KR20190085660A - 지문 센서 패키지 및 이를 포함하는 디스플레이 장치 - Google Patents

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KR20190085660A
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cap
sensor package
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김운배
송직호
조성은
박지용
하정규
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Abstract

본 발명은 지문 센서 패키지 및 이를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것으로, 지문 센서 패키지는 상면과 그 반대면인 하면을 갖는 연성 필름, 캡으로 둘러싸인 지문 센서, 그리고 상기 연성 필름 상에 제공된 디스플레이 구동칩을 포함한다. 상기 지문 센서와 상기 디스플레이 구동칩은 상기 연성 필름의 상기 상면 상에 실장될 수 있다.

Description

지문 센서 패키지 및 이를 포함하는 디스플레이 장치{FINGERPRINT SENSOR PACKAGE AND DISPLAY APPARATUS INCLUDING THE SAME}
본 발명은 센서 패키지 및 이를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 지문 센서 패키지 및 이를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것이다.
지문 센서는 사람의 지문을 인식하는 센서로서, 도어락이나 모바일 기기에 널리 사용되고 있다. 지문 센서는 그 동작 원리에 따라 광학식, 정전식, 그리고 초음파 방식 센서로 크게 구분할 수 있다. 핸드폰과 같은 모바일 기기에 사용하기 위해 축소 박형화된 지문 센서 패키지의 필요성이 있다.
본 발명의 목적은 축소 박형화된 지문 센서 패키지 및 이를 포함하는 디스플레이 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 부품 개수가 축소된 지문 센서 패키지 및 이를 포함하는 디스플레이 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 실시예에 따른 지문 센서 패키지는: 상면과 그 반대면인 하면을 갖는 연성 필름; 캡으로 둘러싸인 지문 센서; 그리고 상기 연성 필름 상에 제공된 디스플레이 구동칩을 포함할 수 있다. 상기 지문 센서와 상기 디스플레이 구동칩은 상기 연성 필름의 상기 상면 상에 실장될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치는: 빛을 방출하는 디스플레이 패널: 그리고 상기 디스플레이 패널의 아래에 제공된 지문 센서 패키지를 포함할 수 있다. 상기 지문 센서 패키지는: 연성 필름; 캡으로 둘러싸인 지문 센서; 상기 디스플레이 패널을 구동시키는 디스플레이 구동칩; 그리고 능동 및 수동 소자들을 포함할 수 있다. 상기 연성 필름은 상기 디스플레이 패널을 바라보는 상면과 그 반대면인 하면을 포함할 수 있다. 상기 지문 센서, 상기 적외선 차단 필터, 상기 디스플레이 구동칩, 그리고 상기 능동 및 수동 소자들은 상기 연성 필름의 상기 상면 상에 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치는: 유기발광다이오드 디스플레이 패널; 그리고 상기 유기발광다이오드 디스플레이 패널의 아래에 제공된 지문 센서 패키지를 포함할 수 있다. 상기 지문 센서 패키지는: 상기 유기발광다이오드 디스플레이 패널에 전기적으로 연결되고, 상기 유기발광다이오드 디스플레이 패널을 바라보는 상면과 그 반대면인 하면을 갖는 연성 필름; 상기 연성 필름의 상기 상면 상에 제공된 지문 센서; 상기 연성 필름의 상기 상면 상에 제공되고, 상기 유기발광다이오드 디스플레이 패널을 구동시키는 디스플레이 구동칩; 상기 연성 필름의 상기 상면 상에 제공된 반도체 메모리 소자; 그리고 상기 연성 필름의 상기 상면 상에 제공된 수동 소자를 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 연성 필름 상에 지문 센서는 물론 디스플레이 장치에 필요한 능동 소자들과 수동 소자들을 실장하므로써, 광학 지문 센서 패키지의 축소 박형화를 구현할 수 있는 효과가 있다.
게다가, 지문 센서 패키지는 연성 인쇄회로기판을 필요하지 않으므로, 지문 센서 패키지 및 이를 포함하는 디스플레이 장치의 부품 개수 감소, 디자인 자유도 향상, 원가 절감, 축소 박형화, 부품의 공급망 관리(supply chain management)의 단순화 효과를 얻을 수 있다.
도 1a는 본 발명의 실시예들에 따른 지문 센서 패키지를 포함하는 디스플레이 장치를 도시한 단면도이다.
도 1b는 본 발명의 실시예들에 따른 지문 센서 패키지의 지문 인식 원리를 도시한 단면도이다.
도 2a는 본 발명의 실시예들에 따른 지문 센서 패키지를 포함하는 디스플레이 장치를 도시한 단면도이다.
도 2b는 본 발명의 실시예들에 따른 지문 센서 패키지의 지문 인식 원리를 도시한 단면도이다.
도 2c는 본 발명의 실시예들에 따른 지문 센서 패키지를 포함하는 디스플레이 장치를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 지문 센서 패키지를 포함하는 디스플레이 장치의 응용예를 도시한 사시도이다.
이하, 본 발명에 따른 지문 센서 패키지 및 이를 포함하는 디스플레이 장치를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1a는 본 발명의 실시예들에 따른 지문 센서 패키지를 포함하는 디스플레이 장치를 도시한 단면도이다.
도 1a를 참조하면, 디스플레이 장치(1)는 디스플레이 패널(120) 그리고 디스플레이 패널(120)에 전기적으로 연결된 지문 센서 패키지(100)를 포함할 수 있다. 지문 센서 패키지(100)는 디스플레이 패널(120)의 아래에 제공될 수 있다. 디스플레이 패널(120)은 유기발광다이오드(OLED: organic light emitting diode) 디스플레이 패널일 수 있다. 예컨대, 디스플레이 패널(120)은 복수개의 적색 발광층들(122a) , 복수개의 녹색 발광층들(122b), 및 복수개의 청색 발광층들(122c)이 어레이된 유기물층(122)을 포함할 수 있다. 유기물층(122)에서 자체 발광한 빛은 디스플레이 패널(120)의 상면(120a)을 통해 디스플레이 패널(120)의 위를 향해 방출될 수 있다. 디스플레이 장치(1)는 지문 센서 패키지(100)에 전기적으로 연결되는 메인 보드(130)를 더 포함할 수 있다.
지문 센서 패키지(100)는 폴리이미드와 같은 고분자 물질로 구성된 연성 필름(101), 지문을 인식하는 지문 센서(105), 그리고 디스플레이 패널(120)을 구동시키는 디스플레이 구동칩(103: DDI)을 포함할 수 있다. 지문 센서 패키지(100)는 디스플레이 패널(120)의 동작에 필요한 정보를 저장하는 반도체 메모리 소자(111), 캐패시터, 저항기, 인덕터 등과 같은 수동 소자(109), 지문 센서(105)의 위에 제공되는 적외선 차단 필터(113; IR cut filter), 그리고 지문 센서(105)의 아래에 제공되는 보강재(115; stiffener)를 더 포함할 수 있다.
지문 센서(105)는 연성 필름(101)에 와이어 본딩될 수 있고, 반도체 메모리 소자(111)와 디스플레이 구동칩(103)은 연성 필름(101)에 플립칩 본딩될 수 있다. 다른 예로, 지문 센서(105)는 연성 필름(101)에 플립칩 본딩될 수 있고, 반도체 메모리 소자(111)와 디스플레이 구동칩(103)은 연성 필름(101)에 와이어 본딩될 수 있다. 또 다른 예로, 지문 센서(105), 반도체 메모리 소자(111), 그리고 디스플레이 구동칩(103) 모두는 연성 필름(101)에 와이어 본딩 혹은 플립칩 본딩될 수 있다.
지문 센서(105)는 복수개의 마이크로 렌즈들(105a)을 갖는 이미지 센서를 포함할 수 있다. 지문 센서(105)는 개구부(107a)를 갖는 캡(107: cap)으로 둘러싸여 있을 수 있다. 개구부(107a)는 평면상 사각형, 원형, 혹은 다각형일 수 있다. 캡(107)은 지문 센서(105)의 측면을 둘러싸면서 지문 센서(105)의 상면 일부를 덮는 L자 단면을 가질 수 있다. 개구부(107a)는 지문 센서(105)의 마이크로 렌즈들(105a)을 노출시킬 수 있다. 캡(107)은 비교적 강성을 가지는 절연체(예: 폴리머) 혹은 금속(예: 스테인레스 스틸)을 포함할 수 있다.
적외선 차단 필터(113)는 지문 센서(105)와 디스플레이 패널(120) 사이에 제공될 수 있고, 지문 센서(105)와 수직적으로 중첩할 수 있다. 적외선 차단 필터(113)는 디스플레이 패널(120)의 하면(120b) 상에 고정될 수 있다. 캡(107)과 적외선 차단 필터(113) 사이에 접착층(116)이 제공될 수 있다.
지문 센서(105), 디스플레이 구동칩(103), 반도체 메모리 소자(111), 그리고 수동 소자들(109)은 연성 필름(101)의 상면(101a) 상에 실장될 수 있다. 도면에는 도시되어 있지 아니하지만, 연성 필름(101)은 그 내부에 구리와 같은 금속으로 구성된 전기적 배선들을 포함할 수 있다. 그 전기적 배선들을 통해 지문 센서(105), 디스플레이 구동칩(103), 반도체 메모리 소자(111), 그리고 수동 소자(109) 중 몇몇들이 혹은 모두가 전기적으로 연결될 수 있다. 아울러, 그 전기적 배선들을 통해 연성 필름(101)의 일단은 디스플레이 패널(120)과 전기적으로 연결될 수 있고, 연성 필름(101)의 반대쪽 일단은 메인 보드(130)와 전기적으로 연결될 수 있다. 디스플레이 패널(120) 및 메인 보드(130)는 연성 필름(101)의 전기적 배선들과 접속하는 전기적 배선들을 포함할 수 있다.
보강재(115)는 연성 필름(101)의 하면(101b) 상에 제공될 수 있고, 지문 센서(105)와 수직하게 중첩할 수 있다. 보강재(115)는 강성을 가지는 가령 스테인레스 스틸과 같은 금속 혹은 절연체를 포함할 수있다. 보강재(115)는 지문 센서(105)가 연성 필름(101)에 와이어 본딩될 때 연성 필름(101)을 견고하게 지지할 수 있다. 연성 필름(101)에 있어서, 상면(101a)은 디스플레이 패널(120)을 향할 수 있고 하면(101b)은 상면(101a)의 반대면일 수 있다.
실시예들에 따르면, 지문 센서(105), 디스플레이 구동칩(103), 반도체 메모리 소자(111)와 같은 능동 소자들, 그리고 캐피시터, 저항기, 인덕터와 같은 수동 소자(109)가 연성 필름(101) 상에 패키징될 수 있다. 예컨대, 지문 센서(105), 반도체 메모리 소자(111), 그리고 수동 소자(109)가 실장되는 별개의 연성 인쇄회로기판(FPCB)을 생략할 수 있다. 능동 소자들(103,105,111)과 수동 소자(109)는 릴투릴(reel to reel) 방식으로 연성 필름(101) 상에 실장 가능할 수 있다.
이처럼, 연성 필름(101) 상에 디스플레이 구동칩(103) 뿐만 아니라 지문 센서(105)와 반도체 메모리 소자(111)와 같은 능동 소자들 그리고 수동 소자(109)가 모두 실장될 수 있다. 이에 따라, 지문 센서 패키지(100) 및 이를 포함하는 디스플레이 장치(1)의 부품 개수 감소, 디자인 자유도 향상, 원가 절감, 축소 박형화, 부품의 공급망 관리(supply chain management)의 단순화 등을 구현할 수 있다.
도 1b는 본 발명의 실시예들에 따른 지문 센서 패키지의 지문 인식 원리를 도시한 단면도이다.
도 1b를 참조하면, 디스플레이 패널(120)의 상면(120a) 상에 인체의 손가락과 같은 지문 인식 대상물(140)이 제공될 수 있다. 대상물(140)이 디스플레이 패널(120)의 상면(120a) 상에 제공되면, 유기물층(122)에서 방출된 빛(실선 화살표로 표시)이 대상물(140)에서 반사되어 지문 센서(105)로 향할 수 있다. 대상물(140)에서 반사된 빛은 적외선 차단 필터(113)에서 적외선 필터링된 후 개구부(107a)를 통과하여 지문 센서(105)에서 감지될 수 있다. 예컨대, 지문 센서(105)는 유기물층(122)에서 방출된 빛 중에서 적외선이 필터링된 가시광선을 선택적으로 감지할 수 있다. 이로써, 지문 센서 패키지(100)에서 지문 인식이 이루어질 수 있다.
도 2a는 본 발명의 실시예들에 따른 지문 센서 패키지를 포함하는 디스플레이 장치를 도시한 단면도이다. 도 2b는 본 발명의 실시예들에 따른 지문 센서 패키지의 지문 인식 원리를 도시한 단면도이다. 도 2c는 본 발명의 실시예들에 따른 지문 센서 패키지를 포함하는 디스플레이 장치를 도시한 단면도이다. 이하의 실시예들에 있어서, 도 1a 및 1b를 참조하여 전술한 바와 중복된 설명은 기재 간결성을 위해 생략하거나 개설한다.
도 2a를 참조하면, 디스플레이 장치(2)는 유기발광다이오드(OLED) 디스플레이 패널과 같은 디스플레이 패널(120), 그리고 디스플레이 패널(120)에 전기적으로 연결된 연성 필름(101)을 포함하는 지문 센서 패키지(100)를 포함할 수 있다. 연성 필름(101)의 상면(101a) 상에 지문 센서(105), 디스플레이 구동칩(103), 반도체 메모리 소자(111)와 같은 능동 소자들, 그리고 캐피시터, 저항기, 인덕터와 같은 수동 소자(109)가 실장될 수 있다. 연성 필름(101)의 하면(101b) 상에는 보강재(115)가 제공될 수 있다.
실시예들에 따르면, 지문 센서(105)는 도 1a의 마이크로 렌즈(105a)를 포함하지 않을 수 있다. 지문 센서(105)를 감싸는 캡(107)은 복수개의 핀 홀들(107b)을 가질 수 있다. 핀 홀들(107b)은 규칙적 혹은 불규치적으로 배열되어 평면상 사각형, 원형, 혹은 다각형을 이룰 수 있다. 다른 예로, 도 2c에 도시된 바와 같이, 지문 센서(105)는 복수개의 마이크로 렌즈들(105a)을 더 포함할 수 있다.
도 2b를 참조하면, 대상물(140)이 디스플레이 패널(120)의 상면(120a) 상에 제공되면, 유기물층(122)에서 방출된 빛이 대상물(140)에서 반사될 수 있다. 반사된 빛 중에서 일부는 핀 홀(107b)을 통과할 수 있고(실선 화살표 참조), 다른 일부는 핀 홀(107b)을 통과하지 못할 수 있다(점선 화살표 참조). 핀 홀(107b)을 통과한 빛(실선 화살표)이 지문 센서(105)에 도달되어 지문이 인식될 수 있다. 상기 지문 인식 원리는 도 2a의 디스플레이 장치(2)에 적용될 수 있다. 아울러, 이러한 지문 인식 원리는 도 2c의 디스플레이 장치(2)에 동일 유사하게 적용될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 지문 센서 패키지를 포함하는 디스플레이 장치의 응용예를 도시한 사시도이다.
도 3을 참조하면, 상술한 디스플레이 장치들(1,2) 중 어느 하나는 휴대폰(1000)에 채택되어 사용될 수 있다. 일례로, 휴대폰(1000)은 베젤이 없거나 최소화된 전면 디스플레이(1100: full front display)를 포함할 수 있다. 전면 디스플레이(1100)는 도 1a의 디스플레이 장치(1) 혹은 도 2a 또는 2c의 디스플레이 장치(2)를 포함할 수 있다.
전면 디스플레이(1100) 상에 지문(145)이 제공되면 도 1a, 2a 혹은 2c의 지문 센서 패키지(100)가 지문(145)을 감지할 수 있다. 지문 센서 패키지(100)는 전면 디스플레이(1100) 중 특정 영역에 선택적으로 배치되거나 혹은 전체 영역에 걸쳐 분산 배치될 수 있다. 지문 센서 패키지(100) 혹은 디스플레이 장치들(1,2)은 휴대폰 이외의 전자 장치, 가령 태블릿 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 게임기, 자동차 전장 장치, 웨어러블 장치 등에 사용될 수 있다.
이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 상면과 그 반대면인 하면을 갖는 연성 필름;
    캡으로 둘러싸인지문 센서; 그리고
    상기 연성 필름 상에 제공된 디스플레이 구동칩을 포함하고,
    상기 지문 센서와 상기 디스플레이 구동칩은 상기 연성 필름의 상기 상면 상에 실장된 지문 센서 패키지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 캡은 상기 지문 센서로 향하는 빛을 통과시키는 개구부를 포함하는 지문 센서 패키지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 캡은 상기 지문 센서로 향하는 빛을 통과시키는 복수개의 핀 홀들을 포함하는 지문 센서 패키지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 캡 상에 배치되고, 상기 지문 센서와 중첩되는 적외선 차단 필터를 더 포함하는 지문 센서 패키지.
  5. 빛을 방출하는 디스플레이 패널: 그리고
    상기 디스플레이 패널의 아래에 제공된 지문 센서 패키지를 포함하고,
    상기 지문 센서 패키지는:
    연성 필름;
    캡으로 둘러싸인 지문 센서;
    상기 디스플레이 패널을 구동시키는 디스플레이 구동칩; 그리고
    능동 및 수동 소자들을 포함하고,
    상기 연성 필름은 상기 디스플레이 패널을 바라보는 상면과 그 반대면인 하면을 포함하고,
    상기 지문 센서, 상기 디스플레이 구동칩, 그리고 상기 능동 및 수동 소자들은 상기 연성 필름의 상기 상면 상에 제공된 디스플레이 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 캡은 상기 지문 센서와 상기 디스플레이 패널 사이에서 개구된 개구부를 포함하는 디스플레이 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 캡은 상기 지문 센서와 상기 디스플레이 패널 사이에서 개구된 복수개의 핀 홀들을 포함하는 디스플레이 장치.
  8. 유기발광다이오드 디스플레이 패널; 그리고
    상기 유기발광다이오드 디스플레이 패널의 아래에 제공된 지문 센서 패키지를 포함하고,
    상기 지문 센서 패키지는:
    상기 유기발광다이오드 디스플레이 패널에 전기적으로 연결되고, 상기 유기발광다이오드 디스플레이 패널을 바라보는 상면과 그 반대면인 하면을 갖는 연성 필름;
    상기 연성 필름의 상기 상면 상에 제공된 지문 센서;
    상기 연성 필름의 상기 상면 상에 제공되고, 상기 유기발광다이오드 디스플레이 패널을 구동시키는 디스플레이 구동칩;
    상기 연성 필름의 상기 상면 상에 제공된 반도체 메모리 소자; 그리고
    상기 연성 필름의 상기 상면 상에 제공된 수동 소자를 포함하는 디스플레이 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 지문 센서 패키지는,
    상기 연성 필름의 상기 상면 상에 제공되고, 상기 지문 센서를 둘러싸는 캡을 더 포함하고,
    상기 캡은,
    상기 유기발광다이오드 디스플레이 패널과 상기 지문 센서 사이에서 개구되고, 상기 유기발광다이오드 디스플레이 패널에서 방출된 빛을 상기 지문 센서를 향해 통과시키는 개구부를 포함하는 디스플레이 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 지문 센서 패키지는,
    상기 연성 필름의 상기 상면 상에 제공되고, 상기 지문 센서를 둘러싸는 캡을 더 포함하고,
    상기 캡은,
    상기 유기발광다이오드 디스플레이 패널과 상기 지문 센서 사이에서 개구되고, 상기 유기발광다이오드 디스플레이 패널에서 방출된 빛을 상기 지문 센서를 향해 통과시키는 복수개의 핀 홀들을 포함하는 디스플레이 장치.
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