KR20190018972A

KR20190018972A - 표시장치

Info

Publication number: KR20190018972A
Application number: KR1020170103812A
Authority: KR
Inventors: 현주봉; 추교섭; 류승만; 윤아라
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2017-08-16
Filing date: 2017-08-16
Publication date: 2019-02-26
Also published as: CN109410748B; DE102018119713A1; US10747980B2; US20190057238A1; GB2567057A; CN109410748A; GB201813384D0; KR102389197B1; GB2567057B

Abstract

본 발명은 부피가 큰 광학기구 등의 복잡한 구조 없이 미세한 지문을 정확하게 인식할 수 있는 표시장치를 제공하기 위한 것으로, 표시 영역과 상기 표시 영역 외측의 비표시 영역을 구비하는 표시패널; 상기 표시패널의 비표시 영역 하측에 배치되어 상기 표시패널에 광을 조사하는 광원; 상기 표시패널의 상부에 배치되어 상기 광원으로부터 공급되는 광을 제 1 각도로 굴절시켜 상기 비표시 영역으로부터 상기 표시 영역으로 전반사 진행시키며, 상기 전반사된 광 중 일부를 제 2 각도로 반사시킨 후, 생체정보를 갖는 객체에 의해 반사된 광을 상기 표시패널에 공급하는 지향성 광 유닛; 및 상기 표시패널 하부에 배치되어 상기 지향성 광 유닛으로부터 출사된 광을 수신하는 광 센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

표시장치{Display Device}

본 발명은 표시장치에 관한 것으로, 특히 지향성 광을 이용하여 지문을 인식할 수 있는 표시장치에 관한 것이다.

정보통신 기술의 발달에 따라 노트북 컴퓨터, 태블릿 피시(Tablet PC), 스마트폰(Smart Phone), 개인 휴대용 정보 단말기(Personal Digital Assistant), 현금 자동 입출금기(Automated Teller Machine), 검색 안내 시스템 등과 같은 다양한 용도의 정보통신 기반 시스템(Information and Communication Based System)이 개발되어 왔다. 이들 시스템에는 통상적으로 개인 사생활과 관련된 개인정보는 물론 영업정보나 영업기밀 등과 같이 비밀을 요하는 많은 데이터가 저장되어 있기 때문에, 이들 데이터를 보호하기 위해서는 보안을 강화해야 할 필요성이 있다.

이를 위해 사용자의 생체 정보를 인식할 수 있는 이미지 센서를 이용하여, 보안성을 강화하는 방법이 제안된 바 있다. 예를 들어, 사용자의 손가락의 지문을 이용하여 시스템의 등록이나 인증을 수행함으로써 보안성을 강화할 수 있는 지문센서가 알려져 있다. 지문 센서는 사용자의 손가락 지문을 감지하기 위한 것으로 광학식 지문 센서(Optical Fingerprint Sensor)가 널리 알려져 있다.

광학식 지문 센서(Optical Fingerprint Sensor)는 LED(Light Emitting Diode) 등의 광원을 이용하여 빛을 조사하고, 지문의 융선(ridge)에 의해 반사된 빛을 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지 센서를 통해 감지하는 원리를 이용한 것이다. 광학식 지문 센서는 LED를 이용해서 스캔을 해야 하기 때문에 스캔을 위한 부가 장비가 필요하다. 이러한 부가장비는 광학식 지문센서의 크기를 증가시키므로 표시 장치와 결합하는 등 다양한 응용에는 한계가 있다.

종래의 광학식 지문센서로는 2006년 7월 26일자로 등록된 "지문인식 센서를 구비한 영상 표시장치"란 명칭의 대한민국 등록특허 제10-0608171호와, 2016년 4월 21일자로 공개된 "지문 인식 소자를 포함한 표시장치"란 명칭의 대한민국 공개특허공보 제10-2016-0043216호가 알려져 있다.

상기 대한민국 공개공보에 기재된 표시장치는, 표시장치의 표시 영역을 터치 영역 및 지문 인식 영역으로 동시에 사용할 수 있도록 구성하고 있다. 그러나, 이 광학식 지문센서는 지문 인식을 위한 센싱용 빛으로서 지향성(혹은, Directivity)이 현저히 낮은 확산광을 사용한다. 따라서, 정확한 지문의 패턴을 인식하는 데에는 한계가 있다.

상술한 바와 같이, 종래의 광학식 지문 센서를 구비하는 표시 장치에서는, 정확한 지문 인식이 곤란하거나, 복잡하고 부피가 큰 광학 기구의 필요하므로 휴대성이 높은 표시 장치와 결합하기 어려운 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 부피가 큰 광학기구 등의 복잡한 구조 없이 미세한 지문을 정확하게 인식할 수 있는 표시장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 표시영역은 증가하고 베젤영역은 축소된 표시패널에 적합한 표시장치를 제공하기 위한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르는 표시장치는 표시 영역과 상기 표시 영역 외측의 비표시 영역을 구비하는 표시패널; 상기 표시패널의 비표시 영역 하측에 배치되어 상기 표시패널에 광을 조사하는 광원; 상기 표시패널의 상부에 배치되어 상기 광원으로부터 공급되는 광을 제 1 각도로 굴절시켜 상기 비표시 영역으로부터 상기 표시 영역으로 전반사 진행시키며, 상기 전반사된 광 중 일부를 제 2 각도로 반사시킨 후, 생체정보를 갖는 객체에 의해 반사된 광을 상기 표시패널에 공급하는 지향성 광 유닛; 및 상기 표시패널 하부에 배치되어 상기 지향성 광 유닛으로부터 출사된 광을 수신하는 광 센서를 포함한다.

상기 구성에서 지향성 광 유닛은, 상기 객체가 접촉할 수 있도록 상기 표시패널에 대향 배치되는 커버 기판; 상기 커버 기판과 상기 표시패널 사이에 배치되며, 상기 표시영역에 대응하는 위치에서 상기 광원으로부터의 광이 진행하는 영역의 적어도 일부 영역에 배치되는 출광소자와, 상기 커버 기판과 상기 표시패널 사이에 배치되며, 상기 비표시 영역에 대응하는 위치에서 상기 광원과 중첩되도록 배치되는 입광소자를 포함하는 광학소자; 및 상기 광학소자와 상기 표시패널 사이에 배치되는 제 1 저굴절층을 포함한다.

또한, 지향성 광 유닛은 상기 광학소자와 상기 커버 기판 사이에 배치되는 제 2 저굴절층을 더 포함할 수 있다.

또한, 지향성 광 유닛은 상기 광학소자와 상기 커버 기판 사이에 배치되는 점착층; 및상기 커버 기판과 상기 점착층 사이에서 상기 입광소자에 대응하도록 배치되어 상기 광원으로부터 조사되는 광의 일부를 차단하는 블랙 매트릭스를 더 포함할 수 있다.

또한, 지향성 광 유닛은 상기 커버 기판과 상기 제 2 굴절층 사이에서 상기 입광소자에 대응하도록 배치되어 상기 광원으로부터의 조사되는 광의 일부를 차단하는 블랙 매트릭스를 더 포함할 수 있다.

또한, 지향성 광 유닛은 상기 광학소자와 상기 제 2 굴절층 사이에 배치되는 점착층; 및 상기 점착층과 상기 제 2 저굴절층 사이에서 상기 입광소자에 대응하도록 배치되어 상기 광원으로부터의 조사되는 광의 일부를 차단하는 블랙 매트릭스를 더 포함할 수 있다.

또한, 입광소자는 상기 광원으로부터 입사되는 광의 일부를 상기 커버 기판에서 전반사를 일으키는 제 1 각도로 굴절시켜 상기 커버 기판으로 진행시키며, 상기 커버 기판의 상면에서 전반사되어 상기 출광소자로 진행한 광은 상기 제 1 저굴절층에 의해 상기 제 1 각도보다 작은 제 2 각도로 반사되어 상기 커버 기판으로 진행하고, 상기 커버 기판 상의 상기 객체에 의해 반사된 후 상기 광 센서로 진행할 수 있다.

또한, 입광소자는 상기 광원으로부터 입사되는 광의 일부를 굴절시켜 상기 광학소자에서 전반사를 일으키는 제 3 각도로 굴절시켜 상기 광학소자로 진행시키며, 상기 광학소자의 상면에서 전반사되어 상기 출광소자로 진행한 광은 상기 제 3 각도보다 작은 제 4 각도로 반사되어 상기 커버 기판으로 진행하고, 상기 커버 기판 상의 상기 객체에 의해 반사된 후 상기 광 센서로 진행할 수 있다.

또한, 입광소자는 상기 광원으로부터 입사되는 광의 일부를 굴절시켜 상기 점착층에서 전반사를 일으키는 제 5 각도로 굴절시켜 상기 점착층으로 진행시키며, 상기 점착층의 상면에서 전반사되어 상기 출광소자로 진행한 광은 상기 제 5 각도보다 작은 제 6 각도로 반사되어 상기 커버 기판으로 진행하고, 상기 커버 기판 상의 상기 객체에 의해 반사된 후 상기 광 센서로 진행할 수 있다.

또한, 커버기판의 굴절률, 상기 점착층의 굴절률 및 상기 광학소자의 굴절률은 동일하고, 상기 커버기판의 굴절률은 상기 제 1 저굴절층의 굴절률보다 클 수 있다.

또한, 커버기판의 굴절률 및 상기 광학소자의 굴절률은 동일하고, 상기 제 1 저굴절층의 굴절률은 상기 제 2 저굴절층의 굴절률과 동일하며, 상기 커버기판의 굴절률은 상기 제 1 저굴절층의 굴절률보다 클 수 있다.

또한, 커버기판의 굴절률, 상기 점착층의 굴절률 및 상기 광학소자의 굴절률은 동일하고, 상기 제 1 저굴절층의 굴절률은 상기 제 2 저굴절층의 굴절률과 동일하며, 상기 커버기판의 굴절률은 상기 제 1 저굴절층의 굴절률보다 클 수 있다.

또한, 표시패널은 표시패널과 상기 제 1 저굴절층 사이에 배치되는 편광판을 더 포함하며, 상기 편광판, 상기 제 1 굴절층, 및 상기 광학소자는 동일한 크기를 가질 수 있다.

또한, 광학소자의 입광소자와 상기 광원과 중첩되는 상기 표시패널의 영역을 우회하여 상기 표시패널의 신호라인이 배치되도록 구성될 수 있다.

또한, 객체는 복수의 골과 복수의 융선이 번갈아 배치되는 지문을 포함할 수 있다.

본 발명에 따르는 표시장치에 의하면, 지향성 광 유닛 및 광 센서를 이용하여 센싱된 이미지를 재구성할 수 있기 때문에 부피가 큰 광학기구 등의 복잡한 구조 없이 미세한 지문을 정확하게 인식할 수 효과를 얻을 수 있다.

또한, 광학소자의 입광소자와 광원을 패널의 비표시부측에 배치하여 베젤영역의 축소 구조에 용이하게 적응할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

도 1a는 본 발명의 실시예에 따르는 표시장치를 개략적으로 도시한 평면도,
도 1b는 도 1a에 도시된 영역 R을 확대 도시한 평면도,
도 2는 도 1a에 도시된 표시장치의 지향성 광 유닛에 포함된 광학소자를 도시한 평면도,
도 3a는 도 1a에 도시된 I-I'라인을 따라 취한 제 1 실시예의 표시장치를 도시한 단면도로서, 지향성 광 유닛 내에서 전반사를 통해 진행되는 광 경로를 도시한 단면도,
도 3b는 도 1a에 도시된 I-I'라인을 따라 취한 제 1 실시예의 표시장치를 도시한 단면도로서, 광학소자의 출광소자에 의해 굴절된 광이 광 센서에 집광되는 경로를 도시한 단면도,
도 4a는 도 1a에 도시된 I-I'라인을 따라 취한 제 2 실시예의 표시장치를 도시한 단면도로서, 광학소자 내에서 전반사를 통해 진행되는 광 경로를 도시한 단면도,
도 4b는 도 1a에 도시된 I-I'라인을 따라 취한 제 2 실시예의 표시장치를 도시한 단면도로서, 광학소자의 출광소자에 의해 굴절된 광이 광 센서에 집광되는 경로를 도시한 단면도,
도 5a는 도 1a에 도시된 I-I'라인을 따라 취한 제 3 실시예의 표시장치를 도시한 단면도로서, 지향성 광 유닛 내에서 전반사를 통해 진행되는 광 경로를 도시한 단면도,
도 5b는 도 1a에 도시된 I-I'라인을 따라 취한 제 3 실시예의 표시장치를 도시한 단면도로서, 광학소자의 출광소자에 의해 굴절된 광이 광 센서에 집광되는 경로를 도시한 단면도.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 실질적으로 동일한 구성 요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기술 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 이하의 설명에서 사용되는 구성요소 명칭은 명세서 작성의 용이함을 고려하여 선택된 것일 수 있는 것으로서, 실제 제품의 부품 명칭과는 상이할 수 있다.

이하, 도 1a 및 도 1b를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따르는 표시장치에 대해 설명하기로 한다.

도 1a는 본 발명의 실시예에 따르는 표시장치를 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 1b는 도 1a에 도시된 영역 R을 확대 도시한 평면도이다.

도 1a 및 도 1b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따르는 표시장치는 표시영역(DA)과 비표시영역(NDA)를 포함하는 표시패널(DP), 표시패널(DP)에 결합되는 지향성 광 유닛(DLU), 및 광 센서(OS)를 포함한다.

표시패널(DP)은 비표시 영역(NDA)이 광을 투과시키는 종류이면 어느 것이나 이용가능하며, 대표적으로 플렉서블한 반투명 기판을 이용한 전계발광 표시장치의 표시패널이 있다. 표시패널(DP)의 비표시 영역(NDA)에는 표시영역(DA)의 표시소자들에 각종 제어신호와 데이터 신호들을 공급하는 복수의 신호라인들(SL)이 배치될 수 있다. 복수의 신호라인들(SL)은 광원으로부터 공급되는 광의 진로를 방해하지 않도록 지향성 광 유닛(DLU)의 광원(LS)과 광학소자(OE)의 입광소자(OE_I)를 피해 배치되는 것이 바람직하다.

지향성 광 유닛(DLU)은 광원(LS), 광학소자(OE), 및 커버기판(도시생략) 등을 포함할 수 있다.

광원(LS)은 표시패널(DP)의 비표시 영역(NDA) 하측에 배치되어 표시패널(DP)에 광을 조사한다. 광원(LS)은 적외선 레이저와 같이 시준성이 높은 빛을 제공할 수 있는, 시준광(collimated light)을 공급하는 광원인 것이 바람직하다.

광학소자(OE)는 광원(LS)으로부터 공급되는 광을 제 1 각도로 굴절시켜 비표시 영역(NDA)으로부터 표시 영역(DA)으로 전반사 진행시키며, 전반사되어 되돌아온 광 중 일부를 제 1 각도보다 작은 제 2 각도로 반사시킨 후, 생체정보를 갖는 객체에 의해 반사된 광을 표시패널(DP)로 공급한다.

광학소자(OE)는 일정 거리 이격되어 배치되는 입광소자(OE_I)와 출광소자(OE_O)를 포함한다. 입광소자(OE_I)와 출광소자(OE_O)는 투명한 홀로그래피 기록 필름으로서 굴절률이 커버 기판(CS)과 동일하거나 조금 더 큰 값을 가질 수 있다.

입광소자(OE_I)는 광원(LS)으로부터 공급되는 광을 진행광으로 변환한다. 진행광은 길이 방향 축과 폭 방향 축으로 이루어진 수평 평면에서 일정한 확산각(θ)을 가지도록 변환된다. 또한, 진행광은 길이 방향 축과 두께 방향 축으로 이루어진 수직 평면에서는 원래의 시준 상태(collimated state)를 유지한다. 확산각(θ)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 광이 입사되는 입사점과 커버 기판의 타측변의 두 끝점을 각각 연결하는 두 선분이 이루는 내측 각도와 같거나 이보다 크게 설정할 수 있다. 진행광은 확산각(θ)을 갖는 삼각형 형상으로 퍼지면서 진행하며, 진행광이 확산하여 점유하는 삼각형 영역은 이미지 인식 영역(ISA)으로 된다.

진행광(100)은 커버 기판의 표면에 아무 물체도 없는 경우에는, 커버 기판 내에서 전반사되어 커버 기판의 내부를 진행할 수 있다. 그러나, 커버 기판의 표면에 어떤 물체가 있는 경우, 진행광(100)의 일부는 물체에 의해 굴절되어 커버 기판(CS) 외부로 출사된다. 예를 들어, 커버 기판(CS)의 이미지 인식 영역(ISA)에 생체정보(biometric information)를 갖는 객체(object)가 접촉되면, 그 객체에 의해 광의 일부분이 반사 또는 흡수되어 일부는 커버 기판 외측으로 출사하고, 일부는 커버 기판 내부로 반사되어 진행된다.

구체적으로, 생체정보를 갖는 객체는 복수의 골과 복수의 융선이 번갈아 배치되는 지문을 갖는 손가락을 포함할 수 있다. 객체가 손가락일 경우, 손가락의 지문이 갖는 융선(ridge) 부분으로 진행하는 진행광은 지문의 융선에 의해 흡수되어 커버 기판의 외측으로 출사된다. 반면, 지문의 골(valley) 부분으로 진행하는 진행광은 커버 기판 내에서 반사 되어 계속 진행한다.

출광소자(OE_O)는 커버 기판의 내부에서 진행하는 진행광(100)의 일부를 표시패널(DP)측으로 출사시킨다. 출광소자(OE_O)는 커버 기판(CS)의 상부 표면에 이미지를 갖는 객체(예를 들면, 지문을 갖는 인간의 손가락)가 접촉하는 경우, 손가락에 의해 굴절된 진행광의 일부를 표시패널(DP)로 진행시킨다.

커버 기판은 생체정보를 갖는 객체를 인식할 수 있는 미리 정해진 영역을 포함할 수 있다. 상기 미리 정해진 영역은 도 2에 도시된 바와 같이 이미지 센싱영역 중 일부 영역에서 취할 수 있다. 커버 기판(CS)은 굴절률이 1.5인 투명한 강화 유리로 만들 수 있다.

광 센서(OS)는 광학소자(OE)를 통해 출사된 광을 수신하여 호스트 시스템(도시 생략)으로 송신한다.

한편, 지향성 광 유닛(DLU)은 저굴절층 등을 더 포함할 수 있다. 지향성 광 유닛(DLU)의 구체적 구성에 대해서는 도 3a 내지 도 5b의 설명에서 보다 상세히 설명하기로 한다.

상술한 본 발명의 실시예에 따르는 표시장치에 의하면, 지향성 광 유닛(DLU) 및 광 센서(OS)를 이용하여 센싱된 이미지를 재구성할 수 있기 때문에 부피가 큰 광학기구 등의 복잡한 구조 없이 미세한 지문을 정확하게 인식할 수 효과를 얻을 수 있다.

다음으로, 도 3a 및 도 3b를 참조하여 본 발명의 제 1 실시예에 따르는 표시장치에 대해 설명하기로 한다.

도 3a는 도 1a에 도시된 I-I'라인을 따라 취한 제 1 실시예의 표시장치를 도시한 단면도로서, 지향성 광 유닛 내에서 전반사를 통해 진행되는 광 경로를 도시한 단면도이다. 도 3b는 도 1a에 도시된 I-I'라인을 따라 취한 제 1 실시예의 표시장치를 도시한 단면도로서, 광학소자의 출광소자에 의해 굴절된 광이 광 센서에 집광되는 경로를 도시한 단면도이다.

도 3a 및 도 3b를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따르는 표시장치는 표시영역(DA)과 비표시영역(NDA)를 포함하는 표시패널(DP), 표시패널(DP)의 비표시영역(NDA)에 대응하여 배치되는 광원(LS), 표시패널(DP)에 결합되어 광원(LS)으로부터 공급되는 광을 진행 및 출사하는 지향성 광 유닛, 및 지향성 광 유닛으로부터 출사되는 광을 센싱 또는 검출하는 광 센서(OS)를 포함한다.

표시패널(DP)은 비표시 영역(NDA)이 광을 투과시키는 종류이면 어느 것이나 이용가능하며, 대표적으로 플렉서블한 반투명 기판을 이용한 전계발광 표시장치의 표시패널이 있다. 그러나, 본 발명이 그에 한정되는 것은 아니며, 비표시 영역(NDA)에서 광을 투과시킬 수 있으면, 액정 표시패널(Liquid Crystal Display: LCD), 플라즈마 표시패널(Plasma Display Panel: PDP), 전계방출 표시패널(Field Emission Display: FED) 등도 본 발명에 이용될 수 있다. 이러한 표시패널(DP) 상부에는 시인성을 높이기 위해 편광판(POL)이 부착될 수 있다.

지향성 광 유닛은 커버기판(CS), 저굴절층(LR), 및 광학소자(OE)를 포함한다. 지향성 광 유닛은 광원(LS)으로부터 공급되는 광을 굴절시켜 비표시 영역(NDA)으로부터 표시 영역(DA)으로 전반사 진행시키며, 전반사된 광 중 일부를 반사시킨 후, 생체정보를 갖는 객체에 의해 반사된 광을 표시패널(DP) 및 광 센서(OS)에 공급한다.

커버기판(CS)은 생체정보를 갖는 객체를 인식할 수 있는 미리 정해진 영역을 포함할 수 있다. 커버 기판(CS)은 굴절률이 1.5인 투명한 강화 유리로 만들 수 있다. 커버기판(CS)의 가장자리부에는 광원(LS)과 대응하도록 블랙 매트릭스(BM)가 부착될 수 있다. 생체정보를 갖는 객체는 복수의 골(V)과 복수의 융선(R)이 번갈아 배치된 지문(F)을 갖는 손가락을 포함할 수 있다.

저굴절층(LR)은 커버 기판(CS)과 표시패널(DP) 사이에 배치된다. 저굴절층(LR)은 커버 기판(CS) 보다 낮은 굴절률을 갖는 것이 바람직하다. 저굴절층(LR)의 굴절률은 또한 인지하고자 하는 객체의 굴절률과 비슷한 것이 좋다. 예를 들어, 본 발명의 표시장치를 지문 인식에 적용하고자 하는 경우, 저굴절층(LR)은 사람의 피부가 갖는 굴절률인 1.39와 유사한 1.4 정도의 굴절률을 가질 수 있다.

광학소자(OE)는 커버기판(CS)과 저굴절층(LR) 사이에 배치되며, 입광소자(OE_I)와 출광소자(OE_O)를 포함할 수 있다. 입광소자(OE_I)와 출광소자(OE_O)는 투명한 홀로그래피 기록 필름으로서 굴절률이 커버 기판(CS)과 동일하거나 조금 더 큰 값을 가질 수 있다.

입광소자(OE_I)는 비표시 영역(NDA)에 대응하여 배치되며, 블랙 매트릭스(BM) 및 광원(LS)과 중첩되도록 배치된다. 입광소자(OE_I)는 광원(LS)으로부터 입사되는 광의 일부를 커버 기판(CS)에서 전반사를 일으키는 제 1 각도(θ1)로 굴절시켜 커버 기판(CS)으로 진행시킨다. 진행광에 대해서는 도 2와 관련하여 이미 설명한 바 있으므로 더 이상의 설명은 생략한다.

출광소자(OE_O)는 진행광에 의해 정의되는 이미지 인식영역(ISA)의 적어도 일부 영역, 즉 표시영역(DA)에 대응하는 위치에서 광원(LS)으로부터의 광이 진행하는 영역의 적어도 일부 영역에 배치될 수 있다. 이 경우, 출광소자(OE_O)는 입광소자(OE_I)와 일정 거리 이격되어 배치될 수 있다. 출광소자(OE_O)는 입사된 광을 제 1 각도(θ1)보다 작은 제 2 각도(θ2)로 반사시켜 커버 기판(CS)으로 출사시키고, 객체에 의해 반사된 광은 투과시켜 표시패널(DP) 및 광 센서(OS)로 출사한다.

광 센서(OS)는 광학소자(OE)의 출광소자(OE_O)와 대응하는 위치에서 표시패널(DP) 하측에 배치되어, 표시패널(DP)을 투과한 광량을 센싱한다.

커버 기판(CS)과 광학소자(OE) 사이에는 점착층(AD)이 더 구비될 수 있다. 점착층(AD)은 커버 기판(CS)과 광학소자(OE)를 결합하기 위한 것으로, 점착층(AD)의 굴절률은 커버 기판(CS)의 굴절률과 실질적으로 동일할 수 있다.

도 3a 및 도 3b의 실시예에서는 편광판(POL), 저굴절층(LR), 및 광학소자(OE)를 실질적으로 동일한 크기를 가지도록 함으로써, 한 번의 공정으로 이들을 일체화 할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.다음으로, 도 3a 및 도 3b를 참조하여 광원으로부터 출사된 광이 광학소자에 의해 진행광으로 변환되어 표시영역 내를 진행하는 경우와, 진행광이 객체에 의해 반사되어 표시패널 외측의 광 센서에 집광됨으로써 터치된 객체의 이미지를 센싱하는 경우에 대해 설명하기로 한다.

도 3a를 참조하면, 광원(LS)에서 출사된 광은 표시패널(DP), 편광판(POL), 및 저굴절층(LR)을 투과하여 광학소자(OE)의 입광소자(OE_I)에 입사된다. 입광소자(OE_I)는 입사된 광을 커버 기판(CS)에서 전반사를 일으키는 제 1 각도(θ1)로 굴절시킨다. 입광소자(OE_I)를 통과한 광 중 일부는 블랙 매트릭스(BM)에 의해 차단되므로, 비표시 영역(NDA)에서는 광의 누설이 방지된다. 입광소자(OE_I)를 통과한 광 중 다른 일부는 제 1 각도(θ1)로 굴절되어 비표시 영역(NDA)으로부터 비표시 영역(NDA) 내측의 표시영역(DA)으로 진행한다. 광학소자(OE) 상부에 배치되는 점착층(AD)과 커버 기판(CS)은 실질적으로 동일한 굴절률을 가지므로 입광소자(OE_I)로부터 굴절되어 표시영역(DA)을 진행하는 광은 커버 기판(CS)의 상면에 도달한 후 전반사된다. 커버 기판(CS)의 상면에서 전반사된 광은 커버 기판(CS) 및 점착층(AD)을 투과하며, 광학소자(OE)의 하면에서 다시 전반사된다. 즉, 광학소자(OE)의 굴절률은 커버 기판 및 점착층과 대략 유사하고, 광학소자(OE) 하부에 배치된 저굴절층(LR)은 이들보다 굴절률이 작기 때문에, 커버 기판(CS)의 상면에서 전반사된 광은 저굴절층(LR)을 투과하지 못하고 전반사되어 커버 기판(CS)으로 다시 진행한다. 이와 같이 광원(LS)으로부터 출사되어 입광소자(OE_I)에서 굴절된 광의 일부는 도 3a에 도시된 바와 같이 커버 기판(CS)의 상면과 광학소자(OE)의 하면 사이에서 전반사에 의해 표시영역(DA)에 대응하는 영역으로 진행한다. 도 3a에서 커버 기판(CS) 상면에 생체정보를 갖는 객체(예를 들면, 손가락)(F)가 터치될 경우, 광이 손가락 지문(F)의 융선(R)에 접하는 경우 그 광은 흡수되고, 지문의 골(V)에 접하는 경우 전반사에 의해 반사되므로, 커버 기판(CS)의 상면으로 진행한 광은 계속 전반사 상태를 유지하여 표시영역(DA) 내를 진행하게 된다.

한편, 도 3b를 참조하면, 커버 기판(CS)의 상면에 도달한 후 전반사된 광의 일부는 출광소자(OE_O)에 도달한다. 출광소자(OE_O)에 도달한 광 중 출광소자(OE_O)의 패턴에 의해 산란되어 전반사를 유지하는 제 1 각도(θ1)보다 작은 제 2 각도(θ2)로 반사된 광은 점착층(AD)을 경유하여 커버 기판(CS) 내로 진행한다. 이 때 커버 기판(CS) 상에 손가락(F)이 터치되면(즉, 손가락이 터치되어 있으면) 손가락 지문(F)의 융선(R)에 도달한 광은 흡수되고, 골(V)에 도달한 광은 반사되어 점착층(AD), 광학소자(OE), 저굴절층(LR), 편광판(POL), 및 표시패널(DP)을 투과한다. 표시패널(DP) 하부에 위치되는 광 센서(OS)는 손가락 지문(F)의 융선(R)과 골(V)에 의해 반사되는 광량을 센싱한다. 광 센서(OS)에 의해 센싱된 광량은 리드아웃 라인을 통해 이미지 센싱 IC(도시생략)에 공급된 후 손가락의 지문 패턴을 재구성하는데 이용될 수 있다.

본 발명의 도 3a 및 도 3b의 실시예에 따르는 표시장치에 의하면, 지향성 광 유닛 및 광 센서를 이용하여 센싱된 이미지를 재구성할 수 있기 때문에 부피가 큰 광학기구 등의 복잡한 구조 없이 미세한 지문을 정확하게 인식할 수 효과를 얻을 수 있다.

다음으로, 도 4a 및 도 4b를 참조하여 본 발명의 제 2 실시예에 따르는 표시장치에 대해 설명하기로 한다.

도 4a는 도 1a에 도시된 I-I'라인을 따라 취한 제 2 실시예의 표시장치를 도시한 단면도로서, 광학소자의 출광소자에 의해 굴절된 광이 광 센서에 집광되는 경로를 도시한 단면도이다. 도 4b는 도 1a에 도시된 I-I'라인을 따라 취한 제 2 실시예의 표시장치를 도시한 단면도로서, 지향성 광 유닛 내에서 전반사를 통해 진행되는 광 경로를 도시한 단면도이다.

도 4a 및 도 4b를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따르는 표시장치는 표시영역(DA)과 비표시영역(NDA)를 포함하는 표시패널(DP), 표시패널(DP)의 비표시영역(NDA)에 대응하여 배치되는 광원(LS), 표시패널(DP)에 결합되어 광원(LS)으로부터 공급되는 광을 진행 및 출사하는 지향성 광 유닛, 및 지향성 광 유닛으로부터 출사되는 광을 센싱 또는 검출하는 광 센서(OS)를 포함한다.

지향성 광 유닛은 제 1 저굴절층(LR1), 광학소자(OE), 제 2 저굴절층(LR2) 및 커버기판(CS)을 포함한다. 지향성 광 유닛은 광원(LS)으로부터 공급되는 광을 굴절시켜 비표시 영역(NDA)으로부터 표시 영역(DA)으로 전반사 진행시키며, 전반사된 광 중 일부를 반사시킨 후, 생체정보를 갖는 객체에 의해 반사된 광을 표시패널(DP) 및 광 센서(OS)에 공급한다.

제 1 저굴절층(LR1)은 표시패널(DP)과 광학소자(OE) 사이에 배치된다. 제 2 저굴절층(LR2)은 커버 기판(CS)과 광학소자(OE) 사이에 배치된다. 제 1 및 제 2 저굴절층(LR1, LR2)은 커버 기판(CS) 보다 낮은 굴절률을 갖는 것이 바람직하다. 제 1 및 제 2 저굴절층(LR1, LR2)의 굴절률은 또한 인지하고자 하는 객체의 굴절률과 비슷한 것이 좋다. 예를 들어, 본 발명의 표시장치를 지문 인식에 적용하고자 하는 경우, 제 1 및 제 2 저굴절층(LR1, LR2)은 사람의 피부가 갖는 굴절률인 1.39와 유사한 1.4 정도의 굴절률을 가질 수 있다.

제 1 저굴절층(LR1)과 제 2 저굴절층(LR2) 사이에 배치되는 광학소자(OE)는 입광소자(OE_I)와 출광소자(OE_O)를 포함한다. 입광소자(OE_I)와 출광소자(OE_O)는 투명한 홀로그래피 기록 필름으로서 굴절률이 커버 기판(CS)과 동일하거나 조금 더 큰 값을 가질 수 있다.

입광소자(OE_I)는 비표시 영역(NDA)에 대응하여 배치되며, 블랙 매트릭스(BM) 및 광원(LS)과 중첩되도록 배치된다. 입광소자(OE_I)는 광원(LS)으로부터 입사되는 광의 일부를 광학소자(OE)에서 전반사를 일으키는 제 1 각도(θ1)로 굴절시켜 광학소자(OE) 내로 진행시킨다. 광학소자(OE)의 하면에는 광학소자(OE)보다 저굴절률의 제 1 저굴절층(LR1)이 배치되고, 상면에는 광학소자(OE)보다 저굴절률의 제 2 저굴절층(LR2)이 배치되므로, 광학소자(OE) 내로 진행한 광은 광학소자(OE) 외부로 누출되지 않고 광학소자(OE) 내에서 전반사 진행한다.

광 센서(OS)는 표시패널(DP)을 투과한 광량을 센싱하는 것으로, 광학소자(OE)의 출광소자(OE_O)와 대응하는 위치에서 표시패널(DP) 하측에 배치된다.

도 4a 및 도 4b의 실시예에서는 편광판(POL), 제 1 저굴절층(LR1), 및 광학소자(OE)를 실질적으로 동일한 크기를 가지도록 함으로써, 한 번의 공정으로 이들을 일체화 할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

다음으로, 도 4a 및 도 4b를 참조하여 광원으로부터 출사된 광이 광학소자에 의해 진행광으로 변환되어 표시영역 내를 진행하는 경우와, 진행광이 객체에 의해 반사되어 표시패널 외측의 광 센서에 집광됨으로써 터치된 객체의 이미지를 센싱하는 경우에 대해 설명하기로 한다.

도 4a를 참조하면, 광원(LS)에서 출사된 광은 표시패널(DP), 편광판(POL), 및 제 1 저굴절층(LR1)을 투과하여 광학소자(OE)의 입광소자(OE_I)에 입사된다. 입광소자(OE_I)는 입사된 광을 광학소자(OE)에서 전반사를 일으키는 제 1 각도(θ1)로 굴절시킨다. 입광소자(OE_I)를 통과한 광 중 일부는 블랙 매트릭스(BM)에 의해 차단되므로, 비표시 영역(NDA)에서는 광의 누설이 방지된다. 입광소자(OE_I)를 통과한 광 중 다른 일부는 굴절되어 비표시 영역(NDA) 내측의 표시영역(DA)으로 진행한다. 입광소자(OE_I)로부터 굴절되어 표시영역(DA)을 진행하는 광은 입광소자(OE_I) 하면과 상면에 저굴절률을 갖는 제 1 및 제 2 저굴절층들(LR1, LR2)이 배치되므로 광학소자(OE) 내에서 전반사된다. 즉, 광학소자(OE)의 상면에서 전반사된 광은 광학소자(OE)의 하면에서 다시 전반사되어 광학소자(OE) 내에서 전반사 진행한다. 이와 같이 광원(LS)으로부터 출사되어 입광소자(OE_I)에서 굴절된 광의 일부는 도 4a에 도시된 바와 같이 광학소자(OE)의 상면과 광학소자(OE)의 하면 사이에서 전반사에 의해 표시영역(DA)에 대응하는 영역으로 진행한다.

한편, 도 4b를 참조하면, 광학소자(OE) 내를 전반사 진행하는 광은 출광소자(OE_O)에 도달한다. 출광소자(OE_O)에 도달한 광은 출광소자(OE_O)의 패턴에 의해 산란되어 전반사를 유지하는 제 1 각도(θ1)보다 작은 제 2 각도(θ2)로 반사된다. 이에 따라 제 2 각도(θ2)로 반사된 광은 출광소자(OE_O)를 투과한 후 제 2 저굴절층(LR2)을 경유하여 커버 기판(CS) 내로 진행한다. 이 때 커버 기판(CS) 상에 손가락(F)이 터치되면(즉, 손가락이 터치되어 있으면) 손가락 지문(F)의 융선(R)에 도달한 광은 흡수되고, 골(V)에 도달한 광은 반사되어 제 2 저굴절층(LR2), 광학소자(OE), 제 1 저굴절층(LR1), 편광판(POL), 및 표시패널(DP)을 투과한다. 표시패널(DP) 하부에 위치되는 광 센서(OS)는 손가락 지문(F)의 융선(R)과 골(V)에 의해 반사되는 광량을 센싱한다. 광 센서(OS)에 의해 센싱된 광량은 리드아웃 라인을 통해 이미지 센싱 IC(도시생략)에 공급된 후 손가락의 지문 패턴을 재구성하는데 이용될 수 있다.

본 발명의 도 4a 및 도 4b의 실시예에 따르는 표시장치에 의하면, 지향성 광 유닛 및 광 센서를 이용하여 센싱된 이미지를 재구성할 수 있기 때문에 부피가 큰 광학기구 등의 복잡한 구조 없이 미세한 지문을 정확하게 인식할 수 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 도 4a 및 도 4b의 실시예에 따르는 표시장치는 제 1 저굴절층과 제 2 저굴절층 사이에 광학소자가 배치되므로, 제 2 저굴절층이 존재하지 않는 도 3a 및 도 3b의 실시예에 비해 산란 광을 줄임으로써 산란 광에 의한 영향을 받지 않고 객체를 센싱한 이미지의 해상도를 높일 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

다음으로, 도 5a 및 도 5b를 참조하여 본 발명의 제 3 실시예에 따르는 표시장치에 대해 설명하기로 한다.

도 5a는 도 1a에 도시된 I-I'라인을 따라 취한 제 3 실시예의 표시장치를 도시한 단면도로서, 지향성 광 유닛 내에서 전반사를 통해 진행되는 광 경로를 도시한 단면도이다. 도 5b는 도 1a에 도시된 I-I'라인을 따라 취한 제 3 실시예의 표시장치를 도시한 단면도로서, 광학소자의 출광소자에 의해 굴절된 광이 광 센서에 집광되는 경로를 도시한 단면도이다.

도 5a 및 도 5b를 참조하면, 본 발명의 제 3 실시예에 따르는 표시장치는 표시영역(DA)과 비표시영역(NDA)를 포함하는 표시패널(DP), 표시패널(DP)의 비표시영역(NDA)에 대응하여 배치되는 광원(LS), 표시패널(DP)에 결합되어 광원(LS)으로부터 공급되는 광을 진행 및 출사하는 지향성 광 유닛, 및 지향성 광 유닛으로부터 출사되는 광을 센싱 또는 검출하는 광 센서(OS)를 포함한다.

지향성 광 유닛은 제 1 저굴절층(LR1), 광학소자(OE), 점착층(AD), 제 2 저굴절층(LR2) 및 커버기판(CS)을 포함한다. 지향성 광 유닛은 광원(LS)으로부터 공급되는 광을 굴절시켜 비표시 영역(NDA)으로부터 표시 영역(DA)으로 전반사 진행시키며, 전반사된 광 중 일부를 반사시킨 후, 생체정보를 갖는 객체에 의해 반사된 광을 표시패널(DP) 및 광 센서(OS)에 공급한다.

커버기판(CS)은 생체정보를 갖는 객체를 인식할 수 있는 미리 정해진 영역을 포함할 수 있다. 커버 기판(CS)은 굴절률이 1.5인 투명한 강화 유리로 만들 수 있다. 생체정보를 갖는 객체는 복수의 골(V)과 복수의 융선(R)이 번갈아 배치된 지문(F)을 갖는 손가락을 포함할 수 있다.

제 1 저굴절층(LR1)은 커버 기판(CS)과 표시패널(DP) 사이에 배치된다.

제 2 저굴절층(LR2)은 제 1 저굴절층(LR1)과 커버 기판(CS) 사이에서 커버 기판(CS)의 하면에 부착된. 제 2 저굴절층(LR2)의 가장자리부에는 광원(LS)과 대응하도록 블랙 매트릭스(BM)가 부착될 수 있다.

제 1 및 제 2 저굴절층(LR1, LR2)은 커버 기판(CS) 보다 낮은 굴절률을 갖는 것이 바람직하다. 제 1 및 제 2 저굴절층(LR1, LR2)의 굴절률은 또한 인지하고자 하는 객체의 굴절률과 비슷한 것이 좋다. 예를 들어, 본 발명의 표시장치를 지문 인식에 적용하고자 하는 경우, 제 1 및 제 2 저굴절층(LR1, LR2)은 사람의 피부가 갖는 굴절률인 1.39와 유사한 1.4 정도의 굴절률을 가질 수 있다.

광학소자(OE)는 블랙 매트릭스(BM)가 부착된 제 2 저굴절층(LR2)과 제 1 저굴절층(LR1) 사이에 배치된다. 광학소자(OE)와 제 2 저굴절층(LR2) 사이에는 이들을 결합하기 위한 점착층(AD)이 배치될 수 있다.

점착층(AD)과 제 1 저굴절층(LR1) 사이에 배치되는 광학소자(OE)는 입광소자(OE_I)와 출광소자(OE_O)를 포함한다. 입광소자(OE_I)와 출광소자(OE_O)는 투명한 홀로그래피 기록 필름으로서 굴절률이 커버 기판(CS)과 동일하거나 조금 더 큰 값을 가질 수 있다.

입광소자(OE_I)는 비표시 영역(NDA)에 대응하여 배치되며, 블랙 매트릭스(BM) 및 광원(LS)과 중첩되도록 배치된다. 입광소자(OE_I)는 광원(LS)으로부터 입사되는 광의 일부를 점착층(AD)에서 전반사를 일으키는 제 1 각도(θ1)로 굴절시켜 광학소자(OE) 내로 진행시킨다. 광학소자(OE)의 하면에는 광학소자(OE)보다 저굴절률의 제 1 저굴절층(LR1)이 배치되고, 점착층(AD)의 상면에는 점착층(AD)보다 저굴절률의 제 2 저굴절층(LR2)이 배치되므로, 입광소자(OE_I)에서 표시영역(DA)으로 진행한 광은 점착층(AD)의 상면과 광학소자(OE)의 하면 사이에서 전반사 진행한다.

도 5a 및 도 5b의 실시예에서는 편광판(POL), 제 1 저굴절층(LR1), 및 광학소자(OE)를 실질적으로 동일한 크기를 가지도록 함으로써, 한 번의 공정으로 이들을 일체화 할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.다음으로, 도 5a 및 도 5b를 참조하여 광원으로부터 출사된 광이 광학소자에 의해 진행광으로 변환되어 표시영역 내를 진행하는 경우와, 표시영역 내의 진행광이 객체에 의해 반사되어 표시패널 외측의 광 센서에 집광됨으로써 터치된 객체의 이미지를 센싱하는 경우에 대해 설명하기로 한다.

도 5a를 참조하면, 광원(LS)에서 출사된 광은 표시패널(DP), 편광판(POL), 및 제 1 저굴절층(LR1)을 투과하여 광학소자(OE)의 입광소자(OE_I)에 입사된다. 입광소자(OE_I)는 입사된 광을 점착층(AD)에서 전반사를 일으키는 제 1 각도(θ1)로 굴절시킨다. 입광소자(OE_I)를 통과한 광 중 일부는 블랙 매트릭스(BM)에 의해 차단되므로, 비표시 영역(NDA)에서는 광의 누설이 방지된다. 입광소자(OE_I)를 통과한 광 중 다른 일부는 굴절되어 비표시 영역(NDA) 내측의 표시영역(DA)으로 진행한다. 입광소자(OE_I)로부터 굴절되어 표시영역(DA)을 진행하는 광은, 입광소자(OE) 하면과 점착층(AD) 상면에 저굴절률을 갖는 제 1 및 제 2 저굴절층들(LR1, LR2)이 각각 배치되므로, 점착층(AD) 상면과 광학소자(OE) 하면에서 전반사된다. 점착층(AD)의 상면에서 전반사된 광은 광학소자(OE)의 하면에서 전반사되어 점착층(AD)과 광학소자(OE) 내에서 전반사 진행한다. 이와 같이 광원(LS)으로부터 출사되어 입광소자(OE_I)에서 굴절된 광의 일부는 도 5a에 도시된 바와 같이 점착층(AD)의 상면과 광학소자(OE)의 하면 사이에서 전반사에 의해 표시영역(DA)에 대응하는 영역으로 진행한다.

한편, 도 5b를 참조하면, 점착층(AD)과 광학소자(OE) 내를 전반사 진행하는 광은 출광소자(OE_O)에 도달한다. 출광소자(OE_O)에 도달한 광은 출광소자(OE_O)의 패턴에 의해 산란되어 전반사를 유지하는 제 1 각도(θ1)보다 작은 제 2 각도(θ2)로 반사된다. 출광소자(OE_O)에서 반사된 광은 점착층(AD)과 제 2 저굴절층(LR2)을 경유하여 커버 기판(CS) 내로 진행한다. 이 때 커버 기판(CS) 상에 손가락(F)이 터치되면(즉, 손가락이 터치되어 있으면) 손가락 지문(F)의 융선(R)에 도달한 광은 흡수되고, 골(V)에 도달한 광은 반사되어 제 2 저굴절층(LR2), 점착층(AD), 광학소자(OE), 제 1 저굴절층(LR1), 편광판(POL), 및 표시패널(DP)을 투과한다. 표시패널(DP) 하부에 위치되는 광 센서(OS)는 손가락 지문(F)의 융선(R)과 골(V)에 의해 반사되는 광량을 센싱한다. 광 센서(OS)에 의해 센싱된 광량은 리드아웃 라인을 통해 이미지 센싱 IC(도시생략)에 공급된 후 손가락의 지문 패턴을 재구성하는데 이용될 수 있다.

본 발명의 도 5a 및 도 4b의 실시예에 따르는 표시장치에 의하면, 지향성 광 유닛 및 광 센서를 이용하여 센싱된 이미지를 재구성할 수 있기 때문에 부피가 큰 광학기구 등의 복잡한 구조 없이 미세한 지문을 정확하게 인식할 수 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 도 5a 및 도 5b의 실시예에 따르는 표시장치는 제 2 저굴절층과 광학소자 사이에 점착층이 배치되어 제 1 저굴절 및 제 2 저굴절층 사이에 진행하는 진행광의 피치를 증가시킬 수 있으므로 도 4a 및 도 4b의 실시예에 비해 산란광에 의한 영향을 더 줄일 수 있으므로 객체를 센싱한 이미지의 해상도를 더욱 높일 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양하게 변경 및 수정할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정해져야만 할 것이다.

DP: 표시 패널 DLU: 광 지향성 유닛
CS: 커버 기판 AD: 점착층
OE: 광학소자 OE_I: 입광소자
OE_O: 출광소자 ISA: 이미지 인식 영역
LR, LR1, LR2: 저굴절층 ` LS: 광원
OS: 광 센서

Claims

표시 영역과 상기 표시 영역 외측의 비표시 영역을 구비하는 표시패널;
상기 표시패널의 비표시 영역 하측에 배치되어 상기 표시패널에 광을 조사하는 광원;
상기 표시패널의 상부에 배치되어 상기 광원으로부터 공급되는 광을 제 1 각도로 굴절시켜 상기 비표시 영역으로부터 상기 표시 영역으로 전반사 진행시키며, 상기 전반사된 광 중 일부를 제 2 각도로 반사시킨 후, 생체정보를 갖는 객체에 의해 반사된 광을 상기 표시패널에 공급하는 지향성 광 유닛; 및
상기 표시패널 하부에 배치되어 상기 지향성 광 유닛으로부터 출사된 광을 수신하는 광 센서를 포함하는 표시장치
제 1 항에 있어서,
상기 지향성 광 유닛은,
상기 객체가 접촉할 수 있도록 상기 표시패널에 대향 배치되는 커버 기판;
상기 커버 기판과 상기 표시패널 사이에 배치되며, 상기 표시영역에 대응하는 위치에서 상기 광원으로부터의 광이 진행하는 영역의 적어도 일부 영역에 배치되는 출광소자와, 상기 커버 기판과 상기 표시패널 사이에 배치되며, 상기 비표시 영역에 대응하는 위치에서 상기 광원과 중첩되도록 배치되는 입광소자를 포함하는 광학소자; 및
상기 광학소자와 상기 표시패널 사이에 배치되는 제 1 저굴절층을 포함하는 표시장치.
제 2 항에 있어서,
상기 지향성 광 유닛은 상기 광학소자와 상기 커버 기판 사이에 배치되는 제 2 저굴절층을 포함하는 표시장치.
제 2 항에 있어서,
상기 지향성 광 유닛은,
상기 광학소자와 상기 커버 기판 사이에 배치되는 점착층; 및
상기 커버 기판과 상기 점착층 사이에서 상기 입광소자에 대응하도록 배치되어 상기 광원으로부터 조사되는 광의 일부를 차단하는 블랙 매트릭스를 더 포함하는 표시장치.
제 3 항에 있어서,
상기 지향성 광 유닛은,
상기 커버 기판과 상기 제 2 굴절층 사이에서 상기 입광소자에 대응하도록 배치되어 상기 광원으로부터의 조사되는 광의 일부를 차단하는 블랙 매트릭스를 더 포함하는 표시장치.
제 3 항에 있어서,
상기 지향성 광 유닛은,
상기 광학소자와 상기 제 2 굴절층 사이에 배치되는 점착층; 및
상기 점착층과 상기 제 2 저굴절층 사이에서 상기 입광소자에 대응하도록 배치되어 상기 광원으로부터의 조사되는 광의 일부를 차단하는 블랙 매트릭스를 더 포함하는 표시장치.
제 4 항에 있어서,
상기 입광소자는 상기 광원으로부터 입사되는 광의 일부를 상기 커버 기판에서 전반사를 일으키는 제 1 각도로 굴절시켜 상기 커버 기판으로 진행시키며, 상기 커버 기판의 상면에서 전반사되어 상기 출광소자로 진행한 광은 상기 제 1 저굴절층에 의해 상기 제 1 각도보다 작은 제 2 각도로 반사되어 상기 커버 기판으로 진행하고, 상기 커버 기판 상의 상기 객체에 의해 반사된 후 상기 광 센서로 진행하는 표시장치.
제 5 항에 있어서,
상기 입광소자는 상기 광원으로부터 입사되는 광의 일부를 굴절시켜 상기 광학소자에서 전반사를 일으키는 제 3 각도로 굴절시켜 상기 광학소자로 진행시키며, 상기 광학소자의 상면에서 전반사되어 상기 출광소자로 진행한 광은 상기 제 3 각도보다 작은 제 4 각도로 반사되어 상기 커버 기판으로 진행하고, 상기 커버 기판 상의 상기 객체에 의해 반사된 후 상기 광 센서로 진행하는 표시장치.
제 6 항에 있어서,
상기 입광소자는 상기 광원으로부터 입사되는 광의 일부를 굴절시켜 상기 점착층에서 전반사를 일으키는 제 5 각도로 굴절시켜 상기 점착층으로 진행시키며, 상기 점착층의 상면에서 전반사되어 상기 출광소자로 진행한 광은 상기 제 5 각도보다 작은 제 6 각도로 반사되어 상기 커버 기판으로 진행하고, 상기 커버 기판 상의 상기 객체에 의해 반사된 후 상기 광 센서로 진행하는 표시장치.
제 7 항에 있어서,
상기 커버기판의 굴절률, 상기 점착층의 굴절률 및 상기 광학소자의 굴절률은 동일하고, 상기 커버기판의 굴절률은 상기 제 1 저굴절층의 굴절률보다 큰 표시장치.
제 8 항에 있어서,
상기 커버기판의 굴절률 및 상기 광학소자의 굴절률은 동일하고, 상기 제 1 저굴절층의 굴절률은 상기 제 2 저굴절층의 굴절률과 동일하며, 상기 커버기판의 굴절률은 상기 제 1 저굴절층의 굴절률보다 큰 표시장치.
제 9 항에 있어서,
상기 커버기판의 굴절률, 상기 점착층의 굴절률 및 상기 광학소자의 굴절률은 동일하고, 상기 제 1 저굴절층의 굴절률은 상기 제 2 저굴절층의 굴절률과 동일하며, 상기 커버기판의 굴절률은 상기 제 1 저굴절층의 굴절률보다 큰 표시장치.
제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 표시패널은 상기 표시패널과 상기 제 1 저굴절층 사이에 배치되는 편광판을 더 포함하며, 상기 편광판, 상기 제 1 굴절층, 및 상기 광학소자는 동일한 크기를 갖는 표시장치.
제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광학소자의 입광소자와 상기 광원과 중첩되는 상기 표시패널의 영역을 우회하여 상기 표시패널의 신호라인이 배치되는 표시장치.
제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 객체는 복수의 골과 복수의 융선이 번갈아 배치되는 지문을 포함하는 표시장치.