KR20190079295A - 초음파 트랜스듀서가 임베디드된 유기 발광 다이오드 패널 및 이를 포함하는 표시 장치 - Google Patents

초음파 트랜스듀서가 임베디드된 유기 발광 다이오드 패널 및 이를 포함하는 표시 장치 Download PDF

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Abstract

감도가 우수하며 고주파수 출력이 가능하며 생체 인식이 가능한 초음파 트랜스듀서가 임베디드된 OLED 패널이 제공된다. OLED 패널은 기판, 상기 기판 상에 배치되고 가시광을 발광하는 OLED 발광부, 및 상기 기판과 상기 OLED 발광부 사이에 배치되고 여기 전압에 의해 초음파를 발생하는 초음파 트랜스듀서를 포함하는 초음파 발생부를 포함한다.

Description

초음파 트랜스듀서가 임베디드된 유기 발광 다이오드 패널 및 이를 포함하는 표시 장치{ULTRASONIC TRANSDUCERS EMBEDDED ORGANIC LIGHT EMITTING DIODES PANEL AND DISPLAY DEVICE INCULDING THE SAME}
유기 발광 다이오드 패널 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것으로, 특히 생체 인식이 가능하도록 초음파 트랜스듀서가 임베디드된 유기 발광 다이오드 패널 및 이를 포함하는 모바일 장치에 관한 것이다.
유기 발광 다이오드(OLED) 표시 장치는 휘도, 구동 전압 및 응답 속도 특성이 우수하고 컬러 영상의 구현이 가능하다는 장점을 가지고 있어서 다양한 표시 장치에 적용되고 있다.
한편, 최근 들어 금융, 헬스 케어, 모바일 등을 중심으로 인간의 특정 생체 정보나 행동 특징 정보를 자동화된 장치로 추출하여 본인을 인증하는 생체 인식 기술을 구현한 표시 장치에 대한 요구 또한 증대하고 있다. 특히 스마트폰 선두 기업의 지문, 홍채 인식 기술 적용은 생체 인식 기술의 이목을 집중시키고 있다.
애플은 반도체 지문인식센서 제조업체인 AuthenTech를 인수 후, 아이폰, 아이패드에 지문 인식 센서를 지속적으로 탑재하고 있다. 최근에는 Vivo 나 Qualcomm 사 등이 생체 인식 센서로 지문 인식 뿐만 아니라 제스쳐 등의 인식을 위해서 MUT(Micromechanical Ultrasonic Transducer)를 사용한 모바일 모바일 표시 장치를 출시하고 있다. 그러나, 이들 모바일 표시 장치에서는 온-셀(On Cell) 방식을 채용하고 있다. 따라서, 터치 센서 패널, OLED 디스플레이 패널, MUT 패널을 구성하는 3장의 기판이 적층되기 때문에 폼 팩터(form factor)가 커져서 MUT를 사용하지 않는 모바일 표시 장치 대비 무게 및 부피가 커지고, 제작 비용도 증가한다.
일 구현예는 감도가 우수하며 고주파수 출력이 가능하며 생체 인식이 가능한 초음파 트랜스듀서가 임베디드된 OLED 패널을 제공한다.
다른 구현예는 감도가 우수하며 고주파수 출력이 가능하며 생체 인식이 가능한 초음파 트랜스듀서가 임베디드된 OLED 패널을 포함하는 표시 장치를 제공한다.
일 구현예에 따른 초음파 트랜스듀서가 임베디드된 OLED 패널은 기판, 상기 기판 상에 배치되고 가시광을 발광하는 OLED 발광부, 및 상기 기판과 상기 OLED 발광부 사이에 배치되고 여기 전압에 의해 초음파를 발생하는 초음파 트랜스듀서를 포함한다.
OLED 발광부와 초음파 트랜스듀서를 인-셀(In-cell) 형태로 구성하면 감도가 향상되어 구동 전압을 작게 하여도 되므로 소비 전력을 감소시킬 수 있다.
OLED 발광부와 초음파 트랜스듀서를 인-셀(In-cell) 형태로 구성하면 폼 팩터가 감소하여 소형화된 모바일 장치에 적용하기가 유리하다.
OLED 발광부와 초음파 트랜스듀서를 인-셀(In-cell) 형태로 구성하면 고주파수 출력이 보다 용이하게 할 수 있다.
도 1은 일 구현예에 따른 초음파 트랜스듀서(UT)가 임베디드된 유기 발광 다이오드(OLED) 패널의 픽셀 레이아웃을 나타내는 개략도이고,
도 2는 일 구현예에 따른 정전용량형 UT(cUT)가 임베디드된 OLED 패널의 단면도이고,
도 3은 일 구현예에 따른 정전용량형 UT(cUT)가 임베디드된 OLED 패널을 이용한 지문 인식 과정을 설명하기 위한 단면도이고,
도 4는 지문 인식 과정을 보다 구체적으로 설명하기 위한 개략도이고,
도 5는 일 구현예에 따른 압전형 UT(pUT)가 임베디드된 OLED 패널의 단면도이고,
도 6은 또 다른 구현예에 따른 UT가 임베디드된 OLED 패널의 픽셀 레이아웃을 보여주는 개략도이고,
도 7은 또 다른 구현예에 따른 UT가 임베디드된 OLED 패널의 픽셀 레이아웃을 보여주는 개략도이고,
도 8은 또 다른 구현예에 따른 UT가 임베디드된 OLED 패널의 픽셀 어레이부의 레이아웃을 보여주는 개략도이고,
도 9는 UT가 임베디드된 OLED 패널에서 생체 인식 알고리즘을 설명하기 위한 순서도이고,
도 10는 인-셀 방식이 온-셀 방식 대비 감도가 향상되는 것을 효과를 설명하기 위한 그래프이고,
도 11는 주파수에 따른 공기흡수 손실이 커짐을 설명하기 위한 그래프이고
도 12는 인-셀 방식으로 UT를 고집적화할 경우 고주파 출력이 가능함을 설명하기 위한 그래프이고,
도 13은 구현예들에 따른 UT가 임베디드된 OLED 패널을 포함하는 모바일 표시 장치의 개략도들이다.
이하, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 구현예를 상세히 설명한다. 그러나 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
이하 도면을 참고하여 일 구현예에 따른 초음파 트랜스듀서(Ultrasound Transducer, UT)가 임베디드된 유기 발광 다이오드(OLED) 패널을 설명한다.
도 1 및 도 2는 일 구현예에 따른 UT가 임베디드된 OLED 패널(1000)의 픽셀 레이아웃과 단면도들을 각각 나타낸다.
도 1을 참조하면, UT가 임베디드된 유기 발광 다이오드(OLED) 패널(1000 또는 2000)은 서로 다른 파장의 색(R, G, B)을 발광하는 서브 픽셀이 모여 하나의 단위 픽셀(Px)을 구성하고, 이 단위 픽셀(Px)이 행렬로 반복하여 배열되어 패널(1000 또는 2000)을 완성한다.
도 1에서는 각 OLED 서브 픽셀(Sub-Px) 하부에 UT(210 또는 2210)가 형성된 초음파 출력부(200)가 배치된 평면도(a)와 사시도(b)를 예시하고 있다.
도 2는 도 1의 II-II'선을 따라 자른 단면도를 나타내며 서브픽셀 영역(Sub-Px)과 초음파 출력 영역이 오버랩된다. 도 2에는 UT의 일 예로서 정전용량형 UT(Capacitive UT, cUT)(210)를 예시하고 있다.
cUT가 임베디드된 OLED 패널(1000)은 기판(110)과 OLED 발광부(300) 사이에 초음파 출력부(200)가 임베디드되어 구성된다.
OLED 발광부(300) 상면에는 점착제(미도시)에 의해 부착된 커버 글래스 (450)가 놓여져서 하부 구조를 보호하고 디스플레이 표면 및 생체 인식 표면을 형성한다.
도 2에서는 생체 인식 표면으로부터 초음파 출력부(200)까지의 거리를 최소화하고, 패널(1000) 크기를 작게 하면서, OLED 발광부(300)의 발광을 저해하지 않기 위해서 구동부(100)가 기판(100)과 초음파 출력부(200) 사이에 배치된 것으로 예시되어 있다.
따라서, 패널(1000) 크기의 제한이 중요하지 않을 경우(non critical)에는 초음파 출력부(200)은 구동부(100)와 동일 평면 상에 형성될 수도 있다.
또한, 생체 인식 표면으로부터 초음파 출력부(200)까지의 거리의 제한이 중요하지 않을 경우에는 초음파 출력부(200)는 기판(110)과 구동부(100) 사이에 형성될 수도 있다.
OLED 발광부(300)은 이미지를 디스플레이하기 위한 영역이다. OLED 발광부(300)은 유기 발광층(311)과 유기 발광층(311)의 상, 하부에 형성된 제1 전극(313) 및 제2 전극(315)으로 이루어진 유기 발광 다이오드(310)를 포함한다. 유기 발광층(311)은 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 중 어느 하나를 고유하게 기판(110)의 전면으로 발광(330)하는 다양한 유기 재료로 형성될 수 있다. 제1 전극(313)과 제2 전극(315) 중 어느 하나는 구동전압 라인(Vdd)과 출력단(Out Put)에 연결되어 애노드로 작용하고 다른 하나는 공통 전압(Vss)에 연결되어 캐소드로 작용한다. 제1 전극(313)과 제2 전극(315)은 반투명 또는 투명 전극으로 형성될 수 있다. 도 2에서는 전면 발광형인 경우를 예시하고 있으므로 제1 전극(313)이 반사전극이고, 제2 전극(315)가 투명전극 또는 반투명전극일 수 있다. 따라서 제1 전극(313)은 MgAg, Ag, Mg, Al, Mo, Ti, TiN, Ni 등으로 형성될 수 있다. 제1 전극(313)을 반사전극으로 구성함으로써 공진을 시킬 수 있어서 휘도 및 해상도를 향상시킬 수 있다. 제2 전극(315)은 ITO, IZO, AlZO, AlTO 등으로 형성될 수 있다. 제1 전극(313)과 제2 전극(315) 중 어느 하나는 구동전압 라인(Vdd)과 출력단(Out Put)에 연결되어 애노드로 작용하고 다른 하나는 공통 전압(Vss)에 연결되어 캐소드로 작용한다.
도 2에 예시된 초음파 출력부(200)는 정전용량형 UT(cUT)(210)를 포함한다. cUT(210)는 앵커 구조(250a)에 의해 정의된 캐비티(120)와 캐비티(120) 하부의 하부 전극(211)과 캐비티(120) 상부의 멤브레인(215) 및 멤브레인(215) 상부의 상부 전극(213)을 구비할 수 있다. cUT(210)는 상부 전극(213)과 하부 전극에 전압이 인가되면 멤브레인(215)가 진동하고, 주변 매체 내에 초음파(500)를 생성한다. 반대로 수신 초음파는 cUT(210) 내에서 움직임을 생성하고 전자 신호를 생성한다. 멤브레인(215)은 SiN, SiO2, AlN, AlOx, SiON 등의 세라믹 재료들로 형성할 수 있다.
구동부(100)는 기판(110)에 형성되어 OLED 발광부(300)의 전기적 신호와 cUT의 전기적 신호를 입출력하기 위한 다양한 트랜지스터 어레이(120a, 120b)와 다층 배선층(140)이 형성된 층간절연막(150)을 포함한다.
OLED용 트랜지스터 어레이(120a), cUT용 트랜지스터 어레이(120b)는 동일 평면 상에 형성될 수 있다. 동일 평면 상에 형성될 경우 각각의 트랜지스터 어레이(120a, 120b) 형성 공정을 동시에 진행할 수 있어서 다른 평면 상에 형성하는 경우 대비 추가 공정 마스크를 제조할 필요가 없고 공정 단계 수를 줄일 수 있다. 또한 다른 평면상에 형성하는 경우보다 패널의 두께를 얇게 할 수 있어서 플렉서블 패널을 구현하기에 보다 바람직할 수 있다.
기판(110)은 유리 또는 플라스틱 등의 다양한 재료로 형성될 수 있다. 플라스틱의 경우에는 투명하고 플렉서블한 재료로 형성될 수 있다.
도 3은 일 구현예에 따른 근적외선 유기 광 센서가 임베디드된 유기 발광 다이오드(OLED) 패널를 사용하여 생체 인식, 구체적으로 지문 인식을 하는 동작을 설명하기 위한 개략도이다. 도 4는 지문 인식 과정을 보다 구체적으로 설명하기 위한 개략도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 디스플레이 패널(100)의 커버 글래스(450) 표면(2)에 생체 인식 대상, 예컨대 손가락(500)이 놓여지면 표면(2), 표피층(23) 또는 진피층(24)으로부터 반향을 검출한다.
표피층(23)이 표면(2)과 접촉하는 표피 능선(4)을 가짐으로써 표피 능선 접점(6)을 제공하는 경우, 이 지점에서 표면(2)으로부터 전송 파동(15)에서 돌아오는 반향은 없을 것이다. 따라서, 표피 능선(4)이 표면(2)과 접촉하는 경우, 이 표면으로부터의 반향은 없을 것이다(또는 매우 약한 반향만 있을 것이다).
이에 반해서, 표면(2) 위에 표피 계곡(8)이 존재하는 경우, 표피 계곡(8)에는 공기가 들어 있다. 이 경우, 전송 파동(15)은 MEMS 칩의 표면인 표면(2)으로부터 공기 계면(10)에서 매우 강력한 반향파(16)를 생성할 것이다.
공기와 결합 물질(12) 간의 계면이 공기 결합 계면(10)에서 강력한 음향 임피던스 차이를 유발하기 때문에, 반향파(16)는 표면(2)에서 생성된다. 이 지점에서, 전송 파동(14) 내의 소리는 표피 계곡(8) 내의 공기를 통해 전파되지 못한다. 그 결과, 전송 파동(14) 은 표면(2)에서 튀어나와 반향파(16)로서 반사된다. 이것이 바로 전송 파동(14)이 MUT 지문 ID 시스템 내에서 작용하는 첫 번째 방식이다.
표면(2)에 선택적으로 반사되는 상기한 전송 파동(14)에 의해 생성되어 다양한 강도의 반향파(16)를 유발하는 신호는 사진 카메라의 이미지에 비유될 수 있다.
표면(2) 상에 공기가 존재하는 매우 강력한 반향이 있고, 따라서, 매우 높은 신호 강도로 인해, 이 영역은 생성된 이미지 내에서 "하얗게" 보일 것이다. 이에 반해서, 표피 능선(4)이 표면(2)과 접촉하는 경우, 이 표면으로부터의 반향은 없을 것이고, 따라서 이 영역은 초음파 트랜스듀서(19)에 의해 검출되는 바와 같이 "검게" 보일 것이다.
이러한 지점들 사이의 중간 공간, 즉, 표피 능선 접점(6)과 표피 공기 결합 계면(10)의 정점 사이에서, 신호는 많은 "회색 음영"을 생성할 것이고, 이는 미묘한 해부학적으로 독특한 특징을 포함하는, 지문의 3차원 지형을 형성한다.
초음파 트랜스듀서(19)에 의해 검출된 이미지는 이후 상기한 3차원 이미지를 생성하기 위해 이미지 프로세서를 거쳐서 손가락(500)의 지문 이미지를 획득하고 이를 통해 지문 인식을 수행할 수 있다. 이 이미지에서, 표피 공기 결합 계면(10)은 높은 강도의 영역일 수 있고, 따라서 이는 밝게 보일 것이다. 이에 반해서, 대부분의 소리는 표피 능선 접점(6)을 통해 전파된다. 대부분의 소리가 표피 능선 접점(6)의 영역을 통해 전파되기 때문에, 이는 매우 어두울 것이다.
초음파 트랜스듀서(19)에 의해 검출된 신호는 인접하는 트랜스듀서로부터의 신호를 클러스터링함으로써 샘플링될 수 있다. 예를 들어, 초음파 트랜스듀서 클러스터(20)는 단독으로는 검출을 제공하기에 충분한 신호를 수신하지 못할 수 있는 특정 영역을 샘플링할 수 있다. 마찬가지로, 초음파 트랜스듀서 클러스터(18)는 직접 이들에게 반송되는 반향파(16)의 전체적인 점검을 제공할 것이다.
도 3 및 도 4에서는 생체 인식의 대상으로 손가락(500)의 지문을 예시하였으나, 손가락 장문, 홍채, 망막, 안면 등 다양한 생체 인식에 적용할 수 있음은 물론이다.
도 5는 일 구현예에 따른 압전형 UT(pUT)가 임베디드된 OLED 패널의 단면도이다.
도 2에 도시되어 있는 OLED 패널(1000)과 달리 도 5에는 초음파 출력부(200)가 pUT(2210)로 이루어진 OLED 패널(2000)이 예시되어 있다. pUT(2210)는 캐비티(2217) 상의 기계적 층(2219)와 압전층 스택(2216)으로 이루어질 수 있다. 압전층 스택(2216)은 하부 전극(2211), 압전층(2215) 및 상부전극(2213)으로 이루어질 수 있다. 경우에 따라서는 기계적 층(2219)이 압전층 스택(2216) 상에 형성될 수도 있다. 상부 전극(2213)과 하부 전극(2211)에 인가되는 구동 전압들에 대한 응답으로 기계적 층(2219) 및 압전층 스택(2216)은 플렉싱, 벤딩 또는 바이브레이팅될 수 있다. pUT(2210)의 진동들은 구동 전압들의 여기 주파수에 의해 결정되는 주파수에서 초음파(510)를 생성할 수 있다. 압전층(2215)은 AlN, PZT 등과 같은 압전 재료의 하나 또는 그 이상의 층들로 이루어질 수 있다.
OLED 패널(2000)에 구비되는 제어 시스템(미도시)에서는 다수의 pUT(2210)가 저 주파수 모드 또는 고 주파수 모드로 작동시킬 것인지 여부를 결정하고 그 결정에 따라 다수의 pUT(2210) 중 적어도 일 부분을 제어할 수 있다. 저 주파수(50kHz 내지 200kHz) 모드에서는 3차원 제스쳐를 인식할 수 있고, 고 주파수(1MHz 내지 25MHz) 모드에서는 지문인식 또는 스타일러스 펜 등의 터치 인식 등을 수행할 수 있다.
도 2에 예시되어 있는 cUT(210)는 저가의 공정으로 제조가 가능하며 적어도 20V 이상의 고전압으로 구동될 수 있다. 도 3에 예시되어 있는 pUT(2210)는 공정이 복잡하여 고가의 공정을 필요로 하며 10V 이하의 저전압으로 구동될 수 있으며, 저 주파수 모드와 고 주파수 모드를 선택할 수 있으므로 OLED 패널의 용도에 따라서 cUT(210)와 pUT(2210) 중에서 선택하여 초음파 출력부(200)를 구성할 수 있다.
도 6은 UT가 임베디드된 OLED 패널(1000 또는 2000)의 픽셀 어레이와 UT(210 또는 2210)의 다양한 레이아웃을 나타낸다.
도 6의 (a)와 같이 서브 픽셀 중 일부 서브 픽셀(예., OLED B)의 하부에는 UT(210 또는 2210)를 배치하지 않을 수도 있으며, 도 6의 (b)와 같이 픽셀의 하나의 서브 픽셀(예., OLED R)에만 UT(210 또는 2210)를 배치할 수도 있다.
또는 도 6의 (c)와 같이 인접한 서브 픽셀에 각각 UT(210 또는 2210)의 위치를 달리하여 배치할 수도 있고, 도 6의 (d)와 같이 인접한 서브 픽셀에서 하나의 서브 픽셀을 건너 뛰면서 UT(210 또는 2210)를 배치할 수도 있다. 이와 같은 다양한 픽셀 및 UT(210 또는 2210)의 다양한 어레이는 생체 인식 대상의 인식 면적과 이미지 형태에 따라서 다양하게 변형될 수 있다.
도 7은 또 다른 구현예에 따른 UT(210 또는 2210)가 임베디드된 OLED 패널의 또 다른 픽셀 레이아웃을 나타내는 개략도이다.
도 7에는 하나의 픽셀(Px)이 RGBG로 구성된 펜타일(Pentile Matrix) 타입의 레이아웃을 나타낸다. 각 서브픽셀(R, G, B, G) 마다 UT(210 또는 2210)가 배치된 경우를 예시하고 있으나, 도 6과 같이 다양한 형태로 변형될 수 있다.
도 8에는 UT(210 또는 2210)가 픽셀 어레이부(3000)의 특정 픽셀(Px)에 한정되어 위치하는 경우를 예시한다. 생체 인식 대상의 인식 범위에 따라 원하는 특정 픽셀(Px)에만 UT(210 또는 2210)를 생성함으로써 생산성을 높일 수 있다. 도 8에서 미설명 부호 Dr1과 Dr2는 복수의 픽셀(Px)이 행렬 형태로 배열되어 있는 경우 행 방향(Dr1)과 열 방향(Dr2)를 나타낸다.
도 9는 UT(210 또는 2210)가 임베디드된 패널(1000 또는 2000)의 동작 알고리즘을 설명하기 위하 것이다.
먼저 R/G/B OLED가 구동되어 있는지를 판단한다(901). R/G/G OLED가 구동되어 있다는 것의 의미는 시작 전원부 스위칭 후 화면 모드 전환 상태를 말한다. R/G/B OLED가 꺼져 있는 경우에는 UT가 작동을 안한다(902). R/G/B OLED가 구동을 하는 경우에는 잠금 장치가 온 되어 있는지를 판단한다(903). 잠금 장치가 오프 되어 있는 경우에도 UT 또한 잠금 장치의 하나의 수단이므로 작동을 안 한다(904). 잠금 장치가 온 되어 있는 경우에는 터치 센서가 온 되어 있는지를 확인한다(905). 터치 센서가 오프되어 있는 경우에도 UT가 작동을 안 한다(905). 이는 대기모드에서는 터치가 안 되도록 해서 필요이상으로 소비 전력이 낭비되는 것을 막기 위한 것이다. 잠금 모드에서도 터치 센서가 온 되어 있는 경우에는 손가락이 패널 표면에 소정 시간 이상(예,. 1초 이상) 접촉되어 있는지를 판단하고(906) 소정 시간 이상 접촉하는 경우 UT가 작동을 한다(907). 지문 인식이 완료되었는지를 판단(908)하여 지문 인식이 완료된 경우에는 UT를 오프하고(909) 잠금 장치도 오프(910)한다. 지문 인식이 완료되지 않은 경우에는 잠금 장치가 다시 온 되고(911) 다시 905 단계로 넘어가서 동작을 하게 된다.
도 10 및 도 11은 구현예들에 따른 UT가 임베디드시켜 UT를 인-셀(In-Cell) 형태로 구성할 경우의 감도 향상을 설명하기 위한 그래프이다.
아래 수학식 1에 나타나 있는 바와 같이, 구동 전압(VT)이 증가할수록 신호 대 잡음 비(SNR)(dB) 또한 증가한다.
Figure pat00001
VR 은 독출 신호 전압(Reading Signal Voltage)이다.
d는 도 4의 표면(2)으로부터 UT(210 또는 2210)까지의 거리이다.
VN은 노이즈 신호 전압(Noise Signal Voltage)이다. VN 이 30㎶일 경우를 가정하면 거리(d)가 1mm 일 경우 20dB의 손실이 발생함을 알 수 있다. 따라서, 표면(2)으로부터 UT까지의 거리(d)가 먼 온-셀 방식의 기존 기술 대비 적어도 20dB 이상의 손실을 감소시킬 수 있으며, 이는 7배 정도의 감도 향상이 가능함을 나타낸다.
구체적인 수치로 비교하면 종래의 경우에는 OLED 패널의 두께가 1200㎛ 이외에 UT용 기판의 두께 1000㎛ 이상을 더 필요로 하는 반면, 본 발명의 실시예에 따르면 UT용 기판을 추가로 사용할 필요가 없게 되며 그 두께만큼 손실을 감소시켜 감도를 향상시킬 수 있다.
또한, 거리를 감소시켜서 손실을 감소시킬 수 있기 때문에 동일 조건의 온-셀 대비 구동 전압을 15V 이상으로 증가시킬 수 있어서 인식율을 향상시킬 수 있다.
도 11은 표면에서 UT까지의 거리가 300mm인 경우 주파수가 증가함에 따라 공기 흡수 계수(Air Absorption Coefficient)가 증가함을 나타낸다. 따라서, 표면에서부터 UT까지의 거리가 먼 종래의 온-셀 방식보다 표면(2)으로부터 UT까지의 거리(d)가 짧은 인-셀 방식으로 형성할 경우 공기 흡수에 따른 손실을 감소시킬 수 있음을 알 수 있다.
도 12는 인-셀 방식으로 UT를 고집적화할 경우의 장점을 설명하기위한 그래프이다.
도 12의 그래프로부터 UT(210 또는 2210)의 길이(l)가 짧아질수록 주파수(f)는 높아짐을 알 수 있다. 인-셀 방식으로 반도체 집적 공정을 사용하여 UT(210 또는 2210)를 형성하고 UT(210 또는 2210)의 일방향 길이(l)는 서브 픽셀의 상기 일방향 길이(L)(예., 최대 15㎛)보다 작게 할 수 있기 때문에 종래의 MEMS 방식으로 형성하는 온-셀 방식 대비 UT(210 또는 2210)의 길이(l)를 효과적으로 감소시킬 수 있다.
도 13은 UT(210, 2210)이 임베디드된 OLED 패널(1000 또는 2000)을 포함하는 스마트폰(1100)의 개략도들이다.
도 13의 (a)는 UT(210, 2210)이 임베디드된 OLED 패널(1000 또는 2000)에서 손가락(500)의 지문을 인식하는 경우를, (b)는 홍채(1500)를 인식하는 경우를, (c)는 안면(2500)을 인식하는 경우를 각각 나타낸다.
도 13에서는 표시 장치의 일 예로 스마트폰(1100)을 예시하였으나, 스마트폰(1100) 이외에 UT(210, 2210)이 임베디드된 OLED 패널(1000 또는 2000)을 채용할 수 있는 멀티 미디어 플레이어, 태블릿 PC 등에 적용할 수 있을 뿐만 아니라 TV 등의 스크린에도 적용할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.
100: 구동부 120a: OLED용 TR 어레이
120b: UT용 TR 어레이 200: 초음파 출력부
300: OLED 발광부 210: cUT
2210: pUT

Claims (14)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 배치되고 가시광을 발광하는 OLED 발광부; 및
    상기 기판과 상기 OLED 발광부 사이에 배치되고 여기 전압에 의해 초음파를 발생하는 초음파 트랜스듀서를 포함하는 초음파 발생부를 포함하는 초음파 트랜스듀서가 임베디드된 인-셀 타입의 OLED 패널.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 OLED 발광부의 픽셀은 적어도 하나의 상기 초음파 트랜스듀서를 포함하는 초음파 트랜스듀서가 임베디드된 인-셀 타입의 OLED 패널.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 OLED 발광부의 서브 픽셀 하부에 상기 초음파 트랜스듀서를 포함하는 초음파 트랜스듀서가 임베디드된 인-셀 타입의 OLED 패널.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 OLED 발광부는 상기 초음파 트랜스듀서의 반대 방향으로 발광하는 초음파 트랜스듀서가 임베디드된 인-셀 타입의 OLED 패널.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 OLED 발광부의 OLED 발광부는
    유기 발광층, 상기 유기 발광층의 상, 하부에 형성된 전극을 포함하는 유기 발광 다이오드를 포함하고,
    상기 유기 발광층의 상부에 형성된 전극은 투명 또는 반투명 전극이고,
    상기 유기 발광층의 하부에 형성된 전극은 반사 전극인 초음파 트랜스듀서가 임베디드된 인-셀 타입의 OLED 패널.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 기판과 상기 초음파 발생부 사이에 상기 초음파 트랜스듀서와 상기 OLED 발광부의 전기적 신호를 입출력하기 위한 구동부를 더 포함하는 초음파 트랜스듀서가 임베디드된 인-셀 타입의 OLED 패널.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 초음파 트랜스듀서로부터 전기적 신호를 입출력하기 위한 구동부와 상기 OLED 발광부의 전기적 신호를 입출력하기 위한 구동부는 동일 평면상에 배치되는 초음파 트랜스듀서가 임베디드된 인-셀 타입의 OLED 패널.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 초음파 트랜스듀서는 정전용량형 초음파 트랜스듀서 또는 압전형 초음파 트랜스듀서인 초음파 트랜스듀서가 임베디드된 인-셀 타입의 OLED 패널.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 초음파 트랜스듀서는 정전용량형 초음파 트랜스듀서이고,
    적어도 20V 이상의 전압으로 구동되는 초음파 트랜스듀서가 임베디드된 인-셀 타입의 OLED 패널.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 초음파 트랜스듀서는 압전형 초음파 트랜스듀서이고,
    상기 압전형 초음파 트랜스듀서는 저 주파수 모드 및 고 주파수 모드 중 적어도 하나에서 동작하는 초음파 트랜스듀서가 임베디드된 인-셀 타입의 OLED 패널.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 저 주파수 모드는 50kHz 내지 200kHz 에 대응하고 3차원 제스처를 인식하는 초음파 트랜스듀서가 임베디드된 인-셀 타입의 OLED 패널.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 고 주파수 모드는 1MHz 내지 25MHz에 대응하고 지문인식 또는 터치인식을 수행하는 초음파 트랜스듀서가 임베디드된 인-셀 타입의 OLED 패널.
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 초음파 트랜스듀서의 일방향 길이는 상기 OLED 발광부의 서브 픽셀의 상기 일방향 길이보다 작은 초음파 트랜스듀서가 임베디드된 인-셀 타입의 OLED 패널.
  14. 제1 항 내지 제13항에 따른 초음파 트랜스듀서가 임베디드된 인-셀 타입의 OLED 패널을 포함하는 표시 장치.
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