KR20200133661A - 디스플레이 장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

디스플레이 장치 및 그 구동 방법 Download PDF

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KR20200133661A
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찬드라 리우스
콴-펑 리
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이노럭스 코포레이션
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Abstract

본 개시는 제어 유닛, 디스플레이 드라이버, 센서 드라이버, 디스플레이 소자 및 센서 소자를 포함하는 디스플레이 장치를 제공한다. 디스플레이 드라이버 및 센서 드라이버는 제어 유닛에 각각 전기적으로 연결된다. 디스플레이 소자는 디스플레이 드라이버에 전기적으로 연결되고, 센서 소자는 센서 드라이버에 전기적으로 연결된다. 센서 소자가 센싱 타임 주기동안 생체 특징을 센싱할 때, 디스플레이 소자는 상기 센싱 타임 주기동안 디스플레이 드라이버에 의해 3회에서 120회 리프레쉬(refresh)된다.

Description

디스플레이 장치 및 그 구동 방법{DISPLAY DEVICE AND DRIVING METHOD THEREOF}
본 개시는 디스플레이 장치 및 그 구동 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 생체 센서를 구비한 디스플레이 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.
정보 보안 및 정보 프라이버시에 대한 요구의 증가는 스마트폰, 랩탑, 태블릿, 뱅킹 장치 및 게임 콘솔과 같은 전자 장치에서의 생체 인증의 사용을 가져왔다. 널리 사용되는 생체 인증 방식은 지문 인식이다. 최근에는 다양한 전자 장치에 지문 센서가 적용되어 지문 인증을 통해 장치 소유자가 전자 장치를 잠금 해제하여 전자 장치를 권한 없는 액세스로부터 보호할 수 있다.
종래에는, 예를 들어, 디스플레이 장치에 디스플레이 패널과 별도로 지문 센서가 제공되기 때문에, 단순히 지문 센서를 터치함으로써 화면이 잠긴 디스플레이 장치가 잠금 해제될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 디스플레이 장치 제조업자 및 사용자는 지문 센서를 디스플레이 패널에 결합함으로써 디스플레이 장치의 스크린 대 바디 비율(screen-to-body ratio)을 증가시키고 좁은 테두리(narrow-border) 또는 베젤리스(bezel-less) 디자인을 제공한다. 그러나, 디스플레이 장치의 해상도를 잃지 않으면서 지문 센서를 디스플레이 영역에 추가하기는 어렵고, 지문 센서가 디스플레이 영역에 배치될 때 지문 센서 영역이 너무 작아서 감도가 나빠질 수 있다.
일실시예에 따르면, 디스플레이 장치가 개시되고, 제어 유닛, 제어 유닛에 전기적으로 연결된 디스플레이 드라이버, 제어 유닛에 전기적으로 연결된 센서 드라이버, 디스플레이 드라이버에 전기적으로 연결된 디스플레이 소자, 및 센서 드라이버에 전기적으로 연결된 센서 소자를 포함한다. 센서 소자가 센싱 타임 주기동안 생체 특징을 센싱하는 경우, 디스플레이 소자는 센싱 타임 주기 동안 디스플레이 드라이버에 의해 3회 내지 120회 리프레쉬(refresh)된다.
다른 실시예에 따르면, 디스플레이 장치의 구동 방법이 개시되고 다음 단계들을 포함한다. 먼저, 디스플레이 제어 신호가 디스플레이 드라이버에 제공되고 센서 제어 신호가 제어 유닛에 의해 센서 드라이버에 제공된다. 다음에, 디스플레이 구동 신호는 디스플레이 드라이버에 의해 디스플레이 소자로 전송된다. 그리고, 센서 구동 신호가 센서 드라이버에 의해 센서 소자로 전송되고, 센서 소자가 센싱 타임 주기 동안 생체 특징을 센싱할 때, 디스플레이 소자는 디스플레이 드라이버에 의해 상기 센싱 타임 주기 동안 3회 내지 120회 리프레쉬된다.
본 개시의 상기 목적 및 다른 목적은 다양한 도면 및 도면에 도시된 실시예의 다음의 상세한 설명을 읽은 후 당업자에게 명백하게 될 것이다.
본 명세서에 개시되어 있다.
도 1은 본 개시의 일실시예에 따른 디스플레이 장치의 블록도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 개시의 본 실시예에 따른 디스플레이 장치의 평면도를 개략적으로 도시한다.
도 3 및 도 4는 본 개시의 일부 실시예에 따른 디스플레이 소자 및 센서 소자의 단면도를 개략적으로 도시한다.
도 5는 본 개시의 일부 실시예에 따른 서브 픽셀 및 센싱 유닛의 배열의 평면도를 개략적으로 도시한다.
도 6은 본 개시의 본 실시예에 따른 생체 특징을 식별하기 위한 디스플레이 장치의 구동 방법의 흐름도를 개략적으로 도시한다.
도 7은 디스플레이 제어 신호, 센서 제어 신호, 디스플레이 스캔 신호, 센싱 스캔 신호 및 판독 신호의 타이밍 시퀀스(timing sequence)를 개략적으로 도시한다.
도 8은 본 개시의 일부 실시예에 따른 다른 프레임 시간에 턴온된(turned on) 서브 픽셀을 개략적으로 도시한다.
도 9는 본 개시의 일부 실시예에 따른 다른 프레임 시간에 턴온된 서브 픽셀을 개략적으로 도시한다.
도 10은 본 개시의 일부 실시예에 따른 다른 프레임 시간에 턴온된 서브 픽셀을 개략적으로 도시한다.
도 11은 본 개시의 일부 실시예에 따른 다른 프레임 시간에 턴온된 서브 픽셀을 개략적으로 도시한다.
본 개시는 후술하는 도면과 관련하여 다음의 상세한 설명을 참조해 이해될 수 있다. 설명의 명확성을 위해 그리고 독자에 의해 쉽게 이해될 수 있도록, 본 개시의 다양한 도면은 본 개시의 전자 장치의 일부를 도시하고, 다양한 도면의 특정 요소는 축적대로 그려지지 않을 수 있음에 유의한다. 또한, 도면에 도시된 각 소자의 개수 및 치수는 단지 예시적인 것이며 본 개시의 범위를 제한하려는 것이 아니다.
특정 용어는 특정 소자를 지칭하기 위해 설명 및 다음의 청구 범위 전체에 걸쳐 사용된다. 당업자라면 이해할 수 있는 바와 같이, 전자 장비 제조업체는 상이한 명칭으로 구성 요소를 언급할 수 있다. 이 문서는 이름은 다르지만 작동은 다르지 않은 구성 요소를 구별하지 않는다. 다음의 설명 및 청구 범위에서, 용어 "포함하다(include)", "포함하다(comprise)" 및 "가지고 있다(have)"는 개방형 방식으로 사용되므로, "포함하지만, 이에 제한되지 않는"을 의미하는 것으로 해석되어야 한다.
소자 또는 층이 다른 소자 또는 층에 "배치(disposed on)" 또는 "연결된(connected to)" 것으로 언급될 때, 그것은 다른 소자 또는 층에 직접 놓이거나(directly on) 또는 직접 연결(directly connected to)되거나, 중간 소자 또는 층(intervening elements or layers)이 (간접적으로)제시될 수 있다. 대조적으로, 어떤 소자가 다른 소자 또는 층에 "직접 놓여" 있다거나 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는, 중간 소자 또는 층이 존재하지 않는다.
또한, 본원에서 상대적인 표현이 사용될 수 있다. 예를 들어, "하위", "하단", "상위" 또는 "상단"은 한 소자의 다른 소자에 대한 위치를 기재하는 데 사용된다.
제1, 제2, 제3 등과 같은 용어가 다양한 구성 요소를 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 그런 구성 요소는 용어에 의해 제한되지 않는다. 이 용어는 명세서에서 다른 구성 요소와 구별하기 위해서만 사용된다. 청구 범위는 동일한 용어를 사용하지 않을 수 있고, 대신에 소자가 청구되는 순서와 관련해 제1, 제2, 제3 등의 용어를 사용할 수 있다. 따라서, 이하의 설명에서, 제1 구성 요소는 청구항의 제2 구성 요소일 수 있다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 하나의 소자의 다른 소자에 대한 연결 또는 결합을 나타내는 데 사용되는 용어 "연결된(connected to)" 또는 "결합된(coupled to)"은 한 소자가 다른 소자에 "직접 연결되거나 결합된" 경우와 한 소자가 다른 소자에 또다른 소자를 통해 "전기적으로 연결되거나 결합된" 경우 둘 다 포함한다.
이하에서 설명되는 상이한 실시예들의 기술적 특징들은 본 개시의 사상을 벗어나지 않으면서 다른 실시예를 구성하기 위해 서로 대체, 재결합 또는 혼합될 수 있음에 유의해야 한다.
도 1은 본 개시의 일실시예에 따른 디스플레이 장치의 블록도를 개략적으로 도시한 것이다. 디스플레이 장치(1)는 이미지를 디스플레이하고 그 디스플레이 영역의 생체 특징을 식별할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 장치(1)는 스마트 워치, 스마트폰, 태블릿 또는 디스플레이 내 생체 센서를 구비한 디스플레이 장치일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 다른 실시예에서, 디스플레이 장치(1)는 또한 다른 디스플레이 장치를 타일링(tiling)하여 다른 전자 장치를 형성하는 데 사용될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 디스플레이 장치(1)는 제어 유닛(10), 디스플레이 드라이버(12), 센서 드라이버(14), 디스플레이 소자(16) 및 센서 소자(18)를 포함한다. 디스플레이 드라이버(12) 및 센서 드라이버(14)는 각각 제어 유닛(10)에 전기적으로 연결되므로, 디스플레이 드라이버(12)의 온/오프 상태 및 센서 드라이버(14)의 온/오프 상태를 각각 제어하기 위해 제어 유닛(10)은 각각 디스플레이 제어 신호(Display Control signal; DC)를 디스플레이 드라이버(12)에 제공하고 센서 제어 신호(Sensor Control signal; SC)를 센서 드라이버(14)에 제공할 수 있다. 제어 유닛(10)은 예를 들어 이미지 프로세서, 디지털 신호 프로세서, 중앙 처리 장치(Central Processing Unit; CPU), 마이크로 프로세서 또는 다른 적절한 장치일 수 있다. 또한, 디스플레이 소자(16)는 디스플레이 드라이버(12)에 전기적으로 연결되고 구동되며, 센서 소자(18)는 센서 드라이버(14)에 전기적으로 연결되고 구동된다. 디스플레이 제어 신호(DC)를 수신한 후, 디스플레이 드라이버(12)는 디스플레이 구동 신호(Display Driving Signal; DDS)를 디스플레이 소자(16)에 전송하여 디스플레이 소자(16)를 턴온할 수 있고; 유사하게, 센서 제어 신호(SC)를 수신한 후, 센서 드라이버(14)는 센서 구동 신호(Sensor Driving Signal; SDS)를 센서 소자(18)에 전송하여 센서 소자(18)를 턴온할 수 있다. 디스플레이 소자(16)는 스크린 상에 이미지를 디스플레이 하거나 생체 특징 식별을 위해 빛을 생성하는 데 사용된다; 예를 들어, 디스플레이 소자(16)는 유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이 패널과 같은 자기 발광 디스플레이 패널(self-emissive display panel)의 서브 픽셀 또는 (퀀텀 닷 LED, 미니 LED, 마이크로 LED와 같은) 무기 LED 디스플레이 패널, 또는 액정층(liquid crystal display) 디스플레이 패널과 같은 비-자기 발광 디스플레이 패널을 포함할 수 있다. 센서 소자(18)는 생체 특징의 정보(예를 들어, 이미지)를 수집하기 위해 생체 특징으로부터 반사된 빛을 수신하는 데 사용된다. 센서 소자(18)는 예를 들어 지문 센서 또는 다른 종류의 이미지 센서일 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.
이 실시예에서, 디스플레이 장치(1)는 선택적으로 처리 유닛(24)을 더 포함할 수 있고, 제어 유닛(10)은 처리 유닛(24)을 통해 디스플레이 드라이버(12) 및 센서 드라이버(14)에 전기적으로 연결된다. 처리 유닛(24)의 기능은 제어 유닛(10)의 기능과 동일하거나 유사할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 처리 유닛(24)은 디스플레이 드라이버(12)를 구동 또는 작동시키고 센서 드라이버(14)를 구동한 다음 센서 소자(18)로부터 신호를 판독할 수 있다. 그러한 경우에, 제어 유닛(10)은 디스플레이 드라이버(12), 센서 드라이버(14), 디스플레이 소자(16) 및 센서 소자(18) 뿐만 아니라 다른 장치를 구동하는 데 사용될 수 있다. 따라서, 디스플레이 소자(16) 및 센서 소자(18)의 면적이 클 때, 처리에 필요한 데이터가 커서, 제어 유닛(10)의 신호 처리 속도를 감소시킬 수 있다. 신호를 미리 처리하도록 설계된 처리 유닛(24)에 의해, 제어 유닛(10)의 부하는 처리 유닛(24)과 공유될 수 있다. 이에 따라 디스플레이 장치(1)의 신호 처리 속도가 향상될 수 있다. 이러한 상황에서, 디스플레이 제어 신호(DC) 및 센서 제어 신호(SC)는 처리 유닛(24)으로부터 제공될 수 있다. 일부 실시예에서, 디스플레이 드라이버(12), 센서 드라이버(14) 및 처리 유닛(24)은 디스플레이 장치(1)의 어레이 기판 상에 본딩될(bonding) 수 있는 단일 집적 회로(25)에 통합될 수 있고, 디스플레이 소자(16) 및 센서 소자(18)는 와이어를 통해 단일 집적 회로(25)에 전기적으로 연결될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 일부 실시예에서, 디스플레이 장치(1)는 처리 유닛(24)을 포함하지 않을 수 있다.
디스플레이 드라이버(12)는 디스플레이 소자(16)를 구동하기 위한 게이트 드라이버(121) 및 데이터 드라이버(122)를 포함할 수 있다. 게이트 드라이버(121)는 디스플레이 소자(16)를 턴온하기 위한 스캔 신호를 제공할 수 있고, 데이터 드라이버(122)는 디스플레이 소자(16)가 원하는 이미지를 디스플레이 할 수 있도록 디스플레이 신호를 디스플레이 소자(16)에 제공할 수 있다. 예를 들어, 게이트 드라이버(121)는 시프트 레지스터 유닛, 논리 유닛, 레벨 시프트 유닛 및/또는 디지털 버퍼 유닛을 포함할 수 있고, 데이터 드라이버(122)는 시프트 레지스터 유닛, 레벨 시프트 유닛, 디지털-아날로그 변환기(또는 멀티플렉서) 및/또는 아날로그 버퍼 유닛을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 센서 드라이버(14)는 다른 게이트 드라이버(141) 및 센서 소자(18)의 신호 판독을 위한 판독 드라이버(142)를 포함할 수 있다. 게이트 드라이버(141)는 센서 소자(18)를 턴온하기 위한 스캐닝 신호를 제공할 수 있고, 판독 드라이버(142)는 센서 소자(18)에 의해 검출된 신호가 판독될 수 있도록 센서 소자(18)로부터 판독 신호를 수신할 수 있다. 일부 실시예에서, 게이트 드라이버(121), 데이터 드라이버(122), 게이트 드라이버(141) 및/또는 판독 드라이버(142)는 박막 트랜지스터 공정에 의해 디스플레이 장치(1)의 어레이 기판에 형성될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 일부 실시예에서, 게이트 드라이버(121), 데이터 드라이버(122), 게이트 드라이버(141) 및/또는 판독 드라이버(142)는 하나 이상의 집적 회로에 형성될 수 있고, 어레이 기판 또는 상기 어레이 기판에 부착되는 플렉시블(flexible) 인쇄 회로 기판 상에 본딩될 수 있다.
이 실시예에서, 디스플레이 드라이버(12)는 게이트 드라이버(121) 및 데이터 드라이버(122)에 각각 타이밍 신호를 제공하기 위해 게이트 드라이버(121) 및 데이터 드라이버(122)에 전기적으로 연결된 타이밍 제어 유닛(timing control unit) (123)을 선택적으로 더 포함할 수 있고, 게이트 드라이버(121) 및 데이터 드라이버(122)는 타이밍 제어 유닛(123)을 통해 제어 유닛(10) 또는 처리 유닛(24)에 전기적으로 연결된다. 일부 실시예에서, 타이밍 제어 유닛(123)은 디스플레이 드라이버(12)의 외부에 배치될 수 있지만 여전히 게이트 드라이버(121)와 제어 유닛(10) 또는 처리 유닛(24) 사이 및 데이터 드라이버(122)와 제어 유닛(10) 또는 처리 유닛(24) 사이에 전기적으로 연결될 수 있다.
이 실시예에서, 센서 드라이버(14)는 게이트 드라이버(141) 및 판독 드라이버(142)에 타이밍 신호를 각각 제공하기 위해 게이트 드라이버(141) 및 판독 드라이버(142)에 전기적으로 연결된 다른 타이밍 제어 유닛(143)을 선택적으로 더 포함할 수 있고, 게이트 드라이버(141) 및 판독 드라이버(142)는 다른 타이밍 제어 유닛(143)을 통해 제어 유닛(10) 또는 처리 유닛(24)에 전기적으로 연결된다. 일부 실시예에서, 다른 타이밍 제어 유닛(143)은 센서 드라이버(14) 외부에 배치될 수 있지만 여전히 게이트 드라이버(141)와 제어 유닛(10) 또는 처리 유닛(24) 사이 및 판독 드라이버(142)와 제어 유닛(10) 또는 처리 유닛(24) 사이에 전기적으로 연결될 수 있다.
일부 실시예에서, 타이밍 제어 유닛(123) 및 다른 타이밍 제어 유닛(143)은 디스플레이 드라이버(12) 및 센서 드라이버(14) 외부의 하나의 타이밍 제어 유닛에 통합될 수 있고, 통합된 타이밍 제어 유닛은 디스플레이 드라이버(12) 및 센서 드라이버(14)를 각각 제어 유닛(10) 또는 처리 유닛(24)에 전기적으로 연결하여, 타이밍 제어 유닛의 수를 감소시킬 수 있다. 디스플레이 드라이버(12) 및 센서 드라이버(14)는 동일한 하나의 타이밍 제어 유닛에 의해 제어되므로, 타이밍 장애 또는 타이밍 에러의 가능성이 감소될 수 있다. 또한, 처리 유닛(24), 통합된 하나의 타이밍 제어 유닛, 디스플레이 드라이버(12) 및 센서 드라이버(14)가 하나의 집적 회로에 통합될 때, 집적 회로의 크기가 감소될 수 있고 집적 회로를 배치하기 위한 디스플레이 장치(1)의 경계 폭이 감소될 수 있다. 일부 실시예에서, 통합된 하나의 타이밍 제어 유닛 및 처리 유닛(24)은 단일 집적 회로에 통합될 수 있는 반면, 디스플레이 드라이버(12) 및 센서 드라이버(14)는 상기 단일 집적 회로에 통합되지 않는다.
일부 실시예에서, 디스플레이 장치(1)는 생체 특징의 위치를 센싱하기 위한 터치 센싱 소자(touch sensing element)(미도시)를 더 포함할 수 있다. 터치 센싱 소자는 제어 유닛(10) 또는 처리 유닛(24)에 전기적으로 연결될 수 있어서, 터치 센싱 소자가 디스플레이 장치(1) 상의 생체 특징의 터치를 센싱할 때, 제어 유닛(10) 또는 처리 유닛(24)은 생체 특징 터치 영역(touching region of the biometric feature)을 생체 특징을 더 검출하기 위한 생체 특징 식별 영역(biometric feature identifying region)으로 정의할 수 있다.
도 2는 본 개시의 이 실시예에 따른 디스플레이 장치의 평면도를 개략적으로 도시한다. 디스플레이 장치(1)는 이미지를 디스플레이하기 위한 디스플레이 영역(1D) 및 이미지를 디스플레이 하지 않는 주변 영역(1P)을 갖는다. 주변 영역(1P)은 디스플레이 영역(1D)의 적어도 일측에 배치된다. 예를 들어, 주변 영역(1P)은 디스플레이 영역(1D)을 둘러싼다. 주변 영역(1P)의 폭은 디스플레이 장치(1)의 경계 폭으로 지칭될 수도 있다. 디스플레이 소자(16) 및 센서 소자(18)는 디스플레이 영역(1D)에 배치되고, 도 1에 도시된 디스플레이 드라이버(12), 센서 드라이버(14) 및 처리 유닛(24)은 주변 영역(1P)에 배치된다. 디스플레이 드라이버(12)의 게이트 드라이버(121) 및 데이터 드라이버(122)의 영역 및 개수, 및 도 2에 도시된 센서 드라이버(14)의 게이트 드라이버(141) 및 판독 드라이버(142)의 영역 및 개수는 예시를 위한 것이며 이에 제한되지는 않는다. 일부 실시예에서, 게이트 드라이버(121)의 수 및/또는 데이터 드라이버(122)의 수는 하나 이상일 수 있다. 일부 실시예에서, 게이트 드라이버(141)의 수 및/또는 판독 드라이버(142)의 수는 하나 이상일 수 있다.
구체적으로, 디스플레이 장치(1)는 기판(Sub) 상에 형성된 복수의 디스플레이 스캔 라인(26), 복수의 디스플레이 데이터 라인(28), 복수의 센서 스캔 라인(30) 및 복수의 센서 신호 라인(32)을 더 포함할 수 있다. 디스플레이 소자(16)는 기판(Sub) 상에 형성된 복수의 서브 픽셀(161) 및 복수의 트랜지스터(162)를 포함하고, 각 서브 픽셀(161)은 대응하는 트랜지스터(162)에 전기적으로 연결되고, 각 트랜지스터(162)의 게이트 및 소스는 대응하는 디스플레이 스캔 라인(26) 및 대응하는 디스플레이 데이터 라인(28)을 통해 각각 게이트 드라이버(121) 및 데이터 드라이버(122)에 전기적으로 연결되어, 각 트랜지스터(162)의 온/오프 상태가 게이트 드라이버(121)로부터의 디스플레이 스캐닝 신호(DS1-DDN)에 의해 제어될 수 있고, 각 서브 픽셀(161)의 디스플레이는 데이터 드라이버(122)로부터의 디스플레이 데이터 신호(DD1-DDN)에 의해 제어될 수 있다. 일실시예에서, 디스플레이 소자(16)는 서브 픽셀(161) 중 하나에 대응하는 적어도 하나의 트랜지스터(162)를 포함할 수 있는데, 예를 들어, 디스플레이 소자(16)가 서브 픽셀(161) 중 하나에 대응하는 적어도 2개의 트랜지스터(162)를 포함하는 경우, 적어도 2개의 트랜지스터(162)는 동일한 타입이거나 다른 타입일 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 대응하는 서브 픽셀(161)에 전기적으로 연결된 디스플레이 소자(16)의 트랜지스터의 예에서, 서브 픽셀 중 하나에 대응하는 트랜지스터의 수는 1, 3, 4 또는 7일 수 있다. 하나의 서브 픽셀(161)에 대응하는 복수의 트랜지스터(162)를 포함하는 디스플레이 소자(16)의 다른 예에서, 복수의 트랜지스터(162)는 스위치 트랜지스터 및/또는 구동 트랜지스터를 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 일부 실시예에서, 본원에 사용된 서브 픽셀 중 하나에 "대응하는" 트랜지스터(162)는 트랜지스터(162)가 서브 픽셀(161) 중 하나에 전기적으로 연결됨을 나타낸다.
유사하게, 센서 소자(18)는 기판(Sub) 상에 형성된 복수의 센싱 유닛(181) 및 복수의 트랜지스터(182)를 포함하고, 각 센싱 유닛(181)은 대응하는 트랜지스터(182)에 전기적으로 연결되고, 각 트랜지스터(182)의 게이트 및 소스는 대응하는 센서 스캔 라인(30) 및 대응하는 센서 신호 라인(32)을 통해 각각 게이트 드라이버(141) 및 드라이버(142)에 전기적으로 연결되어, 각 트랜지스터(182)의 온/오프 상태는 게이트 드라이버(141)로부터의 센서 스캐닝 신호(SS1-SSN)에 의해 제어될 수 있고, 판독 드라이버(142)는 각각의 센싱 유닛(181)으로부터 판독 신호(RS1-RSN)를 수신할 수 있다. 또한, 센서 소자(18)는 센싱 유닛(181) 중 하나에 대응하는 적어도 하나의 트랜지스터(182)를 포함할 수 있다. 대응하는 센싱 유닛(181)에 전기적으로 연결된 센서 소자(18)의 트랜지스터의 다른 예에서, 트랜지스터의 수는 2 또는 3일 수 있다. 하나의 센싱 유닛(181)에 대응하는 복수의 트랜지스터(182)를 포함하는 센서 소자(18)의 다른 예에서, 복수의 트랜지스터(182)는 판독 트랜지스터, 리셋 트랜지스터 및/또는 증폭기 트랜지스터를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 본 명세서에서 사용된 센싱 유닛(181) 중 하나에 "대응"하는 트랜지스터(182)는 트랜지스터(182)가 센싱 유닛(181) 중 하나에 전기적으로 연결됨을 나타낸다. 일부 실시예에서, 트랜지스터(162) 및/또는 트랜지스터(182)는 박막 트랜지스터일 수 있다. 일부 실시예에서, 트랜지스터(162) 및/또는 트랜지스터(182)의 유형은 비정질 박막 트랜지스터(amorphous thin-film transistor), 저온 폴리 실리콘 박막 트랜지스터(low-temperature polysilicon thin-film transistor), 금속 산화물 박막 트랜지스터(metal-oxide thin-film transistor)일 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
이 실시예에서, 각 센싱 유닛(181)은 대응하는 서브 픽셀(161)로부터의 빛을 검출하는 데 사용된다. 예를 들어, 센싱 유닛(181)은 복수의 센싱 유닛(181a), 복수의 센싱 유닛(181b) 및 복수의 센싱 유닛(181c)을 포함할 수 있으며, 서브 픽셀(161)은 제1 색으로 발광하는 복수의 제1 서브 픽셀(161a), 제2 색으로 발광하는 제2 서브 픽셀(161b) 및 제3 색으로 발광하는 제3 서브 픽셀(161c)을 포함할 수 있고, 각 센싱 유닛(181a), 각 센싱 유닛(181b) 및 각 센싱 유닛(181c)은 각각 하나의 제1 서브 픽셀(161a), 하나의 제2 서브 픽셀(161b) 및 하나의 제3 서브 픽셀(161c)에 대응한다. 다시 말해서, 각 센싱 유닛(181a)은 제1 색을 갖는 빛을 검출할 수 있고, 각 센싱 유닛(181b)은 제2 색을 갖는 빛을 검출할 수 있고, 각 센싱 유닛(181c)은 제3 색을 갖는 빛을 검출할 수 있고, 여기서 제1 색, 제2 색, 제3 색은 서로 다르지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 색, 제2 색 및 제3 색은 각각 적색, 녹색, 청색일 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 센싱 유닛(181)은 빛의 간섭을 피하기 위해 하나의 색을 통과시키고 서로 다른 색으로 빛을 필터링 할 수 있도록 그 위에 배치된 대응하는 컬러 필터를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 각 센싱 유닛(181)은 예를 들어 광학(광 다이오드와 같은) 검출기, 용량성 검출기(capacitive detector), 무선 주파수(RF) 검출기, 열, 압저항식(piezoresistive) 검출기, 초음파 검출기, 또는 압전(piezoelectric) 검출기일 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.
도3 및 도 4는 본 개시의 일부 실시예에 따른 디스플레이 장치의 단면도를 개략적으로 도시한다. 도 3에 도시된 일부 실시예에서, 디스플레이 장치(1A)는 자기 발광 디스플레이 패널을 포함할 수 있고, 디스플레이 소자(16A)의 서브 픽셀(161) 각각은 발광 유닛(LU)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 디스플레이 장치(1A)는 기판(Sub) 상에 형성된 디스플레이 층(34A)을 덮고 보호하는 커버 기판(36)을 포함할 수 있으며, 여기서 디스플레이 층(34A)은 디스플레이 소자(16A)의 발광 유닛(LU) 및 복수의 센싱 유닛(181)을 포함하는 센서 소자(18)를 포함할 수 있고, 센서 소자(18)는 발광 유닛(LU) 밑에 형성될 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 예를 들어, 센서 소자(18)는 발광 유닛(LU)과 기판(Sub) 사이에 배치되고, 즉 발광 유닛(LU)과 센서 소자(18)는 동일한 디스플레이 층(34A)에 형성된다. 수직 방향(Vertical Direction; VD)(탑뷰)에서, 센싱 유닛(181)은 서브 픽셀(161)의 갭(gap)에 배치되어 도 3에 도시된 화살표와 같이 서브 픽셀(161)로부터의 빛이 생체 특성(38)에 의해 대응하는 센싱 유닛(181)으로 반사될 수 있다. 수직 방향(VD)은 수평 방향(Horizontal Direction; HD)에 실질적으로 수직인 것으로 정의된다. 수평 방향(HD)은 수평으로 평탄화 된 기판(Sub)의 수평 방향을 나타낸다. 일부 실시예에서, 발광 유닛(LU)은 유기 발광 다이오드(OLED), 퀀텀닷 LED(QLED), 미니 LED, 마이크로 LED 또는 다른 유형의 발광 장치를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 센싱 유닛(181)은 기판(Sub) 아래에 형성될 수 있어서, 서브 픽셀(161) 및 센싱 유닛(181)은 기판(Sub)의 두 측면 상에 형성된다(도 3에는 도시되지 않음).
도 4에 도시된 일부 실시예에서, 디스플레이 장치(1B)는 비 자기 발광 디스플레이 패널을 포함할 수 있다. 예를 들어, 비 자기 발광 디스플레이 패널은 액정 디스플레이 패널이고, 디스플레이 장치(1B)의 디스플레이 층(34B)은 기판(Sub)과 대향 기판(counter substrate)(40) 사이에 액정층(LC), 디스플레이 소자(16B) 및 센서 소자(18)를 포함할 수 있고, 여기서 액정층(LC)은 디스플레이 소자(16B) 및 센서 소자(18) 사이에 배치된다. 구체적으로, 디스플레이 소자(16B)는 액정층(LC)과 기판(Sub) 사이에 배치되고, 센서 소자(18)는 액정층(LC)과 대향 기판(40) 사이에 배치되며, 센싱 유닛(181)은 디스플레이 소자(16B)의 대응하는 트랜지스터(예를 들어, 트랜지스터(162)) 상에 배치된다. 또한, 디스플레이 장치(1B)는 기판(Sub) 밑에 배치되어 (백색광과 같은) 적합한 빛을 발생시키는 데 사용되는 백라이트 모듈(BackLight Module; BLU)을 더 포함할 수 있다. 일부 실시예의 서브 픽셀(161)은 서브 픽셀(161)의 영역에 대응하는 액정 분자의 회전을 제어하기 위한 액정 컨트롤러(1611)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 액정 컨트롤러(1611)는 픽셀 전극 또는 다른 컴포넌트일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 따라서, 백라이트 모듈(BLU)로부터의 빛은 도 4에 도시된 화살표와 같이, 서브 픽셀(161)을 투과할 수 있고 생체 특징에 의해 대응하는 센싱 유닛(181)으로 반사될 수 있다. 예를 들어, 대향 기판(40)은 다른 색을 갖는 빛이 방출되도록 컬러 필터(미도시)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 균일한 밝기로 빛을 생성하기 위해, 다른 색을 갖는 컬러 필터는 다른 두께를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 디스플레이 장치(1B)는 대향 기판(40) 상에 배치된 커버 기판(36)을 선택적으로 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 센서 소자(18)는 대향 기판(40)과 커버 기판(36) 사이에 배치될 수 있다. 일실시예에서, 커버 기판(36)은 터치 기능을 가질 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 5는 본 개시의 일부 실시예에 따른 서브 픽셀 및 센싱 유닛의 배치의 평면도를 개략적으로 도시한다. 일부 실시예에서, 서브 픽셀(161)의 배열은 펜타일 매트릭스(pentile matrix)일 수 있고, 각 센싱 유닛(181)은 인접한 2개의 서브 픽셀(161) 사이에 배치된다. 예를 들어, 홀수 행에서, 제1 색을 갖는 제1 서브 픽셀(161a)과 제3 색을 갖는 제3 서브 픽셀(161c)은 행 방향을 따라 교대로 배열되고, 센싱 유닛(181) 및 서브 픽셀(161)(161a 및 161c와 같은)은 홀수 행에서 행 방향을 따라 교대로 배열된다. 짝수 행에서, 제2 색을 갖는 제2 서브 픽셀(161b)은 행 방향을 따라 배열되고, 짝수 행의 서브 픽셀(161)(161b와 같은) 및 센싱 유닛(181)은 행 방향을 따라 교대로 배열된다. 또한, 홀수 열에서, 제2 서브 픽셀(161b)과 센싱 유닛(181)은 열 방향을 따라 교대로 배열되고; 짝수 열에서, 제1 서브 픽셀(161a) 및 제3 서브 픽셀(161c)은 열 방향을 따라 교대로 배열되고, 홀수 열의 서브 픽셀(161a 및 161c) 및 센싱 유닛(181)은 열 방향을 따라 교대로 배열된다.
일부 실시예에서, 제1 서브 픽셀(161a), 제2 서브 픽셀(161b) 및 제3 서브 픽셀(161c)은 디스플레이 장치(1)의 탑뷰(top view)에서 서로 다른 영역을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 색, 제2 색 및 제3 색은 각각 적색, 녹색, 청색이므로, 제3 서브 픽셀(161c)의 면적은 제1 서브 픽셀(161a)의 면적보다 클 수 있고, 제1 서브 픽셀(161a)의 면적은 제2 서브 픽셀(161b)의 면적보다 클 수 있다. 일부 실시예에서, 센싱 유닛(181)은 서브 픽셀(161)의 면적 차이에 기초하여 디스플레이 장치(1)의 탑뷰에서 서로 다른 영역을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 서브 픽셀(161a) 및 제3 서브 픽셀(161c)(홀수 행과 같은)과 동일한 행에 배열된 센싱 유닛(181)은 제2 서브 픽셀(161b)(짝수 행과 같은)과 동일한 행에 배열된 센싱 유닛(181)보다 큰 영역 또는 작은 영역을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 인접한 제1 서브 픽셀(161a)과 인접한 제3 서브 픽셀(161c) 사이의 센싱 유닛(181) 중 하나는 제3 색을 갖는 인접한 제3 서브 픽셀(161c)보다 제1 색을 갖는 인접한 제1 서브 픽셀(161a)에 더 가까울 수 있다. 바꿔 말하면, 제3 서브 픽셀(161c)은 적색 광보다 쉽고 열악하게(worse) 산란되는 청색광을 발산하기 때문에, 센서 소자(18)의 신호대잡음비(S/N)를 개선하기 위해, 센싱 유닛(181)과 인접한 제1 서브 픽셀(161a) 사이의 거리 W1은 센싱 유닛(181)과 인접한 제3 서브 픽셀(161c) 사이의 거리 W2보다 작다. 거리(W1)는 행 방향(Row Direction; RD)으로 서로 인접한 센싱 유닛(181)과 제1 서브 픽셀(161a) 사이의 최단 거리이고, 거리(W2)는 행 방향(RD)으로 서로 인접한 센싱 유닛(181)과 제3 서브 픽셀(161c) 사이의 최단 거리이다. 일부 실시예에서, 제1 서브 픽셀(161a), 제2 서브 픽셀(161b) 및 제3 서브 픽셀(161c)의 색 중 임의의 2개의 색이 교환되거나 다른 색일 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 서브 픽셀(161a), 제2 서브 픽셀(161b) 및 제3 서브 픽셀(161c)의 배열은 다른 종류의 배열일 수 있다.
이하 설명은 본 개시의 디스플레이 장치의 구동 방법을 더 상세하게 설명한다. 도 6은 본 개시의 일실시예에 따른 생체 특징 식별용 디스플레이 장치의 구동 방법의 흐름도를 개략적으로 도시하고, 도 7은 디스플레이 제어 신호, 센서 제어 신호, 디스플레이 스캔 신호, 센싱 스캔 신호 및 판독 신호의 타이밍 시퀀스를 개략적으로 도시한다. 디스플레이 장치의 구동 방법은 이하의 단계를 포함하며, 도 1 및 도 2뿐만 아니라 도 7과 함께 상세히 설명된다. 단계 S102에서, 디스플레이 장치(1)는 센싱 주기(SP)를 시작한다. 센싱 주기(SP)동안, 디스플레이 장치(1)는 생체 특징을 검출하기 시작한다. 예를 들어, 센서 소자(18)가 디스플레이 장치(1) 상의 생체 특징의 터치를 검출할 때, 제어 유닛(10) 또는 처리 유닛(24)은 생체 특징을 검출하기 위한 센싱 주기(SP)를 시작할 수 있다. 본 개시의 센싱 주기(SP)를 시작하기 위한 조건은 이에 제한되지 않는다.
단계 S104에서, 디스플레이 제어 신호(DC) 및 센서 제어 신호(SC)(인에이블 신호)는 각각 제어 유닛(10) 또는 처리 유닛(24)에 의해 디스플레이 드라이버(12) 및 센서 드라이버(14)에 제공되어, 센서 드라이버(14)가 제어 유닛(10) 또는 처리 유닛(24)으로부터의 인에이블 신호에 의해 활성화될 수 있다. 디스플레이 제어 신호(DC)의 지속 시간은 센서 제어 신호(SC)의 지속 시간과 겹치므로, 디스플레이 소자(16)는 생체 특징 식별을 위해 빛을 생성할 수 있고 센서 소자(18)는 생체 특징으로부터 반사된 빛을 검출할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 제어 신호(DC) 및 센서 제어 신호(SC)는 제어 유닛(10) 또는 처리 유닛(24)에 의해 동시에 제공되고 동시에 종료되어, 디스플레이 드라이버(12) 및 센서 드라이버(14)가 제어 유닛(10) 또는 처리 유닛(24)에 의해 동기화될 수 있다. 일부 실시예에서, 디스플레이 제어 신호(DC)의 시작 시간(ST1)은 센서 제어 신호(SC)의 시작 시간(ST2)보다 빠를 수 있다. 생체 특징이 정확하게 식별될 수 있는 한, 디스플레이 제어 신호(DC)의 시작 시간(ST1) 및 종료 시간(ET1) 및 센서 제어 신호(SC)의 시작 시간(ST2) 및 종료 시간(ET2)이 변경될 수 있다.
단계 S106에서, 디스플레이 드라이버(12)가 디스플레이 제어 신호(DC)를 수신한 후, 디스플레이 구동 신호(display driving signal; DDS)는 디스플레이 드라이버(12)에 의해 디스플레이 소자(16)로 전송되고, 디스플레이 소자(16)는 센싱 소자(18)가 센싱 타임 주기(SP)동안 생체 특징을 센싱할 때 제1 설정 횟수(first predetermined number of times)만큼 리프레쉬 된다. 이 실시예에서, 제1 설정 횟수는 센싱 타임 주기(SP) 동안 3회 내지 120회의 범위일 수 있다. 다시 말해, 디스플레이 구동 신호(display driving signal; DDS)는 3회 내지 120회의 범위로 반복적으로 디스플레이 소자(16)로 전송되어 서브 픽셀(161)이 3회 내지 120회의 빛 펄스를 발생시킬 수 있다. 디스플레이 소자(16)는 센싱 타임 주기(SP) 동안 빛 펄스를 3회 내지 120회 발생시킬 수 있기 때문에, 센서 소자(18)는 빛을 3회 내지 120회 수신하여 충분한 전하를 축적하고 신호대잡음비(S/N ratio) 및 센싱 유닛의 감도를 개선할 수 있다. 이러한 이유로, 센싱 유닛(181)은 각 서브 픽셀(161)의 면적을 감소시키거나 디스플레이 장치(1)의 해상도를 감소시키지 않고 디스플레이 영역(1D)에 배치될 수 있고, 즉, 센서 소자(18)는 디스플레이 소자(16)와 함께 디스플레이 장치(1)의 디스플레이 영역(1D)으로 통합될 수 있어서, 생체 인증을 제공하면서 스크린 대 바디 비율을 증가시킨다. 또한, 센싱 유닛(181)의 면적이 작더라도, 증가된 리프레쉬 횟수를 통해 센싱 유닛(181)은 여전히 양호한 감도를 가질 수 있다.
구체적으로, 디스플레이 구동 신호(DDS)는 디스플레이 스캔 라인으로 각각 전송되는 복수의 디스플레이 스캔 신호(DS1-DSN) 및 디스플레이 데이터 라인(28)으로 각각 전송되는 복수의 디스플레이 데이터 신호(DD1-DDN)를 포함할 수 있다. 센싱 타임 주기(SP)의 한 프레임 시간(FT) 동안, 디스플레이 스캔 신호(DS1-DSN)는 순차적으로 한 번 전송될 수 있고, 디스플레이 데이터 신호(DD1-DDN)는 디스플레이 스캔 신호(DS1-DSN)에 따라 전송될 수 있어, 서브 픽셀(161)은 디스플레이 데이터 신호(DD1-DDN)를 수신하면서 필요한 광 펄스를 한 번 방출할 수 있다. 센싱 타임 주기(SP)동안 디스플레이 소자(16)가 3회 내지 120회 리프레쉬 될 때, 디스플레이 스캔 신호(DS1-DSN)는 3 내지 120 프레임 시간(FT) 동안 디스플레이 소자(16)로 3회 내지 120회 범위에서 순차적으로 전송될 수 있다. 일부 실시예에서, 인접한 2개의 디스플레이 스캔 신호(DS1-DSN)는 하나의 프레임 시간 동안 서로 중첩되거나 중첩되지 않을 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 설정 횟수는 6회 내지 72회일 수 있다. 잠금 해제 시간을 짧게 하기 위해, 프레임 시간(FT)에 기초하여 제1 설정 횟수가 감소될 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 장치(1)의 리프레쉬 속도(주파수)가 60Hz(즉, 프레임 시간(FT)이 0.0167초)인 경우, 제1 설정 횟수는 6, 18 또는 30일 수 있다. 디스플레이 장치(1)의 리프레쉬 속도(주파수)가 120Hz(즉, 프레임 시간(FT)이 0.0167초보다 0.0083초 작음)인 경우, 제1 설정 횟수는 12, 36 또는 60으로 증가할 수 있다.
단계 S108에서, 센서 드라이버(14)가 센서 제어 신호(SC)를 수신한 후, 센서 구동 신호(sensor driving signal; SDS)는 센서 드라이버(14)에 의해 센서 소자(18)로 전송되고, 센서 소자(18)는 센싱 타임 주기(SP)동안 제2 설정 횟수(second predetermined number of times)만큼 리프레쉬된다. 본 실시예에서, 도 7에 도시된 바와 같이, 제2 설정 횟수는 1일 수 있다. 구체적으로, 센서 구동 신호(SDS)는 복수의 센서 스캔 신호(SS1-SSN) 및 복수의 판독 신호(RS1-RSN)를 포함할 수 있다. 센서 소자(18)가 한번 구동되면, 센서 스캔 신호(SS1-SSN)의 지속 시간은 디스플레이 소자(16)의 모든 프레임 시간(FT)과 중첩될 수 있다. 판독 신호(RS1-RSN)는 센서 스캔 신호(SS1-SSN)의 종료 시간 근처에 판독 드라이버(142)에 의해 수신될 수 있다. 판독 신호(RS1-RSN)의 지속 시간은 적어도 하나의 프레임 시간(FT)과 중첩될 수 있거나, 중첩되지 않을 수 있다. 일부 실시예에서, 제2 설정 횟수는 복수일 수 있으므로, 센싱 유닛(181)에 의해 변환된 전하는 판독 드라이버(142)에 의해 한 센싱 타임 주기(SP)동안 여러 번 판독될 수 있고, 한 센싱 타임 주기(SP)동안 1회 이상 판독 드라이버(142)에 의해 수신된 판독 신호(RS1-RSN)는 신호대잡음비(S/N ratio)를 증가시키기 위해 센서 드라이버(14)에 의해 누적될 수 있다. 일부 실시예에서, 디스플레이 장치(1)의 센서 소자(18)는 한 센싱 타임 주기(SP) 이상 동안 생체 특징을 검출하기 위해 1회 이상 수행할 수 있다.
도 8은 본 개시의 일부 실시예에 따른 다른 프레임 시간의 턴온된(turned on) 서브 픽셀을 개략적으로 도시한다. 명확성을 위해, 이하 실시예들에서 언급된 서브 픽셀들의 배열은 예를 들어 펜타일 매트릭스(pentile matrix)를 취하고, 센싱 유닛들은 도시되지 않지만, 이에 제한되지는 않는다. 일부 실시예에서, 동일한 색상을 갖는 모든 서브 픽셀들(161)은 반복적으로 턴온되고, 다른 색상을 갖는 나머지 서브 픽셀들은 한 센싱 타임 주기동안 턴오프되어, 각 프레임 시간에 한 프레임을 디스플레이 한다. 예를 들어, 제2 색상을 갖는 모든 제2 서브 픽셀(161b)은 순차적으로 프레임을 생성하기 위해(예를 들어 제1 프레임 F1A, 제2 프레임 F2A, 등) 제1 서브 픽셀(161a)과 제3 서브 픽셀(161c)이 턴오프되는 동안 반복적으로 구동되고 턴온되어 각 프레임 시간 동안 동일한 제2 색상을 갖는 빛을 생성한다. 이에 따라, 제2 서브 픽셀(161b)에 대응하는 센싱 유닛(181)은 다른 색의 빛에 의해 방해받지 않으면서 제2 색상을 갖는 빛을 검출해 센싱 유닛(181)의 감도를 높일 수 있다. 예를 들어, 도 8에 도시된 원은 각각의 제2 서브 픽셀(161b)로부터의 반사광의 영역을 나타낼 수 있다. 일부 실시예에서, 각 프레임(FA)에서 턴온된 모든 서브 픽셀(161)은 또한 모든 제1 서브 픽셀(161a) 또는 모든 제3 서브 픽셀(161c)일 수 있다. 일실시예에서, 하나의 서브 픽셀(161)로부터 반사된 빛의 영역의 형상은 원형, 다각형(polygon) 또는 자유 형상일 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 일부 실시예에서, 영역의 면적은 도면의 그림으로 제한되지 않으며 또한 적절한 크기로 조절될 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.
도 9는 본 개시의 일부 실시예에 따른 다른 프레임 시간의 턴온된 서브 픽셀을 개략적으로 도시한다. 일부 실시예에서, 서브 픽셀들(161)의 제1 그룹(G1) 및 서브 픽셀들(161)의 제2 그룹(G2)은 순차적으로 교대로 턴온되고, 나머지 서브 픽셀들(161)은 센싱 타임 주기(SP)동안 턴오프 되며, 제1 그룹(G1)의 서브 픽셀들(161)은 제2 그룹(G2)의 서브 픽셀들(161)과는 다르다. 구체적으로, 서브 픽셀(161)의 제1 그룹(G1)은 한 프레임 시간동안 하나의 프레임(F1B)을 디스플레이 하기 위해 턴온되고, 서브 픽셀(161)의 제2 그룹(G2)은 다른 프레임 시간 동안 다른 프레임(F2B)을 디스플레이 하기 위해 턴온되며, 서브 픽셀(161)의 제1 그룹(G1)과 서브 픽셀(161)의 제2 그룹(G2)은 동일한 색상을 가질 수 있다. 일 예로, 제2 서브 픽셀(161b)은 센싱 타임 주기 동안 턴온된 서브 픽셀(161)일 수 있다. 제1 그룹(G1)의 제2 서브 픽셀(161b)은 인접한 서브 픽셀(161)이 아니므로, 제1 그룹(G1)의 인접한 제2 서브 픽셀(161b) 간의 거리는 증가할 수 있고, 이에 따라 도 9에 도시된 원과 같이 다른 제2 서브 픽셀(161b)로부터의 반사광의 간섭이 줄어든다. 유사하게, 제2 그룹(G2)의 제2 서브 픽셀(161b)은 다른 제2 서브 픽셀(161b)의 간섭을 방지할 수 있다. 예를 들어, 제1 그룹(G1)의 제2 서브 픽셀(161b) 중 하나는 제2 그룹(G2)의 인접한 두 제2 서브 픽셀(161b) 사이에 배치될 수 있다. 즉, 제1 그룹(G1)의 제2 서브 픽셀(161b)과 제2 그룹(G2)의 제2 서브 픽셀(161b)은 각각 엇갈린 패턴(staggered pattern)으로 배열되고, 각 짝수 행에는, 제1 그룹(G1)의 제2 서브 픽셀(161b) 각각과 제2 그룹(G2)의 제2 서브 픽셀(161b) 각각이 교대로 배열된다.
도 10은 본 개시의 일부 실시예에 따른 다른 프레임 시간의 턴온된 서브 픽셀을 개략적으로 도시한다. 일부 실시예에서, 도 9와 비교하여, 서브 픽셀(161)의 제1 그룹(G1)과 서브 픽셀(161)의 제2 그룹(G2)은 순차적으로 다른 색상을 가질 수 있다. 구체적으로, 나머지 서브 픽셀(161)이 턴오프 되어 있는 동안 하나의 색상을 갖는 서브 픽셀(161)의 제1 그룹(G1)이 턴온되어 하나의 프레임 시간의 하나의 프레임(F1C)을 디스플레이 하고, 그 후 다른 색상을 갖는 서브 픽셀(161)의 제2 그룹(G2)이 턴온되어 다른 후속 프레임 시간의 다른 프레임(F2C)을 디스플레이 한다. 일부 실시예에서 프레임(F2C) 이후에 제1 그룹(G1)과 동일한 색상의 서브 픽셀(161)의 제3 그룹(G3)은 턴온되어 다른 후속 프레임 시간의 다른 프레임(F3C)을 디스플레이할 수 있고, 그 후 서브 픽셀(161)의 제2 그룹(G2)은 턴온되어 다른 후속 프레임 시간의 다른 프레임(F4C)을 디스플레이 해서, 서브 픽셀(161)의 제1 그룹(G1), 서브 픽셀(161)의 제2 그룹(G2), 서브 픽셀(161)의 제3 그룹(G3), 서브 픽셀(161)의 제2 그룹(G2)이 교대로 턴온된다. 예를 들어, 제2 서브 픽셀(161b)의 일부는 서브 픽셀(161)의 제1 그룹(G1)일 수 있고, 제2 서브 픽셀(161b)의 다른 일부는 서브 픽셀(161)의 제3 그룹(G3)일 수 있으며, 모든 제1 서브 픽셀(161a)은 서브 픽셀(161)의 제2 그룹(G2)일 수 있다. 제1 그룹(G1)의 제2 서브 픽셀(161b)은 도 9에 도시된 제1 그룹(G1)과 동일할 수 있고, 제3 그룹(G3)의 제2 서브 픽셀(161b)은 도 9의 제2 그룹(G2)과 동일할 수 있으므로, 제1 그룹(G1) 및 제3 그룹(G3)의 제2 서브 픽셀의 패턴은 중복하여 설명되지 않을 것이다. 제1 그룹(G1), 제2 그룹(G2), 제3 그룹(G3) 및 제2 그룹(G2)을 교대로 턴온하여, 프레임 F1C, F2C, F3C, F4C가 교대로 생성될 수 있다. 다른 색상을 갖는 서브 픽셀의 그룹을 교대로 턴온하는 것을 통해, 더 많은 센싱 유닛이 생체 특징을 검출하는 데 사용될 수 있고, 다른 색상의 다른 서브 픽셀(161b)로부터의 반사광의 간섭이 여전히 감소될 수 있음에 주목한다.
일부 실시예에서, 서브 픽셀(161)의 제1 그룹(G1)은 동일한 색상을 갖는 모든 서브 픽셀(예를 들어, 제2 서브 픽셀(161b))일 수 있고, 서브 픽셀(161)의 제2 그룹(G2)은 다른 색상을 갖는 모든 서브 픽셀(예를 들어, 제1 서브 픽셀(161a))일 수 있으며, 제1 그룹(G1) 및 제2 그룹(G2)은 교대로 턴온되어 프레임 F1C, F2C를 교대로 디스플레이 할 수 있다.
도 11은 본 개시의 일부 실시예에 따른 다른 프레임 시간의 턴온된 서브 픽셀을 개략적으로 도시한다. 일부 실시예에서, 다른 색상을 가진 서브 픽셀(161)의 제1 그룹(G1)과 서브 픽셀(161)의 제2 그룹(G2)은 동시에 턴온될 수 있다. 구체적으로, 하나의 색상을 갖는 서브 픽셀(161)의 제1 그룹(G1)과 다른 색상을 갖는 서브 픽셀(161)의 제2 그룹(G2)은 나머지 서브 픽셀(161)이 턴오프 되어있는 동안 턴온되어 하나의 프레임 시간의 하나의 프레임(F1D)을 디스플레이한다. 일부 실시예에서, 프레임(F1D) 이후에, 제1 그룹(G1) 및 제2 그룹(G2)과 동일한 색을 갖는 서브 픽셀(161)의 제3 그룹(G3)은 턴온되어 다른 후속 프레임 시간의 다른 프레임(F2D)을 디스플레이할 수 있어서, 프레임 F1D, F2D는 교대로 디스플레이될 수 있다. 예를 들어, 제2 서브 픽셀(161b)의 일부는 서브 픽셀(161)의 제1 그룹(G1)일 수 있고, 제2 서브 픽셀(161b)의 다른 부분은 서브 픽셀(161)의 제3 그룹(G3)일 수 있으며, 모든 제1 서브 픽셀(161a)은 서브 픽셀(161)의 제2 그룹(G2)일 수 있다. 제1 그룹(G1)의 제2 서브 픽셀(161b)은 도 9에 도시된 제1 그룹(G1)과 동일할 수 있고, 제3 그룹(G3)의 제2 서브 픽셀(161b)은 도 9의 제2 그룹(G2)과 동일할 수 있으므로, 제1 그룹(G1) 및 제3 그룹(G3)에서의 제2 서브 픽셀의 패턴은 중복하여 설명되지 않을 것이다. 예를 들어, 제1 서브 픽셀(161a)은 적색 및 녹색 중 하나를 가지며, 제2 서브 픽셀(161b)은 적색 및 녹색 중 다른 하나를 가진다.
일부 실시예에서, 프레임(F1D) 이후에, 한 색상을 갖는 서브 픽셀(161)의 제1 그룹(G1) 및 다른 색상을 갖는 서브 픽셀(161)의 제2 그룹(G2)은 반복적으로 턴온되어 다음 프레임 시간에 다른 프레임(F2D)을 디스플레이 할 수 있다. 일부 실시예에서, 모든 제2 서브 픽셀(161b)은 서브 픽셀(161)의 제1 그룹(G1)일 수 있다.
상술한 바와 같이, 디스플레이 장치는 센싱 타임 주기 동안 3회 내지 120회 광 펄스를 발생시킬 수 있으므로, 센서 소자는 충분한 신호를 축적하고 신호대잡음비(S/N ratio) 및 센싱 유닛의 감도를 향상시키기 위해 빛을 3회 내지 120회 수신할 수 있다. 이러한 이유로, 센서 소자는 각 서브 픽셀의 면적을 감소시키거나 디스플레이 장치의 해상도를 감소시키지 않으면서 디스플레이 소자와 디스플레이 장치의 디스플레이 영역으로 통합될 수 있고, 이에 따라 생체 인증을 제공하는 동안 스크린 대 바디 비율을 증가시킬 수 있다.
당업자는 본 개시의 교시를 유지하면서 상기 장치 및 방법의 다수의 수정 및 변경이 이루어질 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다. 따라서, 상기 개시 내용은 첨부된 청구 범위의 경계에 의해서만 제한되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (20)

  1. 디스플레이 장치에 있어서,
    제어 유닛(controlling unit);
    상기 제어 유닛에 전기적으로 연결된 디스플레이 드라이버(display driver);
    상기 제어 유닛에 전기적으로 연결된 센서 드라이버(sensor driver);
    상기 디스플레이 드라이버에 전기적으로 연결된 디스플레이 소자(display element); 및
    상기 센서 드라이버에 전기적으로 연결된 센서 소자(sensor element)
    를 포함하고,
    상기 센서 소자가 센싱 타임 주기(sensing time period)동안 생체 특징(biometric feature)을 센싱할 때, 상기 디스플레이 소자는 상기 센싱 타임 주기동안 상기 디스플레이 드라이버에 의해 3회에서 120회 리프레쉬(refresh)되는,
    디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이 소자는 상기 센싱 타임 주기동안 상기 디스플레이 드라이버에 의해 6회에서 72회 리프레쉬되는,
    디스플레이 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 센서 소자는 상기 센싱 타임 주기동안 적어도 한번 리프레쉬되는,
    디스플레이 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이 소자는 동일한 색을 갖는 복수의 서브 픽셀(sub-pixels)을 포함하고,
    상기 복수의 서브 픽셀 전부는 상기 센싱 타임 주기동안 반복적으로(repeatedly) 턴온되는(turned on),
    디스프레이 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이 소자는 복수의 서브 픽셀(161)을 포함하고,
    상기 복수의 서브 픽셀의 제1 그룹(first group) 및 상기 복수의 서브 픽셀의 제2 그룹(second group)은 순차적으로(sequentially) 턴온되는,
    디스플레이 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 복수의 서브 픽셀의 상기 제1 그룹과 상기 복수의 서브 픽셀의 상기 제2 그룹은 동일한 색을 갖는,
    디스플레이 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 복수의 서브 픽셀의 상기 제1 그룹은 제1 색상(first color)을 가지며,
    상기 복수의 서브 픽셀의 상기 제2 그룹은 상기 제1 색상과 다른 제2 색상(second color)을 갖는,
    디스플레이 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 색상을 갖는 상기 복수의 서브 픽셀의 제3 그룹(third group)을 더 포함하고,
    상기 복수의 서브 픽셀의 상기 제1 그룹, 상기 복수의 서브 픽셀의 상기 제2 그룹, 상기 복수의 서브 픽셀의 상기 제3 그룹 및 상기 복수의 서브 픽셀의 상기 제2 그룹이 교대로(alternately) 턴온되는,
    디스플레이 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이 소자는 복수의 서브 픽셀을 포함하고, 상기 복수의 서브 픽셀의 제1 그룹(first group)은 제1 색상을 가지며 상기 복수의 서브 픽셀의 제2 그룹(second group)은 상기 제1 색상과는 다른 제2 색상을 가지고,
    상기 복수의 서브 픽셀의 상기 제1 그룹과 상기 복수의 서브 픽셀의 상기 제2 그룹은 동시에 턴온되는,
    디스플레이 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 서브 픽셀의 제3 그룹(third group)은 상기 제1 색상을 가지고, 상기 복수의 서브 픽셀의 상기 제1 그룹과 상기 복수의 서브 픽셀의 상기 제3 그룹은 순차적으로 턴온되는,
    디스플레이 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 센서 드라이버는 상기 제어 유닛으로부터의 인에이블 신호(enable signal)에 의해 활성화되는(activated),
    디스플레이 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이 드라이버 및 상기 센서 드라이버는 상기 제어 유닛에 의해 동기화되는(synchronized),
    디스플레이 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    처리 유닛(processing unit)을 더 포함하고,
    상기 처리 유닛은 상기 제어 유닛, 상기 디스플레이 드라이버 및 상기 센서 드라이버에 각각 전기적으로 연결되며,
    상기 처리 유닛, 상기 디스플레이 드라이버 및 상기 센서 드라이버는 단일 집적 회로(single integrated circuit)에 통합되어 있는,
    디스플레이 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이 소자는 제1 색상을 갖는 제1 서브 픽셀(first sub-pixel)과 상기 제1 색상과 다른 제2 색상을 갖는 제2 서브 픽셀(second sub-pixel)을 포함하고,
    상기 센서 소자는 상기 제1 서브 픽셀과 상기 제2 서브 픽셀 사이에 배치된(disposed) 센싱 유닛(sensing unit)을 포함하며,
    상기 센싱 유닛과 상기 제1 서브 픽셀 사이의 거리는 상기 센싱 유닛과 상기 제2 서브 픽셀 사이의 거리보다 작은,
    디스플레이 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이 소자는 제1 색상을 갖는 제1 서브 픽셀(first sub-pixel)과 상기 제1 색상과 다른 제2 색상을 갖는 제2 서브 픽셀(second sub-pixel)을 포함하고,
    상기 제1 서브 픽셀의 영역은 상기 제2 서브 픽셀의 영역과 다른,
    디스플레이 장치.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 센서 소자는 복수의 센싱 유닛(sensing unit)을 포함하고,
    상기 복수의 센싱 유닛은 상기 디스플레이 장치의 탑뷰(top view)에서 다른 영역을 갖는,
    디스플레이 장치.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이 소자는 복수의 발광 유닛(light-emitting units)을 포함하고,
    상기 센서 소자는 상기 복수의 발광 유닛 아래에 배치되는(disposed),
    디스플레이 장치.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이 소자와 상기 센서 소자 사이에 배치된 액정층(liquid crystal layer)을 더 포함하는,
    디스플레이 장치.
  19. 디스플레이 장치의 구동 방법에 있어서,
    제어 유닛(controlling unit)에 의해 디스플레이 제어 신호(display control signal)를 디스플레이 드라이버(display driver)에, 그리고 센서 제어 신호(sensor control signal)를 센서 드라이버(sensor driver)에 제공하는 단계;
    상기 디스플레이 드라이버에 의해 디스플레이 구동 신호(display driving signal)를 디스플레이 소자(display element)로 전송하는 단계; 및
    상기 센서 드라이버에 의해 센서 구동 신호(sensor driving signal)를 센서 소자로 전송하는 단계 - 상기 센서 소자가 센싱 타임 주기(sensing time period)동안 생체 특징(biometric feature)을 센싱할 때, 상기 디스플레이 소자는 상기 센싱 타임 주기동안 상기 디스플레이 드라이버에 의해 3회에서 120회 리프레쉬(refresh)됨 -
    를 포함하는,
    디스플레이 장치의 구동 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 디스플레이 소자는 상기 센싱 타임 주기동안 상기 디스플레이 드라이버에 의해 6회에서 72회 리프레쉬되는,
    디스플레이 장치의 구동 방법.
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