KR20190014186A - 지문센서, 이를 포함하는 표시장치 및 상기 지문센서의 구동방법 - Google Patents

지문센서, 이를 포함하는 표시장치 및 상기 지문센서의 구동방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 지문센서는 출력선들 중 상응하는 출력선으로 출력되는 감지신호를 제어하는 제1 트랜지스터를 각각 포함하는 센서화소들; 수직라인 단위로 배치되며, 한 수직라인에 배치된 센서화소들에 각각 연결되는 전원선들; 및 기준전압들을 상기 전원선들로 공급하기 위한 전원공급부를 포함하고, 상기 전원공급부는, 상기 수직라인 단위로 조정된 기준전압들을 상기 전원선들로 공급할 수 있다.

Description

지문센서, 이를 포함하는 표시장치 및 상기 지문센서의 구동방법 {FINGERPRINT SENSOR, DISPLAY DEVICE INCLUDING THE SAME, AND METHOD FOR OPERATING THE FINGERPRINT SENSOR}
본 발명은 지문센서, 이를 포함하는 표시장치 및 상기 지문센서의 구동방법 에 관한 것이다.
정보 디스플레이에 관한 관심이 고조되고 휴대가 가능한 정보매체를 이용하려는 요구가 높아지면서, 표시 장치에 대한 연구 및 상업화가 중점적으로 이루어지고 있다.
최근에는 표시 장치를 통해, 전화, 문자 메시지 전송 서비스와 같은 통신 기능뿐 아니라, 금융, 보안 등 개인 정보가 활용되는 다양한 부가 기능이 제공되고 있으므로, 타인의 접근을 제한하기 위한 지문센서가 표시 장치에 많이 활용되고 있다.
지문센서를 구현하는 방식으로는 광학 방식, 열감지 방식 및 정전용량 방식 등의 다양한 인식 방식이 알려져 있다.
이 중 정전용량 방식의 지문센서는 사람의 손가락이 도전성 감지 전극에 근접할 때 지문의 골(valley)과 융선(ridge) 형상에 따른 정전용량의 변화를 검출함으로써, 지문의 모양(지문 패턴)을 획득할 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는 센서화소들 간 문턱전압의 차이를 보상함으로써, 지문 센싱 감도를 향상시킬 수 있는 지문센서, 이를 포함하는 표시장치 및 상기 지문센서의 구동방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 지문센서는 출력선들 중 상응하는 출력선으로 출력되는 감지신호를 제어하는 제1 트랜지스터를 각각 포함하는 센서화소들; 수직라인 단위로 배치되며, 한 수직라인에 배치된 센서화소들에 각각 연결되는 전원선들; 및 기준전압들을 상기 전원선들로 공급하기 위한 전원공급부를 포함하고, 상기 전원공급부는, 상기 수직라인 단위로 조정된 기준전압들을 상기 전원선들로 공급할 수 있다.
또한, 상기 센서화소들에 연결된 출력선들을 통해 상기 센서화소들로부터 출력되는 감지신호들을 입력받고, 상기 감지신호들을 기초로, 상기 제1 트랜지스터들의 문턱전압들을 검출하고, 보상정보를 생성하는 리드 아웃 회로; 및 상기 보상정보에 따라, 상기 기준전압들을 상기 수직라인 단위로 조정하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 보상정보는, 상기 전원선들 각각에 연결된 상기 센서화소들의 상기 제1 트랜지스터들의 상기 문턱전압들의 평균값을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 기준전압들 각각에서 상기 상응하는 평균값을 합산 또는 감산함으로써, 상기 기준전압들 각각을 조정할 수 있다.
또한, 상기 센서화소들에 연결된 센서 주사선들로 센서 주사신호들을 공급하기 위한 센서 주사구동부를 더 포함할 수 있다.
또한, 제1 서브 구간 동안, 상기 센서 주사구동부는 상기 센서 주사선들로 상기 센서 주사신호들을 동시에 공급하고, 상기 제1 서브 구간에 후속하는 제2 서브 구간 동안, 상기 센서 주사구동부는 상기 센서 주사선들로 상기 센서 주사신호들을 순차적으로 공급하고, 한 프레임 구간은 상기 제1 서브 구간 및 상기 제2 서브 구간을 포함할 수 있다.
또한, 제i(i는 자연수) 센서 주사선 및 제j(j는 자연수) 출력선에 연결된 센서화소는, 센서회로 및 센서전극과 보조전극으로 구성된 제1 커패시터를 포함하고, 상기 센서회로는, 상기 센서전극에 연결되는 제1 게이트 전극을 포함하는 상기 제1 트랜지스터; 제j 전원선 및 상기 제1 트랜지스터 사이에 연결된 제2 트랜지스터; 및 상기 제j 전원선 및 상기 센서전극 사이에 연결된 제3 트랜지스터를 포함하고, 상기 제1 커패시터의 상기 보조전극은 상기 제i 센서 주사선에 연결될 수 있다.
또한, 상기 제2 트랜지스터의 제2 게이트 전극은 상기 제i 센서 주사선에 연결되고, 상기 제3 트랜지스터의 제3 게이트 전극은 제i-1 센서 주사선에 연결될 수 있다.
또한, 상기 센서전극은, 터치가 발생한 경우, 사용자의 손과 제2 커패시터를 형성하고, 상기 터치에 대응한 상기 제2 커패시터의 정전 용량 변화에 기초하여, 상기 사용자의 지문 또는 장문을 인식할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 표시장치는 이미지를 표시하는 표시패널; 및 상기 표시패널의 상단에 배치되고, 지문을 감지하는 지문센서를 포함하고, 상기 지문센서는, 출력선들 중 상응하는 출력선으로 출력되는 감지신호를 제어하는 제1 트랜지스터를 각각 포함하는 센서화소들; 수직라인 단위로 배치되며, 한 수직라인에 배치된 센서화소들에 각각 연결되는 전원선들; 및 기준전압들을 상기 전원선들로 공급하기 위한 전원공급부를 포함하고, 상기 전원공급부는, 상기 수직라인 단위로 조정된 기준전압들을 상기 전원선들로 공급할 수 있다.
또한, 상기 센서화소들에 연결된 출력선들을 통해 상기 센서화소들로부터 출력되는 감지신호들을 입력받고, 상기 감지신호들을 기초로, 상기 제1 트랜지스터들의 문턱전압들을 검출하고, 보상정보를 생성하는 리드 아웃 회로; 및 상기 보상정보에 따라, 상기 기준전압들을 상기 수직라인 단위로 조정하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 센서화소들에 연결된 센서 주사선들로 센서 주사신호들을 공급하기 위한 센서 주사구동부를 더 포함할 수 있다.
또한, 제1 서브 구간 동안, 상기 센서 주사구동부는 상기 센서 주사선들로 상기 센서 주사신호들을 동시에 공급하고, 상기 제1 서브 구간에 후속하는 제2 서브 구간 동안, 상기 센서 주사구동부는 상기 센서 주사선들로 상기 센서 주사신호들을 순차적으로 공급하고, 한 프레임 구간은 상기 제1 서브 구간 및 상기 제2 서브 구간을 포함할 수 있다.
또한, 제i(i는 자연수) 센서 주사선 및 제j(j는 자연수) 출력선에 연결된 센서화소는, 센서회로 및 센서전극과 보조전극으로 구성된 제1 커패시터를 포함하고,
상기 센서회로는, 상기 센서전극에 연결되는 제1 게이트 전극을 포함하는 상기 제1 트랜지스터; 제j 전원선 및 상기 제1 트랜지스터 사이에 연결된 제2 트랜지스터; 및 상기 제j 전원선 및 상기 센서전극 사이에 연결된 제3 트랜지스터를 포함하고, 상기 제1 커패시터의 상기 보조전극은 상기 제i 센서 주사선에 연결될 수 있다.
또한, 상기 제2 트랜지스터의 제2 게이트 전극은 상기 제i 센서 주사선에 연결되고, 상기 제3 트랜지스터의 제3 게이트 전극은 제i-1 센서 주사선에 연결될 수 있다.
또한, 상기 센서전극은, 터치가 발생한 경우, 사용자의 손과 제2 커패시터를 형성하고, 상기 터치에 대응한 상기 제2 커패시터의 정전 용량 변화에 기초하여, 상기 사용자의 지문 또는 장문을 인식할 수 있다.
또한, 상기 지문센서는 상기 표시패널 상에 직접 배치될 수 있다.
또한, 상기 지문센서는 상기 표시패널의 박막 봉지층 상에 직접 배치될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 지문센서의 구동방법은 센서화소들 각각에 포함된 제1 트랜지스터들의 문턱전압들이 검출되는 단계; 상기 검출된 문턱 전압들에 기초하여, 기준전압들이 조정되는 단계; 상기 센서화소들에 연결된 전원선들로 상기 조정된 기준전압들이 공급되는 단계; 및 센서 주사신호들이 상기 센서화소들에 연결된 센서 주사선들로 순차적으로 공급되는 단계를 포함하고, 상기 제1 트랜지스터들은 상기 센서화소들에 연결된 출력선들로 출력되는 감지신호들을 제어할 수 있다.
또한, 상기 제1 트랜지스터들의 문턱전압들이 검출되는 단계는, 상기 전원선들로 상기 기준전압들이 공급되는 단계; 상기 센서 주사신호들이 상기 센서 주사선들로 동시에 공급되는 단계; 상기 출력선들을 통해 상기 감지신호들이 출력되는 단계; 및 상기 감지신호들을 기초로, 상기 제1 트랜지스터들의 문턱전압들이 검출되고, 보상정보가 생성되는 단계를 포함하고, 상기 보상정보는, 상기 전원선들 각각에 연결된 상기 센서화소들의 상기 제1 트랜지스터들의 상기 문턱전압들의 평균값을 포함할 수 있다.
이상 살펴본 바와 같은 본 발명의 실시예에 따르면, 센서화소들 간 문턱전압의 차이를 보상함으로써, 지문 센싱 감도를 향상시킬 수 있는 지문센서, 이를 포함하는 표시장치 및 상기 지문센서의 구동방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 표시장치를 나타내는 사시도이다.
도 2a 내지 2d는 본 발명의 실시예에 따른 표시장치의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 표시장치의 단면을 상세히 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 지문센서를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 센서화소를 나타내는 평면도이다.
도 6a 및 도 6b는 센서전극과 관련된 제2 커패시터의 정전 용량이 지문의 융선 및 골에 따라 변화하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 5에 도시된 센서화소의 등가 회로의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 8은 도 7에 도시된 센서화소의 동작을 설명하기 위한 파형도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 표시화소부와 표시구동부를 나타낸 도면이다.
도 10a 및 도 10b는 도 9에 도시된 표시화소의 실시예들을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 지문센서의 구동방법을 나타낸 순서도이다.
도 12는 도 11에 도시된 문턱전압이 검출되는 단계를 상세하게 나타낸 순서도이다.
동일한 도면부호는 동일한 구성요소를 지칭한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께, 비율, 및 치수는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. "및/또는"은 연관된 구성들이 정의할 수 있는 하나 이상의 조합을 모두 포함한다.
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. 예컨대, 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.
또한, "아래에", "하측에", "위에", "상측에" 등의 용어는 도면에 도시된 구성들의 연관관계를 설명하기 위해 사용된다. 상기 용어들은 상대적인 개념으로, 도면에 표시된 방향을 기준으로 설명된다.
"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.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치(DD)의 사시도이다. 도 1에 도시된 것과 같이, 표시장치(DD)는 표시면(DD-IS)을 통해 이미지(IM)를 표시할 수 있다. 표시면(DD-IS)은 제1 방향축(DR1) 및 제2 방향축(DR2)이 정의하는 면과 평행한다. 표시면(DD-IS)의 법선 방향, 즉 표시장치(DD)의 두께 방향은 제3 방향축(DR3)이 지시한다.
이하에서 설명되는 각 부재들 또는 유닛들의 전면(또는 상면)과 배면(또는 하면)은 제3 방향축(DR3)에 의해 구분된다. 그러나, 본 실시예에서 도시된 제1 내지 제3 방향축들(DR1, DR2, DR3)은 예시에 불과하고 제1 내지 제3 방향축들(DR1, DR2, DR3)이 지시하는 방향들은 상대적인 개념으로서 다른 방향들로 변환될 수 있다. 이하, 제1 내지 제3 방향들은 제1 내지 제3 방향축들(DR1, DR2, DR3) 각각 이 지시하는 방향으로써 동일한 도면 부호를 참조한다.
본 발명의 일 실시예에서 평면형 표시면을 구비한 표시장치(DD)를 도시하였으나, 이에 제한되지 않는다. 표시장치(DD)는 곡면형 표시면 또는 입체형 표시면을 포함할 수도 있다. 입체형 표시면은 서로 다른 방향을 지시하는 복수 개의 표시영역들을 포함하고, 예컨대, 다각 기둥형 표시면을 포함할 수도 있다.
본 실시예에 따른 표시장치(DD)는 리지드(rigid) 표시장치일 수 있다. 그러나 이에 제한되지 않고, 본 발명에 따른 표시장치(DD)는 플렉서블 표시장치(DD)일 수 있다. 본 실시예에서 핸드폰 단말기에 적용될 수 있는 표시장치(DD)를 예시적으로 도시하였다. 도시하지 않았으나, 메인보드에 실장된 전자모듈들, 카메라 모듈, 전원모듈 등이 표시장치(DD)와 함께 브라켓/케이스 등에 배치됨으로써 핸드폰 단말기를 구성할 수 있다. 본 발명에 따른 표시장치(DD)는 텔레비전, 모니터 등과 같은 대형 전자장치를 비롯하여, 테블릿, 자동차 네비게이션, 게임기, 스마트 와치 등과 같은 중소형 전자장치 등에 적용될 수 있다.
도 1에 도시된 것과 같이, 표시면(DD-IS)은 이미지(IM)가 표시되는 표시영역(DD-DA) 및 표시영역(DD-DA)에 인접한 비표시영역(DD-NDA)을 포함한다. 비표시영역(DD-NDA)은 이미지가 표시되지 않는 영역이다. 도 1에는 이미지(IM)의 일 예로 아이콘 이미지들을 도시하였다.
도 1에 도시된 것과 같이, 표시영역(DD-DA)은 사각형상일 수 있다. 비표시영역(DD-NDA)은 표시영역(DD-DA)을 에워싸을 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않고, 표시영역(DD-DA)의 형상과 비표시영역(DD-NDA)의 형상은 상대적으로 디자인될 수 있다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치(DD)의 단면도이다. 도 2a 내지 도 2d는 제2 방향축(DR2)과 제3 방향축(DR3)이 정의하는 단면을 도시하였다. 도 2a 내지 2d는 표시장치(DD)를 구성하는 기능성 패널 및/또는 기능성 유닛들의 적층관계를 설명하기 위해 단순하게 도시되었다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치(DD)는 표시패널, 지문센서, 반사방지유닛, 및 윈도우유닛을 포함할 수 있다. 표시패널, 지문센서, 반사방지유닛, 및 윈도우유닛 중 적어도 일부의 구성들은 연속공정에 의해 형성되거나, 적어도 일부의 구성들은 접착부재를 통해 서로 결합될 수 있다. 도 2a 내지 도 2d에는 접착부재로써 광학 투명 접착부재(OCA)가 예시적으로 도시되었다. 이하에서 설명되는 접착부재는 통상의 접착제 또는 점착제를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 반사방지유닛 및 윈도우유닛은 다른 구성으로 대체되거나 생략될 수 있다.
도 2a 내지 도 2d에 있어서, 지문센서, 반사방지유닛, 및 윈도우유닛 중 다른 구성과 연속공정을 통해 형성된 해당 구성은 "층"으로 표현된다. 반사방지유닛, 및 윈도우유닛 중 다른 구성과 접착부재를 통해 결합된 구성은 "패널"로 표현된다. 패널은 베이스면을 제공하는 베이스층, 예컨대 합성수지 필름, 복합재료 필름, 유리 기판 등을 포함하지만, "층"은 상기 베이스층이 생략될 수 있다. 다시 말해, "층"으로 표현되는 상기 유닛들은 다른 유닛이 제공하는 베이스면 상에 배치된다.
지문센서, 반사방지유닛, 윈도우유닛은 베이스층의 유/무에 따라 입력감지패널(ISP), 반사방지패널(RPP), 윈도우패널(WP) 또는 지문센서층(ISL), 반사방지층(RPL), 윈도우층(WL)로 지칭될 수 있다.
도 2a에 도시된 것과 같이, 표시장치(DD)는 표시패널(DP), 지문센서층(ISL), 반사방지패널(RPP), 및 윈도우패널(WP)을 포함할 수 있다. 지문센서층(ISL)은 표시패널(DP)에 직접 배치된다. 본 명세서에서 "B의 구성이 A의 구성 상에 직접 배치된다"는 것은 A의 구성과 B의 구성 사이에 별도의 접착층/접착부재이 배치되지 않는 것을 의미한다. B 구성은 A 구성이 형성된 이후에 A구성이 제공하는 베이스면 상에 연속공정을 통해 형성된다.
표시패널(DP)과 표시패널(DP) 상에 직접 배치된 지문센서층(ISL)은 표시모듈(DM)로 정의될 수 있다. 표시모듈(DM)과 반사방지패널(RPP) 사이, 반사방지패널(RPP)과 윈도우패널(WP) 사이 각각에 광학 투명 접착부재(OCA)가 배치될 수 있다.
표시패널(DP)은 이미지를 생성하고, 지문센서층(ISL)은 외부입력(예컨대, 터치 이벤트)의 좌표정보를 획득할 수 있다. 별도로 도시하지 않았으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시모듈(DM)은 표시패널(DP)의 하면에 배치된 보호부재를 더 포함할 수 있다. 보호부재와 표시패널(DP)은 접착부재를 통해 결합될 수 있다. 이하에서 설명되는 도 2b 내지 도 2d의 표시장치들(DD) 역시 보호부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시패널(DP)은 발광형 표시패널일 수 있고, 특별히 제한되지 않는다. 예컨대, 표시패널(DP)은 유기발광 표시패널 또는 퀀텀닷 발광 표시패널일 수 있다. 유기발광 표시패널의 발광층은 유기발광물질을 포함할 수 있다. 퀀텀닷 발광 표시패널의 발광층은 퀀텀닷, 및 퀀텀로드 등을 포함할 수 있다. 이하, 표시패널(DP)은 유기발광 표시패널로 설명된다.
반사방지패널(RPP)은 윈도우패널(WP)의 상측으로부터 입사되는 외부광의 반사율을 감소시킨다. 본 발명의 일 실시예에 따른 반사방지패널(RPP)은 위상지연자(retarder) 및 편광자(polarizer)를 포함할 수 있다. 위상지연자는 필름타입 또는 액정 코팅타입일 수 있고, λ/2 위상지연자 및/또는 λ/4 위상지연자를 포함할 수 있다. 편광자 역시 필름타입 또는 액정 코팅타입일 수 있다. 필름타입은 연신형 합성수지 필름을 포함하고, 액정 코팅타입은 소정의 배열로 배열된 액정들을 포함할 수 있다. 위상지연자 및 편광자는 보호필름을 더 포함할 수 있다. 위상지연자(retarder) 및 편광자(polarizer) 자체 또는 보호필름이 반사방지패널(RPP)의 베이스층으로 정의될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 반사방지패널(RPP)은 컬러필터들을 포함할 수 있다. 컬러필터들은 소정의 배열을 갖는다. 표시패널(DP)에 포함된 화소들의 발광컬러들을 고려하여 컬러필터들의 배열이 결정될 수 있다. 반사방지패널(RPP)은 컬러필터들에 인접한 블랙매트릭스를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 반사방지패널(RPP)은 상쇄간섭 구조물을 포함할 수 있다. 예컨대, 상쇄간섭 구조물은 서로 다른 층 상에 배치된 제1 반사층과 제2 반사층을 포함할 있다. 제1 반사층 및 제2 반사층에서 각각반사된 제1 반사광과 제2 반사광은 상쇄간섭될 수 있고, 그에 따라 외부광 반사율이 감소된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우패널(WP)은 베이스 필름(미도시) 및 차광 패턴(미도시)을 포함한다. 베이스 필름(미도시)은 유리 기판 및/또는 합성수지 필름 등을 포함할 수 있다. 베이스 필름(미도시)은 단층으로 제한되지 않는다. 베이스 필름(미도시)은 접착부재로 결합된 2 이상의 필름들을 포함할 수 있다.
차광 패턴(미도시)은 베이스 필름(미도시)에 부분적으로 중첩한다. 차광 패턴(미도시)은 베이스 필름(미도시)의 배면에 배치되어 표시장치(DD)의 베젤영역 즉, 비표시영역(DD-NDA, 도 1 참조)을 정의할 수 있다.
차광 패턴(미도시)은 유색의 유기막으로써 예컨대, 코팅 방식으로 형성될 수 있다. 별도로 도시하지는 않았으나, 윈도우패널(WP)은 베이스 필름(미도시)의 전면에 배치된 기능성 코팅층을 더 포함할 수 있다. 기능성 코팅층은 지문 방지층, 반사 방지층, 및 하드 코팅층 등을 포함할 수 있다.
도 2b에 도시된 것과 같이, 표시장치(DD)는 표시패널(DP), 지문센서층(ISL), 반사방지층(RPL), 및 윈도우층(WL)을 포함할 수 있다. 표시장치(DD)로부터 접착부재들이 생략되고, 표시패널(DP)에 제공하는 베이스면 상에 지문센서층(ISL), 반사방지층(RPL), 및 윈도우층(WL)이 연속공정으로 형성될 수 있다. 지문센서층(ISL)과 반사방지층(RPL)의 적층 순서는 변경될 수 있다.
도 2c 및 도 2d에 도시된 것과 같이, 표시장치(DD)는 별도의 반사방지유닛을 포함하지 않을 수 있다.
도 2c에 도시된 것과 같이, 표시장치(DD)는 표시패널(DP), 지문센서층(ISL-1), 및 윈도우패널(WP)을 포함할 수 있다. 도 2a 및 도 2b에 도시된 지문센서층(ISL)과 달리, 본 실시예에 따른 지문센서층(ISL-1)은 반사방지 기능을 더 가질 수 있다.
도 2d에 도시된 것과 같이, 표시장치(DD)는 표시패널(DP-1), 지문센서층(ISL), 및 윈도우패널(WP)을 포함할 수 있다. 도 2a 내지 도 2c에 도시된 표시패널(DP)과 달리, 본 실시예에 따른 표시패널(DP-1)은 반사방지 기능을 더 가질 수 있다.
도 2a 내지 도 2d에 있어서, 지문센서는 표시패널에 전체적으로 중첩하는 것으로 도시하였다. 도 2a에 도시된 것과 같이, 지문센서는 표시영역(DD-DA)에 전면적으로 중첩할 수 있다.
다만, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 지문센서는 표시영역(DD-DA)의 일부분에만 중첩하거나, 비표시영역(DD-NDA)에만 중첩할 수도 있다. 지문센서는 사용자의 터치를 감지하는 터치감지패널이거나, 사용자 손가락의 지문 정보를 감지하는 지문감지패널일 수 있다.
이하에서 설명되는 감지전극들의 피치, 감지전극들의 너비들은 지문센서의 용도에 따라 변경될 수 있다. 터치감지패널의 감지전극들은 수 mm 내지 수십 mm의 너비를 갖고, 지문감지패널의 감지전극들은 수십 um 내지 수백 um의 너비를 가질 수 있다.
도 3는 본 발명의 실시 예에 따른 표시장치의 단면도이다. 도 3을 참조하면, 표시장치(DD)는 표시패널(DP) 및 지문센서(ISU)를 포함 할 수 있다.
도 3에는 지문센서(ISU)의 적층관계를 설명하기 위해 표시패널(DP)이 단순하게 도시되었다. 지문센서(ISU) 상에 배치될 수 있는 반사방지유닛과 윈도우유닛은 미도시되었다.
도 3에 도시된 것과 같이, 표시패널(DP)은 베이스층(BL), 베이스층(BL) 상에 배치된 회로 소자층(DP-CL), 표시 소자층(DP-OLED), 및 박막 봉지층(TFE)을 포함할 수 있다. 별도로 도시되지 않았으나, 표시패널(DP)은 반사방지층, 굴절률 조절층 등과 같은 기능성층들을 더 포함할 수 있다.
베이스층(BL)은 합성수지 필름을 포함할 수 있다. 표시패널(DP)의 제조시에 이용되는 작업기판 상에 합성수지층을 형성한다. 이후 합성수지층 상에 도전층 및 절연층 등을 형성한다. 작업기판이 제거되면 합성수지층은 베이스층(BL)에 대응한다. 합성수지층은 폴리이미드계 수지층일 수 있고, 그 재료는 특별히 제한되지 않는다. 그밖에 베이스층(BL)은 유리 기판, 금속 기판, 또는 유/무기 복합재료 기판 등을 포함할 수 있다.
회로 소자층(DP-CL)은 적어도 하나의 절연층과 회로 소자를 포함한다. 이하, 회로 소자층(DP-CL)에 포함된 절연층은 중간 절연층으로 지칭된다. 중간 절연층은 적어도 하나의 중간 무기막과 적어도 하나의 중간 유기막을 포함한다. 회로 소자는 신호라인, 화소의 구동회로 등을 포함한다. 코팅, 증착 등에 의한 절연층, 반도체층 및 도전층 형성공정과 포토리소그래피 공정에 의한 절연층, 반도체층 및 도전층층의 패터닝 공정을 통해 회로 소자층(DP-CL)이 형성될 수 있다.
표시 소자층(DP-OLED)은 발광소자를 포함할 수 있다. 표시 소자층(DP-OLED)은 유기발광 다이오드들을 포함할 수 있다. 표시 소자층(DP-OLED)은 화소 정의막과 같은 유기막을 더 포함할 수 있다.
박막 봉지층(TFE)은 표시 소자층(DP-OLED)을 밀봉할 수 있다. 박막 봉지층(TFE)은 적어도 하나의 절연층을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 박막 봉지층(TFE)은 적어도 하나의 무기막(이하, 봉지 무기막)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 박막 봉지층(TFE)은 적어도 하나의 유기막(이하, 봉지 유기막) 및 적어도 하나의 봉지 무기막을 포함할 수 있다.
봉지 무기막은 수분/산소로부터 표시 소자층(DP-OLED)을 보호하고, 봉지 유기막은 먼지 입자와 같은 이물질로부터 표시 소자층(DP-OLED)을 보호할 수 있다.
봉지 무기막은 실리콘 나이트라이드층, 실리콘 옥시 나이트라이드층, 실리콘 옥사이드층, 티타늄옥사이드층, 또는 알루미늄옥사이드층 등을 포함할 수 있고, 이에 특별히 제한되지 않는다. 봉지 유기막은 아크릴 계열 유기막을 포함할 수 있고, 특별히 제한되지 않는다.
실시 예에 따라, 박막 봉지층(TFE)은 유리(Glass) 또는 레진(Resin)으로 형성될 수 있다.
표시패널(DP)은 복수의 표시화소들을 포함하는 표시화소부, 신호선들 및 표시화소부를 구동하기 위한 표시구동부를 포함할 수 있다.
표시화소부는 도 1에 도시된 표시영역(DD-DA)에 배치될 수 있다.
신호선들 및 표시구동부는 도 1에 도시된 비표시영역(DD-NDA)에 배치될 수 있다.
표시화소들 각각은 유기발광 다이오드와 그에 연결된 화소회로를 포함할 수 있다. 표시구동부, 신호선들, 및 표시화소의 화소회로는 도 3에 도시된 회로 소자층(DP-CL)에 포함될 수 있다.
표시구동부는 표시화소의 화소회로와 동일한 공정, 예컨대 LTPS(Low Temperature Polycrystaline Silicon) 공정 또는 LTPO(Low Temperature Polycrystalline Oxide) 공정을 통해 형성된 복수 개의 박막 트랜지스터들을 포함할 수 있다.
본 실시예에서는 도 2a를 참조하여 설명한 "층" 형태의 지문센서(ISU)를 예시적으로 설명한다. "층" 형태의 지문센서(ISU)는 표시패널(DP)이 제공하는 베이스면 상에 직접 배치됨으로써 "패널" 형태의 지문센서(ISU)와 달리 베이스층이 생략되어 표시모듈(DM)의 두께가 감소될 수 있다. 본 실시예에서, 베이스면은 박막 봉지층(TFE)의 상면일 수 있다.
"패널" 형태이든, "층" 형태이든 지문센서(ISU)는 다층구조를 가질 수 있다.
박막 봉지층(TFE)의 두께는 표시 소자층(DP-OLED)의 구성들에 의해 발생한 노이즈가 지문센서(ISU)에 영향을 주지 않도록 조절될 수 있다.
지문센서(ISU)는 감지전극, 감지전극에 연결된 신호선 및 적어도 하나의 절연층을 포함할 수 있다.
지문센서(ISU)는 예컨대, 정전용량 방식으로 외부입력을 감지할 수 있다. 그러나, 본 발명에서 지문센서(ISU) 동작방식은 특별히 제한되지 않고, 본 발명의 일 실시예에서 지문센서(ISU)는 전자기 유도방식 또는 압력 감지방식으로 외부입력을 감지할 수도 있다.
도 3에 도시된 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 지문센서(ISU)는 복수의 센서화소들(SP) 및 센서절연층(SIL)을 포함할 수 있다.
복수의 센서화소들(SP)은 박막 봉지층(TFE) 상에 직접 배치될 수 있다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 복수의 센서화소들(SP)은 박막 봉지층(TFE) 상에 형성된 별도의 센서기판 상에 직접 배치될 수 있다.
센서절연층(SIL)은 복수의 센서화소들(SP)을 밀봉할 수 있다.
센서절연층(SIL)은 단층 또는 다층 구조를 가질 수 있다.
센서절연층(SIL)은 유리, 수지(resin) 등과 같은 절연성 성분을 포함할 수 있다.
센서절연층(SIL)은 무기물 또는 유기물 또는 복합재료를 포함할 수 있다.
센서절연층(SIL)은 무기막을 포함할 수 있다. 무기막은 알루미늄 옥사이드, 티타늄 옥사이드, 실리콘 옥사이드 실리콘옥시나이트라이드, 지르코늄옥사이드, 및 하프늄 옥사이드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
센서절연층(SIL)은 유기막을 포함할 수 있다. 유기막은 아크릴계 수지, 메타크릴계 수지, 폴리이소프렌, 비닐계 수지, 에폭시계 수지, 우레탄계 수지, 셀룰로오스계 수지, 실록산계 수지, 폴리이미드계 수지, 폴리아미드계 수지 및 페릴렌계 수지 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 센서절연층(SIL)은 휘거나 접힘이 가능하도록 가요성(flexibility)을 갖는 재료로 이루어질 수 있다. 예컨대, 센서절연층(SIL)은 고분자층, 예를 들면 아크릴 고분자층일 수 있다. 지문센서(ISU)가 표시패널(DP) 상에 직접 배치되는 경우에도, 고분자층은 표시장치(DD)의 플렉서블리티를 향상시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 지문센서를 나타내는 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 지문센서(ISU)는 사용자에 의한 터치를 인식할 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 지문센서(ISU)는 센서화소부(110)를 포함할 수 있다.
센서화소부(110)는 복수의 센서화소들(SP) 및 센서절연층(SIL)을 포함할 수 있다.
또한, 센서화소들(SP)은 센서 주사선들(SS0~SSn), 전압선들(P1~Pm) 및 출력선들(O1~Om)과 연결될 수 있다. 예컨대, 센서화소들(SP)은 전압선들(P1~Pm)과 센서 주사선들(SS1~SSn)의 교차 영역에 매트릭스 형태로 배치될 수 있다.
센서화소들(SP)은 센서 주사선들(SS0~SSn)을 통해 센서 주사신호를 입력받을 수 있으며, 센서화소들(SP)은 터치 상태에 대응하는 소정의 전류를 센서 주사신호의 공급 기간 동안 출력선들(OL1~OLm)로 출력할 수 있다.
센서 주사선들(SS0~SSn), 전압선들(P1~Pm) 및 출력선들(OL1~OLm)은 박막 봉지층(TFE) 상에 위치할 수 있다.
센서 주사선들(SS0~SSn)은 제1 방향(예컨대, X축 방향)으로 길게 연장되어 수평라인 단위로 센서화소들(SP)과 연결될 수 있다.
전압선들(P1~Pm)은 제2 방향(예컨대, Y축 방항)으로 길게 연장되고 라인 단위로 센서화소들(SP)과 연결될 수 있다.
출력선들(OL1~OLm)은 제2 방향(예컨대, Y축 방항)으로 길게 연장되고 수직라인 단위로 센서화소들(SP)과 연결될 수 있다.
예컨대, 전압선들(P1~Pm)은 출력선들(OL1~OLm)과 평행하게 배치될 수 있다. 다만, 전압선들(P1~Pm)의 배치 방향은 다양하게 변경될 수 있으며, 일례로 센서 주사선들(SS0~SSn)과 평행하게 배치될 수도 있다.
센서화소들(SP)은 전압선들(P1~Pm)을 통해, 수직라인 단위로 기준전압들(VR1~VRm)을 공급받을 수 있다.
전압선들(P1~Pm)은 수직라인 별로 서로 다른 전위를 유지하기 위하여, 상호 전기적으로 분리될 수 있다.
센서절연층(SIL)은 사용자의 터치를 입력받는 면으로 설정될 수 있으며, 단층 구조 또는 다층 구조를 가질 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 의한 지문센서(ISU)는 지문센서(ISU)의 구동을 위한 제어부(120), 센서 주사구동부(130), 리드아웃(read-out)회로(140), 및 전원공급부(150)를 더 포함할 수 있다.
제어부(120)는 센서 주사구동부(130) 및 전원공급부(150)를 제어할 수 있다. 제어부(120)는 센서 주사구동부 제어신호(SSCS)를 센서 주사구동부(130)로 전송할 수 있다.
제어부(120)는 리드 아웃 회로(140)로부터 보상정보(CS)를 수신할 수 있다.
제어부(120)는 보상정보(CS)에 기초하여, 수직라인 단위로 기준전압들(VR1~VRm)을 조정할 수 있다.
예컨대, 보상정보(CS)는 전원선들(P1~Pm) 각각에 연결된 센서화소들(SP)의 문턱전압들의 평균값을 포함할 수 있다.
제어부(120)는 기준전압들(VR1~VRm) 각각에서, 상응하는 평균값을 합산 또는 감산함으로써, 기준전압들(VR1~VRm) 각각을 조정할 수 있다.
구체적으로, 제어부(120)는 제j 수직라인의 제j 전원선(Pj)에 공급되는 제j 기준전압(VRj)에서, 제j 수직라인에 상응하는 문턱전압들의 평균값을 합산 또는 감산함으로써, 제j 기준전압(VRj)을 조정할 수 있다(j는 자연수).
이와 관련한 상세한 내용은 도 7 및 도 8에서 설명될 것이다.
제어부(120)는 조정된 기준전압들(VR1~VRm)을 센서화소들(SP)에 공급하기 위해, 전원공급부 제어신호(VSCS)를 전원공급부(150)로 전송할 수 있다.
예컨대, 전원공급부 제어신호(VSCS)는 조정된 기준전압들(VR1~VRm)에 대한 정보를 포함할 수 있다.
센서 주사구동부(130)는, 제어부(120)로부터 수신한 센서 주사구동부 제어신호(SSCS)에 기초하여, 센서 주사선들(SS0~SSn)을 통해 센서화소들(SP)로 센서 주사신호들을 공급할 수 있다.
예컨대, 센서 주사구동부(130)는 센서 주사구동부 제어신호(SSCS)에 기초하여, 동시에 또는 순차적으로 센서 주사신호들을 센서 주사선들(SS0~SSn)로 출력할 수 있다.
센서 주사신호는 상기 센서 주사신호를 공급받는 트랜지스터를 턴-온시킬 수 있는 전압 레벨을 가질 수 있다.
센서 주사구동부(130)는, 센서 주사선들(SS0~SSn)과의 연결을 위하여, 박막 봉지층(TFE) 상에 직접 배치되거나, 별도의 센서 기판 상에 직접 배치되거나, 연성 회로 기판(Flexible Printed Circuit Board) 등과 같은 별도의 구성 요소를 통해 센서 주사선들(SS0~SSn)과 연결될 수 있다.
리드 아웃 회로(140)는 출력선들(OL1~OLm)을 통해 센서화소들(SP)로부터 출력되는 감지신호(예컨대, 전류 또는 전압)를 입력받을 수 있다.
예컨대, 센서 주사구동부(130)가 동시에 센서 주사신호를 공급하는 경우, 모든 수평라인 단위의 센서화소들(SP)이 선택되고, 리드 아웃 회로(140)는 수직라인 단위의 센서화소들(SP)로부터 출력되는 감지신호들을 출력선들(OL1~OLm)을 통하여 입력받을 수 있다.
예컨대, 센서 주사구동부(130)가 순차적으로 센서 주사신호를 공급하는 경우, 센서화소들(SP)은 수평라인 단위로 선택되고, 리드 아웃 회로(140)는 수직라인 단위의 센서화소들(SP)로부터 출력되는 감지신호들을 출력선들(OL1~OLm)을 통하여 차례대로 입력받을 수 있다.
센서 주사구동부(130)가 동시에 센서 주사신호를 공급하는 경우, 리드 아웃 회로(140)는 감지신호를 기초로, 수직라인 단위의 센서화소들(SP)의 문턱전압들을 검출할 수 있다.
예컨대, 리드 아웃 회로(140)는 전류 또는 전압의 변화량을 센싱함으로써, 수직라인 단위의 센서화소들(SP)의 문턱전압들을 검출할 수 있다.
리드 아웃 회로(140)는 검출된 문턱전압들을 기초로, 보상정보(CS)를 생성하여, 제어부(120)로 출력할 수 있다.
예컨대, 보상정보(CS)는 전원선들(P1~Pm) 각각에 연결된 센서화소들(SP)의 문턱전압들의 평균값을 포함할 수 있다.
센서 주사구동부(130)가 순차적으로 센서 주사신호를 공급하는 경우, 리드 아웃 회로(140)는 감지신호를 기초로, 현재 터치정보를 인식할 수 있다. 예컨대, 리드 아웃 회로(140)는 전류 또는 전압의 변화량을 센싱함으로써, 현재 터치정보를 인식할 수 있다.
터치정보는 지문센서(ISU)에 발생된 터치의 위치, 및 지문 이나 장문에 포함된 골(valley)과 융선(ridge) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
리드 아웃 회로(140)는, 출력선들(OL1~OLm)과의 연결을 위하여, 박막 봉지층(TFE) 상에 직접 배치되거나, 별도의 센서 기판 상에 직접 배치되거나, 연성 회로 기판(Flexible Printed Circuit Board) 등과 같은 별도의 구성 요소를 통해 센서 주사선들(SS0~SSn)과 연결될 수 있다.
전원공급부(150)는 제어부(120)로부터 수신한 전원공급부 제어신호(VSCS)에 따라, 전압선들(P1~Pm)을 통해 센서화소들(SP)로 수직라인 단위로 기준전압들(VR1~VRm)을 공급할 수 있다.
전원공급부(150)는, 전압선들(P1~Pm)과의 연결을 위하여, 박막 봉지층(TFE) 상에 직접 배치되거나, 별도의 센서 기판 상에 직접 배치되거나, 연성 회로 기판(Flexible Printed Circuit Board) 등과 같은 별도의 구성 요소를 통해 센서 주사선들(SS0~SSn)과 연결될 수 있다.
도 4에는 도시된 바와 달리, 지문센서(ISU)는 플로팅 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
플로팅 제어부(미도시)는 제어부(120)의 제어에 따라, 출력선들(OL1~OLm)에 인가되는 전압을 제어할 수 있다. 예컨대, 플로팅 제어부(미도시)는 출력선들(OL1~OLm)을 기준전압들(VR1~VRm) 보다 높은 플로팅 전압으로 유지시킬 수 있다.
또한, 플로팅 제어부(미도시)는 제어부(120)의 제어에 따라, 출력선들(OL1~OLm)을 플로팅 시킬 수 있다. 예컨대, 플로팅 제어부(미도시)는 출력선들(OL1~OLm)으로의 플로팅 전압의 공급을 멈춤으로써, 출력선들(OL1~OLm)을 플로팅시킬 수 있다.
플로팅 제어부(미도시)는, 센서 주사구동부(130)가 동시에 센서 주사신호를 공급하는 경우, 출력선들(OL1~OLm)을 플로팅 시킬 수 있다.
실시예에 따라, 플로팅 제어부(미도시)는 제어부(120)에 통합된 구성일 수 있다.
도 4에서는 제어부(120), 센서 주사구동부(130), 리드 아웃 회로(140), 및 전원공급부(150)를 개별적으로 도시하였으나, 상기 구성 요소들 중 적어도 일부는 필요에 따라 통합될 수 있다.
또한, 센서 주사구동부(130), 리드 아웃 회로(140), 및 전원공급부(150)는 칩 온 글래스(Chip On Glass), 칩 온 플라스틱(Chip On Plastic), 테이프 캐리어 패키지(Tape Carrier Package), 칩 온 필름(Chip On Film) 등과 다양한 방식에 의하여 설치될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 센서화소를 나타내는 평면도이다. 특히, 도 5에서는 설명의 편의를 위하여 제i 센서 주사선(SSi) 및 제j 출력선(Oj)과 연결된 화소를 도시하기로 한다. (여기서, i는 2이상의 정수이며, j는 자연수이다.)
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 센서화소(SP)는 센서전극(300), 제1 트랜지스터(T1), 제2 트랜지스터(T2), 제3 트랜지스터(T3), 및 보조전극(350)을 포함할 수 있다.
제1 트랜지스터(T1)는 제j 출력선(Oj)으로 출력되는 감지신호를 제어할 수 있다. 예컨대, 제1 트랜지스터(T1)는 제j 출력선(Oj)으로 흐르는 전류를 제어할 수 있다. 이를 위하여, 제1 트랜지스터(T1)는 제j 출력선(Oj)과 제2 트랜지스터(T2) 사이에 연결될 수 있다.
예를 들어, 제1 트랜지스터(T1)는 제2 트랜지스터(T2)의 제2 전극(323)과 연결되는 제1 전극(312), 제j 출력선(Oj)과 연결되는 제2 전극(313), 센서전극(300)과 연결되는 게이트 전극(314), 및 상기 제1 전극(312) 및 상기 제2 전극(313) 사이에 연결되는 반도체층(311)을 포함할 수 있다.
또한, 제1 트랜지스터(T1)의 게이트 전극(314), 제1 전극(312), 및 제2 전극(313)은 각각 컨택홀(CH1, CH2, CH3)을 통하여 다른 구성요소와 연결될 수 있다.
따라서, 제1 트랜지스터(T1)는 센서전극(300)의 전위에 대응하여 제j 출력선(Oj)으로 출력되는 감지신호(예컨대, 전류)를 제어할 수 있다.
제2 트랜지스터(T2)는 제j 전원선(Pj)과 제1 트랜지스터(T1) 사이에 연결될 수 있다.
예를 들어, 제2 트랜지스터(T2)는 제j 전원선(Pj)과 연결되는 제1 전극(322), 제1 트랜지스터(T1)의 제1 전극(312)과 연결되는 제2 전극(323), 제i 센서 주사선(SSi)과 연결되는 게이트 전극(324), 및 상기 제1 전극(322)과 상기 제2 전극(323) 사이에 연결되는 반도체층(321)을 포함할 수 있다.
또한, 제2 트랜지스터(T2)의 제1 전극(322) 및 제2 전극(323)은 각각 컨택홀(CH4, CH5)을 통하여 다른 구성요소와 연결될 수 있다.
따라서, 제2 트랜지스터(T2)는 제i 센서 주사선(SSi)으로 센서 주사신호가 공급되는 경우 턴-온될 수 있다. 제2 트랜지스터(T2)가 턴-온되는 경우, 제1 트랜지스터(T1)의 제1 전극(312)으로는 제j 기준전압(VRj)이 인가될 수 있다.
제3 트랜지스터(T3)는 제j 전원선(Pj)과 센서전극(300) 사이에 연결될 수 있다.
예를 들어, 제3 트랜지스터(T3)는 제j 전원선(Pj)에 연결되는 제1 전극(332), 센서전극(300)에 연결되는 제2 전극(333), 제i-1 센서 주사선(SSi-1)에 연결되는 게이트 전극(334), 및 상기 제1 전극(332)과 상기 제2 전극(333) 사이에 연결되는 반도체층(331)을 포함할 수 있다.
또한, 제3 트랜지스터(T3)의 제1 전극(332) 및 제2 전극(333)은 각각 컨택홀(CH6, CH7)을 통하여 다른 구성요소와 연결될 수 있다.
따라서, 제3 트랜지스터(T3)는 제i-1 센서 주사선(SSi-1)으로 센서 주사신호가 공급되는 경우 턴-온될 수 있다. 제3 트랜지스터(T3)가 턴-온되는 경우, 센서전극(300)의 전압은 제j 기준전압(VRj)으로 초기화될 수 있다.
보조전극(350)은 센서전극(300)과 중첩하여 위치할 수 있으며, 이에 따라 센서전극(300)과 함께 커패시터를 형성할 수 있다.
또한, 보조전극(350)은 제i 센서 주사선(SSi)과 연결될 수 있다. 예를 들어, 보조전극(350)은 제2 트랜지스터(T2)의 게이트 전극(324)을 통해 제i 센서 주사선(SSi)과 연결될 수 있다.
이때, 보조전극(350)과 제2 트랜지스터(T2)의 게이트 전극(324)은 제i 센서 주사선(SSi)과 동일 물질로 형성될 수 있다.
센서전극(300)은 보조전극(350) 및 사용자의 손가락 등과 커패시터를 형성할 수 있다.
또한, 센서전극(300)은 도전성 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 도전성 재료로는 금속, 이들의 합금, 도전성 고분자, 투명 도전성 물질 등이 사용될 수 있다.
상기 금속으로는 구리, 은, 금, 백금, 팔라듐, 니켈, 주석, 알루미늄, 코발트, 로듐, 이리듐, 철, 루테늄, 오스뮴, 망간, 몰리브덴, 텅스텐, 니오브, 탄탈, 타이타늄, 비스머스, 안티몬, 납 등을 예로 들 수 있다.
또한, 상기 도전성 고분자로는 폴리티오펜계, 폴리피롤계, 폴리아닐린계, 폴리아세틸렌계, 폴리페닐렌계 화합물 및 이들의 혼합물 등을 예로 들 수 있으며, 특히 폴리티오펜계 중에서도 PEDOT/PSS 화합물을 사용할 수 있다.
상기 투명 도전성 물질로는 은나노와이어(AgNW), ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), AZO(Antimony Zinc Oxide), ITZO(Indium Tin Zinc Oxide), ZnO(Zinc Oxide), 및 SnO2(Tin Oxide), 카본나노튜브(Carbon Nano Tube), 그래핀 (graphene) 등을 예로 들 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 센서전극과 관련된 제2 커패시터의 정전 용량이 지문의 융선 및 골에 따라 변화하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 센서전극과 관련된 제2 커패시터의 정전 용량이 지문의 융선 및 골에 따라 변화하는 것을 설명하기 위한 도면이다. 특히, 도 6a에서는 센서화소(SP) 상에 손가락(400)의 융선(410)이 위치한 경우를 도시하였고, 도 6b에서는 센서화소(SP) 상에 손가락(400)의 골(420)이 위치한 경우를 도시하였다.
도 6a 및 도 6b를 참고하면, 센서전극(300)과 보조전극(350)은 제1 커패시터(C1)를 형성할 수 있다. 센서전극(300)과 보조전극(350)은 서로 이격되어 위치할 수 있으며, 그 사이에는 적어도 하나의 절연층(미도시)이 위치할 수 있다.
또한, 지문 인식을 위해 사용자의 손가락(400)이 센서화소(SP) 상에 위치하는 경우, 센서전극(300)과 손가락(400)은 제2 커패시터(C2)를 형성할 수 있다.
이때, 제2 커패시터(C2)는 가변 커패시터로서, 제2 커패시터(C2)의 정전 용량은 센서전극(300) 상에 지문의 융선(410) 또는 골(420)이 위치하는지 여부에 따라 변화될 수 있다.
즉, 융선(410)과 센서전극(300)의 거리는 골(420)과 센서전극(300) 사이의 거리보다 짧으므로, 도 2a와 같이 융선(410)이 센서전극(300) 상에 위치한 경우의 제2 커패시터(C2)의 정전 용량과, 도 2b와 같이 골(420)이 센서전극(300) 상에 위치한 경우의 제2 커패시터(C2)의 정전 용량은 서로 차이가 나게 된다.
제2 커패시터(C2)의 정전 용량의 변화는 센서화소(SP)의 감지신호(예컨대, 전류)에도 영향을 미치게 되므로, 리드 아웃 회로(미도시)는 감지신호를 기초로, 사용자의 지문을 인식할 수 있다. 예컨대, 리드 아웃 회로(미도시)는 전류 또는 전압의 변화량을 센싱함으로써, 사용자의 지문을 인식할 수 있다.
도 7은 도 5에 도시된 센서화소의 등가 회로의 일 실시예를 나타낸 도면이다. 도 8은 도 7에 도시된 센서화소의 동작을 설명하기 위한 파형도이다.
특히, 도 7에서는 제i 센서 주사선(SSi), 제i-1 센서 주사선(SSi-1)에 연결된 센서화소들 중에서, 제j 출력선(Oj)과 연결된 센서화소(SP)를 도시하기로 한다. 또한, 도 7에서는 제i-1 센서 주사선(SSi-1)에 공급되는 센서 주사신호와 제i 센서 주사선(SSi)에 공급되는 센서 주사신호를 도시하였다.
도 7을 참조하면, 센서화소(SP)는 센서전극(300), 보조전극(350), 제1 트랜지스터(T1), 제2 트랜지스터(T2), 및 제3 트랜지스터(T3)를 포함할 수 있다.
앞서 살펴본 바와 같이, 센서전극(300)과 보조전극(350)은 제1 커패시터(C1)를 구성할 수 있으며, 제1 트랜지스터(T1), 제2 트랜지스터(T2), 및 제3 트랜지스터(T3)는 센서회로(SC)를 구성할 수 있다.
또한, 제2 커패시터(C2)는 가변 커패시터로서, 앞서 살펴본 바와 같이 센서전극(300)과 손가락(400)으로 이루어질 수 있다. 이때, 제2 커패시터(C2)의 정전용량은 센서전극(300)과 손가락(400) 사이의 거리, 센서전극(300) 상에 지문의 골 또는 융선이 위치하는지 여부, 터치에 의한 압력의 세기 등에 따라 변화될 수 있다.
제1 트랜지스터(T1)는 제j 출력선(Oj)으로 출력되는 감지신호(예컨대, 전류)를 제어할 수 있다. 이를 위하여, 제1 트랜지스터(T1)는 제j 출력선(Oj)과 제2 트랜지스터(T2) 사이에 연결될 수 있다.
다시 말해, 제1 트랜지스터(T1)는 제j 출력선(Oj)과 제1 노드(N1) 사이에 연결되며, 게이트 전극이 제2 노드(N2)에 연결될 수 있다.
예를 들어, 제1 트랜지스터(T1)는 제2 트랜지스터(T2)의 제2 전극과 연결되는 제1 전극, 제j 출력선(Oj)과 연결되는 제2 전극, 및 센서전극(300)과 연결되는 게이트 전극을 포함할 수 있다.
제2 트랜지스터(T2)는 제j 전원선(Pj)과 제1 트랜지스터(T1) 사이에 연결될 수 있다. 즉, 제2 트랜지스터(T2)는 제j 전원선(Pj)과 제1 노드(N1) 사이에 연결되며, 게이트 전극이 제i 센서 주사선(SSi)에 연결될 수 있다.
예를 들어, 제2 트랜지스터(T2)는 제j 전원선(Pj)과 연결되는 제1 전극, 제1 트랜지스터(T1)의 제1 전극과 연결되는 제2 전극, 및 제i 센서 주사선(SSi)과 연결되는 게이트 전극을 포함할 수 있다.
따라서, 제2 트랜지스터(T2)는 제i 센서 주사선(SSi)으로 센서 주사신호가 공급되는 경우 턴-온될 수 있다. 제2 트랜지스터(T2)가 턴-온되는 경우, 제1 트랜지스터(T1)의 제1 전극으로는 제j 기준전압(VRj)이 인가될 수 있다.
제3 트랜지스터(T3)는 제j 전원선(Pj)과 센서전극(300) 사이에 연결될 수 있다.
다시 말해, 제3 트랜지스터(T3)는 제2 노드(N2)와 제j 전원선(Pj) 사이에 연결되며, 게이트 전극이 제i-1 센서 주사선(SSi-1)에 연결될 수 있다.
예를 들어, 제3 트랜지스터(T3)는 제j 전원선(Pj)에 연결되는 제1 전극, 센서전극(300)에 연결되는 제2 전극, 및 제i-1 센서 주사선(SSi-1)에 연결되는 게이트 전극을 포함할 수 있다.
따라서, 제3 트랜지스터(T3)는 제i-1 센서 주사선(SSi-1)으로 센서 주사신호가 공급되는 경우 턴-온될 수 있다. 제3 트랜지스터(T3)가 턴-온되는 경우, 센서전극(300)의 전압은 제j 기준전압(VRj)으로 초기화될 수 있다.
보조전극(350)은 센서전극(300)과 중첩하여 위치할 수 있으며, 이에 따라 센서전극(300)과 함께 제1 커패시터(C1)를 형성할 수 있다.
또한, 보조전극(350)은 제i 센서 주사선(SSi)과 연결될 수 있다.
이에 따라, 제1 커패시터(C1)는 제2 노드(N2)와 제i 센서 주사선(SSi) 사이에 연결될 수 있다.
또한, 제2 커패시터(C2)는 제2 노드(N2)에 연결될 수 있다.
제1 노드(N1)는 제1 트랜지스터(T1)의 제1 전극과 제2 트랜지스터(T2)의 제2 전극이 공통적으로 접속되는 노드이며, 제2 노드(N2)는 센서전극(300), 제1 트랜지스터(T1)의 게이트 전극, 및 제3 트랜지스터(T3)의 제2 전극이 공통적으로 접속되는 노드이다.
여기서, 트랜지스터들(T1, T2, T3)의 제1 전극은 소스 전극 및 드레인 전극 중 어느 하나로 설정되고, 트랜지스터들(T1, T2, T3)의 제2 전극은 제1 전극과 다른 전극으로 설정될 수 있다. 예를 들어, 제1 전극이 소스 전극으로 설정되면 제2 전극은 드레인 전극으로 설정될 수 있다.
또한, 도 7에서는 예시적으로 트랜지스터들(T1, T2, T3)이 PMOS 트랜지스터인 것으로 도시하였으나, 다른 실시예에서는 트랜지스터들(T1, T2, T3)이 NMOS 트랜지스터로 구현될 수 있다.
도 4, 도 7 및 도 8을 참조하면, 한 프레임구간(FP)은 제1 서브 구간(SF1) 및 제2 서브 구간(SF2)을 포함할 수 있다.
제1 서브 구간(SF1)은 제1 구간(P1)을 포함할 수 있고, 제2 서브 구간(SF2)은 제2 구간(P2) 및 제3 구간(P2)을 포함할 수 있다.
제1 서브 구간(SF1) 동안, 제j 전원선(Pj)으로 제j 기준전압(VRj)이 공급될 수 있고, 제1 구간(P1) 동안, 제j 출력선(Oj)은 플로팅될 수 있다. 또한, 제i-1 센서 주사선(SSi-1), 및 제i 센서 주사선(SSi)으로 센서 주사신호가 동시에 공급될 수 있다.
따라서, 제1 구간(P1)에서는 제2 트랜지스터(T2) 및 제3 트랜지스터(T3)가 온 상태를 유지할 수 있다. 또한, 제1 노드(N1) 및 제2 노드(N2)는 제j 전원선(Pj)으로부터 인가되는 제j 기준전압(VRj)으로 초기화될 수 있다.
이때, 제j 출력선(Oj)으로 감지신호가 출력될 수 있다.
리드 아웃 회로(140)는 감지신호를 기초로, 제1 트랜지스터(T1)의 문턱전압을 검출할 수 있다.
예컨대, 리드 아웃 회로(140)는 전류 또는 전압의 변화량을 센싱함으로써, 수직라인 단위의 센서화소들(SP)에 포함된 제1 트랜지스터(T1)의 문턱전압들을 검출할 수 있다.
리드 아웃 회로(140)는 검출된 문턱전압들을 기초로, 보상정보(CS)를 생성하여, 제어부(120)로 출력할 수 있다.
예컨대, 보상정보(CS)는 전원선들(P1~Pm) 각각에 연결된 센서화소들(SP)에 포함된 제1 트랜지스터(T1)들의 문턱전압들의 평균값을 포함할 수 있다.
제어부(120)는 보상정보(CS)에 기초하여, 제j 전원선(Pj)으로 공급되는 제j 기준전압(VRj)을 조정할 수 있다.
구체적으로, 제어부(120)는 제j 수직라인의 제j 전원선(Pj)에 공급되는 제j 기준전압(VRj)에서, 제j 수직라인에 상응하는 문턱전압들의 평균값을 합산 또는 감산함으로써, 제j 기준전압(VRj)을 조정할 수 있다.
그 후, 제2 서브 구간(SF1) 동안, 제어부(120)는 조정된 제j 기준전압(VRj)을 센서화소들(SP)에 공급하기 위해, 전원공급부 제어신호(VSCS)를 전원공급부(150)로 전송할 수 있다.
전원공급부(150)는 전원공급부 제어신호(VSCS)에 기초하여, 조정된 제j 기준전압(VRj)을 제j 전원선(Pj)으로 공급할 수 있다.
제2 구간(P2) 동안, 제j 출력선(Oj)은 특정 전압으로 유지될 수 있고, 제i-1 센서 주사선(SSi-1)으로 센서 주사신호가 공급될 수 있다.
따라서, 제2 구간(P2)에서는 제3 트랜지스터(T3)가 온 상태를 유지할 수 있으며, 제2 노드(N2)는 제j 전원선(Pj)으로부터 인가되는 조정된 제j 기준전압(VRj)으로 초기화될 수 있다.
제3 구간(P3) 동안, 제i 센서 주사선(SSi)으로 센서 주사신호가 공급될 수 있다.
따라서, 제3 구간(P3)에서는 제2 트랜지스터(T2)가 온 상태를 유지할 수 있으며, 제j 전원선(Pj)으로부터 제2 트랜지스터(T2)와 제1 트랜지스터(T1)를 통해 제j 출력선(Oj)으로 감지신호(예컨대, 출력전류(Io))가 출력될 수 있다.
이때, 제1 트랜지스터(T1)는 게이트 전압(제2 노드(N2)의 전압)에 대응하여, 출력전류(Io)의 양을 제어할 수 있다.
예컨대, 출력전류(Io)는 제1 트랜지스터(T1)의 게이트 전압(Vg)에 따라 변화될 수 있으며, 제1 트랜지스터(T1)의 게이트 전압(Vg)은 하기와 같은 수식에 따라 결정될 수 있다.
Vg = VRj +{Vc1/(Vc1+Vc2)}*Vs (VRj은 기준전압, Vc1은 제1 커패시터(C1)의 정전 용량, Vc2는 제2 커패시터(C2)의 정전 용량, Vs는 제i 센서 주사선(SSi)에 공급된 센서 주사신호의 전압 변화량)
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 표시패널을 나타낸 도면이다.
도 3 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 표시패널(DP)은 표시화소부(600) 및 표시구동부(700)를 포함할 수 있다.
표시화소부(600)는 표시화소들(PX)을 포함할 수 있다.
표시화소들(PX)은 데이터선들(D1~Dq) 및 표시 주사선들(DS1~DSp)과 연결될 수 있다. 예컨대, 표시화소들(PX)은 데이터선들(D1~Dq)과 표시 주사선들(DS1~DSp)의 교차 영역에 매트릭스 형태로 배치될 수 있다.
또한, 각 표시화소들(PX)은 데이터선들(D1~Dq) 및 표시 주사선들(DS1~DSp)을 통해 데이터 신호 및 표시 주사 신호를 공급받을 수 있다.
표시화소들(PX)은 발광 소자(예컨대, 유기발광 다이오드)를 포함할 수 있으며, 제1 전원(ELVDD)으로부터 발광 소자를 경유하여 제2 전원(ELVSS)으로 흐르는 전류에 의해, 데이터 신호에 대응하는 빛을 생성할 수 있다.
표시구동부(700)는 주사 구동부(710), 데이터 구동부(720) 및 타이밍 제어부(750)를 포함할 수 있다.
주사 구동부(710)는 주사 구동부 제어신호(SCS)에 응답하여 표시 주사선들(DS1~DSp)에 표시 주사 신호들을 공급할 수 있다. 예컨대, 주사 구동부(710)는 표시 주사선들(DS1~DSp)에 표시 주사 신호들을 순차적으로 공급할 수 있다.
표시 주사선들(DS1~DSp)과의 연결을 위하여, 주사 구동부(710)는 기판(100) 상에 직접 실장되거나, 연성 회로 기판 등과 같은 별도의 구성 요소를 통해 베이스층(BL)과 연결될 수 있다.
데이터 구동부(720)는 타이밍 제어부(750)로부터 데이터 구동부 제어신호(DCS)와 영상 데이터(DATA)를 입력받아, 데이터 신호를 생성할 수 있다.
데이터 구동부(720)는 생성된 데이터 신호를 데이터선들(D1~Dq)에 공급할 수 있다.
데이터선들(D1~Dq)과의 연결을 위하여, 데이터 구동부(720)는 기판(100) 상에 직접 실장되거나, 연성 회로 기판 등과 같은 별도의 구성 요소를 통해 베이스층(BL)과 연결될 수 있다.
특정 표시 주사선으로 표시 주사 신호가 공급되면, 상기 특정 표시 주사선과 연결된 일부의 표시화소들(PX)은 데이터선들(D1~Dq)로부터 전달되는 데이터 신호를 공급받을 수 있으며, 상기 일부의 표시화소들(PX)은 공급받은 데이터 신호에 대응하는 휘도로 발광할 수 있다.
타이밍 제어부(750)는 주사 구동부(710)와 데이터 구동부(720)를 제어하기 위한 제어신호들을 생성할 수 있다.
예컨대, 상기 제어신호들은 주사 구동부(710)를 제어하기 위한 주사 구동부 제어신호(SCS)와, 데이터 구동부(720)를 제어하기 위한 데이터 구동부 제어신호(DCS)를 포함할 수 있다.
또한, 타이밍 제어부(750)는 주사 구동부 제어신호(SCS)를 주사 구동부(710)로 공급하고, 데이터 구동부 제어신호(DCS)를 데이터 구동부(720)로 공급할 수 있다.
타이밍 제어부(750)는 데이터 구동부(720)의 사양에 맞게 영상 데이터(DATA)를 변환하여, 데이터 구동부(720)로 공급할 수 있다.
도 9에서는 주사 구동부(710), 데이터 구동부(720), 및 타이밍 제어부(750)를 개별적으로 도시하였으나, 상기 구성 요소들 중 적어도 일부는 필요에 따라 통합될 수 있다.
또한, 주사 구동부(710), 데이터 구동부(720), 및 타이밍 제어부(750)는 칩 온 글래스(Chip On Glass), 칩 온 플라스틱(Chip On Plastic), 테이프 캐리어 패키지(Tape Carrier Package), 칩 온 필름(Chip On Film) 등과 다양한 방식에 의하여 설치될 수 있다.
도 10a 및 도 10b는 도 9에 도시된 표시화소의 실시예들을 나타낸 도면이다. 특히, 도 10a 및 도 10b에서는 설명의 편의성을 위하여 제p 표시 주사선(DSp) 및 제q 데이터선(Dq)과 접속된 표시화소(PX, PX')를 도시하기로 한다. 또한, 도 10a 및 도 10b에서는 표시화소(PX, PX')의 발광 소자가 유기 발광 다이오드(OLED)인 경우를 도시하기로 한다.
먼저, 도 10a를 참조하면, 표시화소(PX)는 유기 발광 다이오드(OLED)와, 제q 데이터선(Dq) 및 제p 표시 주사선(DSp)에 접속되어 유기 발광 다이오드(OLED)를 제어하기 위한 화소회로(PC)를 포함할 수 있다.
유기 발광 다이오드(OLED)의 애노드 전극은 화소회로(PC)에 접속되고, 캐소드 전극은 제2 전원(ELVSS)에 접속될 수 있다.
이와 같은 유기 발광 다이오드(OLED)는 화소회로(PC)로부터 공급되는 전류에 대응하여 소정 휘도의 빛을 생성할 수 있다.
화소회로(PC)는 제p 표시 주사선(DSp)으로 표시 주사 신호가 공급될 때 제q 데이터선(Dq)으로 공급되는 데이터 신호를 저장할 수 있으며, 상기 저장된 데이터 신호에 대응하여 유기 발광 다이오드(OLED)로 공급되는 전류량을 제어할 수 있다.
예컨대, 화소회로(PC)는 제1 트랜지스터(M1), 제2 트랜지스터(M2), 및 스토리지 커패시터(Cst)를 포함할 수 있다.
제1 트랜지스터(M1)는 제q 데이터선(Dq)과 제2 트랜지스터(M2) 사이에 연결될 수 있다.
예컨대, 제1 트랜지스터(M1)는 게이트 전극이 제p 표시 주사선(DSp)에 접속되고, 제1 전극은 제q 데이터선(Dq)에 접속되며, 제2 전극은 제2 트랜지스터(M2)의 게이트 전극에 접속될 수 있다.
제1 트랜지스터(M1)는 제p 표시 주사선(DSp)으로부터 표시 주사 신호가 공급될 때 턴-온되어, 제q 데이터선(Dq)으로부터의 데이터 신호를 스토리지 커패시터(Cst)로 공급할 수 있다.
이 때, 스토리지 커패시터(Cst)는 데이터 신호에 대응되는 전압을 충전할 수 있다.
제2 트랜지스터(M2)는 제1 전원(ELVDD)과 유기 발광 다이오드(OLED) 사이에 연결될 수 있다.
예컨대, 제2 트랜지스터(M2)는 게이트 전극이 스토리지 커패시터(Cst)의 제1 전극 및 제1 트랜지스터(M1)의 제2 전극에 연결되고, 제1 전극은 스토리지 커패시터(Cst)의 제2 전극 및 제1 전원(ELVDD)에 연결되며, 제2 전극은 유기 발광 다이오드(OLED)의 애노드 전극에 연결될 수 있다.
이와 같은 제2 트랜지스터(M2)는 구동 트랜지스터로서, 스토리지 커패시터(Cst)에 저장된 전압값에 대응하여 제1 전원(ELVDD)으로부터 유기 발광 다이오드(OLED)를 경유하여 제2 전원(ELVSS)으로 흐르는 전류량을 제어할 수 있다.
이때, 유기 발광 다이오드(OLED)는 제2 트랜지스터(M2)로부터 공급되는 전류량에 대응되는 빛을 생성할 수 있다.
여기서, 트랜지스터들(M1, M2)의 제1 전극은 소스 전극 및 드레인 전극 중 어느 하나로 설정되고, 트랜지스터들(M1, M2)의 제2 전극은 제1 전극과 다른 전극으로 설정될 수 있다. 예컨대, 제1 전극이 소스 전극으로 설정되면 제2 전극은 드레인 전극으로 설정될 수 있다.
또한, 도 10a에서는 예시적으로 트랜지스터들(M1, M2)이 PMOS 트랜지스터인 것으로 도시하였으나, 다른 실시예에서는 트랜지스터들(M1, M2)이 NMOS 트랜지스터로 구현될 수 있다.
한편, 도 10b를 참고하면, 본 발명의 다른 실시예에 의한 표시화소(PX')는 유기 발광 다이오드(OLED)와, 상기 유기 발광 다이오드(OLED)를 제어하기 위한 화소회로(PC)를 포함할 수 있다.
유기 발광 다이오드(OLED)의 애노드 전극은 화소회로(PC)에 접속되고, 캐소드 전극은 제2 전원(ELVSS)에 접속될 수 있다.
화소회로(PC)는 제1 트랜지스터(M1) 내지 제7 트랜지스터(M7) 및 스토리지 커패시터(Cst)를 포함할 수 있다.
유기 발광 다이오드(OLED)의 애노드 전극은 제6 트랜지스터(M6)를 경유하여 제1 트랜지스터(M1)에 접속되고, 캐소드 전극은 제2 전원(ELVSS)에 접속될 수 있다. 이와 같은 유기 발광 다이오드(OLED)는 제1 트랜지스터(M1)로부터 공급되는 전류량에 대응하여 소정 휘도의 빛을 생성할 수 있다.
유기 발광 다이오드(OLED)로 전류가 흐를 수 있도록 제1 전원(ELVDD)은 제2 전원(ELVSS)보다 높은 전압으로 설정될 수 있다.
제7 트랜지스터(M7)는 초기화 전원(Vint)과 유기 발광 다이오드(OLED)의 애노드 전극 사이에 접속될 수 있다. 그리고, 제7 트랜지스터(M7)의 게이트 전극은 제p+1 표시 주사선(DSp+1)에 접속될 수 있다. 이와 같은 제7 트랜지스터(M7)는 제p+1 표시 주사선(DSp+1)으로 표시 주사 신호가 공급될 때 턴-온되어 초기화 전원(Vint)의 전압을 유기 발광 다이오드(OLED)의 애노드 전극으로 공급할 수 있다. 여기서, 초기화 전원(Vint)은 데이터 신호보다 낮은 전압으로 설정될 수 있다.
제6 트랜지스터(M6)는 제1 트랜지스터(M1)와 유기 발광 다이오드(OLED) 사이에 접속될 수 있다. 그리고, 제6 트랜지스터(M6) 게이트 전극은 제p 발광 제어선(Ep)에 접속될 수 있다. 이와 같은 제6 트랜지스터(M6)는 제p 발광 제어선(Ep)으로 발광 제어신호가 공급될 때 턴-오프되고, 그 외의 경우에 턴-온될 수 있다.
제5 트랜지스터(M5)는 제1 전원(ELVDD)과 제1 트랜지스터(M1) 사이에 접속될 수 있다. 그리고, 제5 트랜지스터(M5)의 게이트 전극은 제p 발광 제어선(Ep)에 접속될 수 있다. 이와 같은 제5 트랜지스터(M5)는 제p 발광 제어선(Ep)으로 발광 제어신호가 공급될 때 턴-오프되고, 그 외의 경우에 턴-온될 수 있다.
제1 트랜지스터(M1; 구동 트랜지스터)의 제1 전극은 제5 트랜지스터(M5)를 경유하여 제1 전원(ELVDD)에 접속되고, 제 2전극은 제6 트랜지스터(M6)를 경유하여 유기 발광 다이오드(OLED)의 애노드 전극에 접속될 수 있다. 그리고, 제1 트랜지스터(M1)의 게이트 전극은 제1 노드(N1)에 접속될 수 있다. 이와 같은 제1 트랜지스터(M1)는 제1 노드(N1)의 전압에 대응하여, 제1 전원(ELVDD)으로부터 유기 발광 다이오드(OLED)를 경유하여 제2 전원(ELVSS)으로 흐르는 전류량을 제어할 수 있다.
제3 트랜지스터(M3)는 제1 트랜지스터(M1)의 제2 전극과 제1 노드(N1) 사이에 접속될 수 있다. 그리고, 제3 트랜지스터(M3)의 게이트 전극은 제p 표시 주사선(DSp)에 접속될 수 있다. 이와 같은 제3 트랜지스터(M3)는 제p 표시 주사선(DSp)으로 표시 주사 신호가 공급될 때 턴-온되어 제1 트랜지스터(M1)의 제2 전극과 제1 노드(N1)를 전기적으로 접속시킬 수 있다. 따라서, 제3 트랜지스터(M3)가 턴-온될 때 제1 트랜지스터(M1)는 다이오드 형태로 접속될 수 있다.
제4 트랜지스터(M4)는 제1 노드(N1)와 초기화 전원(Vint) 사이에 접속될 수 있다. 그리고, 제4 트랜지스터(M4)의 게이트 전극은 제p-1 표시 주사선(DSp-1)에 접속될 수 있다. 이와 같은 제4 트랜지스터(M4)는 제p-1 표시 주사선(DSp-1)으로 표시 주사 신호가 공급될 때 턴-온되어 제1 노드(N1)로 초기화 전원(Vint)의 전압을 공급할 수 있다.
제2 트랜지스터(M2)는 제q 데이터선(Dq)과 제1 트랜지스터(M1)의 제1 전극 사이에 접속될 수 있다. 그리고, 제2 트랜지스터(M2)의 게이트 전극은 제p 표시 주사선(DSp)에 접속될 수 있다. 이와 같은 제2 트랜지스터(M2)는 제p 표시 주사선(DSp)으로 표시 주사 신호가 공급될 때 턴-온되어 제q 데이터선(Dq)과 제1 트랜지스터(M1)의 제1 전극을 전기적으로 접속시킬 수 있다.
스토리지 커패시터(Cst)는 제1 전원(ELVDD)과 제1 노드(N1) 사이에 접속될 수 있다. 이와 같은 스토리지 커패시터(Cst)는 데이터 신호 및 제1 트랜지스터(M1)의 문턱전압에 대응하는 전압을 저장할 수 있다.
여기서, 트랜지스터들(M1, M2, M3, M4, M5, M6, M7)의 제1 전극은 소스 전극 및 드레인 전극 중 어느 하나로 설정되고, 트랜지스터들(M1, M2, M3, M4, M5, M6, M7)의 제2 전극은 제1 전극과 다른 전극으로 설정될 수 있다. 예컨대, 제1 전극이 소스 전극으로 설정되면 제2 전극은 드레인 전극으로 설정될 수 있다.
또한, 도 10b에서는 예시적으로 트랜지스터들(M1, M2, M3, M4, M5, M6, M7)이 PMOS 트랜지스터인 것으로 도시하였으나, 다른 실시예에서는 트랜지스터들(M1, M2, M3, M4, M5, M6, M7)이 NMOS 트랜지스터로 구현될 수 있다.
상기 설명된 도 10a 및 도 10b의 화소 구조는 본 발명의 일 실시예일뿐이므로, 본 발명의 표시화소(PX, PX')가 상기 화소 구조에 한정되는 것은 아니다. 실제로, 표시화소(PX, PX') 유기 발광 다이오드(OLED)로 전류를 공급할 수 있는 회로 구조를 가지며, 현재 공지된 다양한 구조 중 어느 하나로 선택될 수 있다.
제1 전원(ELVDD)은 고전위 전원이고, 제2 전원(ELVSS)은 저전위 전원일 수 있다.
예컨대, 제1 전원(ELVDD)은 양전압으로 설정되고, 제2 전원(ELVSS)은 음전압 또는 그라운드 전압으로 설정될 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 지문센서의 구동방법을 나타낸 순서도이다. 아래에서, 도 4, 도 7, 도 8 및 도 11을 참조하여, 지문센서의 구동방법을 설명한다.
단계 S10에서, 센서화소들(SP) 각각에 포함된 제1 트랜지스터(T1)의 문턱전압이 검출될 수 있다. 예컨대, 리드 아웃 회로(140)는 수직라인 단위의 센서화소들(SP) 각각에 포함된 제1 트랜지스터(T1)의 문턱전압들을 검출할 수 있다.
단계 S20에서, 기준전압들(VR1~VRm)은 수직라인 단위로 조정될 수 있다. 예컨대, 제어부(120)는 제j 전원선(Pj)으로 공급되는 제j 기준전압(VRj)을 조정할 수 있다.
단계 S30에서, 조정된 기준전압들(VR1~VRm)은 전원선들(P1~Pm)로 공급될 수 있다. 예컨대, 전원공급부(150)는 제어부(120)의 제어에 따라, 조정된 제j 기준전압(VRj)을 제j 전원선(Pj)으로 공급할 수 있다.
단계 S40에서, 센서 주사선들(SS1~SSn)로 센서 주사신호들이 순차적으로 공급될 수 있다.
도 12는 도 11에 도시된 문턱전압이 검출되는 단계를 상세하게 나타낸 순서도이다. 아래에서, 도 4, 도 7, 도 8, 도 11 및 도 12를 참조하여 문턱전압이 검출되는 단계를 상세하게 설명한다.
단계 S110에서, 전원선(P1~Pm)으로 기준전압들(VR1~VRm)이 공급 될 수 있다.
단계 S120에서, 출력선들(O1~Om)은 플로팅될 수 있다.
단계 S130에서, 센서 주사선들(SS1~SSn)로 센서 주사신호들이 동시에 공급될 수 있다.
예컨대, 제1 서브 구간(SF1) 동안, 제j 전원선(Pj)으로 제j 기준전압(VRj)이 공급될 수 있고, 제1 구간(P1) 동안, 제j 출력선(Oj)은 플로팅될 수 있다. 또한, 제i-1 센서 주사선(SSi-1), 및 제i 센서 주사선(SSi)으로 센서 주사신호가 동시에 공급될 수 있다.
단계 S140에서, 출력선들(O1~Om)을 통해 감지신호들이 출력될 수 있다.
단계 S150에서, 센서화소들(SP) 각각에 포함된 제1 트랜지스터(T1)의 문턱전압이 검출되고, 보상정보(CS)가 생성될 수 있다. 예컨대, 보상정보(CS)는 전원선들(P1~Pm) 각각에 연결된 센서화소들(SP)에 포함된 제1 트랜지스터(T1)들의 문턱전압들의 평균값을 포함할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
DD: 표시장치
DM: 표시모듈
DP: 표시패널
ISU: 지문센서
110: 센서화소부
120: 제어부
140: 리드 아웃 회로
150: 전원공급부
300: 센서전극
350: 보조전극

Claims (20)

  1. 출력선들 중 상응하는 출력선으로 출력되는 감지신호를 제어하는 제1 트랜지스터를 각각 포함하는 센서화소들;
    수직라인 단위로 배치되며, 한 수직라인에 배치된 센서화소들에 각각 연결되는 전원선들; 및
    기준전압들을 상기 전원선들로 공급하기 위한 전원공급부를 포함하고,
    상기 전원공급부는, 상기 수직라인 단위로 조정된 기준전압들을 상기 전원선들로 공급하는 지문센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 센서화소들에 연결된 출력선들을 통해 상기 센서화소들로부터 출력되는 감지신호들을 입력받고, 상기 감지신호들을 기초로, 상기 제1 트랜지스터들의 문턱전압들을 검출하고, 보상정보를 생성하는 리드 아웃 회로; 및
    상기 보상정보에 따라, 상기 기준전압들을 상기 수직라인 단위로 조정하는 제어부를 더 포함하는 지문센서.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 보상정보는, 상기 전원선들 각각에 연결된 상기 센서화소들의 상기 제1 트랜지스터들의 상기 문턱전압들의 평균값을 포함하는 지문센서.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 기준전압들 각각에서 상기 상응하는 평균값을 합산 또는 감산함으로써, 상기 기준전압들 각각을 조정하는 지문센서.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 센서화소들에 연결된 센서 주사선들로 센서 주사신호들을 공급하기 위한 센서 주사구동부를 더 포함하는 지문센서.
  6. 제5항에 있어서,
    제1 서브 구간 동안, 상기 센서 주사구동부는 상기 센서 주사선들로 상기 센서 주사신호들을 동시에 공급하고,
    상기 제1 서브 구간에 후속하는 제2 서브 구간 동안, 상기 센서 주사구동부는 상기 센서 주사선들로 상기 센서 주사신호들을 순차적으로 공급하고,
    한 프레임 구간은 상기 제1 서브 구간 및 상기 제2 서브 구간을 포함하는 지문센서.
  7. 제5항에 있어서,
    제i(i는 자연수) 센서 주사선 및 제j(j는 자연수) 출력선에 연결된 센서화소는, 센서회로 및 센서전극과 보조전극으로 구성된 제1 커패시터를 포함하고,
    상기 센서회로는,
    상기 센서전극에 연결되는 제1 게이트 전극을 포함하는 상기 제1 트랜지스터;
    제j 전원선 및 상기 제1 트랜지스터 사이에 연결된 제2 트랜지스터; 및
    상기 제j 전원선 및 상기 센서전극 사이에 연결된 제3 트랜지스터를 포함하고,
    상기 제1 커패시터의 상기 보조전극은 상기 제i 센서 주사선에 연결된 지문센서.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 트랜지스터의 제2 게이트 전극은 상기 제i 센서 주사선에 연결되고,
    상기 제3 트랜지스터의 제3 게이트 전극은 제i-1 센서 주사선에 연결되는 지문센서.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 센서전극은, 터치가 발생한 경우, 사용자의 손과 제2 커패시터를 형성하고,
    상기 터치에 대응한 상기 제2 커패시터의 정전 용량 변화에 기초하여, 상기 사용자의 지문 또는 장문을 인식하는 지문센서.
  10. 이미지를 표시하는 표시패널; 및
    상기 표시패널의 상단에 배치되고, 지문을 감지하는 지문센서를 포함하고,
    상기 지문센서는,
    출력선들 중 상응하는 출력선으로 출력되는 감지신호를 제어하는 제1 트랜지스터를 각각 포함하는 센서화소들;
    수직라인 단위로 배치되며, 한 수직라인에 배치된 센서화소들에 각각 연결되는 전원선들; 및
    기준전압들을 상기 전원선들로 공급하기 위한 전원공급부를 포함하고,
    상기 전원공급부는, 상기 수직라인 단위로 조정된 기준전압들을 상기 전원선들로 공급하는 표시장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 센서화소들에 연결된 출력선들을 통해 상기 센서화소들로부터 출력되는 감지신호들을 입력받고, 상기 감지신호들을 기초로, 상기 제1 트랜지스터들의 문턱전압들을 검출하고, 보상정보를 생성하는 리드 아웃 회로; 및
    상기 보상정보에 따라, 상기 기준전압들을 상기 수직라인 단위로 조정하는 제어부를 더 포함하는 표시장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 센서화소들에 연결된 센서 주사선들로 센서 주사신호들을 공급하기 위한 센서 주사구동부를 더 포함하는 표시장치.
  13. 제12항에 있어서,
    제1 서브 구간 동안, 상기 센서 주사구동부는 상기 센서 주사선들로 상기 센서 주사신호들을 동시에 공급하고,
    상기 제1 서브 구간에 후속하는 제2 서브 구간 동안, 상기 센서 주사구동부는 상기 센서 주사선들로 상기 센서 주사신호들을 순차적으로 공급하고,
    한 프레임 구간은 상기 제1 서브 구간 및 상기 제2 서브 구간을 포함하는 표시장치.
  14. 제13항에 있어서,
    제i(i는 자연수) 센서 주사선 및 제j(j는 자연수) 출력선에 연결된 센서화소는, 센서회로 및 센서전극과 보조전극으로 구성된 제1 커패시터를 포함하고,
    상기 센서회로는,
    상기 센서전극에 연결되는 제1 게이트 전극을 포함하는 상기 제1 트랜지스터;
    제j 전원선 및 상기 제1 트랜지스터 사이에 연결된 제2 트랜지스터; 및
    상기 제j 전원선 및 상기 센서전극 사이에 연결된 제3 트랜지스터를 포함하고,
    상기 제1 커패시터의 상기 보조전극은 상기 제i 센서 주사선에 연결된 표시장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제2 트랜지스터의 제2 게이트 전극은 상기 제i 센서 주사선에 연결되고,
    상기 제3 트랜지스터의 제3 게이트 전극은 제i-1 센서 주사선에 연결되는 표시장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 센서전극은, 터치가 발생한 경우, 사용자의 손과 제2 커패시터를 형성하고,
    상기 터치에 대응한 상기 제2 커패시터의 정전 용량 변화에 기초하여, 상기 사용자의 지문 또는 장문을 인식하는 표시장치.
  17. 제10항에 있어서,
    상기 지문센서는 상기 표시패널 상에 직접 배치되는 표시장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 지문센서는 상기 표시패널의 박막 봉지층 상에 직접 배치되는 표시장치.
  19. 센서화소들 각각에 포함된 제1 트랜지스터들의 문턱전압들이 검출되는 단계;
    상기 검출된 문턱 전압들에 기초하여, 기준전압들이 조정되는 단계;
    상기 센서화소들에 연결된 전원선들로 상기 조정된 기준전압들이 공급되는 단계; 및
    센서 주사신호들이 상기 센서화소들에 연결된 센서 주사선들로 순차적으로 공급되는 단계를 포함하고,
    상기 제1 트랜지스터들은 상기 센서화소들에 연결된 출력선들로 출력되는 감지신호들을 제어하는 지문센서의 구동방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제1 트랜지스터들의 문턱전압들이 검출되는 단계는,
    상기 전원선들로 상기 기준전압들이 공급되는 단계;
    상기 센서 주사신호들이 상기 센서 주사선들로 동시에 공급되는 단계;
    상기 출력선들을 통해 상기 감지신호들이 출력되는 단계; 및
    상기 감지신호들을 기초로, 상기 제1 트랜지스터들의 문턱전압들이 검출되고, 보상정보가 생성되는 단계를 포함하고,
    상기 보상정보는, 상기 전원선들 각각에 연결된 상기 센서화소들의 상기 제1 트랜지스터들의 상기 문턱전압들의 평균값을 포함하는 지문센서의 구동방법.
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