KR20180121746A - 홀로그래픽 광학 소자를 이용한 지문 센서 일체형 표시장치 - Google Patents

홀로그래픽 광학 소자를 이용한 지문 센서 일체형 표시장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 지문 센서 일체형 표시장치에 관한 것으로, 디스플레이 패널 상에 배치된 투명 기판과, 광원으로부터의 빛을 상기 투명 기판으로 조사하는 입광 소자를 구비한다. 상기 입광 소자의 위치에서 홀로그램 소자를 통해 특정 형태의 시각 정보가 재생된다.

Description

홀로그래픽 광학 소자를 이용한 지문 센서 일체형 표시장치{DISPLAY DEVICE INTEGRATED WITH FINGERPRINT SENSOR USING HOLOGRAPHIC OPTICAL ELEMENT}
본 발명은 홀로그래픽 광학 소자를 이용한 지문 센서 일체형 표시장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 홀로그래픽 광학 소자의 기록 및 재생 방법에 관한 것이다.
전계 발광 표시장치는 발광층의 재료에 따라 무기발광 표시장치와 유기 발광 표시장치로 대별된다. 액티브 매트릭스 타입(active matrix type)의 유기 발광 표시장치는 스스로 발광하는 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode: 이하, "OLED"라 함)를 포함하며, 응답속도가 빠르고 발광효율, 휘도 및 시야각이 큰 장점이 있다.
유기 발광 표시장치의 OLED는 애노드 및 캐소드와, 이들 사이에 형성된 유기 화합물층을 포함한다. 유기 화합물층은 정공주입층(Hole Injection layer, HIL), 정공수송층(Hole transport layer, HTL), 발광층(Emission layer, EML), 전자수송층(Electron transport layer, ETL) 및 전자주입층(Electron Injection layer, EIL)으로 이루어진다. 애노드와 캐소드에 전원이 인가되면 정공수송층(HTL)을 통과한 정공과 전자수송층(ETL)을 통과한 전자가 발광층(EML)으로 이동되어 여기자를 형성하고, 그 결과 발광층(EML)이 가시광을 발생하게 된다.
지문 센서는 홈 버튼(Home button)과 같은 화면 밖의 특정 위치에 배치되고 있다. 지문 센서 배치 방법은 화면 밖의 베젤(bezel) 영역에 배치될 수 있는데, 이 경우에 베젤 영역이 커진다. 디스플레이 패널에 지문 센서를 배치하기 위하여, 디스플레이 패널의 구조가 변경될 수 있다.
액정표시장치(Liquid Crystal Display Device: LCD)에 지문 센서가 배치될 수 있는데, 화면 영역에서 디스플레이 패널과 백라이트 유닛(Back light Unit, BLU) 사이에 지문 센서를 배치하면 지문 센서가 보이게 된다. 백라이트 유닛(BLU)의 프리즘 시트(prism sheet)는 그 구조 상 공기층(air gap)이 많다. 공기층으로 인하여 지문센서의 수신 효율이 낮아지기 때문에 액정표시장치의 화면 영역 아래에 지문 센서가 배치될 수 없다.
본 발명은 화면 상에서 지문을 센싱할 수 있는 지문 센서를 일체화한 표시장치를 제공한다.
본 발명은 상기 지문 센서용 홀로그래픽 광학 소자의 기록 및 재생 방법을 제공한다.
본 발명의 전계 발광 표시장치는 입력 영상이 표시되는 다수의 픽셀들을 포함한 디스플레이 패널, 상기 디스플레이 패널 상에 배치된 투명 기판, 및 광원으로부터의 빛을 상기 투명 기판으로 조사하는 입광 소자를 구비한다. 상기 입광 소자의 위치에서 홀로그램 소자를 통해 특정 형태의 시각 정보가 재생된다.
상기 입광 소자는 간섭 무늬가 없는 특정 형태의 시각 정보를 포함한다.
본 발명의 전계 발광 표시장치는 입력 영상이 표시되는 디스플레이 패널, 상기 디스플레이 패널 상에 배치된 투명 기판, 광원으로부터의 빛을 상기 투명 기판으로 조사하는 입광 소자, 및 상기 입광 소자 상에 배치된 허상 재생 소자를 구비한다. 상기 허상 재생 소자는 간섭 무늬를 갖는 홀로그램 소자에서 재생되는 허상으로 특정 형태의 시각 정보를 재생한다.
상기 전계 발광 표시장치용 홀로그래픽 광학 소자의 기록 및 재생 방법은 홀로그램 필름의 일면을 향해 각각 시준된 가시광 대역의 참조광과 물체광을 조사하여 참조광과 물체광의 간섭무늬를 기록하는 단계, 및 광원으로부터의 광을 상기 홀로그램 필름에 수직한 방향으로 조사하여 회절광을 발생하는 단계를 포함한다.
상기 전계 발광 표시장치용 홀로그래픽 광학 소자의 기록 및 재생 방법은 홀로그램 필름의 일면을 향해 시준된 가시광 대역의 참조광을 조사하고, 상기 홀로그램 필름의 타면을 향해 시준된 가시광 대역의 물체광을 조사하여 참조광과 물체광의 간섭무늬를 기록하는 단계; 및 가시광 대역의 광이 상기 홀로그램 필름에 조사될 때 발생되는 회절광으로 특정 형태의 시각적 정보를 포함한 허상이 재생되는 단계를 포함한다.
본 발명은 디스플레이 패널 상에 지향성 광원 장치를 배치하고, 디스플레이 패널에 내장되거나 디스플레이 패널 아래에 이미지 센서를 배치하여 디스플레이 패널의 화면 상에서 지문을 감지할 수 있다. 영상이 표시되는 화면 상에서 지문이 센싱될 수 있기 때문에 화면 상에서 지문 인증이 필요한 어플리케이션 또는 콘텐츠(contents)의 아이콘이나 실행/재생 파일이 사용자의 손가락이 화면 상에 터치될 때 사용자 인증 후 해당 어플리케이션, 콘텐츠, 파일에 대하여 억세스 권한을 부여할 수 있다. 본 발명은 화면 밖의 베젤 영역이나 홈 버튼에 지문 센서를 설치할 필요가 없으므로 전계 발광 표시장치의 베젤(Bezel) 축소 설계, 방수 설계, 디자인 자유도 등에서 유리하다.
본 발명의 지향성 광원 장치에 적용되는 입광 소자 또는 그 위에 배치되는 허상 재생 소자의 홀로그램 필름을 이용하여 특정 형태의 시각적 정보를 재생할 수 있다. 이 시각적 정보는 입광 소자의 홀로그램 필름에 수직하게 빛이 조사될 때 발생되는 0차 회절광 또는 허상 재생 소자에 가시광 대역의 외부광이 조사될 때 발생되는 1차 회절광의 허상으로 재생될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 지향성 광원 장치를 보여 주는 단면도 및 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 투명 기판 내에서의 광 경로를 나타내는 단면도이다.
도 3은 디스플레이 패널 상에 배치된 지향성 광원 장치를 보여 주는 단면도 및 평면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전계 발광 표시장치를 보여 주는 단면도들이다.
도 5는 지향성 광원 장치에 배치되는 광 차단층을 보여 주는 도면이다.
도 6은 입광 소자의 홀로그램 기록 및 재생 방법을 보여 주는 도면이다.
도 7은 외부광이 입광 소자에 조사될 때 사용자에게 허상이 시인되는 현상을 보여 주는 도면이다.
도 8은 입광 소자에 외부광이 조사될 때 사용자에게 시인되는 로고 형태의 허상을 보여 주는 도면이다.
도 9는 사용자에게 시인되는 시각 정보를 포함한 허상을 표시하기 위한 입광 소자의 홀로그램 기록 및 재생 방법을 보여 주는 도면이다.
도 10은 차양막 패턴의 일 예를 보여 주는 도면이다.
도 11은 입광 소자 상에 배치된 허상 재생 소자를 보여 주는 도면이다.
도 12는 도 11에 도시된 허상 재생 소자의 홀로그램 기록 및 재생 방법을 보여 주는 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다는 것에 주의하여야 한다. 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 발명은 특허청구범위에 의해 정의된다.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 ' ~ 만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, ' ~ 상에', ' ~ 상부에', ' ~ 하부에', ' ~ 옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
실시에 설명에서, 제1, 제2 등이 다양한 구성 요소들을 서술하기 위해서 사용되지만, 이들 구성 요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성 요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들을 상세히 설명한다. 이하의 실시예들에서, 전계 발광 표시장치는 유기 발광 물질을 포함한 유기 발광 표시장치를 중심으로 설명한다. 하지만, 본 발명의 기술적 사상은 유기 발광 표시장치에 국한되지 않고, 무기발광 물질을 포함한 무기발광 표시장치에 적용될 수 있음에 주의하여야 한다.
본 발명의 표시장치는 디스플레이 패널 상에 도 1 내지 도 3과 같은 지향성 광원 장치(SLS)를 배치하고 디스플레이 패널의 아래에 또는 디스플레이 패널 내에 이미지 센서를 배치함으로써 입력 영상이 표시되는 화면 상에서 지문을 센싱할 수 있다. 지향성 광원 장치(SLS)에 사용자의 지문이 접촉되면 그 지문으로부터 반사된 빛이 이미지 센서에 의해 전기적인 신호로 변환되어 지문 패턴이 검출된다.
본 발명의 표시장치는 광원으로부터의 빛을 투명 기판으로 조사하는 입광 소자를 구비한다. 이 전계 발광 표시장치에 배치된 입광 소자의 위치에서 홀로그램 소자를 통해 특정 형태의 시각 정보가 재생된다. 홀로그램 소자의 일 실시예는 입광 소자와 일체화되고, 일부 영역에 간섭 무늬가 존재하고 다른 일부 영역에 상기 시각 정보가 기록된 기록면을 포함할 수 있다. 홀로그램 소자의 다른 실시예는 입광 소자 상에 배치된 허상 재생 소자일 수 있다. 허상 재생 소자는 간섭 무늬가 존재하는 기록면에서 반사되는 회절광으로 재생되는 허상으로 시각 정보를 재생할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 지향성 광원 장치(SLS)를 보여 주는 단면도 및 평면도이다. 도 2는 도 1에 도시된 투명 기판(CP) 내에서의 광 경로를 나타내는 단면도이다. 도 3은 디스플레이 패널(DP) 상에 배치된 지향성 광원 장치(SLS)를 보여 주는 단면도 및 평면도이다.
도 1을 참조하면, 지향성 광원 장치(SLS)는 투명 기판(CP), 광원(LS), 입광 소자(CHOE), 출광 소자(EHOE), 및 저굴절율층(LR)을 구비한다.
지향성 광원 장치(SLS)는 시준된(collimated) 빛을 투명 기판(CP) 내에서 대면적으로 확산하는 광학 장치이다. 광원(LS)은 시준된 빛을 제공하는 것이 바람직하다. 광원(LS)은 적외선(IR) 대역 또는 가시광 대역의 레이저 빛을 입광 소자(CHOE)로 조사한다.
입광 소자(CHOE)는 광원(LS)과 투명 기판(CP) 사이에 배치되어 투명 기판(CP) 내에서 빛이 전반사될 수 있는 각도로 광원(LS)으로부터의 빛을 굴절한다. 출광 소자(EHOE)는 디스플레이 패널의 화면 상에서 디스플레이 패널과 투명 기판(CP) 사이에 배치되어 투명 기판(CP) 내에서 진행하는 빛의 일부가 투명 기판의 하면을 통해 디스플레이 패널 쪽으로 진행할 수 있도록 투명 기판(CP) 내에서 진행하는 빛의 일부를 굴절 시킨다. 저굴절율층(LR)은 출광 소자(EHOE)와 디스플레이 패널 사이에 배치되고 출광 소자(EHOE) 보다 낮은 굴절율을 갖는다.
투명 기판(CP)의 하부 표면에는 출광 소자(EHOE)와 입광 소자(CHOE)가 접착되어 있다. 출광 소자(EHOE)는 출사광(300)을 제공하는 광학 소자이다. 출광 소자(EHOE) 아래에 디스플레이 패널(100)에서 입력 영상이 표시되는 화면의 픽셀 어레이가 배치된다.
입광 소자(CHOE)는 광원(LS)으로부터의 시준된 빛을 투명 기판(CP)으로 확산하면서 시준성을 갖도록 전환하는 광학 소자이다. 입광 소자는(CHOE) 이미지 인식과는 직접 관련이 없으므로, 디스플레이 패널의 가장자리에 배치될 수 있다. 입광 소자(CHOE)는 광원(LS)과 대향하여야 한다.
출광 소자(EHOE) 및 입광 소자(CHOE)는 동일 평면 상에 배치될 수 있다. 제조 공정을 고려하면, 하나의 필름 위에 출광 소자(EHOE)와 입광 소자(CHOE)의 영역을 나누어서 형성하는 것이 바람직하다. 출광 소자(EHOE)와 입광 소자(CHOE)는 홀로그래픽 광학 소자(Holographic Optical Element)일 수 있다. 입광 소자(CHOE)와 출광 소자(EHOE)는 홀로그램 기록 공정에서 동시에 제작될 수 있다. 홀로그램 기록 공정에서, 출광 소자(EHOE)의 패턴을 갖는 마스터 필름과 입광 소자(CHOE)의 패턴을 갖는 마스터 필름이 인접되게 배치된 상태에서 하나의 홀로그래피 기록 필름 상에 출광 소자용 홀로그램 패턴과 입광 소자용 홀로그램 패턴이 동시에 기록될 수 있다.
홀로그램 기록 방법은 투과형 기록 방법과 반사형 기록 방법으로 나뉘어질 수 있다. 투과형 기록 방법은 홀로그램 필름의 일면을 향해 참조광(reference light)과 물체광(object light)을 조사하여 홀로그램 필름의 기록면에 간섭 무늬를 기록한다. 투과형 기록 방법으로 정보가 기록된 홀로그램 필름의 일면을 향해 참조광을 조사하면 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 홀로그램 필름을 투과하는 +1차 회절광과 -1차 회절광으로 물체광 정보가 재생된다.
반사형 기록 방법은 도 12의 예와 같이 홀로그램 필름을 사이에 두고 참조광과 물체광을 홀로그램 필름에 조사한다. 반사형 기록 방법에서 참조광은 홀로그램 필름의 일면을 향해 조사되고, 물체광은 홀로그램 필름의 타면을 향해 조사된다. 홀로그램 필름의 타면은 일면의 반대면이다. 이렇게 홀로그램 필름의 기록면에 참조광과 물체광의 간섭 무늬가 기록된다. 반사형 기록 방법으로 정보가 기록된 홀로그램 필름의 일면을 향해 참조광을 조사하면 도 12에 도시된 바와 같이 홀로그램 필름 상에서 반사되는 +1차 회절광과 -1차 회절광으로 물체광 정보가 재생된다.
출광 소자(EHOE) 및 입광 소자(CHOE)와, 디스플레이 패널(DP) 사이에는 저굴절율층(LR)이 배치된다. 저굴절율층(LR)은 투명 기판(CP) 및 출광 소자(EHOE)보다 낮은 굴절율을 갖는다.
투명 기판(CP)은 굴절율이 1.5인 투명 기판으로 제작할 수 있다. 출광 소자(EHOE)와 입광 소자(CHOE)는 투명한 홀로그래피 기록 필름으로서 굴절율이 투명 기판(CP)과 동일하거나 조금 더 큰 값을 가질 수 있다. 여기서는, 편의상 출광 소자(EHOE)와 입광 소자(CHOE)의 굴절율은 투명 기판(CP)의 굴절율과 동일한 것으로 설명한다. 저굴절율층(LR)의 굴절율은 인지하고자 하는 지문(IM) 즉, 피부의 굴절율과 비슷한 것이 좋다. 예를 들어, 사람의 피부가 갖는 굴절율인 1.39와 유사한 1.4 정도의 굴절율을 가질 수 있다.
입광 소자(CHOE)와 대향하도록 광원(LS)이 배치되어 있다. 광원(LS)은 레이저와 같이 시준성이 높은 빛을 제공하는 것이 바람직하다.
광원(LS)에서 제공된 시준광(Collimated Light)은 입사광(100)으로서 일정한 단면적을 갖고 입광 소자(CHOE)에 정의된 입사점(IP)으로 제공된다. 입사광(100)은 입사점(IP)의 표면에 대해 법선 방향으로 입사하는 것이 바람직하다. 하지만, 이에 국한되는 것은 아니며, 필요에 따라서는 입사점(IP) 표면의 법선에 대해 기울어진 각도로 입사할 수도 있다.
입광 소자(CHOE)는 입사광(100)을 입사각을 갖는 진행광(200)으로 굴절시켜 투명 기판(CP)의 내부로 보낸다. 여기서, 입사각은 투명 기판(CP)의 내부 전반사 임계각(Internal Total Reflection Critical Angle)보다 큰 값을 갖는 것이 바람직하다. 그 결과, 진행광(200)은 투명 기판(CP)의 내부에서 전반사를 하면서, 투명 기판(CP)의 길이 방향인 X축으로 진행한다. 광원(LS)으로부터의 빛이 투명 기판(CP) 내에서 전반사되기 때문에 광원(LS)으로부터의 빛이 가시광 대역이라도 그 빛이 외부에서 보이지 않는다.
출광 소자(EHOE)는 진행광(200)의 일부 광량을 출사광(300)으로 전환하여 투명 기판(CP)의 상부 표면으로 굴절 시킨다. 진행광(200)의 나머지 광량은 투명 기판(CP) 내부에서 전반사되어 진행한다. 출사광(300)은 투명 기판(CP)의 상부 표면에서는 전반사되지만, 하부 표면에서는 저굴절율층(LR)을 투과한다. 즉, 출사광(300)은 투명 기판(CP)의 상부 표면에서 전반사되어, 하부 표면을 투과하는 검출광(혹은, '센싱광')(400)이 된다.
출사광(300)의 광량은 출광 소자(EHOE)의 광 추출 효율에 의해 결정된다. 출광 소자(EHOE)의 광 추출 효율이 3% 일 때, 진행광(200)이 출광 소자(EHOE)에 가장 먼저 닿은 첫 번째 발광 영역에서는 초기 입사광(100)의 3%에 해당하는 광량이 출사광(300)으로 추출된다. 97%의 진행광(200)은 계속 전반사되어 진행한다. 그 후, 두 번째 발광 영역에서는 97%의 3%인 초기 입사광(100) 광량의 2.91%에 해당하는 광량이 출사광(300)으로 추출된다.
이와 같이, 광원(LS)의 반대측인 투명 기판(CP)의 끝 변에 도달할 때까지 출사광(300)이 추출된다. 진행광(200)이 투명 기판(CP) 내에서 진행하면서, 일정한 광량을 갖는 출사광(300)을 제공하기 위해서는, 출광 소자(EHOE)의 광 추출 효율이 지수함수적으로 점차 증가하는 값을 갖도록 설계하는 것이 바람직하다.
진행광(200)을 길이 방향 축과 두께 방향 축으로 이루어진 XZ 평면(혹은, '수직 평면') 상에서 보면, 입사광(100)의 시준된 상태를 그대로 유지한다. 반면에, 폭 방향 축과 길이 방향 축으로 이루어진 XY 평면(혹은, '수평 평면')에서는 도 2에 도시된 확산각(φ)을 갖는 것이 바람직하다. 이는 이미지 검출 면적을 투명 기판(CP)의 면적에 대응하도록 설정하기 위함이다. 예를 들어, 출광 소자(EHOE)는 가급적, 광 출사부(LOT) 면적 전체에 대응하도록 배치하는 것이 바람직하다. 또한, 확산각(φ)은 입사점(IP)에서 입광 소자(CHOE)와 대향하는 투명 기판(CP)의 타측변의 두 끝점(P1, P2)을 각각 연결하는 두 선분이 이루는 내측 각도와 같거나 큰 것이 바람직하다.
입광 소자(CHOE)가 배치된 영역을 광 입사부(LIN)로 정의할 수 있다. 또한, 출광 소자(EHOE)가 배치된 영역을 광 출사부(LOT)로 정의할 수 있다. 한편, 광 출사부(LOT)는 광이 진행하기도 하는 광 진행부이기도 하다.
광원(LS)에서 제공하는 시준된 빛의 단면적이 0.5mm x 0.5mm인 정원인 경우, 입광 소자(CHOE)는 투명 기판(CP)의 폭에 대응하는 길이와 3mm ~ 5mm정도의 폭을 가질 수 있다. 입광 소자(CHOE)는 투명 기판(CP)의 폭 방향으로 가로 질로 배치될 수 있다.
도 2를 참조하여, 광원(LS)에서 제공된 시준된 빛이 투명 기판(CP) 내에서 어떠한 경로를 거쳐, 이미지 검출에 사용하는 지향성(Directional) 빛으로 전환되는지 설명하기로 한다.
광원(LS)에서 제공된 입사광(100)은 입광 소자(CHOE)의 입사점(IP)의 표면에 대해 법선 방향으로 입사한다. 입광 소자(CHOE)는 입사광(100)을 입사각(θ)을 갖도록 굴절시킨 진행광(200)으로 전환하여 투명 기판(CP)의 내부로 보낸다.
진행광(200)의 입사각(θ)은 출광 소자(EHOE)와 저굴절율층(LR)의 계면에서의 전반사 임계각(TEHOE _ LR)보다 큰 값을 갖는 것이 바람직하다. 예를 들어, 투명 기판(CP) 및 출광 소자(EHOE)의 굴절율이 1.5이고, 저굴절율층(LR)의 굴절율이 1.4일 경우, 출광 소자(EHOE)와 저굴절율층(LR)의 계면에서의 전반사 임계각(TEHOE _ LR)은 약 69도로 계산된다. 따라서, 입사각(θ)은 69도보다 큰 값을 갖는 것이 바람직하다. 예를 들어, 입사각(θ)은 70도 내지 75 중 어느 한 값을 갖도록 설정할 수 있다.
투명 기판(CP)의 상부 표면은 공기층(AIR)과 접촉하고 있으므로, 진행광(200)은 투명 기판(CP)의 상부 표면에서 역시 전반사된다. 이는, 투명 기판(CP)과 공기층(AIR)의 계면에서의 전반사 임계각(TCP_AIR)은 약 41.4도이기 때문이다. 즉, 입사각(θ)이 출광 소자(EHOE)와 저굴절율층(LR)의 계면에서의 전반사 임계각(TEHOE_LR)보다 큰 값을 가지면, 이는 항상 투명 기판(CP)과 공기층(AIR)의 계면에서의 전반사 임계각(TCP_AIR)보다 큰 값이다.
출광 소자(EHOE)는 진행광(200)의 일정 광량을 반사각(α)을 갖는 출사광(300)으로 전환시켜 투명 기판(CP)의 내부로 되돌려 보낸다. 출사광(300)은 투명 기판(CP)의 상면에 접촉된 지문(IM)의 패턴을 인지하기 위한 광이다. 출사광(300)은 투명 기판(CP)의 표면 상에 지문이 없는 경우에 투명 기판(CP)의 상부 표면에서 전반사되어 지향성 광원 장치(SLS)의 아래에 배치된 이미지 센서로 전파되어야 한다. 출사광(300)은 투명 기판(CP)의 상부 표면에서 전반사된 후에, 검출광(400)으로서 지향성 광원 장치(SLS)의 아래로 전파된다.
도 3에 도시된 바와 같이 지향성 광원 장치(SLS) 아래에 디스플레이 패널(DP)이 배치될 수 있다. 지문 패턴을 검출하기 위한 이미지 센서(ISS)는 디스플레이 패널(DP)에 내장되거나 도 4에 도시된 바와 같이 디스플레이 패널(DP) 아래에 배치될 수 있다. 이미지 센서(ISS)의 픽셀들(SS)은 디스플레이 패널(DP)의 픽셀들(PIX)과 함께 디스플레이 패널(DP)에 내장될 수 있다. 이미지 센서(ISS)는 광학 접착제(OCA), 감압 접착제(Pressure sensitive adhesive, PSA) 등의 접착제로 디스플레이 패널(DP)에 접착될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 입사광(100)은 입광 소자(CHOE)에 의해 진행광(200)으로 변환된다. 진행광(200)은 길이 방향 축인 X축과 폭 방향 축인 Y축으로 이루어진 수평 평면인 XY 평면에서는 확산각(φ)을 가지도록 변환된다. 또한, 길이 방향 축인 X과 두께 방향 축인 Z축으로 이루어진 수직 평면인 XZ 평면에서는 원래의 시준된 상태를 유지한다.
확산각(φ)은 입사점(IP)에서 입광 소자(CHOE)와 대향하는 투명 기판(CP)의 타측변의 두 끝점을 각각 연결하는 두 선분이 이루는 내측 각도와 같거나 이보다 큰 것이 바람직하다. 이 경우, 진행광(200)은 확산각(φ)을 갖는 삼각형 형상으로 확산되면서 투명 기판(CP) 내에서 전파된다. 출사광(300) 역시 진행광(200)과 동일한 범위에 걸쳐 제공된다. 그 결과, 지문 센싱 영역은 입사점(IP)으로부터 확산각(φ)으로 넓어지는 삼각형 영역 내에서 선택될 수 있다. 도 3에서 빗금친 원형으로 표시한 부분이 지문 센싱 영역(SA)으로 지정될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
디스플레이 패널(DP)의 중앙부 혹은 입광 소자(CHOE)와 대향하는 상단변의 일부에 센싱 영역(SA)을 설정할 경우, 센싱 영역(SA)에서 출사광(300)의 광량이 최대 값을 갖도록 설계하는 것이 바람직하다. 이를 위해서는, 출광 소자(EHOE)의 광 추출 효율이 센싱 영역(SA)에 대응하는 부분에서 최대 값을 갖고, 다른 부분에서는 최소 값 혹은 '0'에 가까운 값을 갖도록 위치에 따른 함수 관계로 설계할 수 있다.
투명 기판(CP) 상에 지문(IM)이 접촉되면, 지문의 융선(Ridge, R)과 골(Valley, V) 중에서 골 위치의 투명 기판(CP)의 상부 표면으로부터 빛이 반사되고, 그 빛은 출광 소자(EHOE)와 저굴절율층(LR)을 통과하여 디스플레이 패널(DP) 쪽으로 진행하기 때문에 이미지 센서(ISS)에 도달할 수 있다. 투명 기판(CP)과 접촉된 지문의 융선(R)에서, 빛은 피부를 통해 외부로 전파되기 때문에 이미지 센서(ISS)에 도달할 수 없다. 이미지 센서(ISS)는 수신된 빛을 전기적인 신호로 변환하여 지문 패턴을 검출한다. 예컨대, 지문(IM)의 융선(R)은 이미지 센서(ISS)에서 화이트 계조(white gray level)의 데이터로 변환되고, 지문(IM)의 골(V)은 이미지 센서에서 블랙 계조(black gray level)의 데이터로 변환될 수 있다. 이와 반대로, 지문의 융선(R)은 이미지 센서(ISS)에서 블랙 계조의 데이터로 변환되고, 지문의 골(V)은 이미지 센서(ISS)에서 화이트 계조의 데이터로 변환될 수 있다.
본 발명은 센싱 영역(SA) 아래에 이미지 센서(ISS)를 배치하여 이미지 센서(ISS)에 수광되는 광 효율을 높이고, 사용자가 그 위치를 쉽게 알 수 있도록 화면 상에 그 위치를 지시하는 이미지를 표시할 수 있다.
출광 소자(EHOE)와 저굴절율층(LR)은 디스플레이 패널(DP) 상에 배치된다. 저굴절율층(LR)은 디스플레이 패널(DP) 상에 광학 접착제(Optical clear adhesive, OCA)로 접착될 수 있다. 이미지 센서(ISS)의 픽셀들(SS)은 지향성 광원 장치(SLS)의 투명 기판(CP), 출광 소자(EHOE) 및 저굴절율층(LR)과 대향한다.
지문(IM)으로부터 반사된 빛(400)은 이미지 센서(ISS)에 수광된다. 이미지 센서(ISS)의 픽셀들(SS) 각각은 빛을 전기적인 신호로 변환하는 포토 다이오드를 이용하여 지문으로부터 반사된 빛을 전압으로 변환한다. 이미지 센서(ISS)는 포토 센서들 각각으로부터 출력된 전압을 증폭하고 디지털 데이터로 변환한다.
디스플레이 패널(DP)의 화면은 입력 영상을 재현하는 픽셀 어레이를 포함한다. 픽셀 어레이는 다수의 데이터 라인들과, 데이터 라인들과 교차되는 다수의 게이트 라인들, 및 매트릭스 형태로 배치되는 픽셀들(PIX)을 포함한다. 픽셀들(PIX) 각각은 컬러 구현을 위하여 적색 서브 픽셀, 녹색 서브 픽셀, 청색 서브 픽셀로 나뉘어질 수 있고 또한, 백색 서브 필터를 더 포함할 수 있다. 서브 픽셀들 각각은 OLED와 같은 발광 소자를 포함할 수 있다.
지향성 광원 장치(SLS)의 광원(LS)이 사용자에게 보이지 않도록 도 5에 도시된 바와 같이 입광 소자의 위에(A) 또는 아래에(B) 광 차단층(BM)이 배치될 수 있다. 광 차단층(BM)에는 광원(LS)과 입광 소자(CHOE) 사이의 광 경로를 확보하고, 후술되는 허상 이미지의 광 경로를 확보하기 위한 홀(hole)(60)이 형성된다. 광 차단층(BM)은 어두운색 또는 흑색의 접착 필름으로 구현될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
광원(LS)으로부터의 빛은 입광 소자(CHOE)에 의해 전반사 각도로 굴절되어 투명 기판(CP)으로 입사된다. 입광 소자(CHOE)는 전술한 바와 같이 홀로그래픽 광학 소자로 구현될 수 있다. 참조광(reference light)과 물체광(object light)을 홀로그래픽 광학 소자의 필름 상에 조사하면, 물체파(object wave)와 참조파(reference wave)가 합성된 간섭 무늬가 그 필름 상에 기록된다. 이러한 물체파와 참조파의 간섭무늬가 기록된 필름에 참조파를 조사하면 물체파가 재생(reconstruction)되기 때문에 별도의 렌즈 없이 입광 소자(CHOE)를 통해 원하는 각도로 빛이 투명 기판(CP)에 조사될 수 있다.
한편, 입광 소자(CHOE)에 외부광이 조사되면 입광 소자(CHOE)를 통해 원치 않는 허상(virtual image)이 보일 수 있다. 이러한 현상에 대하여 도 6 및 도 7을 결부하여 상세히 설명하기로 한다.
도 6을 참조하면, (A)는 입광 소자(CHOE)의 기록 방법을 보여 주고, (B)는 입광 소자(CHOE)의 재생 방법을 보여 준다.
홀로그램 기록 방법은 도 6의 (A)와 같이 입광 소자용 홀로그램 필름의 일 면 상에 참조광과 물체광을 조사하는 투과형 기록 방법이 적용될 수 있다. 홀로그램 기록 방법에서, 홀로그램 필름 상에 참조광과 물체광의 간섭 무늬가 기록된다. 본 발명의 홀로그램 기록 방법에서 물체광과 참조광은 눈으로 확인할 수 있는 시준된 가시광 대역의 평면파로 사용된다. 특히, 홀로그램 기록시에 녹색광 파장 대역 예를 들어, 532 nm 파장의 빛으로 참조광과 물체광이 홀로그램 필름 상에 조사된다. 녹색광은 육안으로 쉽게 시인되기 때문에 참조광과 물체광의 광 경로가 쉽게 확인될 수 있다.
홀로그램 필름에는 간섭 무늬 형태로 물체광 정보가 기록된다. 홀로그램 재생시에 참조광이 홀로그램 필름에 조사되면 물체광 정보가 재생된다. 홀로그램 재생시 홀로그램 필름의 간섭 무늬에 참조광이 조사되면 홀로그램 플름에서 -1차 회절광과 +1차 회절광이 동시에 발생되어 물체광이 재생된다. 입광 소자(CHOE)용 홀로그램 재생시 홀로그램 플름에 조사되는 참조광은 광원(LS)으로부터 홀로그램 필름에 수직으로 입사되는 적외선 또는 가시광 대역이 시준광이다.
입광 소자(CHOE)의 홀로그램 기록시 조사되는 물체광은 시준된 빛이기 때문에 홀로그램 재생시 발생되는 -1차 회절광과 +1차 회절광이 시준된 평면파이다. 도 6 및 도 7에서 가는 실선으로 표시된 실상(real image)은 -1차 회절광이고, 점선으로 표시된 허상(virtual image)이 +1차 회절광이다.
기록시의 참조광 입사각은 도 6의 (B)에 도시된 바와 같이 재생시 적외선(IR) 대역(850 ~ 940 nm)의 참조광이 홀로그램 필름에 수직으로 입사될 때 -1차 회절광이 원하는 각도로 출광되는 각도로 계산된다. 홀로그램 재생시 광원(LS)으로부터 홀로그램 필름에 수직하게 조사되는 광은 자외선 또는 가시광 대역의 평면파일 수 있다. 도 6의 (B)에서 real image의 광 경로가 홀로그램 재생시 적외선(IR)의 참조광이 홀로그램 필름에 수직으로 조사될 때 홀로그램 필름의 간섭 무늬에 의해 굴절되는 -1차 회절광이다. -1차 회절광은 도 1 내지 도 3에서 입광 소자(CHOE)를 통해 굴절되어 투명 기판(CP)에 입사되는 진행광(200)이다.
기록시의 물체광 입사 각도는 도 6의 (B)에 도시된 바와 같이 적외선(IR) 대역의 참조광이 홀로그램 필름에 수직으로 입사될 때 홀로그램 필름의 간섭 무늬에 의해 -1차 회절광이 원하는 각도 즉, 투명 기판(CP) 내에서 전반사되는 각도로 출광되도록 계산된다.
홀로그램 재생 방법은 광원(LS)으로부터 시준된 빛을 참조광으로서 홀로그램 필름에 수직한 각도로 조사한다. 이렇게 참조광이 홀로그램 필름에 조사되면 홀로그램 필름에 기록된 간섭 무늬에 의해 -1차 회절광과 +1차 회절광이 서로 다른 각도로 동시에 전파된다. -1차 회절광과 동시에 발생되는 +1차 회절광 즉, 허상(virtual image)의 빛은 사용자에게 보이지 않아야 하지만, 외부광이 입광 소자(CHOE)에 입사될 때 +1차 회절광이 전파되어 사용자에게 시인될 수 있다.
도 7의 (A)는 홀로그램 기록시 가시광 대역의 참조광과 물체광의 광경로를 보여 준다. 도 7의 (B)는 홀로그램 재생시에 가시광 대역의 참조광이 기록시의 참조광과 같은 각도로 홀로그램 필름에 조사될 때 동시에 발생되는 -1차 회절광과 +1차 회절광의 광 경로를 보여 준다. 도 7의 (C)는 홀로그램 재생시 가시광 대역의 참조광이 홀로그램 기록시의 참조광 입사 각도에 대하여 180°로 홀로그램 필름에 입사될 때 홀로그램 기록시 -1차 회절광의 광 경로와 평행한 각도로 +1차 회절광이 전파되어 사용자에게 시인되는 예를 보여 준다. 따라서, 가시광 대역의 외부광이 도 7에 도시된 참조광의 각도로 입광 소자(CHOE)에 조사되면 사용자가 +1차 회절광의 빛을 보게 된다. 이렇게 사용자에게 시인되는 +1차 회절광은 특정한 시각적인 정보를 포함하지 않는 부정형 형태의 얼룩으로 보인다. 본 발명은 도 8 및 도 11에 도시된 바와 같이 입광 소자(CHOE) 또는 허상 재생 소자(DHOE)를 이용하여 외부광로 인한 얼룩 없이 미리 설정된 특정한 시각적 정보를 재생한다. 여기서, 특정 시각적 정보는 미리 설정된 특정 형태의 이미지(image), 로고(logo) 등이 있으나 이에 한정되지 않는다.
도 8은 입광 소자(CHOE)에 외부광이 조사될 때 사용자에게 시인되는 로고 형태의 허상을 보여 주는 도면이다. 도 9는 사용자에게 시인되는 시각 정보를 포함한 허상을 표시하기 위한 입광 소자(CHOE)의 홀로그램 기록 및 재생 방법을 보여 주는 도면이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명은 입광 소자(CHOE)용 홀로그램 필름 상에 특정 형태의 차양막 패턴(90)을 형성한 상태에서 홀로그램 필름에 시준된 가시광 대역의 참조광과 물체광을 조사한다. 차양막은 빛을 차단하는 물질 예를 들어, 블랙 매트릭스 물질이나 금속을 포함할 수 있다. 차양막 패턴(90)에는 홀로그램 필름의 기록면 일부를 빛에 노출하기 위한 개구부(91)가 형성되어 있다. 개구부(91) 영역에 차양막 물질이 없다.
홀로그램 필름의 간섭 무늬를 기록하는 공정에서 홀로그램 필름의 일면 상에 특정 형태의 시각적 정보를 포함한 차양막 패턴이 배치된다. 간섭 무늬가 홀로그램 필름 상에 기록된 후에 차양막 패턴이 홀로그램 필름으로부터 제거된다.
도 9의 (A)를 참조하면, 홀로그램 기록시 시준된 가시광 대역의 참조광과 물체광이 평면파로 홀로그램 필름 상에 조사된다. 이 때, 참조광과 물체광은 차양막이 형성된 부분에서 홀로그램 필름의 기록면에 도달하지 않고, 개구부(91)에 의해 노출된 기록면에 조사된다.
홀로그램 기록 방법에 의해 개구부(91)에서 물체광과 참조광의 간섭 무늬가 기록된 홀로그램 필름에서 도 9의 (B)에 도시된 바와 같이 차양막 패턴(90)이 제거되어 입광 소자(CHOE)로서 지향성 광원 장치(SLS)에 적용된다. 차양막 패턴(90)는 도 10에 도시된 바와 같이 특정 형태 “LG”로 패터닝되어 시각적 정보를 표현한다.
홀로그램 재생시 광원(LS)으로부터 시준된 광이 입광 소자(CHOE)의 홀로그램 필름에 수직으로 조사되면 간섭 무늬가 기록된 부분에서 -1차 회절광과 +1차 회절광이 발생된다. 반면에, 홀로그램 기록시 차양막으로 덮여진 기록면에 간섭 무늬가 없기 때문에 이 부분에서 광원(LS)으로부터의 빛이 0차 회절광으로 그대로 통과된다. 홀로그램 기록시 차양막이 덮인 기록면 부분에 간섭 무늬가 없기 때문에 이 부분에 외부광이 조사되더라도 +1차 회절광이 발생되지 않기 때문에 +1차 회절광으로 인한 허상이 시인되지 않는다. 사용자는 입광 소자(CHOE)를 통해 도 10에 도시된 바와 같이 차양막 패턴에 의해 특정 형태의 시각적 정보를 볼 수 있다. 홀로그램 재생시에, 광원(LS)으로부터 시준된 빛은 차양막 패턴이 없는 개구부 영역 상의 입사점(IP)에서 입광 소자(CHOE)의 기록면에 수직으로 조사된다.
도 11은 입광 소자(CHOE) 상에 배치된 허상 재생 소자(DHOE)를 보여 주는 도면이다. 도 12는 도 11에 도시된 허상 재생 소자의 홀로그램 기록 및 재생 방법을 보여 주는 도면이다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 입광 소자(CHOE) 상에 허상 재생 소자(DHOE)가 배치된다. 허상 재생 소자(DHOE)는 홀로그래픽 광학 소자로 구현될 수 있다. 허상 재생 소자(DHOE)는 입광 소자(CHOE)에 외부광이 도 7의 (C)에 도시된 각도로 입사될 때 발생되는 +1차 회절광으로 특정 형태의 시각적 정보를 허상으로 재생한다. 허상 재생 소자(DHOE)를 통해 입광 소자(CHOE)에 도달하는 외부광의 광량이 대폭 감소되기 때문에 도 7의 (C)에 도시된 바와 같이 입광 소자(CHOE)에 도달하는 외부광의 광량이 작아 입광 소자(CHOE)의 +1차 회절광의 광량이 현저히 감소한다. 따라서, 외부광이 허상 재생 소자(DHOE)에 조사되면 사용자는 허상 재생 소자(DHOE)의 간섭 무늬에 의해 재생되는 특정 형태의 이미지나 로고를 볼 수 있다.
허상 재생 소자(DHOE)의 홀로그램 기록 방법은 도 12의 (A)에 도시된 바와 같이 반사형 기록 방법이 적용될 수 있다. 홀로그램 기록시에 물체광은 특정 형태의 시각적 정보 "LG"가 형성된 확산판(diffuser plate)(120)를 통해 홀로그램 필름의 일면에 조사된다. 전술한 바와 같이 홀로그램 기록시 녹색광을 물체광과 참조광으로 이용하면 그 광 경로가 육안으로 쉽게 확인될 수 있다.
홀로그램 기록시에 물체광은 도시하지 않은 기록용 광원으로부터 시준된 가시광 대역의 평면파로 확산판(120)에 조사되고, 확산판(120)은 빛을 확산한다. 따라서, 확산판(120)을 통과한 빛은 가시광 대역의 곡면파로 홀로그램 필름에 조사된다. 확산판(120)을 통해 빛을 확산하면 홀로그램 재생시 발생되는 +1차 회절광이 여러 각도로 확산되기 때문에 사용자가 넓은 시야각에서 허상 재생 소자(DHOE)에서 허상으로 재생되는 시각적 정보를 볼 수 있다. 확산판(120)은 홀로그램 기록시에만 적용되고, 홀로그램 재생시에 필요 없다. 확산판(120)에 형성된 시각적 정보는 물체파와 참조파의 간섭 무늬로 홀로그램 필름의 기록면에 기록되어 있다. 홀로그램 재생시에 도 12의 (B)에 도시된 바와 같이 참조광이 허상 재생 소자(DHOE)에 조사되면 간섭 무늬에서 반사되는 +1차 회절광으로 특정 형태의 시각적 정보가 사용자에 의해 시인될 수 있다.
도 12의 (B)를 참조하면, 입광 소자(CHOE) 위에 배치된 허상 재생 소자(DHOE)에 가시광 대역의 외부광이 기록시의 참조광과 같은 각도로 허상 재생 소자(DHOE)의 홀로그램 필름에 조사되면, 기록면의 간섭 무늬에 의해 홀로그램 필름 상에서 +1차 회절광이 반사된다. 그 결과, +1차 회절광으로 시각적 정보를 재생하는 허상이 사용자에 의해 시인된다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
SLS : 지향성 광원 장치 CP : 투명 기판
DP : 디스플레이 패널 PXL : 디스플레이 패널의 픽셀
LR : 저굴절율층 LS : 광원
ISS : 이미지 센서 SS : 이미지 센서의 픽셀
CHOE : 입광 소자 DHOE : 허상 재생 소자
EHOE : 출광 소자 90 : 차양막 패턴
120 : 확산판

Claims (14)

  1. 입력 영상이 표시되는 디스플레이 패널;
    상기 디스플레이 패널 상에 배치된 투명 기판; 및
    광원으로부터의 빛을 상기 투명 기판으로 조사하는 입광 소자를 구비하고,
    상기 입광 소자의 위치에서 홀로그램 소자를 통해 특정 형태의 시각 정보가 재생되는 지문 센서 일체형 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 홀로그램 소자는,
    일부 영역에 간섭 무늬가 존재하고 다른 일부 영역에 상기 시각 정보가 기록된 기록면을 가지며,
    상기 홀로그램 소자가 상기 입광 소자와 일체화된 지문 센서 일체형 표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 홀로그램 소자는
    상기 입광 소자 상에 배치된 허상 재생 소자이고,
    상기 허상 재생 소자는
    간섭 무늬가 형성된 기록면로부터 반사되는 회절광으로 재생되는 허상으로 상기 시각 정보를 재생하는 지문 센서 일체형 표시장치.
  4. 입력 영상이 표시되는 디스플레이 패널;
    상기 디스플레이 패널 상에 배치된 투명 기판; 및
    광원으로부터의 빛을 상기 투명 기판으로 조사하는 입광 소자를 구비하고,
    상기 입광 소자는 간섭 무늬가 없는 특정 형태의 시각 정보를 포함하는 지문 센서 일체형 표시장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 디스플레이 패널의 아래에 배치된 이미지 센서;
    상기 디스플레이 패널의 화면 상에서 상기 디스플레이 패널과 상기 투명 기판 사이에 배치되어 상기 투명 기판 내에서 진행하는 빛의 일부가 상기 투명 기판의 하면을 통해 상기 디스플레이 패널 쪽으로 진행할 수 있도록 상기 투명 기판 내에서 진행하는 빛의 일부를 굴절하는 출광 소자; 및
    상기 출광 소자와 상기 디스플레이 패널 사이에 배치되고 상기 출광 소자 보다 낮은 굴절율을 갖는 저굴절율층을 더 구비하고,
    상기 광원은 상기 투명 기판의 가장자리 아래에 배치되고,
    상기 입광 소자는 광원과 상기 투명 기판 사이에 배치되어 상기 투명 기판 내에서 빛이 전반사될 수 있는 각도로 상기 광원으로부터의 빛을 굴절하는 지문 센서 일체형 표시장치.
  6. 입력 영상이 표시되는 디스플레이 패널;
    상기 디스플레이 패널 상에 배치된 투명 기판;
    광원으로부터의 빛을 상기 투명 기판으로 조사하는 입광 소자; 및
    상기 입광 소자 상에 배치된 허상 재생 소자를 구비하고,
    상기 허상 재생 소자는 간섭 무늬를 갖는 홀로그램 소자에서 재생되는 허상으로 특정 형태의 시각 정보를 재생하는 지문 센서 일체형 표시장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 디스플레이 패널의 아래에 배치된 이미지 센서;
    상기 디스플레이 패널의 화면 상에서 상기 디스플레이 패널과 상기 투명 기판 사이에 배치되어 상기 투명 기판 내에서 진행하는 빛의 일부가 상기 투명 기판의 하면을 통해 상기 디스플레이 패널 쪽으로 진행할 수 있도록 상기 투명 기판 내에서 진행하는 빛의 일부를 굴절하는 출광 소자; 및
    상기 출광 소자와 상기 디스플레이 패널 사이에 배치되고 상기 출광 소자 보다 낮은 굴절율을 갖는 저굴절율층을 더 구비하고,
    상기 광원은 상기 투명 기판의 가장자리 아래에 배치되고,
    상기 입광 소자는 상기 광원과 상기 투명 기판 사이에 배치되어 상기 투명 기판 내에서 빛이 전반사될 수 있는 각도로 상기 광원으로부터의 빛을 굴절하는 지문 센서 일체형 표시장치.
  8. 홀로그램 필름의 일면을 향해 각각 시준된 가시광 대역의 참조광과 물체광을 조사하여 참조광과 물체광의 간섭무늬를 기록하는 단계; 및
    광원으로부터의 광을 상기 홀로그램 필름에 수직한 방향으로 조사하여 회절광을 발생하는 단계를 포함하고,
    상기 회절광 중 적어도 일부가 지문과 접촉되는 투명 기판에 입사되는 지문 센서 일체형 표시장치용 홀로그래픽 광학 소자의 기록 및 재생 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 홀로그램 필름의 간섭 무늬를 기록하기 위한 상기 참조광과 상기 물체광은 녹색광 파장 대역의 평면파이고,
    상기 광원으로부터의 광이 시준된 적외선 또는 가시광 대역의 평면파인 지문 센서 일체형 표시장치용 홀로그래픽 광학 소자의 기록 및 재생 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 홀로그램 필름의 간섭 무늬를 기록하는 공정에서 상기 홀로그램 필름의 일면 상에 특정 형태의 시각적 정보를 포함한 차양막 패턴이 배치되는 단계; 및
    상기 간섭 무늬가 상기 홀로그램 필름 상에 기록된 후에 상기 차양막 패턴이 상기 홀로그램 필름으로부터 제거되는 단계를 더 포함하는 지문 센서 일체형 표시장치용 홀로그래픽 광학 소자의 기록 및 재생 방법.
  11. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지문 센서 일체형 표시장치는 입력 영상이 표시되는 디스플레이 패널과, 상기 디스플레이 패널 상에 배치된 투명 기판을 구비하고,
    상기 홀로그램 필름이 상기 광원으로부터의 빛이 입사될 때 상기 간섭 무늬로 인해 발생되는 회절광을 상기 투명 기판으로 조사하는 지문 센서 일체형 표시장치용 홀로그래픽 광학 소자의 기록 및 재생 방법.
  12. 홀로그램 필름의 일면을 향해 시준된 가시광 대역의 참조광을 조사하고, 상기 홀로그램 필름의 타면을 향해 시준된 가시광 대역의 물체광을 조사하여 참조광과 물체광의 간섭무늬를 기록하는 단계; 및
    가시광 대역의 광이 상기 홀로그램 필름에 조사될 때 발생되는 회절광으로 특정 형태의 시각적 정보를 포함한 허상이 재생되는 단계를 포함하는 지문 센서 일체형 표시장치용 홀로그래픽 광학 소자의 기록 및 재생 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 홀로그램 필름의 간섭 무늬를 기록하기 위한 상기 참조광과 상기 물체광은 녹색광 파장 대역의 평면파가 확산판을 통해 확산되어 상기 홀로그램 필름으로 조사되고,
    상기 확산판에 상기 특성 형태의 시각 정보가 기록된 지문 센서 일체형 표시장치용 홀로그래픽 광학 소자의 기록 및 재생 방법.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 지문 센서 일체형 표시장치는 입력 영상이 표시되는 디스플레이 패널, 상기 디스플레이 패널 상에 배치된 투명 기판, 및 광원으로부터의 빛을 상기 투명 기판으로 조사하는 입광 소자를 구비하고,
    상기 홀로그램 필름이 상기 입광 소자 상에 배치되어, 외부광이 조사될 때 상기 허상을 발생하는 지문 센서 일체형 표시장치용 홀로그래픽 광학 소자의 기록 및 재생 방법.
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