KR20200000012A - 지문 센싱 모듈 및 광학식 이미지 센서 내장형 표시장치 - Google Patents
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Abstract
광학식 이미지 센서 내장형 표시장치는 표시패널, 상기 표시패널에 인접하게 배치된 광원, 및 광학기판 유닛을 포함한다. 광학기판 유닛에 센싱영역이 정의되어 광학기판 유닛은 표시패널을 커버하고, 광학기판 유닛은 광원으로부터 제공된 광을 센싱영역 측으로 가이드한다. 표시패널은 베이스 기판, 베이스 기판 위에 배치된 화소들, 광학식 이미지 센서 및 광필터 소자를 포함한다. 광필터 소자는 광학식 이미지 센서를 커버하고, 광필터 소자는 단면상에서 볼 때 각각이 베이스 기판에 대해 경사진 방향으로 연장된 광흡수부 및 광투과부를 포함한다.
Description
본 발명은 지문 센싱 모듈 및 광학식 이미지 센서가 내장된 표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사람의 지문과 같은 생체의 이미지를 센싱하는 지문 센싱 모듈 및 생체의 이미지를 인식하는 광학식 이미지 센서가 내장된 표시장치에 관한 것이다.
노트북 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터 및 스마트폰과 같은 다양한 휴대용 정보 처리 기기들이 개발됨에 따라, 사용자는 휴대용 정보 처리 기기들을 이용하여 다양한 업무들을 처리할 수 있다.
한편, 이러한 휴대용 정보 처리 기기는 분실의 위험이 있으므로, 사용자 외의 다른 사용자가 휴대용 정보 처리 기기를 조작할 수 없도록 휴대용 정보 처리 기기의 보안성을 향상시키는 방안들이 연구되고 있다. 예를 들어, 사용자의 지문 또는 얼굴과 같은 생체 정보를 이용하여 보안성이 향상된 스마트폰이 개발되고 있다.
한편, 이러한 스마트폰에는 광학식 이미지 센서가 구비될 수 있는데, 광학식 이미지 센서가 사용자의 지문 또는 얼굴을 인식하는 정확도가 향상될수록, 스마트폰의 보안성이 향상될 수 있으며, 사용자의 생체 정보를 재인식하는 횟수가 감소되어 사용자의 편의성이 향상될 수 있다.
본 발명의 목적은 사용자의 생체 정보를 인식하는 정확도가 향상된 광학식 이미지 센서를 갖는 지문 센싱 모듈 및 상기 광학식 이미지 센서가 내장된 광학식 이미지 센서 내장형 표시장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광학식 이미지 센서 내장형 표시장치는 표시패널, 상기 표시패널에 인접하게 배치된 광원, 및 광학기판 유닛을 포함한다. 상기 광학기판 유닛에는 센싱영역이 정의되어 상기 광학기판 유닛은 상기 표시패널을 커버하고, 상기 광학기판 유닛은 상기 광원으로부터 제공된 광을 상기 센싱영역 측으로 가이드한다.
상기 표시패널은 베이스 기판, 상기 베이스 기판 위에 배치된 화소들, 광학식 이미지 센서 및 광필터 소자를 포함한다. 상기 광학식 이미지 센서는 상기 베이스 기판 위에 배치되고, 상기 광학식 이미지 센서는 상기 광학기판 유닛에 의해 가이드된 광을 이용하여 상기 센싱영역에 접촉된 사용자의 생체정보를 센싱한다.
상기 광필터 소자는 상기 광학식 이미지 센서를 커버하고, 상기 광필터 소자는 단면상에서 볼 때 각각이 상기 베이스 기판에 대해 경사진 방향으로 연장된 광흡수부 및 광투과부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 광흡수부 및 상기 광투과부의 각각은 다수로 제공되고, 상기 광필터 소자에서 다수의 광흡수부들 및 다수의 광투과부들은 서로 교대로 배열된다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 다수의 광흡수부들 중 서로 인접한 두 개의 광흡수부들 중 어느 하나의 상단부는 다른 하나의 하단부와 중첩된다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 광투과부는 상기 광 필터 소자에 상기 베이스 기판에 대해 경사진 방향으로 형성된 관통홀로 정의된다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 광학식 이미지 센서는 상기 베이스 기판을 사이에 두고 상기 광학기판 유닛에 대향하고, 상기 광필터 소자는 상기 베이스기판 및 상기 광학식 이미지 센서의 사이에 위치한다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 광학기판 유닛은 커버기판, 제1 굴절층, 고굴절층, 광가이드 필름 및 제2 저굴절층을 포함한다. 상기 커버기판은 상기 표시패널을 커버하고, 상기 제1 저굴절층은 상기 커버기판 및 상기 표시패널 사이에 배치된다. 상기 고굴절층은
상기 제1 저굴절층을 사이에 두고 상기 커버기판에 대향하며, 상기 고굴절층은 상기 제1 저굴절층보다 큰 굴절율을 갖는다. 상기 광가이드 필름은 상기 고굴절층을 사이에 두고 상기 제1 저굴절층에 대향한다. 상기 제2 저굴절층은 상기 광가이드 필름을 사이에 두고 상기 고굴절층에 대향하며, 상기 제2 저굴절층은 상기 고굴절층 및 상기 광가이드 필름의 각각보다 작은 굴절율을 갖는다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 광가이드 필름은 출광소자 및 입광소자를 포함한다. 상기 출광소자는 상기 표시패널의 표시영역에 대응하여 위치하고, 상기 출광소자는 상기 광가이드 필름의 내부에서 전반사되는 광을 외부로 출사시킨다. 상기 입광소자는 상기 표시패널의 비표시영역에 대응하여 위치하고, 상기 입광소자는 상기 광원으로부터 제공된 광을 상기 출광소자 측으로 가이드한다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 광원은 적외선을 발생시킨다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다른 광학식 이미지 센서 내장형 표시장치는 표시패널, 상기 표시패널에 인접하게 배치된 광원, 및 광학기판 유닛을 포함한다. 상기 광학기판 유닛은 생체 정보를 센싱하는 센싱영역이 정의되어 상기 표시패널을 커버하고, 상기 광학기판 유닛은 상기 광원으로부터 제공된 광을 상기 센싱영역 측으로 가이드한다.
상기 표시패널은 베이스 기판, 상기 베이스 기판 위에 배치된 화소들, 상기 베이스 기판 위에 배치되어 상기 광학기판 유닛에 의해 가이드된 광을 이용하여 상기 생체정보를 센싱하는 광학식 이미지 센서, 및 상기 베이스 기판 위에 배치되어 상기 광학기판 유닛 및 상기 광학식 이미지 센서의 사이에 위치하는 제1 광흡수패턴을 포함한다.
또한, 상기 화소들은 다수의 애노드들을 포함하고, 상기 제1 광흡수패턴은 서로 이격되어 상기 다수의 애노드들과 엇갈려 배열되는 다수의 제1 흡광요소들을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 표시패널은 제2 광흡수패턴을 더 포함하고, 상기 제2 광흡수패턴은 상기 베이스 기판 위에 배치되어 상기 베이스 기판을 사이에 두고 상기 제1 광흡수패턴에 대향한다.
상기 제2 광흡수패턴은 다수의 제2 흡광요소들을 포함하고, 상기 다수의 제2 흡광요소들은 서로 이격되어 상기 다수의 제1 흡광요소들과 엇갈려 배열된다.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 지문 센싱 모듈은 광학식 이미지 센서 및 광필터 소자를 포함한다. 상기 광학식 이미지 센서는 광을 이용하여 사용자의 생체 정보를 센싱한다. 상기 광필터 소자는 상기 광학식 이미지 센서를 커버하고, 상기 광필터 소자는 단면상에서 볼 때 각각이 상기 광학식 이미지 센서에 대해 경사진 방향으로 연장된 광흡수부 및 광투과부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 광학식 이미지 센서를 커버하는 광필터 소자는 각각이 표시패널 또는 광학식 이미지 센서의 법선 방향에 경사진 방향으로 연장되는 광흡수부 및 광투과부를 포함한다. 따라서, 광학기판 유닛에 의해 가이드되어 사용자의 지문에서 반사된 광의 경로 외에 다른 광의 경로로 광학식 이미지 센서 측으로 진행하는 외부광이 광필터 소자에 의해 차단되고, 이에 따라 광학식 이미지 센서에 유입되는 외부광의 광량이 최소화되어 광학식 이미지 센서에 의해 생성되는 사용자의 지문의 이미지의 선명도가 향상될 수 있다
본 발명의 일 실시예에 따르면, 표시패널의 베이스 기판 위에 광학식 이미지 센서에 유입되는 외부광을 차단할 수 있는 광흡수패턴이 형성된다. 따라서, 광흡수패턴에 의해 광학식 이미지 센서에 유입되는 외부광의 광량이 최소화되는 효과가 발생될 수 있다. 또한, 광흡수패턴은 표시패널의 화소부를 형성하는 데 사용되는 패터닝 공정을 이용하여 박막 형태로 용이하게 형성될 수 있어, 광흡수패턴 및 애노드 간의 정렬이 용이할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학식 이미지 센서 내장형 표시장치의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 I-I`을 따라 절취된 면을 나타내는 단면도이다.
도 3은 광학식 이미지 센서 내장형 표시장치가 지문을 센싱하는 기능을 설명하는 도면이다.
도 4a는 도 3에 도시된 광필터 소자를 확대한 도면이다.
도 4b는 광필터 소자 및 표시패널의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학 이미지 센서 내장형 표시장치의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학 이미지 센서 내장형 표시장치의 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 I-I`을 따라 절취된 면을 나타내는 단면도이다.
도 3은 광학식 이미지 센서 내장형 표시장치가 지문을 센싱하는 기능을 설명하는 도면이다.
도 4a는 도 3에 도시된 광필터 소자를 확대한 도면이다.
도 4b는 광필터 소자 및 표시패널의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학 이미지 센서 내장형 표시장치의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학 이미지 센서 내장형 표시장치의 단면도이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 살펴보기로 한다. 상기한 본 발명의 목적, 특징 및 효과는 도면과 관련된 실시예들을 통해서 이해될 수 있을 것이다. 다만, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고, 다양한 형태로 응용되어 변형될 수도 있다. 오히려 후술될 본 발명의 실시예들은 본 발명에 의해 개시된 기술 사상을 보다 명확히 하고, 나아가 본 발명이 속하는 분야에서 평균적인 지식을 가진 당업자에 본 발명의 기술 사상이 충분히 전달될 수 있도록 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명의 범위가 후술될 실시예들에 의해 한정되는 것으로 해석되어서는 안될 것이다. 한편, 하기 실시예와 도면 상에 동일한 참조 번호들은 동일한 구성 요소를 나타낸다.
또한, 본 명세서에서 '제1' 및 '제2'등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용된다. 또한, 막, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 '위에' 또는 '상에'있다고 할 때, 다른 부분 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학식 이미지 센서 내장형 표시장치의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 I-I`을 따라 절취된 면을 나타내는 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 표시장치(500, 이하 '표시장치')는 표시패널(DP), 광학기판 유닛(100) 및 광원(LS)을 포함한다.
표시패널(DP)은 표시영역(DA) 및 비표시영역(NDA)을 갖는다. 표시패널(DP)은 표시영역(DA)을 통해 영상을 표시하고, 비표시영역(NDA)은 표시영역(DA)을 둘러싸는 형상으로 표시패널(DP)에 정의될 수 있다. 또한, 도면에서 도시되지는 않았으나 표시장치(500)는 표시패널(DP), 광원(LS) 및 광학기판 유닛(100)을 수납하는 하우징(미도시)을 더 포함할 수 있고, 표시패널(DP)의 비표시영역(NDA)은 하우징의 상기 하우징에 의해 가려질 수 있다.
이 실시예에서는, 표시패널(DP)은 유기전계발광 표시패널일 수 있다. 이 경우에, 표시패널(DP)은 표시영역(DA)에 배치되어 각각이 유기발광 다이오드를 포함하는 다수의 화소들을 포함할 수 있고, 표시패널(DP)은 상기 다수의 화소들로부터 출력되는 광을 이용하여 영상을 표시할 수 있다.
전술된 바와 같이, 이 실시예에서는 표시패널(DP)은 유기전계발광 표시패널이나, 본 발명이 표시패널(DP)의 종류에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 다른 실시예에서는 표시패널(DP)은 액정표시패널과 같은 다른 종류의 표시패널일 수도 있다.
광원(LS)은 표시패널(DP)에 인접하게 배치되어 광을 발생한다. 이 실시예에서는, 광원(LS)은 표시패널(DP)의 일 측에 위치할 수 있고, 광원(LS)은 적외선을 발생시킬 수 있다. 따라서, 광원(LS)으로부터 발생된 적외선이 표시패널(DP)의 다수의 화소들로부터 발생된 광과 혼합되어 표시패널(DP)의 표시품질이 저하되는 것이 방지될 수 있다.
다른 실시예에서는 광원(LS)은 다수로 제공될 수 있고, 이 경우에 다수의 광원은 표시패널(DP)의 일 측을 따라 배열될 수 있다.
광원(LS)의 발광면은 광학기판 유닛(100)의 입광소자(135)를 향할 수 있다. 이 실시예에서는, 광원(LS)으로부터 발광된 광은 시준된(collimated) 광일 수 있다. 따라서, 광원(LS)으로부터 발광된 광은 광학기판 유닛(100)의 광 입사영역(A1)에 정의된 입사점(LP) 측으로 제공될 수 있다.
광학기판 유닛(100)은 표시패널(DP)을 커버한다. 이 실시예에서는, 광학기판 유닛(100)에는 광 입사영역(A1) 및 광 출사영역(A2)이 정의된다.
광학기판 유닛(100)은 광 입사영역(A1)에 대응하는 부분을 통해 광원(LS)으로부터 발생된 광을 제공받는다. 또한, 광원(LS)으로부터 광학기판 유닛(100) 측으로 이동한 광은 광학기판 유닛(100)의 내부에서 전반사되며, 평면상에서 볼 때 광학기판 유닛(100)의 내부에서 전반사된 광은 대략적으로 광 진행 각도(EA)의 범위로 진행될 수 있다.
한편, 광학기판 유닛(100)의 내부에서 전반사되는 광은 광학기판 유닛(100)에 접촉되는 지문 및 얼굴과 같은 사용자의 생체 정보를 센싱하는 데 사용된다. 보다 상세하게는, 광학기판 유닛(100)의 내부에서 광이 전반사되는 동안에, 사용자의 지문이 광학기판 유닛(100)의 광 출사영역(A2)의 내에 위치한 센싱영역(SA)에 접촉되는 경우에, 사용자의 지문에 의해 광학기판 유닛(100)의 내부에서 전반사되는 광의 일부는 광학기판 유닛(100)의 외부로 출사되고, 상기 전반사되는 광의 다른 일부는 광학식 이미지 센서(200) 측으로 입사되어 사용자의 지문을 센싱하는 데 사용된다. 이에 대해 도 3을 더 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 광학식 이미지 센서 내장형 표시장치가 지문을 센싱하는 기능을 설명하는 도면이고, 도 4a는 도 3에 도시된 광필터 소자(300)를 확대한 도면이고, 도 4b는 광필터 소자(300) 및 표시패널(DP)의 단면도이다.
도 3, 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 광학기판 유닛(100)은 표시패널(DP)을 커버하도록 표시패널(DP)과 결합된다.
광학기판 유닛(100)은 커버기판(105), 데코층(110), 제1 저굴절층(115), 고굴절층(120), 광 가이드 필름(130) 및 제2 굴절층(140)을 포함한다.
커버기판(105)은 투광성을 갖고, 커버기판(105)은 표시패널(DP)의 형상에 대응되는 판의 형상을 가질 수 있다. 이 실시예에서는, 커버기판(105)의 구성물질은 강화유리를 포함할 수 있다. 커버기판(105)은 표시장치(500)의 윈도우의 기능을 할 수 있고, 이에 따라 커버기판(105)은 표시장치(500)에서 최상측에 배치되어 표시패널(DP)을 커버 및 보호한다.
데코층(110)은 표시패널(DP)의 비표시영역(NDA)에 대응하여 커버기판(105)의 하부면 위에 배치된다. 데코층(110)은 표시장치(500)를 식별하는 로고(logo), 상표, 또는 문구를 나타내는 패턴을 포함할 수 있다.
제1 저굴절층(115)은 커버기판(105)의 하부면 위에 배치되고, 제1 저굴절층(115)은 커버기판(105) 및 표시패널(DP)의 사이에 위치한다. 이 실시예에서는 제1 저굴절층(115)은 데코층(110)을 커버할 수 있다.
제1 저굴절층(115)은 커버기판(105) 및 고굴절층(120) 각각보다 낮은 굴절율을 가질 수 있다. 예를 들어, 이 실시예에서는 커버기판(105) 및 고굴절층(120) 각각의 굴절율이 약 1.50일 수 있고, 제1 굴절층(115)의 굴절율은 약 1.41일 수 있다.
고굴절층(120)은 제1 저굴절층(115)의 하부면 위에 배치되고, 고굴절층(120)은 제1 저굴절층(115)을 사이에 두고 커버기판(105)에 대향한다. 전술된 바와 같이, 고굴절층(120)의 굴절율은 제1 저굴절층(115)의 굴절율보다 클 수 있다.
광학기판 유닛(100)의 내부에 입사된 광은 고굴절층(120)에 의해 전반사될 수 있다. 보다 상세하게는, 고굴절층(120)을 통하여 제1 저굴절츨(115) 측으로 광이 입사될 때, 제1 저굴절층(115) 및 고굴절층(120)의 굴절율 차이에 의해 제1 저굴절층(115) 및 고굴절층(120)의 경계에서는 전반사가 발생될 수 있다.
광가이드 필름(130)은 고굴절층(120)을 사이에 두고 제1 저굴절층(115)에 대향한다. 이 실시예에서는 광가이드 필름(130)은 출광소자(138) 및 입광소자(135)를 포함한다. 또한, 광가이드 필름(130)의 굴절율은 제1 저굴절층(120)의 굴절율보다 클 수 있고, 광가이드 필름(130)의 굴절율은 실질적으로 고굴절층(120)과 동일할 수 있다. 따라서, 광가이드 필름(130) 및 고굴절층(120)의 굴절율 차이는 실질적으로 없으므로, 광가이드 필름(130) 및 고굴절층(120)의 경계에서는 전반사가 발생되지 않는다.
이 실시예에서는, 광가이드 필름(130)은 입광소자(135) 및 출광소자(138)를 포함할 수 있다. 입광소자(135)는 비표시영역(NDA)에 대응하여 광원(LS)과 마주하도록 위치한다.
이 실시예에서는 입광소자(135)는 홀로그래피 패턴을 포함하여 광원(LS)으로부터 제공된 제1 입사광(L1) 및 제2 입사광(L11)의 진행 방향을 변경시킬 수 있다. 따라서, 입광소자(135)에 의해 그 진행 방향이 변경된 제1 입사광(L1) 및 제2 입사광(L11)은 광가이드 필름(130) 및 고굴절층(120)의 내부에서 전반사된다.
출광소자(138)는 표시패널(DP)의 표시영역(DA)에 대응하여 위치한다. 이 실시예에서는 출광소자(138)는 홀로그래피 패턴을 포함하여 광가이드 필름(130) 및 고굴절층(120)의 내부를 전반사하는 광의 진행 방향을 변경시키고, 출광소자(138)에 의해 그 진행 방향이 변경된 광은 광가이드 필름(130) 및 고굴절층(120)의 외부로 출사된다.
보다 상세하게는, 광가이드 필름(130) 및 고굴절층(120)의 내부에서 전반사되는 제1 입사광(L1) 및 제2 입사광(L11)의 진행 방향이 출광소자(138)에 의해 변경된 후에, 제1 입사광(L1) 및 제2 입사광(L11)은 광가이드 필름(130) 및 고굴절층(120)을 출사하여 커버기판(105)의 센싱영역(SA) 측으로 진행한다.
이 실시예에서는, 광가이드 필름(130)에서 출광 소자(138) 및 입광 소자(135)은 동일 평면 상에 위치할 수 있다. 제조 공정 측면에서는, 하나의 필름에 출광 소자(138)의 영역 및 입광 소자(135)의 영역을 구획하고, 각 영역에 홀로그래피 패턴을 형성하여 출광 소자(138) 및 입광 소자(135)가 형성된 광가이드 필름(130)을 제조할 수 있다. 이 경우에, 출광소자(138)의 패턴을 갖는 마스터 필름과 입광소자(135)의 패턴을 갖는 다른 마스터 필름을 서로 인접하게 배치한 후에, 하나의 홀로그래피 기록 필름에 출광소자(138) 및 입광소자(135)에 대응되는 홀로그래피 패턴들을 복사하여 광가이드 필름(130)이 제조될 수 있다.
제2 저굴절층(140)은 광 가이드 필름(130)을 사이에 두고 고굴절층(120)에 대향하고, 제2 저굴절층(140)은 표시패널(DP)의 상부 면 위에 형성될 수 있다. 이 실시예에서는 제2 저굴절층(140)의 굴절율은 고굴절층(120) 및 광가이드 필름(130)의 각각의 굴절율보다 작을 수 있고, 제2 저굴절층(140)의 굴절율은 제1 저굴절층(115)의 굴절율과 실질적으로 동일할 수 있다.
상술한 구성을 갖는 표시장치(500)에서 사용자의 지문(FR)을 센싱하는 기능을 설명하면 다음과 같다.
전술된 바와 같이, 광원(LS)으로부터 발생된 광이 입광소자(135) 측으로 입사되어 제1 입사광(L1)이 정의되고, 제1 입사광(L1)은 광가이드 필름(130) 및 고굴절층(120)의 내부에서 전반사된다.
보다 상세하게는, 고굴절층(120)의 굴절률 및 광가이드 필름(130)의 굴절률 차이는 없으므로, 제1 입사광(L1)은 고굴절층(120) 및 광가이드 필름(130)의 계면을 통과한다. 이에 반해, 고굴절층(120)의 굴절률 및 제1 저굴절층(115)의 굴절률 차이에 의해 제1 입사광(L1)은 고굴절층(120) 및 제1 저굴절층(115)의 계면에서 전반사되고, 제1 입사광(L1)은 광가이드 필름(130)의 굴절률 및 제2 저굴절층(140)의 굴절률 차이에 의해 광가이드 필름(130) 및 제2 저굴절층(140)의 계면에서 반사된다.
제1 입사광(L1)이 고굴절층(120) 및 광가이드 필름(130)의 내부에서 전반사되는 동안에, 제1 입사광(L1)의 진행 방향은 광가이드 필름(130)의 출광소자(138)에 의해 변경될 수 있다. 그 결과, 제1 입사광(L1) 중 일부는 고굴절층(120) 및 광가이드 필름(130)으로부터 출사된 이후에, 커버기판(105)의 센싱영역(SA)에 접촉된 사용자의 지문(FR) 측으로 진행한다.
한편, 지문(FR)은 융기부(FR1) 및 골부(FR2)로 구현되고, 융기부(FR1)는 골부(FR2)보다 돌출된 형상을 갖는다. 따라서, 지문(FR)이 커버기판(105)에 접촉되는 경우에, 융기부(FR1)는 커버기판(105)에 접촉되나, 골부(FR2)는 커버기판(105)에 접촉되지 않는다.
따라서, 제1 입사광(L1)이 융기부(FR1)에 도달되면, 제1 입사광(L1)이 융기부(FR1)에 의해 굴절되어 굴절광(L2)이 정의되고, 굴절광(L2)은 표시장치(500)의 외부로 출사된다.
한편, 상술한 제1 입사광(L1)과 상이한 광 경로로 광가이드 필름(130) 및 고굴절층(120)의 내부에서 전반사되는 제2 입사광(L11)을 정의한다. 제2 입사광(L11)이 고굴절층(120) 및 광가이드 필름(130)의 내부에서 전반사되는 동안에, 제2 입사광(L11)의 진행 방향은 광가이드 필름(130)의 출광소자(138)에 의해 변경될 수 있다. 그 결과, 제2 입사광(L11) 중 일부는 고굴절층(120) 및 광가이드 필름(130)으로부터 출사된 이후에, 커버기판(105)의 센싱영역(SA)에 접촉된 사용자의 지문(FR)의 골부(FR2) 측으로 진행할 수 있다.
전술된 바와 같이, 지문(FR)의 골부(FR2)는 커버기판(105)에 접촉되지 않으므로, 실질적으로 제2 입사광(L11)은 골부(FR2)에 도달되지 않을 수 있다. 한편, 커버기판(105)은 굴절률이 1인 공기층과 접촉되므로, 제1 입사광(L1)과 달리, 제2 입사광(L11)은 커버기판(105) 및 공기층의 굴절율 차이에 의해 커버기판(105) 및 공기층 간의 계면에서 전반사된다.
한편, 커버기판(105) 및 공기층 간의 계면에서 전반사된 제2 입사광(L11)은 광학식 이미지 센서(200) 측에 입사되어 센싱광(L22)이 정의될 수 있다. 센싱광(L22)은 광학식 이미지 센서(200)에서 사용자의 지문(FR)을 센싱하는 데 사용되어, 광학식 이미지 센서(200)에 의해 지문(FR)의 이미지가 생성될 수 있다.
광필터 소자(300)는 광학식 이미지 센서(200)를 커버한다. 도 2 및 도 3에 도시된 것을 기준으로 표시패널(DP)의 상부에 광학기판 유닛(100)이 배치되고, 표시패널(DP)의 하부에 광필터 소자(300)가 배치되되, 광필터 소자(300)는 표시패널(DP)과 광학식 이미지 센서(200) 사이에 배치된다.
이 실시예에서는, 광필터 소자(300)는 다수의 광흡수부들(301) 및 다수의 광투과부들(306)을 포함하고, 광필터 소자(300)에서 다수의 광흡수부들(301) 및 다수의 광투과부들(306)은 서로 교대로 배열된다.
단면상에서 볼 때, 다수의 광흡수부들(301)의 각각과 다수의 광투과부들(306)의 각각은 표시패널(DP) 또는 제1 베이스기판(도 5의 BS)에 대해 경사진 방향으로 연장된다. 단면상에서 볼 때 다수의 광흡수부들(301) 각각이 연장된 경사 방향은 다수의 광투과부들(306) 각각이 연장된 경사 방향과 동일하다.
또한, 명세서 전반에 걸쳐서 어떤 두 개의 구성요소들이 단면상에서 중첩된다는 의미를 상기 두 개의 구성요소들이 단면이 취해진 방향에 수직하는 방향으로 중첩되는 것으로 정의하면, 단면상에서 볼 때 서로 인접한 두 개의 광흡수부들 중 어느 하나의 상단부(P1)는 다른 하나의 하단부(P2)의 적어도 일부와 중첩될 수 있다.
이 실시예에서는 다수의 광흡수부들(301)의 구성물질은 광을 흡수하는 물질, 예를 들어 카본이 혼합된 레진을 포함할 수 있고, 다수의 광투과부들(306)의 각각은 광필터 소자(300)에 정의된 관통홀로 정의될 수 있다. 따라서, 제조 방법 적인 측면에서는, 광을 흡수하는 물질을 포함하는 광흡수층을 형성하고, 상기 광흡수층에 경사진 방향으로 관통홀을 다수로 서로 이격되도록 형성하여 다수의 광흡수부들(301) 및 다수의 광투과부들(306)을 갖는 광필터 소자(300)가 용이하게 형성될 수 있다.
전술된 바와 같이, 이 실시예에서는 다수의 광투과부들(306)의 각각은 광필터 소자(300)에 형성된 관통홀로 정의될 수 있으나, 다른 실시예에서는 다수의 광투과부들(306)의 구성물질은 광을 투과하는 물질, 예를 들어 투명한 레진을 포함하여 다수의 광투과부들(306)이 광을 투과시키는 특성을 가질 수도 있다.
상술한 다수의 광흡수부들(301) 및 다수의 광투과부들(306)의 구조에 따르면, 광필터 소자(300)는 광의 진행 방향에 따라 광을 투과시키거나 광을 흡수하는 필터링 기능을 가질 수 있다. 따라서, 광이 광필터 소자(300)를 통과함에 따라 상기 광에 대한 시준된 효과가 발생될 수 있다. 이를 바꾸어 말하면 광이 대략적으로 입사각(LA)으로 광필터 소자(300)에 입사되는 경우에 상기 광이 광필터 소자(300)를 통과할 수 있고, 광이 입사각(LA)을 벗어나는 범위로 광필터 소자(300)에 입사되는 경우에 상기 광은 광필터 소자(300)에 의해 흡수될 수 있다.
한편, 광원(LS), 입광소자(135), 출광소자(138) 및 센싱영역(SA)의 위치들에 따라 센싱광(L22)이 광학식 이미지 센서(200)에 입사되는 입사각(LA)의 값이 산출될 수 있다. 따라서, 상기 산출된 입사각(LA)에 대응되도록 광필터 소자(300)의 광흡수부들(301)을 설계하는 경우에, 센싱광(L22)의 대부분은 광필터 소자(300)를 통과하여 광학식 이미지 센서(200)에 도달될 수 있다.
이와 반면에, 입사각(LA)을 벗어나 광필터 소자(300) 측으로 입사되는 광은 광필터 소자(300)에 의해 흡수될 가능성이 크다. 예를 들어, 센싱광(L22)의 입사각(LA)이 약 45도로 설계되는 경우에, 광학기판 유닛(100)의 외부로부터 제공되는 외부광(LT)은 센싱광(L22)의 입사각(LA) 보다 작은 각도로 광필터 소자(300)에 입사될 수 있다. 그 결과, 광필터 소자(300)에 의해 흡수되는 센싱광(L22)의 광량보다 외부광(LT)의 광량이 더 많을 수 있다.
또한, 도 3에 도시된 센싱광(L22)이 양의 기울기 값으로 광필터 소자(300)에 입사된다고 정의하면, 도 5에 도시된 외부광(LT) 중 일부는 음의 기울기 값으로 광필터 소자(300)에 입사될 수 있다. 이 경우에, 음의 기울기 값으로 광필터 소자(300)에 입사되는 외부광(LT)의 진행 방향은 광흡수부들(301)의 경사 방향에 반대 방향이므로, 외부광(LT)의 대부분은 광필터 소자(300)에 의해 흡수될 수 있다.
한편, 상술한 광학 특성을 갖는 광필터 소자(300)에 따르면, 광학식 이미지 센서(200) 측으로 입사되는 총 광량에서 외부광(LT)이 차지하는 비중이 감소될 수 있으며 센싱광(L22)이 차지하는 비중을 증가시킬 수 있다. 따라서, 광학식 이미지 센서(200) 측에 입사되는 사용자의 지문(FR)의 센싱과 상관없는 외부광(LT)의 광량이 감소될 수 있으므로, 광학식 이미지 센서(200)에 의해 생성되는 사용자의 지문(FR)의 이미지의 선명도가 향상될 수 있다.
이 실시예에서는, 광학식 이미지 센서(200) 및 광필터 소자(300)는 지문 센싱 모듈(400)의 형태로 제1 베이스기판(BS1)의 후면에 결합될 수 있다. 다른 실시예에서는, 광학식 이미지 센서(200) 및 광필터 소자(300)는 표시패널(DP)의 내부에 내장될 수도 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학 이미지 센서 내장형 표시장치(501)의 단면도이다.
보다 상세하게는, 도 5에서는 표시패널(DP1)의 광학 이미지 센서(200)의 단면이 도시되도록 광학 이미지 센서 내장형 표시장치(501, 이하 '표시장치')의 단면이 도시된다. 한편, 도 5를 설명함에 있어서, 앞서 설명된 구성요소들에 대해서는 도면 부호를 병기하고, 상기 구성 요소들에 대한 중복된 설명은 생략된다.
도 5를 참조하면, 표시장치(501)는 표시패널(DP1) 및 광학기판 유닛(100)을 포함한다. 이 실시예에 따른 광학기판 유닛(100)은 앞서 도 1 내지 도 3들을 참조하여 설명된 광학기판 유닛(도 2의 100)과 동일한 구조를 가질 수 있다.
이 실시예에서는 표시패널(DP1)은 유기전계발광 표시패널일 수 있다. 표시패널(DP1)은 제1 베이스기판(BS1) 위에 배치된 다수의 화소들을 포함할 수 있고, 도 5에서는 다수의 화소들 중 일부의 화소들이 예시적으로 도시된다. 본 발명이 화소들의 구조에 한정되는 것은 아니며, 이하 이 실시예에 따른 화소들의 구조를 설명하면 다음과 같다.
이 실시예에서는 제1 베이스 기판(BS1)은 플라스틱 기판일 수 있다. 보다 상세하게는 제1 베이스 기판(BS1)은 PI(polyimide) 필름으로 구현될 수 있다. 다른 실시예에서는 제1 베이스 기판(BS1)은 유리 기판 또는 금속 기판일 수도 있다.
제1 베이스 기판(BS1) 위에 제1 절연막(10)이 배치된다. 제1 절연막(10)은 버퍼막의 기능을 할 수 있고, 제1 절연막(10)은 제1 베이스 기판(BS1)을 커버하여 제1 베이스 기판(BS1)으로부터 확산되는 불순물을 차단한다.
구동 트랜지스터(TR)는 제1 절연막(L1) 위에 배치된다. 구동 트랜지스터(TR)는 스위칭 트랜지스터(미도시)와 전기적으로 연결될 수 있고, 구동 트랜지스터(TR)는 상기 스위칭 트랜지스터의 스위칭 동작에 의해 턴-온 될 수 있다.
이 실시예에서는, 구동 트랜지스터(TR)는 액티브 패턴(AP), 게이트 전극(GE), 소오스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)을 포함한다. 이 실시예에서는, 구동 트랜지스터(TR)는 탑-게이트(top-gate)의 구조를 가질 수 있다.
액티브 패턴(AP)은 제1 절연막(L1) 위에 배치되고, 액티브 패턴(AP)의 구성물질은 반도체 재료를 포함한다. 이 실시예에서, 액티브 패턴(AP)의 구성물질은 다결정 실리콘을 포함할 수 있다. 하지만, 본 발명이 액티브 패턴(AP)의 재료에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 다른 실시예에서는 액티브 패턴(AP)의 구성물질은 IGZO, ZnO, SnO2, In2O3, Zn2SnO4, Ge2O3 및 HfO2와 같은 산화물 반도체(oxide semiconductor)를 포함할 수 있고, 또 다른 실시예에서는 액티브 패턴(AP)의 구성물질은 GsAs, GaP 및 InP와 같은 화합물 반도체(compound semiconductor)를 포함할 수도 있다.
제2 절연막(20)은 액티브 패턴(AP)을 커버하고, 단면상에서 볼 때 게이트 전극(GE)은 제2 절연막(20) 위에 배치되어 액티브 패턴(AP)과 중첩된다. 제2 절연막(20)은 게이트 전극(GE)과 액티브 패턴(AP) 사이에 개재되어 게이트 절연막의 기능을 할 수 있다.
제3 절연막(30)은 게이트 전극(GE)을 커버한다. 이 실시예에서는, 제3 절연막(30)은 유기막일 수 있고, 제3 절연막(30)은 액티브 패턴(AP)과 게이트 전극(GE)에 의해 형성된 단차를 평탄화시킨다.
소오스 전극(SE)은 제3 절연막(30)에 정의된 콘택홀을 통해 액티브 패턴(AP)의 소오스 영역과 콘택된다. 또한, 드레인 전극(DE)은 소오스 전극(SE)과 이격되고, 드레인 전극(DE)은 제3 절연막(30)에 정의된 다른 콘택홀을 통해 액티브 패턴(AP)의 드레인 영역과 콘택된다.
제4 절연막(40) 및 제5 절연막(50)은 소오스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE) 위에 순차적으로 적층되어 소오스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)을 커버한다. 또한, 제4 절연막(40) 및 제5 절연막(50)의 각각에는 드레인 전극(DE)의 위치에 대응하여 콘택홀이 형성되고, 유기발광 다이오드는 제4 절연막(40) 및 제5 절연막(50)에 형성된 상기 콘택홀을 통해 드레인 전극(DE)과 전기적으로 연결된다.
상기 유기발광 다이오드는 애노드(E1), 유기발광층(EML) 및 캐소드(CE)를 포함한다. 애노드(E1)는 드레인 전극(DE)과 콘택되고, 유기발광층(EML)은 애노드(E1) 위에 배치되고, 캐소드(CE)는 유기발광층(EML) 위에 배치된다.
애노드(E1)는 제4 절연막(40) 및 제5 절연막(50)에 형성된 콘택홀을 통해 드레인 전극(DE)과 콘택된다. 이 실시예에서는, 애노드(E1)는 반사형 전극일 수 있고, 제1 전극(E1)의 구성물질은 알루미늄과 같은 금속 재료를 포함할 수 있다.
유기발광층(EML)은 제5 절연막(50) 위에 배치된 뱅크층(60)에 형성된 개구부를 통해 애노드(E1)과 콘택될 수 있다. 이 실시예에서는, 유기발광층(EML)은 백색광을 발광할 수 있고, 상기 백색광은 컬러필터(CF)에 의해 컬러광으로 필터링될 수 있다. 다른 실시예에서는, 유기발광층(EML)은 컬러광을 발광할 수 있으며, 이 경우에는 표시패널(DP1)의 구성요소로 컬러필터(CF)가 생략될 수 있다.
캐소드(CE)는 유기발광층(EML) 위에 배치된다. 이 실시예에서는, 캐소드 (CE)은 투과형 전극 또는 반투과형 전극일 수 있고, 캐소드(CE)의 구성물질은 ITO(indium tin oxide),IZO(indium zinc oxide),ZnO(zinc oxide) 및 ITZO(indium tin zinc oxide)와 같은 투명 도전물을 포함할 수 있다. 따라서, 유기발광층(EML)으로부터 발광된 광 중 애노드(E1)에 도달된 광은 애노드(E1)에서 반사된 후에 캐소드(CE)를 통해 표시패널(DP1)의 외부로 출사되어, 표시패널(DP1)은 상부 발광형 방식으로 영상을 표시할 수 있다.
캐소드(CE) 위에는 무기 봉지막(80) 및 유기 봉지막(90)이 배치될 수 있다. 무기 봉지막(80) 및 유기 봉지막(90)은 유기 발광층(EML) 측으로 유입될 수 있는 수분 및 가스를 차단한다. 따라서, 무기 봉지막(80) 및 유기 봉지막(90)에 의해 유기발광층(EML)이 수분 및 가스에 의해 열화되는 것이 방지될 수 있다.
무기 봉지막(80) 및 유기 봉지막(90) 위에 컬러필터들(CF) 및 블랙 매트릭스들(BM)이 형성된 제2 베이스기판(BS2)이 배치될 수 있다. 제2 베이스 기판(BS2)은 플라스틱 기판일 수 있다. 보다 상세하게는 제2 베이스 기판(BS2)은 PI(polyimide) 필름으로 구현될 수 있다.
이 실시예에서는, 컬러필터들(CF)은 적색필터, 청색필터 및 녹색필터를 포함할 수 있고, 단면상에서 볼 때 컬러필터들(CF)의 각각은 애노드(E1)와 중첩되어 유기 발광층(EML)으로부터 발광된 백색광을 컬러광을 필터링한다.
블랙 매트릭스들(BM)은 카본이 혼합된 레진으로 형성될 수 있고, 블랙 매트릭스들(BM)의 각각은 컬러필터들(CF) 중 대응되는 두 개의 컬러필터들 사이에 배치되어 유기발광층(EML)으로부터 발광된 광을 흡수한다.
전술된 바와 같이, 이 실시예에서는 무기 봉지막(80) 및 유기 봉지막(90) 위에 컬러필터들(CF) 및 블랙 매트릭스(BM)이 형성된 제2 베이스기판(BS2)이 배치되지만, 다른 실시예에서는 표시패널(DP)의 구성요소로 제2 베이스 기판(BS2)이 생략될 수도 있고, 이 경우에 컬러필터들(CF) 및 블랙 매트릭스(BM)이 무기 봉지막(80) 및 유기 봉지막(90) 위에 배치될 수도 있다. 또 다른 실시예에서는, 유기발광층(EML)이 컬러광을 발광하는 유기발광물질을 포함하는 경우에, 표시패널(DP)의 구성요소로 컬러필터들(CF)이 생략될 수 있다.
이 실시예에서는, 표시패널(DP1)은 광학식 이미지 센서(200) 및 제1 광흡수패턴(PT1)을 포함한다.
광학식 이미지 센서(200)는 제1 베이스 기판(BS1) 위에 배치된다. 보다 상세하게는, 광학식 이미지 센서(200)는 제1 베이스기판(BS1)의 후면 위에 배치되고, 광학식 이미지 센서(200)는 제1 베이스기판(BS1)을 사이에 두고 광학기판 유닛(100)에 대향한다.
이 실시예에서는, 도 1 내지 도 3들을 참조하여 설명된 바와 같이, 광학식 이미지 센서(200)는 광학기판 유닛(100)으로부터 제공되는 센싱광(L22)을 수신하여 사용자의 지문 또는 얼굴과 같은 생체정보를 센싱한다.
이 실시예에서는, 제1 베이스기판(BS1) 및 광학식 이미지 센서(200)의 사이에는 제1 광흡수패턴(PT1)이 배치된다. 제1 광흡수패턴(PT1)은 다수의 흡광요소들(5,6,7)을 포함하고, 다수의 흡광요소들(5,6,7)은 광을 흡수하는 물질, 예를 들어 카본이 혼합된 레진을 포함할 수 있다.
이 실시예에서는, 다수의 흡광요소들(5,6,7)은 서로 이격된다. 따라서, 다수의 흡광요소들(5,6,7) 중 서로 인접한 두 개의 흡광요소들(5,6,7)의 사이에는 제1 슬릿(ST1)이 정의될 수 있다.
이 실시예에서는, 다수의 흡광요소들(5,6,7)은 다수의 애노드들(E1,E1-1,E1-2)과 서로 엇갈려 배열될 수 있다. 이 실시예에서, 다수의 흡광요소들(5,6,7)이 다수의 애노드들(E1,E1-1,E1-2)과 서로 엇갈려 배열된다는 의미는 다음과 같이 정의될 수 있다.
도 5에 도시된 것을 기준으로, 다수의 애노드들(E1,E1-1,E1-2)을 좌측에서 우측으로 배열된 순서로 제1 애노드(E1), 제2 애노드(E1-1) 및 제3 애노드(E1-2)로 정의하고, 다수의 흡광요소들(5,6,7)을 좌측에서 우측으로 배열된 순서로 제1 흡광요소(5), 제2 흡광요소(6) 및 제3 흡광요소(7)으로 정의한다. 이 경우에, 단면상에서 볼 때 제1 및 제2 애노드들(E1, E1-1)의 사이는 제2 흡광요소(6)와 중첩되고, 단면상에서 볼 때 제2 및 제3 애노드들(E1-1, E1-2)의 사이는 제3 흡광요소(7)과 중첩된다.
또한, 단면상에서 볼 때 제1 내지 제3 흡광요소들(5,6,7) 중 서로 인접한 두 개의 흡광요소들 사이에 정의된 슬릿은 다수의 애노드들(E1,E1-1,E1-2) 중 어느 하나와 중첩된다. 예를 들면, 제2 흡광요소(6) 및 제3 흡광요소(7) 사이에 제1 슬릿(ST1)이 정의되면, 단면상에서 볼 때 제1 슬릿(ST1)은 제2 애노드(E1-1)와 중첩된다.
상술한 구성에 따르면, 앞서 도 3을 참조하여 설명된 바와 같이, 센싱광(L22)의 입사각(도 3의 LA)이 설정되면, 상기 설정된 입사각을 갖는 센싱광(L22)이 제1 광흡수패턴(PT1)의 슬릿들을 통과하도록 슬릿들이 설계될 수 있다. 이 경우에, 제1 광흡수패턴(PT1)을 통과하는 외부광(LT)의 광량보다 제1 광흡수패턴(PT1)을 통과하는 센싱광(L22)의 광량이 크고, 제1 광흡수패턴(PT1)에 의해 흡수되는 센싱광(L22)의 광량보다 제1 광흡수패턴(PT1)에 의해 흡수되는 외부광(LT)의 광량이 크다.
따라서, 제1 광흡수패턴(PT1)에 의해 광학식 이미지 센서(200) 측으로 입사되는 총 광량에서 외부광(LT)이 차지하는 비중이 감소될 수 있으며 센싱광(L22)이 차지하는 비중이 증가될 수 있다. 그 결과, 광학식 이미지 센서(200) 측에 입사되는 사용자의 지문(도 3의 FR)의 센싱과 상관없는 외부광(LT)의 광량이 감소될 수 있으므로, 광학식 이미지 센서(200)에 의해 생성되는 사용자의 지문(도 3의 FR)의 이미지의 선명도가 향상될 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 이미지 센서 내장형 표시장치(502)의 단면도이다. 한편, 도 6을 설명함에 있어서, 앞서 설명된 구성 요소들에 대해서는 도면 부호를 병기하고, 상기 구성 요소들에 대한 중복된 설명은 생략된다.
도 6을 참조하면, 광학 이미지 센서 내장형 표시장치(502, 이하 '표시장치')는 표시패널(DP2) 및 광학기판 유닛(100)을 포함한다.
도 5에 도시된 표시장치(도 5의 501)와 도 6에 도시된 표시장치(502)의 구조를 비교하면, 이 실시예에 따른 표시장치(502)는 구성요소로 제2 광흡수패턴(PT2)을 더 포함한다. 즉, 이 실시예에서는 제1 베이스기판(BS1)의 하부면 위에 위치한 제1 광흡수패턴(PT1) 및 제1 베이스기판(BS1)의 상부면 위에 위치한 제2 광흡수패턴(PT2)을 이용하여 외부광(LT)을 필터링한다.
제1 광흡수패턴(PT1)은 광학식 이미지 센서(200) 및 제1 베이스기판(BS1)의 사이에 배치되고, 제2 광흡수패턴(PT2)은 제1 베이스기판(BS1)을 사이에 두고 제1 광흡수패턴(PT1)에 대향한다.
이 실시예에서는 제2 광흡수패턴(PT2)은 다수의 흡광요소들(8, 8-1, 8-2)을 포함하고, 다수의 흡광요소들(8, 8-1, 8-2)은 광을 흡수하는 물질, 예를 들어 카본이 혼합된 레진을 포함할 수 있다.
이 실시예에서는, 제1 광흡수패턴(PT1)의 다수의 흡광요소들(5,6,7)은 제2 광흡수패턴(PT2)의 다수의 흡광요소들(8,8-1,8-2)과 엇갈려 배열된다. 또한, 제2 광흡수패턴(PT2)의 다수의 흡광요소들(8,8-1,8-2)는 다수의 애노드들(E1,E1-1,E1-2)과 엇갈려 배치된다. 따라서, 단면상에서 볼 때 제1 광흡수패턴(PT1)의 다수의 흡광요소들(5,6,7) 중 서로 인접한 두 개의 슬릿은 제2 광흡수패턴(PT2)의 다수의 흡광요소들(8,8-1,8-2) 중 어느 하나와 중첩된다.
예를 들어, 제1 광흡수패턴(PT1)의 다수의 흡광요소들(5,6,7)을 좌측에서 우측으로 배열된 순서로 제1 흡광요소(5), 제2 흡광요소(6) 및 제3 흡광요소(7)로 정의하고, 제2 광흡수패턴(PT2)의 다수의 흡광요소들(8,8-1,8-2)을 좌측에서 우측으로 배열된 순서로 제4 흡광요소(8), 제5 흡광요소(8-1) 및 제6 흡광요소(8-2)로 정의하면, 단면상에서 볼 때 제2 및 제3 흡광요소들(6,7) 사이에 정의된 제1 슬릿(ST1)은 제6 흡광요소(8-2)과 중첩된다. 또한, 단면상에서 볼 때 제5 및 제6 흡광요소들(8-1,8-2) 사이에 정의된 제2 슬릿(ST2)은 제2 흡광요소(6)과 중첩된다.
또한, 다수의 애노드들(E1, E1-1, E1-2)을 좌측에서 우측으로 배열된 순서로 제1 애노드(E1), 제2 애노드(E1-1) 및 제3 애노드(E1-2)으로 정의하면, 단면상에서 볼 때 제1 및 제2 애노드들(E1, E1-1)의 사이는 제5 흡광요소(8-1)과 중첩되고, 단면상에서 볼 때 제2 및 제3 애노드들(E1-1,E1-2)의 사이는 제6 흡광요소(8-2)과 중첩된다.
상술한 구성에 따르면, 앞서 도 3을 참조하여 설명된 바와 같이, 센싱광(L22)의 입사각(도 3의 LA)이 기 설정되고, 상기 설정된 입사각을 갖는 센싱광(L22)이 제1 광흡수패턴(PT1) 및 제2 광흡수패턴(PT2)의 슬릿들을 통과하도록 슬릿들이 설계될 수 있다. 이 경우에, 제1 및 제2 광흡수패턴들(PT1, PT2)을 통과하는 외부광(LT)의 광량보다 제1 및 제2 광흡수패턴들(PT1,PT2)을 통과하는 센싱광(L22)의 광량이 크다.
따라서, 제1 및 제2 광흡수패턴들(PT1,PT2)에 의해 광학식 이미지 센서(200) 측으로 입사되는 총 광량에서 외부광(LT)이 차지하는 비중이 감소될 수 있으며 센싱광(L22)이 차지하는 비중이 증가될 수 있다. 그 결과, 광학식 이미지 센서(200) 측에 입사되는 사용자의 지문(도 3의 FR)의 센싱과 상관없는 외부광(LT)의 광량이 감소될 수 있으므로, 광학식 이미지 센서(200)에 의해 생성되는 사용자의 지문(도 3의 FR)의 이미지의 선명도가 향상될 수 있다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 광학기판 유닛
DP: 표시패널
PT1: 제1 광흡수패턴 PT2: 제2 광흡수패턴
200: 광학식 이미지 센서 300: 광필터 소자
FR: 지문 105: 커버기판
110: 데코층 115: 제1 저굴절층
120: 고굴절층 130: 광가이드 필름
140: 제2 저굴절층 400: 지문 센싱 모듈
PT1: 제1 광흡수패턴 PT2: 제2 광흡수패턴
200: 광학식 이미지 센서 300: 광필터 소자
FR: 지문 105: 커버기판
110: 데코층 115: 제1 저굴절층
120: 고굴절층 130: 광가이드 필름
140: 제2 저굴절층 400: 지문 센싱 모듈
Claims (19)
- 표시패널;
상기 표시패널에 인접하게 배치된 광원; 및
센싱영역이 정의되어 상기 표시패널을 커버하고, 상기 광원으로부터 제공된 광을 상기 센싱영역 측으로 가이드하는 광학기판 유닛을 포함하고,
상기 표시패널은,
베이스 기판;
상기 베이스 기판 위에 배치된 화소들;
상기 베이스 기판 위에 배치되고, 상기 광학기판 유닛에 의해 가이드된 광을 이용하여 상기 센싱영역에 접촉된 사용자의 생체정보를 센싱하는 광학식 이미지 센서; 및
상기 광학식 이미지 센서를 커버하고, 단면상에서 볼 때 각각이 상기 베이스 기판에 대해 경사진 방향으로 연장된 광흡수부 및 광투과부를 포함하는 광필터 소자;를 포함하는 광학식 이미지 센서 내장형 표시장치. - 제 1 항에 있어서, 상기 광흡수부 및 상기 광투과부의 각각은 다수로 제공되고, 상기 광필터 소자에서 다수의 광흡수부들 및 다수의 광투과부들은 서로 교대로 배열된 것을 특징으로 하는 광학식 이미지 센서 내장형 표시장치.
- 제 2 항에 있어서, 서로 인접한 두 개의 광흡수부들 중 어느 하나의 상단부는 다른 하나의 하단부의 적어도 일부와 중첩된 것을 특징으로 하는 광학식 이미지 센서 내장형 표시장치.
- 제 2 항에 있어서, 단면상에서 볼 때 상기 다수의 광흡수부들 각각이 연장된 경사 방향은 상기 다수의 광투과부들 각각이 연장된 경사 방향과 동일한 것을 특징으로 하는 광학식 이미지 센서 내장형 표시장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 광투과부는 상기 광필터 소자에 상기 베이스 기판에 대해 경사진 방향으로 형성된 관통홀로 정의되는 것을 특징으로 하는 광학식 이미지 센서 내장형 표시장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 광학식 이미지 센서는 상기 베이스 기판을 사이에 두고 상기 광학기판 유닛에 대향하고, 상기 광필터 소자는 상기 베이스기판 및 상기 광학식 이미지 센서의 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 광학식 이미지 센서 내장형 표시장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 광학기판 유닛은,
상기 표시패널을 커버하는 커버기판;
상기 커버기판 및 상기 표시패널 사이에 배치되어 상기 커버기판의 굴절율보다 작은 굴절율을 갖는 제1 저굴절층;
상기 제1 저굴절층을 사이에 두고 상기 커버기판에 대향하며, 상기 제1 저굴절층보다 큰 굴절율을 갖는 고굴절층;
상기 고굴절층을 사이에 두고 상기 제1 저굴절층에 대향하는 광가이드 필름; 및
상기 광가이드 필름을 사이에 두고 상기 고굴절층에 대향하며, 상기 고굴절층 및 상기 광가이드 필름의 각각보다 작은 굴절율을 갖는 제2 저굴절층을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학식 이미지 센서 내장형 표시장치. - 제 7 항에 있어서, 상기 광가이드 필름은,
상기 표시패널의 표시영역에 대응하여 위치하고, 상기 광가이드 필름의 내부에서 전반사되는 광을 외부로 출사시키는 출광소자; 및
상기 표시패널의 비표시영역에 대응하여 위치하고, 상기 광원으로부터 제공된 광을 상기 출광소자 측으로 가이드하는 입광소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학식 이미지 센서 내장형 표시장치. - 제 1 항에 있어서, 상기 광원은 적외선을 발생시키는 것을 특징으로 하는 광학식 이미지 센서 내장형 표시장치.
- 표시패널;
상기 표시패널에 인접하게 배치된 광원; 및
생체 정보를 센싱하는 센싱영역이 정의되어 상기 표시패널을 커버하고, 상기 광원으로부터 제공된 광을 상기 센싱영역 측으로 가이드하는 광학기판 유닛을 포함하고,
상기 표시패널은,
베이스 기판;
상기 베이스 기판 위에 배치된 화소들;
상기 베이스 기판 위에 배치되어 상기 광학기판 유닛에 의해 가이드된 광을 이용하여 상기 생체정보를 센싱하는 광학식 이미지 센서; 및
상기 베이스 기판 위에 배치되어 상기 광학기판 유닛 및 상기 광학식 이미지 센서의 사이에 위치하는 제1 광흡수패턴을 포함하고,
상기 화소들은 다수의 애노드들을 포함하고, 상기 제1 광흡수패턴은 서로 이격되어 상기 다수의 애노드들과 엇갈려 배열되는 다수의 제1 흡광요소들을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학식 이미지 센서 내장형 표시장치. - 제 10 항에 있어서, 상기 다수의 애노드들 중 서로 인접한 두개의 애노드들의 사이는 상기 다수의 제1 흡광요소들 중 어느 하나와 중첩된 것을 특징으로 하는 광학식 이미지 센서 내장형 표시장치.
- 제 10 항에 있어서, 상기 제1 광흡수패턴에 다수의 제1 슬릿들이 정의되고, 상기 다수의 애노드들의 각각은 상기 다수의 제1 슬릿들 중 어느 하나와 중첩된 것을 특징으로 하는 광학식 이미지 센서 내장형 표시장치.
- 제 10 항에 있어서, 상기 표시패널은,
상기 베이스 기판을 사이에 두고 상기 제1 광흡수패턴에 대향하도록 상기 베이스 기판 위에 배치되는 제2 광흡수패턴을 더 포함하고,
상기 제2 광흡수패턴은,
서로 이격되어 상기 다수의 제1 흡광요소들과 엇갈려 배열되는 다수의 제2 흡광요소들;을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학식 이미지 센서 내장형 표시장치. - 제 13 항에 있어서, 상기 제1 광흡수패턴에 다수의 제1 슬릿들이 정의되고, 상기 제2 광흡수패턴에 다수의 제2 슬릿들이 정의되고, 상기 제1 흡광요소들의 각각은 상기 다수의 제2 슬릿들 중 어느 하나와 중첩되고, 상기 제2 흡광요소들의 각각은 상기 다수의 제1 슬릿들 중 어느 하나와 중첩되는 것을 특징으로 하는 광학식 이미지 센서 내장형 표시장치.
- 제 10 항에 있어서, 상기 광학기판 유닛은,
상기 표시패널을 커버하는 커버기판;
상기 커버기판 및 상기 표시패널 사이에 배치된 제1 저굴절층;
상기 제1 저굴절층을 사이에 두고 상기 커버기판에 대향하며, 상기 제1 저굴절층보다 큰 굴절율을 갖는 고굴절층;
상기 고굴절층을 사이에 두고 상기 제1 저굴절층에 대향하는 광가이드 필름;
상기 광가이드 필름을 사이에 두고 상기 고굴절층에 대향하며, 상기 고굴절층 및 상기 광가이드 필름의 각각보다 작은 굴절율을 갖는 제2 저굴절층을 포함하고,
상기 광가이드 필름은,
상기 표시패널의 표시영역에 대응하여 위치하고, 상기 광가이드 필름의 내부에서 전반사되는 광을 외부로 출사시키는 출광소자; 및
상기 표시패널의 비표시영역에 대응하여 위치하고, 상기 광원으로부터 제공된 광을 상기 출광소자 측으로 가이드하는 입광소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학식 이미지 센서 내장형 표시장치. - 광을 이용하여 사용자의 생체 정보를 센싱하는 광학식 이미지 센서; 및
상기 광학식 이미지 센서를 커버하고, 단면상에서 볼 때 각각이 상기 광학식 이미지 센서에 대해 경사진 방향으로 연장된 광흡수부 및 광투과부를 포함하는 광필터 소자;를 포함하는 지문 센싱 모듈. - 제 16 항에 있어서, 상기 광흡수부 및 상기 광투과부의 각각은 다수로 제공되고, 상기 광필터 소자에서 다수의 광흡수부들 및 다수의 광투과부들은 서로 교대로 배열된 것을 특징으로 하는 지문 센싱 모듈.
- 제 17 항에 있어서, 서로 인접한 두 개의 광흡수부들 중 어느 하나의 상단부는 다른 하나의 하단부의 적어도 일부와 중첩된 것을 특징으로 하는 지문 센싱 모듈.
- 제 17 항에 있어서, 단면상에서 볼 때 상기 다수의 광흡수부들 각각이 연장된 경사 방향은 상기 다수의 광투과부들 각각이 연장된 경사 방향과 동일한 것을 특징으로 하는 지문 센싱 모듈.
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| KR1020180071738A KR102542872B1 (ko) | 2018-06-22 | 2018-06-22 | 지문 센싱 모듈 및 광학식 이미지 센서 내장형 표시장치 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020180071738A KR102542872B1 (ko) | 2018-06-22 | 2018-06-22 | 지문 센싱 모듈 및 광학식 이미지 센서 내장형 표시장치 |
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| US11923390B2 (en) | 2020-04-10 | 2024-03-05 | Samsung Display Co., Ltd. | Detection module and display device having the same |
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-
2018
- 2018-06-22 KR KR1020180071738A patent/KR102542872B1/ko active IP Right Grant
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| JP2018087973A (ja) * | 2016-11-28 | 2018-06-07 | エルジー ディスプレイ カンパニー リミテッド | 指紋センサ一体型電界発光表示装置 |
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| US11923390B2 (en) | 2020-04-10 | 2024-03-05 | Samsung Display Co., Ltd. | Detection module and display device having the same |
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| KR102542872B1 (ko) | 2023-06-14 |
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