KR20180023097A - 표시 장치 - Google Patents
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Abstract
표시 장치는 표시 영역 및 상기 표시 영역을 둘러싸는 비표시 영역을 포함하는 베이스 기판; 상기 베이스 기판의 상기 표시 영역 상에 제공된 표시 소자; 상기 베이스 기판 상부에 제공된 윈도우; 및 상기 베이스 기판과 상기 윈도우 사이에 제공되고, 사용자의 터치에 따라 상기 윈도우를 통해 입사되는 빛을 검출하여 상기 사용자의 지문 정보를 센싱하는 포토 센서 어레이를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 포토 센서 어레이는 상기 표시 소자 중 상기 포토 센서 어레이와 인접한 영역에 제공된 포토 센서 어레이용 표시 소자로부터 발생되어 상기 사용자에 의해 반사된 빛을 검출할 수 있다.
Description
본 발명은 표시 장치에 관한 것이다.
최근의 표시 장치는 영상을 표시하는 기능 외에, 다양한 기능이 추가되고 있는데, 그 일환으로서 지문 센싱 소자를 포함한 표시 장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
일반적으로 지문 센싱 소자를 갖는 표시 장치는 광학 센싱 방식 또는 정전 용량 방식으로 지문을 센싱한다. 광학 센싱 방식으로 지문을 센싱하는 표시 장치는 표시 패널에 접촉된 물체가 지문의 산(ridge)인지 또는 골(valley) 인지에 따라 가변되는 반사광의 차이를 분별하여 지문을 센싱한다. 정전 용량 방식으로 지문을 센싱하는 표시 장치는 표시 패널에 접촉된 물체가 지문의 산(ridge)인지 골(valley)인지에 따라 가변되는 정전 용량의 차이를 분별하여 지문을 센싱한다.
한편, 지문 센싱 소자를 외장형으로 표시 패널에 조립하는 경우가 있으나, 최근의 표시 장치는 데드 스페이스를 줄이는 추세에 있어, 외장형 지문 센싱 소자를 배치할 공간적 제약이 크다.
본 발명은 공간적 제약이 없고, 포토 센서의 수광 효율을 향상시켜 지문 센싱 감도를 높일 수 있는 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 표시 영역 및 상기 표시 영역을 둘러싸는 비표시 영역을 포함하는 베이스 기판; 상기 베이스 기판의 상기 표시 영역 상에 제공된 표시 소자; 상기 베이스 기판 상부에 제공된 윈도우; 및 상기 베이스 기판과 상기 윈도우 사이에 제공되고, 사용자의 터치에 따라 상기 윈도우를 통해 입사되는 빛을 검출하여 상기 사용자의 지문 정보를 센싱하는 포토 센서 어레이를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 포토 센서 어레이는 상기 표시 소자 중 상기 포토 센서 어레이와 인접한 영역에 제공된 포토 센서 어레이용 표시 소자로부터 발생되어 상기 사용자에 의해 반사된 빛을 검출할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 포토 센서 어레이는 상기 윈도우의 일면에서 상기 베이스 기판의 상기 비표시 영역에 대응되도록 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 윈도우는 상기 사용자의 지문 정보를 센싱하기 위해 상기 사용자의 터치가 이루어지는 지문 컨택 영역을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 지문 컨택 영역은 상기 베이스 기판의 상기 표시 영역의 일부에 대응되며 상기 윈도우의 상기 일면과 마주보는 타면에 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 지문 컨택 영역은 상기 윈도우의 상기 타면에서 상기 베이스 기판의 상기 표시 영역과 상기 비표시 영역 사이에 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 지문 컨택 영역의 일측은 상기 포토 센서 어레이와 인접하게 배치되고 상기 지문 컨택 영역의 일측과 마주보는 타측은 상기 포토 센서 어레이용 표시 소자가 배치되는 영역과 일부 중첩되게 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 지문 컨택 영역의 상기 일측은 상기 포토 센서 어레이와 일정 간격 이격될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 포토 센서 어레이는 상기 베이스 기판의 상기 표시 영역에 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 표시 소자는 복수의 화소를 구비할 수 있다. 여기서, 상기 복수의 화소 각각은 상기 베이스 기판 상에 제공된 적어도 하나 이상의 박막 트랜지스터 및 상기 박막 트랜지스터에 연결된 유기 발광 소자를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 포토 센서 어레이는 적어도 하나 이상의 포토 센서를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 포토 센서는 상기 포토 센서 어레이용 표시 소자의 구동 방향과 동일한 방향을 따라 상기 윈도우의 상기 일면에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 지문 센싱 감도를 향상시킨 표시 장치를 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 표시 패널을 설명하기 위한 평면도이다.
도 3은 도 1의 윈도우를 설명하기 위한 평면도이다.
도 4는 도 1의 Ⅰ ~ Ⅰ' 선에 따른 단면도이다.
도 5는 도 4의 E1을 확대한 단면도이다.
도 6은 도 5의 표시 장치를 위에서 바라본 모습을 도시한 평면도이다.
도 7a는 도 6에 도시된 표시 장치를 이용해 지문을 센싱하는 방법을 설명한 단면도이다.
도 7b는 도 7a에 도시된 표시 장치를 이용해 지문을 센싱하는 방법을 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 8은 도 7a 및 도 7b의 포토 센서 어레이를 통해 센싱된 사용자의 지문 정보를 나타난 시뮬레이션 결과이다.
도 9는 도 5에 도시된 표시 장치에 있어서, 포토 센서용 발광 영역, 지문 컨택 영역, 및 포토 센서 어레이 영역을 나타낸 단면도이다.
도 10은 도 9의 포토 센서 어레이를 다른 실시예에 따라 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1의 표시 패널을 설명하기 위한 평면도이다.
도 3은 도 1의 윈도우를 설명하기 위한 평면도이다.
도 4는 도 1의 Ⅰ ~ Ⅰ' 선에 따른 단면도이다.
도 5는 도 4의 E1을 확대한 단면도이다.
도 6은 도 5의 표시 장치를 위에서 바라본 모습을 도시한 평면도이다.
도 7a는 도 6에 도시된 표시 장치를 이용해 지문을 센싱하는 방법을 설명한 단면도이다.
도 7b는 도 7a에 도시된 표시 장치를 이용해 지문을 센싱하는 방법을 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 8은 도 7a 및 도 7b의 포토 센서 어레이를 통해 센싱된 사용자의 지문 정보를 나타난 시뮬레이션 결과이다.
도 9는 도 5에 도시된 표시 장치에 있어서, 포토 센서용 발광 영역, 지문 컨택 영역, 및 포토 센서 어레이 영역을 나타낸 단면도이다.
도 10은 도 9의 포토 센서 어레이를 다른 실시예에 따라 도시한 단면도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 또한, 본 명세서에 있어서, 어느 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 상(on)에 형성되었다고 할 경우, 상기 형성된 방향은 상부 방향만 한정되지 않으며 측면이나 하부 방향으로 형성된 것을 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 표시 패널을 설명하기 위한 평면도이고, 도 3은 도 1의 윈도우를 설명하기 위한 평면도이며 도 4는 도 1의 Ⅰ ~ Ⅰ' 선에 따른 단면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 다양한 형상으로 마련될 수 있으며, 예를 들어, 서로 평행한 두 쌍의 변들을 가지는 직사각형의 판상으로 제공될 수 있다. 상기 표시 장치가 직사각형의 판상으로 제공되는 경우, 두 쌍의 변들 중 어느 한 쌍의 변이 다른 한 쌍의 변보다 길게 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 설명의 편의를 위해 상기 표시 장치가 한 쌍의 장 변과, 한 쌍의 단 변을 갖는 직사각 형상인 경우를 나타내며, 상기 장 변의 연장 방향을 제1 방향(D1), 상기 단 변의 연장 방향을 제2 방향(D2)으로 나타내었다.
상기 표시 장치는 영상을 표시하는 표시 소자(103)들이 제공된 표시 패널(100) 및 상기 표시 패널(100) 상부에 제공된 윈도우(200)를 포함한다. 상기 표시 장치는 사용자의 손이나 별도의 입력 수단을 통해 터치 이벤트를 인식하고 상기 사용자의 지문을 센싱하는 전자 장치를 포함할 수 있다.
상기 표시 패널(100)은 베이스 기판(101) 및 상기 베이스 기판(101) 상에 제공된 상기 표시 소자(103)를 포함한다.
상기 베이스 기판(101)은 영상이 표시되는 표시 영역(DA) 및 상기 표시 영역(DA)의 가장자리의 적어도 일측을 둘러싸는 비표시 영역(NDA)을 포함할 수 있다.
상기 베이스 기판(101)의 상기 표시 영역(DA)은 복수의 화소(PXL)를 포함하는 상기 표시 소자(103)들이 제공되어 영상을 표시하는 영역이다. 상기 영상은 임의의 시각 정보, 예를 들어, 텍스트, 비디오, 사진, 2차원 또는 3차원 영상 등을 포함할 수 있다.
상기 표시 영역(DA)은 상기 표시 패널(100)의 중앙부에 위치하며 상기 비표시 영역(NDA)에 비해 상대적으로 큰 면적을 가질 수 있다.
상기 베이스 기판(101)은 가요성을 가지는 절연성 물질로 이루어질 수 있다. 상기 베이스 기판(101)은 예를 들어, 유리, 고분자 금속 등의 다양한 재료로 이루어질 수 있다. 상기 베이스 기판(101)은 특히 고분자 유기물로 이루어진 절연성 기판일 수 있다. 상기 고분자 유기물을 포함하는 절연성 기판 재료로는 폴리스티렌(polystyrene), 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol), 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethyl methacrylate), 폴리에테르술폰(polyethersulfone), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리에테르이미드(polyetherimide), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide), 폴리아릴레이트(polyarylate), 폴리이미드(polyimide), 폴리카보네이트(polycarbonate), 트리아세테이트 셀룰로오스(triacetate cellulose), 셀룰로오스아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate) 등이 있다. 그러나, 상기 베이스 기판(101)을 이루는 재료로는 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 상기 베이스 기판(101)은 유리 섬유 강화 플라스틱(FRP, Fiber glass reinforced plastic)으로 이루어질 수 있다.
상기 복수의 화소(PXL)는 유기층을 포함하는 유기 발광 소자일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 액정 소자, 전기 영동 소자, 전기 습윤 소자 등 다양한 형태로 구현될 수 있다. 상기 복수의 화소(PXL)는 상기 베이스 기판(101)의 상기 표시 영역(DA)에 제공되며 각 화소(PXL)는 영상을 표시하는 최소 단위로서 복수 개로 제공될 수 있다. 상기 화소(PXL)는 백색 광 및/또는 컬러 광을 출사하는 유기 발광 소자를 포함할 수 있다. 상기 각 화소(PXL)는 적색, 녹색, 및 청색 중 어느 하나의 색을 출사할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 시안, 마젠타, 옐로우 등의 색을 출사할 수 있다. 상기 각 화소(PXL)는 배선부(미도시)에 연결된 박막 트랜지스터(미도시) 및 상기 박막 트랜지스터(미도시)에 연결된 유기 발광 소자를 포함할 수 있다.
상기 베이스 기판(101)의 상기 비표시 영역(NDA)은 상기 화소들(PXL)이 제공되지 않은 영역으로서, 영상이 표시되지 않고 외부의 케이스(미도시)와 결합하는 베젤 영역일 수 있다. 상기 비표시 영역(NDA)에는 상기 화소들(PXL)을 구동하는 구동부(미도시)가 제공될 수 있다. 상기 비표시 영역(NDA)은 포토 센서 어레이 영역(PSAA)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 표시 패널(100)은 상기 표시 소자(103)의 상부에 배치되어 상기 표시 소자(103)를 커버함으로써 외부로부터의 수분이나 산소가 상기 표시 소자(103)에 유입되는 것을 차단하는 봉지막(190)을 더 포함한다. 상기 봉지막(190)은 단일층으로 이루어질 수 있으나, 다중층으로 이루어질 수 있다.
상기 윈도우(200)는 상기 표시 패널(100)의 상부에 배치되어 상기 표시 패널(100)의 표시면을 보호하는 최외곽 커버 부재일 수 있다. 상기 윈도우(200)는 접착층(400)을 통해 상기 표시 패널(100)의 전면을 커버할 수 있다. 상기 접착층(400)은 광학적으로 투명도가 높은 수지 계열의 재질, 예를 들어, OCR(Optically Clear Resin)로 선택될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 윈도우(200)는 상기 표시 패널(100)의 상기 표시 영역(DA)에 대응되는 표시 영역(DA)과 상기 표시 영역(DA)을 둘러싸는 비표시 영역(NDA)을 포함한다. 상기 윈도우(200)의 상기 비표시 영역(NDA)은 상기 표시 패널(100)의 상기 비표시 영역(NDA)에 대응할 수 있다.
상기 윈도우(200)의 일면(예를 들어, 배면)에는 상기 베이스 기판(101)의 상기 포토 센서 어레이 영역(PASS)에 대응되게 배치되는 포토 센서 어레이(300)가 제공될 수 있다. 상기 윈도우(200)의 상기 일면은 상기 표시 패널(100)과 마주보는 면일 수 있다.
상기 포토 센서 어레이(300)는 상기 제2 방향(D2)을 따라 연장될 수 있다. 상기 포토 센서 어레이(300)는 상기 표시 패널(100)의 상기 포토 센서 어레이 영역(PSAA)에 대응되도록 상기 윈도우(200)의 상기 비표시 영역(NDA)의 적어도 일측에 배치될 수 있다. 여기서, 상기 포토 센서 어레이(300)는 상기 제2 방향(D2)을 따라 연장되는 복수의 포토 센서(미도시) 및 상기 복수의 포토 센서 각각에 연결된 리드 아웃 라인(미도시)을 포함할 수 있다.
상기 윈도우(200)의 상기 일면과 마주보는 타면(예를 들어, 전면)에는 지문 컨택 영역(FCA)이 제공될 수 있다. 상기 지문 컨택 영역(FCA)은 상기 사용자의 손이 직접 접촉되는 영역으로, 상기 지문 컨택 영역(FCA)에 접촉되는 상기 사용자의 지문 정보는 상기 포토 센서 어레이(300)를 통해 센싱될 수 있다. 상기 지문 컨택 영역(FCA)은 상기 윈도우(200)의 상기 표시 영역(DA) 내에 배치될 수 있다.
상술한 실시예에서, 상기 포토 센서 어레이(300)가 상기 윈도우(200) 및 상기 표시 패널(100) 각각의 상기 비표시 영역(NDA) 내에 배치되는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 포토 센서 어레이(300)는 상기 윈도우(200) 및 상기 표시 패널(100) 각각의 상기 표시 영역(DA) 내에 배치될 수 있다. 이러한 경우, 상기 지문 컨택 영역(FCA)은 상기 윈도우(200)의 상기 표시 영역(DA) 내에 배치될 수 있다.
도 5는 도 4의 E1를 확대한 단면도이며 도 6은 도 5의 표시 장치를 위에서 바라본 모습을 도시한 평면도이다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 표시 패널(100) 및 상기 표시 패널(100) 상에 배치된 윈도우(200)를 포함한다. 또한, 상기 표시 장치는 상기 표시 패널(100)과 상기 윈도우(200) 사이에 제공된 포토 센서 어레이(300) 및 상기 표시 패널(100)과 상기 윈도우(200)를 결합하는 접착층(400)을 더 포함한다.
상기 표시 패널(100)은 베이스 기판(101), 상기 베이스 기판(101) 상에 제공된 표시 소자(103), 및 상기 표시 소자(103) 상에 제공된 봉지막(190)을 포함한다.
상기 베이스 기판(101)은 표시 영역(DA) 및 비표시 영역(NDA)을 포함한다.
상기 베이스 기판(101)의 상기 표시 영역(DA)은 포토 센서용 발광 영역(LEA_PS)을 포함한다. 상기 포토 센서용 발광 영역(LEA_PS)에는 상기 표시 소자(103) 중에서 상기 포토 센서 어레이(300)와 인접한 복수의 화소들(103a)이 배치될 수 있다. 이하, 편의를 위해 상기 포토 센서 어레이(300)와 인접한 복수의 화소들(103a)을 포토 센서 어레이용 표시 소자들(103a)로 지칭하기로 한다.
상기 포토 센서 어레이용 표시 소자들(103a)은 백색 광 및/또는 컬러 광을 출사하는 유기 발광 소자를 포함한다. 이로 인해, 상기 포토 센서 어레이용 표시 소자들(103a)은 상기 포토 센서 어레이(300)가 사용자의 손의 지문 정보를 센싱하는 동안 광원으로 사용될 수 있다.
상기 베이스 기판(101)의 상기 비표시 영역(NDA)은 상기 포토 센서 어레이(300)와 대응되는 포토 센서 어레이 영역(PSAA)을 포함한다.
상기 포토 센서 어레이(300)는 상기 윈도우(200)의 일면에 제공된다. 이로 인해, 상기 포토 센서 어레이(300)는 상기 윈도우(200)와 상기 표시 패널(100) 사이에 제공될 수 있다. 여기서, 상기 포토 센서 어레이(300)는 상기 포토 센서 어레이용 표시 소자들(103a)의 구동 방향과 동일한 방향을 따라 배치되는 복수의 포토 센서(미도시) 및 상기 복수의 포토 센서 각각에 연결된 리드 아웃 라인(미도시)을 포함할 수 있다.
상기 윈도우(200)는 지문 컨택 영역(FCA)을 포함한다. 상기 지문 컨택 영역(FCA)은 상기 윈도우(200)의 상기 일면과 마주보는 타면에 제공될 수 있다.
상기 지문 컨택 영역(FCA)은 상기 베이스 기판(101)의 상기 표시 영역(DA)의 일부에 대응되도록 상기 윈도우(200)의 상기 타면에 배치된다. 또한, 상기 지문 컨택 영역(FCA)은 상기 베이스 기판(101)의 상기 표시 영역(DA) 내에서 상기 베이스 기판(101)의 상기 표시 영역(DA)과 상기 비표시 영역(NDA) 사이에 제공될 수 있다.
상기 지문 컨택 영역(FCA)의 일측은 상기 포토 센서 어레이(300)와 인접하게 배치되고, 상기 지문 컨택 영역(FCA)의 타측은 상기 포토 센서용 발광 영역(LEA_PS)의 일부와 중첩될 수 있다.
한편, 상기 사용자의 손이 상기 지문 컨택 영역(FCA)에 접촉되는 경우, 상기 표시 장치는 상기 사용자의 지문 정보를 센싱하기 위한 기능을 수행한다. 이러한 경우, 상기 포토 센서 어레이용 표시 소자들(103a)은 순차적으로 구동을 하여 백색광 및/또는 컬러 광을 출사한다. 상기 포토 센서 어레이용 표시 소자들(103a) 각각에서 출사된 광은 상기 지문 컨택 영역(FCA)에 접촉된 상기 사용자의 손에 의해 반사되어 상기 포토 센서 어레이(300)에 공급된다. 상기 포토 센서 어레이(300)는 상기 포토 센서 어레이용 표시 소자들(103a)로부터 출사된 광을 이용하여 상기 사용자의 손의 지문 정보를 센싱한다.
이와 같이, 상기 포토 센서 어레이용 표시 소자들(103a)이 상기 포토 센서 어레이(300)의 광원으로 사용됨에 따라, 상기 사용자의 손의 지문 정보를 센싱하기 위한 별도의 광원이 제공되지 않을 수 있다.
또한, 상기 포토 센서 어레이(300)의 광원으로 사용되는 상기 포토 센서 어레이용 표시 소자들(103a)이 상기 포토 센서 어레이(300)와 인접한 영역에 배치됨에 따라 상기 포토 센서 어레이용 표시 소자들(103a)에서 출사되어 상기 포토 센서 어레이(300)에 도달하는 광량이 충분해질 수 있다. 따라서, 상기 포토 센서 어레이(300)의 수광 효율이 향상되어 상기 사용자의 손의 지문 정보를 센싱하는 감도가 높아질 수 있다.
이와 더불어, 지문 센싱 소자를 외장형으로 표시 패널에 조립하는 기존의 표시 장치에 비해, 상기 베이스 기판(101)의 비표시 영역(NDA) 내에 상기 포토 센서 어레이(300)를 배치하여 지문 센싱 소자를 위한 공간적 제약이 최소화될 수 있다.
도 7a는 도 6에 도시된 표시 장치를 이용해 지문을 센싱하는 방법을 설명한 단면도이고, 도 7b는 도 7a에 도시된 표시 장치를 이용해 지문을 센싱하는 방법을 설명하기 위한 분해 사시도이며, 도 8은 도 7a 및 도 7b의 포토 센서 어레이를 통해 센싱된 사용자의 지문 정보를 나타난 시뮬레이션 결과이다.
우선, 도 6, 도 7a, 및 도 7b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 표시 패널(100), 윈도우(200), 및 포토 센서 어레이(300)를 포함한다. 또한, 상기 표시 장치는 지문 센싱 및/또는 영상 표시를 제어하는 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
사용자의 손(10)이 상기 윈도우(200)의 지문 컨택 영역(FCA)을 접촉할 때, 포토 센서용 발광 영역(LEA_PS)에 배치된 포토 센서 어레이용 표시 소자들(103a)은 발광을 한다. 여기서, 상기 포토 센서용 발광 영역(LEA_PS)은 상기 사용자의 손(10)이 상기 지문 컨택 영역(FCA)에 접촉되지 않는 경우 상기 표시 패널(100)의 표시 영역(DA)으로서 영상을 표시할 수 있다. 또한, 상기 지문 컨택 영역(FCA)은 상기 사용자의 손(10)이 접촉되지 않는 경우 상기 윈도우(200)의 표시 영역(DA)으로서 상기 영상을 표시할 수 있다.
상기 포토 센서 어레이용 표시 소자들(103a)로부터 출사된 광은 상기 사용자의 손(10)에 도달한 후 상기 사용자의 손(10)에서 반사되어 상기 포토 센서 어레이(300)로 입사될 수 있다. 상기 포토 센서 어레이(300)는 상기 입사된 광을 이용하여 상기 사용자의 손(10)의 지문 정보를 센싱할 수 있다.
상기 제어부는 상기 포토 센서 어레이(300)에서 센싱된 상기 사용자의 손(10)의 지문 정보가 등록된 지문 정보로 센싱되면, 상기 표시 장치를 언락하여 상기 표시 패널(100)에 영상이 표시되게 한다.
한편, 상기 포토 센서 어레이용 표시 소자들(103a)은 상기 포토 센서용 발광 영역(LEA_PS)에서 행 방향 및 상기 행 방향과 교차하는 열 방향으로 매트릭스(matrix) 형태로 배열될 수 있다.
상기 포토 센서 어레이용 표시 소자들(103a)은 상기 사용자의 손(10)이 상기 지문 컨택 영역(FCA)에 접촉되면 상기 행 방향을 따라 순차적으로 구동될 수 있다. 여기서, 상기 포토 센서 어레이(300)는 상기 윈도우(200)의 배면에서 상기 열 방향에 따라 배열된 복수의 포토 센서들(미도시)을 포함할 수 있다. 상기 복수의 포토 센서들 각각은 상기 행 방향을 따라 구동되는 상기 포토 센서 어레이용 표시 소자들(103a)과 동일 선상에 배치될 수 있다.
만일, 상기 사용자의 손(10)이 상기 지문 컨택 영역(FCA) 중 일부에 접촉되면, 상기 사용자의 손(10)이 접촉한 영역 하부의 상기 포토 센서용 발광 영역(LEA_PS)에 배치되는 상기 포토 센서 어레이용 표시 소자들(103a)은 행 방향을 따라 순차적으로 구동하여 광을 발생한다. 상기 포토 센서 어레이용 표시 소자들(103a)로부터 출사된 광은 상기 사용자의 손(10)에 의해 반사되어 상기 광을 출사하는 상기 포토 센서 어레이용 표시 소자들(103a)과 동일 선상에 배치되는 포토 센서로 제공될 수 있다. 상기 포토 센서는 상기 입사된 광을 이용하여 상기 지문 컨택 영역(FCA)에 접촉한 상기 사용자의 손(10)의 지문 정보를 센싱한다.
즉, 상기 행 방향을 따라 순차적으로 구동되는 상기 포토 센서 어레이용 표시 소자들(103a)과 상기 포토 센서 어레이(300)에 구비된 복수의 포토 센서들의 배치 방향이 동일한 경우, 상기 사용자의 손(10)의 지문 정보는 도 8에 도시된 바와 같이 상기 행 방향을 따라 순차적으로 센싱될 수 있다.
상술한 실시예에서, 상기 포토 센서 어레이용 표시 소자들(103a)이 상기 행 방향을 따라 순차적으로 구동하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 포토 센서 어레이용 표시 소자들(103a)은 상기 열 방향을 따라 순차적으로 구동할 수 있다.
도 9는 도 5에 도시된 표시 장치에 있어서, 포토 센서용 발광 영역, 지문 컨택 영역, 및 포토 센서 어레이 영역을 나타낸 단면도이다. 도 9에 있어서, 상기 포토 센서용 발광 영역의 포토 센서 어레이용 표시 소자들은 복수개로 배치되나, 설명의 편의를 위해 하나의 포토 센서 어레이용 표시 소자만을 도시하였다. 또한, 도 9에 있어서, 상기 표시 장치는 터치 어레이를 포함할 수 있으나, 편의를 위해 상기 터치 어레이에 대한 도시를 생략하였다.
도 5 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 표시 패널(100)과, 상기 표시 패널(100) 상부에 배치된 윈도우(200), 및 상기 표시 패널(100)과 상기 윈도우(200) 사이에 배치된 포토 센서 어레이(300)를 포함한다.
상기 표시 패널(100)은 표시 영역(DA)과 비표시 영역(NDA)으로 구분되는 베이스 기판(101)을 포함한다. 상기 베이스 기판(101)의 상기 표시 영역(DA)은 포토 센서용 발광 영역(LEA_PS)을 포함하고, 상기 베이스 기판(101)의 상기 비표시 영역(NDA)은 포토 센서 어레이 영역(PSAA)을 포함할 수 있다.
상기 윈도우(200)는 사용자의 손(10)이 접촉되는 지문 컨택 영역(FCA)을 포함한다.
상기 베이스 기판(101)의 상기 포토 센서용 발광 영역(LEA_PS)에는 박막 트랜지스터(TFT), 상기 박막 트랜지스터(TFT)에 연결된 유기 발광 소자(OLED), 및 상기 유기 발광 소자(OLED)를 커버하는 봉지막(190)이 제공될 수 있다. 여기서, 상기 박막 트랜지스터(TFT) 및 상기 유기 발광 소자(OLED)는 상기 포토 센서용 발광 영역(LEA_PS)에 배치되는 포토 센서 어레이용 표시 소자(103a) 중 제1 포토 센서 어레이용 표시 소자를 구성할 수 있다.
상기 베이스 기판(101)은 투명 절연 물질을 포함하여 광의 투과가 가능하다. 상기 베이스 기판(101)은 경성(rigid) 기판일 수 있다. 예를 들면, 상기 베이스 기판(101)은 유리 베이스 기판, 석영 베이스 기판, 유리 세라믹 베이스 기판 및 결정질 유리 베이스 기판 중 하나일 수 있다.
상기 베이스 기판(101)은 가요성(flexible) 기판일 수도 있다. 여기서, 상기 베이스 기판(101)은 고분자 유기물을 포함하는 필름 베이스 기판 및 플라스틱 베이스 기판 중 하나일 수 있다. 예를 들면, 상기 베이스 기판(101)은 폴리스티렌(polystyrene), 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol), 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethyl methacrylate), 폴리에테르술폰(polyethersulfone), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리에테르이미드(polyetherimide), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide), 폴리아릴레이트(polyarylate), 폴리이미드(polyimide), 폴리카보네이트(polycarbonate), 트리아세테이트 셀룰로오스(triacetate cellulose), 셀룰로오스아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate) 중 하나를 포함할 수 있다. 또한, 상기 베이스 기판(101)은 유리 섬유 강화 플라스틱(FRP, Fiber glass reinforced plastic)을 포함할 수도 있다.
상기 베이스 기판(101)에 적용되는 물질은 상기 표시 장치의 제조 공정 시, 높은 처리 온도에 대해 저항성(또는 내열성)을 갖는 것이 바람직하다.
상기 박막 트랜지스터(TFT)는 제1 액티브 패턴(120), 제1 게이트 전극(130), 제1 소스 전극(140), 및 제1 드레인 전극(150)을 포함한다.
상기 제1 액티브 패턴(120)은 상기 베이스 기판(101) 상에 배치될 수 있다.
상기 제1 액티브 패턴(120)은 비정질 실리콘(a-Si), 다결정 실리콘(p-Si), 산화물 반도체, 및 유기 반도체 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 산화물 반도체는 아연(Zn), 인듐(In), 갈륨(Ga), 주석(Sn) 및 이들의 혼합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 산화물 반도체는 IGZO(Indium-Gallium-Zinc Oxide)를 포함할 수 있다.
상기 제1 액티브 패턴(120)은 상기 제1 소스 전극(140)에 연결된 소스 영역, 상기 제1 드레인 전극(150)에 연결된 드레인 영역, 및 상기 소스 영역과 상기 드레인 영역 사이에 제공된 채널 영역을 포함한다. 여기서, 상기 소스 영역과 상기 드레인 영역은 불순물이 도핑 또는 주입된 영역일 수 있다.
도면 상에 도시하지 않았으나, 상기 제1 액티브 패턴(120)이 산화물 반도체를 포함하는 경우, 상기 제1 액티브 패턴(120) 각각의 상부 및 하부에는 광 차단막이 제공될 수 있다. 상기 광 차단막은 상기 제1 액티브 패턴(120)으로 유입되는 광을 차단할 수 있다.
상기 베이스 기판(101)과 상기 제1 액티브 패턴(120) 사이에 버퍼층(110)이 배치될 수 있다. 상기 버퍼층(110)은 실리콘 산화물(SiOx) 및 실리콘 질화물(SiNx) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 버퍼층(110)은 실리콘 산화물을 포함하는 제1 막, 및 상기 제1 막 상에 배치되고 실리콘 질화물을 포함하는 제2 막을 구비할 수 있다. 또한, 상기 버퍼층(110)은 실리콘 산질화물(SiON)을 포함할 수도 있다. 또한, 상기 버퍼층(110)은 유기 재료를 포함하는 유기 절연막일 수도 있다.
상기 버퍼층(110)은 상기 베이스 기판(101)에서 상기 박막 트랜지스터(TFT)로 불순물이 확산되어 침투하는 것을 방지하여 상기 박막 트랜지스터(TFT)의 전기적 특성 저하를 방지할 수 있다.
상기 제1 액티브 패턴(120) 상에는 게이트 절연막(125)이 제공될 수 있다. 상기 게이트 절연막(125)은 상기 제1 액티브 패턴(120)과 상기 제1 게이트 전극(130)을 절연시킬 수 있다. 상기 게이트 절연막(125)은 실리콘 산화물(SiOx) 및 실리콘 질화물(SiNx) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 게이트 절연막(125) 상에는 상기 제1 액티브 패턴(120)의 채널 영역에 대응되는 영역을 커버하도록 상기 제1 게이트 전극(130)이 배치될 수 있다.
상기 제1 게이트 전극(130)은 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 구리(Cu)와 같은 금속 중 적어도 하나, 또는 상기 금속들의 합금으로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 제1 게이트 전극(130)은 단일막으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 금속들 및 상기 합금들 중 적어도 2 이상 물질이 적층된 다중막으로 형성될 수 있다.
상기 제1 게이트 전극(130) 상에는 층간 절연막(135)이 제공될 수 있다. 상기 층간 절연막(135)은 무기 재료로 이루어진 무기 절연막일 수 있다. 상기 무기 재료로는 실리콘 질화물, 실리콘 산화물, 실리콘산질화물 등을 포함할 수 있다.
상기 층간 절연막(135) 상에는 상기 제1 소스 전극(140)과 상기 제1 드레인 전극(150)이 제공될 수 있다. 상기 제1 소스 전극(140)과 상기 제1 드레인 전극(150)은 상기 층간 절연막(135)에 의해 상기 제1 게이트 전극(130)과 절연될 수 있다. 상기 제1 소스 전극(140)은 상기 게이트 절연막(125) 및 상기 층간 절연막(135)을 관통하는 개구부에 의해 상기 소스 영역에 연결되고, 상기 제1 드레인 전극(150)은 상기 게이트 절연막(125) 및 상기 층간 절연막(135)을 관통하는 개구부에 의해 상기 드레인 영역에 연결된다.
상기 제1 소스 전극(140)과 상기 제1 드레인 전극(150)은 금속으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 소스 전극(140)과 상기 제1 드레인 전극(150)은 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 구리(Cu)와 같은 금속 중 적어도 하나, 또는 상기 금속들의 합금으로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 제1 소스 전극(140)과 상기 제1 드레인 전극(150)은 단일막으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 금속들 및 상기 합금들 중 적어도 둘 이상 물질이 적층된 다중막으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 박막 트랜지스터(TFT)가 탑 게이트(top gate) 구조의 박막 트랜지스터인 경우를 예로서 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 박막 트랜지스터(TFT)는 바텀 게이트(bottom gate) 구조의 박막 트랜지스터일 수 있다.
상기 박막 트랜지스터(TFT) 상에는 제1 보호막(145)이 배치될 수 있다. 상기 제1 보호막(145)은 상기 박막 트랜지스터(TFT)를 커버하며 적어도 하나의 막을 포함할 수 있다. 상기 제1 보호막(145)은 하부 구조의 굴곡을 완화시켜 표면을 평탄화시킬 수 있다. 상기 제1 보호막(145)은 상기 제1 드레인 전극(150)의 일부를 노출시키는 컨택홀을 포함한다. 상기 제1 보호막(145)은 유기 재료로 이루어진 유기 절연막일 수 있다. 상기 유기 재료로는 폴리아크릴계 화합물, 폴리이미드계 화합물, 테프론과 같은 불소계 탄소 화합물, 벤조시클로부텐 화합물 등과 같은 유기 절연 물질을 포함할 수 있다.
상기 제1 보호막(145) 상에는 상기 제1 드레인 전극(150)에 연결된 상기 유기 발광 소자(OLED)가 배치될 수 있다.
상기 유기 발광 소자(OLED)는 상기 제1 드레인 전극(150)에 연결된 제1 전극(160), 상기 제1 전극(160) 상에 배치되는 유기막(170), 및 상기 유기막(170) 상에 배치되는 제2 전극(180)을 포함할 수 있다.
상기 제1 전극(160) 및 상기 제2 전극(180) 중 하나는 애노드(anode) 전극일 수 있으며, 다른 하나는 캐소드(cathode) 전극일 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 전극(160)은 애노드 전극일 수 있으며, 상기 제2 전극(180)은 캐소드 전극일 수 있다.
또한, 상기 제1 전극(160) 및 상기 제2 전극(180) 중 적어도 하나는 투과형 전극일 수 있다. 예를 들면, 상기 유기 발광 소자(OLED)가 배면 발광형 유기 발광 소자인 경우, 상기 제1 전극(160)은 투과형 전극이며, 상기 제2 전극(180)은 반사형 전극일 수 있다. 상기 유기 발광 소자(OLED)가 전면 발광형 유기 발광 소자인 경우, 상기 제1 전극(160)은 반사형 전극이며, 상기 제2 전극(180)은 투과형 전극일 수 있다. 상기 유기 발광 소자(OLED)가 양면 발광형 유기 발광 소자인 경우, 상기 제1 전극(160) 및 상기 제2 전극(180) 모두 투과형 전극일 수 있다. 본 실시예에서는 상기 제1 전극(160)이 애노드 전극이며, 상기 유기 발광 소자(OLED)가 전면 발광형인 경우를 예로서 설명한다.
상기 제1 전극(160)은 상기 제1 보호막(145) 상에 배치될 수 있다. 상기 제1 전극(160)은 광을 반사시킬 수 있는 반사막(미도시) 및 상기 반사막의 상부 또는 하부에 배치되는 투명 도전막(미도시)을 포함할 수 있다. 상기 반사막 및 상기 투명 도전막 중 적어도 하나는 상기 박막 트랜지스터(TFT)의 상기 제1 드레인 전극(150)과 접속할 수 있다.
상기 반사막은 광을 반사시킬 수 있는 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 반사막은 알루미늄(Al), 은(Ag), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 백금(Pt), 니켈(Ni) 및 이들의 합금 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 투명 도전막은 투명 도전성 산화물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 투명 도전막은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), AZO(Aluminum Zinc Oxide), GZO(gallium doped zinc oxide), ZTO(zinc tin oxide), GTO(Gallium tin oxide), 및 FTO(fluorine doped tin oxide) 중 적어도 하나의 투명 도전성 산화물을 포함할 수 있다.
상기 제1 전극(160) 및 상기 제1 보호막(145) 상에 화소 정의막(165)이 배치될 수 있다. 상기 화소 정의막(165)은 상기 제1 전극(160)의 일부를 노출시킬 수 있다. 예를 들면, 상기 화소 정의막(165)은 상기 제1 전극(160)의 에지 및 상기 보호막(145)을 커버하는 형상을 가질 수 있다.
상기 유기막(170)은 적어도 발광층(emitting layer, EML)을 포함하는 다층 박막 구조를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 유기막(170)은 정공을 주입하는 정공 주입층(hole injection layer, HIL), 정공의 수송성이 우수하고 상기 발광층에서 결합하지 못한 전자의 이동을 억제하여 정공과 전자의 재결합 기회를 증가시키기 위한 정공 수송층(hole transport layer, HTL), 주입된 전자와 정공의 재결합에 의하여 광을 발하는 상기 발광층, 전자를 상기 발광층으로 원활히 수송하기 위한 전자 수송층(electron transport layer, ETL), 및 전자를 주입하는 전자 주입층(electron injection layer, EIL)을 구비할 수 있다. 한편, 상기 발광층에서 생성되는 광의 색상은 적색(red), 녹색(green), 청색(blue), 및 백색(white) 중 하나일 수 있으나, 본 실시예에서 이를 한정하는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 유기막(OL)의 상기 발광층에서 생성되는 광의 색상은 마젠타(magenta), 시안(cyan), 옐로(yellow) 중 하나일 수 있다.
상기 제2 전극(180)은 상기 유기막(170) 상에 배치될 수 있다. 상기 제2 전극(180)은 상기 제1 전극(160)에 비하여 일함수가 낮은 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 제2 전극(180)은 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리듐(Ir), 크롬(Cr), 리튬(Li), 칼슘(Ca), 및 이들의 합금 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 봉지막(190)은 상기 유기 발광 소자(OLED)를 외부 환경과 격리시킬 수 있다. 따라서, 상기 봉지막(190)은 상기 제2 전극(180) 상에 배치되어 상기 유기 발광 소자(OLED)로 수분 및 산소의 침투를 방지할 수 있다.
상기 봉지막(190)은 상기 유기 발광 소자(OLED)를 커버하는 복수의 무기막(미도시) 및 복수의 유기막을 포함하는 박막 봉지층일 수 있다. 예를 들면, 상기 봉지막(190)은 상기 무기막 및 상기 유기막이 교번 적층된 구조를 가질 수 있다. 또한, 상기 봉지막(190)의 최하부층 및 최상부층은 무기막일 수 있다.
상기 무기막은 실리콘 산화물(SiOx), 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘산질화물(SiON), 알루미늄 산화물(Al2O3), 티타늄 산화물(TiO2), 지르코늄 산화물(ZrOx) 및 주석 산화물(ZnO) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 박막 트랜지스터(TFT) 및 상기 유기 발광 소자(OLED)를 포함하는 상기 제1 포토 센서 어레이용 표시 소자는 상기 사용자의 손(10)이 상기 지문 컨택 영역(FCA)에 접촉되면 광을 생성한다. 상기 제1 포토 센서 어레이용 표시 소자에서 생성된 광은 상기 사용자의 손(10)에 의해 반사되어 상기 포토 센서 어레이(300)로 진행된다.
상기 포토 센서 어레이(300)는 상기 봉지막(190) 상에 제공될 수 있다. 상기 포토 센서 어레이(300)는 포토 센서(PS) 및 상기 포토 센서(PS)에 연결된 리드아웃 라인(360)을 포함할 수 있다.
상기 포토 센서(PS)는 광학용 검출 박막 트랜지스터일 수 있다. 구체적으로, 상기 포토 센서(PS)는 제2 액티브 패턴(320), 제2 게이트 전극(330), 제2 소스 전극(340), 및 제2 드레인 전극(350)을 포함한다.
상기 제2 액티브 패턴(320)은 상기 봉지막(190) 상에 배치될 수 있다. 상기 제2 액티브 패턴(320)은 상기 제2 소스 전극(340)에 연결된 소스 영역, 상기 제2 드레인 전극(350)에 연결된 드레인 영역, 및 상기 소스 영역과 상기 드레인 영역 사이에 제공된 채널 영역을 포함한다. 여기서, 상기 소스 영역과 상기 드레인 영역은 불순물이 도핑 또는 주입된 영역일 수 있다.
상기 제2 액티브 패턴(320) 상에는 제1 포토 센서 절연층(325)이 제공될 수 있다. 상기 제1 포토 센서 절연층(325)은 상기 제2 액티브 패턴(320)과 상기 제2 게이트 전극(330)을 절연시킬 수 있다. 상기 제1 포토 센서 절연층(325)은 실리콘 산화물(SiOx) 및 실리콘 질화물(SiNx) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제1 포토 센서 절연층(325) 상에는 상기 제2 액티브 패턴(320)의 채널 영역에 대응되는 영역을 커버하는 상기 제2 게이트 전극(330)이 배치될 수 있다.
상기 제2 게이트 전극(330) 상에는 제2 포토 센서 절연층(335)이 제공될 수 있다. 상기 제2 포토 센서 절연층(335)은 무기 재료로 이루어진 무기 절연막일 수 있다. 상기 무기 재료로는 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(SiOx), 실리콘산질화물(SiON) 등을 포함할 수 있다.
상기 제2 포토 센서 절연층(335) 상에는 상기 제2 소스 전극(340)과 상기 제2 드레인 전극(350)이 제공될 수 있다. 상기 제2 소스 전극(340)과 상기 제2 드레인 전극(350)은 상기 제2 포토 센서 절연층(335)에 의해 상기 제2 게이트 전극(330)과 절연될 수 있다. 상기 제2 소스 전극(340)은 상기 제1 및 제2 포토 센서 절연층(325, 335)을 관통하는 제1 개구부에 의해 상기 소스 영역에 연결되고, 상기 제2 드레인 전극(350)은 상기 제1 및 제2 포토 센서 절연층(325, 335)을 관통하는 제2 개구부에 의해 상기 드레인 영역에 연결된다.
상기 포토 센서(PS) 상에는 제2 보호막(345)이 배치될 수 있다. 상기 제2 보호막(345)은 상기 포토 센서(PS)의 상기 제2 드레인 전극(350)의 일부를 노출시키는 컨택홀을 포함한다. 상기 제2 보호막(345)은 유기 재료로 이루어진 유기 절연막일 수 있다.
상기 제2 보호막(345) 상에는 상기 리드아웃 라인(360)이 배치될 수 있다. 상기 리드아웃 라인(360)은 외부의 구동부(미도시)와 연결되어 상기 포토 센서(PS)에서 센싱된 사용자의 손(10)의 지문 정보를 상기 외부의 구동부로 제공할 수 있다.
상기 포토 센서(PS)는 상기 제1 포토 센서 어레이용 표시 소자에서 출사하여 상기 사용자의 손(10)에 의해 반사되어 상기 포토 센서(PS)로 입사된 광을 이용하여 상기 사용자의 손(10)의 지문 정보를 센싱한다.
상술한 실시예에서, 상기 포토 센서 어레이(300)는 상기 제1 포토 센서 어레이용 표시 소자 상부에 배치되는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 포토 센서 어레이(300)는 상기 제1 포토 센서 어레이용 표시 소자와 동일한 층에 제공될 수 있으며, 이에 대한 상세한 설명은 도 10을 참조하기로 한다.
도 10은 도 9의 포토 센서 어레이를 다른 실시예에 따라 도시한 단면도이다. 도 10에 도시된 표시 장치에 대해 설명함에 있어, 중복된 설명을 피하기 위해 상술한 실시예에 따른 표시 장치와 상이한 점을 중심으로 설명한다. 본 발명의 다른 실시예에서 특별히 설명하지 않은 부분은 상술한 실시예에 따른 표시 장치에 따르며 동일한 번호는 동일한 구성 요소를, 유사한 번호는 유사한 구성 요소를 지칭한다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치는 표시 패널(100)과, 상기 표시 패널(100) 상부에 배치된 윈도우(200), 및 상기 표시 패널(100)과 상기 윈도우(200) 사이에 배치된 포토 센서 어레이(300')를 포함한다.
상기 표시 패널(100)은 표시 영역(DA)과 비표시 영역(NDA)으로 구분되는 베이스 기판(101)을 포함한다. 상기 베이스 기판(101)의 상기 표시 영역(DA)은 포토 센서용 발광 영역(LEA_PS)을 포함하고, 상기 베이스 기판(101)의 상기 비표시 영역(NDA)은 포토 센서 어레이 영역(PSAA)을 포함할 수 있다.
상기 베이스 기판(101)의 상기 포토 센서용 발광 영역(LEA_PS)에는 박막 트랜지스터(TFT), 상기 박막 트랜지스터(TFT)에 연결된 유기 발광 소자(OLED), 및 상기 유기 발광 소자(OLED)를 커버하는 봉지막(190)이 제공될 수 있다. 여기서, 상기 박막 트랜지스터(TFT) 및 상기 유기 발광 소자(OLED)는 상기 포토 센서용 발광 영역(LEA_PS)에 배치되는 포토 센서 어레이용 표시 소자(103a) 중 제1 포토 센서 어레이용 표시 소자를 구성한다.
상기 윈도우(200)는 사용자의 손(10)이 접촉되는 지문 컨택 영역(FCA)을 포함한다.
상기 포토 센서 어레이(300')는 포토 센서(PS') 및 상기 포토 센서(PS')에 연결된 리드아웃 라인(360')을 포함한다.
상기 포토 센서(PS')는 제2 액티브 패턴(320'), 제2 게이트 전극(330'), 제2 소스 전극(340'), 및 제2 드레인 전극(350')을 포함할 수 있다.
상기 포토 센서(PS')의 상기 제2 액티브 패턴(320')은 상기 제1 포토 센서 어레이용 표시 소자의 제1 액티브 패턴(120)과 동일한 공정을 통해 동일 레이어에 배치될 수 있다.
상기 포토 센서(PS')의 상기 제2 게이트 전극(330')은 상기 제1 포토 센서 어레이용 표시 소자의 제1 게이트 전극(130)과 동일한 공정을 통해 동일 레이어에 배치될 수 있다.
상기 포토 센서(PS')의 상기 제2 소스 전극(340') 및 상기 제2 드레인 전극(350')은 상기 제1 포토 센서 어레이용 표시 소자의 제1 소스 전극(140) 및 제1 드레인 전극(150)과 동일한 공정을 통해 동일 레이어에 배치될 수 있다.
상기 포토 센서(PS') 상에는 보호막(145)이 배치될 수 있다. 상기 보호막(145)은 상기 제1 포토 센서 어레이용 표시 소자의 상기 제1 드레인 전극(150)의 일부 및 상기 포토 센서(PS')의 상기 제2 드레인 전극(350')의 일부를 각각 노출시키는 개구부를 포함한다.
상기 보호막(145)의 개구부에 의해 상기 제1 드레인 전극(150)은 유기 발광 소자(OLED)에 전기적으로 연결되고, 상기 제2 드레인 전극(350')은 상기 리드아웃 라인(360')에 전기적으로 연결된다.
상기 포토 센서(PS')는 상기 제1 포토 센서 어레이용 표시 소자에서 출사하여 사용자의 손(10)에 의해 반사되어 상기 포토 센서(PS')로 입사되는 광을 이용하여 상기 사용자의 손(10)의 지문 정보를 센싱한다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
100: 표시 패널
101: 베이스 기판
103: 표시 소자 103a: 포토 센서 어레이용 표시 소자
110: 버퍼층 120: 제1 액티브 패턴
130: 제1 게이트 전극 140: 제1 소스 전극
150: 제1 드레인 전극 160: 제1 전극
170: 유기막 180: 제2 전극
190: 봉지막 200: 윈도우
300/300': 포토 센서 어레이 320/320': 제2 액티브 패턴
330/330': 제2 게이트 전극 340/340': 제2 소스 전극
350/350': 제2 드레인 전극 360/360': 리드아웃 라인
400: 접착층
103: 표시 소자 103a: 포토 센서 어레이용 표시 소자
110: 버퍼층 120: 제1 액티브 패턴
130: 제1 게이트 전극 140: 제1 소스 전극
150: 제1 드레인 전극 160: 제1 전극
170: 유기막 180: 제2 전극
190: 봉지막 200: 윈도우
300/300': 포토 센서 어레이 320/320': 제2 액티브 패턴
330/330': 제2 게이트 전극 340/340': 제2 소스 전극
350/350': 제2 드레인 전극 360/360': 리드아웃 라인
400: 접착층
Claims (11)
- 표시 영역 및 상기 표시 영역을 둘러싸는 비표시 영역을 포함하는 베이스 기판;
상기 베이스 기판의 상기 표시 영역 상에 제공된 표시 소자;
상기 베이스 기판 상부에 제공된 윈도우; 및
상기 베이스 기판과 상기 윈도우 사이에 제공되고, 사용자의 터치에 따라 상기 윈도우를 통해 입사되는 빛을 검출하여 상기 사용자의 지문 정보를 센싱하는 포토 센서 어레이;를 포함하고,
상기 포토 센서 어레이는 상기 표시 소자 중 상기 포토 센서와 인접한 영역에 제공된 포토 센서 어레이용 표시 소자로부터 발생되어 상기 사용자에 의해 반사된 빛을 검출하는 표시 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 포토 센서 어레이는 상기 윈도우의 일면에서 상기 베이스 기판의 상기 비표시 영역에 대응되도록 제공되는 표시 장치. - 제2 항에 있어서,
상기 윈도우는 상기 사용자의 지문 정보를 센싱하기 위해 상기 사용자의 터치가 이루어지는 지문 컨택 영역을 포함하는 표시 장치. - 제3 항에 있어서,
상기 지문 컨택 영역은 상기 베이스 기판의 상기 표시 영역 일부에 대응되며 상기 윈도우의 상기 일면과 마주보는 타면에 제공되는 표시 장치. - 제4 항에 있어서,
상기 지문 컨택 영역은 상기 윈도우의 상기 타면에서 상기 베이스 기판의 상기 표시 영역과 상기 비표시 영역 사이에 제공되는 표시 장치. - 제3 항에 있어서,
상기 지문 컨택 영역의 일측은 상기 포토 센서 어레이와 인접하게 배치되고 상기 지문 컨택 영역의 일측과 마주보는 타측은 상기 포토 센서 어레이용 표시 소자가 배치되는 영역과 일부 중첩되게 배치되는 표시 장치. - 제6 항에 있어서,
상기 지문 컨택 영역의 상기 일측은 상기 포토 센서 어레이와 일정 간격 이격되는 표시 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 포토 센서 어레이는 상기 베이스 기판의 상기 표시 영역에 제공되는 표시 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 표시 소자는 복수의 화소를 구비하고,
상기 복수의 화소 각각은 상기 베이스 기판 상에 제공된 적어도 하나 이상의 박막 트랜지스터 및 상기 박막 트랜지스터에 연결된 유기 발광 소자를 포함하는 표시 장치. - 제2 항에 있어서,
상기 포토 센서 어레이는 적어도 하나 이상의 포토 센서를 포함하는 표시 장치. - 제10 항에 있어서,
상기 포토 센서는 상기 포토 센서 어레이용 표시 소자의 구동 방향과 동일한 방향을 따라 상기 윈도우의 상기 일면에 배치되는 표시 장치.
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