KR20160056760A - Flexible display apparatus able to image scan and driving method thereof - Google Patents

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KR20160056760A
KR20160056760A KR1020140190693A KR20140190693A KR20160056760A KR 20160056760 A KR20160056760 A KR 20160056760A KR 1020140190693 A KR1020140190693 A KR 1020140190693A KR 20140190693 A KR20140190693 A KR 20140190693A KR 20160056760 A KR20160056760 A KR 20160056760A
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transistor
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sensing capacitor
selection signal
scan line
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배병성
전호식
최우영
김종욱
이준석
정소현
윤주안
오상아
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크루셜텍 (주)
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Abstract

According to one embodiment, there is provided a flexible display apparatus allowing image scan and a method of driving the same, capable of obtaining a large detection signal without an amplifier and improving an aperture ratio. According to the embodiment, provided is a flexible display apparatus including a plurality of contact sensors, a first scan line, a second scan line, and a read-out line. Each of the contact sensors includes an N type transistor, a P type transistor having a drain electrode connected with a gate electrode of the N type transistor, and a sensing capacitor having one terminal connected with a drain electrode of the N type transistor. The contact sensors are arranged without covering a unit color pixel area of a color filter layer. The first scan line is connected with a source electrode of the N type transistor and receives a selection signal periodically applied thereto. The second san line is connected with a gate electrode and a source electrode of the P type transistor to receive the selection signal after the first scan line. The read-out line is connected with the drain electrode of the N type transistor.

Description

이미지 스캔이 가능한 플렉서블 디스플레이 장치 및 이의 구동 방법{FLEXIBLE DISPLAY APPARATUS ABLE TO IMAGE SCAN AND DRIVING METHOD THEREOF}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a flexible display device capable of scanning an image, and a method of driving the flexible display device.

본 발명은 이미지 스캔이 가능한 플렉서블 디스플레이 장치 및 이의 구동 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 증폭기 없이도 큰 검출 신호를 얻을 수 있으면서도 개구율이 향상된 이미지 스캔 가능한 플렉서블 표시 장치 및 이의 구동 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a flexible display device capable of scanning an image and a driving method thereof, and more particularly, to a flexible display device capable of scanning an image with a high aperture ratio and a large detection signal without an amplifier, and a driving method thereof.

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. The touch screen panel is a device for inputting a command of a user by touching a character or a figure displayed on the screen of the image display device with a finger or other contact means of a person, and is attached and used on the image display device. The touch screen panel converts a contact position that is touched by a human finger or the like into an electrical signal. The electrical signal is used as an input signal.

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. There are various touch detection methods in the touch screen panel such as a resistive film type, an optical type, an electrostatic type, and an ultrasonic type. In the optical type, however, when the touch generating means touches the screen of a display device, And detects whether or not the touch is generated through the change. The optical system is not restricted by the nature of the touch generating means.

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. On the other hand, security issues have been raised recently, and security for personal mobile devices such as smart phones and tablet PCs has become a hot topic. As the frequency of users' use of mobile devices increases, security in electronic commerce or the like through mobile devices is required. Biometric information such as fingerprints, irises, facial expressions, voices, and blood vessels are used in response to these demands.

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. Among the various biometric information authentication technologies, the most commonly used technology is fingerprint authentication technology. In recent years, smartphone and tablet PCs have been introduced with fingerprint recognition and authentication technology.

그러나, 지문 인식을 위한 센서들이 휴대 기기에 접목되기 위해서는 영상 표시 장치 외에 지문 인식을 위한 장치를 함께 장착시켜야 하는데, 이에 따라 휴대 기기의 부피가 늘어나는 등의 문제점이 있었다. However, in order to attach sensors for fingerprint recognition to a portable device, a device for fingerprint recognition must be mounted in addition to a video display device. This increases the volume of the portable device.

또한, 최근 들어 플렉서블(Flexible)한 영상표시장치가 개발되고 있는 추세이며, 이 경우 상기 플렉서블 영상표시장치에 적용되는 터치 스크린 패널 역시 플렉서블한 특성이 요구된다.In recent years, a flexible image display device has been developed. In this case, the touch screen panel applied to the flexible image display device is also required to have a flexible characteristic.

따라서, 휴대 기기에 별도 지문 인식 센서를 위한 공간을 없앨 수 있으면서도, 디스플레이 영역을 방해하지 않도록 함과 동시에 플렉서블 특성을 부여할 수 있는 기술에 대한 개발이 필요하다. Accordingly, it is necessary to develop a technology capable of eliminating a space for a fingerprint sensor in a portable device, and capable of imparting flexible characteristics while preventing the display area from being disturbed.

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 소스 팔로워 방식의 접촉 센서로서, 개구율이 향상되고, 회로 면적이 감소한 접촉 센서가 일체화된 표시 장치를 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide a display device in which a touch sensor of a source follower type, in which an aperture ratio is improved and a circuit area is reduced, is integrated.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 각각이 N형 트랜지스터, 드레인 전극이 상기 N형 트랜지스터의 게이트 전극과 연결된 P형 트랜지스터, 상기 N형 트랜지스터의 드레인 전극에 일단이 연결된 센싱 커패시터를 포함하며, 컬러 필터층의 단위 컬러 화소 영역을 덮지 않도록 배치되는 복수개의 접촉 센서; 상기 N형 트랜지스터의 소스 전극과 연결되며, 주기적으로 선택 신호가 인가되는 제1 스캔 라인; 상기 P형 트랜지스터의 게이트 전극 및 소스 전극과 연결되며, 상기 제1 스캔 라인에 후속하여 선택 신호를 인가받는 제2 스캔 라인; 및 상기 N형 트랜지스터의 드레인 전극과 연결되는 리드아웃 라인을 포함하는, 이미지 스캔 가능한 플렉서블 표시 장치가 제공된다. According to an aspect of the present invention, there is provided a method of driving an N-type transistor, the method including the steps of: forming an N-type transistor and a drain electrode on the P- A plurality of touch sensors including a capacitor and arranged so as not to cover the unit color pixel region of the color filter layer; A first scan line connected to the source electrode of the N-type transistor and to which a selection signal is periodically applied; A second scan line connected to a gate electrode and a source electrode of the P-type transistor and receiving a selection signal subsequent to the first scan line; And a lead-out line connected to the drain electrode of the N-type transistor.

상기 제1 스캔 라인 및 제2 스캔 라인에 선택 신호가 인가되지 않을 때, 외부에서 공급되는 광에 의해 형성되는 상기 N형 트랜지스터의 누설 전류가 상기 센싱 커패시터를 충전시킬 수 있다. When no selection signal is applied to the first scan line and the second scan line, a leak current of the N-type transistor formed by light supplied from the outside can charge the sensing capacitor.

상기 제1 스캔 라인에 선택 신호가 인가될 때, 상기 N형 트랜지스터의 드레인 전극에서 소스 전극 방향으로 상기 센싱 커패시터에 저장된 전하량에 비례하는 전류가 흐를 수 있다. When a selection signal is applied to the first scan line, a current proportional to the amount of charge stored in the sensing capacitor may flow from the drain electrode to the source electrode of the N-type transistor.

상기 표시 장치는, 상기 제1 스캔 라인에 선택 신호가 인가되는 동안 상기 N형 트랜지스터의 드레인 전극과 연결된 리드아웃 라인의 전위값 변화를 기초로 상기 접촉 센서 상부에 대한 접촉 여부 및 접촉 상태를 판단하는 것일 수 있다. The display device determines whether or not the contact sensor is in contact with the top of the contact sensor based on a change in the potential value of the lead-out line connected to the drain electrode of the N-type transistor while the selection signal is applied to the first scan line Lt; / RTI >

상기 제1 스캔 라인에 대한 선택 신호 인가가 종료되면, 상기 리드아웃 라인의 전위가 리셋될 수 있다. When the application of the selection signal to the first scan line is terminated, the potential of the lead-out line may be reset.

상기 리셋 이후에는, 상기 제2 스캔 라인에 선택 신호가 인가되어, 상기 센싱 커패시터가 초기화될 수 있다. After the reset, a selection signal may be applied to the second scan line so that the sensing capacitor may be initialized.

상기 복수개의 접촉 센서들은 배면 광원으로부터의 광에서 화소 단위로 컬러를 추출하는 컬러 필터층의 상측 또는 하측에 배치될 수 있다. The plurality of touch sensors may be disposed above or below a color filter layer that extracts color on a pixel-by-pixel basis from light from a backlight source.

상기 복수개의 접촉 센서들은 상기 표시 장치를 이루는 양 기판 중 하나와 상기 표시 장치를 보호하는 커버 윈도우 사이에 배치될 수 있다. The plurality of contact sensors may be disposed between one of the two substrates constituting the display device and the cover window protecting the display device.

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. The plurality of touch sensors may be disposed on a cover window for protecting the display device, and a protective layer for protecting the touch sensors may be formed on the plurality of touch sensors.

상기 복수개의 접촉 센서들은 상기 표시 장치의 구동을 위한 구동 회로들이 형성되는 박막 트랜지스터 층과 동일한 층에 배치될 수 있다.The plurality of touch sensors may be disposed on the same layer as the thin film transistor layer in which the driving circuits for driving the display device are formed.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 각각이 컬러 필터층의 단위 컬러 화소 영역과 오버랩되지 않도록 배치되는 복수개의 접촉 센서를 포함하는, 이미지 스캔 가능한 표시 장치로서, 상기 접촉 센서는, 외부 물체로부터 반사되는 광의 세기에 상응하는 전하량을 발생시키는 제1 트랜지스터; 상기 제1 트랜지스터에 의해 발생한 전하를 저장하는 센싱 커패시터; 및 상기 접촉 센서에 대한 선택 신호 인가 시, 상기 센싱 커패시터에 저장된 전하량에 비례하는 전류가 흐르는 제2 트랜지스터를 포함하는, 이미지 스캔 가능한 표시 장치가 제공된다. According to another embodiment of the present invention, there is provided an image-scanable display device comprising a plurality of touch sensors arranged such that each does not overlap with a unit color pixel area of a color filter layer, A first transistor for generating an amount of charge corresponding to the intensity of the light; A sensing capacitor for storing charges generated by the first transistor; And a second transistor through which a current proportional to the amount of charge stored in the sensing capacitor flows when a selection signal to the touch sensor is applied.

상기 선택 신호 인가 시 흐르는 전류는, 리드아웃 라인으로부터 상기 제2 트랜지스터를 통해 상기 선택 신호가 인가되는 선택 라인으로 흐를 수 있다. The current flowing when applying the selection signal may flow from the lead-out line to the selection line through which the selection signal is applied through the second transistor.

또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 외부 물체로부터 반사되는 광에 의해 제1 트랜지스터로부터 발생되는 전하량이 센싱 커패시터에 충전되도록 하는 단계; 상기 센싱 커패시터에 게이트 전극이 연결된 제2 트랜지스터의 소스 전극에 선택 신호를 인가하는 단계; 및 상기 제2 트랜지스터의 드레인 전극과 연결된 리드아웃 라인의 전위를 검출하여, 상기 접촉 센서 상부에 대한 접촉 여부 및 접촉 상태를 판단하는 단계를 포함하는, 표시 장치에서의 이미지 스캔 방법이 제공된다. According to another embodiment of the present invention, there is provided a method of driving a display device, including: charging a sensing capacitor with an amount of charge generated from a first transistor by light reflected from an external object; Applying a selection signal to a source electrode of a second transistor having a gate electrode connected to the sensing capacitor; And a step of detecting a potential of a lead-out line connected to a drain electrode of the second transistor and judging whether or not to touch the top of the contact sensor and the contact state.

상기 이미지 스캔 방법은, 상기 접촉 여부 및 접촉 상태 판단 단계 이후에, 상기 리드아웃 전위를 리셋하는 단계를 더 포함할 수 있다. The image scanning method may further comprise the step of resetting the lead-out potential after the contact state and the contact state determination step.

상기 이미지 스캔 방법은, 상기 리셋 단계 이후에, 상기 제1 트랜지스터의 소스 전극에 선택 신호를 인가하여, 상기 센싱 커패시터에 저장된 전하가 상기 제1 트랜지스터를 통해 빠져나가도록 하는 단계를 더 포함할 수 있다. The image scanning method may further include, after the resetting step, applying a selection signal to a source electrode of the first transistor to allow the charge stored in the sensing capacitor to pass through the first transistor .

또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 각기 다른 파장 영역대의 광을 조사하여, 외부 물체로부터 반사되는 광이 복수개의 접촉 센서들 중 적어도 일부에 수광되도록 하는 단계; 상기 수광에 의한 누설 전류에 의해 발생되는 전하량이 상기 접촉 센서의 센싱 커패시터에 충전되도록 하는 단계; 상기 센싱 커패시터에 게이트 전극이 연결된 트랜지스터의 소스 전극에 선택 신호를 인가하는 단계; 및 상기 트랜지스터의 드레인 전극과 연결되는 리드아웃 라인의 전위로서, 상기 각기 다른 파장 영역대의 광 조사에 따라 달라지는 전위를 검출하여, 상기 접촉 센서 상부에 대한 접촉 여부 및 접촉 상태를 판단하는 단계를 포함하는, 표시 장치에서의 이미지 스캔 방법이 제공된다. According to still another embodiment of the present invention, there is provided a method of illuminating an object, comprising the steps of: irradiating light of different wavelength regions to cause light reflected from an external object to be received by at least a part of the plurality of touch sensors; So that the amount of charge generated by the leakage current due to the light reception is charged in the sensing capacitor of the touch sensor; Applying a selection signal to a source electrode of a transistor to which a gate electrode is connected to the sensing capacitor; And a step of detecting a potential that varies depending on light irradiation of the different wavelength region band as a potential of a lead-out line connected to the drain electrode of the transistor to determine whether or not the contact sensor is in contact with the upper portion of the contact sensor , A method of scanning an image on a display device is provided.

본 발명의 실시예에 따르면, 표시 장치에 접목된 접촉 센서로서 소스 팔로워 방식의 접촉 센서를 사용함으로써, 증폭기 없이도 큰 검출 신호를 얻을 수 있게 된다. According to the embodiment of the present invention, by using the source-follower type contact sensor as the contact sensor attached to the display device, it is possible to obtain a large detection signal without using the amplifier.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 소스 팔로워 방식의 접촉 센서의 회로 면적이 감소하고, 이에 따라 개구율이 향상될 수 있다. Further, according to the embodiment of the present invention, the circuit area of the source-follower type contact sensor can be reduced, and thus the aperture ratio can be improved.

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 센서의 제1 구현예를 나타내는 회로도이다.
도 6은 도 4의 접촉 센서에 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 접촉 센서의 회로 구조를 레이아웃으로 나타낸 평면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 스캔 기능을 갖는 표시 장치에 있어서 지문 인식을 수행하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 인식 방법에 있어서 광원의 파장 영역에 따른 접촉 센서에서의 특성 차이를 나타내는 그래프이다.
1 is a view showing an electronic device according to an embodiment of the present invention.
2A to 2D are cross-sectional views illustrating a configuration of a display device having an image scanning function according to an exemplary embodiment of the present invention.
3 is a plan view showing a configuration of a display device according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing the configuration of a sensor array layer implementing an image scanning function according to an embodiment of the present invention.
5 is a circuit diagram showing a first embodiment of the contact sensor shown in Fig.
Fig. 6 is a circuit diagram showing another embodiment of the touch sensor of Fig. 4; Fig.
7 is a circuit diagram showing a configuration of a touch sensor applicable to a display device according to an embodiment of the present invention.
8 is a timing chart for explaining the operation of the touch sensor SN according to an embodiment of the present invention.
9 is a plan view showing a layout of a circuit structure of a touch sensor according to an embodiment of the present invention.
10 is a view for explaining a method of performing fingerprint recognition in a display device having an image scanning function according to an embodiment of the present invention.
11 is a graph showing a characteristic difference in a touch sensor according to a wavelength region of a light source in a fingerprint recognition method according to an embodiment of the present invention.

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.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.

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.Throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it includes not only "directly connected" but also "indirectly connected" . Also, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements, not excluding other elements unless specifically stated otherwise.

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. In the present specification, " contact recognition " refers to a function of recognizing an object to be contacted to a surface, and includes both fingerprint or touch recognition of a human finger and touch recognition by a different touch generating means It should be understood as meaning.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 기기의 모습을 나타내는 도면이다. 1 is a view showing an electronic device according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 전자 기기(10)는 표시 장치(DP)를 포함한다.Referring to FIG. 1, an electronic device 10 according to an embodiment includes a display device DP.

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.The electronic device 10 may be a digital device including a wired / wireless communication function or other functions. For example, as a digital device equipped with a memory means such as a mobile phone, a navigation device, a web pad, a PDA, a workstation, a personal computer (e.g., a notebook computer) Will be described assuming that a smart phone is taken as an example, but the present invention is not limited thereto.

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.The display device DP is formed on one surface of the electronic device 10 and is preferably implemented as a touch screen panel formed on the front surface of the electronic device 10 as shown in FIG. 1, .

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.According to the embodiment of the present invention, the display device DP performs not only the touching of the touch generating means (e.g., a finger or the like) and the recognition of the contact position, but also the recognition function of the fingerprint of the finger.

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.Specifically, when the first application is driven, the display device DP can function as a touch screen for driving a specific function or the like. When the second application is driven, the fingerprint input window FP displayed through the display device DP, Or a fingerprint recognition function can be implemented in the entire area of the display device DP.

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. As will be described later, the contact between the ridge and the valley of the touch or the fingerprint by the touch generating means is performed by sensors constituting a plurality of rows and columns. In order to recognize the fingerprint, Be able to distinguish contact. Therefore, the resolution of the touch sensing related to the number of sensors included in the display device DP must be formed so as to be able to distinguish the ridge of the fingerprint and the contact of the bone.

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. 2A to 2D are cross-sectional views illustrating a configuration of a display device having an image scanning function according to an exemplary embodiment of the present invention. FIGS. 2A to 2D illustrate a configuration in which an image scanning function is incorporated in a liquid crystal display (LCD) as an example.

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.2A to 2D, a liquid crystal display includes a first substrate 210, a thin film transistor layer 220, a liquid crystal layer 230, a color filter layer 240, a second substrate 250, And a cover window (260).

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. The liquid crystal display device has a structure in which light emitted from a backlight unit (BLU) located under the first substrate 210 is transmitted through the liquid crystal layer 230, And the color and the image are realized while passing through the color filter layer 240. The thin film transistor layer 220 functions to transmit or control an electrical signal and the liquid crystal present in the liquid crystal layer 230 controls the transmission of light by changing the molecular structure according to the applied electrical signal.

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. According to the embodiment of the present invention, the sensor array layer 300 performing the touch sensing or fingerprint recognition function of the touch generating means, that is, the image scanning function, may be disposed in a part of the liquid crystal display device.

먼저, 도 2a에 도시되는 바와 같이, 일 실시예에 따른 센서 어레이 층(300)은 컬러 필터층(240)과 면접한 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. First, as shown in FIG. 2A, the sensor array layer 300 according to an exemplary embodiment may be disposed in a layer that is in contact with the color filter layer 240. In this case, the sensor array layer 300 may be disposed in a lower region of the color filter layer 240 or in an area between the color filter layer 240 and the second substrate 250.

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.2B, the sensor array layer 300 according to one embodiment may be disposed between the second substrate 250 and the cover window 260, and as shown in FIG. 2C, Or may be disposed above the cover window 260 for display device protection.

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. 2C, if the sensor array layer 300 is disposed above the cover window 260, a separate protective layer 270 for protecting the sensor array layer 300 should be further formed thereon will be.

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. 2D, the sensor array layer 300 according to one embodiment may be formed on the same layer as the thin film transistor layer 220 in which the circuits for driving the display device are implemented.

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. Although the display device has been described as an example of a liquid crystal display device, the present invention can be applied to other types of display devices such as an organic light emitting diode (OLED) display device or an electrophoretic display (EPD) But may be implemented as well.

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.In this case, the sensor array layer 300, which performs an image scan function according to an embodiment of the present invention, may be formed on the substrate 300. The organic light emitting diode display device may include a light emitting diode Or an upper portion of the organic light emitting diode device, or the like.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 구성을 나타내는 평면도이다. 3 is a plan view showing a configuration of a display device according to an embodiment of the present invention.

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. 3, the color filter layer 240 and the sensor array layer 300 are shown. As described above, the sensor array layer 300 may be formed on the upper side or the lower side relative to the color filter layer 240.

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.According to one embodiment, the sensor array including a plurality of contact sensors may be formed on the front surface of the display, or may be formed on the display partial area according to another embodiment. When the touch sensor is formed in a part of the display area, the area where the touch sensor is not present can be configured not to have a step difference with the area where the touch sensor is present through passivation (not shown).

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.The sensor array layer 300 is provided with a plurality of contact sensors SN. The touch sensor SN may be implemented as a visible light sensor that senses light in the visible light region or an infrared sensor that senses light in the infrared region.

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.The color filter layer 240 may include a red pixel R for displaying a red image, a green pixel G for displaying a green image, and a blue pixel B for displaying a blue image. One red pixel R, a green pixel G and a blue pixel B constitute one unit pixel, and these unit pixels may be described as being formed in a matrix form of a plurality of rows and columns. According to this, one touch sensor SN may be provided for one unit pixel.

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.According to one embodiment, the touch sensor SN is formed in the sensor array layer 300 and includes a red pixel R, a green pixel G and a blue pixel R of the color filter layer 240 as viewed from the top view. (Non-overlapping) region of the pixel electrode B. In FIG. 3, the contact sensor SN is provided below the unit pixel. However, the contact sensor SN may be provided on the upper portion or the side portion of the contact sensor SN. In addition, the size of one of the red pixel R, the green pixel G, and the blue pixel B may be made relatively small to position the touch sensor SN at the corresponding position.

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. According to another embodiment, the contact sensor SN may include a red pixel R, a green pixel G and a blue pixel B of the color filter layer 240 in the sensor array layer 300 when the transparent electrode material is used It may be formed in an overlapping manner. According to this, since the contact sensor SN can be formed so as to cover the unit pixel, more than two contact sensors SN per unit pixel may be disposed to increase the resolution of the image scan, The sensitivity of the image scan may be improved.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 스캔 기능을 구현하는 센서 어레이 층(300)의 구성을 나타내는 도면이다. 4 is a diagram illustrating the configuration of a sensor array layer 300 that implements an image scan function according to an embodiment of the present invention.

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. Referring to FIG. 4, the sensor array layer 300 includes a plurality of scan lines SL1, SL2, ..., SLn and a plurality of lead-out lines RL1, RL2, ..., RL1. The scan signals are sequentially supplied to the plurality of scan lines SL1, SL2, ..., SLn and the plurality of lead-out lines RL1, RL2, ..., RL1 receive signals output from the contact sensor SN, To a processing circuit (not shown).

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.The scan lines SL1, SL2, ..., SLn and the lead out lines RL1, RL2, ..., RL1 are arranged so as to cross each other. At least one contact sensor SN may be formed for each of the intersections.

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.5 is a circuit diagram showing a first comparative example of the contact sensor SN shown in Fig. Referring to FIG. 5, the touch sensor SN includes a photodiode PD, a transistor T1, and a sensing capacitor C0.

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.The photodiode PD is an element that converts light energy into electric energy, and when the light touches the photodiode PD, current flows. The cathode of the photodiode PD is connected to the source of the switch transistor T1, and the anode is connected to the ground potential. Such a photodiode PD may be implemented by an organic light emitting diode (OLED), a quantum dot (QD), a transistor, or the like.

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. One end of the sensing capacitor C0 is connected to the source of the switch transistor T1 and the other end of the sensing capacitor C0 is connected to the ground potential. Responses to the change of the potential at one end of the sensing capacitor C0 are transmitted to the lead out lines RL1 and RL2 and the signals transmitted to the lead out lines RL1 and RL2 are transmitted to a predetermined IC chip. The gate electrode of the switch transistor T1 is connected to the scan lines SL1 to SLn, the drain electrode thereof is connected to the lead-out lines RL1 and RL2, and the source electrode thereof is connected to the cathode of the photodiode PD. The switch transistor T1 may be formed of a transistor such as a hydrogenated amorphous silicon (a-Si: H), a poly silicon (Poly-Si), or an oxide transistor. However, the present invention is not limited to this, and it may be implemented by an organic thin film transistor (Organic TFT) or the like.

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. A method of sensing the light incident from the outside, that is, the light reflected by the contact means and incident on the contact sensor SN, and transmitting a signal corresponding to the size of the sensed light will be described. Respectively.

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) 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. A predetermined voltage is applied to the lead-out lines RL1 and RL2. A separate circuit (not shown) for voltage application may be further included. When the selection signal for turning on the switch transistor T1 is applied to the scan lines SL1 to SLn, the potential V1 is once set to the sensing capacitor C0 with the voltage applied to the lead-out lines RL1 and RL2. That is, due to the turn-on of the switch transistor T1, the sensing capacitor C0 is set to the voltage applied to the lead-out lines RL1 and RL2.

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.If light reflected from an external object is not incident, a current does not flow through the photodiode PD, so that the one end potential V1 of the sensing capacitor C0 is maintained at the set voltage.

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.The lead-out lines RL1 and RL2 are reset to a predetermined period. After the lead-out lines RL1 and RL2 are reset to, for example, 0 V, the next selection signal is input to the scan lines SL1 to SLn When the switch transistor T1 is turned on, the charge stored in the sensing capacitor C0 is shared with the parasitic capacitance (not shown) of the lead-out lines RL1 and RL2.

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. Assuming that the voltage applied to the lead-out lines RL1 and RL2 is Vdc, the parasitic capacitance of the lead-out lines RL1 and RL2 is Cpl and the potential at one end of the sensing capacitor C0 is V1, the following equation is established.

[수힉식 1]However,

Figure pat00001
Figure pat00001

Figure pat00002
Figure pat00002

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. However, when light reflected from an external object is incident, a current flows through the photodiode PD. Accordingly, a difference occurs in the total amount of charges shared by the parasitic capacitance of the sensing capacitor C0 and the lead-out lines RL1 and RL2. In the equation (1), the potential V1 at one end of the sensing capacitor Will be different.

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.The magnitude of the current flowing through the photodiode PD is increased as the intensity of the incident light is increased so that the amount of change of the potential V1 at the one end of the sensing capacitor C0 is also increased and the sensing capacitor C0 and the lead out lines RL1 and RL2 The total amount of charge shared between the parasitic capacitances of the first and second transistors is also increased. Therefore, output signals of different levels are obtained from the lead-out lines RL1 and RL2 according to the intensity of light incident on the photodiode PD.

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. The above-described method utilizes charge sharing phenomenon between the sensing capacitor C0 and the parasitic capacitance of the lead-out lines RL1 and RL2. Therefore, the level difference of the output signal obtained from the actual lead-out lines RL1 and RL2 is a difference between the result of the charge sharing with the sensing capacitor C0, and accordingly, the level of the output signal The level difference may not be large enough. Therefore, a separate circuit for amplifying the output signals of the lead-out lines RL1 and RL2 is required.

도 6은 도 4의 접촉 센서(SN)에 대한 다른 비교예로서, 소스 팔로워 방식의 접촉 센서(SN)를 나타내는 회로도이다.Fig. 6 is a circuit diagram showing a source-follower type contact sensor SN as another comparative example to the contact sensor SN of Fig.

도 6을 참조하면, 소스 팔로워 방식의 접촉 센서(SN)는 1개의 포토 다이오드(PD), 3개의 트랜지스터(T1, T2, T3) 및 1개의 센싱 커패시터(C1)를 포함한다. Referring to FIG. 6, the source follower type contact sensor SN includes one photodiode PD, three transistors T1, T2, and T3, and one sensing capacitor C1.

제1 트랜지스터(T1)는 리셋 제어 신호(Reset)에 따라 센싱 커패시터(C1)의 제1 전극 전위(V1)를 리셋시켜주는 트랜지스터(T1)로서 이하에서는 리셋 트랜지스터(T1)로 칭한다. 리셋 트랜지스터(T1)의 소스 전극은 포토 다이오드(PD)의 캐소드와 연결되고, 드레인 전극은 입력 전압 라인(VDD)에 연결된다.The first transistor T1 is a transistor T1 for resetting the first electrode potential V1 of the sensing capacitor C1 according to a reset control signal Reset and is hereinafter referred to as a reset transistor T1. The source electrode of the reset transistor T1 is connected to the cathode of the photodiode PD and the drain electrode is connected to the input voltage line VDD.

제2 트랜지스터(T2)의 게이트 전극은 포토 다이오드(PD)의 캐소드 및 센싱 커패시터(C1)의 양 전극 중 제1 전극과 연결된다. 또한, 제2 트랜지스터(T2)의 드레인 전극은 입력 전압 라인(VDD)에 연결된다. 제2 트랜지스터(T2)는 센싱 커패시터(C1)의 제1 전극 전위(V1)를 전류 신호로 전환하면서, 이를 증폭시켜주는 기능을 한다. 따라서, 제2 트랜지스터(T2)는 증폭 트랜지스터(T2)로 칭할 수 있다. The gate electrode of the second transistor T2 is connected to the cathode of the photodiode PD and the first electrode of the two electrodes of the sensing capacitor C1. Also, the drain electrode of the second transistor T2 is connected to the input voltage line VDD. The second transistor T2 converts the first electrode potential V1 of the sensing capacitor C1 into a current signal and amplifies the current signal. Therefore, the second transistor T2 can be referred to as an amplifying transistor T2.

제3 트랜지스터(T3)의 게이트 전극은 스캔 라인(SL)과 연결되며, 드레인 전극은 증폭 트랜지스터(T2)의 소스 전극과 연결되고, 소스 전극은 리드아웃 라인(RL)과 연결된다. 스캔 라인(SL)으로 선택 신호가 인가되면, 제3 트랜지스터(T3)가 턴 온 상태가 되고, 증폭 트랜지스터(T2)에 의해 증폭된 센싱 커패시터(C1)의 제1 전극 전위(V1)가 전류 신호로서 리드아웃 라인(RL)에 전달된다. 이러한 제3 트랜지스터(T3)는 선택 트랜지스터(T3)로 칭할 수 있다. The gate electrode of the third transistor T3 is connected to the scan line SL, the drain electrode thereof is connected to the source electrode of the amplification transistor T2 and the source electrode thereof is connected to the lead-out line RL. When the selection signal is applied to the scan line SL, the third transistor T3 is turned on and the first electrode potential V1 of the sensing capacitor C1 amplified by the amplifying transistor T2 is applied to the current signal To the lead-out line RL. The third transistor T3 may be referred to as a selection transistor T3.

포토 다이오드(PD)의 캐소드 및 애노드는 센싱 커패시터(C1)의 제1 전극 및 그라운드 전위에 각각 연결되며, 센싱 커패시터(C1)의 제1 전극 및 제2 전극은 증폭 트랜지스터(T2)의 게이트 전극 및 그라운드 전위에 각각 연결된다. The cathode and the anode of the photodiode PD are respectively connected to the first electrode and the ground potential of the sensing capacitor C1 and the first and second electrodes of the sensing capacitor C1 are connected to the gate electrode of the amplifying transistor T2 Respectively.

소스 팔로워 방식의 접촉 센서의 동작을 설명하면 다음과 같다. The operation of the source follower type contact sensor will be described below.

먼저, 리셋 제어 신호(Reset)에 의해 리셋 트랜지스터(T1)가 턴 온 상태가 되면, 센싱 커패시터(C1)의 제1 전극 전위(V1)과 입력 전압 라인(VDD)의 전위로 리셋된다. First, when the reset transistor T1 is turned on by the reset control signal Reset, the potential of the first electrode potential V1 of the sensing capacitor C1 and the potential of the input voltage line VDD are reset.

외부 물체(예를 들면, 사람 손가락 지문 등)에 의해 반사된 광이 포토 다이오드(PD)에 공급되면, 누설 전류가 발생하는데, 이러한 누설 전류에 의해 센싱 커패시터(C1)에 전하가 충전될 수 있다. When light reflected by an external object (e.g., a fingerprint of a person's finger) is supplied to the photodiode PD, a leakage current is generated, and the leakage current can charge the sensing capacitor C1 .

센싱 커패시터(C1)에 전하가 충전됨으로써, 센싱 커패시터(C1)의 제1 전극과 연결된 증폭 트랜지스터(T2)의 게이트 전극 전위가 증가하게 되고, 이 전위가 문턱 전압을 넘으면, 증폭 트랜지스터(T2)가 턴 온 상태로 전환되고, 이에 따라, 증폭 트랜지스터(T2)에는 전류가 흐를 수 있는 상태가 된다. When the sensing capacitor C1 is charged, the gate electrode potential of the amplifying transistor T2 connected to the first electrode of the sensing capacitor C1 is increased. When the potential exceeds the threshold voltage, the amplifying transistor T2 The transistor T2 is turned on, and thus the current flows through the amplifying transistor T2.

스캔 라인(SL)에 선택 신호가 인가됨으로써, 선택 트랜지스터(T3)가 턴 온 상태로 전환되면, 증폭 트랜지스터(T2) 및 선택 트랜지스터(T3)를 통해 센싱 커패시터(C1)의 제1 전극 전위(V1)가 증폭된 상태로 전류 신호로서 리드아웃 라인(RL)으로 전달된다. 리드아웃 라인(RL)으로의 전류 전달에 의해 리드아웃 라인(RL) 전위(R1)가 상승하는데, 스캔 라인(SL)에 선택 신호가 인가될 때의 리드아웃 전위(R1) 값의 변화가 별도의 IC 칩으로 전송되고, 아날로그-디지털 변환기(ADC: Analog-Digital Converter)를 통해 디지털 신호로 변환된다.When the selection transistor T3 is turned on by applying the selection signal to the scan line SL, the first electrode potential V1 of the sensing capacitor C1 through the amplifying transistor T2 and the selection transistor T3 Is amplified and transmitted as a current signal to the lead-out line RL. The lead-out line RL potential R1 rises due to the current transfer to the lead-out line RL, and the change in the value of the lead-out potential R1 when the selection signal is applied to the scan line SL And is converted into a digital signal through an analog-to-digital converter (ADC).

리드아웃 라인(RL)의 전위(R1)는 센싱 커패시터(C1)의 제1 전극 전위(V1), 즉, 센싱 커패시터(C1)에 충전되었던 전하량에 비례하게 되고, 센싱 커패시터(C1)에 저장되는 전하량은 포토 다이오드(PD)에 공급되는 광량에 비례하므로, 리드아웃 라인(RL) 전위(R1)를 통해 해당 접촉 센서(SN)에 얼마만큼의 광이 공급되었는지를 파악할 수 있다. 이를 통해, 접촉 센서(SN)별로 물체의 접촉 여부 및 접촉 상태(접촉 거리 및 접촉 면적 등)를 파악할 수 있게 된다. The potential R1 of the lead-out line RL is proportional to the first electrode potential V1 of the sensing capacitor C1, that is, the amount of charge charged in the sensing capacitor C1 and is stored in the sensing capacitor C1 Since the amount of charge is proportional to the amount of light supplied to the photodiode PD, it is possible to grasp how much light is supplied to the contact sensor SN through the lead-out line RL potential R1. As a result, it is possible to grasp the contact state and the contact state (contact distance and contact area, etc.) of the object by the contact sensor SN.

도 6을 참조하여 설명한 소스 팔로워 방식의 접촉 센서는 증폭 트랜지스터(T2)에 의해 증폭된 신호가 출력되므로, 별도의 증폭기가 불필요하고, 아날로그 신호를 바로 디지털 신호로 변환하여 신호를 검출할 수 있어 신속한 신호처리가 가능하다. 그러나, 트랜지스터의 개수가 많아 표시 장치의 화소 내에 집적할 수 있는 공간의 한계가 있고, 개구율이 좁은 단점이 있다. 6, since the signal amplified by the amplifying transistor T2 is output, a separate amplifier is unnecessary, the analog signal can be directly converted into a digital signal to detect the signal, Signal processing is possible. However, since the number of transistors is large, there is a limit of the space that can be integrated in the pixels of the display device, and the aperture ratio is narrow.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치에 적용이 가능한 접촉 센서의 구성을 나타내는 회로도이다. 도 7의 (a)와 (b)는 서로 등가화된 회로도이다. 본 발명의 실시예에 따른 접촉 센서는 기본적으로 소스 팔로워 방식의 접촉 센서다. 7 is a circuit diagram showing a configuration of a touch sensor applicable to a display device according to an embodiment of the present invention. 7 (a) and 7 (b) are circuit diagrams equivalent to each other. The contact sensor according to the embodiment of the present invention is basically a source follower type contact sensor.

도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 센서(SN)는 도 5 및 도 6을 참조하여 설명한 접촉 센서(SN)와 동일한 위치에 배치될 수 있다. 일 실시예에 따르면 접촉 센서(SN)는 상면(Top view)에서 볼 때 컬러 필터 층(240; 도 2a 내지 도 2d 참조)의 적색 화소(R), 녹색 화소(G) 및 청색 화소(B)를 덮지 않는(non-overlap) 영역에 배치될 수 있다.Referring to FIG. 7, the contact sensor SN according to an embodiment of the present invention may be disposed at the same position as the contact sensor SN described with reference to FIG. 5 and FIG. According to one embodiment, the touch sensor SN includes a red pixel R, a green pixel G and a blue pixel B of the color filter layer 240 (see Figs. 2A to 2D) when viewed from the top view, Non-overlapping regions.

다른 실시예에 따르면 접촉 센서(SN)는 투명 전극 물질을 이용할 경우 센서 어레이층(300; 도 2a 내지 도 2d 참조)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. According to another embodiment, the contact sensor SN may include a red pixel R, a green pixel G, and a red pixel R of the color filter layer 240 in the sensor array layer 300 (see Figs. 2A to 2D) And the blue pixel B may overlap with each other. According to this, since the contact sensor SN can be formed so as to cover the unit pixel, more than two contact sensors SN per unit pixel may be disposed to increase the resolution of the image scan, The sensitivity of the image scan may be improved.

도 7의 (a)를 참조하여 설명하면, 각각의 접촉 센서(SN)는 1개씩의 P형 트랜지스터(PT1)와 N형 트랜지스터(T1), 및 센싱 커패시터(C1)를 포함하여 구성된다. Referring to FIG. 7A, each touch sensor SN includes one P-type transistor PT1, an N-type transistor T1, and a sensing capacitor C1.

각각의 트랜지스터(PT1, T1)는 비정질 실리콘(Hydrogenated Amorphous Silicon, a-Si:H), 다결정 실리콘(Poly Silicon, Poly-Si), 산화물 트랜지스터 등의 실리콘 계열 트랜지스터로 구현될 수 있다. 또한, 이에 제한되지 않으며 유기박막트랜지스터(Organic TFT) 등으로 구현될 수도 있다.Each of the transistors PT1 and T1 may be implemented with a silicon-based transistor such as a hydrogenated amorphous silicon (a-Si: H), a polysilicon (Poly-Si) However, the present invention is not limited to this, and it may be implemented by an organic thin film transistor (Organic TFT) or the like.

P형 트랜지스터(PT1)의 게이트 전극과 소스 전극은 서로 연결되어, 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이 포토 다이오드(PT1)로 등가화된다. P형 트랜지스터(PT1)의 게이트 전극과 소스 전극이 서로 연결되어 포토 다이오드(PT1)의 캐소드 역할을 하며, 드레인 전극은 애노드 역할을 하게 된다. P형 트랜지스터(PT1)의 소스 전극은 스캔 라인(SLn+1)에 연결된다. 한편, P형 트랜지스터(PT1)의 드레인 전극은 센싱 커패시터(C1)의 양 전극 중 제1 전극 및 N형 트랜지스터(T1)의 게이트 전극과 연결된다.The gate electrode and the source electrode of the P-type transistor PT1 are connected to each other and equalized to the photodiode PT1 as shown in Fig. 7 (b). The gate electrode and the source electrode of the P-type transistor PT1 are connected to each other to serve as a cathode of the photodiode PT1, and the drain electrode serves as an anode. The source electrode of the P-type transistor PT1 is connected to the scan line SLn + 1. On the other hand, the drain electrode of the P-type transistor PT1 is connected to the first one of the two electrodes of the sensing capacitor C1 and the gate electrode of the N-type transistor T1.

N형 트랜지스터(T1)의 게이트 전극은 센싱 커패시터(C1)의 제 1 전극 및 P형 트랜지스터(PT1)의 드레인 전극과 연결되며, 드레인 전극은 리드아웃 라인(RL)에 연결된다. N형 트랜지스터(T1)의 소스 전극은 스캔 라인(SLn)에 연결된다. The gate electrode of the N-type transistor T1 is connected to the first electrode of the sensing capacitor C1 and the drain electrode of the P-type transistor PT1, and the drain electrode thereof is connected to the lead-out line RL. A source electrode of the N-type transistor T1 is connected to the scan line SLn.

N형 트랜지스터(T1)의 소스 전극이 연결되는 스캔 라인(SLn)과 P형 트랜지스터(PT1)의 소스 전극이 연결되는 스캔 라인(SLn+1)은 서로 다른 인접 스캔 라인이다. 복수개의 접촉 센서(SN) 중 특정 접촉 센서(SN)에 대한 선택 신호 인가는 스캔 라인을 통해 이루어지는데, N형 트랜지스터(T1)의 소스 전극이 연결되는 제1 스캔 라인(SLn)과 P형 트랜지스터(PT1)의 소스 전극이 연결되는 제2 스캔 라인(SLn+1)에는 순차적으로 선택 신호가 인가될 수 있다. The scan line SLn connected to the source electrode of the N-type transistor T1 and the scan line SLn + 1 connected to the source electrode of the P-type transistor PT1 are different adjacent scan lines. The application of the selection signal to the specific touch sensor SN among the plurality of touch sensors SN is performed through the scan line. The first scan line SLn connected to the source electrode of the N-type transistor T1, A selection signal may be sequentially applied to the second scan line SLn + 1 to which the source electrode of the first transistor PT1 is connected.

한편, 센싱 커패시터(C1)는 P형 트랜지스터(PT1)에 의해 형성된 누설 전류에 따른 전하를 충전시키는 기능을 한다. 센싱 커패시터(C1)의 제1 전극은 N형 트랜지스터(T1)의 게이트 전극 및 P형 트랜지스터(PT1)의 드레인 전극과 연결되며, 제2 전극은 그라운드 전위와 연결된다. On the other hand, the sensing capacitor C1 functions to charge the charge corresponding to the leakage current formed by the P-type transistor PT1. The first electrode of the sensing capacitor C1 is connected to the gate electrode of the N-type transistor T1 and the drain electrode of the P-type transistor PT1, and the second electrode of the sensing capacitor C1 is connected to the ground potential.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 센서의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다. 8 is a timing chart for explaining the operation of the touch sensor according to an embodiment of the present invention.

도 8에서 RL Reset 은 리드아웃 라인(RL)의 전위를 주기적으로 리셋시켜주는 신호이다. RL Reset 신호가 하이 레벨일 때 리드아웃 라인(RL)의 전위가 리셋될 수 있다. 8, RL Reset is a signal that periodically resets the potential of the lead-out line RL. The potential of the lead-out line RL can be reset when the RL Reset signal is at a high level.

SCANn은 제1 스캔 라인(SLn)에 인가되는 신호이며, SCANn+1은 제2 스캔 라인(SLn)에 인가되는 신호이다. 스캔 라인(SLn, SLn+1)에 공급되는 신호(SCANn, SCANn+1)가 로우 레벨일 때, 대응되는 접촉 센서(SN)가 선택된다. 예를 들어, 제1 스캔 라인(SLn)에 인가되는 신호가 로우 레벨로 전환될 때(선택 신호가 인가될 때), 리드아웃 라인(RL)과 제1 스캔 라인(SLn)에 각각 드레인 전극과 소스 전극이 연결된 N형 트랜지스터(T1)를 포함하는 접촉 센서(SN)가 선택되고, 해당 접촉 센서(SN)로부터의 센싱 값이 리드아웃 라인(RL)으로 출력된다. 스캔 라인(SLn, SLn+1)에 공급되는 신호(SCANn, SCANn+1)가 하이 레벨에서 로우 레벨로 전환된 후, 다시 로우 레벨이 될 때까지를 1프레임이라고 할 수 있다. SCANn is a signal applied to the first scan line SLn and SCANn + 1 is a signal applied to the second scan line SLn. When the signals SCANn and SCANn + 1 supplied to the scan lines SLn and SLn + 1 are low level, the corresponding touch sensor SN is selected. For example, when a signal applied to the first scan line SLn is switched to a low level (when a selection signal is applied), a drain electrode is connected to the lead-out line RL and the first scan line SLn, The touch sensor SN including the N-type transistor T1 to which the source electrode is connected is selected and the sensed value from the touch sensor SN is output to the lead-out line RL. The period from when the signals SCANn and SCANn + 1 supplied to the scan lines SLn and SLn + 1 are switched from the high level to the low level and then again becomes the low level can be regarded as one frame.

한편, V1은 센싱 커패시터(C1)의 제1 전극 전위(V1)를 나타내며, R1은 리드아웃 라인(RL)의 전위(R1)를 나타낸다. V1, R1의 타이밍도에서 실선은 외부 물체에 의해 반사된 광이 접촉 센서(SN)로 공급될 때의 모습이고(Light), 파선은 광이 공급되지 않을 때의 모습이다(Dark). V1 represents the first electrode potential V1 of the sensing capacitor C1 and R1 represents the potential R1 of the lead-out line RL. In the timing chart of V1 and R1, a solid line is a state when light reflected by an external object is supplied to the contact sensor SN (Light), and a broken line is a state when light is not supplied (Dark).

이하, 도 7 및 도 8을 참조하여, 접촉 센서(SN)의 동작을 설명하기로 한다. Hereinafter, the operation of the contact sensor SN will be described with reference to FIGS. 7 and 8. FIG.

T1 구간에서는 제1 스캔 라인(SLn)과 제2 스캔 라인(SLn+1)에 선택 신호가 인가되지 않기 때문에, N형 트랜지스터(N)를 통한 전류의 흐름 및 P형 트랜지스터(PT1)로부터 제2 스캔 라인(SLn+1)으로의 전류 흐름이 없게 된다.Since no selection signal is applied to the first scan line SLn and the second scan line SLn + 1 during the T1 period, the current flows through the N-type transistor N and the second current flows from the P- No current flows to the scan line SLn + 1.

T1 구간은 제2 스캔 라인(SLn+1)에 로우 레벨 신호가 인가된 후, 제2 스캔 라인(SLn)에 로우 레벨 신호가 인가되기까지의 구간이라고 할 수 있다. 즉, T1 구간은 제2 스캔 라인(SLn+1)에 로우 레벨 신호가 인가되는 T4 이후의 구간이다. T4 구간에서 제2 스캔 라인(SLn+1)에 로우 레벨 신호가 인가되면, 센싱 커패시터(C1)에 충전되었던 전하들이 포토 다이오드의 역할을 하는 P형 트래지스터(PT1)를 통해 빠져나가게 되므로, 센싱 커패시터(C1)가 리셋된다. 따라서, T4 구간에서 센싱 커패시터(C1)의 제1 전극 전위(V1)는 0V가 된다. The T1 period may be a period after a low level signal is applied to the second scan line SLn + 1 and a low level signal is applied to the second scan line SLn. That is, the T1 period is a period after T4 when the low level signal is applied to the second scan line SLn + 1. When a low level signal is applied to the second scan line SLn + 1 in the period T4, the charges charged in the sensing capacitor C1 are discharged through the P-type transistor PT1 serving as a photodiode, The capacitor C1 is reset. Therefore, the first electrode potential V1 of the sensing capacitor C1 becomes 0 V in the period T4.

T1 구간에서는 제1 스캔 라인(SLn) 및 제2 스캔 라인(SLn+1)에 선택 신호가 인가되지 않기 때문에, 포토 다이오드 역할을 하는 P형 트랜지스터(PT1)에서 누설 전류가 발생하게 된다면 해당 누설 전류로 인한 전하들이 센싱 커패시터(C1)에 충전되게 된다. Since no selection signal is applied to the first scan line SLn and the second scan line SLn + 1 during the T1 period, if a leakage current is generated in the P-type transistor PT1 serving as a photodiode, the corresponding leakage current So that the sensing capacitors C1 are charged.

만약, 외부로부터 반사된 광이 공급되지 않는 경우에는 P형 트랜지스터(PT1)에 누설 전류가 형성되지 않기 때문에, P형 트랜지스터(PT1)의 드레인 전극과 연결된 센싱 커패시터(C1)에는 전하 저장이 없게 되고, 센싱 커패시터(C1)의 제1 전극 전위(V1)는 로우 레벨로 유지된다(Dark). If light reflected from the outside is not supplied, leakage current is not formed in the P-type transistor PT1. Therefore, no charge is stored in the sensing capacitor C1 connected to the drain electrode of the P-type transistor PT1 , The first electrode potential V1 of the sensing capacitor C1 is maintained at a low level (Dark).

반면, T1 구간 동안 외부로부터 반사된 광이 공급되는 경우에는 전술한 바와 같이 P형 트랜지스터(PT1)에 누설 전류가 형성된다. 이러한 누설 전류에 의해 센싱 커패시터(C1)에 전하가 충전되게 되며, 충전은 제2 스캔 라인(SLn+1)에 로우 레벨 신호가 인가되기 전까지, 즉, 1 프레임 동안 지속된다. 이에 따라, 센싱 커패시터(C1)의 제1 전극 전위(V1)는 점차 상승하게 된다(Light).On the other hand, when light reflected from the outside is supplied during the T1 period, a leakage current is formed in the P-type transistor PT1 as described above. This leakage current charges the sensing capacitor C1 and the charging is continued until the low level signal is applied to the second scan line SLn + 1, that is, during one frame. Accordingly, the first electrode potential V1 of the sensing capacitor C1 gradually increases (Light).

이 때, 제1 스캔 라인(SLn)에 공급되는 신호(SCANn)가 하이 레벨에서 로우 레벨로 전환되면(T2 구간), N형 트랜지스터(T1)의 소스 전극 전위가 드레인 전극 전위보다 낮아지게 된다.At this time, when the signal SCANn supplied to the first scan line SLn is switched from the high level to the low level (T2 period), the source electrode potential of the N-type transistor T1 becomes lower than the drain electrode potential.

만약, 외부로부터 반사된 광이 공급되지 않는 경우에는 T1 구간에서 센싱 커패시터(C1)에 전하가 충전되지 않아, N형 트랜지스터(T1)의 게이트 전극 전위가 문턱 전압 미만일 것이므로, N형 트랜지스터(T1)는 턴 온 상태가 되지 않을 것이다. 따라서, N형 트랜지스터(T1)에는 미세한 전류가 흐르거나, 전류가 흐르지 않게 되고, 리드아웃 라인(RL)의 전위(R1)는 T1 구간과 동일하게 유지되거나, 미세한 전류 흐름으로, 일정 정도 낮아질 수 있다(Dark). If the light reflected from the outside is not supplied, charge is not charged in the sensing capacitor C1 in the T1 section and the gate electrode potential of the N-type transistor T1 is less than the threshold voltage, Will not turn on. Therefore, a minute current flows or no current flows through the N-type transistor T1 and the potential R1 of the lead-out line RL is kept equal to the T1 period or can be lowered to a certain degree with a fine current flow (Dark).

그러나, 외부로부터 반사된 광이 공급되는 경우에는 N형 트랜지스터(T1)의 게이트 전극 전위(V1)가 문턱 전압을 상회할 것이므로, N형 트랜지스터(T1)의 드레인 전극으로부터 소스 전극으로 전류가 흐르게 된다. 즉, 리드아웃 라인(RL)으로부터 제1 스캔 라인(SLn)으로 전류가 흐르게 된다. 흐르는 전류의 크기는 N형 트랜지스터(T1)의 게이트 전극 전위, 즉, 센싱 커패시터(C1)의 제1 전극 전위(V1)의 크기에 비례한다. 외부로부터 반사된 광의 세기가 클수록 P형 트랜지스터(PT1)에 의해 형성되는 누설 전류의 크기가 커지며, 이에 따라, 센싱 커패시터(C1)의 제1 전극 전위(V1)가 커지기 때문에, T2 구간에서 N형 트랜지스터(T1)를 통해 흐르는 전류에 의해 낮아지는 리드아웃 라인(RL)의 전위(R1)의 폭은 공급되는 광의 세기에 비례하게 된다. 즉, 외부로부터 반사된 광의 세기가 클수록 T2 구간에서 리드아웃 라인(RL)의 전위(R1)는 큰 폭으로 낮아지게 된다(Light). T2 구간, 즉, 제1 스캔 라인(SLn)에 로우 레벨 신호가 인가될 때, 리드아웃 라인(RL)의 전위(R1) 값이 별도 IC 칩으로 전달되는데, 이를 토대로 해당 접촉 센서(SN) 상부의 접촉 여부 및 접촉 상태를 판단할 수 있다. However, when light reflected from the outside is supplied, since the gate electrode potential V1 of the N-type transistor T1 will exceed the threshold voltage, a current flows from the drain electrode of the N-type transistor T1 to the source electrode . That is, a current flows from the lead-out line RL to the first scan line SLn. The magnitude of the current flowing is proportional to the gate electrode potential of the N-type transistor T1, that is, the magnitude of the first electrode potential V1 of the sensing capacitor C1. The larger the intensity of the light reflected from the outside is, the larger the leakage current formed by the P-type transistor PT1 becomes. Accordingly, the first electrode potential V1 of the sensing capacitor C1 becomes larger, The width of the potential R1 of the lead-out line RL lowered by the current flowing through the transistor T1 becomes proportional to the intensity of the supplied light. That is, as the intensity of the light reflected from the outside increases, the potential R1 of the lead-out line RL is greatly reduced in the period T2. The potential R1 of the lead-out line RL is transferred to the IC chip separately when the low level signal is applied to the first scan line SLn. The contact state and the contact state can be determined.

접촉 센서는 표시 장치의 각 화소별로 구비되기 때문에, 각 화소 별 접촉 여부 및 접촉 상태를 확인할 수 있고, 터치 발생 수단에 의한 터치 여부과 터치 발생 지점뿐만 아니라, 사용자 손가락이 접촉하였을 시에는 각 화소별로 지문의 융선 또는 골이 접촉되었는지 여부를 판단함으로써 지문 인식이 가능해 진다.Since the touch sensor is provided for each pixel of the display device, it is possible to check the contact state and the contact state of each pixel, and when not only the touch by the touch generating means and the touch generation point but also the user's finger, It is possible to recognize the fingerprint by judging whether or not the ridge or valley of the fingerprint has been touched.

T2 구간 이후에는 리드아웃 라인(RL)의 전위(R1)를 초기화 시켜주기 위한 리셋 신호(RL Reset)가 인가되고, 이에 따라 리드아웃 라인(RL)의 전위(R1)는 제1 스캔 라인(SLn)에 로우 레벨 신호가 인가되기 전과 동일한 레벨로 초기화된다. The reset signal RL Reset for resetting the potential R1 of the lead-out line RL is applied after the T2 period so that the potential R1 of the lead-out line RL is applied to the first scan line SLn ) Is initialized to the same level as before the low level signal is applied.

리드아웃 라인(RL) 전위(R1)가 리셋된 후, 제2 스캔 라인(SLn+1)에 공급되는 신호(SCANn+1)가 하이 레벨에서 로우 레벨로 낮아지면(T4 구간), 센싱 커패시터(C1)에 저장되었던 전하들이 모두 P형 트랜지스터(PT1)를 통해 제2 스캔 라인(SLn+1)으로 빠져나가게 되고, 이에 따라, 센싱 커패시터(C1)의 제1 전극 전위(V1)는 초기화된다. 그 후, 제2 스캔 라인(SLn+1)에 로우 레벨 신호가 인가되는 구간이 끝나면, 재차 상기 설명한 T1, T2, T3의 구간의 동작이 반복된다. When the signal SCANn + 1 supplied to the second scan line SLn + 1 is lowered from the high level to the low level (T4 section) after the lead-out line RL potential R1 is reset, All of the charges stored in the sensing capacitor C1 are discharged to the second scan line SLn + 1 through the P-type transistor PT1, whereby the first electrode potential V1 of the sensing capacitor C1 is initialized. When the low level signal is applied to the second scan line SLn + 1, the operations of T1, T2, and T3 are repeated again.

도 6을 참조하여 설명한 일반적인 소스 팔로워 방식의 접촉 센서에서 포토 다이오드(PD)를 트랜지스터로 등가화하고, 도 7을 참조하여 설명한 본 발명의 소스 팔로워 방식 접촉 센서와 비교한다면, 본 발명의 접촉 센서에 있어서는 2개의 트랜지스터가 감소한 것을 볼 수 있다. 따라서, 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 향상될 수 있다. When the photodiode PD of the general source follower type sensor described with reference to FIG. 6 is equivalent to a transistor and is compared with the source follower type contact sensor of the present invention described with reference to FIG. 7, It can be seen that the two transistors are reduced. Therefore, the contact sensor SN is formed on the substrate having the display area. As the elements constituting the contact sensor SN are reduced for the above reasons, the aperture ratio in the entire display panel can be improved.

도 9는 접촉 센서의 회로 구조를 레이아웃으로 나타낸 평면도로서, 도 9의 (a)는 도 6을 참조하여 설명한 일반적인 접촉 센서의 구조를 나타내며, 도 9의 (b)는 도 7을 참조하여 설명한 본 발명에 따른 접촉 센서의 구조를 나타낸다. 9 is a plan view showing the circuit structure of the contact sensor as a layout. Fig. 9 (a) shows the structure of a general contact sensor described with reference to Fig. 6, and Fig. 9 (b) Fig. 2 shows the structure of a contact sensor according to the invention.

도 9의 (a)를 참조하면, 일반적인 소스 팔로워 방식 접촉 센서에 있어서는 4개의 트랜지스터와 1개의 커패시터가 필요하였으나, 도 9의 (b)를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 소스 팔로워 방식 접촉 센서는 2개의 트랜지스터와 1개의 커패시터만을 필요로 한다. 9 (a), four transistors and one capacitor are required for a general source follower type contact sensor. Referring to FIG. 9 (b), the source follower type contact sensor according to the embodiment of the present invention The sensor requires only two transistors and one capacitor.

따라서, 본 발명의 실시예에 따르면, 일반적인 소스 팔로워 방식 접촉 센서에 비해 그 회로 구성의 면적을 감소시킬 수 있으며(약 27% 감소), 접촉 센서가 표시 장치에 집적되는 경우, 그 개구율이 향상될 수 있다. Therefore, according to the embodiment of the present invention, it is possible to reduce the area of the circuit configuration (about 27% reduction) compared with a general source follower type contact sensor, and when the contact sensor is integrated in the display device, .

또한, 증폭기 없이도 큰 검출 신호를 얻을 수 있는 소스 팔로워 방식의 장점은 그대로 취할 수 있게 된다. In addition, the advantage of the source follower method that can obtain a large detection signal without an amplifier can be taken as it is.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 스캔 기능을 갖는 표시 장치에 있어서 지문 인식을 수행하는 방법을 설명하기 위한 도면이며, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 인식 방법에 있어서 광원의 파장 영역에 따른 접촉 센서에서의 특성 차이를 나타내는 그래프이다. FIG. 10 is a view for explaining a method of performing fingerprint recognition in a display device having an image scanning function according to an embodiment of the present invention. FIG. 11 is a flowchart illustrating a fingerprint recognition method according to an embodiment of the present invention. FIG. 5 is a graph showing a characteristic difference in a touch sensor according to a wavelength range of a light source. FIG.

도 10을 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. Referring to FIG. 10, in the display device described with reference to FIG. 2A, a backlight unit is disposed under the first substrate 210, and a light source 900 for a sensor may be further included in addition to the backlight unit.

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. The light source 900 for a sensor may be composed of a plurality of light sources having different wavelength ranges, for example, a red light source, a green light source, a blue light source, and a white light source. The sensor light source 900 may be a light source that provides light in the infrared region instead of the visible light region, for example.

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.When the fingerprint recognition function is activated by the application installed in the electronic device 10 (see Fig. 1), the user touches the finger in a specific area. The sensor light source 900 sequentially activates the light sources in the wavelength region one by one . The light irradiated from the sensor light source 900 is reflected by the ridge or fingerprint of the finger and is incident on the contact sensor described above. Even if the light is reflected at the same point, The characteristics of the light incident on the light guide plate 10 are different. If the characteristics of the light incident on the touch sensor are changed, the electrical value formed in the sensing transistor included in the touch sensor also changes.

도 11을 참조하면, 사용한 광원의 파장 영역에 따라서, 센싱 트랜지스터의 게이트-소스 전압(VGS)에 따른 드레인-소스 전류(IDS)의 변화 특성이 달라진다는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 11, it can be seen that the change characteristics of the drain-source current I DS depend on the gate-source voltage V GS of the sensing transistor depending on the wavelength region of the used light source.

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.According to one embodiment, a touch sensor may be constructed by setting a wavelength region of light incident on the touch sensor in the designing stage of the electronic device 10 and utilizing a sensing transistor made of a material that receives the wavelength region more efficiently have.

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 각각의 지문 영상들을 비교 및 합성하여 최종적인 지문 이미지를 획득할 수 있게 된다. According to another embodiment, the fingerprint recognition is performed a plurality of times by utilizing the light source 900 for sensors having various wavelength regions. Whenever a light source having a different wavelength region is used, the scan is sequentially performed from the top to the bottom of the fingerprint. More specifically, as shown in FIG. 1, a light source is irradiated from the upper end to the lower end of the fingerprint, thereby detecting light reflected by ridges or ridges of the fingerprint through the touch sensor and outputting the electric signal. According to this, a short-range fingerprint image parallel to the lateral direction of the finger is obtained from the upper end to the lower end of the finger, and the completed fingerprint image is obtained by combining these. When a fingerprint image having different characteristics is obtained by using light sources of different wavelength ranges, a final fingerprint image can be obtained by comparing and synthesizing the fingerprint images.

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. As a result, since a plurality of fingerprint images are obtained by using light sources having different wavelength regions, and a final fingerprint image is obtained by comparing the images, a more accurate fingerprint image acquisition becomes possible.

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.It will be understood by those skilled in the art that the foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and that those of ordinary skill in the art can readily understand that various changes and modifications may be made without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.

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.
The scope of the present invention is defined by the appended claims, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included within the scope of the present invention.

Claims (16)

각각이 N형 트랜지스터, 드레인 전극이 상기 N형 트랜지스터의 게이트 전극과 연결된 P형 트랜지스터, 상기 N형 트랜지스터의 드레인 전극에 일단이 연결된 센싱 커패시터를 포함하며, 컬러 필터층의 단위 컬러 화소 영역을 덮지 않도록 배치되는 복수개의 접촉 센서;
상기 N형 트랜지스터의 소스 전극과 연결되며, 주기적으로 선택 신호가 인가되는 제1 스캔 라인;
상기 P형 트랜지스터의 게이트 전극 및 소스 전극과 연결되며, 상기 제1 스캔 라인에 후속하여 선택 신호를 인가받는 제2 스캔 라인; 및
상기 N형 트랜지스터의 드레인 전극과 연결되는 리드아웃 라인을 포함하는, 이미지 스캔 가능한 플렉서블 표시 장치.
Type transistor, a P-type transistor having a drain electrode connected to the gate electrode of the N-type transistor, and a sensing capacitor having one end connected to the drain electrode of the N-type transistor, and arranged so as not to cover the unit color pixel region of the color filter layer A plurality of contact sensors;
A first scan line connected to the source electrode of the N-type transistor and to which a selection signal is periodically applied;
A second scan line connected to a gate electrode and a source electrode of the P-type transistor and receiving a selection signal subsequent to the first scan line; And
And a lead-out line connected to the drain electrode of the N-type transistor.
제1항에 있어서,
상기 제1 스캔 라인 및 제2 스캔 라인에 선택 신호가 인가되지 않을 때, 외부에서 공급되는 광에 의해 형성되는 상기 N형 트랜지스터의 누설 전류가 상기 센싱 커패시터를 충전시키는, 이미지 스캔 가능한 플렉서블 표시 장치.
The method according to claim 1,
Type transistor formed by light supplied from the outside charges the sensing capacitor when no selection signal is applied to the first scan line and the second scan line.
제2항에 있어서,
상기 제1 스캔 라인에 선택 신호가 인가될 때, 상기 N형 트랜지스터의 드레인 전극에서 소스 전극 방향으로 상기 센싱 커패시터에 저장된 전하량에 비례하는 전류가 흐르는, 이미지 스캔 가능한 플렉서블 표시 장치.
3. The method of claim 2,
And a current proportional to the amount of charge stored in the sensing capacitor flows from the drain electrode of the N-type transistor toward the source electrode when the selection signal is applied to the first scan line.
제3항에 있어서,
상기 제1 스캔 라인에 선택 신호가 인가되는 동안 상기 N형 트랜지스터의 드레인 전극과 연결된 리드아웃 라인의 전위값 변화를 기초로 상기 접촉 센서 상부에 대한 접촉 여부 및 접촉 상태를 판단하는 것인, 이미지 스캔 가능한 플렉서블 표시 장치.
The method of claim 3,
Type transistor and the drain electrode of the N-type transistor while the selection signal is applied to the first scan line, the contact state and the contact state of the contact sensor are determined based on the potential value change of the lead- Possible flexible display.
제3항에 있어서,
상기 제1 스캔 라인에 대한 선택 신호 인가가 종료되면, 상기 리드아웃 라인의 전위가 리셋되는, 이미지 스캔 가능한 플렉서블 표시 장치.
The method of claim 3,
And the potential of the lead-out line is reset when the application of the selection signal to the first scan line is terminated.
제5항에 있어서,
상기 리셋 이후에는, 상기 제2 스캔 라인에 선택 신호가 인가되어, 상기 센싱 커패시터가 초기화되는, 이미지 스캔 가능한 플렉서블 표시 장치.
6. The method of claim 5,
And after the reset, a selection signal is applied to the second scan line to initialize the sensing capacitor.
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.
The method according to claim 1,
Wherein the plurality of touch sensors are disposed above or below a color filter layer that extracts color on a pixel-by-pixel basis from light from a backlight source.
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.
The method according to claim 1,
Wherein the plurality of contact sensors are disposed between one of the two substrates constituting the display device and the cover window protecting the display device.
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.
The method according to claim 1,
Wherein the plurality of contact sensors are disposed on a cover window for protecting the display device,
And a protective layer for protecting the contact sensors is formed on the plurality of touch sensors.
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.
The method according to claim 1,
Wherein the plurality of touch sensors are disposed on the same layer as the thin film transistor layer in which the driving circuits for driving the display device are formed.
각각이 컬러 필터층의 단위 컬러 화소 영역과 오버랩되지 않도록 배치되는 복수개의 접촉 센서를 포함하는, 이미지 스캔 가능한 플렉서블 표시 장치로서,
상기 접촉 센서는,
외부 물체로부터 반사되는 광의 세기에 상응하는 전하량을 발생시키는 제1 트랜지스터;
상기 제1 트랜지스터에 의해 발생한 전하를 저장하는 센싱 커패시터; 및
상기 접촉 센서에 대한 선택 신호 인가 시, 상기 센싱 커패시터에 저장된 전하량에 비례하는 전류가 흐르는 제2 트랜지스터를 포함하는, 이미지 스캔 가능한 플렉서블 표시 장치.
A plurality of touch sensors arranged such that each of the plurality of touch sensors is not overlapped with the unit color pixel area of the color filter layer,
The contact sensor includes:
A first transistor for generating a charge amount corresponding to the intensity of light reflected from an external object;
A sensing capacitor for storing charges generated by the first transistor; And
And a second transistor having a current proportional to the amount of charge stored in the sensing capacitor when applying a selection signal to the touch sensor.
제11항에 있어서,
상기 선택 신호 인가 시 흐르는 전류는, 리드아웃 라인으로부터 상기 제2 트랜지스터를 통해 상기 선택 신호가 인가되는 선택 라인으로 흐르는, 이미지 스캔 가능한 플렉서블 표시 장치.
12. The method of claim 11,
Wherein the current flowing when applying the selection signal flows from the lead-out line to the selection line through which the selection signal is applied through the second transistor.
외부 물체로부터 반사되는 광에 의해 제1 트랜지스터로부터 발생되는 전하량이 센싱 커패시터에 충전되도록 하는 단계;
상기 센싱 커패시터에 게이트 전극이 연결된 제2 트랜지스터의 소스 전극에 선택 신호를 인가하는 단계; 및
상기 제2 트랜지스터의 드레인 전극과 연결된 리드아웃 라인의 전위를 검출하여, 상기 접촉 센서 상부에 대한 접촉 여부 및 접촉 상태를 판단하는 단계를 포함하는, 표시 장치에서의 이미지 스캔 방법.
Causing the sensing capacitor to charge an amount of charge generated from the first transistor by light reflected from an external object;
Applying a selection signal to a source electrode of a second transistor having a gate electrode connected to the sensing capacitor; And
Detecting a potential of a lead-out line connected to a drain electrode of the second transistor, and judging whether or not to touch the upper portion of the contact sensor and the contact state.
제13항에 있어서,
상기 접촉 여부 및 접촉 상태 판단 단계 이후에,
상기 리드아웃 전위를 리셋하는 단계를 더 포함하는, 표시 장치에서의 이미지 스캔 방법.
14. The method of claim 13,
After the contact state and the contact state determination step,
Further comprising the step of resetting the lead-out potential.
제14항에 있어서,
상기 리셋 단계 이후에,
상기 제1 트랜지스터의 소스 전극에 선택 신호를 인가하여, 상기 센싱 커패시터에 저장된 전하가 상기 제1 트랜지스터를 통해 빠져나가도록 하는 단계를 더 포함하는, 표시 장치에서의 이미지 스캔 방법.
15. The method of claim 14,
After the reset step,
And applying a selection signal to a source electrode of the first transistor to cause the charge stored in the sensing capacitor to pass through the first transistor.
각기 다른 파장 영역대의 광을 조사하여, 외부 물체로부터 반사되는 광이 복수개의 접촉 센서들 중 적어도 일부에 수광되도록 하는 단계;
상기 수광에 의한 누설 전류에 의해 발생되는 전하량이 상기 접촉 센서의 센싱 커패시터에 충전되도록 하는 단계;
상기 센싱 커패시터에 게이트 전극이 연결된 트랜지스터의 소스 전극에 선택 신호를 인가하는 단계; 및
상기 트랜지스터의 드레인 전극과 연결되는 리드아웃 라인의 전위로서, 상기 각기 다른 파장 영역대의 광 조사에 따라 달라지는 전위를 검출하여, 상기 접촉 센서 상부에 대한 접촉 여부 및 접촉 상태를 판단하는 단계를 포함하는, 표시 장치에서의 이미지 스캔 방법.
Irradiating light of different wavelength regions to cause light reflected from an external object to be received by at least a portion of the plurality of touch sensors;
So that the amount of charge generated by the leakage current due to the light reception is charged in the sensing capacitor of the touch sensor;
Applying a selection signal to a source electrode of a transistor to which a gate electrode is connected to the sensing capacitor; And
And a step of detecting a potential varying depending on light irradiation of the different wavelength region band as a potential of a lead-out line connected to a drain electrode of the transistor, A method of scanning an image on a display device.
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