KR20200036684A

KR20200036684A - 수광화소영역을 포함하는 표시장치

Info

Publication number: KR20200036684A
Application number: KR1020180173669A
Authority: KR
Inventors: 방형석; 유성필
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2018-09-28
Filing date: 2018-12-31
Publication date: 2020-04-07
Also published as: KR102636405B1

Abstract

본 발명의 일 실시예는 영상이 표시되는 표시영역에 매트릭스 배열된 복수의 표시화소영역을 포함하는 영상표시부, 및 상기 영상표시부 아래에 배치되고, 상기 표시영역에 매트릭스 배열된 복수의 수광화소영역을 포함하는 광센싱부를 포함하는 표시장치를 제공한다. 여기서, 상기 광센싱부는 상기 복수의 수광화소영역에 대응하는 복수의 수광소자, 상기 복수의 수광소자를 덮는 투명막 상에 배치되는 차광막, 및 상기 복수의 수광소자에 대응하고 상기 차광막을 관통하는 복수의 개구패턴을 포함한다.

Description

수광화소영역을 포함하는 표시장치{DISPLAY APPARATUS INCLUDING LIGHT RPCEVING PIXEL AREA}

본 발명은 터치감지기능 및/또는 지문감지기능을 위한 복수의 수광화소영역(light receiving pixel area)을 구비하는 표시장치(display apparatus)에 관한 것이다.

표시장치는 TV, 휴대폰, 노트북 및 태블릿 등과 같은 다양한 전자기기에 적용된다. 이를 위해, 표시장치의 박형화, 경량화 및 저소비전력화 등을 개발시키기 위한 연구가 계속되고 있다.

이러한 표시장치로는 액정표시장치(Liquid Crystal Display device: LCD), 플라즈마표시장치(Plasma Display Panel device: PDP), 전계방출표시장치(Field Emission Display device: FED), 전기습윤표시장치(Electro-Wetting Display device: EWD) 및 전계발광표시장치(Electro-Luminescence Display Device: ELDD) 등을 들 수 있다.

일반적으로, 표시장치는 영상 표시를 위한 광을 방출하는 표시패널(이하, "표시패널" 또는 "패널"로 지칭함)을 포함한다. 일반적인 표시패널은 상호 대향하는 한 쌍의 기판과, 한 쌍의 기판 사이에 배치되는 발광물질 또는 액정물질을 포함한다.

한편, 사용자의 편의 및 적용범위 확장을 위해, 표시장치는 터치(touch)를 감지하기 위한 센서를 내장할 수 있다. 이와 같이 하면, 표시면에 대한 터치가 입력된 위치를 감지함으로써 입력 작업이 실시될 수 있으므로, 마우스 및 키보드 등과 같은 별도의 입력장치를 대체할 수 있는 장점이 있다.

더불어, 터치를 감지하기 위한 센서를 내장하는 방식으로는 애드온 방식(Add-on type), 온셀 방식(On-cell type) 및 인셀 방식(In-cell type) 등이 있다. 애드온 방식은 매트릭스 배열된 터치 감지용 센서를 포함한 터치감지패널을 별도로 마련하고 별도의 터치감지패널을 표시패널 상부 또는 하부에 결합하는 방식이다. 온셀 방식은 표시패널의 한 쌍의 기판 사이의 발광물질 또는 액정물질 상에 터치 감지용 센서들을 배치하는 방식이다. 인셀 방식은 기판 상에 복수의 화소를 구동하기 위한 박막트랜지스터 어레이와 터치 감지용 센서들을 일체화하는 방식이다.

한편, 터치를 감지하는 방식으로는 저항이 변동된 위치를 감지하는 방식(이하, "저항 방식"이라 함), 정전용량이 변동된 위치를 감지하는 방식(이하, "정전용량 방식"이라 함) 그리고 광량이 변동된 위치를 감지하는 방식(이하, 광학 방식"이라 함) 등이 있다.

광학 방식의 경우, 패널 표면에 접촉된 매질의 위치 별 굴절률 차이에 따른 광 반사율의 차이를 감지함으로써, 터치나 지문 패턴을 인식한다. 예를 들어, 피부가 접촉되지 않은 영역에서 입사된 내부 광은 높은 반사율로 반사되어 해당영역에 대응되는 수광소자로 입사되고, 피부가 접촉된 영역에 입사된 내부광은 많은 양이 투과 또는 흡수 되어 적은 양의 빛 만이 반사되어 해당영역에 대응되는 수광소자로 입사된다. 이때 광량의 차이를 감지하여 지문패턴 또는 터치 여부를 인식한다.

광학방식의 경우, 패널 내부에서 발생시킨 시그널 광 뿐만 아니라 패널 외부로부터의 노이즈 광이 수광소자로 입사될 수 있는데, 이때 노이즈 광 대비 시그널 광의 비율을 높임으로써, 신호 대 잡음비를 향상시키기 위한 방안이 필요하다.

본 발명은 수광소자를 포함하는 표시장치에 있어서, 신호 대 잡음비를 향상시킬 수 있는 표시장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

본 발명의 제 1 실시예에 따르면, 복수의 전계발광소자를 포함하는 영상표시부, 및 상기 영상표시부 아래에 배치되는 광센싱부를 포함하는 표시장치가 제공된다. 여기서, 상기 광센싱부는 복수의 수광화소영역에 대응하는 복수의 수광소자, 상기 복수의 수광소자를 덮는 투명막 상에 배치되는 차광막; 및 상기 복수의 수광소자에 대응하고 상기 차광막을 관통하는 복수의 개구패턴을 포함한다.

상기 영상표시부는 상기 복수의 전계발광소자를 덮는 투명커버부재를 더 포함할 수 있다.

상기 복수의 전계발광소자에 의한 광 중 적어도 일부는 상기 투명커버부재의 상면을 통해 외부로 방출될 수 있다. 그리고, 상기 복수의 전계발광소자에서 방출된 광 중 다른 일부는 소정의 매질과 접하는 상기 투명커버부재의 상면에서 반사되고, 상기 각 개구패턴을 통해 상기 각 수광소자로 입사될 수 있다.

상기 각 개구패턴의 가장자리와 상기 각 수광소자의 가장자리를 잇는 연장선들이 상기 투명커버부재의 상면과 만나는 점들의 집합은 폐곡선을 이루며, 이때 가능한 가장 큰 면적을 갖는 폐곡선 내부의 영역을 유효수광영역으로 지칭한다. 즉, 각 수광소자는 상기 투명커버부재의 상면 중 상기 각 개구패턴에 대응하는 상기 유효수광영역에서 발생된 광의 적어도 일부를 흡수할 수 있다.

부연 설명하면, 각 수광소자의 가장자리는 수광소자의 실질적인 수광 능력을 가지는 센싱 영역의 가장자리를 의미할 수 있다.

상기 각 개구패턴의 가장자리와 상기 각 수광소자의 가장자리를 잇는 선들 중에서 상기 투명커버부재의 상면의 법선과 이루는 각도가 최소가 되는 선을 개구패턴 최소유효입사경로라 지칭한다. 상기 개구패턴 최소유효입사경로가 상기 투명커버부재 상면의 법선과 이루는 각도(이하, "개구패턴 최소유효입사각도"라 함)는 소정의 임계각도보다 크다. 여기서, 소정의 임계각도는 상기 투명커버부재의 상면에 접하는 매질과 상기 투명커버부재에 대응한다. 이와 같이 하면, 각 수광소자가 각 개구패턴에 대응한 유효수광영역의 광을 선택적으로 흡수할 수 있으므로, 패널 내부에서 진행하는 광 중 터치 및/또는 지문 감지에 불필요한 노이즈 광이 무분별하게 수광소자로 입사되는 것이 감소될 수 있다. 이에 따라, 노이즈 광과 관련된 신호 대 잡음비가 향상될 수 있다. 또한, 상기 투명커버부재의 상면 밖에서부터 입사된 광(이하, "외부광"이라 함)이 각 수광소자로 입사되는 것이 최소화될 수 있으므로, 외부광과 관련된 신호 대 잡음비가 향상될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 표시장치는 영상표시부 아래에 배치되는 광센싱부를 포함한다. 광센싱부는 복수의 수광소자, 복수의 수광소자를 덮는 차광막 및 복수의 수광소자에 대응하고 차광막을 관통하는 복수의 개구패턴을 포함한다.

이와 같이, 광센싱부가 영상표시부 아래에 배치되는 애드온 방식으로 구현됨에 따라, 광센싱부에 의한 영상표시부의 광이 손실되는 것을 방지할 수 있다.

그리고, 복수의 수광소자를 덮는 차광막에 의해, 장치의 외부 및/또는 내부의 노이즈 광이 각 수광소자로 입사되는 것이 최소화될 수 있으므로, 신호 대 잡음비가 향상될 수 있다. 여기서, 노이즈 광은 터치 및/또는 지문의 감지에 필요한 시그널 광을 제외한 나머지를 지칭한다.

또한, 각 개구패턴에 대응한 유효수광영역의 광이 선별적으로 각 수광소자에 입사될 수 있다. 즉, 개구패턴에 의해 수광소자로 입사되는 광의 입사각도가 조절될 수 있다. 이로써, 지문센싱 및/또는 터치센싱 등의 기능을 구현하는 데 있어 광학적 노이즈가 저감될 수 있으므로, 신호대 잡음비가 더욱 향상될 수 있다.

더불어, 개구패턴과 수광소자 그리고 투명커버부재의 기하학적 구조에 의해 정해지는 유효감지영역의 모양 및 크기를 적절히 설정하여, 손가락의 지문 패턴 또는 손가락 접촉 영역 등 감지하고자 하는 물체의 패턴을 확보하는데 있어서 정확도를 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 표시장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 표시화소영역에 대응한 등가 회로의 일 예시를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1의 수광화소영역 및 리드아웃구동부 중 일부에 대응한 등가 회로의 일 예시를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 1의 A-A' 영역에 대응하는 표시패널의 단면에 관한 일 예시를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 4의 B 영역을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 도 1의 A-A' 영역에 대응하는 표시패널의 단면에 관한 일 예시를 나타낸 도면이다.
도 7은 도 6의 C 영역을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 도 1의 A-A' 영역에 대응하는 표시패널의 단면에 관한 일 예시를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 도 1의 A-A' 영역에 대응하는 표시패널의 단면에 관한 일 예시를 나타낸 도면이다.
도 10은 도 9의 D 영역을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 도 1의 A-A' 영역에 대응하는 표시패널의 단면에 관한 일 예시를 나타낸 도면이다.
도 12a 내지 도 12h는 도 11의 B 영역을 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 제 5 실시예의 변형 실시예를 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 제 5 실시예의 다른 변형 실시예를 나타낸 도면이다.

전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.

이하, 본 발명의 각 실시예에 따른 표시장치에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명하기로 한다.

먼저, 도 1 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 표시장치에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 표시장치를 나타낸 도면이다. 도 2는 도 1의 표시화소영역에 대응한 등가 회로의 일 예시를 나타낸 도면이다. 도 3은 도 1의 수광화소영역 및 리드아웃구동부 중 일부에 대응한 등가 회로의 일 예시를 나타낸 도면이다.

도 4는 도 1의 A-A' 영역에 대응하는 표시패널의 단면에 관한 일 예시를 나타낸 도면이다. 도 5는 도 4의 B 영역을 나타낸 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 표시장치(10)는 영상이 표시되는 표시영역을 포함하는 표시패널(11) 및 표시패널(11)을 구동하는 패널 구동부(12, 13, 14, 15)를 포함한다.

표시패널(11)은 표시영역에 배열된 복수의 표시화소영역(DP; Display Pixel area)와 복수의 수광화소영역(RP; light Receiving Pixel area)를 포함한다.

구체적으로, 표시패널(11)은 영상 표시를 위한 광을 방출하는 영상표시부(100) 및 영상표시부(100) 아래에 배치되고 터치 감지 또는 지문 감지를 위한 광학 방식의 센싱을 실시하는 광센싱부(200)를 포함한다.

영상표시부(100)는 표시영역에 매트릭스 배열된 복수의 표시화소영역(DP)을 포함한다.

영상표시부(100)는 상호 대향하고 합착된 한 쌍의 기판(미도시)과, 한 쌍의 기판 사이에 배치된 발광물질 또는 액정물질을 포함한다. 그리고, 영상표시부(100)는 기판 상에 배치되고 복수의 표시화소영역(DP)을 구동하는 박막트랜지스터 어레이를 더 포함한다. 박막트랜지스터 어레이는 복수의 표시화소영역(DP)에 대응하는 복수의 박막트랜지스터(Thin Film Transistor) 및 다양한 신호라인을 포함한다.

영상표시부(100)는 복수의 표시화소영역(DP)에 대응하는 복수의 전계발광소자(도 2의 ELD; Electro-Luminescence Diode)를 포함할 수 있다. 여기서, 복수의 전계발광소자(ELD)는 박막트랜지스터 어레이(도 4의 110) 상에 배치된다.

광센싱부(200)는 매트릭스 배열된 복수의 수광화소영역(RP)을 포함한다.

광센싱부(200)는 복수의 수광화소영역(RP)에 대응하는 복수의 수광소자(도 3의 PD)를 포함한다. 각 수광소자(PD)는 소자(PD)에 입사된 광의 적어도 일부를 흡수하고, 흡수된 광량에 대응하는 검출신호를 출력한다. 이러한 수광소자(PD)는 P-I-N 접합의 반도체물질을 포함하는 핀 다이오드(PIN Diode)로 구현될 수 있다.

표시패널(11)의 영상표시부(100)는 복수의 표시화소영역(DP)에 연결되는 게이트라인(GL; Gate Line) 및 데이터라인(DL; Data Line)을 포함한다. 예시적으로, 각 게이트라인(GL)은 복수의 표시화소영역(DP) 중 수평방향으로 나란하게 배열된 표시화소영역들로 이루어진 각 수평라인에 대응할 수 있다. 각 데이터라인(DL)은 복수의 표시화소영역(DP) 중 수직방향으로 나란하게 배열된 표시화소영역들로 이루어진 각 수직라인에 대응할 수 있다.

표시패널(11)의 광센싱부(200)는 및 복수의 수광화소영역(RP)에 연결되는 리드아웃라인(ROL; Readout Line)을 포함한다.

각 리드아웃라인(ROL)은 각 수광화소영역(RP)에 대응할 수 있다. 다만, 이는 단지 예시일 뿐이며, 광센싱부(200)는 복수의 수광화소영역(RP)의 구동 방식에 따라, 리드아웃라인(ROL)과 각 수광화소영역(RP) 사이에 배치되는 박막트랜지스터 및 이의 턴온 구동을 위한 센싱스캔라인을 더 포함할 수 있다.

패널 구동부(12, 13, 14, 15)는 게이트라인(GL)을 구동하는 게이트구동부(12), 데이터라인(DL)을 구동하는 데이터구동부(13), 게이트구동부(12)와 데이터구동부(13)의 구동 타이밍을 제어하는 타이밍 컨트롤러(14) 및 리드아웃라인(ROL)을 구동하는 리드아웃구동부(15)를 포함할 수 있다.

예시적으로, 게이트구동부(12)는 타이밍 컨트롤러(14)의 게이트 구동 개시신호 및 게이트클럭신호에 기초하여 게이트라인(GL)에 순차적으로 게이트신호를 공급한다. 이때, 표시화소영역(DP)의 스위칭 박막트랜지스터(도 2의 ST)는 게이트신호에 기초하여 턴온된다.

데이터구동부(13)는 타이밍 컨트롤러(14)의 데이터 구동 개시신호 및 데이터클럭신호에 기초하여 각 데이터라인(DL)에 각 표시화소영역(DP)의 데이터신호를 공급한다.

리드아웃구동부(15)는 각 수광화소영역(RP)에 대응한 검출신호를 독출(readout)한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 영상표시부(도 1의 100)가 복수의 표시화소영역(DP)에 대응한 복수의 전계발광소자(ELD)를 포함하는 경우, 각 표시화소영역(DP)은 전계발광소자(ELD) 및 전계발광소자(ELD)에 구동전류를 공급하기 위한 화소회로(DP_C; drive Circuit part of Display Pixel)를 포함한다.

화소회로(DP_C)는 제 1 구동전원라인(EVDD) 및 제 2 구동전원라인(EVSS) 사이에 전계발광소자(ELD)와 직렬로 배치되는 구동 트랜지스터(DT; Driving Transistor), 구동 트랜지스터(DT)와 데이터라인(DL) 사이에 배치되는 스위칭 트랜지스터(ST; Switching Transistor) 및 제 1 노드(n1)와 제 2 노드(n2) 사이에 배치되는 스토리지 커패시터(Cst)를 포함한다. 제 1 노드(n1)은 구동 트랜지스터(DT)의 게이트전극과 스위칭 트랜지스터(ST) 사이에 배치되고, 제 2 노드(n2)는 구동 트랜지스터(DT)와 전계발광소자(ELD) 사이에 배치된다.

이러한 화소회로(DP_C)에 있어서, 스위칭 트랜지스터(ST)는 게이트라인(GL)의 게이트신호에 기초하여 턴온하면, 데이터라인(DL)의 데이터신호를 제 1 노드(n1)로 전달한다. 스토리지 커패시터(Cst)는 데이터신호에 기초하여 충전된다. 이때, 구동 트랜지스터(DT)가 스토리지 커패시터(Cst)의 충전전압에 기초하여 턴온하고, 턴온된 구동 트랜지스터(DT)에 의한 구동전류가 전계발광소자(ELD)에 공급된다.

다만, 이는 단지 예시일 뿐이며, 화소회로(DP_C)는 구동 트랜지스터(DT)의 임계전압편차(△Vth)를 보상하는 보상회로 등을 더 포함하는 구조로 이루어질 수도 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 각 수광화소영역(RP)은 수광소자(PD; PIN Diode)를 포함한다. 그리고, 각 수광화소영역(RP)은 수광소자(PD)에 병렬로 연결되는 수광 커패시터(R_C; light Receiving Capacitor)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 수광 커패시터(R_C)는 수광소자(PD)의 기생 커패시터로 이루어질 수 있다.

수광소자(PD)는 바이어스전원라인(Vbias)과 리드아웃라인(ROL) 사이에 연결된다. 예시적으로, 수광소자(PD)에 광이 입사되면, 수광소자(PD)의 P-I-N 접합에서 입사된 광에 반응하여 전자-정공쌍이 발생된다. 이때, 바이어스전원(Vbias)에 기초하여 전자-정공쌍의 전자가 이동함으로써, 수광소자(PD)에 입사된 광량에 대응하는 검출신호가 생성된다.

리드아웃구동부(15)는 각 리드아웃라인(ROL)에 대응하는 데이터검출부(15a) 및 데이터검출부(15a)의 출력에 기초하여 검출영상신호를 생성하는 검출영상신호 생성부(15b)를 포함한다.

데이터검출부(15a)는 각 리드아웃라인(ROL)에 대응하는 증폭기(AMP; Amplifier), 리드아웃라인(ROL)과 증폭기(AMP) 사이에 배치되는 독출스위치(SWro; Readout Switch), 증폭기(AMP)에 대응하는 피드백 커패시터(Cf; Feedback Capacitor)와 피드백 리셋 스위치(SWre; Reset Switch), 증폭기(AMP)의 출력단자에 대응되는 오프셋 커패시터(Coff; Offset Capacitor)와 버퍼 커패시터(Cbuf; detection signal Capacitor), 증폭기(AMP)와 오프셋 커패시터(Coff) 사이에 배치되는 제 1 버퍼스위치(SWb1; 1^st Buffer Switch) 및 증폭기(AMP)와 버퍼 커패시터(Cbuf) 사이에 배치되는 제 2 버퍼스위치(SWb2; 2^nd Buffer Switch)를 포함한다.

증폭기(AMP)의 제 1 입력단자(-)는 독출스위치(SWro)를 통해 리드아웃라인(ROL)과 연결된다. 이에, 독출스위치(SWro)가 턴온되면, 각 수광화소영역(RP)에 대응한 검출신호는 리드아웃라인(ROL)을 통해 증폭기(AMP)의 제 1 입력단자(-)에 입력된다.

증폭기(AMP)의 제 2 입력단자(+)에는 소정의 레퍼런스신호(Vref)가 입력된다.

피드백 커패시터(Cf)는 증폭기(AMP)의 제 1 입력단자(-)와 출력단자 사이에 배치된다. 이에, 증폭기(AMP)의 제 1 입력단자(-)와 출력단자 사이의 게인(gain)은 피드백 커패시터(Cf)의 커패시턴스에 대응한다.

피드백 리셋 스위치(SWre)는 증폭기(AMP)의 제 1 입력단자(-)와 출력단자 사이에 피드백 커패시터(Cf)와 병렬로 배치된다. 이러한 피드백 리셋 스위치(SWre)는 증폭기(AMP)의 노이즈에 대응한 오프셋신호를 검출하기 위한 것이다.

즉, 독출스위치(SWro)가 턴오프된 상태에서, 피드백 리셋 스위치(SWre) 및 제 1 버퍼스위치(SWb1)가 턴온되면, 오프셋 커패시터(Coff)가 증폭기(AMP)의 노이즈에 대응한 오프셋신호에 기초하여 충전된다. 이 과정은 각 센싱주기의 개시 전에 동작하는 초기화 기간 동안 전체 리드아웃라인(ROL)에 대응하는 데이터 검출부(15a)에서 실시될 수 있다.

독출 스위치(SWro)가 턴온되면, 증폭기(AMP)의 제 1 입력단자(-)에 각 수광화소영역(RP)의 검출신호가 입력되고, 증폭기(AMP)의 출력단자로부터 증폭된 검출신호가 출력된다. 그리고, 제 2 버퍼스위치(SWb2)가 턴온되면, 버퍼 커패시터(Cbuf)가 증폭된 검출신호에 기초하여 충전된다.

검출영상신호 생성부(15b)는 오프셋 커패시터(Coff) 및 버퍼 커패시터(Cbuf)에 연결되고, 각 데이터 검출부(15a)로부터 출력되는 오프셋신호 및 증폭된 검출신호에 기초하여 검출영상신호를 생성한다. 예시적으로, 검출영상신호 생성부(15b)는 각 데이터 검출부(15a)로부터 출력되는 오프셋신호 및 증폭된 검출신호에 기초하여 각 수광화소영역(RP)에 입사된 광량에 대응하는 휘도레벨신호를 생성하고, 복수의 수광화소영역(RP)에 대응한 복수의 휘도레벨신호의 조합으로부터 검출영상신호를 생성할 수 있다.

다만, 데이터 검출부(15a)는 예시적인 회로도이며, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 부연 설명하면, 본 발명의 몇몇 실시예들은 실질적으로 동일한 기능을 수행할 수 있도록 다양하게 변형 실시된 데이터 검출부를 포함하도록 구성될 수 있다.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 표시패널(11)은 표시영역에 매트릭스 배열되는 복수의 표시화소영역(도 1의 DP)에 대응한 복수의 전계발광소자(ELD)를 포함하는 영상표시부(100), 및 영상표시부(100) 아래에 배치되는 광센싱부(200)를 포함한다.

영상표시부(100)는 제 1 기판(101), 제 1 기판(101) 상에 배치되고 복수의 표시화소영역(DP)에 대응한 박막트랜지스터(도 2의 ST, DT)를 포함하는 박막트랜지스터 어레이(110), 박막트랜지스터 어레이(110) 상에 배치되는 복수의 전계발광소자(ELD) 및 복수의 전계발광소자(ELD)를 덮는 투명커버부재(102)를 포함한다.

그리고, 영상표시부(100)는 복수의 전계발광소자(ELD)와 투명커버부재(102) 사이에 배치되는 유기소자보호막(도 5의 104)을 더 포함할 수 있다. 유기소자보호막(104)은 수분 및/또는 산소의 침투로부터 복수의 전계발광소자(ELD)를 보호하는 봉지층(Encap Layer)을 포함할 수 있다.

투명커버부재(102)는 글라스, 강화 글라스, 강화 플라스틱, 등 표시패널(11)을 보호할 수 있는 물질을 포함할 수 있다.

이러한 영상표시부(100)에 있어서, 복수의 전계발광소자(ELD) 중 적어도 하나에 의한 광의 적어도 일부(Light_11)는 외부에 노출된 투명커버부재(102)의 상면에 대응하는 표시면을 통해 외부로 방출된다. 그리고, 적어도 하나의 전계발광소자(ELD)에 의한 광의 다른 일부(Light_12)는 투명커버부재(102)의 상면에서 광센싱부(200) 측으로 반사된다.

예시적으로, 복수의 표시화소영역(DP)은 적색광을 방출하는 적색 표시화소영역(DP_R; Red Diplay Pixel), 녹색광을 방출하는 녹색 표시화소영역(DP_G; Green Display Pixel) 및 청색광을 방출하는 청색 표시화소영역(DP_B; Blue Display Pixel)을 포함할 수 있다.

이때, 각 표시화소영역(DP)에 대응한 전계발광소자(도 2의 ELD)는 적색, 녹색 및 청색 중 어느 하나의 색상을 방출하는 소자일 수 있다.

즉, 적색 표시화소영역(DP_R)에 대응한 전계발광소자(ELD)의 전계발광층(organic material layer)은 적색 도펀트를 포함할 수 있다.

마찬가지로, 녹색 표시화소영역(DP_G)에 대응한 전계발광소자(ELD)의 전계발광층은 녹색 도펀트를 포함할 수 있다.

그리고, 청색 표시화소영역(DP_B)에 대응한 전계발광소자(ELD)의 전계발광층은 청색 도펀트를 포함할 수 있다.

또는, 복수의 표시화소영역(DP)에 대응한 복수의 전계발광소자(ELD)의 전계발광층은 백색광을 방출하는 소자일 수도 있다. 이 경우, 영상표시부(100)는 각 표시화소영역(DP)에 대응한 컬러필터를 더 포함할 수 있다.

즉, 영상표시부(100)는 적색 표시화소영역(DP_R)에 대응한 적색 컬러필터, 녹색 표시화소영역(DP_G)에 대응한 녹색 컬러필터 및 청색 표시화소영역(DP_B)에 대응한 청색 컬러필터를 더 포함할 수 있다.

광센싱부(200)는 영상표시부(100) 아래에 배치된다. 즉, 광센싱부(200)는 영상표시부(100)의 제 1 기판(101) 아래에 배치된다. 이에, 제 1 기판(101)의 일면에는 박막트랜지스터 어레이(110)가 배치되고, 제 1 기판(101)의 다른 일면은 광센싱부(200)와 대향한다.

그리고, 표시패널(11)은 영상표시부(100)와 광센싱부(200) 사이에 배치되는 점착부(미도시)를 더 포함할 수 있다.

광센싱부(200)는 제 2 기판(201), 제 2 기판(201) 상에 배치되는 복수의 수광소자(PD), 복수의 수광소자(PD)를 덮는 투명막(202), 투명막(202) 상에 배치되는 차광막(203), 및 복수의 수광소자(PD)에 대응하고 차광막(203)을 관통하는 복수의 개구패턴(OP)을 포함한다. 그리고, 광센싱부(200)는 복수의 개구패턴(OP)을 덮는 패턴보호막(204)을 더 포함할 수 있다. 이러한, 각 수광소자(PD) 및 각 개구패턴(OP)에 대해서는 도 5를 참조하여 이하에서 상세히 설명한다.

복수의 수광화소영역(RP)의 배치 간격 및 각 수광화소영역(RP)의 너비는 감지 대상에 따라 자유롭게 조절될 수 있다. 예시적으로, 지문 감지 기능을 구현하기 위해, 수광화소영역(RP)의 배치 간격은 지문의 융기 간격보다 작을 수 있다. 일 예로, 수광화소영역(RP)의 정세도는 300dpi(dots per inch) 이상, 특히 400dpi 이상일 수 있다.

복수의 수광화소영역(도 1의 RP)이 능동매트릭스방식으로 구동되는 경우, 광센싱부(200)는 제 2 기판(201) 상에 배치되고, 복수의 수광화소영역(RP)에 대응한 복수의 박막트랜지스터를 더 포함할 수 있다. 즉, 영상표시부(100)의 박막트랜지스터 어레이(110)와 마찬가지로, 광센싱부(200)의 박막트랜지스터 어레이는 다양한 신호라인 형성에 사용되는 금속 배선 및 반도체층을 이용하여 복수의 수광화소영역(RP)를 구동하는 신호라인 및 박막트랜지스터가 박막트랜지스터 어레이(110)에 형성될 수 있다.

앞서 언급한 바와 같이, 복수의 전계발광소자(ELD) 등에 의해 표시패널(11) 내부에서 진행하는 광(Light_11) 중 적어도 일부(Light_12)는 소정의 매질(예를 들면, 공기(air))과 접하는 투명커버부재(102)의 상면에서 광센싱부(200) 측으로 반사될 수 있다. 특히, 투명커버부재(102)의 굴절률 및 투명커버부재(102)의 상면에 접하는 매질의 굴절률에 대응하는 전반사의 임계각도 이상의 입사각도를 갖는 광은 투명커버부재(102)의 상면에서 전반사될 수 있다.

또한, 투명커버부재(102)의 상면의 각 위치에서 광센싱부(200) 측으로 반사되는 반사되는 광(Light_12)의 광량은 투명커버부재(102)의 상면에 접하는 매질(예를 들면, 공기, 피부 등)의 굴절률에 대응한다. 이에 따라, 패널 내부로 반사되는 광(Light_12)의 광량은 손가락 터치 여부, 지문의 융선 여부에 따라 달라질 수 있다.

구체적으로, 손가락(20)의 지문은 특정 패턴을 가지는 융선들로 이루어진다. 이에, 손가락(20)이 투명커버부재(102)의 상면에 접촉된 상태에서, 손가락(20) 중 융선부분(21)은 투명커버부재(102)의 상면에 접촉하는 반면, 융선 간 이격부분(22)은 투명커버부재(102)에 접촉되지 않는다. 즉, 융선부분(21)에서 투명커버부재(102)의 상면은 피부(20)에 접촉하는 반면, 융선 간 이격부분(22)에서 투명커버부재(102)의 상면은 공기(air)와 접촉된다.

이때, 피부(20)는 공기(air)와 상이한 굴절률을 가지므로, 투명커버부재(102)의 상면 중 융선부분(21)에 접촉하는 영역에서 반사되는 광(Light_22)의 광량은 융선 간 이격부분(22)에 접촉하는 영역에서 반사되는 광(Light_3)의 광량과 상이하다. 부연 설명하면, 융선부분(21)에 접촉하는 영역에서 대부분의 광은 피부를 투과하거나 피부에 흡수되고, 나머지 일부가 반사될 수 있다. 이로써, 수광소자(PD)에 입사되는 광량(Light_2, Light_3)의 차이에 기초하여, 지문(20)의 융선부분(21) 및 융선 간 이격부분(22)이 도출될 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 영상표시부(100)의 박막트랜지스터 어레이(110)는 각 표시화소영역(DP)에 대응한 전계발광소자(ELD)에 연결되는 구동 트랜지스터(DT)를 포함한다.

예시적으로, 구동 트랜지스터(DT)는 탑게이트구조로 이루어질 수 있다. 즉, 구동 트랜지스터(DT)는 제 1 기판(101) 상에 배치되는 액티브층(ACT; ACTive layer), 액티브층(ACT)의 일부 상에 배치되는 게이트절연막(111), 게이트절연막(111) 상의 게이트전극(GE; Gate Electrode), 액티브층(ACT) 및 게이트전극(GE)을 덮는 층간절연막(112) 상에 배치되는 소스전극(SE; Source Electrode)과 드레인전극(DE; Drain Electrode)을 포함한다.

게이트전극(GE)은 제 1 노드(도 2의 n1)를 통해 스위칭 트랜지스터(도 2의 ST) 및 스토리지 커패시터(도 2의 Cst)에 연결된다.

액티브층(ACT)은 게이트전극(GE)과 중첩되는 채널영역과, 채널영역의 양측에 배치되는 소스영역과 드레인영역을 포함한다. 이러한 액티브층(ACT)은 산화물반도체물질 또는 실리콘반도체물질로 이루어질 수 있다.

소스전극(SE)은 층간절연막(112)을 관통하는 콘택홀을 통해 액티브층(ACT)의 소스영역에 연결된다.

소스전극(SE)과 마찬가지로, 드레인전극(DE)은 층간절연막(112)을 관통하는 콘택홀을 통해 액티브층(ACT)의 드레인영역에 연결된다.

구동 트랜지스터(DT)의 소스전극(SE)과 드레인전극(DE) 중 어느 하나(도 5의 소스전극(SE))는 제 1 구동전원라인(도 2의 EVDD)에 연결되고, 다른 나머지 하나(도 5의 드레인전극(DE))는 전계발광소자(ELD)에 연결된다.

구동 트랜지스터(DT)의 소스전극(SE)과 드레인전극(DE)은 버퍼막(113)으로 커버된다.

영상표시부(100)의 전계발광소자(ELD)는 박막트랜지스터 어레이(110)의 버퍼막(113) 상에 배치되는 표시 애노드전극(121), 표시 애노드전극(121)에 대향하는 표시 캐소드전극(122), 및 표시 애노드전극(121)과 표시 캐소드전극(122) 사이에 배치되는 전계발광층(123)(Electro-luminescence Layer)을 포함한다.

표시 애노드전극(121)은 각 표시화소영역(DP)에 대응된다. 이러한 표시 애노드전극(121)은 버퍼막(113)을 관통하는 콘택홀을 통해 각 표시화소영역(DP)에 대응한 구동 트랜지스터(DT)에 연결된다.

표시 애노드전극(121)의 가장자리는 박막트랜지스터 어레이(110)의 버퍼막(113) 상에 배치되는 뱅크(103)로 커버된다.

표시 애노드전극(121)의 가장자리에 캐리어(carrier)가 밀집되는 것을 방지하기 위해, 뱅크(103)는 절연물질로 이루어질 수 있다. 또한, 투명커버부재(102)의 상면으로부터 광센싱부(200)로 향하는 광이 뱅크(103)에 의해 손실되는 것을 방지하기 위하여, 뱅크(103)는 투명물질로 이루어질 수 있다.

전계발광소자(ELD)의 전계발광층(123)은 각 표시화소영역(DP)에 대응되고, 전계발광물질로 이루어진다. 전계발광물질은 유기물 또는 무기물일 수 있으며, 유기물의 경우 유기발광다이오드(Organic Light Emitting Diode; OLED)로 지칭될 수 있고, 무기물의 경우 퀀텀닷다이오드(Quantum-dot Light Emitting Diode; QLED)일 수 있다. 단 이에 제한되지 않는다.

참고로, 전계발광층(123)은 HTL(정공수송층; Hole Transport Layer), EML(발광층; EMitting Layer) 및 ETL(전자주입층; Electron Transport Layer)이 순차 적층된 구조를 포함할 수 있다. 전계발광층(123)은 Single-Stack 발광구조 또는 Multi-Stack 발광구조를 가질 수 있다.

HTL은 표시 애노드전극(121)에 인접하게 배치되고, ETL은 캐소드전극(122)에 인접하게 배치된다. 또한, 전계발광층(123)은 HTL과 애노드전극(121) 사이에 HIL(정공주입층; Hole Injection Layer), 또는 ETL과 캐소드전극(122) 사이에 배치되는 EIL(전자주입층; Electron Injection Layer)을 더 포함할 수 있다. 단 이에 제한되지 않는다.

전계발광층(123)은 각 표시화소영역(DP)에 대응되는 색상의 도펀트 또는 호스트를 포함함으로써, 특정 색상의 광을 방출할 수 있다. 또는, 표시패널(11)이 별도의 컬러필터를 포함하는 경우, 전계발광층(123)은 백색광을 방출할 수도 있다.

캐소드전극(122)은 서로 이웃한 복수의 표시화소영역(DP)에 대응되고, 뱅크(103) 및 전계발광층(123)을 덮는 형태로 배치될 수 있다.

전계발광부(120)는 애노드전극(121), 전계발광층(123), 및 캐소드전극(122)을 포함하는 전계발광소자(ELD)가 매트릭스 배열된 구성을 의미할 수 있다.

영상표시부(100)는 박막트랜지스터 어레이(110) 상에 배치되고 복수의 전계발광소자(ELD)를 덮고, 평탄한 형태의 유기소자보호막(104)을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 투명커버부재(102)는 유기소자보호막(104) 상에 배치될 수 있다.

유기소자보호막(104)은 하단 패턴의 굴곡에 대응하는 평면 형태이거나, 또는 평탄한 형태일 수 있다. 그리고, 유기소자보호막(104)은 산소 및/또는 수분 침투로부터 복수의 전계발광소자(ELD)를 보호하기 위한 봉지층을 포함할 수 있다.

광센싱부(200)의 각 수광소자(PD)는 제 2 기판(201) 상에 배치되는 센싱 애노드전극(211), 센싱 애노드전극(211)에 대향하는 센싱 캐소드전극(212), 및 센싱 애노드전극(211)과 센싱 캐소드전극(212) 사이에 배치되는 PIN 접합층(213)을 포함한다.

센싱 애노드전극(211)은 리드아웃라인(도 1의 ROL)에 연결되고, 센싱 캐소드전극(212)은 바이어스전원(도 3의 Vbias)(미도시)에 연결될 수 있다.

여기서, 리드아웃라인(ROL) 및 바이어스전원 공급 라인 중 적어도 하나는 제 2 기판(201) 상에 배치될 수 있다.

복수의 수광소자(PD)는 제 2 기판(201) 상에 배치된 투명막(202)으로 커버된다.

투명막(202)은 하단 패턴의 굴곡에 대응하는 형태이거나 또는 평탄한 형태일 수 있다.

투명막(202)은 수광소자(PD)로 입사되는 광의 손실을 줄이기 위하여 투명물질로 이루어질 수 있다. 또한, 투명막(202)은 소자 간 전기적 간섭을 줄이기 위하여 투명한 절연물질로 이루어질 수 있다.

차광막(203)은 투명막(202) 상에 배치된다. 이러한 차광막(203)은 광흡수물질로 이루어질 수 있다. 차광막(203)에 의해, 터치 및/또는 지문 감지에 불필요한 노이즈 광이 복수의 수광소자(PD)에 무분별하게 입사되는 것이 감소될 수 있다.

복수의 개구패턴(OP)은 복수의 수광소자(PD)에 대응되고, 차광막(203)을 관통한다. 즉, 각 개구패턴(OP)는 차광막(203)의 일부를 제거하는 패터닝 과정을 통해 형성될 수 있다.

일 예로, 상측에서 볼 때, 각 개구패턴(OP)는 각 수광소자(PD)와 중첩되지 않는 영역에 배치될 수 있고, 각 개구패턴(OP)의 넓이는 각 수광소자(PD)의 넓이에 대응될 수 있다.

이러한 차광막(203) 및 개구패턴(OP)에 의해, 각 수광소자(PD)에 대응한 각 개구패턴(OP)를 통과하는 광만이 각 수광소자(PD)에 입사될 수 있다. 즉, 개구패턴(OP)는 각 수광소자(PD)로 입사되는 광에 대한 슬릿이 된다. 이에, 각 수광소자(PD)는 투명커버부재(102)의 상면 중 개구패턴(OP)에 대응한 일부인 유효수광영역(ARA; Available light Receiving Area)에서 발생된 광의 적어도 일부를 흡수한다. 여기서, 유효수광영역(ARA)에서 발생된 광 또는 유효수광영역(ARA)의 광은 투명커버부재(102)의 상면 중 유효수광영역(ARA)에서 수광소자(PD) 측으로 투과, 산란 또는 반사된 광을 지칭한다.

각 개구패턴(OP)의 가장자리와 각 수광소자(PD)의 가장자리를 잇는 연장선들이 투명커버부재(102)의 상면과 만나는 점들의 집합은 폐곡선을 이루게 되는데, 이때 가능한 가장 큰 면적의 폐곡선 내부를 유효수광영역(ARA)으로 지칭한다. 이러한 유효수광영역(ARA)은 투명커버부재(102)와 개구패턴(OP) 사이의 거리(G1), 개구패턴(OP)과 수광소자(PD) 사이의 거리(G2), 개구패턴(OP)의 너비(W_OP) 및 수광소자의 너비(W_PD)에 대응될 수 있다.

이에 따라, 유효수광영역(ARA)은 감지하고자 하는 대상 패턴의 크기 및 모양에 대응하여 적절한 크기와 형태로 설정될 수 있다. 예를 들어, 지문 감지와 터치 감지를 위한 유효수광영역(ARA)은 각각의 감지하고자 하는 대상 패턴의 주기 및 크기를 반영하여 적합한 크기와 형태로 설정할 수 있다.

예를 들면, 유효수광영역(ARA)은 사용자의 지문 감지 기능을 구현하기 위해, 유효수광영역(ARA)의 너비는 지문의 융기 간격보다 작을 수 있다. 일 예로, 유효수광영역(ARA)의 너비는 지문의 융기의 너비를 고려하여, 200㎛ 이하일 수 있다. 보다 바람직하게 유효수광영역(ARA)의 너비는 150㎛ 이하일 수 있다.

예를 들면, 유효수광영역(ARA)은 이미지 스캐너 기능을 구현하기 위해서 스캔하고자 하는 이미지의 해상도에 대응되는 너비를 가지도록 구성될 수 있다. 예를 들면 이미지의 해상도에 따라서 유효수광영역(ARA)의 너비는 50㎛ 이하일 수 있다.

즉, 표시패널(11)의 유효수광영역(ARA)은 표시패널(110)에 적용하고자 하는 어플리케이션, 예를 들면 스캐너, 또는 지문 센서에 따라서 결정되는 것을 특징으로 한다.

즉, 표시패널(11)의 유효수광영역(ARA)의 너비는 표시패널(11)의 센싱 타겟, 예를 들면, 이미지 스캐너, 지문 센싱 등에 따라서 결정될 수 있다.

이와 같이, 각 수광소자(PD)는 각 개구패턴(OP)에 대응하는 유효수광영역(ARA)과 매칭된다. 즉, 각 수광소자(PD)에서 감지되는 광의 발생지가 유효수광영역(ARA)으로 한정된다. 그로 인해, 각 수광소자에 노이즈 광이 입사되는 것이 감소될 수 있으므로, 신호 대 잡음비가 향상될 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 제 1 실시예에 따르면, 각 개구패턴(OP)은 각 수광소자(PD)로부터 수평방향으로 이격된 위치에 배치될 수 있다. 이 경우, 각 수광소자(PD)는 차광막(203)에 중첩된다.

각 개구패턴(OP)의 가장자리와 각 수광소자(PD)의 가장자리를 잇는 선들 중에서, 투명커버부재(102)의 상면의 법선과 이루는 각도가 최소가 되는 선을 개구패턴 최소유효입사경로(D_OP)로 지칭한다. 개구패턴 유효입사경로(D_OP)가 투명커버부재(102)의 상면의 법선과 이루는 각도(θ_OP)(이하, "개구패턴 최소유효입사각도"라 함)는 소정의 임계각도보다 크다. 여기서, 소정의 임계각도는 투명커버부재(102) 및 투명커버부재(102)의 상면에 접하는 매질(예를 들면, 공기)에 대응한다. 개구패턴 최소유효입사각도(θ_OP)에 대한 임계각도는 노이즈 광으로 선택된 입사각도의 범위 또는 시그널 광으로 선택된 입사각도의 범위에 기초하여 설정될 수 있다.

일 예로, 개구패턴 최소유효입사각도(θ_OP)에 대한 임계각도는 공기에 접하는 투명커버부재(102)의 상면에서의 전반사의 임계각도(θ_TIR; Total Internal Reflection)로 설정될 수도 있다. 이렇게 할 경우, 수광소자(PD)에 입사되는 시그널 광이 투명커버부재(102)의 상면에서 전반사된 광으로 한정될 수 있으므로, 신호 대 잡음비가 향상될 수 있다.

즉, 투명커버부재(102)의 상면 중 유효수광영역(ARA)에 대응하고 각 개구패턴(OP)를 통과한 광(Light_4)이 각 수광소자(PD)에 선별적으로 입사될 수 있다. 즉, 유효수광영역(ARA) 이외의 광(Light_5)이 수광소자(PD)로 입사되는 것은 차광막(203)에 의해 차단된다. 이로써, 각 수광소자(PD)에 공급되는 시그널 광의 비율이 증가될 수 있으므로, 신호 대 잡음비가 향상될 수 있다.

달리 설명하면, 수광소자(PD)에 도달하는 빛의 각도 범위는 개구패턴(OP)의 기하학적 형태와 수광소자(PD)의 기하학적 형태 그리고 두 형태의 상대적인 위치에 의해 결정된다. 이때, 개구패턴(OP)의 가장자리와 수광소자(PD)의 가장자리를 잇는 선이 투명커버부재(102)의 상면의 법선과 이루는 각도의 최소값과 최대값을 각각 '개구패턴 최소유효입사각도'(θ_OP)와 '개구패턴 최대유효입사각도'라 정의한다. 개구패턴(OP)의 가장자리와 수광소자(PD)의 가장자리를 잇는 연장선들이 투명커버부재(102)의 상면과 만나는 점들의 집합은 폐곡선을 그리게 되는데, 이 때 만들어질 수 있는 가장 면적이 큰 폐곡선 내부의 영역을 유효수광영역(ARA)이라 정의한다.

일례로, 임계각보다 큰 각도로 진행하는 내부광의 일부를 시그널 광으로 이용하려 할 경우, 개구패턴 최소유효입사각도(θ_OP)가 임계각 보다 크거나 같도록 설정할 수 있다. 이와 같은 구조를 이용할 경우, '임계각 이하로 진행하는 외부광'과 '임계각 이상으로 진행하는 내부광 중 시그널에 기여하지 않는 광'이 차광막(203)에 의해 차단되어 수광소자(PD)에 도달하는 것을 최소화할 수 있다. 반면에, 임계각 이상으로 진행하는 광들 중 시그널에 기여하는 광은 개구패턴(OP)을 통해 수광소자(PD)에 도달하게 함으로써, 신호 대 잡음비를 향상 시킬 수 있다.

또 다른 일례로, 필요에 따라 임계각이 '개구패턴 최소유효입사각도'와 '개구패턴 최대유효입사각도' 사이에 있도록 각 수광소자(PD)에 대한 각 개구패턴(OP)의 배치를 설정할 수 있다. 임의의 발광소자에서 방출된 광이 임의의 수광소자(PD)에 도달할 경우, 해당 수광소자(PD)에 도달하는 광의 양은 광의 입사각이 임계각 근처일 때 최대가 되기 때문에, 적절한 구조를 설정하여, 수광소자로의 입사광량을 극대화 할 수 있다.

또 다른 일례로, 임계각보다 작은 각도로 진행하는 내부광의 일부를 시그널 광으로 이용하려 할 경우, 개구패턴 최대유효입사각도가 임계각 보다 작은 구조를 설정할 수 있다. 이러한 구조를 설정할 경우, 임계각보다 작은 각도로 진행하는 내부광 대비 임계각 이상으로 진행하는 내부광의 비율을 높일 수 있다.

다음, 도 6 내지 도 10을 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 대해 설명한다.

도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 도 1의 A-A' 영역에 대응하는 표시패널의 단면에 관한 일 예시를 나타낸 도면이다. 도 7은 도 6의 C 영역을 나타낸 도면이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 표시장치의 표시패널(11a)은 각 수광소자(PD)의 적어도 일부에 중첩되는 개구패턴(OP')을 포함하는 것을 제외하면, 도 1 내지 도 5에 도시된 제 1 실시예와 동일하므로, 이하에서 중복 설명을 생략한다.

개구패턴(OP')은 각 수광소자(PD)의 적어도 일부에 중첩될 수 있다. 특히, 개구패턴(OP')의 중점이 각 수광소자(PD) 중 광이 입사되는 수광면의 중점에 중첩될 수 있다. 즉, 각 수광소자(PD), 각 개구패턴(OP') 및 유효수광영역(ARA')이 수직 방향으로 상호 적어도 일부 중첩될 수 있다.

이 경우, 도 7에 도시된 바와 같이, 각 수광소자(PD)로 입사되는 광(Light_6)은 복수의 전계발광소자(ELD) 등에서 방출되고 투명커버부재(102)의 상면 중 유효수광영역(ARA')에서 반사 또는 산란된 광이거나, 또는 투명커버부재(102)의 상면 중 유효수광영역(ARA')을 통해 패널 외부로부터 입사된 광일 수 있다.

도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 도 1의 A-A' 영역에 대응하는 표시패널의 단면에 관한 일 예시를 나타낸 도면이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 표시장치의 표시패널(11b)은 영상표시부(100)와 광센싱부(200) 사이에 배치되는 파장선택투과막(300)을 더 포함하는 것을 제외하고는 제 1 및 제 2 실시예와 동일하므로, 이하에서 중복 설명을 생략한다.

파장선택투과막(300)은 투명커버부재(102)에서 각 수광소자(PD)로 향하는 광 중 터치 및/또는 지문 감지에 필요한 시그널 광의 파장 대역은 투과시키고, 터치 및/또는 지문 감지에 불필요한 노이즈 광은 반사 또는 흡수한다. 예를 들어, 적외선 대역의 광(Light_7)을 반사하고 가시광선 대역의 광(Light_8)을 투과한다.

이러한 파장선택투과막(300)은 DBR(Distributed Bragg Reflectors)으로 구현될 수 있다.

이와 같이, 적외선 대역의 광(Light_7)을 반사하는 파장선택투과막(300)을 더 포함함에 따라, 노이즈 광(예를 들면, 외부로부터 입사된 적외선 대역의 광)(Light_7)이 각 수광소자(PD)에 흡수되는 것을 차단할 수 있다. 따라서, 수광소자(PD)의 센싱 오류가 더욱 방지될 수 있는 장점이 있다.

한편, 제 1, 제 2 및 제 3 실시예에 따르면, 복수의 표시화소영역(DP)에 대응한 복수의 전계발광소자(ELD)는 소정의 영상신호에 대응한 휘도의 광을 방출한다. 그리고, 투명커버부재(102)의 상면 중 각 개구패턴(OP, OP')에 대응한 유효수광영역(ARA, ARA')에서 발생된 광이 각 수광소자(PD)로 입사된다.

이에 따라, 복수의 전계발광소자(ELD) 중 적어도 하나에 의한 광은 수광소자(PD)에 의해 감지되기에 부족한 광량일 수 있다. 더불어, 영상 표시를 위한 복수의 전계발광소자(ELD)는 투명커버부재(102) 밖으로 광을 방출해야 하므로, 전계발광소자(ELD)의 광은 전반사에 대응한 임계각도 미만의 입사각도로 투명커버부재(102)의 상면에 도달될 필요가 있다.

이에, 본 발명의 제 4 실시예는 영상표시를 위한 복수의 전계발광소자(ELD) 외에 터치감지 또는 지문감지를 위한 별도의 광원을 더 포함하는 표시장치를 제공한다.

도 9는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 도 1의 A-A' 영역에 대응하는 표시패널의 단면에 관한 일 예시를 나타낸 도면이다. 도 10은 도 9의 D 영역을 나타낸 도면이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 표시장치의 표시패널(11c)은 광센싱부(200')가 차광막(203) 상에 배치되는 적어도 하나의 보조발광소자(SELD; Supplementary Electro-Luminescence Diode)를 더 포함하는 것을 제외하면, 제 1, 제 2 및 제 3 실시예와 동일하므로, 이하에서 중복 설명을 생략한다.

적어도 하나의 보조발광소자(SELD)는 차광막(203)을 덮는 패턴보호막(204) 상에 배치될 수 있다. 또는, 적어도 하나의 보조발광소자(SELD)는 차광막(203) 상에 직접 배치될 수도 있다.

이러한 보조발광소자(SELD)는 보조발광소자 보호막(205)으로 커버될 수 있다.

그리고, 각 보조발광소자(SELD)는 차광막(203)에 중첩된다. 이와 같이 하면, 보조발광소자(SELD)의 광(Light_9)이 직접 개구패턴(OP)을 통해 각 수광소자(PD)로 입사되는 것이 방지될 수 있다. 즉, 적어도 하나의 보조발광소자(SELD)로부터 방출되고 투명커버부재(102)의 상면에서 반사된 광(Light_9) 중 적어도 일부(Light_10)는 각 개구패턴(OP)을 통해 각 수광소자(PD)로 입사된다.

도 10에 도시된 바와 같이, 각 보조발광소자(SELD)는 보조 애노드전극(221), 보조 애노드전극(221)에 대향하는 보조 캐소드전극(222) 및 보조 애노드전극(221)과 보조 캐소드전극(222) 사이에 배치되는 보조 전계발광층(223)을 포함한다.

보조 전계발광층(223)은 보조 애노드전극(221)과 보조 캐소드전극(222) 사이 공급된 구동전류에 기초하여 광을 방출한다.

전계발광소자(ELD)의 전계발광층(123)과 마찬가지로, 보조 전계발광층(223)은 HTL, EML 및 ETL이 적층된 구조를 포함할 수 있다. 또한, 보조 전계발광층(223)은 Single-Stack 발광구조 또는 Multi-Stack 발광구조를 가질 수 있다.

이상과 같이, 적어도 하나의 보조발광소자(SELD)를 더 포함함에 따라, 투명커버부재(102)로 입사되는 광량이 증가될 수 있는 장점이 있다.

이로써, 전계발광소자(ELD)의 휘도에 관계없이, 수광소자(PD)에 입사되는 광량이 일정 수준 이상으로 유지될 수 있다. 그러므로, 시그널 광의 광량이 증가됨으로써, 신호 대 잡음비가 향상될 수 있는 장점이 있다.

도 11은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 도 1의 A-A' 영역에 대응하는 표시패널의 단면에 관한 일 예시를 나타낸 도면이다. 도 12a 내지 도 12h는 도 11의 B 영역을 나타낸 도면이다.

도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 5 실시예에 따른 표시장치의 표시패널(11d)은 제 1 실시예에 따른 표시장치의 표시패널(11)과 비교해서 영상표시부(100)에 추가적으로 배치되는 제 2 차광막(503) 및 제 2 차광막(503)에 패터닝 된 제 2 개구 패턴(OP2)을 더 포함하도록 구성된 것을 특징으로 한다. 그리고 이하 중복되는 불필요한 설명은 단지 설명의 편의를 위해서 생략할 수 있다.

이하 설명의 편의를 위해서 상술한 실시예들에 대응되는 차광막(203)은 제 1 차광막(203)으로 지칭되고 개구패턴(OP)은 제 1 개구패턴(OP1)으로 지칭될 수 있다.

표시패널(11d)의 영상표시부(100)는 광센싱부(200) 상에 직접 형성될 수 있다. 즉, 투명접착층(500) 없이, 광센싱부(200)의 구성요소를 모두 증착한 후, 영상표시부(100)가 광센싱부(200) 상에 직접 증착되어 형성될 수 있다. 상술한 구성에 따르면, 영상표시부(100)와 광센싱부(200)의 얼라인(align) 공차가 최소화 될 수 있는 효과가 있다.

단 이에 제한되지 않으며, 영상표시부(100)와 광센싱부(200)는 투명접착층(500)에 의해서 부착될 수 있다. 이러한 경우, 영상표시부(100)와 광센싱부(200)는 개별적으로 제조될 수 있기 때문에, 제조상의 용이함이 증가될 수 있는 효과가 있다.

표시패널(11d)의 트랜지스터 어레이(110)는 제 2 차광막(503)을 더 포함하도록 구성될 수 있다. 그리고 단지 설명의 편의를 위해서, 기 설명된 트랜지스터 어레이(110)의 구성요소들의 중복 설명은 생략한다.

제 2 차광막(503)은 박막트랜지스터 어레이(110)와 제 1 기판(101) 사이에 배치될 수 있다. 단 이에 제한되지 않으며, 제 2 차광막(503)은 전계발광부(120)와 박막트랜지스터 어레이(110) 사이에 배치되는 것도 가능하다. 단, 이에 제한되지 않으며, 제 2 차광막(503)은 박막트랜지스터 어레이(110)를 구성하는 금속층의 일부로 이루어질 수 있다. 단, 이에 제한되지 않으며, 제 2 차광막(503)은 광흡수 물질로 이루어진 뱅크(103)의 일부로 이루어질 수 있다. 즉, 제 2 차광막(503)은 박막트랜지스터 어레이(110) 주변에 배치되는 차광 물질 또는 광흡수 물질로 이루어질 수 있다.

제 2 개구패턴(OP2)은 제 2 차광막(503)의 일부가 패터닝되어 형성될 수 있다. 각각의 제 2 개구패턴(OP2)은 각각의 제 1 개구패턴(203)과 대응되도록 설계될 수 있다. 그리고 각각의 제 1 개구패턴(203)은 각각의 수광소자(PD)에 대응되도록 설계될 수 있다.

도 12a를 참조하여 제 1 차광막(203), 제 2 차광막(503), 제 1 개구패턴(OP1), 제 2 개구패턴(OP2)의 역할에 대해서 자세히 살명한다.

상술하였듯이, 전계발광부(120)에 매틀릭스 배열된 복수의 전계발광소자(ELD)가 발광함으로 써 지문 센싱용 광원을 공급할 수 있다. 전계발광부(120)에서 공급된 광원은 면광원 특성을 가지기 때문에 지문에 반사된 광은 특별한 방향성을 가지지 않으며 산란 된다.

제 2 차광막(503)은 제 1 차광막(203) 상에 배치되고, 제 1 차광막(203)에 형성된 하나의 제 1 개구패턴(OP1)은 제 2 차광막(503)에 형성된 하나의 제 2 개구패턴(OP2)에 대응되어 하나의 차광막(203)이 있는 경우와 비교할 때, 신호 대 잡음비를 증가시킬 수 있다.

제 1 개구패턴(OP1)의 형상은 원형, 다각형, 또는 특정한 형상으로 이루어질 수 있다. 제 2 개구패턴(OP2)의 형상은 제 1 개구패턴(OP1)의 형상에 대응되는 형상으로 이루어질 수 있다.

복수의 수광소자(PD)는 특정 간격으로 이격 되어 배치될 수 있다. 복수의 수광소자(PD)는 매트릭스 배열될 수 있다. 제 1 개구패턴(OP1)의 배치 간격은 수광소자(PD)의 이격 거리(D)에 대응되어 배치될 수 있다. 그리고 제 2 개구패턴(OP2)의 배치 간격은 수광소자(PD)의 이격 거리(D)에 대응되어 배치될 수 있다. 이격 거리(D)는 수광소자(PD)의 중심을 기준으로 측정될 수 있다.

수광소자(PD)의 이격 거리(D)는 제 1 차광영역의 너비(W_LS1)와 제 1 개구패턴의 너비(W_OP1)의 합과 동일하게 설정되는 것이 바람직하다. 그리고 수광소자(PD)의 이격 거리(D)는 제 2 차광영역의 너비(W_LS2)와 제 2 개구패턴의 너비(W_OP2)의 합과 동일하게 설정되는 것이 바람직하다.

도 12a를 다시 참조하면, 예시적으로 수광소자(PD)와 제 1 개구패턴(OP1)의 가장자리를 잇는 연장선의 너비가 제 2 차광영역의 너비(W_LS2)와 일치하게 구성된 실시예로 도시되어 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

즉, 수광소자(PD)의 중심에서 제 1 개구패턴(OP1)의 가장자리를 잇는 연장선의 너비가 제 2 차광층(503)의 위치에서 적어도 제 2 차광영역의 너비(W_LS2)와 제 2 개구패턴(OP2)의 너비(W_OP2)의 합 이하가 되면서 적어도 제 1 개구패턴의 너비(W_OP1) 이상이 되도록 설계될 수 있다.

부연 설명하면, 일 단면을 기준으로 수광소자(PD)의 이격 거리(D)는 제 1 차광영역의 너비(W_LS1)와 제 1 개구패턴의 너비(W_OP1)의 합 및 제 2 차광영역의 너비(W_LS2)와 제 2 개구패턴의 너비(W_OP2)의 합과 동일할 수 있다. 단, 상술한 이격 거리(D)와 다양한 너비들은 10% 정도의 공차(tolerance) 범위 내에서 설계될 수 있다.

상술한 구성에 따른 하나의 수광소자(PD)는 대응되는 제 2 개구패턴(OP2)과 대응되는 제 1 개구패턴(OP1)을 순차적으로 통과한 광을 수신하도록 구성될 수 있다. 따라서 신호 대 잡음비가 향상될 수 있는 효과가 있다.

도 12b에 도시된 표시패널(11d)은 광센싱부(200) 상에 영상표시부(100)가 투명접착층(500)에 의해서 부착된 일 예를 도시하고 있다. 이하 도 12b의 구성은 도 12a의 구성과 실질적으로 동일하기 때문에 중복 설명은 생략한다. 그리고 중복되는 도면 부호도 일부 생략한다.

도 12b를 도 12a와 비교하면, 영상표시부(100)와 광센싱부(200)의 부착 공정 중에 발생한 소정의 조립 공차에 의해서 제 2 개구패턴(OP2)이 일 방향으로, 미스얼라인(mis-align)이 발생된 상태를 도시하고 있다.

본 발명의 제 5 실시예에 따른 표시패널(11d)은 미스얼라인이 발생하더라도 하나의 수광소자(PD)에 광을 공급하는 하나의 제 1 개구패턴(OP1)과 하나의 제 2 개구패턴(OP2)이 서로 대응되도록 정렬될 수 있게 하는 효과가 있다. 도 12b를 다시 참조하면, 투명커버부재(102)의 상측면의 특정 포인트에서 산란된 광은 다양한 방향으로 반사된다. 도 12b에서는 예를 들어 5 개의 서로 다른 각도를 가지는 산란광이 도시되어 있다. 여기서 하나의 수광소자(PD)에 도달된 광은 실선으로 도시되어 있고, 수광소자(PD)에 도달되지 못하고 제 1 차광층(203) 또는 제 2 차광층(503)에 의해서 차단된 광은 점선으로 도시되어 있다. 오른쪽에서 두 번째 수광소자(PD)을 제외한 나머지 수광소자들로 향하는 광들은 모두 제 1 차광층(203) 또는 제 2 차광층(503)에 의해서 차단된다.

상술한 구성에 따르면, 대응되는 제 1 개구패턴(OP1) 및 제 2 개구패턴(OP2)을 이용하여 불필요한 산란광을 차단하고, 투명커버부재(102)의 특정 포인트에서 산란된 광이 특정 수광소자(PD)에 대응되도록 할 수 있도록 광경로를 만들어 주기 때문에, 신호 대 잡음비를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 12c 내지 도 12h를 참조하면, 표시패널(11d)은 부착 공정 시 소정의 미스얼라인이 발생된 경우, 각각의 수광소자(PD)는 대응되는 제 2 개구패턴(OP2) 및 제 1 개구패턴(OP1)을 순차적으로 통과한 광을 수신하도록 자동 정렬될 수 있다는 사실을 확인할 수 있다. 따라서 투명커버부재(102)의 상면의 특정 위치에서 산란된 광은 대응되는 제 2 개구패턴(OP2) 및 제 1 개구패턴(OP1)을 투과하여 각각의 수광소자(PD)에 적절히 매칭될 수 있다. 그리고 나머지 산란된 광들은 제 1 차광층(203) 및 제 2 차광층(503)에 의해서 차단될 수 있다.

즉, 도 12c 내지 도 12h는 제 2 차광층(503)의 위치가 가변된 다양한 예시들이다.

좀더 구분하면, 도 12c 내지 도 12e는 소정의 부착 공차가 발생되더라도, 제 1 개구패턴(OP1) 및 제 2 개구패턴(OP2)에 의해서 매칭되는 수광소자(PD)가 동일할 수 있다는 것을 도시하고 있다.

좀더 구분하면, 도 12f 내지 도 12h는 부착 공차가 현저히 증가하더라도, 제 1 개구패턴(OP1) 및 제 2 개구패턴(OP2)에 의해서 다른 수광소자(PD)에 새롭게 매칭 시켜 줄 수 있다는 것을 도시하고 있다.

즉, 상술한 제 1 개구패턴(OP1)과 제 2 개구패턴(OP2)에 의해서 광센싱부(200)와 영상표시부(100)가 부착되더라도, 별도의 얼라인 공정이 불필요하거나, 얼라인 공정을 단순화 하더라도, 미스얼라인 불량을 현저히 저감하여 우수한 신호 감도로 지문을 감지할 수 있는 효과가 있다.

도 13은 본 발명의 제 5 실시예의 변형 실시예를 나타낸 도면이다. 설명을 위해서 다시 도 12a를 참조하면, 제 2 차광영역의 너비(W_LS2)의 가장자리가 수광센서(PD)로부터 제 1 개구패턴(OP1)의 가장자리를 연결하는 연장선들과 정확히 일치할 때, 해당 수광센서(PD)는 실질적으로 광을 수신 받을 수 없는 상태가 될 수 있다.

도 13의 본 발명의 제 5 실시예의 변형 실시예에 따르면, 하나의 수광소자(PD)는 복수의 서브 수광소자(PD1, PD2)가 밀집된 형태로 구현될 수 있다. 밀집된 복수의 서브 수광소자의 개수는 한정되지 않는다. 제 1 서브 수광소자(PD1)는 제 1 개구패턴(OP1)에 대응되는 제 1 화각(W_FOV1)을 가진다. 그리고 제 2 서브 수광소자(PD2)는 제 1 개구패턴(OP1)에 대응되는 제 2 화각(W_FOV1)을 가진다. 따라서, 제 2 차광영역의 너비(W_LS2)의 가장자리가 수광센서(PD)로부터 제 1 개구패턴(OP1)의 가장자리를 연결하는 연장선들과 정확히 일치하더라도, 복수의 서브 수광소자(PD1, PD2) 중 적어도 하나는 광을 수신할 수 있게 되는 효과가 있다.

도 14는 본 발명의 제 5 실시예의 다른 변형 실시예를 나타낸 도면이다.

도 14를 다시 참조하면, 예시적으로 수광소자(PD)와 제 1 개구패턴(OP1)의 가장자리를 잇는 연장선의 너비가 제 2 차광영역의 너비(W_LS2)와 제 2 개구패턴(OP2)의 너비(W_OP2)의 합과 일치하게 도시되어 있다. 즉, 수광소자(PD)와 제 1 개구패턴(OP1)의 가장자리를 잇는 연장선의 너비는 수광소자(PD)의 이격 거리(D)와 같게 구성될 수 있다.

즉, 수광소자(PD)의 중심에서 제 1 개구패턴(OP1)의 가장자리를 잇는 연장선의 너비가 제 2 차광층(503)의 위치에서 적어도 제 2 차광영역의 너비(W_LS2)와 제 2 개구패턴(OP2)의 너비(W_OP2)의 합 이하가 되면서 적어도 제 1 개구패턴의 너비(W_OP1) 이상이 되도록 설계될 수 있다. 상술한 구성에 따르면, 신호 대 잡음비가 향상될 수 있는 효과가 있다.

부연 설명하면, 수광소자(PD)의 가장자리와 제 2 개구패턴(OP2)의 가장자리를 연결하면 표시패널(11f)의 유효수광영역(ARA)이 설정될 수 있다. 그리고 유효수광영역(ARA)은 지문인식을 위한 전반사 이상의 각도의 광만 수신되도록 구성될 수 있다. 그리고 외부 노이즈광은 전반사 이하의 각도 이하만 수신되도록 구성될 수 있다. 즉, 제 2 개구패턴(OP2)과 수광소자(PD)그리고 제 1 개구패턴(OP1)이 주기적으로 배열되어 있으면, 하나의 제 2 개구패턴(OP2)에서는 하나의 수광소자(PD)에만 빛이 도달하도록 구성될 수 있다.

다르게 설명하면, 제 1 개구패턴(OP1)의 영역이 상술한 구성을 가질 경우, 하나의 제 2 개구패턴(OP2)만을 통과한 빛이 하나의 수광소자(PD)에 도달될 수 있게 구성될 수 있으며, 광센싱부(200)와 영상표시부(100)의 미스얼라인 이 증가할 때에도, 자동적으로 수광소자(PD)에 대응되는 제 2 개구패턴(OP2)이 매칭될 수 있다.

즉, 표시장치는, 복수의 수광소자, 복수의 수광소자를 덮으며 복수의 수광소자에 대응되는 복수의 제 1 개구패턴을 포함하는 제 1 차광막, 제 1 차광막을 덮으며 복수의 수광소자 및 복수의 제 1 개구패턴에 대응되는 복수의 제 2 개구패턴을 포함하는 제 2 차광막 및 제 2 차광막 상에 배치되고 복수의 제 2 개구패턴 및 복수의 제 1 개구패턴을 통과하여 복수의 수광소자에 광을 공급하도록 구성된 복수의 전계발광소자를 포함할 수 있다.

제 1 차광막은 복수의 제 1 개구패턴들 중 인접한 제 1 개구패턴들 사이를 차광하는 제 1 차광영역을 포함하고, 제 2 차광막은 복수의 제 2 개구패턴들 중 인접한 제 2 개구패턴들 사이를 차광하는 제 2 차광영역을 포함할 수 있다.

제 2 차광층을 기준으로 하나의 수광소자로부터 대응되는 제 1 개구패턴의 가장자리를 잇는 연장선의 너비는, 대응되는 제 1 개구패턴의 너비 이상이고 그리고 대응되는 제 2 차광영역의 너비와 대응되는 제 2 개구패턴의 너비의 합 이하일 수 있다.

복수의 수광소자의 이격 거리는 대응되는 제 1 차광영역의 너비와 대응되는 제 1 개구패턴의 너비의 합과 동일할 수 있다

복수의 수광소자의 이격 거리는 대응되는 제 2 차광영역의 너비와 대응되는 제 2 개구패턴의 너비의 합과 동일할 수 있다

제 2 차광층을 기준으로 하나의 수광소자로부터 대응되는 제 1 개구패턴의 가장자리를 잇는 연장선의 너비는, 대응되는 제 2 차광영역의 너비와 대응되는 제 2 개구패턴의 너비의 합과 동일할 수 있다

복수의 수광소자 각각은 복수의 서브 수광소자를 포함하도록 구성될 수 있다

유효수광영역의 너비는 표시패널의 센싱 타겟에 따라서 결정될 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 종래의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

10: 표시장치 11: 표시패널
100: 영상표시부 200: 광센싱부
DP: 표시화소영역 RP: 수광화소영역
101: 제 1 기판 102: 투명커버부재
110: 박막트랜지스터 어레이 ELD: 전계발광소자
201: 제 2 기판 PD: 수광소자
202: 투명막 203: 차광막
OP: 개구패턴 20: 손가락
21: 손가락의 융선부분 22: 융선 간 이격부분
θ_TIR: 전반사의 임계각도

Claims

영상이 표시되는 표시영역에 배열된 복수의 표시화소영역과 복수의 수광화소영역을 포함하는 표시장치에 있어서,
상기 복수의 표시화소영역에 대응한 복수의 전계발광소자를 포함하는 영상표시부; 및
상기 영상표시부 아래에 배치되는 광센싱부를 포함하며,
상기 광센싱부는
상기 복수의 수광화소영역에 대응하는 복수의 수광소자;
상기 복수의 수광소자를 덮는 투명막 상에 배치되는 차광막; 및
상기 복수의 수광소자에 대응하고 상기 차광막을 관통하는 복수의 개구패턴을 포함하는 표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 영상표시부는
상기 복수의 전계발광소자를 덮는 투명커버부재를 더 포함하는 표시장치.
제 2 항에 있어서,
상기 각 수광소자는 상기 투명커버부재의 상면 중 상기 각 개구패턴에 대응하는 유효수광영역에서 발생된 광의 적어도 일부를 흡수하는 표시장치.
제 3 항에 있어서,
상기 유효수광영역의 너비는 상기 표시패널의 센싱 타겟에 따라서 결정된 표시장치.
제 2 항에 있어서,
상기 각 수광소자는 상기 차광막에 중첩하고,
상기 각 개구패턴의 가장자리 및 상기 각 수광소자의 가장자리를 잇는 선들과 상기 투명커버부재의 상면의 법선 사이의 각도들 중 최소각도(개구패턴 최소 유효입사각도)는 소정의 임계각도보다 크고,
상기 소정의 임계각도는 상기 투명커버부재의 상면에 접하는 매질과 상기 투명커버부재에 대응하는 표시장치.
제 2 항에 있어서,
상기 개구패턴은 상기 각 수광소자의 적어도 일부에 중첩되는 표시장치.
제 6 항에 있어서,
상기 개구패턴의 중점은 상기 각 수광소자 중 광이 입사되는 수광면의 중점에 중첩되는 표시장치.
제 2 항에 있어서,
상기 영상표시부는
상기 복수의 표시화소영역에 대응하는 복수의 박막트랜지스터를 포함한 박막트랜지스터 어레이; 및
상기 박막트랜지스터 어레이 상에 배치되는 뱅크를 더 포함하고,
상기 각 전계발광소자는
상기 박막트랜지스터 어레이 상에 배치되는 제 1 전극;
상기 제 1 전극 상에 배치되는 전계발광층; 및
상기 전계발광층 상에 배치되는 제 2 전극을 포함하고,
상기 뱅크는 상기 각 전계발광소자의 상기 제 1 전극의 가장자리를 커버하는 표시장치.
제 2 항에 있어서,
상기 복수의 전계발광소자와 상기 투명커버부재 사이에 배치되는 보호막을 더 포함하고,
상기 보호막은 상기 복수의 전계발광소자를 보호하는 봉지층(Encap Layer)을 포함하는 표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 영상표시부와 상기 광센싱부 사이에 배치되고, 상기 영상표시부로부터 상기 광센싱부로 향하는 광 중 적외선 대역의 광을 반사하며 가시광선 대역의 광을 투과하는 파장선택투과막을 더 포함하는 표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 광센싱부는
상기 차광막 상에 배치되는 적어도 하나의 보조발광소자를 더 포함하는 표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 각 수광소자는
상기 박막트랜지스터 어레이 상에 배치되는 제 1 전극;
상기 제 1 전극 상에 배치되는 PIN접합층; 및
상기 PIN접합층 상에 배치되는 제 2 전극을 포함하는 표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 영상표시부는 상기 차광막의 상기 복수의 개구패턴과 대응되는 복수의 제2 개구패턴을 포함하는 제 2 차광막을 더 포함하는 표시장치.
복수의 수광소자;
상기 복수의 수광소자를 덮으며 상기 복수의 수광소자에 대응되는 복수의 제 1 개구패턴을 포함하는 제 1 차광막;
상기 제 1 차광막을 덮으며 상기 복수의 수광소자 및 상기 복수의 제 1 개구패턴에 대응되는 복수의 제 2 개구패턴을 포함하는 제 2 차광막; 및
상기 제 2 차광막 상에 배치되고, 상기 복수의 제 2 개구패턴 및 상기 복수의 제 1 개구패턴을 통과하여 상기 복수의 수광소자에 광을 공급하도록 구성된 복수의 전계발광소자;를 포함하는 표시장치.
제 14 항에 있어서,
상기 제 1 차광막은 상기 복수의 제 1 개구패턴들 중 인접한 제 1 개구패턴들 사이를 차광하는 제 1 차광영역을 포함하고,
상기 제 2 차광막은 상기 복수의 제 2 개구패턴들 중 인접한 제 2 개구패턴들 사이를 차광하는 제 2 차광영역을 포함하는 표시장치.
제 15 항에 있어서,
상기 제 2 차광층을 기준으로 하나의 수광소자로부터 대응되는 제 1 개구패턴의 가장자리를 잇는 연장선의 너비는, 대응되는 제 1 개구패턴의 너비 이상이고 그리고 대응되는 제 2 차광영역의 너비와 대응되는 제 2 개구패턴의 너비의 합 이하인 표시장치.
제 15 항에 있어서,
상기 복수의 수광소자의 이격 거리는 대응되는 제 1 차광영역의 너비와 대응되는 제 1 개구패턴의 너비의 합과 동일한 표시장치.
제 15 항에 있어서,
상기 복수의 수광소자의 이격 거리는 대응되는 제 2 차광영역의 너비와 대응되는 제 2 개구패턴의 너비의 합과 동일한 표시장치.
제 15 항에 있어서,
상기 제 2 차광층을 기준으로 하나의 수광소자로부터 대응되는 제 1 개구패턴의 가장자리를 잇는 연장선의 너비는, 대응되는 제 2 차광영역의 너비와 대응되는 제 2 개구패턴의 너비의 합과 동일한 표시장치.
제 14 항에 있어서,
상기 복수의 수광소자 각각은 복수의 서브 수광소자를 포함하도록 구성된 표시장치.