 V1 타이밍도와 같이 센싱 트랜지스터(PT1)의 소스 전극 전위(V1)도 로우 레벨로 떨어져 리셋된다. 이 때, 스캔 라인 신호(SL)와 센싱 트랜지스터(PT1)의 소스 전극 간 커플링 현상에 따라 센싱 트랜지스터(PT1)의 소스 전극 전위(V1)는 로우 레벨 보다 더 떨어질 수 있다.

이러한 원리에 따라, 스캔 라인 신호(SL)의 전위와 센싱 트랜지스터(PT1)의 소스 전극 전위(V1)가 항상 동일한 레벨로 유지되므로, 기생 정전용량(C1)에 전하가 충전되지 않게 되고, 스캔 라인 신호(SL)가 하이 레벨인 동안에도, 리드아웃 라인(RL1, RL2)으로 흘러 들어가는 전류는 없게 된다. 이에 따라, 센싱 트랜지스터(PT1)와 리드아웃 라인(RL1, RL2)이 연결되는 지점의 전위(R1)는 스캔 라인 신호(SL)가 하이 레벨인 경우와 로우 레벨인 경우 모두 동일한 레벨로 유지된다.

다음으로, 외부 물체에 의해 반사된 광이 센싱 트랜지스터(PT1)에 공급되는 경우를 설명하면 다음과 같다. 스캔 라인 신호(SL)가 로우 레벨로 유지되는 구간(T1)에도 광에 의해 형성된 센싱 트랜지스터(PT1)의 누설 전류에 의해 기생 정전용량(C1)이 충전된다. 이에 따라, 도 8의 파선으로 도시된 V1 타이밍도와 같이, 센싱 트랜지스터(PT1)의 소스 전극 전위(V1)는 점점 상승한다.

스캔 라인 신호(SL)가 하이 레벨로 전환되면(T2), 기생 정전용량(C1)의 커플링 현상에 의해 센싱 트랜지스터(PT1)의 소스 전극 전위(V1)가 상승하게 되는데, T1 구간에서 이미 기생 정전용량(C1)에 충전이 이루어지고 있었으므로, 광이 공급되지 않는 경우에 비해 T2 구간 시작 시점에 기생 정전용량(C1)의 전위(V1)는 상대적으로 높은 모습을 보인다. 즉, 반사된 광이 없는 경우와 비교하면, T1 구간 동안 기생 정전용량(C1)에 충전이 발생하고 있기 때문에 충전량의 차이값에 따라 커플링 현상으로 상승하는 전위의 값에 차이가 발생하게 된다.

한편, T2 구간에서, 스캔 라인 신호(SL)가 하이 레벨로 됨에 따라, 기생 정전용량(C1)에 충전된 전하들이 센싱 트랜지스터(PT1)를 통해 리드아웃 라인(RL1, RL2)으로 전달되는데, 이로 인해 센싱 트랜지스터(PT1)와 리드아웃 라인(RL1, RL2)이 연결되는 지점의 전위(R1), 즉, 센싱 트랜지스터(PT1)의 드레인 전극 전위(R1)는 점차 상승하게 되고(ⓐ 구간), 기생 정전용량(C1)의 충전된 전하들의 양은 줄어들기 때문에, 센싱 트랜지스터(PT1)의 소스 전극 전위(V1)는 점점 낮아지며(ⓑ 구간), 이는 센싱 트랜지스터(PT1)의 소스 전극 전위(V1)가 드레인 전극의 전위(R1)와 동일해질 때까지 진행이 된다.

리드아웃 라인(RL1, RL2)에 리셋 신호(RL Reset)가 입력되면, 리드아웃 라인(RL1, RL2)의 전위(R1)가 점차 낮아져, 스캔 라인 신호(SL)가 로우 레벨로 유지되는 구간과 동일한 레벨까지 낮아진다(ⓑ 구간). 리드아웃 라인(RL1, RL2)의 리셋 신호(RL Reset) 신호는 주기적으로 공급되는데, 이로 인해 리드아웃 라인(RL1, RL2)의 전위(R1)가 주기적으로 리셋될 수 있다. 리드아웃 라인(RL1, RL2)의 전위(R1)가 리셋되는 주기는 스캔 라인 신호(SL)에 하이 레벨의 신호, 즉, 선택신호가 공급되는 시간보다 짧게 형성될 수 있다.

스캔 라인 신호(SL)가 로우 레벨로 전환되면(T3), 재차 센싱 트랜지스터(PT1)에 의해 형성된 누설 전류에 의해 기생 정전용량(C1)이 충전되게 된다.

외부 물체에 의해 반사된 광이 센싱 트랜지스터(PT1)에 공급되면, 누설 전류에 의해 기생 정전용량(C1)이 충전되며, 스캔 라인 신호(SL)가 하이 레벨인 구간 동안, 센싱 트랜지스터(PT1)의 소스 전극 전위(V1)가 통상의 경우(광이 공급되지 않는 경우)에 비해 증가폭이 커지게 된다. 이에 따라, 리드아웃 라인(RL1, RL2)이 리셋되기 이전까지 구간(ⓐ 구간)에서는, 센싱 트랜지스터(PT1)의 드레인 전극과 리드아웃 라인(RL1, RL2)이 연결되는 지점의 전위(R1) 패턴 또한, 통상의 경우에 비해 달라지게 된다.

따라서, 스캔 라인 신호(SL)가 하이 레벨로 유지되며, 리드아웃 라인(RL1, RL2)이 리셋되기 전까지의 구간(ⓐ 구간)에서, 센싱 트랜지스터(PT1)의 드레인 전극 전위(R1), 또는 센싱 트랜지스터(PT1)와 리드아웃 라인(RL1, RL2)이 연결되는 지점의 전위(R1), 더 포괄적으로는 리드아웃 라인(RL1, RL2) 전위(R1)의 변화를 관찰한다면, 외부 물체에 의해 반사된 광이 공급되고 있는지 여부를 판단할 수 있다. 또한, 공급되는 광의 양에 따라 기생 정전용량(C1)에 축적되는 센싱 트랜지스터(PT1)로부터의 누설 전류의 양 또한 달라질 것이므로, ⓐ 구간에서의 리드아웃 라인(RL1, RL2) 전위(R1) 변화를 검출하여, 접촉의 상태(접촉 세기 또는 접촉 면적 등)도 파악할 수 있게 된다. 환언하면, 센싱 트랜지스터(PT1)에 의해 형성된 누설전류에 따라 기생 정전용량(C1)에 충전되는 전하량이 달라지는데, 선택신호 인가 시 상기 충전된 전하량이 리드아웃 라인(RL1, RL2)으로 점차 이동하기 때문에, 이에 상응하는 출력 신호가 센싱 트랜지스터(PT1)로부터의 출력된다. 이를 리드아웃 라인(RL1, RL2)을 통해 검출하게 되면, 각 접촉 센서(SN) 상부의 접촉 상태를 파악할 수 있다.

리드아웃 라인(RL1, RL2)에 의해 검출된 전위(R1)의 변화 패턴이 별도의 IC 칩으로 전달된다면, 해당 패턴을 통해, 해당 화소에 대한 화면 접촉 여부 및 접촉 면적 등을 판단할 수 있게 된다. 환언하면, 리드아웃 라인(RL1, RL2)은 접촉 센서(SN)의 센싱 트랜지스터의 누설전류에 의해 기생 정전용량(C1)에 충전된 전하량에 상응하는 신호를 전위로서 수신하게 되는데, 이렇게 수신되는 전위를 통해 접촉 여부 및 접촉 상태를 판단할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 접촉 센서(SN)에 1개의 센싱 트랜지스터(PT1)만이 구비된다. 이는 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한 비교예의 접촉 센서에 비해 1개의 트랜지스터와 1개의 커패시터를 적게 사용한 것이다. 전술한 바와 같이, 접촉 센서(SN)는 표시 영역을 구비하는 기판 상에 형성되는데, 위와 같은 이유로 접촉 센서(SN)를 구성하는 소자가 감소함에 따라, 전체 표시 패널에 있어서의 개구율은 월등히 향상될 수 있다.

또한, 비교예의 접촉 센서에 있어서는 센싱 트랜지스터(PT1)의 소스 전극 전위(V1)를 주기적으로 리셋 시켜줘야 하지만, 본 발명의 실시예에 따르면, 센싱 트랜지스터(PT1) 소스 전극 전위(V1)는 스캔 라인(SL1~SLn)에 인가되는 선택신호가 로우 레벨인 구간에서 리드아웃 라인(RL1, RL2)에 인가되는 리드아웃 라인 리셋 신호(RL Reset)에 의해 리셋되므로 별도의 리셋 신호가 불필요하게 되며, 이에 따라, 집적 회로의 면적이 감소될 수 있다.

접촉 센서 일체형 표시 장치에 있어서, 상기 접촉 센서가 표시 장치의 각 화소별로 구비됨에 따라, 각 화소 별 접촉 여부 및 접촉 면적을 확인할 수 있게 된다. 이에 따르면, 표시 장치 상에서 터치 발생 수단에 의한 터치 여부과 터치 발생 지점 뿐만 아니라, 사용자 손가락이 접촉하였을 시에는 각 화소별로 지문의 융선 또는 골이 접촉되었는지 여부를 판단함으로써 지문 인식이 가능해 진다.

즉, 표시 장치에 일체화되는 접촉 센서들 각각의 크기 및 상호간의 간격을 손가락 지문의 융선과 골을 구분할 수 있을 정도로 작게 형성함으로써, 표시 장치 상에서 터치 여부 검출 및 지문 인식이 모두 가능해지며, 터치 여부 검출에 있어서의 해상도 또한 자연스럽게 향상될 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 스캔 기능을 갖는 표시 장치에 있어서 지문 인식을 수행하는 방법을 설명하기 위한 도면이며, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 인식 방법에 있어서 광원의 파장 영역에 따른 접촉 센서에서의 특성 차이를 나타내는 그래프이다.

도 9를 참조하면, 도 2a를 참조하여 설명한 표시 장치에 있어서 제1 기판(210) 하부에 백라이트유닛이 배치되는데, 이러한 백라이트유닛과 함께 센서용 광원(900)이 더 포함될 수 있다.

센서용 광원(900)은 서로 다른 파장 영역을 갖는 복수개의 광원으로 구성될 수 있으며, 일례로, 적색 광원, 녹색 광원, 청색 광원, 백색 광원으로 구성될 수 있다. 또한, 센서용 광원(900)으로는 가시광 영역이 아닌 예를 들면, 적외선 영역의 광을 제공하는 광원으로 구성될 수도 있다.

전자 기기(10; 도 1 참조)에 설치된 애플리케이션에 의해 지문 인식 기능이 활성화되면, 특정 영역에 사용자가 손가락을 접촉시키게 되는데, 센서용 광원(900)은 서로 파장 영역의 광원을 순차적으로 하나씩 활성화시킨다. 센서용 광원(900)으로부터 조사된 광은 손가락의 융선 또는 지문에 의해 반사되어 전술한 접촉 센서에 입사되는데, 동일한 지점에 반사가 되더라도 센서용 광원(900)에서 조사된 광의 파장 영역에 따라 접촉 센서로 입사되는 광의 특성이 달라지게 된다. 접촉 센서로 입사되는 광의 특성이 달라지면, 접촉 센서에 포함되는 센싱 트랜지스터에 형성되는 전기적 값도 달라지게 된다.

도 10을 참조하면, 사용한 광원의 파장 영역에 따라서, 센싱 트랜지스터의 게이트-소스 전압(V_GS)에 따른 드레인-소스 전류(I_DS)의 변화 특성이 달라진다는 것을 알 수 있다.

일 실시예에 따르면, 전자 기기(10)의 설계단계에서 접촉 센서로 입사되는 광의 파장 영역을 설정하고, 해당 파장 영역을 보다 효율적으로 수광하는 물질로 이루어진 센싱 트랜지스터를 활용하여 접촉 센서를 구성할 수도 있다.

다른 실시예에 따르면, 다양한 파장 영역을 갖는 센서용 광원(900)을 활용하여, 복수회에 걸쳐 지문 인식을 수행한다. 각각의 서로 다른 파장 영역을 갖는 광원을 사용할 때마다 지문의 상단에서 하부까지 순차적으로 스캔을 수행한다. 구체적으로는 도 1에 도시되는 바와 같이, 지문의 상단에서 하부까지 또는 그 역 방향으로 광원을 조사해줌으로써, 지문의 융선 또는 골에 의해 반사되는 광을 접촉 센서를 통해 감지하여 전기적 신호로 출력한다. 이에 따르면, 손가락의 횡방향과 평행한 단편 지문 영상이 손가락의 상단에서부터 하단에 이르기까지 획득되고, 이들을 조합함으로써 완성된 지문 영상이 획득된다. 서로 다른 파장 영역의 광원을 사용하여 서로 다른 특성을 갖는 지문 영상이 획득되면 상기 각각의 다른 파장 영역대에서 조사된 광에 대한 각각의 검출된 출력 신호들을 조합하거나, 각각의 지문 영상들을 비교 및 합성하여 최종적인 지문 이미지를 획득할 수 있게 된다.

그 결과 서로 다른 파장 영역을 갖는 광원을 사용하여 복수개의 지문 이미지를 획득하고, 이들을 비교하여 최종적인 지문 이미지를 획득하기 때문에, 더욱 정확한 지문 이미지 획득이 가능해진다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (16)

1. 각각이 컬러 필터층의 단위 컬러 화소를 덮지 않도록 배치되며, 외부 물체로부터 반사되는 광의 세기에 상응하는 누설 전류를 발생시키는 하나의 센싱 트랜지스터만을 포함하는 복수개의 접촉 센서들;
   상기 복수개의 접촉 센서들 중 적어도 일부의 접촉 센서를 선택하는 선택신호가 인가되는 스캔라인; 및
   상기 누설 전류에 의해 상기 센싱 트랜지스터의 기생 정전용량에 충전된 전하량에 상응하는 출력 신호를 상기 선택신호가 인가된 접촉 센서로부터 수신하는 리드아웃 라인을 포함하는, 이미지 스캔 가능한 플렉서블 표시 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 센싱 트랜지스터의 게이트 전극 및 드레인 전극은 각각 상기 스캔 라인 및 리드아웃 라인과 각각 연결되는, 이미지 스캔 가능한 플렉서블 표시 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 기생 정전용량은 상기 센싱 트랜지스터의 게이트-소스 오버랩 정전용량인, 이미지 스캔 가능한 플렉서블 표시 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 접촉 센서의 센싱 트랜지스터 소스 전극 전위는 상기 선택신호 인가에 따라 상기 기생 정전용량에 의한 커플링 현상에 따라 상승하는, 이미지 스캔 가능한 플렉서블 표시 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 복수개의 접촉 센서들은 배면 광원으로부터의 광에서 화소 단위로 컬러를 추출하는 컬러 필터층의 상측 또는 하측에 배치되는, 이미지 스캔 가능한 플렉서블 표시 장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 복수개의 접촉 센서들은 상기 표시 장치를 이루는 양 기판 중 하나와 상기 표시 장치를 보호하는 커버 윈도우 사이에 배치되는, 이미지 스캔 가능한 플렉서블 표시 장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 복수개의 접촉 센서들은 상기 표시 장치를 보호하는 커버 윈도우 상부에 배치되고,
   상기 복수개의 접촉 센서들 상부에는 상기 접촉 센서들 보호를 위한 보호층이 형성되는, 이미지 스캔 가능한 플렉서블 표시 장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 복수개의 접촉 센서들은 상기 표시 장치의 구동을 위한 구동 회로들이 형성되는 박막 트랜지스터 층과 동일한 층에 배치되는, 이미지 스캔 가능한 플렉서블 표시 장치.
9. 제1항에 있어서,
   상기 센싱 트랜지스터의 소스 전극은 상기 선택신호가 인가되지 않는 동안 상기 리드아웃 라인으로의 리셋 신호 인가에 의해 리셋되는, 이미지 스캔 가능한 플렉서블 표시 장치.
10. 제1항에 있어서,
    상기 리드아웃 라인에 의해 검출되는 복수개의 접촉 센서들로부터의 출력 신호를 기초로 상기 복수개의 접촉 센서들 상부에 대한 접촉 여부 및 접촉 상태를 판단하는 IC 칩을 더 포함하는, 이미지 스캔 가능한 플렉서블 표시 장치.
11. 매트릭스 형태로 각각이 컬러 필터 층의 단위 컬러 화소 영역을 덮지 않는 영역에 배치되는 복수개의 접촉 센서들을 포함하는, 이미지 스캔 가능한 플렉서블 표시 장치로서,
    상기 접촉 센서들 각각은, 외부 물체로부터 반사되는 광의 세기에 상응하여 전하를 생성하는 센싱 트랜지스터; 및
    상기 센싱 트랜지스터에 선택신호가 인가되지 않는 동안 상기 센싱 트랜지스터에서 생성된 전하를 축적하는 기생 정전용량을 포함하고,
    상기 센싱 트랜지스터에 상기 선택신호가 인가되면 상기 기생용량에 축적된 전하량에 기초하여 신호를 출력하는 것인, 이미지 스캔 가능한 플렉서블 표시 장치.
12. 제11항에 있어서,
    상기 센싱 트랜지스터의 게이트 전극에 선택신호를 인가하는 스캔 라인; 및
    상기 센싱 트랜지스터의 드레인 전극과 연결되며, 상기 선택신호가 인가된 상기 센싱 트랜지스터로부터 출력되는 신호를 검출하는 리드아웃 라인을 더 포함하는, 이미지 스캔 가능한 플렉서블 표시 장치.
13. 매트릭스 형태로 각각이 컬러 필터층의 단위 컬러 화소 영역을 덮지 않는 영역에 배치되는 복수개의 접촉 센서들 중 적어도 일부에 로우 레벨의 선택신호를 인가하여, 상기 각 접촉 센서들에 포함되며 외부 물체로부터 반사되는 광의 세기에 상응하는 누설 전류를 발생시키는 센싱 트랜지스터의 기생 정전용량에 상기 누설 전류에 의한 충전이 이루어지도록 하는 단계;
    상기 적어도 일부의 접촉 센서들에 하이 레벨의 선택신호를 인가하여, 상기 센싱 트랜지스터의 소스 전극 전위가 상기 기생 정전용량의 커플링에 의해 상승되도록 하는 단계; 및
    상기 하이 레벨의 선택신호가 인가된 접촉 센서들로부터 상기 소스 전극 전위의 상승폭에 따라 달라지는 출력 신호를 검출하여, 상기 복수개의 접촉 센서들 각각에 대한 접촉 여부 및 접촉 상태를 판단하는 단계를 포함하는, 표시 장치에서의 이미지 스캔 방법.
14. 제13항에 있어서,
    상기 출력 신호 검출 단계 이후에,
    상기 센싱 트랜지스터의 소스 전극 전위와 상기 출력 신호가 출력되는 드레인 전극 전위가 동일해진 이후, 상기 드레인 전극과 연결된 리드아웃 라인을 리셋하는 단계를 더 포함하는, 표시 장치에서의 이미지 스캔 방법.
15. 제14항에 있어서,
    상기 로우 레벨의 선택신호가 인가되는 동안, 상기 리드아웃 라인에 리셋 신호를 인가하여, 상기 센싱 트랜지스터의 소스 전극 전위가 리셋되도록 하는 단계를 더 포함하는, 표시 장치에서의 이미지 스캔 방법.
16. 각기 다른 파장 영역대의 광을 순차적으로 조사하여, 외부 물체로부터 반사되는 광이 복수개의 접촉 센서들 중 적어도 일부에 수광되도록 하는 단계;
    상기 복수개의 접촉 센서들 중 적어도 일부에 로우 레벨의 선택신호를 인가하여, 상기 수광에 따라 발생하는 누설 전류에 의해 상기 접촉 센서의 기생 정전용량이 충전되도록 하는 단계;
    상기 적어도 일부의 접촉 센서들에 하이 레벨의 선택신호를 인가하여, 상기 기생 정전용량의 충전량에 따라 달라지는 출력 신호들을 검출하는 단계; 및
    상기 각각의 다른 파장 영역대에서 조사된 광에 대한 각각의 검출된 출력 신호들을 조합하여 상기 복수개의 접촉 센서들 각각에 대한 접촉 여부 및 접촉 상태를 판단하는 단계를 포함하는, 표시 장치에서의 이미지 스캔 방법.
    

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