KR20200127365A

KR20200127365A - Scan driving circuit, ultrasonic sensor and display device

Info

Publication number: KR20200127365A
Application number: KR1020190051343A
Authority: KR
Inventors: 문태웅; 김성구
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2019-05-02
Filing date: 2019-05-02
Publication date: 2020-11-11
Also published as: KR102551992B1

Abstract

According to embodiments of the present invention, the present invention relates to a scan driving circuit, an ultrasound sensor, and a display device for performing ultrasound generation and sensing in one-pixel or pixel column units in a first sensing mode by adjusting output of a scan signal, and performing the ultrasound generation and sensing in N-pixel or pixel column units in a second sensing mode. Therefore, the ultrasound sensor for performing fingerprint sensing requiring high resolution by performing sensing in one-pixel unit in the first sensing mode, and performing gesture sensing requiring high performance by increasing effective area of ultrasound generation and sensing in the second sensing mode can be provided. The ultrasound sensor comprises: a plurality of first scan lines, a plurality of second scan lines, and a plurality of pixels; and a scan driving circuit for driving the plurality of first scan lines and the plurality of second scan lines.

Description

Scan driving circuit, ultrasonic sensor and display device {SCAN DRIVING CIRCUIT, ULTRASONIC SENSOR AND DISPLAY DEVICE}

본 발명의 실시예들은, 스캔 구동 회로, 초음파 센서 및 디스플레이 장치에 관한 것이다.Embodiments of the present invention relate to a scan driving circuit, an ultrasonic sensor, and a display device.

정보화 사회가 발전함에 따라, 화상을 표시하는 디스플레이 장치에 대한 요구가 증가하고 있으며, 액정 디스플레이 장치, 유기발광 디스플레이 장치 등과 같은 다양한 유형의 디스플레이 장치가 활용되고 있다.As the information society develops, demand for a display device that displays an image is increasing, and various types of display devices such as a liquid crystal display device and an organic light emitting display device are used.

이러한 디스플레이 장치는, 사용자에게 보다 다양한 기능을 제공하기 위하여, 디스플레이 패널에 대한 사용자의 터치나 제스처, 또는 생체 정보(예: 지문 등)를 인식하고, 인식된 정보를 기반으로 입력 처리를 수행하는 기능을 제공하고 있다.Such a display device recognizes a user's touch or gesture on the display panel, or biometric information (eg, fingerprint, etc.) in order to provide a more diverse function to the user, and performs input processing based on the recognized information. Has been provided.

여기서, 사용자의 생체 정보나 제스처를 인식하기 위하여, 일 예로, 광 센서나 근접 센서 등이 이용될 수 있다. 이러한 광 센서 등은 디스플레이 패널의 베젤 영역에 배치되어 생체 정보나 제스처 센싱에 이용될 수 있다.Here, in order to recognize the user's biometric information or gesture, for example, an optical sensor or a proximity sensor may be used. Such an optical sensor may be disposed in a bezel area of a display panel and used for sensing biometric information or gestures.

따라서, 생체 정보 등의 센싱 기능을 제공하기 위한 센서의 배치로 인해 디스플레이 패널의 베젤 영역이 넓어지는 단점이 존재한다. 또한, 디스플레이 패널의 액티브 영역에서는 센서 배치의 어려움으로 인해 생체 정보 등에 대한 센싱을 수행하기 어려운 문제점이 존재한다.Accordingly, there is a disadvantage in that the bezel area of the display panel is widened due to the arrangement of sensors for providing sensing functions such as biometric information. In addition, there is a problem in that it is difficult to perform sensing of biometric information or the like in the active area of the display panel due to difficulty in disposing sensors.

본 발명의 실시예들은, 디스플레이 패널의 액티브 영역에서 사용자의 지문, 제스처 등을 인식할 수 있도록 하는 초음파 센서 및 디스플레이 장치를 제공한다.Embodiments of the present invention provide an ultrasonic sensor and a display device capable of recognizing a user's fingerprint or gesture in an active area of a display panel.

본 발명의 실시예들은, 지문을 센싱하는 경우 집적도를 높인 센싱이 이루어질 수 있도록 하고, 제스처를 센싱하는 경우 초음파 발생 성능을 높여 센싱을 수행할 수 있도록 하는 스캔 구동 회로 및 초음파 센서를 제공한다.Embodiments of the present invention provide a scan driving circuit and an ultrasonic sensor that enable sensing with increased integration when sensing a fingerprint, and improving ultrasonic generation performance when sensing a gesture to perform sensing.

일 측면에서, 본 발명의 실시예들은, 다수의 제1 스캔 라인, 다수의 제2 스캔 라인, 다수의 픽셀, 및 다수의 제1 스캔 라인과 다수의 제2 스캔 라인을 구동하는 스캔 구동 회로를 포함하는 초음파 센서를 제공한다.In one aspect, embodiments of the present invention include a scan driving circuit for driving a plurality of first scan lines, a plurality of second scan lines, a plurality of pixels, and a plurality of first scan lines and a plurality of second scan lines. It provides an ultrasonic sensor comprising.

이러한 초음파 센서에서, 다수의 픽셀 각각은, 픽셀 전극과, 제1 스캔 라인에 의해 제어되고 구동 전압 라인과 픽셀 전극 사이에 전기적으로 연결된 제1 트랜지스터와, 제2 스캔 라인에 의해 제어되고 센싱 라인에 전기적으로 연결된 제2 트랜지스터와, 픽셀 전극의 전압 레벨에 의해 제어되고 센싱 전압 라인과 제2 트랜지스터 사이에 전기적으로 연결된 제3 트랜지스터 및 픽셀 전극 상에 배치된 압전 물질을 포함할 수 있다.In such an ultrasonic sensor, each of a plurality of pixels is controlled by a pixel electrode, a first transistor controlled by a first scan line and electrically connected between a driving voltage line and a pixel electrode, and controlled by a second scan line and connected to a sensing line. A second transistor electrically connected, a third transistor controlled by a voltage level of the pixel electrode and electrically connected between the sensing voltage line and the second transistor, and a piezoelectric material disposed on the pixel electrode.

초음파 센서에 포함된 스캔 구동 회로는, 제1 센싱 모드에서, 하나의 센싱 기간 동안, 다수의 제1 스캔 라인 중 1개의 제1 스캔 라인으로 제1 스캔 신호를 출력하고, 다수의 제2 스캔 라인 중 1개의 제2 스캔 라인으로 제2 스캔 신호를 출력할 수 있다.The scan driving circuit included in the ultrasonic sensor, in a first sensing mode, outputs a first scan signal to one first scan line among a plurality of first scan lines and a plurality of second scan lines during one sensing period. A second scan signal may be output through one of the second scan lines.

또한, 스캔 구동 회로는, 제2 센싱 모드에서, 하나의 센싱 기간 동안, 다수의 제1 스캔 라인 중 N(N≥2)개의 제1 스캔 라인으로 제1 스캔 신호를 출력하고, 다수의 제2 스캔 라인 중 N개의 제2 스캔 라인으로 제2 스캔 신호를 출력할 수 있다.In addition, in the second sensing mode, during one sensing period, the scan driving circuit outputs a first scan signal to N (N≥2) first scan lines among a plurality of first scan lines, and outputs a plurality of second scan lines. A second scan signal may be output through N second scan lines among the scan lines.

여기서, 스캔 구동 회로가 제2 센싱 모드에서 출력하는 제1 스캔 신호의 폭은 제1 센싱 모드에서 출력하는 제1 스캔 신호의 폭 이상일 수 있다.Here, the width of the first scan signal output in the second sensing mode by the scan driving circuit may be greater than or equal to the width of the first scan signal output in the first sensing mode.

그리고, 스캔 구동 회로는, 다수의 제1 스캔 라인 각각으로 제1 스캔 신호를 출력하는 다수의 제1 스캔 회로를 포함하는 제1 스캔 구동 회로와, 다수의 제2 스캔 라인 각각으로 제2 스캔 신호를 출력하는 다수의 제2 스캔 회로를 포함하는 제2 스캔 구동 회로를 포함할 수 있다.Further, the scan driving circuit includes a first scan driving circuit including a plurality of first scan circuits that output a first scan signal to each of the plurality of first scan lines, and a second scan signal to each of the plurality of second scan lines. It may include a second scan driving circuit including a plurality of second scan circuits for outputting.

이때, 다수의 제1 스캔 회로 중 K번째 제1 스캔 회로로 입력되는 클럭 신호는 다수의 제2 스캔 회로 중 K번째 제2 스캔 회로로 입력되는 클럭 신호와 상이할 수 있다.In this case, the clock signal input to the K-th first scan circuit among the plurality of first scan circuits may be different from the clock signal input to the K-th second scan circuit among the plurality of second scan circuits.

또한, 다수의 제1 스캔 회로 중 적어도 하나의 제1 스캔 회로로 제1 센싱 모드에서 입력되는 클럭 신호와 제2 센싱 모드에서 입력되는 클럭 신호가 상이할 수 있다.Also, a clock signal input in a first sensing mode to at least one first scan circuit among a plurality of first scan circuits may be different from a clock signal input in the second sensing mode.

다른 측면에서, 본 발명의 실시예들은, 디스플레이 패널과, 디스플레이 패널에 내장되거나 적어도 일면에 배치된 전술한 초음파 센서를 포함하는 디스플레이 장치를 제공한다.In another aspect, embodiments of the present invention provide a display device including a display panel and the above-described ultrasonic sensor embedded in the display panel or disposed on at least one surface.

다른 측면에서, 본 발명의 실시예들은, 다수의 제1 스캔 라인 각각으로 제1 스캔 신호를 출력하는 다수의 제1 스캔 회로를 포함하는 제1 스캔 구동 회로와, 다수의 제2 스캔 라인 각각으로 제2 스캔 신호를 출력하는 다수의 제2 스캔 회로를 포함하는 제2 스캔 구동 회로를 포함하고, 제1 센싱 모드에서 하나의 센싱 기간 동안 제1 스캔 구동 회로는 다수의 제1 스캔 라인 중 1개의 제1 스캔 라인으로 제1 스캔 신호를 출력하고 제2 스캔 구동 회로는 다수의 제2 스캔 라인 중 1개의 제2 스캔 라인으로 제2 스캔 신호를 출력하며, 제2 센싱 모드에서 하나의 센싱 기간 동안 제1 스캔 구동 회로는 다수의 제1 스캔 라인 중 N(N≥2)개의 제1 스캔 라인으로 제1 스캔 신호를 동시에 출력하고 제2 스캔 구동 회로는 다수의 제2 스캔 라인 중 N개의 제2 스캔 라인으로 제2 스캔 신호를 동시에 출력하는 스캔 구동 회로를 제공한다.In another aspect, embodiments of the present invention include a first scan driving circuit including a plurality of first scan circuits for outputting a first scan signal to each of a plurality of first scan lines, and a plurality of second scan lines respectively. It includes a second scan driving circuit including a plurality of second scan circuits that output a second scan signal, and during one sensing period in the first sensing mode, the first scan driving circuit includes one of the plurality of first scan lines. The first scan signal is output to the first scan line, and the second scan driving circuit outputs a second scan signal to one second scan line among a plurality of second scan lines, and during one sensing period in the second sensing mode. The first scan driving circuit simultaneously outputs the first scan signal to N (N≥2) first scan lines among the plurality of first scan lines, and the second scan driving circuit simultaneously outputs N second scan lines of the plurality of second scan lines. A scan driving circuit for simultaneously outputting a second scan signal to a scan line is provided.

본 발명의 실시예들에 의하면, 지문을 센싱하는 경우 하나의 픽셀 또는 픽셀 열 단위로 센싱을 수행하여 센싱 데이터의 집적도를 높일 수 있도록 하고, 제스처를 센싱하는 경우 둘 이상의 픽셀 또는 픽셀 열 단위로 센싱을 수행하여 초음파 성능을 향상시켜 제스처 센싱을 수행할 수 있도록 한다.According to embodiments of the present invention, when sensing a fingerprint, sensing is performed in units of one pixel or column of pixels to increase the degree of integration of the sensing data, and when sensing a gesture, sensing is performed in units of two or more pixels or columns of pixels. To improve the ultrasonic performance to perform gesture sensing.

본 발명의 실시예들에 의하면, 제스처를 센싱하는 경우 지문을 센싱하는 경우보다 센싱 횟수나 센싱 기간을 늘려줌으로써, 제스처를 센싱하는 성능을 향상시켜줄 수 있도록 한다.According to embodiments of the present invention, when a gesture is sensed, the number of sensing times or a sensing period is increased compared to the case of sensing a fingerprint, thereby improving the performance of sensing a gesture.

본 발명의 실시예들에 의하면, 지문을 센싱하는 기간과 제스처를 센싱하는 기간에 스캔 구동 회로로 입력되는 클럭 신호를 조정해줌으로써, 동일한 스캔 구동 회로에 의해 지문 센싱과 제스처 센싱을 위한 스캔 구동이 이루어질 수 있도록 한다.According to embodiments of the present invention, by adjusting the clock signal input to the scan driving circuit during the period of sensing a fingerprint and a period of sensing a gesture, scan driving for fingerprint sensing and gesture sensing is performed by the same scan driving circuit. Make it happen.

도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 초음파 센서가 디스플레이 장치에 배치된 구조의 예시를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 초음파 센서의 픽셀 어레이의 회로 구조와 구동 방식의 예시를 나타낸 도면이다.
도 3a와 도 3b는 본 발명의 실시예들에 따른 초음파 센서가 제1 센싱 모드에서 구동하는 방식의 예시를 나타낸 도면이다.
도 4a와 도 4b는 본 발명의 실시예들에 따른 초음파 센서가 제2 센싱 모드에서 구동하는 방식의 예시를 나타낸 도면이다.
도 5a와 도 5b는 본 발명의 실시예들에 따른 초음파 센서가 제2 센싱 모드에서 구동하는 방식의 다른 예시를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 초음파 센서가 제2 센싱 모드에서 구동하는 방식의 다른 예시를 나타낸 도면이다.
도 7a와 도 7b는 본 발명의 실시예들에 따른 초음파 센서가 제2 센싱 모드에서 구동하는 방식의 다른 예시를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 초음파 센서에 포함된 스캔 구동 회로가 제1 센싱 모드에서 구동하는 방식의 예시를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 초음파 센서에 포함된 스캔 구동 회로가 제2 센싱 모드에서 구동하는 방식의 예시를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 초음파 센서가 배치된 디스플레이 장치가 초음파 센서를 이용하여 수행하는 센싱의 예시를 나타낸 도면이다.1 is a diagram illustrating an example of a structure in which an ultrasonic sensor according to embodiments of the present invention is disposed on a display device.
2 is a diagram illustrating an example of a circuit structure and a driving method of a pixel array of an ultrasonic sensor according to embodiments of the present invention.
3A and 3B are diagrams illustrating an example of a method of driving an ultrasonic sensor in a first sensing mode according to embodiments of the present invention.
4A and 4B are diagrams illustrating an example of a method of driving an ultrasonic sensor in a second sensing mode according to embodiments of the present invention.
5A and 5B are diagrams illustrating another example of a method of driving an ultrasonic sensor in a second sensing mode according to embodiments of the present invention.
6 is a diagram illustrating another example of a method of driving an ultrasonic sensor in a second sensing mode according to embodiments of the present invention.
7A and 7B are diagrams illustrating another example of a method of driving an ultrasonic sensor in a second sensing mode according to embodiments of the present invention.
8 is a diagram illustrating an example of a method of driving a scan driving circuit included in an ultrasonic sensor according to embodiments of the present invention in a first sensing mode.
9 is a diagram illustrating an example of a method of driving a scan driving circuit included in an ultrasonic sensor in a second sensing mode according to embodiments of the present invention.
10 is a diagram illustrating an example of sensing performed by a display device on which an ultrasonic sensor is disposed according to embodiments of the present invention using an ultrasonic sensor.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다. 본 명세서 상에서 언급된 "포함한다", "갖는다", "이루어진다" 등이 사용되는 경우 "~만"이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별한 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함할 수 있다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail with reference to exemplary drawings. In adding reference numerals to elements of each drawing, the same elements may have the same numerals as possible even if they are indicated on different drawings. In addition, in describing the present invention, when it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof may be omitted. When "include", "have", "consists of" and the like mentioned in the present specification are used, other parts may be added unless "only" is used. In the case of expressing the constituent elements in the singular, the case including plural may be included unless there is a specific explicit description.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. In addition, in describing the constituent elements of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a) and (b) may be used. These terms are only for distinguishing the component from other components, and the nature, order, order, or number of the component is not limited by the term.

구성 요소들의 위치 관계에 대한 설명에 있어서, 둘 이상의 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속" 등이 된다고 기재된 경우, 둘 이상의 구성 요소가 직접적으로 "연결", "결합" 또는 "접속" 될 수 있지만, 둘 이상의 구성 요소와 다른 구성 요소가 더 "개재"되어 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 여기서, 다른 구성 요소는 서로 "연결", "결합" 또는 "접속" 되는 둘 이상의 구성 요소 중 하나 이상에 포함될 수도 있다.In the description of the positional relationship of the components, when two or more components are described as being "connected", "coupled" or "connected", the two or more components are directly "connected", "coupled" or "connected" "It may be, but it should be understood that two or more components and other components may be further "interposed" to be "connected", "coupled" or "connected". Here, the other components may be included in one or more of two or more components "connected", "coupled" or "connected" to each other.

구성 요소들의 시간 관계 또는 흐름 관계에 대한 설명에 있어서, 예를 들어, "~후에", "~에 이어서", "~다음에", "~전에" 등으로 시간적 선후 관계 또는 흐름적 선후 관계가 설명되는 경우, "바로" 또는 "직접"이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.In the description of the temporal relationship or the flow relationship of the components, for example, a temporal predecessor relationship or a flow predecessor relationship such as “after”, “following”, “after”, “before”, etc. When described, it may also include non-continuous cases unless "directly" or "directly" is used.

한편, 구성 요소에 대한 수치 또는 그 대응 정보(예: 레벨 등)가 언급된 경우, 별도의 명시적 기재가 없더라도, 수치 또는 그 대응 정보는 각종 요인(예: 공정상의 요인, 내부 또는 외부 충격, 노이즈 등)에 의해 발생할 수 있는 오차 범위를 포함하는 것으로 해석될 수 있다.On the other hand, when a numerical value for a component or its corresponding information (e.g., level, etc.) is mentioned, the numerical value or its corresponding information is related to various factors (e.g., process factors, internal or external impacts, etc.) It can be interpreted as including an error range that may be caused by noise, etc.).

도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 초음파 센서(200)가 디스플레이 장치에 배치된 구조의 예시를 나타낸 도면이다.1 is a diagram showing an example of a structure in which an ultrasonic sensor 200 according to embodiments of the present invention is disposed on a display device.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치는, 다수의 게이트 라인, 다수의 데이터 라인 및 다수의 서브픽셀이 배치된 디스플레이 패널(110)과, 디스플레이 패널(110)에 배치된 신호 라인이나 전압 라인을 구동하기 위한 각종 구동 회로를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, a display device according to embodiments of the present invention includes a display panel 110 in which a plurality of gate lines, a plurality of data lines, and a plurality of subpixels are disposed, and a display panel 110 is disposed on the display panel 110. Various driving circuits for driving signal lines or voltage lines may be included.

이러한 디스플레이 장치의 적어도 일면에는, 디스플레이 패널(110)에 접촉되거나 근접한 생체 정보(예: 지문) 또는 제스처 등을 센싱하기 위한 초음파 센서(200) 또는 초음파 센싱 장치가 배치될 수 있다.On at least one surface of the display device, an ultrasonic sensor 200 or an ultrasonic sensing device for sensing biometric information (eg, fingerprint) or gestures in contact with or close to the display panel 110 may be disposed.

또는, 경우에 따라, 이러한 초음파 센서(200)는, 디스플레이 장치의 내부에 내장된 형태로 배치될 수도 있다.Alternatively, in some cases, such an ultrasonic sensor 200 may be disposed inside the display device.

초음파 센서(200)가 디스플레이 장치의 일면에 배치되는 경우, 일 예로, 디스플레이 패널(110)에서 영상이 표시되는 면 상에 커버 글래스(120)가 배치될 수 있다. 그리고, 디스플레이 패널(110)에서 영상이 표시되는 면의 반대편에 초음파 센서(200)가 배치될 수 있다. 즉, 초음파 센서(200)는, 디스플레이 패널(110)에서 커버 글래스(120)가 배치된 면의 반대 면에 배치될 수 있다.When the ultrasonic sensor 200 is disposed on one surface of the display device, for example, the cover glass 120 may be disposed on the surface on which an image is displayed on the display panel 110. In addition, the ultrasonic sensor 200 may be disposed on the opposite side of the surface on which the image is displayed on the display panel 110. That is, the ultrasonic sensor 200 may be disposed on a surface opposite to the surface on which the cover glass 120 is disposed on the display panel 110.

이러한 초음파 센서(200)는, 접착부(300)를 통해 디스플레이 패널(110)과 합착될 수 있다. 그리고, 접착부(300)는, 일 예로, 레진으로 구성될 수 있다.The ultrasonic sensor 200 may be bonded to the display panel 110 through the adhesive part 300. In addition, the adhesive part 300 may be made of resin, for example.

초음파 센서(200)는, 초음파를 발생시키고 디스플레이 패널(110) 상에 배치된 커버 글래스(120)에 접촉된 지문에 반사되는 초음파를 센싱하여 커버 글래스(120)에 접촉된 지문을 인식할 수 있다. 초음파 센서(200)가 디스플레이 패널(110)에서 영상이 표시되는 면의 반대면에 배치되어 센싱을 수행함으로써, 영상이 표시되는 영역을 감소시키지 않으면서 지문 인식이 가능하도록 할 수 있다.The ultrasonic sensor 200 may generate ultrasonic waves and sense ultrasonic waves reflected from a fingerprint contacting the cover glass 120 disposed on the display panel 110 to recognize a fingerprint contacted with the cover glass 120. . The ultrasonic sensor 200 is disposed on the opposite surface of the surface on which the image is displayed on the display panel 110 to perform sensing, thereby enabling fingerprint recognition without reducing an image display area.

구체적으로, 초음파 센서(200)에서 발생된 초음파가 지문의 골(Valley) 부분에 도달하면, 사람의 피부와 커버 글래스(120) 사이에 존재하는 공기에 닿게 된다. 여기서, 커버 글래스(120)와 공기의 음향 임피던스 값의 차이로 인해 공기에 닿은 대부분의 초음파가 반사되게 된다.Specifically, when the ultrasonic wave generated by the ultrasonic sensor 200 reaches the valley of the fingerprint, it touches the air existing between the human skin and the cover glass 120. Here, most of the ultrasonic waves hitting the air are reflected due to the difference in the acoustic impedance value of the cover glass 120 and the air.

그리고, 초음파 센서(200)에서 발생된 초음파가 지문의 마루(Ridge) 부분에 도달하면, 커버 글래스(120)에 접촉된 사람의 피부에 닿게 된다. 여기서, 초음파의 일부가 반사될 수 있으나, 대부분의 초음파는 피부 안에 전달되어 피부 안쪽에서 반사되게 된다.In addition, when the ultrasonic wave generated by the ultrasonic sensor 200 reaches the ridge of the fingerprint, it touches the skin of the person in contact with the cover glass 120. Here, some of the ultrasound waves may be reflected, but most of the ultrasound waves are transmitted into the skin and reflected from the inside of the skin.

따라서, 지문의 골 부분과 마루 부분에 도달하여 반사되는 초음파의 세기와 시기 등에 기초하여, 지문의 골 부분과 마루 부분을 구분하고 지문을 센싱할 수 있다.Accordingly, based on the intensity and timing of ultrasonic waves reflected by reaching the valley and the ridge of the fingerprint, the valley and the ridge of the fingerprint can be distinguished and the fingerprint can be sensed.

이와 같이, 초음파 센서(200)는, 피부의 안쪽까지 센싱하는 방식이므로, 피부 표면의 오염이나 상태에 민감하지 않으며 보안이 우수한 이점을 제공한다. 또한, 디스플레이 패널(110)에서 영상이 표시되는 영역을 감소시키지 않으면서 지문을 센싱할 수 있도록 하여, 디스플레이 장치가 센싱된 지문을 이용한 입력 처리를 수행할 수 있도록 한다.As described above, since the ultrasonic sensor 200 senses the inside of the skin, it is not sensitive to contamination or conditions of the skin surface, and provides an advantage of excellent security. In addition, a fingerprint can be sensed on the display panel 110 without reducing an area in which an image is displayed, so that the display device can perform input processing using the sensed fingerprint.

이러한 초음파 센서(200)는, 초음파 발생을 위한 물질과, 초음파 발생 및 센싱을 위한 여러 회로 소자를 포함할 수 있다.The ultrasonic sensor 200 may include a material for generating ultrasonic waves, and various circuit elements for generating and sensing ultrasonic waves.

일 예로, 초음파 센서(200)는, 기판(210)과, 기판(210)에 배치된 박막 트랜지스터 어레이(220), 제1 패드부(231), 제2 패드부(232)를 포함할 수 있다. 그리고, 박막 트랜지스터 어레이(220)는, 각각의 픽셀에 배치된 픽셀 전극(PXL)을 포함할 수 있으며, 박막 트랜지스터 어레이(220)에 압전 물질(240)과 공통 전극(COM)이 순차적으로 배치될 수 있다.For example, the ultrasonic sensor 200 may include a substrate 210, a thin film transistor array 220 disposed on the substrate 210, a first pad portion 231, and a second pad portion 232. . In addition, the thin film transistor array 220 may include a pixel electrode PXL disposed on each pixel, and the piezoelectric material 240 and the common electrode COM are sequentially disposed on the thin film transistor array 220. I can.

압전 물질(240)은, 일 예로, PZT, ZnO, 페로브스카이트 등의 물질일 수 있으나, 이에 한정되지 아니한다.The piezoelectric material 240 may be, for example, a material such as PZT, ZnO, or perovskite, but is not limited thereto.

공통 전극(COM)은, 접착층(250)을 통해 반사층(260)과 접착될 수 있으며, 반사층(260)에 커버층(270)이 배치될 수 있다.The common electrode COM may be adhered to the reflective layer 260 through the adhesive layer 250, and the cover layer 270 may be disposed on the reflective layer 260.

박막 트랜지스터 어레이(220)와 공통 전극(COM) 등으로 신호, 전압 등을 공급하는 컨트롤러(400)는, 연성 인쇄 회로(290)와 본딩부(280)를 통해 기판(210)에 배치된 제2 패드부(232)와 전기적으로 연결될 수 있다.The controller 400 for supplying signals, voltages, etc. to the thin film transistor array 220 and the common electrode COM, etc., is provided with a second device disposed on the substrate 210 through the flexible printed circuit 290 and the bonding unit 280. It may be electrically connected to the pad part 232.

박막 트랜지스터 어레이(220)에는, 초음파를 발생시키는 구동과 지문에 반사되는 초음파의 센싱을 위한 트랜지스터와, 픽셀 전극(PXL) 등이 배치될 수 있다.In the thin film transistor array 220, a transistor for driving generating ultrasonic waves and sensing ultrasonic waves reflected by a fingerprint, a pixel electrode PXL, and the like may be disposed.

박막 트랜지스터 어레이(220)에 배치된 픽셀 전극(PXL)은, 공통 전극(COM)과 캐패시터(C)를 형성할 수 있다.The pixel electrode PXL disposed on the thin film transistor array 220 may form a common electrode COM and a capacitor C.

그리고, 박막 트랜지스터 어레이(220)에 배치된 픽셀 전극(PXL)과 공통 전극(COM)에 인가되는 전압에 의해 압전 물질(240)을 진동시켜 초음파를 발생시킬 수 있다.Further, the piezoelectric material 240 may be vibrated by a voltage applied to the pixel electrode PXL and the common electrode COM disposed on the thin film transistor array 220 to generate ultrasonic waves.

이러한 픽셀 전극(PXL)을 포함하는 박막 트랜지스터 어레이(220)와, 압전 물질(240) 및 공통 전극(COM)은 회로적으로 픽셀 어레이로 볼 수도 있다.The thin film transistor array 220 including the pixel electrode PXL, the piezoelectric material 240, and the common electrode COM may be circuitly viewed as a pixel array.

공통 전극(COM)은, 일 예로, 은 잉크를 코팅하는 방식을 통해 배치될 수 있으며, 경우에 따라, 압전 물질(240) 전체를 덮는 형태로 배치되거나, 일정한 패턴으로 배치될 수도 있다.The common electrode COM may be disposed, for example, by coating silver ink, and in some cases, may be disposed to cover the entire piezoelectric material 240 or may be disposed in a certain pattern.

반사층(260)은, 일 예로, 구리로 구성될 수 있으며, 지문에서 반사되어 돌아오는 초음파를 박막 트랜지스터 어레이(220)로 반사시켜주는 기능을 할 수 있다. 또한, 압전 물질(240)의 진동에 의해 발생된 초음파가 반사층(260)에서 반사되도록 하여 초음파가 특정 방향으로만 발산되도록 할 수도 있다.The reflective layer 260 may be made of copper, for example, and may function to reflect ultrasonic waves reflected from the fingerprint and returned to the thin film transistor array 220. In addition, ultrasonic waves generated by vibration of the piezoelectric material 240 may be reflected from the reflective layer 260 so that the ultrasonic waves are emitted only in a specific direction.

커버층(270)은, 일 예로, 폴리이미드로 구성될 수 있으며, 초음파 센서(200)의 픽셀 어레이와 반사층(260) 등을 캡핑하는 기능을 제공할 수 있다.The cover layer 270 may be formed of, for example, polyimide, and may provide a function of capping the pixel array and the reflective layer 260 of the ultrasonic sensor 200.

픽셀 어레이를 구동하기 위한 신호와 전압은, 컨트롤러(400)로부터 공급될 수 있다. 또는, 경우에 따라, 고전압이 요구되지 않는 신호 등은 디스플레이 패널(110)의 구동을 위해 배치된 구동 회로로부터 공급될 수도 있다.Signals and voltages for driving the pixel array may be supplied from the controller 400. Alternatively, in some cases, a signal or the like that does not require a high voltage may be supplied from a driving circuit arranged to drive the display panel 110.

도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 초음파 센서(200)의 픽셀 어레이의 회로 구조와 구동 방식의 예시를 나타낸 도면이다.2 is a diagram illustrating an example of a circuit structure and driving method of a pixel array of an ultrasonic sensor 200 according to embodiments of the present invention.

도 2를 참조하면, 초음파 센서(200)의 픽셀 어레이에 배치된 4개의 픽셀을 예시적으로 나타낸 것으로서, 픽셀 어레이에는 픽셀에 배치된 트랜지스터의 구동을 위한 스캔 신호(SCO)를 공급하는 스캔 라인(SCL)과, 각종 전압 라인, 센싱 라인 등이 배치될 수 있다.Referring to FIG. 2, as an exemplary illustration of four pixels disposed in a pixel array of an ultrasonic sensor 200, a scan line for supplying a scan signal SCO for driving a transistor disposed in the pixel array ( SCL), various voltage lines, sensing lines, and the like may be disposed.

각각의 픽셀에는, 초음파를 발생시키고 수신되는 초음파의 센싱을 위한 각종 회로 소자가 배치될 수 있으며, 일 예로, 도 2에 도시된 예시와 같이, 3개의 트랜지스터(T1, T2, T3)와 1개의 캐패시터(C)가 배치될 수 있다. 그리고, 픽셀에 배치된 트랜지스터(T1, T2, T3)가 N 타입인 경우를 예시로 나타내고 있으나, 경우에 따라 전체 또는 일부 트랜지스터는 P 타입으로 배치될 수도 있다.In each pixel, various circuit elements for generating ultrasonic waves and sensing received ultrasonic waves may be disposed. As an example, as shown in FIG. 2, three transistors T1, T2, T3 and one A capacitor C may be disposed. Further, a case in which the transistors T1, T2, and T3 disposed in the pixel are of the N type is illustrated as an example, but in some cases, all or some of the transistors may be disposed in the P type.

제1 트랜지스터(T1)는, 제1 스캔 라인(SCL1)에 인가되는 제1 스캔 신호(SCO1)에 의해 제어된다. 즉, 제1 트랜지스터(T1)의 게이트 노드는 제1 스캔 라인(SCL1)과 전기적으로 연결될 수 있다. 그리고, 제1 트랜지스터(T1)는, 제1 구동 전압 라인(DVL1)과 픽셀 전극(PXL)에 대응하는 센싱 노드(Ns) 사이에 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서, 각각의 픽셀에서, 픽셀 전극(PXL)과 공통 전극(COM)은 캐패시터(C)를 형성할 수 있다.The first transistor T1 is controlled by the first scan signal SCO1 applied to the first scan line SCL1. That is, the gate node of the first transistor T1 may be electrically connected to the first scan line SCL1. In addition, the first transistor T1 may be electrically connected between the first driving voltage line DVL1 and the sensing node Ns corresponding to the pixel electrode PXL. Here, in each pixel, the pixel electrode PXL and the common electrode COM may form a capacitor C.

제1 스캔 라인(SCL1)으로 제1 스캔 신호(SCO1)가 인가되어 제1 트랜지스터(T1)가 턴-온 되면, 제1 구동 전압(DV1)이 센싱 노드(Ns)에 인가된다. 이러한 제1 구동 전압(DV1)은, 높은 전압 레벨을 갖는 펄스 형태의 교류 전압일 수 있으며, 일 예로, +100V에서 -100V로 스윙하는 교류 전압일 수 있다. 그리고, 제2 구동 전압 라인(DVL2)을 통해 공통 전극(COM)으로 제2 구동 전압(DV2)이 인가되며, 제2 구동 전압(DV2)은 정전압일 수 있다. 또한, 경우에 따라, 픽셀 전극(PXL)으로 정전압이 인가되고, 공통 전극(COM)으로 교류 전압이 인가될 수도 있다. 이러한 경우, 공통 전극(COM)은 일정한 형태로 분리되어 배치될 수도 있다.When the first scan signal SCO1 is applied to the first scan line SCL1 and the first transistor T1 is turned on, the first driving voltage DV1 is applied to the sensing node Ns. The first driving voltage DV1 may be an AC voltage in the form of a pulse having a high voltage level. For example, the first driving voltage DV1 may be an AC voltage swinging from +100V to -100V. In addition, the second driving voltage DV2 is applied to the common electrode COM through the second driving voltage line DVL2, and the second driving voltage DV2 may be a constant voltage. Also, in some cases, a constant voltage may be applied to the pixel electrode PXL, and an AC voltage may be applied to the common electrode COM. In this case, the common electrode COM may be separated and disposed in a certain shape.

캐패시터(C)의 양단에 교류 전압인 제1 구동 전압(DV1)과 정전압인 제2 구동 전압(DV2)이 인가된 상태이므로, 픽셀 전극(PXL)과 공통 전극(COM) 사이에 배치된 압전 물질(240)이 진동하여 초음파를 발생시킬 수 있다.A piezoelectric material disposed between the pixel electrode PXL and the common electrode COM because the first driving voltage DV1, which is an AC voltage, and the second driving voltage DV2, which is a constant voltage, are applied to both ends of the capacitor C. 240 may vibrate to generate ultrasonic waves.

제2 트랜지스터(T2)는, 제2 스캔 라인(SCL2)에 인가되는 제2 스캔 신호(SCO2)에 의해 제어된다. 즉, 제2 트랜지스터(T2)의 게이트 노드는 제2 스캔 라인(SCL2)과 전기적으로 연결될 수 있다. 그리고, 제2 트랜지스터(T2)는, 제3 트랜지스터(T3)와 센싱 라인(SSL) 사이에 전기적으로 연결될 수 있다.The second transistor T2 is controlled by the second scan signal SCO2 applied to the second scan line SCL2. That is, the gate node of the second transistor T2 may be electrically connected to the second scan line SCL2. In addition, the second transistor T2 may be electrically connected between the third transistor T3 and the sensing line SSL.

제2 스캔 라인(SCL2)으로 제2 스캔 신호(SCO2)가 인가되어 제2 트랜지스터(T2)가 턴-온 되면, 센싱 라인(SSL)을 통해 신호를 검출할 수 있는 상태가 된다.When the second scan signal SCO2 is applied to the second scan line SCL2 and the second transistor T2 is turned on, a signal can be detected through the sensing line SSL.

제3 트랜지스터(T3)는, 센싱 노드(Ns)의 전압 레벨에 의해 제어된다. 즉, 제3 트랜지스터(T3)의 게이트 노드는 센싱 노드(Ns)와 전기적으로 연결될 수 있다. 그리고, 제3 트랜지스터(T3)는, 센싱 전압 라인(SVL)과 제2 트랜지스터(T2) 사이에 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서, 센싱 전압 라인(SVL)을 통해 공급되는 센싱 전압(SV)은 정전압일 수 있다.The third transistor T3 is controlled by the voltage level of the sensing node Ns. That is, the gate node of the third transistor T3 may be electrically connected to the sensing node Ns. In addition, the third transistor T3 may be electrically connected between the sensing voltage line SVL and the second transistor T2. Here, the sensing voltage SV supplied through the sensing voltage line SVL may be a constant voltage.

픽셀에서 발산된 초음파가 반사되어 수신되면, 수신된 초음파에 의해 압전 물질(240)의 분극 상태가 변동하게 된다. 따라서, 압전 물질(240)의 하부에 배치된 픽셀 전극(PXL), 즉, 센싱 노드(Ns)의 전압 레벨이 변동될 수 있다.When the ultrasonic wave emitted from the pixel is reflected and received, the polarization state of the piezoelectric material 240 is changed by the received ultrasonic wave. Accordingly, the voltage level of the pixel electrode PXL disposed under the piezoelectric material 240, that is, the sensing node Ns may be varied.

센싱 노드(Ns)의 전압 레벨이 변동하면, 변동되는 전압 레벨에 따라 제3 트랜지스터(T3)가 턴-온되거나, 턴-오프 될 수 있다. 그리고, 제2 트랜지스터(T2)가 턴-온 된 상태에서 제3 트랜지스터(T3)가 턴-온, 턴-오프 됨에 따라, 센싱 전압(SV)이 센싱 라인(SSL)을 통해 검출될 수 있다.When the voltage level of the sensing node Ns fluctuates, the third transistor T3 may be turned on or turned off according to the changed voltage level. In addition, as the third transistor T3 is turned on and off while the second transistor T2 is turned on, the sensing voltage SV may be detected through the sensing line SSL.

이러한 초음파 발생과 센싱은 픽셀 열 단위로 순차적으로 수행될 수도 있고, 서로 다른 영역에서 초음파 발생과 센싱이 동시에 이루어질 수도 있다.Such ultrasonic generation and sensing may be sequentially performed in units of pixel columns, or ultrasonic generation and sensing may be simultaneously performed in different regions.

일 예로, 순차적으로 초음파 발생과 센싱을 수행하는 경우, A열의 픽셀을 구동하는 제1 스캔 라인(SCL11)으로 제1 스캔 신호(SCO11)가 인가되어 제1 트랜지스터(T1)가 턴-온 된다. 제1 트랜지스터(T1)가 턴-온 됨에 따라 A열의 픽셀에서 초음파가 발생되게 된다.For example, when ultrasonic generation and sensing are sequentially performed, the first scan signal SCO11 is applied to the first scan line SCL11 that drives the pixels in column A, and the first transistor T1 is turned on. As the first transistor T1 is turned on, ultrasonic waves are generated in the pixels in column A.

그리고, A열의 픽셀에 배치된 제1 트랜지스터(T1)가 턴-오프 된 후, A열의 픽셀을 구동하는 제2 스캔 라인(SCL21)으로 제2 스캔 신호(SCO21)가 인가되어 제2 트랜지스터(T2)가 턴-온 될 수 있다. 따라서, 반사되는 초음파에 의해 센싱 노드(Ns)의 전압 레벨이 변동되면, 제3 트랜지스터(T3)가 턴-온, 턴-오프 되며 센싱 라인(SSL)을 통해 신호가 검출될 수 있다.In addition, after the first transistor T1 disposed in the pixel in column A is turned off, the second scan signal SCO21 is applied to the second scan line SCL21 driving the pixels in column A, and the second transistor T2 ) Can be turned on. Accordingly, when the voltage level of the sensing node Ns is changed by the reflected ultrasonic wave, the third transistor T3 is turned on and off, and a signal may be detected through the sensing line SSL.

이후, B열의 픽셀에서 동일한 방식으로 초음파 발생과 센싱이 순차적으로 수행될 수 있다.Thereafter, ultrasonic generation and sensing may be sequentially performed in the same manner in the pixels in column B.

이와 같이, 픽셀 열 단위로 초음파 발생과 센싱을 순차적으로 수행함으로써, 초음파 발생 영역에서 센싱이 이루어지도록 할 수 있다.In this way, by sequentially performing ultrasonic generation and sensing in units of pixel columns, sensing may be performed in the ultrasonic generation region.

다른 예로, 동시에 초음파 발생과 센싱을 수행하는 경우, A열의 픽셀을 구동하는 제1 스캔 라인(SCL11)으로 제1 스캔 신호(SCO11)가 인가되고, 동시에 B열의 픽셀을 구동하는 제2 스캔 라인(SCL22)으로 제2 스캔 신호(SCO22)가 인가될 수 있다.As another example, when ultrasound generation and sensing are performed at the same time, the first scan signal SCO11 is applied to the first scan line SCL11 driving the pixels in column A, and the second scan line driving the pixels in column B ( The second scan signal SCO22 may be applied to the SCL22.

따라서, A열의 픽셀에 배치된 제1 트랜지스터(T1)가 턴-온 되어, A열의 픽셀에서 초음파가 발생되게 된다.Accordingly, the first transistor T1 disposed in the pixel in column A is turned on, so that ultrasonic waves are generated in the pixel in column A.

그리고, B열의 픽셀에 배치된 제2 트랜지스터(T2)가 턴-온 되어, B열의 픽셀에서 초음파의 센싱이 이루어질 수 있다.Further, the second transistor T2 disposed in the pixel in column B is turned on, so that ultrasonic sensing may be performed in the pixel in column B.

즉, 인접한 픽셀에서 초음파 발생과 센싱을 수행하도록 함으로써, 초음파가 발생과 센싱이 동일한 기간에 수행되도록 할 수도 있다.That is, by performing ultrasonic generation and sensing in adjacent pixels, ultrasonic generation and sensing may be performed in the same period.

이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 초음파 센서(200)는, 픽셀의 구동 타이밍의 제어를 통해, 초음파 발생 영역에서 센싱이 이루어지도록 하거나, 초음파 발생과 센싱이 인접한 영역에서 동시에 이루어지도록 할 수도 있다.As described above, the ultrasonic sensor 200 according to the embodiments of the present invention may allow sensing to occur in an ultrasonic generation region or to simultaneously generate ultrasonic waves and sensing in an adjacent region by controlling the driving timing of pixels. have.

또한, 본 발명의 실시예들은, 센싱 모드에 따라 인접한 복수의 픽셀에서 동시에 초음파 발생이나 센싱을 수행할 수 있도록 함으로써, 초음파 센서(200)의 센싱 성능을 향상시켜줄 수 있도록 한다.In addition, embodiments of the present invention enable ultrasonic generation or sensing to be performed simultaneously in a plurality of adjacent pixels according to a sensing mode, thereby improving the sensing performance of the ultrasonic sensor 200.

일 예로, 초음파 센서(200)는, 제1 센싱 모드에서 하나의 픽셀 또는 하나의 픽셀 열 단위로 초음파 발생과 센싱을 수행함으로써, 지문 센싱과 같은 높은 해상도가 요구되는 센싱을 수행할 수 있다.As an example, the ultrasonic sensor 200 may perform sensing requiring high resolution such as fingerprint sensing by performing ultrasonic generation and sensing in units of one pixel or one column of pixels in the first sensing mode.

그리고, 초음파 센서(200)는, 제2 센싱 모드에서 N(N≥2)개의 픽셀 또는 N개의 픽셀 열 단위로 초음파 발생과 센싱을 수행함으로써, 초음파가 발생되고 센싱되는 영역의 유효 면적을 증가시켜 제스처 센싱과 같이 높은 센싱 성능이 요구되는 센싱을 수행하도록 할 수 있다.In addition, the ultrasonic sensor 200 increases the effective area of an area where ultrasonic waves are generated and sensed by generating and sensing ultrasonic waves in units of N (N≥2) pixels or N pixel columns in the second sensing mode. Sensing that requires high sensing performance, such as gesture sensing, can be performed.

본 발명의 실시예들에 따른 초음파 센서(200)는, 일 예로, 픽셀 어레이의 픽셀을 구동하는 타이밍의 제어를 통해 제1 센싱 모드와 제2 센싱 모드로 구동될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은, 지문 센싱 기능과 제스처 센싱 기능을 하나의 초음파 센서(200)를 통해 제공할 수 있도록 한다.The ultrasonic sensor 200 according to the embodiments of the present invention may be driven in a first sensing mode and a second sensing mode through, for example, controlling timing of driving pixels of a pixel array. Accordingly, embodiments of the present invention allow a fingerprint sensing function and a gesture sensing function to be provided through one ultrasonic sensor 200.

이하에서는, 본 발명의 실시예들에 따른 초음파 센서(200)가 제1 센싱 모드와 제2 센싱 모드에서 구동되는 방식을 구체적인 예시와 함께 설명한다.Hereinafter, a method in which the ultrasonic sensor 200 according to embodiments of the present invention is driven in a first sensing mode and a second sensing mode will be described with specific examples.

도 3a와 도 3b는 본 발명의 실시예들에 따른 초음파 센서(200)가 제1 센싱 모드에서 구동하는 방식의 예시를 나타낸 도면이다.3A and 3B are diagrams illustrating an example of a method of driving the ultrasonic sensor 200 in a first sensing mode according to embodiments of the present invention.

도 3a를 참조하면, 4개의 픽셀 열을 예시로 나타낸 것으로서, 픽셀 어레이에는, A열의 픽셀을 구동하는 2개의 스캔 라인(SCL11, SCL21), B열의 픽셀을 구동하는 2개의 스캔 라인(SCL12, SCL22), C열의 픽셀을 구동하는 2개의 스캔 라인(SCL13, SCL23), D열의 픽셀을 구동하는 2개의 스캔 라인(SCL14, SCL24)이 배치될 수 있다.Referring to FIG. 3A, as an example, four pixel columns are shown. In a pixel array, two scan lines SCL11 and SCL21 for driving pixels in column A, and two scan lines SCL12 and SCL22 for driving pixels in column B. ), two scan lines SCL13 and SCL23 for driving the pixels in column C, and two scan lines SCL14 and SCL24 for driving the pixels in column D may be disposed.

그리고, 픽셀로 제1 구동 전압(DV1), 제2 구동 전압(DV2) 및 센싱 전압(SV)을 공급하기 위한, 제1 구동 전압 라인(DVL1), 제2 구동 전압 라인(DVL2) 및 센싱 전압 라인(SVL)이 배치될 수 있다.In addition, a first driving voltage line DVL1, a second driving voltage line DVL2, and a sensing voltage for supplying the first driving voltage DV1, the second driving voltage DV2, and the sensing voltage SV to the pixel. Lines SVL may be arranged.

여기서, 픽셀이 배치된 영역의 외측에는 센싱 라인(SSL)과 전기적으로 연결된 센싱 트랜지스터(Tsen), 센싱 트랜지스터(Tsen)를 제어하는 센싱 제어 라인(SECL) 및 센싱 라인(SSL)을 통해 신호를 검출하는 검출 라인(ROL) 등이 배치될 수 있다.Here, a signal is detected through a sensing transistor Tsen electrically connected to the sensing line SSL, a sensing control line SECL, and a sensing line SSL for controlling the sensing transistor Tsen, outside the region where the pixel is disposed. A detection line ROL or the like may be disposed.

초음파의 발생과 센싱이 인접한 영역에서 동시에 수행되는 경우를 예시로 설명하면, A열의 픽셀이 구동되어 A열의 픽셀에서 초음파가 발생될 수 있다. 그리고, B열의 픽셀에서 초음파 센싱이 이루어질 수 있다. 이후, B열의 픽셀, C열의 픽셀에서 순차적으로 초음파를 발생시키고, C열의 픽셀, D열의 픽셀에서 순차적으로 초음파 센싱을 수행할 수 있다.When the generation and sensing of ultrasonic waves are simultaneously performed in an adjacent region as an example, the pixels in column A may be driven to generate ultrasonic waves in the pixels in column A. In addition, ultrasonic sensing may be performed on the pixels in column B. Thereafter, ultrasonic waves may be sequentially generated in a pixel in column B and a pixel in column C, and ultrasonic sensing may be sequentially performed in a pixel in column C and a pixel in column D.

여기서, 제1 스캔 신호(SCO1)나 제2 스캔 신호(SCO2)의 펄스 폭은 W1으로 동일할 수 있으며, W1에 대응하는 기간을 하나의 센싱 기간으로 볼 수도 있다. 그리고, 1개의 제1 스캔 라인(SCL1)과 1개의 제2 스캔 라인(SCL2)이 동시에 구동되며 초음파 발생과 센싱이 수행될 수 있다.Here, the pulse width of the first scan signal SCO1 or the second scan signal SCO2 may be the same as W1, and a period corresponding to W1 may be viewed as one sensing period. Further, one first scan line SCL1 and one second scan line SCL2 are driven simultaneously, and ultrasonic generation and sensing may be performed.

즉, 본 발명의 실시예들에 따른 초음파 센서(200)는, 제1 센싱 모드로 구동되는 경우, 하나의 센싱 기간 동안, 다수의 제1 스캔 라인(SCL1) 중 1개의 제1 스캔 라인(SCL1)으로 제1 스캔 신호(SCO1)를 출력하고, 다수의 제2 스캔 라인(SCL2) 중 1개의 제2 스캔 라인(SCL2)으로 제2 스캔 신호(SCO2)를 출력하여 센싱을 수행할 수 있다.That is, when the ultrasonic sensor 200 according to the embodiments of the present invention is driven in the first sensing mode, during one sensing period, one first scan line SCL1 among the plurality of first scan lines SCL1 ) To output the first scan signal SCO1 and to output the second scan signal SCO2 to one second scan line SCL2 among the plurality of second scan lines SCL2 to perform sensing.

B열의 픽셀에서 초음파가 발생되는 기간을 예시로 설명하면, B열의 픽셀에 배치된 제1 트랜지스터(T1)를 제어하는 제1 스캔 라인(SCL12)으로 제1 트랜지스터(T1)를 턴-온 시키는 제1 스캔 신호(SCO12)가 인가된다. 그리고, 동시에 C열의 픽셀에 배치된 제2 트랜지스터(T2)를 제어하는 제2 스캔 라인(SCL23)으로 제2 트랜지스터(T2)를 턴-온 시키는 제2 스캔 신호(SCO23)가 인가된다.When the period in which the ultrasound waves are generated in the pixels in column B is described as an example, the first scan line SCL12 that controls the first transistor T1 disposed in the pixels in column B is used to turn on the first transistor T1. 1 scan signal SCO12 is applied. At the same time, a second scan signal SCO23 for turning on the second transistor T2 is applied to the second scan line SCL23 for controlling the second transistor T2 disposed in the pixel of column C.

따라서, B열의 픽셀에서 초음파가 발생되고 C열의 픽셀에서 초음파 센싱이 이루어질 수 있다.Accordingly, ultrasonic waves may be generated in the pixels in column B and ultrasonic sensing may be performed in the pixels in column C.

이때, C열의 픽셀에 배치된 제2 트랜지스터(T2)가 모두 턴-온 상태이므로, 센싱이 이루어질 수 있는 상태가 되나, C열의 픽셀 각각에 대한 센싱은 센싱 트랜지스터(Tsen)의 동작에 따라 순차적으로 이루어질 수 있다.At this time, since all the second transistors T2 arranged in the pixels in column C are turned on, sensing can be performed. However, sensing of each pixel in column C is sequentially performed according to the operation of the sensing transistor Tsen. Can be done.

일 예로, 도 3a에 도시된 예시와 같이, 2개의 센싱 트랜지스터(Tsen1, Tsen2)가 배치된 경우, 제1 센싱 제어 라인(SECL1)으로 제1 센싱 트랜지스터(Tsen1)를 턴-온 시키는 레벨의 제1 센싱 제어 신호(SECO1)가 인가된다. 제1 센싱 트랜지스터(Tsen1)가 턴-온 되므로, 제1 센싱 트랜지스터(Tsen1)와 연결된 센싱 라인(SSL)이 검출 라인(ROL1, ROL2)과 전기적으로 연결될 수 있다.For example, as illustrated in FIG. 3A, when two sensing transistors Tsen1 and Tsen2 are disposed, the first sensing transistor Tsen1 is turned on by the first sensing control line SECL1. 1 The sensing control signal SECO1 is applied. Since the first sensing transistor Tsen1 is turned on, the sensing line SSL connected to the first sensing transistor Tsen1 may be electrically connected to the detection lines ROL1 and ROL2.

따라서, C열의 픽셀 중 첫 번째 행에 배치된 픽셀의 초음파 수신에 따라 제1 검출 라인(ROL1)을 통해 신호가 검출될 수 있다. 그리고, C열의 픽셀 중 세 번째 행에 배치된 픽셀의 초음파 수신에 따라 제2 검출 라인(ROL2)을 통해 신호가 검출될 수 있다.Accordingly, a signal may be detected through the first detection line ROL1 according to ultrasonic reception of a pixel arranged in the first row among the pixels in column C. In addition, a signal may be detected through the second detection line ROL2 according to ultrasonic reception of a pixel arranged in a third row among the pixels in column C.

이후, 도 3b에 도시된 예시와 같이, 제1 센싱 트랜지스터(Tsen1)는 턴-오프 되고, 제2 센싱 제어 라인(SECL2)으로 제2 센싱 트랜지스터(Tsen2)를 턴-온 시키는 레벨의 제2 센싱 제어 신호(SECO1)가 인가된다. 제2 센싱 트랜지스터(Tsen2)가 턴-온 되므로, 제2 센싱 트랜지스터(Tsen2)와 연결된 센싱 라인(SSL)이 검출 라인(ROL1, ROL2)과 전기적으로 연결될 수 있다.Thereafter, as illustrated in FIG. 3B, the first sensing transistor Tsen1 is turned off, and the second sensing transistor Tsen2 is turned on through the second sensing control line SECL2. The control signal SECO1 is applied. Since the second sensing transistor Tsen2 is turned on, the sensing line SSL connected to the second sensing transistor Tsen2 may be electrically connected to the detection lines ROL1 and ROL2.

따라서, C열의 픽셀 중 두 번째 행에 배치된 픽셀의 초음파 수신에 따른 신호가 제1 검출 라인(ROL1)을 통해 검출되고, C열의 픽셀 중 네 번째 행에 배치된 픽셀의 초음파 수신에 따른 신호가 제2 검출 라인(ROL2)을 통해 검출될 수 있다.Accordingly, a signal according to ultrasonic reception of a pixel arranged in the second row among the pixels in column C is detected through the first detection line ROL1, and a signal according to ultrasonic reception of a pixel arranged in the fourth row among the pixels in column C is detected. It may be detected through the second detection line ROL2.

이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 초음파 센서(200)는, 제1 센싱 모드에서, 하나의 픽셀 단위로 신호 검출을 수행함으로써, 지문 센싱과 같이 높은 해상도가 요구되는 센싱을 수행할 수 있다.As described above, in the first sensing mode, the ultrasonic sensor 200 according to the present invention detects a signal in units of one pixel, thereby performing sensing requiring high resolution, such as fingerprint sensing. .

도 4a와 도 4b는 본 발명의 실시예들에 따른 초음파 센서(200)가 제2 센싱 모드에서 구동하는 방식의 예시를 나타낸 도면이다.4A and 4B are diagrams illustrating an example of a method of driving the ultrasonic sensor 200 in a second sensing mode according to embodiments of the present invention.

도 4a를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 초음파 센서(200)는, 제2 센싱 모드에서 하나의 센싱 기간 동안, 다수의 제1 스캔 라인(SCL1) 중 N(N≥2)개의 제1 스캔 라인(SCL1)으로 제1 스캔 신호(SCO1)를 출력하고, 다수의 제2 스캔 라인(SCL2) 중 N개의 제2 스캔 라인(SCl2)으로 제2 스캔 신호(SCO2)를 출력할 수 있다.Referring to FIG. 4A, the ultrasonic sensor 200 according to embodiments of the present invention includes N (N≥2) first scan lines SCL1 among a plurality of first scan lines SCL1 during one sensing period in the second sensing mode. A first scan signal SCO1 may be output to one scan line SCL1, and a second scan signal SCO2 may be outputted to N second scan lines SCl2 among a plurality of second scan lines SCL2. .

여기서, 제1 스캔 신호(SCO1)가 인가되는 N개의 제1 스캔 라인(SCL1)은 서로 인접한 픽셀을 구동하는 제1 스캔 라인(SCL1)일 수 있다. 그리고, 제2 스캔 신호(SCO2)가 인가되는 N개의 제2 스캔 라인(SCL2)은 서로 인접할 픽셀을 구동하는 제2 스캔 라인(SCL2)일 수 있다.Here, the N first scan lines SCL1 to which the first scan signal SCO1 is applied may be a first scan line SCL1 for driving adjacent pixels. In addition, the N second scan lines SCL2 to which the second scan signal SCO2 is applied may be a second scan line SCL2 driving pixels adjacent to each other.

따라서, 인접한 N개의 픽셀 또는 N개의 픽셀 열에서 초음파 발생이나 센싱이 이루어질 수 있다.Accordingly, ultrasonic generation or sensing may be performed in N adjacent pixels or N pixel columns.

N이 2인 경우를 예시로 설명하면, A열의 픽셀을 구동하는 제1 스캔 라인(SCL11)으로 제1 스캔 신호(SCO11)가 인가되고, B열의 픽셀을 구동하는 제1 스캔 라인(SCL12)으로 제1 스캔 신호(SCO12)가 인가된다. 따라서, A열의 픽셀과 B열의 픽셀에 배치된 제1 트랜지스터(T1)가 턴-온 되어, A열의 픽셀과 B열의 픽셀에서 초음파가 발생될 수 있다.When N is 2 as an example, the first scan signal SCO11 is applied to the first scan line SCL11 for driving the pixels in column A, and the first scan line SCL12 for driving the pixels in column B. The first scan signal SCO12 is applied. Accordingly, the first transistor T1 disposed in the pixel of column A and the pixel of column B is turned on, so that ultrasonic waves may be generated in the pixel of column A and the pixel of column B.

동시에 C열의 픽셀을 구동하는 제2 스캔 라인(SCL23)으로 제2 스캔 신호(SCO23)가 인가되고, D열의 픽셀을 구동하는 제2 스캔 라인(SCL24)으로 제2 스캔 신호(SCO24)가 인가될 수 있다. 따라서, C열의 픽셀과 D열의 픽셀에 배치된 제2 트랜지스터(T2)가 턴-온 되어, C열의 픽셀과 D열의 픽셀에서 초음파의 센싱이 이루어질 수 있다.At the same time, the second scan signal SCO23 is applied to the second scan line SCL23 driving the pixels in column C, and the second scan signal SCO24 is applied to the second scan line SCL24 driving the pixels in column D. I can. Accordingly, the second transistor T2 disposed in the pixel of column C and the pixel of column D is turned on, so that ultrasonic sensing can be performed in the pixel of column C and the pixel of column D.

즉, 제2 센싱 모드에서, 인접한 2개의 픽셀 열에서 초음파가 발생되도록 하고, 동시에 인접한 2개의 픽셀 열에서 초음파의 센싱이 이루어질 수 있도록 한다.That is, in the second sensing mode, ultrasonic waves are generated in two adjacent pixel columns, and ultrasonic waves are simultaneously sensed in two adjacent pixel columns.

따라서, 동일한 기간에 초음파가 발생되고 센싱되는 유효 면적이 증가하게 된다. 그리고, 유효 면적으로 증가로 인해 픽셀 전극(PXL)과 공통 전극(COM)으로 구동 전압이 인가될 경우 압전 물질(240)을 통해 발생되는 압력이 증가하여 초음파 센서(200)의 초음파 발생 성능이 향상될 수 있다.Accordingly, the effective area to be sensed and generated by ultrasonic waves in the same period increases. In addition, when a driving voltage is applied to the pixel electrode PXL and the common electrode COM due to the increase in effective area, the pressure generated through the piezoelectric material 240 increases, thereby improving the ultrasonic generation performance of the ultrasonic sensor 200 Can be.

그리고, 초음파 센서(200)의 초음파 발생 성능이 향상됨에 따라 제2 센싱 모드에서 높은 센싱 성능이 요구되는 제스처를 센싱할 수 있도록 한다.Further, as the ultrasonic generation performance of the ultrasonic sensor 200 is improved, a gesture requiring high sensing performance can be sensed in the second sensing mode.

C열의 픽셀과 D열의 픽셀에서 초음파의 센싱은, 일 예로, 센싱 트랜지스터(Tsen)의 구동에 따라 순차적으로 이루어질 수도 있다.The sensing of ultrasonic waves in the pixels in column C and in the pixels in column D may be performed sequentially according to, for example, driving of the sensing transistor Tsen.

도 4a에 도시된 예시와 같이, A열의 픽셀과 B열의 픽셀에서 초음파가 발생되는 기간 중 제1 센싱 제어 라인(SECL1)으로 제1 센싱 트랜지스터(Tsen1)를 턴-온 시키는 제1 센싱 제어 신호(SECO1)가 인가될 수 있다.As illustrated in FIG. 4A, a first sensing control signal for turning on the first sensing transistor Tsen1 through the first sensing control line SECL1 during a period in which ultrasonic waves are generated in the pixels in column A and in the pixels in column B ( SECO1) can be applied.

제1 센싱 트랜지스터(Tsen1)가 턴-온 됨에 따라, C열의 픽셀과 D열의 픽셀 중 첫 번째 행과 세 번째 행에 배치된 픽셀에서 초음파 수신에 따른 신호가 제1 검출 라인(ROL1)과 제2 검출 라인(ROL2)을 통해 검출될 수 있다.As the first sensing transistor Tsen1 is turned on, the first detection line ROL1 and the second detection line ROL1 and the second detection line receive a signal from the pixels arranged in the first and third rows among the pixels in column C and D. It may be detected through the detection line ROL2.

그리고, 도 4b에 도시된 예시와 같이, 제1 센싱 트랜지스터(Tsen1)가 턴-오프 되고, 제2 센싱 제어 라인(SECL2)으로 제2 센싱 트랜지스터(Tsen2)를 턴-온 시키는 제2 센싱 제어 신호(SECO2)가 인가될 수 있다.And, as illustrated in FIG. 4B, a second sensing control signal for turning-off the first sensing transistor Tsen1 and turning on the second sensing transistor Tsen2 through the second sensing control line SECL2 (SECO2) can be applied.

제2 센싱 트랜지스터(Tsen2)가 턴-온 됨에 따라, C열의 픽셀과 D열의 픽셀 중 두 번째 행과 세 번째 행에 배치된 픽셀에서의 초음파 수신에 따른 신호가 제1 검출 라인(ROL1)과 제2 검출 라인(ROL2)을 통해 검출될 수 있다.As the second sensing transistor Tsen2 is turned on, a signal according to ultrasonic reception from the pixels arranged in the second and third rows among the pixels in column C and D is generated from the first detection line ROL1. 2 It may be detected through the detection line ROL2.

이와 같이, 초음파 센싱 영역의 일변의 길이를 초음파 발생 영역의 일변의 길이와 동일하게 해줌으로써, 증가된 유효 면적을 통해 발생된 초음파에 대한 센싱이 효과적으로 이루어지도록 할 수 있다. 즉, 초음파 센싱 영역의 크기, 형태 등이 초음파 발생 영역의 크기, 형태 등과 대응되도록 함으로써, 초음파 발생 영역의 유효 면적이 변경되는 경우에도 수신되는 초음파를 센싱하는 특성을 유지할 수 있도록 한다.In this way, by making the length of one side of the ultrasonic sensing region equal to the length of one side of the ultrasonic generation region, it is possible to effectively sense the ultrasonic waves generated through the increased effective area. That is, by making the size and shape of the ultrasonic sensing region correspond to the size and shape of the ultrasonic generation region, it is possible to maintain a characteristic of sensing received ultrasonic waves even when the effective area of the ultrasonic generation region is changed.

여기서, 제2 센싱 모드에서 하나의 센싱 기간, 즉, 제1 스캔 신호(SCO1)와 제2 스캔 신호(SCO2)의 폭 W2은 제1 센싱 모드에서의 제1 스캔 신호(SCO1)와 제2 스캔 신호(SCO2)의 폭 W1과 동일할 수 있다.Here, in the second sensing mode, one sensing period, that is, the width W2 of the first scan signal SCO1 and the second scan signal SCO2, is the first scan signal SCO1 and the second scan in the first sensing mode. It may be the same as the width W1 of the signal SCO2.

이때, 제2 센싱 모드에서는 N개의 픽셀 또는 N개의 픽셀 열 단위로 초음파 발생을 수행하므로, 제1 센싱 모드에서 1회 센싱을 수행하는 기간 동안 제2 센싱 모드에서 N회 센싱을 수행할 수도 있다.In this case, since ultrasound is generated in units of N pixels or N pixel columns in the second sensing mode, sensing may be performed N times in the second sensing mode during a period in which sensing is performed once in the first sensing mode.

일 예로, 동일한 기간 동안, 제1 센싱 모드에서 K번째 픽셀 열에서 초음파 발생이 1회 이루어지고, 제2 센싱 모드에서 K번째 픽셀 열에서 초음파 발생이 N회 이루어질 수 있다.For example, during the same period, ultrasonic waves may be generated once in a K-th pixel column in a first sensing mode, and ultrasonic waves may be generated in a K-th pixel column in the second sensing mode N times.

따라서, 제2 센싱 모드에서 동일한 기간 동안 획득되는 센싱 데이터의 수를 증가시켜 제스처 센싱의 정확도를 높여줄 수도 있다.Accordingly, the accuracy of gesture sensing may be improved by increasing the number of sensing data acquired during the same period in the second sensing mode.

또는, 제2 센싱 모드에서 하나의 센싱 기간의 길이를 제1 센싱 모드에서 하나의 센싱 기간의 길이보다 길게 설정할 수도 있다.Alternatively, the length of one sensing period in the second sensing mode may be set longer than the length of one sensing period in the first sensing mode.

도 5a와 도 5b는 본 발명의 실시예들에 따른 초음파 센서(200)가 제2 센싱 모드에서 구동하는 방식의 다른 예시를 나타낸 도면이다.5A and 5B are diagrams illustrating another example of a method of driving the ultrasonic sensor 200 in a second sensing mode according to embodiments of the present invention.

도 5a를 참조하면, 초음파 센서(200)는, 제2 센싱 모드에서, N개의 픽셀 또는 픽셀 열에서 초음파를 발생시키고, N개의 픽셀 또는 픽셀 열에서 수신되는 초음파를 센싱할 수 있다. 도 5a에 도시된 예시는, A열의 픽셀과 B열의 픽셀에서 초음파를 발생시키고, C열의 픽셀과 D열의 픽셀에서 초음파를 센싱하는 경우를 예시로 나타낸다.Referring to FIG. 5A, in the second sensing mode, the ultrasonic sensor 200 may generate ultrasonic waves in N pixels or columns of pixels and sense ultrasonic waves received in the N pixels or columns of pixels. The example illustrated in FIG. 5A is an example of generating ultrasonic waves in a pixel in column A and a pixel in column B, and sensing the ultrasonic wave in a pixel in column C and a pixel in column D.

초음파 발생을 위해 A열의 픽셀과 B열의 픽셀을 구동하는 제1 스캔 라인(SCL11, SCL12)으로 제1 스캔 신호(SCO11, SCO12)가 인가된다. 그리고, 초음파 센싱을 위해 C열의 픽셀과 D열의 픽셀을 구동하는 제2 스캔 라인(SCL23, SCL24)으로 제2 스캔 신호(SCO23, SCO24)가 인가된다.The first scan signals SCO11 and SCO12 are applied to the first scan lines SCL11 and SCL12 that drive the pixels in column A and the pixels in column B to generate ultrasonic waves. Further, the second scan signals SCO23 and SCO24 are applied to the second scan lines SCL23 and SCL24 that drive the pixels in column C and the pixels in column D for ultrasonic sensing.

여기서, 제1 스캔 신호(SCO1)와 제2 스캔 신호(SCO2)의 폭 W2'은 제1 센싱 모드에서 제1 스캔 신호(SCO1)와 제2 스캔 신호(SCO2)의 폭 W1보다 길 수 있다.Here, the width W2' of the first scan signal SCO1 and the second scan signal SCO2 may be longer than the width W1 of the first scan signal SCO1 and the second scan signal SCO2 in the first sensing mode.

일 예로, 제2 센싱 모드에서 제1 스캔 신호(SCO1)의 폭 W2'은 제1 센싱 모드에서 제1 스캔 신호(SCO1)의 폭 W1의 N배일 수 있다. 즉, 도 5a에 도시된 예시에서, 제2 센싱 모드에서 제1 스캔 신호(SCO1)의 폭 W2'는 제1 센싱 모드에서 제1 스캔 신호(SCO1)의 폭 W1의 2배일 수 있다.As an example, the width W2' of the first scan signal SCO1 in the second sensing mode may be N times the width W1 of the first scan signal SCO1 in the first sensing mode. That is, in the example shown in FIG. 5A, the width W2' of the first scan signal SCO1 in the second sensing mode may be twice the width W1 of the first scan signal SCO1 in the first sensing mode.

이와 같이, 제2 센싱 모드에서 N개의 픽셀 열 단위로 초음파 발생과 센싱을 수행함에 따라, 하나의 센싱 기간의 길이를 제1 센싱 모드에서 하나의 센싱 기간의 길이보다 길게 설정할 수 있다.In this way, as ultrasound generation and sensing are performed in units of N pixel columns in the second sensing mode, the length of one sensing period may be set to be longer than the length of one sensing period in the first sensing mode.

따라서, 초음파를 발생시키고 반사되는 초음파를 수신하기 위한 기간을 충분히 확보할 수 있어, 제2 센싱 모드에서 제스처 센싱의 성능을 높여줄 수 있다.Accordingly, it is possible to sufficiently secure a period for generating ultrasonic waves and receiving the reflected ultrasonic waves, thereby improving the performance of gesture sensing in the second sensing mode.

C열의 픽셀과 D열의 픽셀에서 초음파의 센싱은, 일 예로, 센싱 트랜지스터(Tsen)의 동작에 따라 순차적으로 이루어질 수 있다.The sensing of ultrasonic waves in the pixels in column C and the pixels in column D may be performed sequentially according to an operation of the sensing transistor Tsen, for example.

도 5a에 도시된 예시와 같이, A열의 픽셀과 B열의 픽셀에서 초음파가 발생된 상태에서 C열의 픽셀과 D열의 픽셀에 배치된 제2 트랜지스터(T2)가 턴-온 된다. 그리고, 제1 센싱 트랜지스터(Tsen1)가 턴-온 되어, C열의 픽셀과 D열의 픽셀 중 첫 번째 행과 세 번째 행에 배치된 픽셀에서의 초음파 수신에 따른 신호가 제1 검출 라인(ROL1)과 제2 검출 라인(ROL2)을 통해 검출될 수 있다.As illustrated in FIG. 5A, while ultrasonic waves are generated in the pixels in column A and in the pixels in column B, the second transistor T2 disposed in the pixels in column C and in the pixels in column D is turned on. In addition, the first sensing transistor Tsen1 is turned on, so that a signal according to ultrasonic wave reception from the pixels arranged in the first and third rows among the pixels in column C and D is transmitted to the first detection line ROL1. It may be detected through the second detection line ROL2.

그리고, 도 5b에 도시된 예시와 같이, 제2 센싱 트랜지스터(Tsen2)가 턴-온 되어, C열의 픽셀과 D열의 픽셀 중 두 번째 행과 네 번째 행에 배치된 픽셀에서의 초음파 수신에 따른 신호가 제1 검출 라인(ROL1)과 제2 검출 라인(ROL2)을 통해 검출될 수 있다.And, as shown in the example shown in FIG. 5B, the second sensing transistor Tsen2 is turned on, so that a signal according to ultrasound reception at the pixels arranged in the second and fourth rows among the pixels in column C and D May be detected through the first detection line ROL1 and the second detection line ROL2.

또는, 경우에 따라, 제1 센싱 트랜지스터(Tsen1)와 제2 센싱 트랜지스터(Tsen2)를 동시에 턴-온 시키면서, 초음파 발생 영역과 대응되는 초음파 센싱 영역에서 센싱이 이루어지도록 할 수도 있다.Alternatively, in some cases, the first sensing transistor Tsen1 and the second sensing transistor Tsen2 may be simultaneously turned on and sensing may be performed in the ultrasonic sensing region corresponding to the ultrasonic generation region.

도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 초음파 센서(200)가 제2 센싱 모드에서 구동하는 방식의 다른 예시를 나타낸 도면이다.6 is a diagram illustrating another example of a method of driving the ultrasonic sensor 200 in a second sensing mode according to embodiments of the present invention.

도 6을 참조하면, 초음파 센서(200)는, 제2 센싱 모드에서 A열의 픽셀과 B열의 픽셀을 통해 초음파를 발생시키고, C열의 픽셀과 D열의 픽셀을 통해 수신되는 초음파를 센싱할 수 있다.Referring to FIG. 6, the ultrasonic sensor 200 may generate ultrasonic waves through pixels in column A and pixels in column B in the second sensing mode, and sense ultrasonic waves received through pixels in column C and pixels in column D.

이때, 센싱 라인(SSL)과 검출 라인(ROL) 사이에 전기적으로 연결된 제1 센싱 트랜지스터(Tsen1)와 제2 센싱 트랜지스터(Tsen2)가 동시에 턴-온 될 수 있다. In this case, the first sensing transistor Tsen1 and the second sensing transistor Tsen2 electrically connected between the sensing line SSL and the detection line ROL may be turned on at the same time.

따라서, 초음파 발생과 센싱이 이루어지는 기간에, C열의 픽셀과 D열의 픽셀 중 첫 번째 행과 두 번째 행에 배치된 픽셀에서 초음파 수신에 따른 신호가 동시에 제1 검출 라인(ROL1)을 통해 검출될 수 있다.Therefore, in the period in which the ultrasonic wave is generated and sensed, a signal according to ultrasonic reception may be simultaneously detected through the first detection line ROL1 in pixels arranged in the first and second rows of the pixels in column C and D. have.

그리고, C열의 픽셀과 D열의 픽셀 중 세 번째 행과 네 번째 행에 배치된 픽셀에서 초음파 수신에 따른 신호가 동시에 제2 검출 라인(ROL2)을 통해 검출될 수 있다. In addition, a signal according to ultrasonic wave reception may be simultaneously detected through the second detection line ROL2 in pixels arranged in the third row and the fourth row among the pixels in column C and column D.

즉, 센싱 트랜지스터(Tsen)가 턴-온 되는 기간에 신호가 검출되는 초음파 센싱 영역의 크기, 형태가 초음파 발생 영역의 크기, 형태와 거의 동일해질 수 있다.That is, the size and shape of the ultrasonic sensing region in which a signal is detected during the turn-on period of the sensing transistor Tsen may be substantially the same as the size and shape of the ultrasonic generation region.

따라서, 초음파 센싱 영역의 면적이 초음파 발생 영역의 면적과 동일하게 함으로써, 제2 센싱 모드에서 초음파 센싱이 효과적으로 이루어질 수 있도록 한다. 그리고, 초음파 발생과 센싱이 수행되는 단위 영역이 제1 센싱 모드에 비하여 N²배 확장된 것과 같은 효과를 제공할 수 있다.Accordingly, by making the area of the ultrasonic sensing area equal to the area of the ultrasonic generating area, ultrasonic sensing can be effectively performed in the second sensing mode. Then, the unit area ultrasonic generator and sensing is performed can provide the same effect as N ² fold expanded compared to the first sensing mode.

또한, 본 발명의 실시예들에 따른 초음파 센서(200)는, 전술한 예시와 같이 초음파 발생과 센싱을 인접한 영역에서 동시에 수행할 수도 있으나, 동일한 영역에서 순차적으로 수행할 수도 있다.In addition, the ultrasonic sensor 200 according to the embodiments of the present invention may simultaneously perform ultrasonic generation and sensing in an adjacent region as in the above-described example, but may sequentially perform ultrasonic generation in the same region.

도 7a와 도 7b는 본 발명의 실시예들에 따른 초음파 센서(200)가 제2 센싱 모드에서 구동하는 방식의 다른 예시를 나타낸 도면이다.7A and 7B are diagrams illustrating another example of a method of driving the ultrasonic sensor 200 in a second sensing mode according to embodiments of the present invention.

도 7a를 참조하면, 초음파 센서(200)는, 제2 센싱 모드에서 2개의 픽셀 열을 통해 초음파를 발생시키고, 2개의 픽셀 열을 통해 초음파를 센싱할 수 있다.Referring to FIG. 7A, in the second sensing mode, the ultrasonic sensor 200 may generate ultrasonic waves through two pixel rows and sense ultrasonic waves through two pixel rows.

여기서, 초음파 발생과 센싱이 이루어지는 기간의 길이 W2'는 제1 센싱 모드에서 하나의 센싱 기간의 길이인 W1의 2배일 수 있다.Here, the length W2' of the period during which the ultrasonic generation and sensing are performed may be twice as long as W1, which is the length of one sensing period in the first sensing mode.

A열의 픽셀과 B열의 픽셀을 통해 초음파를 발생시키는 경우를 예시로 설명하면, 초음파 센서(200)는, 하나의 센싱 기간 중 초기 일부 기간 동안 A열의 픽셀과 B열의 픽셀을 구동하는 제1 스캔 라인(SCL11, SCL12)으로 제1 스캔 신호(SCO11, SCO12)를 출력한다. 따라서, A열의 픽셀과 B열의 픽셀을 통해 초음파가 발생될 수 있다.An example of generating ultrasonic waves through pixels in column A and pixels in column B is described as an example. The ultrasonic sensor 200 includes a first scan line for driving pixels in column A and pixels in column B during an initial part of one sensing period. The first scan signals SCO11 and SCO12 are output to (SCL11 and SCL12). Accordingly, ultrasonic waves may be generated through the pixels in column A and the pixels in column B.

여기서, 초음파 센서(200)는, A열의 픽셀과 B열의 픽셀을 통해 초음파가 발생된 이후, A열의 픽셀과 B열의 픽셀을 통해 수신되는 초음파를 센싱 할 수 있다.Here, the ultrasonic sensor 200 may sense ultrasonic waves received through the pixels in column A and through the pixels in column B after ultrasonic waves are generated through the pixels in column A and the pixels in column B.

도 7b를 참조하면, A열의 픽셀과 B열의 픽셀에서 초음파가 발생된 이후 A열의 픽셀과 B열의 픽셀에 배치된 제1 트랜지스터(T1)는 턴-오프 된다. 그리고, A열의 픽셀과 B열의 픽셀을 구동하는 제2 스캔 라인(SCL21, SCL22)으로 제2 스캔 신호(SCO21, SCO22)가 인가된다.Referring to FIG. 7B, after ultrasonic waves are generated in the pixels in column A and in the pixels in column B, the first transistor T1 disposed in the pixels in column A and in the pixels in column B is turned off. Further, the second scan signals SCO21 and SCO22 are applied to the second scan lines SCL21 and SCL22 that drive the pixels in column A and the pixels in column B.

따라서, A열의 픽셀과 B열의 픽셀에 배치된 제2 트랜지스터(T2)가 턴-온 되어, A열의 픽셀과 B열의 픽셀에서 수신되는 초음파를 센싱할 수 있는 상태가 된다.Accordingly, the second transistor T2 disposed in the pixel in column A and in the pixel in column B is turned on, so that ultrasonic waves received from the pixel in column A and the pixel in column B can be sensed.

이때, 센싱 라인(SSL)과 연결된 제1 센싱 트랜지스터(Tsen1)와 제2 센싱 트랜지스터(Tsen2)가 순차적으로 턴-온 되며 신호가 검출될 수도 있고, 도 7b에 도시된 예시와 같이, 제1 센싱 트랜지스터(Tsen1)와 제2 센싱 트랜지스터(Tsen2)가 동시에 턴-온 되어 신호가 검출될 수도 있다.At this time, the first sensing transistor Tsen1 and the second sensing transistor Tsen2 connected to the sensing line SSL are sequentially turned on and a signal may be detected. As shown in FIG. 7B, the first sensing transistor Tsen1 and the second sensing transistor Tsen2 are sequentially turned on. The transistor Tsen1 and the second sensing transistor Tsen2 are turned on at the same time to detect a signal.

이와 같이, 초음파가 발생된 영역에서 초음파를 센싱함으로써, 초음파 센싱 성능을 향상시켜줄 수 있다.In this way, ultrasonic sensing performance may be improved by sensing ultrasonic waves in the region where ultrasonic waves are generated.

특히, 제2 센싱 모드에서 하나의 센싱 기간의 길이 W2'가 제1 센싱 모드에서 하나의 센싱 기간의 길이 W1보다 긴 경우에 발생 기간과 센싱 기간을 시분할하여 센싱을 수행함으로써, 동일한 영역에서 초음파 발생과 센싱이 이루어지는 경우에도 수신되는 초음파를 센싱하기 위한 시간을 충분히 확보하도록 할 수 있다.Particularly, when the length W2' of one sensing period in the second sensing mode is longer than the length W1 of one sensing period in the first sensing mode, sensing is performed by time-dividing the occurrence period and the sensing period to generate ultrasonic waves in the same area. Even when over-sensing is performed, it is possible to secure enough time for sensing the received ultrasound.

그리고, 이러한 경우 제1 센싱 모드에서 초음파 발생과 센싱은, 경우에 따라, 인접한 영역에서 동시에 수행될 수도 있고, 동일한 영역에서 순차적으로 수행될 수도 있다.In this case, the generation and sensing of ultrasonic waves in the first sensing mode may be performed simultaneously in an adjacent region or may be sequentially performed in the same region.

전술한 본 발명의 실시예들에 따른 초음파 센서(200)는, 제1 센싱 모드와 제2 센싱 모드로 구동됨으로써, 높은 해상도가 요구되는 지문 센싱과 높은 초음파 발생 성능이 요구되는 제스처 센싱을 수행할 수 있다.The ultrasonic sensor 200 according to the above-described embodiments of the present invention is driven in a first sensing mode and a second sensing mode to perform fingerprint sensing requiring high resolution and gesture sensing requiring high ultrasonic generation performance. I can.

그리고, 초음파 센서(200)는, 픽셀 어레이의 스캔 라인(SCL)으로 인가되는 스캔 신호(SCO)의 제어와 센싱 제어 라인(SECL)으로 인가되는 센싱 제어 신호(SECO)의 제어를 통해 제1 센싱 모드와 제2 센싱 모드로 구동될 수 있다.In addition, the ultrasonic sensor 200 performs first sensing through control of a scan signal SCO applied to the scan line SCL of the pixel array and a sensing control signal SECO applied to the sensing control line SECL. It can be driven in a mode and a second sensing mode.

도 8과 도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 초음파 센서(200)에 포함된 스캔 구동 회로(SDC)의 구조와 구동 방식의 예시를 나타낸 도면이다.8 and 9 are diagrams showing examples of the structure and driving method of a scan driving circuit (SDC) included in the ultrasonic sensor 200 according to embodiments of the present invention.

여기서, 도 8은 스캔 구동 회로(SDC)가 제1 센싱 모드에서 구동하는 방식의 예시를 나타낸 것이고, 도 9는 스캔 구동 회로(SDC)가 제2 센싱 모드에서 구동하는 방식의 예시를 나타낸 것이다.Here, FIG. 8 shows an example of a method of driving the scan driving circuit SDC in a first sensing mode, and FIG. 9 illustrates an example of a method of driving the scan driving circuit SDC in a second sensing mode.

도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 스캔 구동 회로(SDC)는, 픽셀 어레이에 배치된 제1 스캔 라인(SCL1)을 구동하는 제1 스캔 구동 회로(SDC1)와 제2 스캔 라인(SCL2)을 구동하는 제2 스캔 구동 회로(SDC2)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 8, the scan driving circuit SDC according to embodiments of the present invention includes a first scan driving circuit SDC1 and a second scan line driving a first scan line SCL1 disposed in a pixel array. A second scan driving circuit SDC2 for driving SCL2 may be included.

제1 스캔 구동 회로(SDC1)는, 다수의 제1 스캔 라인(SCL1) 각각으로 제1 스캔 신호(SCO1)를 출력하는 다수의 제1 스캔 회로(SC1)를 포함할 수 있다. 그리고, 제2 스캔 구동 회로(SDC2)는, 다수의 제2 스캔 라인(SCL2) 각각으로 제2 스캔 신호(SCO2)를 출력하는 다수의 제2 스캔 회로(SC2)를 포함할 수 있다.The first scan driving circuit SDC1 may include a plurality of first scan circuits SC1 outputting a first scan signal SCO1 to each of the plurality of first scan lines SCL1. Further, the second scan driving circuit SDC2 may include a plurality of second scan circuits SC2 that output a second scan signal SCO2 to each of the plurality of second scan lines SCL2.

여기서, 각각의 스캔 회로(SC)는, 일 예로, 턴-온 레벨의 신호의 출력을 제어하는 풀-업 트랜지스터(Tup)와, 턴-오프 레벨의 신호의 출력을 제어하는 풀-다운 트랜지스터(Tdown)를 포함할 수 있다. 풀-업 트랜지스터(Tup)는, Q 노드의 전압 레벨에 의해 제어되고, 스캔 라인(SCL)으로 게이트 하이 전압(VGH)의 출력을 제어할 수 있다. 그리고, 풀-다운 트랜지스터(Tdown)는, QB 노드의 전압 레벨에 의해 제어되고, 스캔 라인(SCL)으로 게이트 로우 전압(VGL)의 출력을 제어할 수 있다.Here, each scan circuit SC includes, for example, a pull-up transistor Tup that controls the output of a turn-on level signal, and a pull-down transistor that controls the output of a turn-off level signal ( Tdown). The pull-up transistor Tup may be controlled by the voltage level of the Q node and may control the output of the gate high voltage VGH through the scan line SCL. In addition, the pull-down transistor Tdown may be controlled by the voltage level of the QB node and may control the output of the gate low voltage VGL through the scan line SCL.

각각의 스캔 회로(SC)로 인가되는 스타트 신호(VST1, VST2)는 스캔 회로(SC)의 구동 시작 타이밍을 제어할 수 있다. 그리고, 스캔 회로(SC)로 인가되는 클럭 신호(CLK), 리셋 신호(Reset) 등에 의해 Q 노드와 QB 노드의 전압 레벨이 제어되며 스캔 신호(SCO)가 출력될 수 있다.The start signals VST1 and VST2 applied to each of the scan circuits SC may control the driving start timing of the scan circuit SC. Further, voltage levels of the Q node and the QB node are controlled by the clock signal CLK and the reset signal Reset applied to the scan circuit SC, and the scan signal SCO may be output.

이때, 제1 스캔 구동 회로(SDC1)에 포함된 다수의 제1 스캔 회로(SC1) 중 K번째 제1 스캔 회로(SC1K)로 입력되는 클럭 신호(CLK)는 제2 스캔 구동 회로(SDC2)에 포함된 다수의 제2 스캔 회로(SC2) 중 K번째 제2 스캔 회로(SC2K)로 입력되는 클럭 신호(CLK)와 상이할 수 있다. 여기서, 클럭 신호(CLK)가 상이하다는 것은 클럭 신호(CLK)의 위상이 상이한 것을 의미할 수 있다.At this time, the clock signal CLK input to the K-th first scan circuit SC1K among the plurality of first scan circuits SC1 included in the first scan driving circuit SDC1 is transmitted to the second scan driving circuit SDC2. It may be different from the clock signal CLK input to the K-th second scan circuit SC2K among the plurality of included second scan circuits SC2. Here, the difference in the clock signal CLK may mean that the phase of the clock signal CLK is different.

일 예로, 4개의 클럭 신호(CLK1, CLK2, CLK3, CLK4)에 의해 스캔 호로(SC)가 구동되는 경우를 예시로 설명하면, 제1 스캔 구동 회로(SDC1)의 첫 번째 제1 스캔 회로(SC11)로 제2 클럭 신호(CLK2)가 입력된다. 그리고, 제2 스캔 구동 회로(SDC2)의 첫 번째 제2 스캔 회로(SC21)로 제1 클럭 신호(CLK1)가 입력된다.As an example, when the scan path SC is driven by the four clock signals CLK1, CLK2, CLK3, CLK4, the first scan circuit SC11 of the first scan driving circuit SDC1 ) To the second clock signal CLK2. Then, the first clock signal CLK1 is input to the first second scan circuit SC21 of the second scan driving circuit SDC2.

또한, 제1 스캔 구동 회로(SDC1)의 두 번째, 세 번째 및 네 번째 제1 스캔 회로(SC12, SC13, SC14)로 각각 제3 클럭 신호(CLK3), 제4 클럭 신호(CLK4) 및 제1 클럭 신호(CLK1)가 입력된다. 그리고, 제2 스캔 구동 회로(SDC2)의 두 번째, 세 번째 및 네 번째 제2 스캔 회로(SC22, SC23, SC24)로 각각 제2 클럭 신호(CLK2), 제3 클럭 신호(CLK3) 및 제4 클럭 신호(CLK4)가 입력된다.In addition, the second, third, and fourth first scan circuits SC12, SC13, and SC14 of the first scan driving circuit SDC1 are used to form a third clock signal CLK3, a fourth clock signal CLK4, and a first The clock signal CLK1 is input. In addition, the second, third, and fourth second scan circuits SC22, SC23, and SC24 of the second scan driving circuit SDC2 use the second clock signal CLK2, the third clock signal CLK3, and the fourth The clock signal CLK4 is input.

초음파 발생을 위한 제1 스캔 신호(SCO1)를 출력하는 제1 스캔 구동 회로(SDC1)와 수신되는 초음파 센싱을 위한 제2 스캔 신호(SCO2)를 출력하는 제2 스캔 구동 회로(SDC2)는 동일한 기간에 서로 다른 영역을 구동할 수 있다. 따라서, 제1 스캔 구동 회로(SDC1)와 제2 스캔 구동 회로(SDC2)에 포함된 K번째 스캔 회로(SC)는 서로 다른 클럭 신호(CLK)에 의해 구동될 수 있다.The first scan driving circuit SDC1 that outputs the first scan signal SCO1 for generating ultrasonic waves and the second scan driving circuit SDDC2 that outputs the second scan signal SCO2 for ultrasonic sensing received are the same period. Different areas can be driven on. Accordingly, the K-th scan circuit SC included in the first scan driving circuit SDC1 and the second scan driving circuit SDC2 may be driven by different clock signals CLK.

그리고, 본 발명의 실시예들에 따른 스캔 구동 회로(SDC)는, 제2 센싱 모드로 구동되는 경우 제1 센싱 모드에서 이용되는 클럭 신호(CLK)와 다른 클럭 신호(CLK)를 이용하여 구동될 수 있다.In addition, when the scan driving circuit SDC according to the embodiments of the present invention is driven in the second sensing mode, the scan driving circuit SDC may be driven using a clock signal CLK different from the clock signal CLK used in the first sensing mode. I can.

도 9를 참조하면, 제1 스캔 구동 회로(SDC1)에 포함된 다수의 제1 스캔 회로(SC1)는, 일 예로, 제1 클럭 신호(CLK1)와 제2 클럭 신호(CLK2)에 의해 구동될 수 있다.Referring to FIG. 9, a plurality of first scan circuits SC1 included in the first scan driving circuit SDC1 may be driven by, for example, a first clock signal CLK1 and a second clock signal CLK2. I can.

즉, 제2 센싱 모드에서 제1 스캔 구동 회로(SDC1)에 포함된 다수의 제1 스캔 회로(SC1) 중 N개의 제1 스캔 회로(SC1)는 동시에 제1 스캔 신호(SCO1)를 출력하므로, 동일한 클럭 신호(CLK)에 의해 구동될 수 있다.That is, in the second sensing mode, the N first scan circuits SC1 among the plurality of first scan circuits SC1 included in the first scan driving circuit SDC1 simultaneously output the first scan signal SCO1, It may be driven by the same clock signal CLK.

일 예로, 도 9에 도시된 예시와 같이, 제1 스캔 구동 회로(SDC1)에 포함된 첫 번째 제1 스캔 회로(SC11)와 두 번째 제1 스캔 회로(SC12)는 제2 클럭 신호(CLK2)를 입력받고, 세 번째 제1 스캔 회로(SC13)와 네 번째 제1 스캔 회로(SC14)는 제1 클럭 신호(CLK1)를 입력받아 구동될 수 있다.As an example, as illustrated in FIG. 9, the first first scan circuit SC11 and the second first scan circuit SC12 included in the first scan driving circuit SDC1 are a second clock signal CLK2. Is received, and the third first scan circuit SC13 and the fourth first scan circuit SC14 may be driven by receiving the first clock signal CLK1.

또한, 제2 스캔 구동 회로(SDC2)에 포함된 첫 번째 제2 스캔 회로(SC21)와 두 번째 제2 스캔 회로(SC22)는 제1 클럭 신호(CLK1)를 입력받고, 세 번째 제2 스캔 회로(SC23)와 네 번째 제2 스캔 회로(SC24)는 제2 클럭 신호(CLK2)를 입력받아 구동될 수 있다.In addition, the first second scan circuit SC21 and the second second scan circuit SC22 included in the second scan driving circuit SDC2 receive the first clock signal CLK1, and the third second scan circuit The SC23 and the fourth second scan circuit SC24 may be driven by receiving the second clock signal CLK2.

이와 같이, 제1 스캔 구동 회로(SDC1)에 포함된 K번째 제1 스캔 회로(SC1K)와 제2 스캔 구동 회로(SDC2)에 포함된 K번째 제2 스캔 회로(SC2K)를 다른 클럭 신호(CLK)를 이용하여 구동함으로써, 인접한 픽셀 영역에서 초음파 발생과 센싱을 수행할 수 있도록 한다.In this way, the K-th first scan circuit SC1K included in the first scan driving circuit SDC1 and the K-th second scan circuit SC2K included in the second scan driving circuit SDC2 are converted to different clock signals CLK. ) To generate and sense ultrasonic waves in adjacent pixel areas.

그리고, 제2 센싱 모드로 구동되는 경우 제1 센싱 모드에서 이용되는 클럭 신호(CLK)와 다른 클럭 신호(CLK)를 이용하여 스캔 회로(SC)를 구동함으로써, N개의 픽셀 또는 픽셀 열을 이용한 초음파 발생과 센싱을 수행할 수 있도록 한다.And, when driving in the second sensing mode, by driving the scan circuit SC using a clock signal CLK different from the clock signal CLK used in the first sensing mode, ultrasonic waves using N pixels or pixel columns It allows generation and sensing to be performed.

여기서, 제2 센싱 모드에서 클럭 신호(CLK)와 제1 센싱 모드에서 클럭 신호(CLK)가 다르다는 것은, 클럭 신호(CLK)의 개수, 폭, 위상 등이 다른 것을 의미할 수 있다.Here, the difference between the clock signal CLK in the second sensing mode and the clock signal CLK in the first sensing mode may mean that the number, width, and phase of the clock signals CLK are different.

일 예로, 제2 센싱 모드에서 복수의 스캔 라인(SCL)을 동시에 구동하므로, 제1 센싱 모드에서 이용되는 클럭 신호(CLK)보다 적은 개수의 클럭 신호(CLK)가 제2 센싱 모드에서 이용될 수 있다.For example, since a plurality of scan lines SCL are simultaneously driven in the second sensing mode, a smaller number of clock signals CLK than the clock signals CLK used in the first sensing mode can be used in the second sensing mode. have.

또는, 제2 센싱 모드에서 하나의 센싱 기간의 길이가 제1 센싱 모드보다 길 수 있으므로, 제2 센싱 모드에서 이용되는 클럭 신호(CLK)의 폭이 제1 센싱 모드에서 이용되는 클럭 신호(CLK)의 폭보다 클 수 있다.Alternatively, since the length of one sensing period in the second sensing mode may be longer than that of the first sensing mode, the width of the clock signal CLK used in the second sensing mode is the clock signal CLK used in the first sensing mode. Can be larger than the width of

이와 같이, 제1 센싱 모드와 제2 센싱 모드에서 스캔 신호(SCO)의 출력을 위해 이용되는 클럭 신호(CLK)를 변경해줌으로써, 제1 센싱 모드에서 하나의 픽셀 단위로 초음파 발생 및 센싱을 수행하고, 제2 센싱 모드에서 N개(또는 N²개)의 픽셀 단위로 초음파 발생 및 센싱을 수행할 수 있도록 한다.In this way, by changing the clock signal CLK used for outputting the scan signal SCO in the first sensing mode and the second sensing mode, ultrasonic generation and sensing are performed in units of one pixel in the first sensing mode. , In the second sensing mode, ultrasound generation and sensing may be performed in units of N (or N ² ) pixels.

도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 초음파 센서(200)가 배치된 디스플레이 장치가 초음파 센서(200)를 이용하여 수행하는 센싱의 예시를 나타낸 도면이다.10 is a diagram illustrating an example of sensing performed by the display device on which the ultrasonic sensor 200 is disposed according to embodiments of the present invention using the ultrasonic sensor 200.

도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 초음파 센서(200)는, 일 예로, 디스플레이 패널(110)에서 영상이 표시되는 면의 반대 면에 배치되어 센싱을 수행할 수 있다.Referring to FIG. 10, an ultrasonic sensor 200 according to embodiments of the present invention may be disposed on a surface opposite to a surface on which an image is displayed on the display panel 110 to perform sensing.

그리고, 초음파 센서(200)는, 제1 센싱 모드에서 하나의 픽셀 단위로 초음파 발생 및 센싱을 수행하므로, 픽셀 단위로 신호를 검출하여 높은 해상도가 요구되는 지문 센싱을 수행할 수 있다.Further, since the ultrasonic sensor 200 generates and senses ultrasonic waves in units of one pixel in the first sensing mode, it is possible to perform fingerprint sensing requiring high resolution by detecting a signal in units of pixels.

또한, 초음파 센서(200)는, 제2 센싱 모드에서 N개(또는 N²개)의 픽셀 단위로 초음파 발생 및 센싱을 수행하므로, 초음파 발생 성능을 향상시켜 고성능이 요구되는 제스처 센싱을 수행할 수 있다.In addition, since the ultrasonic sensor 200 generates and senses ultrasonic waves in units of N (or N ² ) pixels in the second sensing mode, it is possible to perform gesture sensing requiring high performance by improving ultrasonic generation performance. have.

전술한 본 발명의 실시예들에 의하면, 센싱 모드에 따라 초음파 센서(200)가 N개(또는 N²개)의 픽셀 단위로 초음파 발생과 센싱을 수행할 수 있도록 하여, 초음파 발생 영역의 유효 면적을 증가시켜 고성능의 초음파 센서(200)를 제공할 수 있도록 한다.According to the above-described embodiments of the present invention, according to the sensing mode, the ultrasonic sensor 200 can generate and sense ultrasonic waves in units of N (or N ² ) pixels, so that the effective area of the ultrasonic generation area By increasing the high-performance ultrasonic sensor 200 to be provided.

또한, 제1 센싱 모드에서 1개의 픽셀 단위로 초음파 발생 및 센싱을 수행하여 높은 해상도가 요구되는 지문 센싱을 수행할 수 있도록 하고, 제2 센싱 모드에서 N개(또는 N²개)의 픽셀 단위로 초음파 발생 및 센싱을 수행하여 고성능이 요구되는 제스처 센싱을 수행할 수 있도록 한다.In addition, by performing ultrasonic generation and sensing in units of one pixel in the first sensing mode, fingerprint sensing requiring high resolution can be performed, and in the second sensing mode, in units of N (or N ² ) pixels. By generating and sensing ultrasonic waves, gesture sensing that requires high performance can be performed.

그리고, 스캔 구동 회로(SDC)에서 이용되는 클럭 신호(CLK)의 조정을 통해 초음파 센서(200)가 제1 센싱 모드 또는 제2 센싱 모드로 구동되도록 함으로써, 높은 해상도가 요구되는 센싱과 고성능이 요구되는 센싱을 하나의 초음파 센서(200)를 이용하여 수행할 수 있도록 한다.In addition, by adjusting the clock signal CLK used in the scan driving circuit (SDC) to drive the ultrasonic sensor 200 in the first sensing mode or the second sensing mode, sensing that requires high resolution and high performance are required. The sensing can be performed using one ultrasonic sensor 200.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 또한, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to make various modifications and variations without departing from the essential characteristics of the present invention. In addition, since the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but are intended to describe the technical idea, the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be interpreted by the claims below, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.

110: 디스플레이 패널 120: 커버 글래스
200: 초음파 센서 210: 기판
220: 박막 트랜지스터 어레이 231: 제1 패드부
232: 제2 패드부 240: 압전 물질
250: 접착층 260: 반사층
270: 커버층 280: 본딩부
290: 연성 인쇄 회로 300: 접착부
400: 컨트롤러110: display panel 120: cover glass
200: ultrasonic sensor 210: substrate
220: thin film transistor array 231: first pad portion
232: second pad part 240: piezoelectric material
250: adhesive layer 260: reflective layer
270: cover layer 280: bonding portion
290: flexible printed circuit 300: adhesive portion
400: controller

Claims

A plurality of first scan lines, a plurality of second scan lines, and a plurality of pixels; And
A scan driving circuit for driving the plurality of first scan lines and the plurality of second scan lines,
Each of the plurality of pixels,
Pixel electrodes;
A first transistor controlled by the first scan line and electrically connected between a driving voltage line and the pixel electrode;
A second transistor controlled by the second scan line and electrically connected to a sensing line;
A third transistor controlled by a voltage level of the pixel electrode and electrically connected between a sensing voltage line and the second transistor; And
Including a piezoelectric material disposed on the pixel electrode,
The scan driving circuit,
In the first sensing mode, during one sensing period, a first scan signal is output to one first scan line of the plurality of first scan lines, and one second scan line of the plurality of second scan lines is used. Outputs a second scan signal,
In the second sensing mode, during one sensing period, a first scan signal is output to N (N≥2) first scan lines of the plurality of first scan lines, and N of the plurality of second scan lines are An ultrasonic sensor that outputs a second scan signal through a second scan line.

The method of claim 1,
An ultrasonic sensor in which a width of a first scan signal applied to the first scan line in the second sensing mode is greater than or equal to a width of a first scan signal applied to the first scan line in the first sensing mode.

The method of claim 1,
An ultrasonic sensor in which a width of a first scan signal applied to the first scan line in the second sensing mode is N times a width of a first scan signal applied to the first scan line in the first sensing mode.

The method of claim 1,
The width of the first scan signal applied to the first scan line in the second sensing mode is the same as the width of the first scan signal applied to the first scan line in the first sensing mode,
The number of times the first scan signal is applied to the K-th first scan line in the second sensing mode for a certain period is N times the number of times that the first scan signal is applied to the K-th first scan line in the first sensing mode. Ultrasonic sensor.

The method of claim 1,
The scan driving circuit,
A first scan driving circuit including a plurality of first scan circuits for outputting the first scan signal to each of the plurality of first scan lines; And
And a second scan driving circuit including a plurality of second scan circuits outputting the second scan signal to each of the plurality of second scan lines,
A clock signal input to a K-th first scan circuit among the plurality of first scan circuits is different from a clock signal input to a K-th second scan circuit among the plurality of second scan circuits.

The method of claim 5,
An ultrasonic sensor in which a clock signal input in the first sensing mode and a clock signal input in the second sensing mode are different from each other to at least one of the plurality of first scan circuits.

The method of claim 1,
In the first sensing mode and the second sensing mode, during the one sensing period, a pixel to which the first scan signal is supplied and a pixel to which the second scan signal is supplied are adjacent to each other.

The method of claim 1,
The scan driving circuit,
An ultrasonic sensor that outputs the second scan signal during a period of outputting the first scan signal in the one sensing period.

The method of claim 1,
The scan driving circuit,
In the first sensing mode, outputting the second scan signal to the (K+1)th second scan line during a period in which the first scan signal is output to the Kth first scan line,
In the second sensing mode, in a period in which the first scan signal is output from the K-th first scan line to the (K+N-1)-th first scan line, the (K+N)-th second scan line is (K An ultrasonic sensor that outputs the second scan signal through a +2N-1)th second scan line.

The method of claim 1,
In at least one of the first sensing mode and the second sensing mode, during the one sensing period, a pixel to which the first scan signal is supplied and a pixel to which the second scan signal is supplied are the same ultrasonic sensor.

The method of claim 1,
The scan driving circuit,
An ultrasonic sensor configured to output the second scan signal after the first scan signal is output in the one sensing period.

A first scan driving circuit including a plurality of first scan circuits outputting a first scan signal to each of the plurality of first scan lines; And
A second scan driving circuit including a plurality of second scan circuits outputting a second scan signal to each of the plurality of second scan lines,
In a first sensing mode, during one sensing period, the first scan driving circuit outputs the first scan signal to one first scan line among the plurality of first scan lines, and the second scan driving circuit Outputting the second scan signal to one of the plurality of second scan lines,
In the second sensing mode, during one sensing period, the first scan driving circuit simultaneously outputs the first scan signal to N (N≥2) first scan lines among the plurality of first scan lines, and the The second scan driving circuit simultaneously outputs the second scan signal to N second scan lines among the plurality of second scan lines.

The method of claim 12,
A scan driving circuit in which a width of the first scan signal output in the second sensing mode by the first scan driving circuit is equal to or greater than a width of the first scan signal output in the first sensing mode.

The method of claim 12,
A clock signal input to a K-th first scan circuit among the plurality of first scan circuits is different from a clock signal input to a K-th second scan circuit among the plurality of second scan circuits.

The method of claim 12,
At least one of a width and a phase of a clock signal input in the first sensing mode to at least one first scan circuit among the plurality of first scan circuits is at least one of a width and a phase of a clock signal input in the second sensing mode Scan driving circuit different from one.

Display panel; And
Includes an ultrasonic sensor built into the display panel or disposed on at least one surface of the display panel,
The ultrasonic sensor,
A plurality of first scan lines, a plurality of second scan lines, and a plurality of pixels; And
A scan driving circuit for driving the plurality of first scan lines and the plurality of second scan lines,
Each of the plurality of pixels,
Pixel electrodes;
A first transistor controlled by the first scan line and electrically connected between a driving voltage line and the pixel electrode;
A second transistor controlled by the second scan line and electrically connected to a sensing line;
A third transistor controlled by a voltage level of the pixel electrode and electrically connected between a sensing voltage line and the second transistor; And
Including a piezoelectric material disposed on the pixel electrode,
The scan driving circuit,
In the first sensing mode, during one sensing period, a first scan signal is output to one first scan line of the plurality of first scan lines, and one second scan line of the plurality of second scan lines is used. Outputs a second scan signal,
In the second sensing mode, during one sensing period, a first scan signal is output to N (N≥2) first scan lines of the plurality of first scan lines, and N of the plurality of second scan lines are A display device that outputs a second scan signal through a second scan line.