KR20170113361A - 내장된 능동 매트릭스 유기 발광 다이오드(ａｍｏｌｅｄ) 지문 센서 및 자체-보상 ａｍｏｌｅｄ - Google Patents

내장된 능동 매트릭스 유기 발광 다이오드(ａｍｏｌｅｄ) 지문 센서 및 자체-보상 ａｍｏｌｅｄ Download PDF

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성철 다니엘 홍
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Abstract

다양한 실시예들은 디바이스의 디스플레이 활성 영역에 내장된 자체-보상 시스템을 포함하는 컴퓨팅 디바이스를 제공한다. 자체-보상 시스템은 디스플레이 활성 영역에서의 픽셀들 사이의 갭 내에 적어도 부분적으로 능동 매트릭스 유기 발광 다이오드(AMOLED)들로서 형성되는 PIN 다이오드들을 포함하는 일련의 PIN 다이오드 회로들로 구성된다.

Description

내장된 능동 매트릭스 유기 발광 다이오드(ＡＭＯＬＥＤ) 지문 센서 및 자체-보상 ＡＭＯＬＥＤ{EMBEDDED ACTIVE MATRIX ORGANIC LIGHT EMITTING DIODE (AMOLED) FINGERPRINT SENSOR AND SELF-COMPENSATING AMOLED}
다수의 디바이스들은 디바이스에 대한 어느 정도의 보안을 제공하기 위한 지문 센서(fingerprint sensor)를 포함한다. 구체적으로, 셀룰러 전화 또는 다른 휴대용 디바이스와 같은 디바이스는 사용자가 디바이스를 록킹(locking)하고, 그 다음으로, 그 지문이 지문 센서에 의해 스캔되도록 함으로써 디바이스를 추후에 언록킹(unlocking)하는 것을 가능하게 하기 위하여, 지문 센서를 포함할 수도 있다. 지문이 디바이스 상에 저장된 지문 프로파일(fingerprint profile)과 일치할 경우, 디바이스는 언록킹될 것이다. 다른 한편으로, 지문이 디바이스 상에 저장된 지문 프로파일과 일치하지 않을 경우, 디바이스가 언록킹될 수 없다.
전형적으로, 지문 센서들은 디바이스의 하우징 상의 어딘가에 위치된다. 예를 들어, 다수의 셀룰러 전화들은 디스플레이 활성 영역 외부에서 디바이스의 베젤(bezel)로서 고려될 수 있는 것 상에 위치된 지문 센서를 포함한다. 그렇게 하는 것은 디바이스 면적을 소비하고 디스플레이 크기를 감소시킬 수 있다.
셀룰러 전화들 및 다른 더욱 대형 디바이스들을 포함하는 다수의 컴퓨팅 디바이스들은 그 디스플레이들을 위하여 능동 매트릭스 유기 발광 다이오드(active matrix organic light emitting diode)(AMOLED)들을 사용한다. AMOLED 디스플레이들은 "번-인(burn-in)"으로서 알려진 경함을 겪을 수 있다. 즉, 록 스크린(lock screen) 또는 표준 아이콘들과 같은, 빈번하게 디스플레이된 이미지들은 디스플레이 상으로 영구적으로 각인(imprint)될 수 있다. 이것은 개별적인 발광 픽셀들 또는 다이오드들이 AMOLED 매트릭스 내에서 시간 경과에 따라 감쇠하기 때문이다. 다이오드가 광을 방출할 때마다, 그것은 브레이크 다운(break down)하기 시작한다. 다이오드가 간섭성(coherency)을 상실함에 따라, 그 컬러 정확도가 떨어지기 시작한다. 이것은 부분적으로, 개별적인 픽셀들이 동일한 레이트로 감쇠하지 않기 때문이다. 그래서, 예를 들어, 내비게이션(navigation) 및 스테이터스(status) 아이콘들이 대부분 또는 전부의 시간에 나타나므로, 연관된 발광 픽셀들이 먼저 마모된다. 또한, 이 유형들의 디스플레이들은 "무라 효과(mura effect)"로서 알려져 있는 것을 겪을 수 있다. 무라 효과는 디스플레이 상에 나타나는 흑색 라인들 및 얼룩(blotch)들의 형태로 분명해질 수 있다. 이것은 밝기 불균일성 쟁점들로 귀착될 수 있다. 무라 효과는 디스플레이가 박막 트랜지스터들과 정렬되는 방법으로 인해 발생할 수 있다. 일부 사례들에서, AMOLED 막들과 트랜지스터 평면들 사이의 정렬 문제들은 비-균일(non-uniform) 디스플레이로 귀착될 수 있다.
번-인 및 무라 쟁점들을 해결하기 위한 하나의 방법은 비-균일 디스플레이를 처리하기 위하여 개별적인 픽셀들을 보상하는 것에 의한 것이다.
이 유형들의 컴퓨팅 디바이스들을 설계하는 사람들을 위하여, 제품 비용들을 경쟁력 있게 유지하기 위하여 자원들을 동시에 절감하면서, 사용자 경험을 증대시키는 제품 설계들을 개선시키기 위한 도전들이 계속 존재한다.
디스플레이 활성 영역에서의 내장된 능동 매트릭스 유기 발광 다이오드(AMOLED) 지문 센서들 및 자체-보상 회로부의 실시예들은 다음의 도면들을 참조하여 설명된다. 동일한 번호들은 도면들에서 도시되는 유사한 특징부들 또는 컴포넌트들을 참조하기 위하여 전반에 걸쳐 이용될 수도 있다:
도 1은 유기 발광 다이오드(organic light emitting diode)(OLED)를 예시한다.
도 2는 AMOLED 디스플레이에 대한 예시적인 픽셀 회로를 예시한다.
도 3은 일 실시예에 따라 내장된 지문 센서들을 갖는 AMOLED 디스플레이를 예시한다.
도 4는 일 실시예에 따라 내장된 지문 센서들을 갖는 AMOLED 디스플레이를 예시한다.
도 5는 하나 이상의 실시예들에 따라 예시적인 PIN 다이오드 회로를 예시한다.
도 6은 하나 이상의 실시예들에 따라 기판 및 센서 형성 프로세스를 예시한다.
도 7은 하나 이상의 실시예들에 따라 예시적인 컴퓨팅 디바이스를 예시한다.
도 8은 하나 이상의 실시예들에 따라 예시적인 컴퓨팅 디바이스를 예시한다.
도 9는 하나 이상의 실시예들에 따라 방법에서의 단계들을 설명하는 흐름도이다.
도 10은 하나 이상의 실시예들에 따라 방법에서의 단계들을 설명하는 흐름도이다.
도 11은 하나 이상의 실시예들에 따라 컴퓨팅 디바이스를 예시한다.
개요
다양한 실시예들은 디바이스의 디스플레이 활성 영역에 내장된 지문 센서를 포함하는, 핸드헬드(handheld) 컴퓨팅 디바이스 또는 셀룰러 전화와 같은 컴퓨팅 디바이스를 제공한다. 지문 센서는 광-수광 모드(photo-receiving mode)에서 동작하도록 구성되는 일련의 PIN 다이오드들로 구성된다. 다양한 실시예들에서, PIN 다이오드들은 디스플레이 활성 영역에서의 픽셀들 사이의 갭(gap) 내에서 적어도 부분적으로 능동 매트릭스 유기 발광 다이오드(AMOLED)들로서 형성된다. PIN 다이오드들의 밀도는 예컨대, 픽셀마다, 2 개의 픽셀들마다, 4 개의 픽셀들마다 등등으로 인접하게 형성됨으로써 변동될 수 있다. 지문 센서로서 역할을 하는 PIN 다이오드들은 터치된 영역에 인접하게 위치된 픽셀들이 터치된 영역을 점등하게 하여 PIN 다이오드들로의 광 입력을 증가시키기 위하여, 터치 센서(touch sensor), 포스 터치 센서(force touch sensor), 또는 손가락을 검출하는 임의의 다른 적당한 센서와 접속될 수 있다. 그렇게 하는 것은 이하에서 더욱 상세하게 설명된 바와 같이, 지문이 디바이스에 의해 검출되는 것을 가능하게 한다.
지문 센서를 디스플레이 활성 영역 내로 통합하는 것은 핸드헬드 컴퓨팅 디바이스를 생산하기 위한 비용을 감소시킬 수 있고, 디스플레이 활성 영역이 크기에 있어서 증가되는 것을 가능하게 할 수 있다. 또한, 추가적인 지문 센서 플렉스(flex)가 필요하지 않고, 감지 집적 회로가 디스플레이 플렉스 상에 장착될 수 있다. 또한, 전부는 아니더라도 대부분의 디스플레이 활성 영역 내에 지문 센서 PIN 다이오드들을 포함하는 것으로 인해, 신축성(flexibility)이 개량된다. 이러한 방식으로, 사용자에 의해 터치되는 디스플레이 활성 영역 상의 임의의 영역은 지문 센서로서 역할을 할 수 있다. 이것은 디바이스 설계 및 셀룰러 전화 설계에 있어서 자유도를 증가시킨다. 또한, 일부 실시예들에서는, 터치되는 영역들만 조명되므로, PIN 다이오드들을 구현하기 위하여 AMOLED들을 이용하는 것은 매우 작은 전력 소비로 귀착된다. 또한, 이 문서에서 설명된 바와 같이 지문 센서들을 포함하는 디바이스들 또는 전화들은, 전체 디스플레이 활성 영역이 광 센서로서 역할을 할 수 있으므로 편리한 스캐너들로서 역할을 할 수 있다. 또한, 다이오드 층은 주변 광 센서로서 또한 역할을 할 수 있다.
다른 실시예들에서, 능동 매트릭스 유기 발광 다이오드(AMOLED)들로서 형성된 일련의 PIN 다이오드들은 연관된 디스플레이가 자체-보상하는 것을 가능하게 할 수 있다. 구체적으로, PIN 다이오드들은 디스플레이의 영역의 밝기를 감지하여, 디스플레이의 개별적인 픽셀들, 또는 더욱 정확하게는, 개별적인 픽셀 회로부를 프로그래밍하거나 구동하기 위하여 이용될 수 있는 교정된 밝기 값(calibrated brightness value)을 연산하기 위해 그 다음에 이용될 수 있는 보상 인자(compensation factor)의 연산을 가능하게 하기 위하여 이용될 수 있다. 적어도 일부 실시예들에서, PIN 다이오드들은 디스플레이 활성 영역에서의 픽셀들 사이의 갭 내에 적어도 부분적으로 형성된다. PIN 다이오드들의 밀도는 예컨대, 픽셀마다, 2 개의 픽셀들마다, 4 개의 픽셀들마다 등등으로 인접하게 형성됨으로써 변동될 수 있다.
적어도 일부 실시예들에서, 지문 센서를 제공하는 일련의 PIN 다이오드들은 자체-보상 기능을 지원하는 한, 이중 역할을 또한 행할 수 있다. 이 사례들에서, 설계 고려사항은 보상을 위하여 이용되는 디스플레이 입력으로부터 지문 센서를 결합해제(decouple)하는 것에 대해 주어진다.
다양한 실시예들을 설명하기 전에, 다음의 논의는 유기 발광 다이오드(organic light emitting diode)(OLED)들 및 특히, 능동 매트릭스 유기 발광 다이오드(AMOLED)들의 독자의 이해를 가능하게 하기 위하여 제공된다.
유기 발광 다이오드들
OLED는 광-생성 모드(light-producing mode) 및 광 감지-모드(light sensing-mode)의 양자에서 동작할 수 있다.
광-생성 모드에서, OLED는 전계발광(electroluminescence)을 통해 전기적 에너지를 광으로 변환한다. 이 모드에서, OLED는 외부 전압과 순방향 바이어싱되어, 전자(electron)들 및 정공(hole)들이 OLED의 유기(탄소계(carbon-based)) 재료 내로 주입되게 한다. 전자들 및 정공들은 유기 재료에서 전자-정공 쌍으로 결합하고, 프로세스에서, 광의 광자(photon)를 방출한다.
도 1은 예시적인 OLED를 전반적으로 100으로 도시한다. OLED는 유리와 같은 기판(102) 상에 형성되고, 애노드(anode)(104), 캐소드(cathode)(106), 및 유기 재료(108)의 2 개 이상의 층들을 포함한다. 전압원(110)으로부터의 전압이 충분한 전위로 인가될 때, OLED(100)는 순방향 바이어싱되고, 전류는 캐소드(106)로부터 애노드(104)로 흐른다. 캐소드(106)는 전자들을 유기 재료(108)에 제공하고, 애노드(104)는 유기 재료(108)로부터 전자들을 제거하거나, 또는 등가적으로, 정공들을 유기 재료(108)에 제공한다. 전자들 및 정공들은 유기 재료(108)에서 결합하고, 전계발광을 통해 광의 광자들을 방출한다.
일반적으로, 캐소드(106)로부터 애노드(104)로 흐르는 전류가 증가됨에 따라, 더 많은 전자들 및 정공들이 유기 재료(108) 내로 주입되고, 더 많은 광의 광자들이 방출됨으로써, OLED(100)의 밝기(brightness) 또는 휘도(luminance)를 증가시킨다. OLED(100)에 의해 방출된 광의 컬러는 유기 재료(108)에서의 유기 분자들의 유형에 종속된다.
OLED(100)와 같은 OLED들의 어레이(array)는 디스플레이를 형성하기 위하여 기판 상에 증착되고 패턴화될 수 있다. 어레이에서의 각각의 OLED의 밝기 또는 휘도는 디스플레이 상에서 볼 수 있는 이미지를 형성하도록 개별적으로 제어될 수 있다. 오늘 날, OLED 디스플레이 기술은 소형 핸드헬드 이동 전화들로부터 대형-패널 텔레비전들까지의 광범위한 전자 디바이스들 및 기기들에서 이용된다. OLED 디스플레이들이 햇빛이 강할 수 있는 외부 환경들과 같은, 그것들이 그 내부에서 동작될 수 있는 가장 강한 주변 광 환경들과 경쟁할 정도로 충분한 광 출력을 제공하기 위하여 충분한 전력으로 종종 구동되므로, OLED 디스플레이들과 연관된 전력 소비는 액정 디스플레이들보다 종종 우수하지만, 상대적으로 높을 수 있다.
위에서 언급된 바와 같이, OLED의 밝기 또는 휘도는 순방향 바이어싱되는 동안에, 그것을 통과하는 전류의 조절을 통해 제어될 수 있다. 그러므로, 픽셀 회로들은 이미지가 포맷(format)될 수 있도록, 디스플레이들을 구성하는 OLED들을 통한 전류 흐름을 제어하기 위하여 OLED 디스플레이들에서 이용된다. 예를 들어, 능동 매트릭스 OLED(AMOLED) 디스플레이에서는, 픽셀 회로들이 OLED를 통한 전류 흐름을 제어하기 위하여 적어도 2 개의 박막 트랜지스터(thin film transistor)(TFT)들 및 저장 커패시터를 포함할 수 있다.
도 2는 OLED(202), 구동 박막 트랜지스터(TFT)(204), 저장 커패시터(206), 및 액세스 TFT(208)를 포함하는, AMOLED 디스플레이를 위한 이러한 픽셀 회로(200)의 일 예를 예시한다.
동작 시에, 제어기(도시되지 않음)는 선택 라인(210)을 이용하여 픽셀 회로들의 어레이에서 픽셀 회로(200)를 선택하고, 데이터 라인(212)을 이용하여 OLED(202)의 밝기 또는 휘도를 프로그래밍한다. 더욱 구체적으로, 제어기는 액세스 TFT(208)를 턴 온(turn on) 하기 위하여 선택 라인(210) 상에 적절한 전압을 설정하고, 일단 액세스 TFT(208)가 온(on) 이면, 제어기는 OLED(202)가 희망하는 밝기 또는 휘도를 제공하도록, 구동 TFT(204)의 게이트 상의 전압을 프로그래밍하기 위하여, 데이터 라인(212) 상에 적절한 전압을 설정한다.
저장 커패시터(206)는 구동 TFT(204)의 게이트 상에서의 프로그래밍된 전압의 (액세스 TFT(208)를 통한 누설로 인한) 방전을 방지하기 위하여 이용된다. 구동 TFT(204)의 게이트 상에서의 프로그래밍된 전압의 방전을 방지함으로써, 저장 커패시터(206)는 디스플레이에서의 다른 픽셀들이 선택되고 프로그래밍되는 동안에, 희망하는 밝기 또는 휘도에서 구동 TFT(204)에 의한 OLED(202)의 연속적인 구동을 허용한다. 구동 TFT(204)는 제1 바이어스 전압 라인(214) 및 제2 바이어스 전압 라인(216)에 걸쳐 결합된 포지티브 전압원에 의해 공급된 전력을 이용하여 OLED(204)를 구동한다. 포지티브 전압원은 OLED(202)를 또한 순방향 바이어싱한다.
구동 TFT(204)는, 그것이 그 게이트 상에서의 프로그래밍된 전압에 의해 제어된 정전류원으로서 거동하도록, 픽셀 회로(200)의 정상적인 동작 동안에 포화 시에 바이어싱된다(즉, |Vd|>|Vgs-Vt|). 이에 따라, 구동 TFT(204)의 게이트 상에서의 프로그래밍된 전압을 변경하는 것은 OLED(202)를 통한 전류를 변경하고, 이것에 의하여, 예측가능한 방식으로 그 밝기 또는 휘도를 제어한다. 픽셀들의 어레이에서의 각각의 OLED의 밝기 또는 휘도는 디스플레이를 위한 이미지를 포맷하기 위하여 픽셀 회로(200)의 구성을 이용하여 개별적으로 프로그래밍될 수 있다.
픽셀 회로(200)는 그 원리가 이하에서 설명된 발명의 지문 센서와 함께 사용될 수 있는 광-감지 모드에서 또한 동작될 수 있다.
광 감지 모드에서 수행하기 위하여, 픽셀 회로(200)에서의 OLED(202)는 광발전(photovoltaic) 및/또는 광전도성(photoconductive) 모드로 설정된다. 광발전 모드에서, OLED(202)는 바이어싱되지 않는 반면, 광전도성 모드에서는, 외부 역방향 바이어스가 OLED(202)에 걸쳐 인가된다. OLED(202)가 (광발전 모드에서) 바이어싱되지 않거나 (광전도성 모드에서) 역방향 바이어스 하에 있을 때, OLED(202)는 그 표면을 타격하는 광을 전류를 변환할 수 있는 광다이오드(photodiode)로서 동작한다.
제어기(도시되지 않음)는 제1 바이어스 전압 라인(214) 및 제2 바이어스 전압 라인(216)에 걸쳐 인가된 전압을 제어함으로써, OLED(202)를 광발전 및/또는 광전도성 모드로 설정하도록 구성된다. 더욱 구체적으로, 제어기는 제1 바이어스 전압 라인(214) 및 제2 바이어스 전압 라인(216)에 걸쳐 인가된 전압을, 디스플레이 모드에서 동작하는 동안에 (OLED(202)를 순방향 바이어싱하기에 충분한) 포지티브 전압으로부터, 감지 모드에서 동작하는 동안에 (OLED(202)를 역방향 바이어싱하기에 충분한) 제로 또는 네거티브 전압 중의 어느 하나로 교대로 스위칭할 수 있다.
픽셀 회로(200)가 광-감지 모드에서 동작해야 할 때, 제어기는 픽셀 회로(200)가 디스플레이 모드에서 기능하고 있을 때의 그 포화 구역과는 반대로, 구동 TFT(204)를 그 선형 구역에서 바이어싱하도록(즉, |Vd|<|Vgs-Vt|) 추가로 구성된다. 제어기는 구동 TFT(204)의 게이트 상에서 적절한 전압을 프로그래밍함으로써 이것을 행할 수 있다.
픽셀 회로(200)는 AMOLED 디스플레이를 위한 픽셀 회로의 오직 일 예를 제공한다는 것에 주목해야 한다. 다른 픽셀 회로들은 본 개시내용의 실시예들에서 추가로 이용될 수 있다. 예를 들어, (예컨대, TFT들과 연관된 비-균일성들 및 안정성 문제들을 보상하기 위한) 추가적인 회로부를 갖는 다른 픽셀 회로들, 상이한 TFT 유형들(예컨대, p-형이 아니라 n-형), 및/또는 상이한 프로그래밍 방법들(예컨대, 전압-프로그래밍이 아니라 전류-프로그래밍)이 이용될 수 있다.
유기 발광 다이오드들의 일부 동작 특성들을 고려하였으므로, 하나 이상의 실시예들에 따라 지문 센서의 논의를 지금부터 고려한다.
예시적인 지문 센서 레이아웃들
도 3은 하나 이상의 실시예들에 따라 예시적인 지문 센서의 양태들을 전반적으로 300으로 예시한다. 이 예에서, 지문 센서는 4-픽셀 셀들로 구성되는 픽셀들의 어레이를 포함한다. 제1 4-픽셀 셀은 픽셀들(302, 304, 306, 및 308)을 포함한다. 제2 4-픽셀 셀은 픽셀들(310, 312, 314, 및 316)을 포함한다. 이 예에서, 픽셀(302)은 적색 픽셀이고, 픽셀(304)은 녹색 픽셀이고, 픽셀(306)은 청색 픽셀이고, 픽셀(308)은 녹색 픽셀인 등등과 같다. 각각의 개별적인 픽셀은 픽셀 회로(200)(도 2)와 같은 대응하는 픽셀 회로를 가진다. 픽셀 회로들이 제조될 때, 갭이 각각의 픽셀 사이에 남겨진다. 갭 크기는 해상도에 기초하여 변동될 수 있지만, 갭 폭들은 전형적으로 20 내지 50 마이크론(microns) 사이의 범위이다. 그래서, 예를 들어, 제1 갭은 픽셀들(304, 310) 사이에 도시되고, 제2 갭은 픽셀들(304, 308) 사이에 도시된다. 라인들(352, 354)은 이하에서 더욱 상세하게 설명되는 바와 같이, 스위칭 트랜지스터를 제어하고 커패시터 상의 축적된 전하를 검출하기 위하여 사용되는 제어 라인 및 검출 라인을 각각 구성한다.
예시되고 설명된 실시예에서, 지문 센서는 픽셀들 사이의 갭 내에 적어도 부분적으로 형성된 복수의 PIN 다이오드 회로들(350)을 또한 포함한다. 이 특정한 예에서, 하나의 PIN 다이오드 회로는 각각의 4-픽셀 셀에 대하여 형성된다. 그러나, 청구된 발명 요지의 사상 및 범위로부터 이탈하지 않으면서, 다른 밀도들이 채용될 수 있다는 것을 인식하고 이해해야 한다. 이 특정한 예에서, PIN 다이오드 회로들(350)은 픽셀들 사이의 갭 내에 완전히 놓여 있다. 그러나, 다른 구성들이 가능하다. 예로서, 도 4를 고려한다.
도 4는 하나 이상의 다른 실시예들에 따라 예시적인 지문 센서의 양태들을 전반적으로 400으로 예시한다. 이 예에서, 지문 센서는 4-픽셀 셀들로 구성되는 픽셀들의 어레이를 포함한다. 제1 4-픽셀 셀은 픽셀들(402, 404, 406, 및 408)을 포함한다. 제2 4-픽셀 셀은 픽셀들(410, 412, 414, 및 416)을 포함한다. 이 예에서, 픽셀(402)은 적색 픽셀이고, 픽셀(404)은 녹색 픽셀이고, 픽셀(406)은 청색 픽셀이고, 픽셀(408)은 녹색 픽셀인 등등과 같다. 각각의 개별적인 픽셀은 픽셀 회로(200)(도 2)와 같은 대응하는 픽셀 회로를 가진다. 픽셀 회로들이 제조될 때, 갭이 각각의 픽셀 사이에 남겨진다. 그래서, 예를 들어, 제1 갭은 픽셀들(404, 410) 사이에 도시되고, 제2 갭은 픽셀들(404, 408) 사이에 도시된다.
예시되고 설명된 실시예에서, 지문 센서는 픽셀들 사이의 갭 내에 적어도 부분적으로 형성된 PIN 다이오드 회로들(450)을 또한 포함한다. 그러나, 여기서는, PIN 다이오드 회로가 갭 내에 완전히 형성되는 도 3의 실시예와는 달리, 각각의 PIN 다이오드 회로와 인접한 픽셀 사이에 중첩의 영역이 있다. 이 특정한 예에서, 하나의 PIN 다이오드 회로는 각각의 4-픽셀 셀에 대하여 형성된다. 그러나, 청구된 발명 요지의 사상 및 범위로부터 이탈하지 않으면서, 다른 밀도들이 채용될 수 있다는 것을 인식하고 이해해야 한다. 라인들(452, 454)은 이하에서 더욱 상세하게 설명되는 바와 같이, 스위칭 트랜지스터를 제어하고 커패시터 상의 축적된 전하를 검출하기 위하여 사용되는 제어 라인 및 검출 라인을 각각 구성한다.
하나 이상의 실시예들에 따라 예시적인 지문 센서 레이아웃들을 고려하였으므로, 하나 이상의 실시예들에 따라 예시적인 PIN 다이오드 회로를 지금부터 고려한다.
예시적인 PIN 다이오드 회로
도 5는 하나 이상의 실시예들에 따라 예시적인 PIN 다이오드 회로를 전반적으로 500으로 예시한다. 이 예에서, PIN 다이오드 회로는 PIN 다이오드(504) 및 PIN 다이오드(504)에 걸쳐 접속된 커패시터(506)를 포함하는 광 감지 블록(502)을 포함한다. 예시되고 설명된 실시예에서, PIN 다이오드(504)는 유기 발광 다이오드(OLED) 및 더욱 구체적으로, 능동 매트릭스 유기 발광 다이오드(AMOLED)로서 구현된다. 스위칭 트랜지스터(508)는 광 감지 블록(502)에 접속된다. 스위칭 트랜지스터(508)는 스캔-가능 회로부(510)에 접속된 그 게이트를 가진다. 전하 검출 회로부(512)는, p-형 또는 n-형 중인 어느 하나인 트랜지스터일 수 있는 스위칭 트랜지스터(508)의 소스에 접속된다.
동작 시에, 광 감지 블록(502)은 위에서 설명된 방식으로 인입하는 광을 감지하도록 구성된다. 스위칭 트랜지스터(508)가 턴 오프(turn off) 될 때, PIN 다이오드(504)에 의해 수광되는 광은 커패시터(506)를 충전시키기 위하여 이용될 수 있다. 커패시터 상의 전하를 판독하기 위하여, 스캔-가능 회로부(510)는 스위칭 트랜지스터(508)를 턴 온 하여, 이에 따라, 전하 검출 회로부(512)가 커패시터에서 축적되었던 전하를 검출하도록 한다.
일부 실시예들에서, PIN 다이오드 회로는 픽셀 회로(200)(도 2)를 형성하기 위하여 이용된 마스크 수(mask count)를 증가시키지 않으면서 형성될 수 있다. 마스크 수는 아키텍처에 따라 5 내지 8 마스크들 사이의 범위일 수 있다. 마스크 수 절약은, PIN 다이오드 회로가 각각의 픽셀 회로의 OLED를 형성하기 위하여 그 재료가 증착될 수직형 PIN 구조를 포함하기 때문에 달성된다.
예시적인 PIN 다이오드 회로를 고려하였으므로, PIN 다이오드 회로를 형성함에 있어서 사용될 수 있는 하나의 최적화를 지금부터 고려한다.
예시적인 PIN 다이오드 최적화
전형적으로, AMOLED 디스플레이들을 형성할 때, 저온 다결정질 실리콘(low temperature polycrystalline silicon)(LTPS)은 그 더 높은 전자 및 정공 이동도로 인해 채용된다. LTPS는 유리와 같은 기판 상에 비정질 실리콘 층(amorphous silicon layer)을 먼저 증착시킴으로써 형성된다. 그 다음으로, 비정질 실리콘 층은 예컨대, 엑시머 레이저 어닐링(excimer laser annealing)(ELA) 프로세스 동안에, 비정질 실리콘 층을 레이저에 노출시킴으로써 다결정질 실리콘으로 재-결정화(re-crystallize)된다. 그러나, 댕글링 결합(dangling bond)들의 높은 농도로 인해, 비정질 실리콘은 광 센서들의 형성을 가능하게 하는 선천적인 광 감도를 소유한다.
도 6은 개선된 AMOLED가 형성되는 프로세스를 전반적으로 600으로 예시한다.
기판(602)이 제공되고, 유리, 폴리이미드(polyimide) 등등과 같은 임의의 적당한 유형의 재료를 포함할 수 있다. 차단 재료(604)의 층은 기판의 상부에 형성되고, 임의의 적당한 유형의 레이저 흡수 또는 레이저 반사 재료를 포함할 수 있다. 일부 사례들에서, 차단 재료(604)는 몰리브덴(molybdenum), 알루미늄(aluminum) 등등과 같은 금속 재료를 포함할 수 있다. 전형적으로, 차단 재료는 기판의 상부에 형성될 수 있고, 추후에 차단 재료의 아일랜드(island)를 남기도록 패턴화되고 에칭될 수 있다. 다음으로, 비정질 실리콘(606)의 층은 기판(600)의 상부에 형성된다. 기판은 다음으로, 비정질 실리콘(606)을 다결정질 실리콘(608)의 층으로 재결정화하였던, 기판(600)의 하면 상에서 화살표들에 의해 표시된 레이저 어닐링 프로세스에 노출된다. 차단 재료(604)는 위에 놓인 비정질 실리콘의 층(610)이 폴리실리콘(polysilicon)에서 재결정화되는 것을 방지하였다는 것에 주목한다. 비정질 실리콘의 층(610)은 PIN 다이오드 회로에서 광 센서로서 지금부터 역할을 할 수 있다.
개선된 AMOLED가 형성되는 예시적인 프로세스를 고려하였으므로, 위에서 설명된 실시예들로 구성되는 디바이스를 지금부터 고려한다.
동작 시
도 7은 도 2에서 설명된 것과 같은 픽셀 회로들의 어레이, 및 위에서 설명된 것들과 같은 지문 센서들의 어레이를 이용하여 구현되는 디스플레이(702)를 포함하는 예시적인 컴퓨팅 디바이스를 전반적으로 700으로 예시한다. 이 예에서, 가장 좌측 예시에서의 컴퓨팅 디바이스(700)는 활성으로 이용되고 있지 않고, 록킹된 상태에 있다. 지금부터, 사용자가 디바이스를 집어 올리고 그것을 언록킹하는 것을 희망한다고 가정한다. 그들은 임의의 영역에서 디스플레이(702)를 터치함으로써 그렇게 행할 수도 있다. 컴퓨팅 디바이스(700)는 사용자가 디스플레이를 언제 터치하는지를 검출하는 터치 센서를 포함한다. 터치 입력을 감지할 시에, 터치 센서는 가장 우측 예시에서 도시된 바와 같이, 사용자의 손가락으로부터의 반사를 최대화하기 위하여, 디스플레이가 백색 광 또는 또 다른 컬러와 같은 임의의 적당한 유형의 광으로 턴 온 하게 할 수 있다. 이것이 발생할 때, 지문 센서들은 손가락으로부터 반사된 광을 검출할 수 있다. 그 다음으로, 이 반사된 광은 일치의 경우에 디바이스를 언록킹하거나 비일치의 경우에 디바이스를 록킹된 상태로 두기 위하여 그 다음에 이용될 수 있는 지문을 획득하도록 프로세싱될 수 있다. 일부 실시예들에서, 지문은 PIN 다이오드 회로들에서 각각의 커패시터 상에서 축적된 전하를 먼저 판독하는 전하 검출 회로부(512)(도 5)에 의해 획득된다. 그 다음으로, 이 값들은 적당하게-구성된 애플리케이션에 의해, 지문들 또는 지문 프로파일들이 획득될 수 있는 그레이스케일 이미지(grayscale image)들에 맵핑될 수 있다.
또 다른 예로서, 도 2에서 설명된 것과 같은 픽셀 회로들의 어레이, 및 위에서 설명된 것들과 같은 지문 센서들의 어레이를 이용하여 구현되는 디스플레이(802)를 포함하는 예시적인 컴퓨팅 디바이스를 전반적으로 800으로 예시하는 도 8을 고려한다. 이 예에서, 가장 좌측 예시에서의 컴퓨팅 디바이스(800)는 활성으로 이용되고 있지 않고, 록킹된 상태에 있다. 지금부터, 사용자가 디바이스를 집어 올리고 그것을 언록킹하는 것을 희망한다고 가정한다. 그들은 임의의 영역에서 디스플레이(802)를 터치함으로써 그렇게 행할 수도 있다. 컴퓨팅 디바이스(800)는 사용자가 디스플레이를 언제 터치하는지를 검출하는 터치 센서를 포함한다. 터치 입력을 감지할 시에, 터치 센서는 가장 우측 예시에서 도시된 바와 같이, 사용자의 손가락으로부터의 반사를 최대화하기 위하여, 디스플레이가 백색 광 또는 또 다른 컬러와 같은 임의의 적당한 유형의 광을 이용하여 (점선 원에 의해 표시된) 터치와 연관된 국소화된 영역에서 턴 온 하게 할 수 있다. 이것이 발생할 때, 국소화된 구역에서의 지문 센서들은 손가락으로부터 반사된 광을 검출할 수 있다. 그 다음으로, 이 반사된 광은 일치의 경우에 디바이스를 언록킹하거나 비일치의 경우에 디바이스를 록킹된 상태로 두기 위하여 그 다음에 이용될 수 있는 지문을 획득하도록 프로세싱될 수 있다. 일부 실시예들에서, 지문은 PIN 다이오드 회로들에서 각각의 커패시터 상에서 축적된 전하를 판독하는 전하 검출 회로부(512)(도 5)에 의해 먼저 획득된다. 그 다음으로, 이 값들은 적당하게 구성된 애플리케이션에 의해, 지문들 또는 지문 프로파일들이 획득될 수 있는 그레이스케일 이미지들에 맵핑될 수 있다.
도 9는 하나 이상의 실시예들에 따라 방법에서의 단계들을 설명하는 흐름도이다. 방법은 임의의 적당한 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 그 조합과 관련하여 구현될 수 있다. 적어도 일부 실시예들에서, 방법은 그 예들이 위에서 그리고 이하에서 제공되는 셀룰러 전화와 같은 적당하게 구성된 핸드헬드 컴퓨팅 디바이스에 의해 구현된다.
단계(900)는 핸드헬드 컴퓨팅 디바이스의 디스플레이 디바이스 상에서 수신된 터치 입력을 검출한다. 이 단계는 디바이스 상의 적당하게 구성된 터치 센서를 이용함으로써 수행될 수 있다. 일부 실시예들에서, 터치 입력은 디스플레이 디바이스 상의 어딘가에서 검출될 수 있다. 다른 실시예들에서, 디스플레이 디바이스의 미리 정의된 영역, 예컨대, 디스플레이 디바이스의 하부 절반, 디스플레이 디바이스의 하부 우측 코너 등등은 지문 영역으로서 지정될 수도 있다. 단계(902)는 디스플레이 디바이스의 개개의 픽셀들의 픽셀 회로들 사이의 갭 내에 적어도 부분적으로 형성된 복수의 PIN 다이오드 회로들을 이용하여 지문을 검출한다. 적어도 일부 실시예들에서, 이 단계는 터치 입력으로부터의 광의 반사를 최대화하기 위하여, 디스플레이 디바이스의 픽셀들의 전부 또는 대부분을 조명함으로써 수행될 수 있다. 적어도 일부 다른 실시예들에서, 이 단계는 터치 입력이 발생하는 국소화된 구역 또는 영역에서 복수의 픽셀들을 조명함으로써 수행될 수 있다. 국소화된 구역에서 조명된 픽셀들의 수는 전부는 아니더라도 대부분의 경우들에 있어서, 디스플레이 디바이스를 포함하는 픽셀들의 총 수의 절반, 1/4, 또는 심지어 1/8보다 수에 있어서 더 작을 것이다.
단계(904)는 검출된 지문이 컴퓨팅 디바이스 상에 저장된 지문 또는 지문 프로파일과 일치하는지 여부를 확인한다. 검출된 지문이 저장된 지문과 일치할 경우, 단계(906)는 핸드헬드 컴퓨팅 디바이스를 언록킹한다. 다른 한편으로, 검출된 지문이 저장된 지문과 일치하지 않을 경우, 단계(908)는 핸드헬드 컴퓨팅 디바이스를 언록킹하지 않는다.
위에서 설명된 바와 같은 예시적인 지문 센서를 고려하였으므로, PIN 다이오드 회로(500)(도 5)와 같은 PIN 다이오드 회로가 자체-보상 기능성을 구현하기 위하여 어떻게 이용될 수 있는지를 지금부터 고려한다.
자체-보상 AMOLED들
위에서 언급된 바와 같이, 다양한 실시예들에서, 능동 매트릭스 유기 발광 다이오드(AMOLED)들로서 형성된 일련의 PIN 다이오드들은 연관된 디스플레이가 자체-보상하는 것을 가능하게 할 수 있다. 이것은 도 5에서의 PIN 다이오드 회로(500)와 같은 PIN 다이오드 회로들의 일부로서 PIN 다이오드들을 이용함으로써 행해질 수 있다. 이러한 방식으로, PIN 다이오드 회로는 번-인 쟁점들 및 무라 쟁점들을 완화하기 위해 디스플레이 픽셀들을 자체-보상하기 위하여 이용되는 자체-보상 시스템의 일부를 포함한다. PIN 다이오드 회로들은 도 3 및 도 4에서 설명된 것과 동일한 방식으로 레이아웃(lay out)될 수 있고, 위에서 설명된 실시예들 중의 임의의 것을 포함할 수 있다. 구체적으로, PIN 다이오드들 또는 PIN 다이오드 회로들은 디스플레이의 영역의 밝기를 감지하기 위하여 이용될 수 있다. 즉, PIN 다이오드 회로들에 인접한 개별적인 픽셀들이 조명될 때, 대응하는 PIN 다이오드 회로들은 디스플레이의 영역의 밝기를 검출할 수 있다. 픽셀 또는 픽셀들의 조명은 개별적인 PIN 다이오드 회로들의 대응하는 커패시터들을 충전시킨다. 그 다음으로, 스캔-가능 회로부(510)(도 5)와 같은 스캔-가능 회로부는 전하 검출 회로부(512)가 개별적인 커패시터들 상에서의 전하를 검출하는 것을 가능하게 하기 위하여, 위에서 설명된 바와 같이, 스위칭 커패시터(508)를 턴 온(turn on) 할 수 있다. 그 다음으로, 개별적인 커패시터들 상에서의 전하의 값은 보상 인자의 연산을 가능하게 하기 위하여 전하 검출 회로부 또는 또 다른 프로세싱 컴포넌트에에 의해 이용될 수 있으며, 이 보상 인자는 그 후, 디스플레이의 개별적인 픽셀들, 또는 더욱 정확하게는, 디스플레이의 개별적인 픽셀 회로부를 프로그래밍하거나 구동하기 위하여 이용될 수 있는 교정된 밝기 값을 연산하기 위해 이용될 수 있다.
적어도 일부 실시예들에서, 각각의 커패시터 상에서의 전하 값은 보상 인자들에 대한 전하 값들의 맵핑을 제공하는 룩업 테이블(look-up table)에 맵핑될 수 있다. 그 다음으로, 보상 인자는 개별적인 PIN 다이오드 회로가 연관되는 대응하는 픽셀을 구동하기 위해 이용될 수 있는 교정된 밝기 값을 연산하기 위하여 이용될 수 있다.
번-인 및 무라 효과들뿐만 아니라, 개별적인 픽셀들의 일반적인 노후화로 인해, 주어진 조명에 대한 개별적인 픽셀들 상에서의 검출된 전하는 시간 경과에 따라 변동될 것이라는 것에 주목한다. 위에서 설명된 바와 같은 PIN 다이오드 회로를 이용함으로써, 픽셀 회로들은 방금 설명된 방식으로 자체-보상될 수 있다.
일부 실시예들에서, 특히, 더 큰 폼-팩터(form factor) 디스플레이들을 갖는 그러한 컴퓨팅 디바이스들에서는, PIN 다이오드 회로들이 픽셀마다, 2개의 픽셀들마다, 4 개의 픽셀들 마다 등등과 연관될 수 있다. PIN 다이오드 회로가 다수의 픽셀들과 연관되는 실시예들에서는, 그 픽셀들이 유닛(unit)들 또는 셀(cell)로서 취급될 수 있다. 그 다음으로, PIN 다이오드 회로는 유닛 또는 셀에 대응하는 영역의 밝기를 검출할 수 있다. 그 다음으로, 유닛 또는 셀은 전체로서, 위에서 그리고 이하에서 설명된 프로세스에 기초하여 보상될 수 있다.
적어도 일부 실시예들에서, 보상 프로세싱은 임의의 적당한 시간에 발생할 수 있다. 일부 사례들에서, 보상 프로세싱은 디바이스가 충전하고 있거나, 또는 그렇지 않을 경우에 이용 중이지 않을 때에 발생할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 보상 프로세싱은 하루마다 한 번, 한 달마다 한번, 또는 디바이스가 아이들(idle)인 임의의 시간에 발생할 수 있다.
도 10은 하나 이상의 실시예들에 따라 방법에서의 단계들을 설명하는 흐름도이다. 방법은 임의의 적당한 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 그 조합과 관련하여 구현될 수 있다. 적어도 일부 실시예들에서, 방법은 그 예들이 위에서 그리고 이하에서 제공되는 적당하게 구성된 컴퓨팅 디바이스에 의해 구현된다.
디스플레이 디바이스의 하나 이상의 픽셀들은 위에서 설명된 것과 같은 픽셀 회로부를 이용하여 조명된다(블록(1000)). 픽셀 또는 픽셀들이 조명될 때, 대응하는 밝기는 블록(1002)에서, 디스플레이 디바이스의 개개의 픽셀들의 픽셀 회로들 사이의 갭 내에 적어도 부분적으로 형성된 PIN 다이오드 회로를 이용하여 검출된다. 적어도 일부 실시예들에서, 픽셀 또는 픽셀들이 조명될 때, PIN 다이오드 회로는 위에서 설명된 바와 같이 조명을 검출하고, 대응하는 커패시터는 충전된다. 밝기는 위에서 설명된 바와 같이, PIN 다이오드 회로의 커패시터 상에서 대응하는 전하를 판독함으로써 검출된다. 검출된 밝기는 블록(1004)에서, 보상 인자를 확인하기 위하여 이용된다. 이것은 임의의 적당한 방법으로 행해질 수 있다. 예를 들어, 적어도 일부 실시예들에서, 커패시터 상에서의 대응하는 전하 값은 보상 인자들에 대한 전하 값들의 맵핑을 제공하는 룩업 테이블에 맵핑될 수 있다. 그 다음으로, 보상 인자는 교정된 밝기 값을 연산하기 위하여 이용된다(블록(1006)). 교정된 밝기 값은 픽셀 회로부에서 구동 TFT의 게이트를 구동하기 위하여 이용될 수 있는 전압의 형태로 존재할 수 있다. 예를 들어, 도 2의 회로에서, 구동 TFT(204)는, 그것이 그 게이트 상에서의 프로그래밍된 전압에 의해 제어된 정전류원으로서 거동하도록, 픽셀 회로(200)의 정상적인 동작 동안에 포화 시에 바이어싱된다(즉, |Vd|>|Vgs-Vt|). 이에 따라, 구동 TFT(204)의 게이트 상에서의 프로그래밍된 전압을 변경하는 것은 OLED(202)를 통한 전류를 변경하고, 이것에 의하여, 예측가능한 방식으로 그 밝기 또는 휘도를 제어한다. 픽셀들의 어레이에서의 각각의 OLED의 밝기 또는 휘도는 디스플레이를 위한 이미지를 포맷하기 위하여 픽셀 회로(200)의 구성을 이용하여 개별적으로 프로그래밍될 수 있다. 따라서, 교정된 밝기 값은 하나 이상의 픽셀들과 연관된 픽셀 회로부를 구동하기 위하여 이용된다(블록(1008)).
이러한 방식으로 AMOLED들을 보상하는 것은 통상의 기술자에 의해 인식되는 바와 같이, 무라 및 번-인과 연관된 쟁점들을 완화시킬 수 있다. 자체-보상 실시예들은 궁극적으로, 센서들을 위한 더 큰 영역을 가능하게 하는 더 작은 PPI를 가지는 텔레비전들과 같은 대형 디스플레이들의 맥락에서 특히 유용할 수 있다. 또한, 번-인 쟁점은 텔레비전 시나리오들에서 특히 극심하다. 또한, 번-인 및 무라 쟁점들을 완화시킴으로써, 이 쟁점들, 특히, 무라 쟁점이 수율을 감소시키는 가장 중요한 인자들 중의 하나이기 때문에, 제조 수율들이 증가될 수 있다. 또한, 설명된 실시예들은 궁극적으로, 디바이스들이 더 높은 PPI들로 제조되는 것을 가능하게 하는, 위에서 설명된 것과 같은 더 간단한 픽셀 회로를 가능하게 할 수 있다.
하나 이상의 실시예들에 따라 예시적인 방법을 고려하였으므로, 하나 이상의 실시예들에 따라 일부 구현 세부사항들을 지금부터 고려한다.
구현 세부사항들
일부 실시예들에서, 상기 설명된 지문 센서 기능성은 1-칩(one-chip) 구성에서 구현될 수 있다. 이 1-칩 구성은 판독 집적 회로뿐만 아니라 디스플레이 구동기 집적 회로를 포함할 것이다. 다른 실시예들에서, 상기 설명된 지문 센서 기능성은, 지문 센서들이 하나의 칩 상에 존재하는 반면, (전하 검출 회로부(512)로서 위에서 지칭된) 감지 집적 회로가 플렉스 재료를 통해 2 개 사이의 동작가능한 접속을 갖는 두 번째 칩 상에 존재할 2-칩 구성에서 구현될 수 있다. 상이한 칩들 상에서 판독 집적 회로 및 디스플레이 구동기 집적 회로를 유지하는 것은 판독 집적 회로와 연관된 저잡음 증폭 파라미터들과 반대로, 디스플레이 구동기의 더 높은 브레이크다운 전압(breakdown voltage)으로 인해, 양자의 동작을 가능하게 할 것이다.
저장 커패시터들의 퍼징 (purging)
동작의 과정 동안, PIN 다이오드들로부터의 약간의 누설 전류는 연관된 커패시터들이 작은 전하를 바람직하지 않게 취득하게 할 수도 있다. 이 사례들에서, 감지 회로부, 즉, 스캔-가능 회로부(510)(도 5)는 사전-충전(pre-charge) 전자들을 제거함으로써 저장 커패시터들을 퍼징할 수 있다. 이것은 지문 스캐너가 동작할 때에 센서 정확도를 개선시킬 수 있다.
멀티플렉서( Multiplexer )의 이용
일부 실시예들, 지문 센서 및 자체-보상 실시예들의 양자에서는, 멀티플렉서(multiplexer)(MUX)가 광 감지를 위하여 포함될 수 있다. 광 감지의 경우, 60 Hz와 같은 더 높은 리프레시 레이트(refresh rate)가 필요하지 않다. 오히려, 1 Hz, 2 Hz, 3 Hz 등등과 같은 훨씬 더 낮은 리프레시 레이트들이 사용될 수 있다. 이것은 1 라인이 50 픽셀들을 공유할 수 있는 50:1 MUX와 같은 대형 MUX들의 이용을 허용할 수 있다. 이에 따라, MUX로, 다수의 센서 라인들은 하나의 라인으로 접속될 수 있고, 동작은 타이밍에 기초하여 분배될 수 있다. 그래서, 예를 들어, 50:1 MUX로, 제1 센서 라인은 0 내지 0.02 초 타이밍을 이용하여 스캔될 수 있고, 제2 센서 라인은 0.02 내지 0.04 타이밍으로 스캔될 수 있는 등등과 같다.
옥사이드 TFT들의 이용
일부 실시예들에서는, 옥사이드 TFT들이 PIN 다이오드들을 구현하기 위하여 사용될 수 있다. 이것은 더 낮은 누설 전류를 포함하는 더욱 양호한 성능으로 인한 것이다.
마이크로- 미러(micro-mirror)들 및 광 가이드(light guide)들의 이용
일부 자체-보상 시나리오들에서, PIN 다이오드들은 PIN 다이오드에 의해 수광된 광의 양을 증가시키는 마이크로-미러들을 포함하도록 형성될 수 있다. 이것은 AMOLED들에 인접한 반사 증착 층을 패턴화함으로써 제조 동안에 행해질 수 있다. 임의의 적당한 유형의 반사 증착 층은 통상의 기술자에 의해 인식되는 바와 같이, 사용될 수 있다. 게다가, 도 5에서의 PIN 다이오드(504)와 같은, 광 감지 블록에서의 개별적인 PIN 다이오드들은 PIN 다이오드의 연관된 픽셀 또는 픽셀들로부터의 광 수광을 증대시키지만, 다른 픽셀들로부터 수광된 광의 양을 차단하거나 감소시키는 광-안내 구조를 포함하도록 형성될 수 있다. 예로서, 도 6에서는, 이웃하는 픽셀들로부터 적어도 일부 광을 차단하면서, 이방성-에칭된 측벽들이 PIN 다이오드의 연관된 픽셀 또는 픽셀들로부터 광을 채널화(channel)하기 위한 희망하는 높이로 비정질 실리콘(610)에 인접하게 형성될 수 있다.
이중 기능
적어도 일부 실시예들에서, 지문 센서를 제공하는 일련의 PIN 다이오드들은 자체-보상 기능을 지원하는 한, 이중 역할을 또한 행할 수 있다. 이 사례들에서, 설계 고려사항은 보상을 위하여 이용되는 디스플레이 입력으로부터 지문 센서를 결합해제(decouple)하는 것에 대해 주어진다. 구체적으로, 적당한 알고리즘은 결합해제를 달성하기 위하여 이용될 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 입력이 측정될 수 있고, 기본 잡음으로서 정규화될 수 있다. 지문 입력이 이용가능할 때, 잡음이 배제될 수 있다.
예시적인 컴퓨팅 디바이스
도 11은 위에서 설명된 지문 센서의 실시예들이 구현될 수 있는 예시적인 디바이스(1100)의 다양한 컴포넌트들을 예시한다. 예시적인 디바이스(1100)는 텔레비전과 같은 대형 디스플레이를 갖는 디바이스, 핸드헬드 디바이스 예컨대, 임의의 유형의 클라이언트 디바이스, 이동 전화, 태블릿 디바이스, 엔터테인먼트 디바이스, 게이밍 디바이스, 미디어 재생 디바이스, 및/또는 다른 유형의 디바이스를 포함하는 임의의 유형의 디바이스로서 구현될 수 있다. 예를 들어, 도 7 및 도 8의 디바이스는 예시적인 디바이스(1100)로서 구현될 수도 있다.
디바이스(1100)는 다른 디바이스들과의 디바이스 데이터(1104)의 유선 및/또는 무선 통신을 가능하게 하는 통신 트랜시버(communication transceiver)들(1102)을 포함한다. 추가적으로, 디바이스 데이터는 임의의 유형의 오디오, 비디오, 및/또는 이미지 데이터를 포함할 수 있다. 예시적인 트랜시버들은 다양한 IEEE 802.15(BluetoothTM) 표준들과 호환인 무선 개인 영역 네트워크(wireless personal area network)(WPAN) 라디오(radio)들, 다양한 IEEE 802.11(WiFiTM) 표준들 중의 임의의 것과 호환인 무선 로컬 영역 네트워크(wireless local area network)(WLAN) 라디오들, 셀룰러 전화 통신을 위한 무선 광역 네트워크(wireless wide area network)(WWAN) 라디오들, 다양한 IEEE 802.15(WiMAXTM) 표준들과 호환인 무선 도시 영역 네트워크(wireless metropolitan area network)(WMAN) 라디오들, 및 네트워크 데이터 통신을 위한 유선 로컬 영역 네트워크(local area network)(LAN) 이더넷 트랜시버들을 포함한다.
디바이스(1100)는 디바이스로의 사용자 선택가능한 입력들, 메시지들, 음악, 텔레비전 컨텐츠, 레코딩된 컨텐츠, 및 임의의 컨텐츠 및/또는 데이터 소스로부터 수신된 임의의 다른 유형의 오디오, 비디오, 및/또는 이미지 데이터와 같은 임의의 유형의 데이터, 미디어 컨텐츠, 및/또는 입력들이 이를 통해 수신될 수 있는 하나 이상의 데이터 입력 포트들(1106)을 또한 포함할 수도 있다. 데이터 입력 포트들은 USB 포트들, 동축 케이블 포트들, 및 플래시 메모리, DVD들, CD들 등등을 위한 (내부 커넥터들을 포함하는) 다른 직렬 또는 병렬 커넥터들을 포함할 수도 있다. 이 데이터 입력 포트들은 디바이스를 임의의 유형의 컴포넌트들, 주변기기들, 또는 마이크로폰들 및/또는 카메라들과 같은 액세서리들에 결합하기 위하여 이용될 수도 있다.
디바이스(1100)는 하나 이상의 프로세서들(예컨대, 마이크로프로세서들, 제어기들 등등 중의 임의의 것)의 프로세싱 시스템(1108), 및/또는 컴퓨터-실행가능 명령들을 프로세싱하는 시스템-온-칩(system-on-chip)(SoC)으로서 구현된 프로세서 및 메모리 시스템을 포함한다. 프로세서 시스템은, 집적 회로 또는 온-칩 시스템의 컴포넌트들, 애플리케이션-특정 집적 회로(application-specific integrated circuit)(ASIC), 필드 프로그래밍가능 게이트 어레이(field-programmable gate array)(FPGA), 복합 프로그래밍가능 로직 디바이스(complex programmable logic device)(CPLD), 및 실리콘 및/또는 다른 하드웨어인 다른 구현예들을 포함할 수 있는 하드웨어로 적어도 부분적으로 구현될 수도 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 디바이스는 1110으로 전반적으로 식별되는 프로세싱 및 제어 회로들과 관련하여 구현되는 소프트웨어, 하드웨어, 펌웨어, 또는 고정식 로직 회로부 중의 임의의 하나 또는 조합으로 구현될 수 있다. 디바이스(1100)는 디바이스 내에서 다양한 컴포넌트들을 결합하는 임의의 유형의 시스템 버스 또는 다른 데이터 및 커맨드 전송 시스템을 더 포함할 수도 있다. 시스템 버스는 상이한 버스 구조들 및 아키텍처들뿐만 아니라, 제어 및 데이터 라인들 중의 임의의 하나 또는 조합을 포함할 수 있다.
디바이스(1100)는 컴퓨팅 디바이스에 의해 액세스될 수 있고 데이터 및 실행가능한 명령들(예컨대, 소프트웨어 애플리케이션들, 프로그램들, 함수들 등등)의 지속적인 저장을 제공하는 데이터 저장 디바이스들과 같은, 데이터 저장을 가능하게 하는 컴퓨터-판독가능 저장 메모리(1112)를 또한 포함한다. 컴퓨터-판독가능 저장 메모리(1112)의 예들은 휘발성 메모리 및 비 휘발성 메모리, 고정식 및 분리가능 미디어 디바이스들, 및 컴퓨팅 디바이스 액세스를 위한 데이터를 유지하는 임의의 적당한 메모리 디바이스 또는 전자 데이터 저장장치를 포함한다. 컴퓨터-판독가능 저장 메모리는 랜덤 액세스 메모리(random access memory)(RAM), 판독 전용 메모리(read only memory)(ROM), 플래시 메모리, 및 다양한 메모리 디바이스 구성들인 다른 유형들의 저장 매체들의 다양한 구현예들을 포함할 수 있다. 디바이스(1100)는 대용량 저장 매체들 디바이스를 또한 포함할 수도 있다.
컴퓨터-판독가능 저장 메모리(1112)는 디바이스 데이터(1104), 다른 유형들의 정보 및/또는 데이터, 및 다양한 디바이스 애플리케이션들(1114)(예컨대, 소프트웨어 애플리케이션들)을 저장하기 위한 데이터 저장 메커니즘들을 제공한다. 예를 들어, 오퍼레이팅 시스템(1116)은 메모리 디바이스로 소프트웨어 명령들로서 유지될 수 있고, 프로세싱 시스템(1108)에 의해 실행될 수 있다. 디바이스 애플리케이션들은 제어 애플리케이션, 소프트웨어 애플리케이션, 신호-프로세싱 및 제어 모듈, 특정한 디바이스에 선천적인 코드, 특정한 디바이스를 위한 하드웨어 추상화 계층 등등의 임의의 형태와 같은 디바이스 관리자를 또한 포함할 수도 있다. 디바이스 애플리케이션들은 위에서 그리고 이하에서 설명된 바와 같은 지문 센서에 의해 감지된 지문에 기초하여 인증을 수행하는 애플리케이션을 또한 포함할 수 있다.
디바이스(1100)는, 오디오 시스템(1122)을 위한 오디오 데이터를 생성하고 및/또는 디스플레이 시스템(1124)을 위한 디스플레이 데이터를 생성하는 오디오 및/또는 비디오 프로세싱 시스템(1120)을 또한 포함한다. 디스플레이 시스템(1124)은 위에서 설명된 바와 같은 지문 센서(1125a)를 포함한다. 대안적으로 또는 추가적으로, 디스플레이 시스템(1124)은 자체-보상 회로(1125b)를 포함할 수 있다. 지문 센서 및 자체-보상 회로의 양자가 포함되는 사례들에서, 이러한 것은 위에서 설명된 바와 같이, 이중 기능성을 갖는 단일 컴포넌트로서 통합될 수 있다. 오디오 시스템 및/또는 디스플레이 시스템은 오디오, 비디오, 디스플레이, 및/또는 이미지 데이터를 프로세싱하고, 디스플레이하고, 및/또는 그렇지 않을 경우에 렌더링하는 임의의 디바이스들을 포함할 수도 있다. 디스플레이 및 데이터 오디오 신호들은 RF(radio frequency)(라디오 주파수) 링크, S 비디오 링크, HDMI(high-definition multimedia interface)(고해상도 멀티미디어 인터페이스), 콤포지트 비디오 링크(composite video link), 컴포넌트 비디오 링크(component video link), DVI(digital video interface)(디지털 비디오 인터페이스), 아날로그 오디오 접속, 또는 미디어 데이터 포트(1126)와 같은 다른 유사한 통신 링크를 통해 오디오 컴포넌트 및/또는 디스플레이 컴포넌트로 통신될 수 있다. 구현예들에서, 오디오 시스템 및/또는 디스플레이 시스템은 예시적인 디바이스의 통합된 컴포넌트들이다. 대안적으로, 오디오 시스템 및/또는 디스플레이 시스템은 예시적인 디바이스에 대한 외부의 주변 컴포넌트들이다.
디바이스(1100)는 예컨대, 디바이스가 이동 디바이스로서 구현될 때, 하나 이상의 전원들(1128)을 또한 포함할 수 있다. 전원들은 충전 및/또는 전력 시스템을 포함할 수도 있고, 플렉시블 스트립 배터리(flexible strip battery), 재충전가능한 배터리, 충전된 슈퍼-커패시터(super-capacitor), 및/또는 임의의 다른 유형의 능동 또는 수동 전원으로서 구현될 수 있다.
지문 센서 내장된 능동 매트릭스 유기 발광 다이오드(AMOLED) 디스플레이들 및 자체-보상 회로부의 실시예들은 특징들 및/또는 방법들에 특유한 언어로 설명되었지만, 첨부된 청구항들의 요지는 설명된 특정 특징들 또는 방법들로 반드시 제한되지는 않는다. 오히려, 특정 특징들 및 방법들은 지문 센서 내장된 능동 매트릭스 유기 발광 다이오드(AMOLED) 디스플레이들 및 자체-보상 회로부들의 예시적인 구현예들로서 개시되고, 다른 동등한 특징들 및 방법들은 첨부된 청구항들의 범위 내에 있도록 의도된다. 또한, 다양한 상이한 실시예들이 설명되고, 각각의 설명된 실시예는 독립적으로, 또는 하나 이상의 다른 설명된 실시예들과 관련하여 구현될 수 있다는 것이 인식되어야 한다.

Claims (20)

  1. 컴퓨팅 디바이스를 위한 디스플레이로서,
    기판;
    상기 기판 상에 형성된 픽셀들의 어레이 - 개별적인 픽셀들은 대응하는 픽셀 회로를 포함하고, 각각의 픽셀 회로는 능동 매트릭스 유기 발광 다이오드(AMOLED)를 포함하고, 개별적인 픽셀들은 갭에 의해 다른 픽셀들로부터 분리됨 -; 및
    상기 기판 상에 형성된 복수의 PIN 다이오드 회로들 - 개별적인 상기 PIN 다이오드 회로들은 개별적인 픽셀들을 분리시키는 각각의 개별적인 갭들 내에 적어도 부분적으로 형성됨 - 을 포함하고,
    각각의 개별적인 PIN 다이오드 회로는 상기 픽셀들의 어레이의 하나 이상의 픽셀들과 연관되고, 상기 픽셀들의 어레이가 자체-보상되는 것을 가능하게 하도록 구성되는, 디스플레이.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 PIN 다이오드 회로들은 개별적인 픽셀들을 분리시키는 연관된 갭들 내에 완전히 놓여 있는, 디스플레이.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 PIN 다이오드 회로들은 능동 매트릭스 유기 발광 다이오드(AMOLED)로서 구현된 PIN 다이오드를 포함하는, 디스플레이.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 픽셀들의 어레이는 복수의 4-픽셀 셀들을 포함하고, 개별적인 4-픽셀 셀들은 연관된 PIN 다이오드 회로를 가지는, 디스플레이.
  5. 제1항에 있어서,
    각각의 PIN 다이오드 회로는 PIN 다이오드 및 상기 PIN 다이오드에 걸쳐 접속된 커패시터를 포함하는 광 감지 블록, 및 상기 광 감지 블록에 접속된 스위칭 트랜지스터를 포함하는, 디스플레이.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 PIN 다이오드 회로들은 능동 매트릭스 유기 발광 다이오드(AMOLED) - 이 AMOLED의 적어도 일부가 비정질 실리콘을 포함함 - 로서 구현된 PIN 다이오드를 포함하는, 디스플레이.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 PIN 다이오드 회로들은 개별적인 픽셀들을 분리시키는 연관된 갭들 내에 완전히 놓여 있고, 각각의 PIN 다이오드 회로는 PIN 다이오드 및 상기 PIN 다이오드에 걸쳐 접속된 커패시터를 포함하는 광 감지 블록, 및 상기 광 감지 블록에 접속된 스위칭 트랜지스터를 포함하는, 디스플레이.
  8. 제1항에 있어서,
    각각의 PIN 다이오드 회로는 PIN 다이오드 및 상기 PIN 다이오드에 걸쳐 접속된 커패시터를 포함하는 광 감지 블록, 및 상기 광 감지 블록에 접속된 스위칭 트랜지스터를 포함하고, 상기 PIN 다이오드는 능동 매트릭스 유기 발광 다이오드(AMOLED) - 이 AMOLED의 적어도 일부가 비정질 실리콘을 포함함 - 로서 구현되는, 디스플레이.
  9. 컴퓨팅 디바이스로서,
    프로세싱 시스템;
    디스플레이를 포함하고, 상기 디스플레이는:
    기판;
    상기 기판 상에 형성된 픽셀들의 어레이 - 개별적인 픽셀들은 대응하는 픽셀 회로를 포함하고, 각각의 픽셀 회로는 능동 매트릭스 유기 발광 다이오드(AMOLED)를 포함하고, 개별적인 픽셀들은 갭에 의해 다른 픽셀들로부터 분리됨 -; 및
    상기 기판 상에 형성된 자체-보상 시스템 - 상기 자체-보상 시스템은 복수의 PIN 다이오드 회로들을 포함하고 개별적인 상기 PIN 다이오드 회로들은 개별적인 픽셀들을 분리시키는 각각의 개별적인 갭들 내에 적어도 부분적으로 형성됨 - 을 포함하는, 컴퓨팅 디바이스.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 PIN 다이오드 회로들은 개별적인 픽셀들을 분리시키는 연관된 갭들 내에 완전히 놓여 있는, 컴퓨팅 디바이스.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 PIN 다이오드 회로들은 능동 매트릭스 유기 발광 다이오드(AMOLED)로서 구현된 PIN 다이오드를 포함하는, 컴퓨팅 디바이스.
  12. 제9항에 있어서,
    각각의 PIN 다이오드 회로는 PIN 다이오드 및 상기 PIN 다이오드에 걸쳐 접속된 커패시터를 포함하는 광 감지 블록, 및 상기 광 감지 블록에 접속된 스위칭 트랜지스터를 포함하고, 상기 복수의 PIN 다이오드 회로들은 이중 역할 지문 센서를 포함하는, 컴퓨팅 디바이스.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 PIN 다이오드 회로들은 능동 매트릭스 유기 발광 다이오드(AMOLED) - 이 AMOLED의 적어도 일부가 비정질 실리콘을 포함함 - 로서 구현된 PIN 다이오드를 포함하는, 컴퓨팅 디바이스.
  14. 능동 매트릭스 유기 발광 다이오드(AMOLED) 디스플레이를 자체-보상하기 위한 방법으로서,
    픽셀 회로부를 이용하여, 디스플레이 디바이스의 하나 이상의 픽셀들을 조명하는 단계 - 개별적인 픽셀들은 갭에 의해 다른 픽셀들로부터 분리됨 -;
    상기 디스플레이 디바이스의 각각의 픽셀들의 픽셀 회로들 사이의 갭 내에 적어도 부분적으로 형성된 적어도 하나의 PIN 다이오드 회로를 이용하여, 대응하는 밝기를 검출하는 단계;
    보상 인자를 확인하기 위하여 상기 검출된 밝기를 이용하는 단계;
    교정된 밝기 값을 연산하기 위하여 상기 보상 인자를 이용하는 단계; 및
    하나 이상의 픽셀들과 연관된 픽셀 회로부를 구동하기 위하여 상기 교정된 밝기 값을 이용하는 단계를 포함하는, 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    보상 인자를 확인하기 위하여 상기 검출된 밝기를 이용하는 상기 단계는 상기 적어도 하나의 PIN 다이오드 회로의 커패시터 상의 전하들을 대응하는 보상 인자에 맵핑하는 룩업 테이블을 이용하는 단계를 포함하는, 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 PIN 다이오드 회로는 PIN 다이오드 및 상기 PIN 다이오드에 걸쳐 접속된 커패시터를 포함하는 광 감지 블록, 및 상기 광 감지 블록에 접속된 스위칭 트랜지스터를 포함하는, 방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 PIN 다이오드 회로는 픽셀 회로들 사이의 상기 갭 내에 완전히 놓여 있는, 방법.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 PIN 다이오드 회로는 능동 매트릭스 유기 발광 다이오드(AMOLED)로서 구현된 PIN 다이오드를 포함하는, 방법.
  19. 제14항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 PIN 다이오드 회로는 PIN 다이오드 및 상기 PIN 다이오드에 걸쳐 접속된 커패시터를 포함하는 광 감지 블록, 및 상기 광 감지 블록에 접속된 스위칭 트랜지스터를 포함하고, 상기 PIN 다이오드는 능동 매트릭스 유기 발광 다이오드(AMOLED)로서 구현되는, 방법.
  20. 제14항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 PIN 다이오드 회로는 픽셀 회로들 사이의 상기 갭 내에 완전히 놓여 있고;
    상기 적어도 하나의 PIN 다이오드 회로는 PIN 다이오드 및 상기 PIN 다이오드에 걸쳐 접속된 커패시터를 포함하는 광 감지 블록, 및 상기 광 감지 블록에 접속된 스위칭 트랜지스터를 포함하는, 방법.
KR1020170040094A 2016-03-30 2017-03-29 내장된 능동 매트릭스 유기 발광 다이오드(ａｍｏｌｅｄ) 지문 센서 및 자체-보상 ａｍｏｌｅｄ KR20170113361A (ko)

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