KR20200115832A - 지문 센서 및 이를 포함하는 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

지문 센서 및 이를 포함하는 표시 장치가 제공된다. 지문 센서는 평면상 제1 감지 영역 및 제2 감지 영역이 정의된 베이스 기판, 베이스 기판의 제1 감지 영역 상에 배치되는 복수의 제1 광 센서, 및 베이스 기판의 제2 감지 영역 상에 배치되는 복수의 제2 광 센서를 포함한다. 제1 감지 영역의 면적은 제2 감지 영역의 면적보다 크고, 제1 광 센서의 폭은 제2 광 센서의 폭보다 넓다.

Description

지문 센서 및 이를 포함하는 표시 장치{FINGERPRINT SENSOR AND DISPLAY DEVICE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 지문 센서 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
최근, 스마트 폰이나 태블릿 PC 등과 같은 표시 장치가 다방면으로 활용되면서, 사용자의 지문 등을 이용한 생체 정보 인증 방식이 폭 넓게 이용되고 있다. 지문 센싱 기능을 제공하기 위하여, 지문 센서가 표시 장치에 내장되거나 부착되는 형태로 제공될 수 있다.
지문 센서는, 일 예로, 광 감지 방식의 센서로 구성될 수 있다. 광 감지 방식의 지문 센서는 광원과, 렌즈 및 광 센서 어레이를 구비할 수 있다. 지문 센싱이 표시 장치 상의 일부 영역에서 수행될 때, 고밀도의 광 센서 어레이를 표시 패널 전체에 걸쳐 사용하게 되면 표시 장치의 제조 비용이 불필요하게 상승할 수 있다.
본 발명은 고해상도 지문 센서 및 저해상도 지문 센서를 복합적으로 사용하는 광 감지 방식의 지문 센서 및 이를 포함하는 표시 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 지문 센서는 평면상 제1 감지 영역 및 제2 감지 영역이 정의된 베이스 기판, 상기 베이스 기판 상에 배치되고, 상기 제1 감지 영역 내에 배치되는 복수의 제1 광 센서, 및 상기 베이스 기판 상에 배치되고, 상기 제2 감지 영역 내에 배치되는 복수의 제2 광 센서를 포함하되, 상기 제1 감지 영역의 면적은 상기 제2 감지 영역의 면적보다 크고, 상기 제1 광 센서의 폭은 상기 제2 광 센서의 폭보다 넓다.
상기 제2 광 센서들의 배치 밀도는 상기 제1 광 센서들의 배치 밀도보다 높을 수 있다.
상기 제1 광 센서의 폭은 30um 내지 100um이고, 상기 제2 광 센서의 폭은 0.1um 내지 10um일 수 있다.
상기 제1 광 센서는 스위칭 트랜지스터 및 상기 스위칭 트랜지스터의 일 전극에 연결된 제1 광전 소자를 포함할 수 있다.
상기 제2 광 센서는 회로층, 상기 회로층 상에 배치된 제2 광전 소자, 및 상기 제2 광전 소자 상에 배치된 컬러 필터층과 렌즈층을 포함할 수 있다.
상기 제1 광전 소자 및 상기 제2 광전 소자는 실리콘계 포토 다이오드이고, 상기 제2 광 센서는 CMOS 이미지 센서일 수 있다.
상기 제1 감지 영역 및 상기 제2 감지 영역을 둘러싸는 제1 비감지 영역이 더 정의되고, 상기 제1 비감지 영역은 상기 제1 광 센서 및 상기 제2 광 센서를 포함하지 않을 수 있다.
상기 제1 감지 영역 및 상기 제2 감지 영역은 서로 이격되고, 상기 제1 감지 영역 및 상기 제2 감지 영역 사이에 제2 비감지 영역이 더 정의되며, 상기 제2 비감지 영역은 상기 제1 광 센서 및 상기 제2 광 센서를 포함하지 않을 수 있다.
상기 베이스 기판 상에 배치되고, 상기 제1 비감지 영역 내에 배치되는 지문 검출부를 더 포함하되, 상기 지문 검출부는 상기 베이스 기판의 일 장변에 인접하여 배치된 수직 지문 검출부 및 상기 베이스 기판의 일 단변에 인접하여 배치된 수평 지문 검출부를 포함할 수 있다.
상기 수직 지문 검출부는 제1 수직 지문 검출부 및 제2 수직 지문 검출부를 포함하되, 상기 제1 수직 지문 검출부는 상기 제1 광 센서와 전기적으로 연결되고, 상기 제2 수직 지문 검출부는 상기 제2 광 센서와 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 베이스 기판 상에 배치된 구동 신호선 및 검출 신호선을 더 포함하되, 상기 구동 신호선은 제1 구동 신호선 및 제2 구동 신호선을 포함하고, 상기 제1 구동 신호선은 상기 제1 수직 지문 검출부 및 상기 제1 광 센서와 전기적으로 연결되고, 상기 제2 구동 신호선은 상기 제2 수직 지문 검출부 및 상기 제2 광 센서와 전기적으로 연결되며, 상기 검출 신호선은 상기 제1 광 센서, 상기 제2 광 센서 및 상기 수평 지문 검출부와 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제1 감지 영역과 이격되는 제3 감지 영역이 더 정의되고, 상기 제2 감지 영역은 상기 제1 감지 영역과 상기 제3 감지 영역 사이에 위치하며, 상기 제3 감지 영역은 상기 제1 광 센서를 포함할 수 있다.
상기 제2 감지 영역과 이격되는 제4 감지 영역이 더 정의되고, 상기 제1 감지 영역은 상기 제2 감지 영역과 상기 제4 감지 영역 사이에 위치하며, 상기 제4 감지 영역은 상기 제2 광 센서를 포함할 수 있다.
상기 베이스 기판 상에 배치되는 지문 검출부를 더 포함하되, 상기 지문 검출부는 상기 제1 광 센서와 전기적으로 연결된 제1 수직 지문 검출부, 상기 제2 광 센서와 전기적으로 연결된 제2 수직 지문 검출부를 포함하고, 상기 제1 수직 지문 검출부는 상기 제1 비감지 영역 내에 배치되고, 상기 제2 수직 지문 검출부는 상기 제2 감지 영역 내에 배치될 수 있다.
상기 지문 검출부는 수평 지문 검출부를 포함하되, 상기 수평 지문 검출부는 상기 제2 감지 영역 내에 배치되고, 상기 제1 광 센서 및 상기 제2 광 센서와 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제2 광 센서, 상기 제2 수직 지문 검출부, 및 상기 수평 지문 검출부는 일체로 집적되어 광 센서 모듈을 구성하고, 상기 광 센서 모듈은 상기 베이스 기판 상에 접착 부재를 통해 부착될 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 표시 장치는 복수의 화소가 형성되는 표시 패널, 및 상기 표시 패널의 하부에 배치되는 지문 센서를 포함하고, 상기 지문 센서는, 평면상 제1 감지 영역 및 제2 감지 영역이 정의된 베이스 기판, 상기 베이스 기판 상에 배치되고, 상기 제1 감지 영역 내에 배치되는 제1 광 센서, 및 상기 베이스 기판 상에 배치되고, 상기 제2 감지 영역 내에 배치되는 제2 광 센서를 포함하며, 상기 제1 감지 영역의 면적은 상기 제2 감지 영역의 면적보다 크고, 상기 제1 광 센서의 폭은 상기 제2 광 센서의 폭보다 넓다.
상기 표시 패널과 상기 지문 센서 사이에 배치되는 광학계를 더 포함하고, 상기 광학계는 핀홀 어레이층을 포함할 수 있다.
상기 표시 패널은 표시 영역과 비표시 영역을 포함하며, 상기 표시 영역은 상기 화소를 포함하고, 상기 비표시 영역은 상기 화소를 불포함하며, 상기 표시 영역은 상기 제1 감지 영역 및 상기 제2 감지 영역과 중첩할 수 있다.
상기 화소는 적어도 하나의 발광 소자를 포함하고, 상기 제1 광 센서 및 상기 제2 광 센서 중 적어도 어느 하나는 상기 화소와 적어도 일부가 중첩할 수 있다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명에 따른 지문 센서 및 이를 포함하는 표시 장치는 저해상도 지문 센서를 표시 패널 상에 전면적으로 배치하고, 고해상도를 필요로 하는 영역에는 고해상도 지문 센서를 배치함으로써, 표시 장치의 제조 비용을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 지문 센서 및 이를 포함하는 표시 장치는 고해상도 지문 센서를 통해 지문을 고해상도로 센싱할 뿐만 아니라 모공 또는 두피 등과 같은 신체 정보를 센싱하기 위한 바이오 센서(Bio-sensor)로 활용될 수 있다.
실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 3a 내지 도 3c는 화소들 및 광 센서들의 배치 구조에 대한 다양한 실시 예를 나타내는 평면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 화소의 일 예를 나타내는 회로도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 센싱 패널을 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 제1 광 센서의 회로도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 제2 광 센서의 회로도이다.
도 8은 도 5의 A-A'선을 따라 자른 센싱 패널의 단면도이다.
도 9는 다른 실시예에 따른 센싱 패널의 개략적인 평면도이다.
도 10은 또 다른 실시예에 따른 센싱 패널의 개략적인 평면도이다.
도 11a는 다른 실시예에 따른 센싱 패널을 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 11b는 도 11a의 센싱 패널의 측면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 실시예들에 대해 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예들에 따른 표시 장치(1000)는 윈도우(100), 터치 패널(300), 표시 패널(500), 센싱 패널(700) 및 브라켓(900)을 포함한다.
윈도우(100)는 표시 패널(500)이 제공하는 영상을 투과시키는 투광부(101) 및 투광부(101)에 인접한 차광부(102)를 포함한다. 윈도우(100)는 표시 패널(500)의 상측에 배치될 수 있다. 윈도우(100)는 유리, 사파이어, 플라스틱 등을 포함하는 재질일 수 있다.
터치 패널(300)은 윈도우(100)와 표시 패널(500) 사이에 위치할 수 있다. 터치 패널(300)은 입력감지층을 포함할 수 있다. 상기 입력감지층은 저항막 방식, 정전용량 방식, 또는 전자기 유도 방식으로 동작할 수 있으며 터치 이벤트가 발생한 지점의 좌표 정보를 획득할 수 있다. 터치 패널(300)은 표시 패널(500) 상에 별도로 배치되어 결합될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니고 표시 패널(500) 상에 일체로 형성될 수 있다.
표시 패널(500)은 터치 패널(300) 하측에 배치될 수 있다. 표시 패널(500)은 표시 영역(AA) 및 비표시 영역(NA)을 포함한다. 표시 영역(AA)은 영상을 표시하는 영역이고, 윈도우(100)의 투광부(101)와 중첩할 수 있다. 비표시 영역(NA)은 영상이 표시되지 않는 영역으로서 표시 영역(AA)에 인접하고, 윈도우(100)의 차광부(102)와 중첩할 수 있다.
일 실시예로 표시 패널(500)은 자발광소자를 포함하는 표시 패널일 수 있다. 예시적으로 표시 패널(500)은 발광층이 유기발광층으로 이루어진 유기발광소자(Organic Light Emitting Diode)를 포함하는 표시 패널, 또는 발광층이 양자점 발광층으로 이루어진 양자점 발광소자(Quantum dot Light Emitting Diode)를 포함하는 표시 패널일 수 있다. 이하에서는 표시 패널(500)이 유기발광소자를 포함하는 표시 패널인 경우를 예시로 설명한다.
센싱 패널(700)은 표시 패널(500)의 하측에 위치할 수 있으며, 별도의 결합층(미도시)을 통해 표시 패널(500)의 하면에 부착될 수 있다. 결합층은 투명한 점착층일 수 있다. 예시적으로 결합층은 광학 투명 점착층(Optical clear adhesive, OCA), 감압 점착층(Pressure sensitive adhesive, PSA), 또는 광학 투명 레진층(Optical clear resin, OCR)일 수 있다.
센싱 패널(700)은 감지 영역(SA) 및 비감지 영역(NSA)을 포함할 수 있다. 감지 영역(SA)은 상술한 표시 영역(AA)과 중첩할 수 있다. 감지 영역(SA)은 다수의 광 지문 센서를 포함하고, 사용자의 지문을 인식하는 영역일 수 있다. 감지 영역(SA)은 제1 감지 영역(SA1)과 제2 감지 영역(SA2)을 포함할 수 있다. 제1 감지 영역(SA1)은 센싱 패널(700)의 대부분을 차지하는 영역일 수 있다. 제2 감지 영역(SA2)은 센싱 패널(700)의 일 측변에 인접하여 배치되고, 제1 감지 영역(SA1)보다 면적이 작을 수 있다.
비감지 영역(NSA)은 감지 영역(SA)을 둘러싸는 영역으로, 사용자의 지문을 인식하지 못하는 영역일 수 있다. 비감지 영역(NSA)은 제1 비감지 영역(NSA1) 및 제2 비감지 영역(NSA2)을 포함할 수 있다. 제1 비감지 영역(NSA1)은 센싱 패널(700)의 가장자리를 따라 배치된 영역일 수 있으며, 표시 패널(500)의 비표시 영역(NA)과 중첩할 수 있다. 제2 비감지 영역(NSA2)은 제2 감지 영역(SA2)을 둘러싸는 영역일 수 있으며, 표시 패널(500)의 표시 영역(AA)과 적어도 일부가 중첩할 수 있다.
센싱 패널(700)의 하측에는 브라켓(900)이 위치할 수 있다. 브라켓(900)은 터치 패널(300), 표시 패널(500), 및 센싱 패널(700), 이외 다양한 부품 및 회로 등과 같은 표시 장치(1000)의 구성들을 고정하고 보호할 수 있다. 예컨대, 브라켓(900)은 합성 수지 재질, 금속 재질 또는 이종의 재질이 결합된 결합체로 이루어질 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에서, 표시 장치(1000)는 광 감지 방식의 지문 센서를 구성하기 위한 광학계(600)를 더 포함할 수 있다. 광학계(600)의 적어도 일부는 표시 패널(500)과 일체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 표시 패널(500)은 핀홀 어레이층을 포함하는 광학계 일체형 표시 패널일 수 있다. 그러나, 이에 제한되는 것은 아니며, 별도의 필름 또는 패널의 형태로 표시 패널(500)과 센싱 패널(700) 사이에 배치될 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 나타낸 평면도이다. 보다 구체적으로, 도 2는 일 실시예에 따른 표시 장치(1000)에 구비되는 표시 패널(500), 표시 패널(500) 하부에 배치되는 센싱 패널(700), 및 표시 패널(500)과 센싱 패널(700)을 구동하기 위한 구동 회로(200)를 개략적으로 도시한 도면이다. 설명의 편의상, 도 2에서는 표시 패널(500) 및 센싱 패널(700)과 구동 회로(200)를 분리하여 도시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 구동 회로(200)의 전부 또는 일부는 표시 패널(500) 또는 센싱 패널(700) 상에 일체로 구현될 수 있다.
도 1에 결부하여 도 2를 더 참조하면, 표시 장치(1000)는 표시 패널(500), 센싱 패널(700), 및 구동 회로(200)를 포함한다. 설명의 편의상, 도 1에 도시된 표시 장치(1000)와 달리, 도 2에는 표시 패널(500) 및 센싱 패널(700)만 도시되었다.
상술한 바와 같이 표시 패널(500)은 표시 영역(AA) 및 비표시 영역(NA)을 포함한다. 표시 영역(AA)은 다수의 화소(PXL)들이 제공되는 영역으로서, 활성 영역(Active Area)으로 명명될 수 있다. 다양한 실시 예에서, 화소(PXL)들 각각은 적어도 하나의 발광 소자를 포함할 수 있다. 표시 장치(1000)는 외부에서 입력되는 영상 데이터에 대응하여 화소(PXL)들을 구동함으로써 표시 영역(AA)에 영상을 표시한다.
비표시 영역(NA)은 표시 영역(AA)의 주변에 배치되는 영역으로서, 비활성 영역(Non-active Area)으로 명명될 수 있다. 다양한 실시 예에서, 비표시 영역(NA)은 표시 패널(500) 상에서 표시 영역(AA)을 제외한 나머지 영역을 포괄적으로 의미할 수 있다. 일 실시 예에서, 비표시 영역(NA)은 배선 영역, 패드 영역 및 각종 더미 영역 등을 포함할 수 있다.
센싱 패널(700)은 감지 영역(SA) 및 비감지 영역(NSA)을 포함할 수 있다. 감지 영역(SA)은 표시 영역(AA)에 제공되는 화소(PXL) 중 적어도 일부의 화소(PXL)들을 포함할 수 있다. 감지 영역(SA)은 사용자의 지문을 인식하기 위한 영역으로 다수의 광 센서들(PHS1, PHS2)을 포함할 수 있다.
감지 영역(SA)은 제1 감지 영역(SA1) 및 제2 감지 영역(SA2)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 제1 감지 영역(SA1)은 제1 광 센서(PHS1)를 포함하는 영역이고, 제2 감지 영역(SA2)은 제2 광 센서(PHS2)를 포함하는 영역일 수 있다. 제1 감지 영역(SA1)은 제2 감지 영역(SA2)에 비해 면적이 넓을 수 있다. 또한, 제1 감지 영역(SA1)과 제2 감지 영역(SA2)은 평면상 서로 이격된 영역일 수 있다.
센싱 패널(700)의 광 센서들(PHS1, PHS2)은 광원에서 출사된 광이 사용자 손가락에 의해 반사되는 것을 감지하고, 반사광을 분석하여 사용자의 지문을 감지할 수 있다. 이하에서는 광 센서들(PHS1, PHS2)이 지문 감지 용도로 사용되는 것을 예로 들어 본 발명을 설명하지만, 다양한 실시 예에서, 광 센서들(PHS1, PHS2)은 터치 입력을 감지하는 터치 센서나 인체의 피부를 스캔하는 바이오 센서 등과 같이 다양한 기능을 수행하기 위한 용도로 사용될 수 있다.
광 센서들(PHS1, PHS2)은 감지 영역(SA) 상에 제공되는 화소(PXL)들 중 적어도 일부 또는 전체와 중첩되거나, 화소(PXL)들의 주변에 배치될 수 있다. 예를 들어, 광 센서들(PHS1, PHS2) 중 적어도 일부 또는 전부는 화소(PXL)들 사이에 제공될 수 있다. 광 센서들(PHS1, PHS2)과 화소(PXL) 사이의 배치 관계에 대한 다양한 실시 예는 도 3a 내지 도 3c를 참조하여 보다 상세히 설명한다.
광 센서들(PHS1, PHS2)이 화소(PXL)들에 인접하게 마련되는 실시 예에서, 광 센서들(PHS1, PHS2)은 감지 영역(SA)에 배치된 적어도 하나의 화소(PXL)에 마련된 발광 소자를 광원으로 사용할 수 있다. 이러한 실시 예에서, 광 센서들(PHS1, PHS2)은 감지 영역(SA)의 화소(PXL)들, 특히 화소(PXL)들에 마련된 발광 소자들과 함께 광 감지 방식의 지문 센서를 구성할 수 있다. 이와 같이, 별도의 외부 광원 없이 화소(PXL)들을 광원으로 이용하여 지문 센서 내장형 표시 장치를 구성할 경우, 광 감지 방식의 지문 센서 및 이를 구비한 표시 장치의 모듈 두께가 감소되고, 제조 비용이 절감될 수 있다.
제1 감지 영역(SA1)의 센싱 해상도와 제2 감지 영역(SA2)의 센싱 해상도는 서로 상이할 수 있다. 즉, 제1 감지 영역(SA1)과 제2 감지 영역(SA2)이 포함하는 광 센서들(PHS1, PHS2)의 배치 밀도는 서로 상이할 수 있다. 예컨대, 제1 감지 영역(SA1)은 저해상도 감지 영역이고, 제2 감지 영역(SA2)은 고해상도 감지 영역이며, 제2 감지 영역(SA2)의 제2 광 센서(PHS2)의 배치 밀도가 제1 감지 영역(SA1)의 제1 광 센서(PHS1)의 배치 밀도보다 높을 수 있다.
도 2에서는 표시 영역(AA) 상에 2개의 감지 영역들(SA1, SA2)이 형성되는 예가 도시되어 있으나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않는다. 즉, 다양한 실시 예에서, 표시 영역(AA) 상에는 규칙적으로 또는 불규칙적으로 배열된 3개 이상의 감지 영역들이 형성될 수 있다. 이러한 실시 예에서, 복수 개의 감지 영역들은 동일하거나 상이한 면적 및 형태를 가질 수 있다. 이에 대한 구체적인 실시예는 후술하기로 한다.
또한, 도 2에서는 감지 영역(SA)이 표시 영역(AA)의 적어도 일부에 형성되는 예가 도시되어 있으나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않는다. 즉, 다양한 실시 예에서, 표시 영역(AA)과 감지 영역(SA)은 적어도 일부 영역에서만 중첩되도록 마련될 수도 있다. 즉, 영상이 표시되지 않고 지문 인식이 가능한 영역이 마련될 수도 있다.
비감지 영역(NSA)은 감지 영역(SA)의 주변에 배치되는 영역으로서, 광 센서들(PHS1, PHS2)을 포함하지 않아 지문 인식이 불가능한 영역일 수 있다. 도 1을 통해 상술한 바와 같이 비감지 영역(NSA)은 제1 비감지 영역(NSA1) 및 제2 비감지 영역(NSA2)을 포함할 수 있고, 제1 비감지 영역(NSA1)은 센싱 패널(700)의 가장자리를 따라 배치된 영역일 수 있다. 제1 비감지 영역(NSA1)에는 감지 영역(SA) 내에 배치된 광 지문 센서들(PHS1, PHS2)을 구동하기 위한 구동부를 포함하거나, 외부에 배치된 구동부를 연결하기 위한 패드부를 포함할 수 있다.
제2 비감지 영역(NSA2)은 제2 감지 영역(SA2)을 둘러싸며, 제1 감지 영역(SA1)과 제2 감지 영역(SA2)의 사이에 형성되는 영역일 수 있다. 제2 비감지 영역(NSA2)은 제1 감지 영역(SA1)의 제1 광 센서(PHS1)와 제2 감지 영역(SA2)의 제2 광 센서(PHS2)를 연결하기 위한 연결 배선 및 신호 전달을 위한 신호선 등을 포함할 수 있다.
구동 회로(200)는 표시 패널(500)을 구동시킬 수 있다. 예를 들어, 구동 회로(200)는 표시 패널(500)로 영상 데이터에 대응하는 데이터 신호를 출력하거나, 광 센서들(PHS1, PHS2)을 구동하기 위한 구동 신호를 출력하고 광 센서(PHS1, PHS2)로부터 센싱 신호를 수신할 수 있다. 센싱 신호를 수신한 구동 회로(200)는 센싱 신호를 이용하여 사용자의 지문 형태를 검출할 수 있다.
표시 패널(500) 및 센싱 패널(700)은 표시 장치(1000) 내의 구동 회로(200)와 전기적으로 연결될 수 있다. 설명의 편의상, 구동 회로(200)를 표시 패널(500) 및 센싱 패널(700)과 분리하여 도시하였으나, 구동 회로(200)는 표시 패널(500) 또는 센싱 패널(700) 상에 직접 배치될 수 있다.
구동 회로(200)는 패널 구동부(210) 및 지문 검출부(220)를 포함할 수 있다. 도 2에서는 패널 구동부(210)와 지문 검출부(220)를 분리하여 도시하였으나, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 지문 검출부(220)의 적어도 일부는 패널 구동부(210)와 함께 집적되거나, 패널 구동부(210)와 연동하여 동작할 수 있다.
패널 구동부(210)는 표시 영역(AA)의 화소(PXL)들로 영상 데이터에 대응하는 데이터 신호를 공급할 수 있다. 표시 패널(500)은 패널 구동부(210)로부터 공급된 영상 데이터에 대응하는 영상을 표시할 수 있다.
일 실시 예에서, 패널 구동부(210)는 화소(PXL)들로 지문 센싱을 위한 구동 신호를 공급할 수 있다. 이러한 구동 신호는 화소(PXL)들이 발광하여 광 센서들(PHS1, PHS2)을 위한 광원으로서 동작하도록 하기 위해 제공될 수 있다. 이러한 실시 예에서, 지문 센싱을 위한 구동 신호는, 표시 패널(500) 내의 특정 영역에 마련되는 화소(PXL)들, 예를 들어, 감지 영역(SA)에 마련되는 화소(PXL)들로 제공될 수 있다. 다양한 실시 예에서, 지문 센싱을 위한 구동 신호는 지문 검출부(220)에 의하여 제공될 수 있다.
지문 검출부(220)는 광 센서들(PHS1, PHS2)을 구동하기 위한 구동 신호를 광 센서들(PHS1, PHS2)로 전달하고, 광 센서들(PHS1, PHS2)들로부터 수신되는 센싱 신호에 기초하여 사용자 지문을 검출할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 구동 회로(200)는 지문 검출부(220)로부터 검출된 센싱 신호를 전달받아 지문 일치 여부 확인 등 센싱 신호를 처리할 수 있는 메인 프로세서를 더 포함할 수 있다.
도 3a 내지 도 3c는 화소들 및 광 센서들의 배치 구조에 대한 다양한 실시 예를 나타내는 평면도이다. 도 3a 내지 도 3c는 감지 영역(SA)에 마련되는 적어도 하나의 화소(PXL)들 및 광 센서들(PHS1, PHS2) 사이의 상대적인 크기, 해상도 및 배치 관계에 관한 서로 다른 실시 예들을 나타낸다. 화소(PXL)들은 전체적으로 일정한 간격을 가지고, 매트릭스 형으로 행과 열을 가지도록 배열될 수 있다.
도 3a를 참조하면, 제1 감지 영역(SA1) 내에서 제1 광 센서(PHS1)들은 화소(PXL)들과 동일한 해상도(밀도)로 배치될 수 있다. 다시 말해, 제1 감지 영역(SA1) 내에 화소(PXL)들과 동일한 개수의 제1 광 센서(PHS1)들이 배치될 수 있다. 이러한 실시 예에서, 화소(PXL)들과 제1 광 센서(PHS1)들은 1:1로 쌍을 이루도록 배치될 수 있다. 도 3a의 실시 예에서, 화소(PXL)들과 제1 광 센서(PHS1)들은 서로 중첩되도록 배치되는 것으로 도시되나, 다른 실시 예에서, 화소(PXL)들과 제1 광 센서(PHS1)들은 서로 중첩되지 않거나 일부 영역만이 중첩되도록 배치될 수도 있다.
한편, 도 3a의 실시 예에서, 제1 광 센서(PHS1)들은 화소(PXL)들보다 작은 크기를 갖는 것으로 도시되나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않는다. 즉, 다른 실시 예에서, 제1 광 센서(PHS1)들은 화소(PXL)들과 동일하거나 화소(PXL)들보다 큰 크기를 가질 수 있다.
도 3b를 참조하면, 제1 감지 영역(SA1)에서 제1 광 센서(PHS1)들은 화소(PXL)들보다 더 낮은 해상도로 배치될 수 있다. 다시 말해, 제1 감지 영역(SA1) 내에서 화소(PXL)들 보다 적은 개수의 제1 광 센서(PHS1)들이 배치될 수 있다. 도 3b에서는 네 개의 화소(PXL)들 당 하나의 제1 광 센서(PHS1)가 배치되는 예가 도시되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 제1 광 센서(PHS1)들이 화소(PXL)들보다 낮은 해상도로 배치될 때, 제1 광 센서(PHS1)들 중 일부 또는 전부가 화소(PXL)와 중첩되도록 배치될 수 있다.
도 3c를 참조하면, 제2 감지 영역(SA2)에서 제2 광 센서(PHS2)들은 화소(PXL)들보다 더 높은 해상도로 배치될 수 있다. 다시 말해, 제2 감지 영역(SA2) 내에서 화소(PXL)들 보다 많은 개수의 제2 광 센서(PHS2)들이 배치될 수 있다.
이러한 실시 예에서, 제2 광 센서(PHS2)들은 도 3c에 도시된 것처럼 화소(PXL)들보다 작은 크기를 가질 수 있다. 또한, 제2 광 센서(PHS2)들이 화소(PXL)들보다 높은 해상도로 배치될 때, 제2 광 센서(PHS2)들 중 적어도 일부가 화소(PXL)와 중첩되거나 전부가 화소(PXL)와 중첩되지 않도록 배치될 수 있다.
상술한 바와 같이 제1 감지 영역(SA1)에서 제1 광 센서(PHS1)는 화소(PXL)의 해상도와 동일하게 배치되거나, 그보다 낮게 배치될 수 있다. 또한, 제2 감지 영역(SA2)에서 제2 광 센서(PHS2)는 화소(PXL)의 해상도보다 높게 배치될 수 있다. 즉, 제2 감지 영역(SA2)에서 제2 광 센서(PHS2)의 배치 밀도가 제1 감지 영역(SA1)에서 제1 광 센서(PHS1)의 배치 밀도보다 높을 수 있다. 다만, 광 센서들(PHS1, PHS2)의 배치 밀도는 이에 한정되지 않는다. 다른 실시예에서 제1 광 센서(PHS1)의 배치 밀도는 화소(PXL)들의 배치 밀도보다 높게 배치되고, 제2 광 센서(PHS2)의 배치 밀도보다 낮게 배치될 수도 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에서, 화소(PXL)들 및 광 센서들(PHS1, PHS2) 사이의 배치 구조는 상술한 것으로 한정되지 않는다. 즉, 감지 영역(SA) 내에서 화소(PXL)들 및 광 센서들(PHS1, PHS2)의 형상, 상대적 크기, 개수, 해상도 등은 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양하게 변형될 수 있다.
또한, 도 3a 내지 도 3c에서는 광 센서들(PHS1, PHS2)이 감지 영역(SA) 내에서 규칙적으로 배열된 예가 도시되나, 이에 한정되지 않으며, 다른 실시예에서 광 센서들(PHS1, PHS2)은 감지 영역(SA) 내에서 불규칙적으로 배치될 수 있다.
도 4는 도 2에 도시된 화소의 일 예를 나타내는 회로도이다. 도 4에는 설명의 편의를 위해 i번째 수평 화소열에 배치된 제i(i는 자연수) 주사선(Si) 및 j번째 수직 화소열에 배치된 제j(j는 자연수) 데이터선(Dj)에 접속되며, 2개의 트랜지스터들을 포함하는 능동형 화소가 도시된다. 그러나 본 발명에서 화소(PXL)의 구조는 도 4에 도시된 것으로 한정되지 않는다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 화소(PXL)는 제1 트랜지스터(M1), 제2 트랜지스터(M2), 커패시터(C) 및 발광 소자(EL)를 포함할 수 있다. 발광 소자(EL)는 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode; OLED)일 수 있다.
제1 트랜지스터(M1)는 데이터선(Dj)과 제1 노드(N1) 사이에 접속되며, 제1 트랜지스터(M1)의 게이트 전극은 주사선(Si)에 접속된다. 이러한 제1 트랜지스터(M1)는 주사선(Si)으로부터 게이트 온 전압(예를 들어, 로우 전압)을 갖는 주사 신호가 공급될 때 턴-온된다. 제1 트랜지스터(M1)가 턴-온되면 데이터선(Dj)과 제1 노드(N1)가 전기적으로 접속될 수 있다.
제2 트랜지스터(M2)는 제1 전원(ELVDD)과 발광 소자(EL) 사이에 접속되며, 제2 트랜지스터(M2)의 게이트 전극은 제1 노드(N1)에 접속된다. 이러한 제2 트랜지스터(M2)는 제1 노드(N1)의 전압에 대응하여 제1 전원(ELVDD)으로부터 발광 소자(EL)를 경유하여 제2 전원(ELVSS)으로 공급되는 전류량을 제어한다. 다양한 실시 예에서, 제1 전원(ELVDD)은 고전위 화소 전원이고, 제2 전원(ELVSS)은 저전위 화소 전원일 수 있다.
커패시터(C)는 제1 전원(ELVDD)과 제1 노드(N1) 사이에 접속된다. 이러한 커패시터(C)는 제1 노드(N1)로 공급되는 데이터 신호에 대응하는 전압을 저장할 수 있다.
발광 소자(EL)는 제2 트랜지스터(M2)와 제2 전원(ELVSS) 사이에 접속된다. 이러한 발광 소자(EL)는 제2 트랜지스터(M2)에 의해 제어되는 전류에 대응하는 휘도로 발광할 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 센싱 패널을 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 5를 참조하면, 센싱 패널(700)은 베이스 기판(710), 베이스 기판(710) 상에 배치된 제1 광 센서(PH1), 제2 광 센서(PH2), 지문 검출부(220), 및 복수의 신호선들(SC1, SC2, RO)을 포함할 수 있다.
베이스 기판(710)은 유리, 석영, 고분자 수지 등의 절연 물질로 이루어질 수 있고, 센싱 패널(700)의 구성 요소들이 배치되는 공간을 마련할 수 있다. 베이스 기판(710)은 리지드(rigid) 기판이거나 플렉시블(flexible) 기판일 수 있다.
제1 광 센서(PHS1)는 제1 감지 영역(SA1) 내에 위치하고, 제2 광 센서(PHS2)는 제2 감지 영역(SA2) 내에 위치할 수 있다. 제1 광 센서(PHS1) 및 제2 광 센서(PHS2)는 베이스 기판(710) 상에 일정 간격으로 행과 열을 이루며 배치될 수 있다.
제1 광 센서(PHS1)의 배치 밀도는 제2 광 센서(PHS2)의 배치 밀도보다 낮을 수 있다. 즉, 동일 면적에 배치되는 제1 광 센서(PHS1)의 수가 동일 면적에 배치되는 제2 광 센서(PHS2)의 수보다 적을 수 있다. 또한, 제1 광 센서(PHS1)의 단위 센서당 폭은 제2 광 센서(PHS2)의 단위 센서당 폭보다 클 수 있다. 다시 말해, 제1 광 센서(PHS1)의 크기는 제2 광 센서(PHS2)의 크기보다 클 수 있다. 예를 들어, 제1 광 센서(PHS1)의 단위 센서당 폭(wPHS1)은 30um 내지 100um이고, 제2 광 센서(PHS2)의 단위 센서당 폭(wPHS2)은 0.1um 내지 10um일 수 있다.
지문 검출부(220)는 센싱 패널(700)의 제1 비감지 영역(NSA1)에 배치될 수 있다. 지문 검출부(220)는 제1 수직 지문 검출부(221v), 제2 수직 지문 검출부(222v), 및 수평 지문 검출부(220h)를 포함할 수 있다.
제1 수직 지문 검출부(221v) 및 제2 수직 지문 검출부(222v)는 베이스 기판(710)의 일 장변에 인접하여 형성되고, 수직 방향(일 장변에 평행한 방향)을 따라 배치될 수 있다. 수평 지문 검출부(220h)는 베이스 기판(710)의 일 단변에 인접하여 형성되고, 수평 방향(일 장변에 수직한 방향)을 따라 배치될 수 있다.
제1 수직 지문 검출부(221v) 및 제2 수직 지문 검출부(222v)는 광 센서들(PHS1, PHS2)에 구동 신호를 전달할 수 있다. 제1 수직 지문 검출부(221v)는 제1 광 센서(PHS1)에 구동 신호를 전달할 수 있고, 제2 수직 지문 검출부(222v)는 제2 광 센서(PHS2)에 구동 신호를 전달할 수 있다. 제1 광 센서(PHS1)와 제2 광 센서(PHS2)를 구동하기 위한 구동 신호는 서로 상이할 수 있다. 예컨대, 제2 광 센서(PHS2)를 구동하기 위한 구동 신호의 종류가 더 많을 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이 제1 수직 지문 검출부(221v)와 제2 수직 지문 검출부(222v)는 서로 개별적으로 형성될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니고, 하나의 수직 지문 검출부로 형성될 수도 있다.
제1 수직 지문 검출부(221v) 및 제2 수직 지문 검출부(222v)는 구동 신호를 전달하기 위한 복수의 구동 신호선들(SC1, SC2)과 연결될 수 있다.
구동 신호선들(SC1, SC2)은 베이스 기판(710) 상에 배치되고, 수평 방향으로 연장하여 배치될 수 있다. 즉, 구동 신호선들(SC1, SC2)은 제1 광 센서(PHS1) 및 제2 광 센서(PHS2)의 행을 따라 배치될 수 있다.
구동 신호선들(SC1, SC2)은 제1 구동 신호선(SC1) 및 제2 구동 신호선(SC2)을 포함할 수 있다. 제1 수직 지문 검출부(221v)와 제1 광 센서(PHS1)는 제1 구동 신호선(SC1)을 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 수직 지문 검출부(222v)와 제2 광 센서(PHS2)는 제2 구동 신호선(SC2)을 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
수평 지문 검출부(220h)는 광 센서들(PHS1, PHS2)로부터 센싱 신호를 수신 받을 수 있으며, 수신된 센싱 신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 아날로그-디지털 변환기(Analog-digital converter; ADC), 센싱 신호를 증폭하기 위한 증폭기 및 센싱 신호의 노이즈를 제거하기 위한 노이즈 저감 장치를 포함할 수 있다. 또한, 수평 지문 검출부(220h)는 신호 처리된 센싱 신호를 다른 구성(예컨대, 메인 프로세서)에 전달하기 위한 신호 전달부를 더 포함할 수 있다.
상술한 실시예 및 이하 설명할 실시예들에서, 수평 지문 검출부(220h)는 제1 광 센서(PHS1) 및 제2 광 센서(PHS2)와 전기적으로 연결되는 것으로 설명되었으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 실시예에 따라, 센싱 패널(700)은 제1 광 센서(PSH1)와 연결되는 제1 수평 지문 검출부 및 제2 광 센서(PHS2)와 연결되는 제2 수평 지문 검출부를 포함할 수 있다. 이 경우, 제1 수평 지문 검출부는 제2 광 센서(PHS2)와 전기적으로 연결되지 않고, 제2 수평 지문 검출부는 제1 광 센서(PHS1)와 전기적으로 연결되지 않을 수 있다.
수평 지문 검출부(220h)는 센싱 신호를 수신하기 위한 복수의 검출 신호선(RO)과 연결될 수 있다. 검출 신호선(RO)은 베이스 기판(710) 상에 배치되고, 수직 방향으로 연장하여 배치될 수 있다. 즉, 검출 신호선(RO)은 대체적으로 제1 광 센서(PHS1) 및 제2 광 센서(PHS2)의 열을 따라 배치될 수 있고, 평면상 제1 광 센서(PHS1) 및 제2 광 센서(PHS2)의 행을 따라 배치된 구동 신호선들(SC1, SC2)과 직교할 수 있다.
검출 신호선(RO)은 제1 광 센서(PHS1) 및 제2 광 센서(PHS2)와 각각 연결될 수 있다. 서로 동일한 열에 배치된 제1 광 센서(PHS1) 및 제2 광 센서(PHS2)는 하나의 검출 신호선(RO)과 전기적으로 연결될 수 있다. 예컨대, 복수의 열을 이루며 배치된 제1 광 센서(PHS1) 및 제2 광 센서(PHS2) 중 n번째(n은 자연수) 열의 제1 광 센서(PHS1) 및 n번째 열의 제2 광 센서(PHS2)는 하나의 검출 신호선(RO)에 의해 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 감지 영역(SA1) 내에 배치된 검출 신호선(RO)과 제2 감지 영역(SA2) 내에 배치된 검출 신호선(RO)은 제2 비감지 영역(NSA2)에서 서로 연결될 수 있다. 제1 광 센서(PHS1)와 제2 광 센서(PHS2)의 배치 밀도가 상이한 바, 제1 감지 영역(SA1) 내의 검출 신호선(RO)과 제2 감지 영역(SA2) 내의 검출 신호선(RO)도 배치 밀도가 상이할 수 있다. 이에 따라, 검출 신호선(RO)은 제1 감지 영역(SA1) 내에 배치된 검출 신호선(RO)과 제2 감지 영역(SA2) 내에 배치된 검출 신호선(RO)을 서로 연결하기 위해 제2 비감지 영역(NSA2) 내에 절곡부를 포함할 수 있다.
설명의 편의상 도시되지 않았으나, 지문 검출부(220)는 제1 및 제2 광 센서(PHS1, PHS2)에 전원을 공급하기 위한 전원 공급부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 전원 공급부는 제1 비감지 영역(NSA1) 내에 배치될 수 있다. 예컨대, 전원 공급부는 베이스 기판(710)의 일 단변에 인접하게 배치될 수 있다. 전원 공급부는 베이스 기판(710) 상에 배치된 전원 배선(미도시)을 통해 광 센서들(PHS1, PHS2)에 전원을 공급할 수 있다.
이하에서는 도 6 및 도 7을 더 참조하여, 제1 광 센서(PHS1) 및 제2 광 센서(PHS2)의 회로도를 통해 각 광 센서들(PHS1, PHS2)의 동작 원리를 구체적으로 설명한다.
도 6은 일 실시예에 따른 제1 광 센서의 회로도이다. 도 7은 일 실시예에 따른 제2 광 센서의 회로도이다. 도 6 및 도 7은 복수의 광 센서들 중 임의의 광 센서 하나의 회로도를 나타낸다.
도 6을 참조하면, 제1 광 센서(PHS1)는 제1 광전 소자(PD1) 및 스위칭 트랜지스터(ST1)를 포함할 수 있다. 제1 광 센서(PHS1)는 p번째 제1 광 센서 행에 배치되어 p번째 제1 구동 신호선(SC1p)과 연결되고, r번째 제1 광 센서 행에 배치되어 r번째 검출 신호선(ROr)과 연결될 수 있다.
제1 광전 소자(PD1)는 PN형 포토 다이오드, PIN형 포토 다이오드, 쇼트키 다이오드(Schottky diode), 및 애벌란시 다이오드(Avalanche diode)와 같은 실리콘계 포토 다이오드일 수 있다. 이하 제1 광전 소자(PD1)는 PIN형 포토 다이오드로 구현되는 것으로 설명한다.
본 실시예에 따른 제1 광 센서(PHS1)는 하나의 스위칭 트랜지스터(ST1) 및 제1 광전 소자(PD1)를 포함하는 1트랜지스터-1다이오드 구조를 포함할 수 있다.
제1 광 센서(PHS1)는 지문의 융선(ridge)에 반사된 빛에 대응하는 전기 신호를 발생하거나, 융선 사이의 골(valley)에 반사된 빛에 대응하는 전기 신호를 발생할 수 있다. 지문의 형태에 따라 제1 광전 소자(PD1)에서 센싱되는 빛의 양은 달라질 수 있다.
스위칭 트랜지스터(ST1)의 일 전극은 제1 광전 소자(PD1)와 연결되고, 타 전극은 검출 신호선(ROr)과 연결되며, 게이트는 제1 구동 신호선(SC1p)과 연결될 수 있다. 지문에 반사된 빛(L)이 제1 광전 소자(PD1)에 입사되면 빛의 양에 따라 제1 광전 소자(PD1)에서 전압이 발생할 수 있다.
제1 광전 소자(PD1)에서 발생한 전압에 따라 스위칭 트랜지스터(ST1)의 채널을 통과하는 드레인 전류량이 달라질 수 있다. 이때, 제1 구동 신호선(SC1p)을 통해 구동 신호가 인가되면 스위칭 트랜지스터(ST1)는 턴-온 되고, 스위칭 트랜지스터(ST1)의 타 전극에 연결된 검출 신호선(ROr)을 통해 센싱 신호가 검출될 수 있다. 센싱 신호는 지문의 명암 정보 또는 이미지 정보를 포함할 수 있고, 전기 신호에 대한 처리 동작을 통해 제1 광 센서(PHS1)에 대응하는 영역이 융선인지 또는 골인지가 판단될 수 있다. 배열된 제1 광 센서(PHS1)들에서 판단된 정보를 조합함으로써 전체적인 지문 이미지가 구성될 수 있다.
도 7을 참조하면, 제2 광 센서(PHS2)는 다수의 트랜지스터(Tx, Rx, Dx, Sx) 및 제2 광전 소자(PD2)를 포함할 수 있다. 제2 광 센서(PHS2)는 q번째 제2 광 센서 행에 배치되어 q번째 제2 구동 신호선(SC2q)과 연결되고, r번째 제2 광 센서 행에 배치되어 r번째 검출 신호선(ROr)과 연결될 수 있다. q번째 제2 구동 신호선(SC2q)은 제1 신호선(RSq), 제2 신호선(TGq) 및 제3 신호선(SELq)을 포함할 수 있다.
4개의 트랜지스터들(Tx, Rx, Dx, Sx)은 제2 광전 소자(PD2)에서 생성된 신호 전하를 플로팅 확산 영역(FD; floating diffusion region)에 전송(transfer)하는 전송 트랜지스터(Tx), 플로팅 확산 영역(FD)에 저장되어 있는 전하를 주기적으로 리셋(reset)시키는 리셋 트랜지스터(Rx), 소스 팔로워 버퍼 증폭기(source follower buffer amplifier) 역할을 하며 플로팅 확산 영역(FD)에 충전된 전하에 따른 신호를 버퍼링(buffering)하는 구동(drive) 트랜지스터(Dx), 및 제2 광 센서(PHS2)를 선택하기 위한 스위칭 및 어드레싱 역할을 하는 선택(select) 트랜지스터(Sx)를 포함한다.
제1 신호선(RSq)은 리셋 트랜지스터(Rx)의 게이트 전극에 연결될 수 있다. 제1 신호선(RSq)을 통해 리셋 신호가 인가되면, 리셋 트랜지스터(Rx)가 턴-온 되고, 전원 배선(VB)으로부터 리셋 전압이 인가되어 플로팅 확산 영역(FD)에 저장된 전압이 리셋될 수 있다.
제2 신호선(TGq)은 전송 트랜지스터(Tx)의 게이트 전극에 연결될 수 있다. 제2 신호선(TGq)을 통해 구동 신호가 인가되면, 전송 트랜지스터(Tx)가 턴-온 되고, 플로팅 확산 영역(FD)에 제2 광전 소자(PD2)에 의해 생성된 센싱 신호가 저장될 수 있다.
플로팅 확산 영역(FD)은 구동 트랜지스터(Dx)의 게이트 전극과 연결될 수 있다. 플로팅 확산 영역(FD)의 전압에 따라 구동 트랜지스터(Dx)가 턴-온 될 수 있고, 전압의 크기에 따라 구동 트랜지스터(Dx)를 통과하는 전류의 크기가 달라질 수 있다.
제3 신호선(SELq)은 선택 트랜지스터(Sx)의 게이트 전극에 연결될 수 있다. 제3 신호선(SELq)을 통해 선택 신호가 인가되면, 구동 트랜지스터(Dx)를 통과한 전류가 선택 트랜지스터(Sx)를 통과할 수 있다.
검출 신호선(ROr)은 선택 트랜지스터(Sx)의 일 전극에 연결될 수 있다. 제2 광전 소자(PD2)에 입사된 빛(L)의 양에 따라 플로팅 확산 영역(FD)에 저장되는 전압의 크기가 달라지고, 플로팅 확산 영역(FD)의 전압의 크기에 따라 구동 트랜지스터(Dx) 및 선택 트랜지스터(Sx)를 통과하는 전류의 크기가 달라진다. 선택 트랜지스터(Sx)를 통과한 전류는 검출 신호선(ROr)을 통해 지문 검출부(도 2의 "220")에 전달될 수 있다.
제2 광 센서(PHS2)의 구성은 이에 제한되지 않으며, 상술한 실시예보다 더 많은 트랜지스터를 포함하거나, 더 적은 트랜지스터를 포함할 수도 있다.
도 6의 제1 광 센서(PHS1)와 도 7의 제2 광 센서(PHS2)는 서로 동일한 검출 신호선(ROr)을 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 실시예에서 제1 광 센서(PHS1)는 1T-1D(1트랜지스터-1다이오드) 구조의 박막 트랜지스터 이미지 센서(TFT image sensor)일 수 있고, 제2 광 센서(PHS2)는 상보성 금속 산화막 반도체(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor; CMOS)를 포함하는 CMOS 이미지 센서(CMOS Image Ssensor; CIS)일 수 있다.
도 8은 도 5의 A-A'선을 따라 자른 센싱 패널의 단면도이다.
도 8을 참조하면, 센싱 패널(700)은 베이스 기판(710), 베이스 기판(710) 상에 배치된 제1 광 센서(PHS1), 및 제2 광 센서(PHS2)를 포함할 수 있다.
제1 광 센서(PHS1)는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor) 및 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결된 제1 광전 소자(PD1)를 포함할 수 있다.
베이스 기판(710)의 일면 상에는 박막 트랜지스터가 형성될 수 있다. 박막 트랜지스터는 액티브층(721), 게이트 전극(722), 제1 전극(751), 및 제2 전극(752)을 포함할 수 있다.
도 8에서는 박막 트랜지스터가 게이트 전극(722)이 액티브층(721)의 상부에 위치하는 상부 게이트(탑 게이트, top gate) 방식으로 형성된 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 즉, 박막 트랜지스터는 게이트 전극(722)이 액티브층(721)의 하부에 위치하는 하부 게이트(바텀 게이트, bottom gate) 방식 또는 게이트 전극(722)이 액티브층(721)의 상부와 하부에 모두 위치하는 더블 게이트(double gate) 방식으로 형성될 수도 있다.
베이스 기판(710) 상에는 액티브층(721)이 형성된다. 액티브층(721)은 다결정 실리콘, 단결정 실리콘, 저온 다결정 실리콘, 비정질 실리콘, 또는 산화물 반도체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 산화물 반도체는 인듐, 아연, 갈륨, 주석, 티타늄, 알루미늄, 하프늄(Hf), 지르코늄(Zr), 마그네슘(Mg) 등을 함유하는 이성분계 화합물(ABx), 삼성분계 화합물(ABxCy), 사성분계 화합물(ABxCyDz)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 액티브층(721)은 ITZO(인듐, 주석, 티타늄을 포함하는 산화물)나 IGZO(인듐, 갈륨, 주석을 포함하는 산화물)를 포함할 수 있다.
액티브층(721) 상에는 제1 절연막(730)이 형성될 수 있다. 제1 절연막(730)은 무기막, 예를 들어 실리콘 나이트라이드층, 실리콘 옥시 나이트라이드층, 실리콘 옥사이드층, 티타늄옥사이드층, 또는 알루미늄옥사이드층으로 형성될 수 있다.
제1 절연막(730) 상에는 게이트 전극(722)이 형성될 수 있다. 게이트 전극(722)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd) 및 구리(Cu) 중 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어진 단일층 또는 다중층으로 형성될 수 있다.
게이트 전극(722) 상에는 층간 절연막(740)이 형성될 수 있다. 층간 절연막(740)은 무기막, 예를 들어 실리콘 나이트라이드층, 실리콘 옥시 나이트라이드층, 실리콘 옥사이드층, 티타늄옥사이드층, 또는 알루미늄옥사이드층으로 형성될 수 있다.
층간 절연막(740) 상에는 제1 전극(751)과 제2 전극(752)이 형성될 수 있다. 제1 전극(751)과 제2 전극(752) 각각은 제1 절연막(730)과 층간 절연막(740)을 관통하는 콘택홀을 통해 액티브층(721)에 접속될 수 있다. 제1 전극(751)과 제2 전극(752)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd) 및 구리(Cu) 중 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어진 단일층 또는 다중층으로 형성될 수 있다. 일 실시예로 제1 전극(751)은 박막 트랜지스터의 소스 전극이고, 제2 전극(752)은 박막 트랜지스터의 드레인 전극일 수 있다.
제1 전극(751) 및 제2 전극(752) 중 어느 한 전극 상에는 제1 광전 소자(PD1)가 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 광전 소자(PD1)는 제1 전극(751) 상에 배치될 수 있다.
제1 광전 소자(PD1)는 베이스 기판(710)의 두께 방향으로 순차적으로 적층된 복수의 반도체층을 포함할 수 있다. 구체적으로 제1 광전 소자(PD1)는 P형 불순물로 도핑되는 P형 반도체층, P형 반도체층과 접합하는 진성형(Intrinsic) 반도체층, 및 진성형 반도체층과 접합하고, N형 불순물로 도핑되는 N형 반도체층을 포함할 수 있다. 즉, 제1 광전 소자(PD1)는 P-I-N형 포토 다이오드일 수 있다.
제1 전극(751), 제2 전극(752) 및 제1 광전 소자(PD1) 상에는 박막 트랜지스터와 제1 광전 소자(PD1)를 절연하고, 보호하기 위한 제2 절연막(760)이 형성될 수 있다. 제2 절연막(760)은 무기막, 예를 들어 실리콘 나이트라이드층, 실리콘 옥시 나이트라이드층, 실리콘 옥사이드층, 티타늄옥사이드층, 또는 알루미늄옥사이드층으로 형성될 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 제2 절연막(760)은 아크릴 수지(acryl resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 페놀 수지(phenolic resin), 폴리아미드 수지(polyamide resin), 폴리이미드 수지(polyimide resin) 등의 유기막으로 형성될 수 있다.
제2 절연막(760) 상에는 제3 전극(771) 및 제4 전극(772)이 형성될 수 있다. 제3 전극(771)은 제2 절연막(760)을 관통하는 콘택홀을 통해 제1 광전 소자(PD1)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제4 전극(772)은 제 제2 절연막(760)을 관통하는 콘택홀을 통해 박막 트랜지스터의 제2 전극(752)과 전기적으로 연결될 수 있다.
다만, 이에 제한되는 것은 아니고, 배치 구조에 따라 제1 광전 소자(PD1)가 제2 전극(752) 상에 형성된 경우, 제3 전극(771)은 제1 전극(751)과 전기적으로 연결되고, 제4 전극(772)은 제1 광전 소자(PD1)와 전기적으로 연결될 수도 있다.
제1 전극(751)과 제2 전극(752)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd) 및 구리(Cu) 중 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어진 단일층 또는 다중층으로 형성될 수 있다.
제3 전극(771) 및 제4 전극(772) 중 어느 한 전극 상에는 제2 광 센서(PHS2)가 배치될 수 있다. 제2 광 센서(PHS2)는 회로층(CC), 제2 광전 소자(PD2) 및 컬러 필터층(CF)을 포함할 수 있다.
회로층(CC)은 도 7에서 설명한 4개의 트랜지스터들 및 신호선들이 배치되는 층일 수 있다. 회로층(CC)은 다중의 금속층 및 절연층이 적층된 형태로 형성될 수 있다.
제2 광전 소자(PD2)는 제1 광전 소자(PD1)와 마찬가지로 입사된 광에 따라 전기 신호를 생성하는 소자일 수 있다. 제2 광전 소자(PD2)는 P-I-N형 포토 다이오드 일 수 있으며, 이에 대한 설명은 제1 광전 소자(PD1)와 중복되는 바, 구체적인 설명은 생략한다. 제2 광전 소자(PD2)는 회로층(CC) 상에 배치되고, 회로층(CC) 내의 트랜지스터 및 신호선들과 전기적으로 연결될 수 있다.
본 실시예에서 제2 광 센서(PHS2)는 회로층(CC) 상에 제2 광전 소자(PD2)가 배치된 구조인 것을 예로 들어 설명하였으나, 다른 실시예로 제2 광 센서(PHS2)는 제2 광전 소자(PD2) 상에 회로층(CC)이 배치된 구조일 수도 있다.
제2 광전 소자(PD2) 상에는 컬러 필터층(CF)이 배치될 수 있다. 컬러 필터층(CF)은 특정 색의 광을 투과하되, 그 외의 색의 광을 흡수하여 투과를 차단할 수 있다. 복수의 제2 광 센서(PHS2) 상에 배치된 복수의 컬러 필터층(CF)을 통해 지문 이미지의 명암뿐만 아니라 색상도 인식할 수 있게 된다. 컬러 필터층(CF)은 복수의 제2 광 센서(PHS2)들 상에 연속적으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 컬러 필터층(CF)은 적색 컬러 필터, 청색 컬러 필터, 및 녹색 컬러 필터의 면적 비가 각각 1:1:2인 베이어 필터(Bayer filter)일 수 있다.
도면상 도시되진 않았으나, 컬러 필터층(CF) 상에는 렌즈층이 더 배치될 수 있다. 렌즈층은 외부에서 입사되는 광을 제2 광전 소자(PD2)에 집중시킬 수 있고, 제2 광전 소자(PD2)의 광 흡수율을 높여 제2 광 센서(PHS2)의 센싱 감도를 높일 수 있다.
제3 전극(771), 제4 전극(772) 및 제2 광 센서(PHS2) 상에는 센싱 패널(700)을 보호하기 위한 보호층(780)이 배치될 수 있다. 보호층(780)은 유기물을 포함하고, 아크릴 수지(acryl resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 페놀 수지(phenolic resin), 폴리아미드 수지(polyamide resin), 폴리이미드 수지(polyimide resin) 등의 유기막으로 형성될 수 있다. 보호층(780)은 베이스 기판(710) 상에 제1 광 센서(PHS1) 및 제2 광 센서(PHS2)로 인한 단차를 평탄하게 하기 위한 평탄화 역할을 수행할 수 있다.
상술한 바와 같이, 제2 광 센서(PHS2)는 제1 광 센서(PHS1)보다 크기가 작을 수 있다. 예컨대, 제1 광 센서(PHS1)의 단위 센서당 폭(wPHS1)은 30um 내지 100um이고, 제2 광 센서(PHS2)의 단위 센서당 폭(wPHS2)은 0.1um 내지 10um일 수 있다.
즉, 제2 광 센서(PHS2)는 제1 광 센서(PHS1)에 비해 작게 형성할 수 있는 바, 광 센서의 집적도를 높일 수 있다. 따라서, 동일 면적 내에 더 많은 수의 제2 광 센서(PHS2)가 배치될 수 있으며, 고해상도 지문 센싱이 이루어질 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이 제2 감지 영역(SA2)은 센싱 패널(700)에서 고해상도를 요구하는 영역으로, 크기가 작은 제2 광 센서(PHS2)를 배치할 수 있고, 그 외에 센싱 패널(700)의 대부분을 차지하는 제1 감지 영역(SA1)에는 제1 광 센서(PHS1)를 배치할 수 있다. 최초 지문 등록 시 사용자의 지문이 고해상도 지문 인식 영역인 제2 감지 영역(SA2)의 제2 광 센서(PHS2)들을 이용하여 등록된다면, 추후 인식 과정에서의 정확도를 크게 향상시킬 수 있다. 또한, 제2 광 센서(PHS2)는 컬러필터를 포함하여 색상을 인식할 수 있으므로, 사용자의 지문뿐만 아니라, 인체의 두피, 모발, 피부 표면 등 신체 정보를 센싱하기 위한 바이오 센서(Bio-sensor)로 이용될 수도 있다.
도 9는 다른 실시예에 따른 센싱 패널의 개략적인 평면도이다. 도 10은 또 다른 실시예에 따른 센싱 패널의 개략적인 평면도이다. 도 9 및 도 10은 센싱 패널(700) 상에 3개 이상의 감지 영역(SA)이 형성된 점에서 앞서 설명한 실시예와 차이가 있으며, 그 외의 구성은 동일하거나 유사하다. 이하에서는 차이점을 위주로 설명한다.
도 9를 참조하면, 센싱 패널(700_1)은 감지 영역(SA_1) 및 비감지 영역(NSA_1)을 포함할 수 있고, 감지 영역(SA_1)은 제1 감지 영역(SA1a_1), 제2 감지 영역(SA2_1), 및 제3 감지 영역(SA1b_1)을 포함할 수 있다. 비감지 영역(NSA_1)은 제1 비감지 영역(NSA1) 및 제2 비감지 영역(NSA2_1)을 포함할 수 있다.
제1 감지 영역(SA1a_1) 및 제3 감지 영역(SA1b_1)은 제1 광 센서(PHS1)를 포함하는 영역일 수 있다. 구체적으로, 제1 감지 영역(SA1a_1)은 센싱 패널(700_1)의 일 단변에 인접하여 형성되고, 제3 감지 영역(SA1b_1)은 센싱 패널(700_1)의 타 단변에 인접하여 형성될 수 있다. 즉, 제1 감지 영역(SA1a_1)과 제3 감지 영역(SA1b_1)은 서로 이격될 수 있다.
제2 감지 영역(SA2_1)은 제2 광 센서(PHS2)를 포함하는 영역일 수 있다. 구체적으로, 제2 감지 영역(SA2_1)은 제1 감지 영역(SA1a_1)과 제3 감지 영역(SA1b_1) 사이에 형성될 수 있다. 즉, 제2 감지 영역(SA2_1)은 센싱 패널(700_1)의 중심부에 인접하여 형성될 수 있다. 제2 감지 영역(SA2_1)의 면적은 제1 감지 영역(SA1a_1) 및 제3 감지 영역(SA1b_1) 각각의 면적보다 작을 수 있다.
제2 비감지 영역(NSA2_1)은 광 센서(PHS1, PHS2)를 포함하지 않는 영역일 수 있다. 제2 비감지 영역(NSA2_1)은 제2 감지 영역(SA2_1)을 둘러싸도록 형성될 수 있다. 또한, 제2 비감지 영역(NSA2_1)은 제1 감지 영역(SA1a_1)과 제2 감지 영역(SA2_1) 사이에 형성될 수 있고, 제2 감지 영역(SA2_1)과 제3 감지 영역(SA1b_1) 사이에도 형성될 수 있다. 제2 비감지 영역(NSA2_1)은 제1 감지 영역(SA1a_1) 내의 제1 광 센서(PHS1)와 제2 감지 영역(SA2_1) 내의 제2 광 센서(PHS2)를 연결하는 신호선을 포함할 수 있고, 제3 감지 영역(SA1b_1) 내의 제1 광 센서(PHS1)와 제2 감지 영역(SA2_1) 내의 제2 광 센서(PHS2)를 연결하는 신호선을 포함할 수 있다.
도 10을 참조하면, 센싱 패널(700_2)은 감지 영역(SA_2) 및 비감지 영역(NSA_2)을 포함할 수 있고, 감지 영역(SA_2)은 제1 감지 영역(SA1_2), 제2 감지 영역(SA2_2a), 및 제3 감지 영역(SA2_2b)을 포함할 수 있다. 비감지 영역(NSA_2)은 제1 비감지 영역(NSA1), 제2 비감지 영역(NSA2_2a), 및 제3 비감지 영역(NSA2_2b)을 포함할 수 있다.
제1 감지 영역(SA1_2)은 제1 광 센서(PHS1)를 포함하는 영역일 수 있다. 제1 감지 영역(SA1_2)은 센싱 패널(700_2)의 중심부에 형성되고, 센싱 패널(700_2) 내에 형성되는 감지 영역들(SA1_2, SA2_2a, SA2_2b) 중 가장 면적이 넓을 수 있다. 제1 감지 영역(SA1_2)은 제2 감지 영역(SA2_2a)과 제3 감지 영역(SA2_2b) 사이에 형성될 수 있다.
제2 감지 영역(SA2_2a) 및 제3 감지 영역(SA2_2b)은 제2 광 센서(PHS2)를 포함하는 영역일 수 있다. 구체적으로, 제2 감지 영역(SA2_2a)은 센싱 패널(700_2)의 일 단변에 인접하여 형성될 수 있다. 제3 감지 영역(SA2_2b)은 센싱 패널(700_2)의 타 장변에 인접하여 형성될 수 있다. 제2 감지 영역(SA2_2a) 및 제3 감지 영역(SA2_2b) 각각의 면적은 제1 감지 영역(SA1_2)의 면적보다 작을 수 있다. 또한, 제2 감지 영역(SA2_2a)의 면적과 제3 감지 영역(SA2_2b)의 면적의 합은 제1 감지 영역(SA1_2)의 면적보다 작을 수 있다.
제2 비감지 영역(NSA2_2a) 및 제3 비감지 영역(NSA2_2b)은 광 센서(PHS1, PHS2)를 포함하지 않는 영역일 수 있다. 제2 비감지 영역(NSA2_2a)은 제2 감지 영역(SA2_2a)을 둘러싸도록 형성될 수 있다. 또한, 제3 비감지 영역(NSA2_2b)은 제3 감지 영역(SA2_2b)을 둘러싸도록 형성될 수 있다.
제2 비감지 영역(NSA2_2a)은 제1 감지 영역(SA1_2)과 제2 감지 영역(SA2_2a) 사이에 형성될 수 있다. 제2 비감지 영역(NSA2_2a)은 제1 감지 영역(SA1_2) 내의 제1 광 센서(PHS1)와 제2 감지 영역(SA2_2a) 내의 제2 광 센서(PHS2)를 연결하는 신호선을 포함할 수 있다. 또한, 제3 비감지 영역(NSA2_2b)은 제1 감지 영역(SA1_2)과 제3 감지 영역(SA2_2b) 사이에 형성될 수 있다. 제3 비감지 영역(NSB2_2b)은 제1 감지 영역(SB1_2) 내의 제1 광 센서(PHS1)와 제3 감지 영역(SB2_2b) 내의 제2 광 센서(PHS2)를 연결하는 신호선을 포함할 수 있다.
도 11a는 다른 실시예에 따른 센싱 패널을 개략적으로 나타낸 평면도이다. 도 11b는 도 11a의 센싱 패널의 측면도이다. 도 11a 및 도 11b의 실시예는 도 5의 실시예와 달리 제2 광 센서가 지문 검출부와 함께 집적되어 광 센서 모듈을 구성하고, 베이스 기판 상에 부착되는 점에서 차이가 있고, 이 외의 구성은 동일하거나 유사한 바, 차이점을 위주로 설명한다.
도 11a 및 도 11b를 참조하면, 센싱 패널(700_3)은 베이스 기판(710), 베이스 기판(710) 상에 배치된 제1 광 센서(PHS1), 제2 광 센서(PHS2), 지문 검출부(220) 및 다양한 신호선들(SC1, SC2, RO)을 포함할 수 있다. 지문 검출부(220)는 제1 수직 지문 검출부(221v), 제2 수직 지문 검출부(222v_3) 및 수평 지문 검출부(220h_3)를 포함할 수 있다.
제1 광 센서(PHS1)는 제1 감지 영역(SA1) 내에 배치되고, 제1 구동 신호선(SC1)을 통해 제1 비감지 영역(NSA1) 내에 배치된 제1 수직 지문 검출부(221v)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 수직 지문 검출부(221v)의 위치는 제1 비감지 영역(NSA1)에 한정되는 것은 아니고, 실시예에 따라 제1 감지 영역(SA1) 내에 배치될 수도 있다.
제2 광 센서(PHS2)는 제2 감지 영역(SA2) 내에 배치될 수 있다. 제1 감지 영역(SA1)에 배치된 제1 광 센서(PHS1)와 제2 감지 영역(SA2)에 배치된 제2 광 센서(PHS2)는 베이스 기판(710) 상에 배치된 신호선층(ECL)을 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 예컨대, 신호선층(ECL)은 제1 구동 신호선(SC1), 제2 구동 신호선(SC2), 및 검출 신호선(RO) 중 적어도 하나를 포함하는 회로층일 수 있다.
제2 광 센서(PHS2)는 제2 감지 영역(SA2) 내에 배치된 제2 수직 지문 검출부(222v_3) 및 수평 지문 검출부(220h_3)와 함께 광 센서 모듈(LSM)을 구성할 수 있다. 일 실시예로 제2 광 센서(PHS2), 제2 수직 지문 검출부(222v_3) 및 수평 지문 검출부(220h_3)는 하나의 집적 회로(Integrated Circuit; IC)로 집적되어 광 센서 모듈(LSM)을 구성할 수 있다.
제2 광 센서(PHS2)를 포함하는 광 센서 모듈(LSM)은 베이스 기판(710) 상에 배치될 수 있고, 도 11b에 도시된 바와 같이 접착 부재(ADH)를 통해 베이스 기판(710) 상에 부착될 수 있다. 접착 부재(ADH)는 일 예로 이방성 도전 필름(Anisotropic Conductive Film; ACF)을 포함할 수 있다. 또한, 광 센서 모듈(LSM)은 신호선층(ECL) 상에 부착되어 제1 광 센서(PHS1)와 전기적으로 연결될 수 있다.
상술한 바와 같이, 광 센서 모듈(LSM)의 수평 지문 검출부(220h_3)는 제1 광 센서(PHS1) 및 제2 광 센서(PHS2)와 모두 연결될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 실시예에 따라 수평 지문 검출부(220h_3)는 제2 광 센서(PHS2)와 연결되고, 제1 광 센서(PHS1)와 전기적으로 연결되지 않을 수 있다. 이 경우, 제1 광 센서(PHS1)는 별도의 수평 지문 검출부에 의해 검출 신호를 인가 받을 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 윈도우 200: 구동 회로
210: 패널 구동부 220: 지문 검출부
300: 터치 패널 500: 표시 패널
600: 광학계 700: 센싱 패널
710: 베이스 기판 721: 액티브층
722: 게이트 전극 730: 제1 절연막
740: 층간 절연막 751: 제1 전극
752: 제2 전극 760: 제2 절연막
771: 제3 전극 772: 제4 전극
780: 보호층 900: 브라켓
1000: 표시 장치 PHS1: 제1 광 센서
PHS2: 제2 광 센서 PXL: 화소
AA: 표시 영역 NA: 비표시 영역
PD1: 광전 소자 PD2: 제2 광전 소자
CC: 회로층 CF: 컬러 필터층
SA: 감지 영역 SA1: 제1 감지 영역
SA2: 제2 감지 영역 NSA: 비감지 영역
NSA1: 제1 비감지 영역 NSA2: 제2 비감지 영역
SC1: 제1 구동 신호선 SC2: 제2 구동 신호선
RO: 검출 신호선 VB: 전원 배선

Claims (20)

  1. 평면상 제1 감지 영역 및 제2 감지 영역이 정의된 베이스 기판;
    상기 베이스 기판 상에 배치되고, 상기 제1 감지 영역 내에 배치되는 복수의 제1 광 센서; 및
    상기 베이스 기판 상에 배치되고, 상기 제2 감지 영역 내에 배치되는 복수의 제2 광 센서를 포함하되,
    상기 제1 감지 영역의 면적은 상기 제2 감지 영역의 면적보다 크고,
    상기 제1 광 센서의 폭은 상기 제2 광 센서의 폭보다 넓은 지문 센서.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 광 센서들의 배치 밀도는 상기 제1 광 센서들의 배치 밀도보다 높은 지문 센서.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 광 센서의 폭은 30um 내지 100um이고, 상기 제2 광 센서의 폭은 0.1um 내지 10um인 지문 센서.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 광 센서는 스위칭 트랜지스터 및 상기 스위칭 트랜지스터의 일 전극에 연결된 제1 광전 소자를 포함하는 지문 센서.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제2 광 센서는 회로층, 상기 회로층 상에 배치된 제2 광전 소자, 및 상기 제2 광전 소자 상에 배치된 컬러 필터층과 렌즈층을 포함하는 지문 센서.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 광전 소자 및 상기 제2 광전 소자는 실리콘계 포토 다이오드이고,
    상기 제2 광 센서는 CMOS 이미지 센서인 지문 센서.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 감지 영역 및 상기 제2 감지 영역을 둘러싸는 제1 비감지 영역이 더 정의되고,
    상기 제1 비감지 영역은 상기 제1 광 센서 및 상기 제2 광 센서를 포함하지 않는 지문 센서.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 감지 영역 및 상기 제2 감지 영역은 서로 이격되고, 상기 제1 감지 영역 및 상기 제2 감지 영역 사이에 제2 비감지 영역이 더 정의되며,
    상기 제2 비감지 영역은 상기 제1 광 센서 및 상기 제2 광 센서를 포함하지 않는 지문 센서.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 베이스 기판 상에 배치되고, 상기 제1 비감지 영역 내에 배치되는 지문 검출부를 더 포함하되,
    상기 지문 검출부는 상기 베이스 기판의 일 장변에 인접하여 배치된 수직 지문 검출부 및 상기 베이스 기판의 일 단변에 인접하여 배치된 수평 지문 검출부를 포함하는 지문 센서.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 수직 지문 검출부는 제1 수직 지문 검출부 및 제2 수직 지문 검출부를 포함하되,
    상기 제1 수직 지문 검출부는 상기 제1 광 센서와 전기적으로 연결되고,
    상기 제2 수직 지문 검출부는 상기 제2 광 센서와 전기적으로 연결되는 지문 센서.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 베이스 기판 상에 배치된 구동 신호선 및 검출 신호선을 더 포함하되,
    상기 구동 신호선은 제1 구동 신호선 및 제2 구동 신호선을 포함하고,
    상기 제1 구동 신호선은 상기 제1 수직 지문 검출부 및 상기 제1 광 센서와 전기적으로 연결되고,
    상기 제2 구동 신호선은 상기 제2 수직 지문 검출부 및 상기 제2 광 센서와 전기적으로 연결되며,
    상기 검출 신호선은 상기 제1 광 센서, 상기 제2 광 센서 및 상기 수평 지문 검출부와 전기적으로 연결되는 지문 센서.
  12. 제8 항에 있어서,
    상기 제1 감지 영역과 이격되는 제3 감지 영역이 더 정의되고,
    상기 제2 감지 영역은 상기 제1 감지 영역과 상기 제3 감지 영역 사이에 위치하며,
    상기 제3 감지 영역은 상기 제1 광 센서를 포함하는 지문 센서.
  13. 제8 항에 있어서,
    상기 제2 감지 영역과 이격되는 제4 감지 영역이 더 정의되고,
    상기 제1 감지 영역은 상기 제2 감지 영역과 상기 제4 감지 영역 사이에 위치하며,
    상기 제4 감지 영역은 상기 제2 광 센서를 포함하는 지문 센서.
  14. 제8 항에 있어서,
    상기 베이스 기판 상에 배치되는 지문 검출부를 더 포함하되, 상기 지문 검출부는 상기 제1 광 센서와 전기적으로 연결된 제1 수직 지문 검출부, 상기 제2 광 센서와 전기적으로 연결된 제2 수직 지문 검출부를 포함하고,
    상기 제1 수직 지문 검출부는 상기 제1 비감지 영역 내에 배치되고, 상기 제2 수직 지문 검출부는 상기 제2 감지 영역 내에 배치되는 지문 센서.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 지문 검출부는 수평 지문 검출부를 포함하되, 상기 수평 지문 검출부는 상기 제2 감지 영역 내에 배치되고, 상기 제1 광 센서 및 상기 제2 광 센서와 전기적으로 연결되는 지문 센서.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 제2 광 센서, 상기 제2 수직 지문 검출부, 및 상기 수평 지문 검출부는 일체로 집적되어 광 센서 모듈을 구성하고, 상기 광 센서 모듈은 상기 베이스 기판 상에 접착 부재를 통해 부착되는 지문 센서.
  17. 복수의 화소가 형성되는 표시 패널; 및
    상기 표시 패널의 하부에 배치되는 지문 센서를 포함하고,
    상기 지문 센서는,
    평면상 제1 감지 영역 및 제2 감지 영역이 정의된 베이스 기판,
    상기 베이스 기판 상에 배치되고, 상기 제1 감지 영역 내에 배치되는 제1 광 센서, 및
    상기 베이스 기판 상에 배치되고, 상기 제2 감지 영역 내에 배치되는 제2 광 센서를 포함하며,
    상기 제1 감지 영역의 면적은 상기 제2 감지 영역의 면적보다 크고,
    상기 제1 광 센서의 폭은 상기 제2 광 센서의 폭보다 넓은 표시 장치.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 표시 패널과 상기 지문 센서 사이에 배치되는 광학계를 더 포함하고,
    상기 광학계는 핀홀 어레이층을 포함하는 표시 장치.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 표시 패널은 표시 영역과 비표시 영역을 포함하며,
    상기 표시 영역은 상기 화소를 포함하고,
    상기 비표시 영역은 상기 화소를 불포함하며,
    상기 표시 영역은 상기 제1 감지 영역 및 상기 제2 감지 영역과 중첩하는 표시 장치.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 화소는 적어도 하나의 발광 소자를 포함하고,
    상기 제1 광 센서 및 상기 제2 광 센서 중 적어도 어느 하나는 상기 화소와 적어도 일부가 중첩하는 표시 장치.
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