KR20210000605A - 센서를 포함하는 표시장치 - Google Patents

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KR20210000605A
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transistor
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KR1020190075956A
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문태형
김재현
이성진
연득호
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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명의 실시예들은 발광소자를 포함하는 디스플레이 픽셀과, 압전소자를 포함하는 센싱 픽셀들을 구비하는 표시패널, 및 표시패널을 구동하기 위한 구동회로를 포함하고, 표시패널은, 기판, 기판 상에 배치되며, 디스플레이 픽셀들에 포함된 디스플레이 구동 트랜지스터들이 배치되는 박막트랜지스터 어레이, 박막트랜지스터 어레이 상에 배치되며, 센싱 픽셀들에 포함된 센서 구동 트랜지스터들이 배치되는 센서 어레이, 압전소자들을 포함하고 센서 어레이 상에 배치되며, 압전소자들이 센서 구동 트랜지스터들에 연결되어 있는 압전소자층, 발광소자들을 포함하고 압전소자층 상에 배치되며, 발광소자들의 애노드전극들이 디스플레이 구동 트랜지스터들에 연결되어 있는 발광소자층을 포함하는 표시장치를 제공할 수 있다.

Description

센서를 포함하는 표시장치{DISPLAY DEVICE INCLUDING SENSOR}
본 발명의 실시예들은 센서를 포함하는 표시장치에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 영상을 표시하기 위한 표시장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있다. 표시장치로는 액정표시장치(LCD: Liquid Crystal Display), 유기발광 표시장치(OLED: Organic Light Emitting Display), 및 퀀텀닷발광표시장치(QLED: Quantum dot Light Emitting Display) 등 여러 가지 표시장치가 활용 되고 있다.
표시장치는 스마트폰(smart phone), 태블릿(tablet), 노트북 컴퓨터(notebook computer), 모니터(monitor), TV 등 다양한 전자 장치에 적용되고 있다. 특히, 최근에는 이동통신 기술의 발달로 인해 스마트폰, 태블릿, 노트북 컴퓨터과 같은 전자 장치의 사용이 크게 늘어났다. 전자 장치는 통신 기능 이외에 연락처, 통화 내역, 메시지, 사진, 메모, 사용자의 웹 서핑 정보, 위치 정보, 금융 정보와 같은 개인 정보가 저장되어 있다. 따라서, 전자 장치에서 개인 정보가 유출되는 것을 방지하기 위해, 전자 장치에는 개인 정보를 보호하기 위한 다양한 보안 방법이 적용되고 있다.
그리고, 보안 방법 중에 사용자의 생체 정보를 이용하는 것이 개발되고 있다. 사용자의 생체 정보는 사용자별 고유의 정보이고 매우 다양한 정보를 가지고 있어 사용자가 아닌 다른 사람이 전자 장치의 락을 해제하는 것이 어려운 반면, 정당한 사용자가 인증을 하여 전자 장치의 락을 해제하는 과정은 매우 쉽게 진행될 수 있는 장점이 있다.
하지만, 생체정보를 식별하는 센서를 전자 장치에 부가할 때, 센서를 별도로 제작한 후 전자장치에 부가하게 되면, 전자장치는 제조공정이 복잡해지고 두께가 두꺼워지는 문제점이 발생할 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 제조공정을 간단히 하고 두께를 얇게 구현할 수 있는 센서를 포함하는 표시장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 실시예들은 사용자의 생체정보를 활용할 수 있는 센서를 포함하는 표시장치를 제공하는 것이다.
일 측면에서, 본 발명의 실시예들은 발광소자를 포함하는 디스플레이 픽셀과, 압전소자를 포함하는 센싱 픽셀들을 구비하는 표시패널, 및 표시패널을 구동하기 위한 구동회로를 포함하고, 표시패널은, 기판, 기판 상에 배치되며, 디스플레이 픽셀들에 포함된 디스플레이 구동 트랜지스터들이 배치되는 박막트랜지스터 어레이, 박막트랜지스터 어레이 상에 배치되며, 센싱 픽셀들에 포함된 센서 구동 트랜지스터들이 배치되는 센서 어레이, 압전소자들을 포함하고 센서 어레이 상에 배치되며, 압전소자들이 센서 구동 트랜지스터들에 연결되어 있는 압전소자층, 발광소자들을 포함하고 압전소자층 상에 배치되며, 발광소자들의 애노드전극들이 디스플레이 구동 트랜지스터들에 연결되어 있는 발광소자층을 포함하는 표시장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 제조공정을 간단히 하고 두께를 얇게 구현할 수 있는 센서를 포함하는 표시장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 사용자의 생체정보를 활용할 수 있는 센서를 포함하는 표시장치를 제공할 수 있다.
도 1a는 본 발명의 실시예들에 따른 센서를 포함하는 표시장치의 일 실시예를 나타내는 구조도이다.
도 1b는 본 발명의 실시예들에 따른 표시패널의 일부의 구조를 나타내는 평면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 표시패널에서 Ⅰ-Ⅰ'의 단면을나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 픽셀과 센싱 픽셀의 연결관계를 나타내는 개념도이다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 픽셀과 센싱 픽셀의 일 실시예를 나타내는 회로도이다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 센싱 픽셀의 구동을 나타내는 타이밍도이다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 픽셀과 센싱 픽셀의 일 실시예를 나타내는 회로도이다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 픽셀의 구동을 나타내는 타이밍도이다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 센싱 어레이를 나타내는 평면도이다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 제2컨트롤러를 나타내는 개념도이다.
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.
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.
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.
구성 요소들이나, 동작 방법이나 제작 방법 등과 관련한 시간적 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.
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.
도 1a는 본 발명의 실시예들에 따른 센서를 포함하는 표시장치의 일 실시예를 나타내는 구조도이다.
도 1a를 참조하면, 표시장치(100)는 발광소자들이 포함된 디스플레이 픽셀(101)과, 압전소자들이 포함된 센싱 픽셀(102)을 구비하는 표시패널(110) 및 표시패널(110)을 구동하기 위한 구동회로(120)를 포함할 수 있다.
표시패널(110)은 영상을 표시힐 수 있다. 또한, 표시패널(110)은 센서를 포함하고 사용자의 셍체 정보를 센싱을 할 수 있다. 표시패널(110)에서 수행되는 센싱은 초음파신호를 이용하여 표시패널(110)에 접근된 물체를 인식하고 접근된 물체의 생체정보를 파악하는 것일 수 있다. 사용자의 생체정보는 지문, 홍체, 안면 윤곽, 손가락 정맥을 포함할 수 있다. 하지만, 셍체정보는 이에 한정되는 것은 아니다.
표시패널(110)은 복수의 게이트라인(GL1,…,GLn)과 복수의 데이터라인(DL1,…,DLm)을 포함할 수 있다. 또한, 표시패널(110)은 복수의 게이트라인(GL1,…,GLn)과 복수의 데이터라인(DL1,…,DLm)에 연결되는 복수의 디스플레이 픽셀(101)을 포함한다. 하지만, 표시패널(110)에 배치되는 라인들은 이에 한정되는 것은 아니다. 복수의 디스플레이 픽셀(101)에 포함되어 있는 발광소자들은 적색, 녹색, 청색의 빛 중 어느 하나를 방출할 수 있다. 하지만, 발광소자들에서 방출하는 빛의 색은 이에 한정되는 것은 아니다.
표시패널(110)은 복수의 센싱 픽셀(102)을 포함한다. 복수의 센싱 픽셀(102)은 초음파신호를 출력할 수 있다. 또한, 센싱 픽셀(102)은 초음파신호를 출력하고 출력된 초음파신호가 물체에 반사되면, 반사된 초음파신호를 수신하여 센싱신호를 생성할 수 있다. 센싱 픽셀(102)에 포함된 압전소자들은 전기신호를 전달받아 초음파신호를 출력할 수 있고 초음파신호를 전달받아 전기신호에 대응하는 센싱신호를 생성할 수 있다.
또한, 복수의 디스플레이 픽셀(101)과 복수의 센싱 픽셀(102)은 표시패널(110) 내에 배치될 수 있다. 또한, 복수의 디스플레이 픽셀(101)과 복수의 센싱 픽셀(102)은 서로 연결될 수 있다. 여기서, 디스플레이 픽셀(101)과 센싱 픽셀(102)은 제1방향으로 서로 이웃하게 배치되어 있는 것으로 도시되어 있지만, 이에 한정되는 것은 아니며 디스플레이 픽셀(101)은 센싱 픽셀(102)과 다른 층에 배치되고 서로 중첩될 수 있다.
구동회로(120)는 디스플레이 픽셀들(101)을 제어하는 제1컨트롤러(121)와, 센싱 픽셀들(102)을 제어하는 제2컨트롤러(122)와, 표시패널(110)에 데이터신호를 공급하는 데이터드라이버(123)와, 표시패널(110)에 게이트신호를 공급하는 게이트드라이버(124)를 포함할 수 있다. 하지만, 구동회로(120)에 포함되는 소자들은 이에 한정되는 것은 아니다.
제1컨트롤러(121)는 데이터드라이버(123)와 게이트드라이버(124)를 제어하며, 데이터드라이버(123)에서 데이터신호를 출력하고 게이트드라이버(124)에서 게이트신호를 출력하도록 제어할 수 있다. 제1컨트롤러(121)는 영상신호를 데이터드라이버(123)로 전달할 수 있고, 데이터드라이버(123)는 제1컨트롤러(121)에 의해 제어되며, 제1컨트롤러(121)로부터 전달받은 영상신호를 데이터신호로 변환하고 복수의 데이터라인(DL1,…,DLm)으로 출력할 수 있다. 게이트드라이버(124)는 제1컨트롤러(121)에 의해 제어되며, 게이트드라이버(124)에서 출력되는 게이트신호는 복수의 게이트라인(GL1,…,GLn)으로 출력될 수 있다.
표시패널(110)은 게이트신호에 의해 데이터신호를 전달받을 수 있다. 데이터신호는 계조에 대응하는 전압레벨을 갖는 데이터전압(Vdata)으로 전달될 수 있다. 그리고, 게이트신호를 전달받은 디스플레이 픽셀(101)은 데이터전압(Vdata)을 전달받을 수 있다. 여기서, 표시장치(100)에 포함된 데이터드라이버(123)와 게이트드라이버(124)는 각각 한 개인 것으로 도시되어 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
표시장치(100)는 표시패널(110)의 해상도와 크기에 대응하여 복수 개의 데이터드라이버(123)를 포함할 수 있다. 또한, 게이트드라이버(124)는 표시패널(110)의 좌우에 배치될 수 있다. 게이트드라이버(124)는 표시패널(110)과 같이 형성될 수 있다. 또한, 데이터드라이버(123)와 게이트드라이버(124)는 집적회로 일 수 있다.
제2컨트롤러(122)는 센싱 픽셀(102)에서 초음파신호를 출력하는 것을 제어할 수 있다. 또한, 제2컨트롤러(122)는 센싱 픽셀(102)에서 반사된 초음파신호를 수신하면, 센싱 픽셀(102)에서 수신된 초음파신호에 대응하여 센싱신호를 출력하도록 센싱 픽셀(102)을 제어할 수 있다. 복수의 센싱 픽셀(102)과 제2컨트롤러(122)를 센서라고 칭할 수 있다.
제1컨트롤러(121)는 타이밍컨트롤러이고, 제2컨트롤러(122)는 MCU(Micro controller unit)일 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 여기서, 제1컨트롤러(121)와 제2컨트롤러(122)는 별개의 구성요소인 것으로 도시되어 있지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 하나의 집적회로 내에 포함되는 것일 수 있다.
도 1b는 본 발명의 실시예들에 따른 표시패널의 일부의 구조를 나타내는 평면도이다.
도 1b를 참조하면, 표시패널(110)은 발광영역(EA)과 비발광영역(NEA)을 포함하며, 발광영역(EA)은 디스플레이 픽셀(101)과 센싱 픽셀(102)을 포함할 수 있다. 디스플레이 픽셀(101)과 센싱 픽셀(102)은 발광영역(EA)에서 서로 구분되는 영역에 배치될 수도 있다. 또한, 디스플레이 픽셀(101)과 센싱 픽셀(102)은 일부분이 서로 중첩될 수도 있다.
센싱 픽셀(102)의 수는 디스플레이 픽셀(101)의 수와 동일할 수 있다. 또한, 센싱 픽셀(102)의 수는 디스플레이 픽셀(101)의 수보다 더 적을 수 있다. 센싱픽셀(102)의 수가 디스플레이 픽셀(101)보다 더 적으면, 둘 이상의 디스플레이 픽셀(101)에 하나의 센싱 픽셀(102)이 대응되도록 배치될 수도 있다. 여기서, 디스플레이 픽셀(101)은 발광 영역(EA)에 배치될 수 있고 센싱 픽셀(102)은 발광 영역(EA) 및 비발광 영역(NEA) 중 일부 영역에 배치될 수 있다.
도 2은 본 발명의 실시예들에 따른 도시된 표시패널에서Ⅰ-Ⅰ'의 단면을 나타내는 단면도이다.
도 2는 참조하면, 표시패널(110)은 기판(1001), 기판(1001) 상에 배치되며, 디스플레이 픽셀들(101)에 포함된 디스플레이 구동 트랜지스터들이 배치되어 있는 박막트랜지스터 어레이(1100), 박막트랜지스터 어레이(1100) 상에 배치되며, 센싱 픽셀들(102)에 포함된 센서 구동 트랜지스터들이 배치되어 있는 센서 어레이(1200), 압전소자들을 포함하고 센서 어레이(1200) 상에 배치되며, 압전소자들이 센서 구동 트랜지스터들에 연결되어 있는 압전소자층(1300) 및 발광소자들을 포함하고 압전소자층(1300) 상에 배치되며, 발광소자들의 애노드전극들이 디스플레이 구동 트랜지스터들에 연결되어 있는 발광소자층(1400)을 포함할 수 있다.
기판(1001)은 유리를 포함할 수 있다. 또한, 기판(1001)은 폴리에틸렌(Polyethylene)을 포함할 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 기판(1001) 상에 버퍼층(1002)이 배치될 수 있다. 버퍼층(1002) 상에 박막트랜지스터 어레이(1100)가 배치될 수 있다.
박막트랜지스터 어레이(1100)는 버퍼층(1002) 상에 배치되는 제1반도체층(1003), 제1반도체층(1003) 상에 배치되는 제1게이트절연막(1004), 제1게이트절연막(1004) 상에 배치되는 제1게이트전극(1005a)과 캐패시터의 제1전극(1005b), 제1게이트전극(1005a)과 캐패시터의 제1전극(1005b) 상에 배치되는 제1평탄화층(1006), 제1평탄화층(1006) 상에 배치되는 캐패시터의 제2전극(1007), 캐패시터의 제2전극(1007)이 배치되어 있는 제1평탄화층(1006) 상에 배치되는 제2평탄화층(1008), 제2평탄화층(1008) 상에 배치되는 제1소스전극(1009a)과 제1드레인전극(1009b), 제1소스전극(1009a)과 제1드레인전극(1009b) 상에 배치되는 보호층(1010)을 포함할 수 있다. 제1반도체층(1003)은 저온폴리실리콘 또는 산화물 반도체를 포함할 수 있다.
제1소스전극(1009a)과 제1드레인전극(1009b)은 컨텍홀을 통해 버퍼층(1002) 상에 배치되어 있는 제1반도체층(1003)과 각각 연결될 수 있다. 여기서, 제1게이트전극(1005a)은 제1반도체층(1003) 상부에 배치되어 있는 것으로 도시되어 있지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 제1게이트전극(1005a)은 제1반도체층(1003)의 하부에 배치될 수 있다. 박막트랜지스터 어레이(1100)의 제1반도체층(1003), 제1게이트전극(1005a), 제1소스전극(1009a) 및 제1드레인전극(1009b)은 디스플레이 픽셀(101)에 포함되어 있는 디스플레이구동용 트랜지스터들 중 어느 하나일 수 있다.
그리고, 제2평탄화층(1008)에는 캐패시터의 제2전극(1007)과 연결되는 신호선(1009c)이 형성될 수 있다. 신호선(1009c)은 제2평탄화층(1008)을 관통하여 캐패시터의 제2전극(1007)과 연결될 수 있다. 신호선(1009c)은 제1소스전극(1009a) 및 제1드레인전극(1009b)과 동일한 물질일 수 있다.
센서 어레이(1200)는 박막트랜지스터 어레이(1100)의 보호층(1010) 상에 배치될 수 있다. 센서 어레이(1200)는 박막트랜지스터 어레이(1100)의 보호층(1010) 상에 배치되는 제2반도체층(1011), 제2반도체층(1011) 상에 배치되는 제2게이트절연막(1012), 제2게이트절연막(1012) 상에 배치되는 제2게이트전극(1013), 제2게이트전극(1013) 상에 배치되는 제3평탄화층(1014), 제3평탄화층(1014) 상에 배치되는 제2소스전극(1015a), 제2드레인전극(1015b), 제2소스전극(1015a), 제2드레인전극(1015b) 상에 배치되는 제1절연막(1016)을 포함할 수 있다. 제2반도체층(1011)은 저온폴리실리콘 또는 산화물 반도체를 포함할 수 있다.
제2소스전극(1015a)과 제2드레인전극(1015b)은 컨텍홀을 통해 보호층(1010) 상에 배치되어 있는 제2반도체층(1011)에 각각 연결될 수 있다. 제2반도체층(1011), 제2게이트전극(1013), 제2소스전극(1015a) 및 제2드레인전극(1015b)은 센싱 픽셀(102)에 포함되어 있는 센서 구동 트랜지스터(102)들 중 어느 하나일 수 있다. 제2반도체층(1011), 제2게이트전극(1013), 제2소스전극(1015a) 및 제2드레인전극(1015b)은 제1반도체층(1003), 제1게이트전극(1005a), 제1소스전극(1009a) 및 제1드레인전극(1009b)과 서로 중첩되지 않도록 배치될 수 있다.
압전소자층(1300)은 압전소자들을 포함하고 센서 어레이(1200) 상에 배치될 수 있다. 압전소자층(1300)은 제1절연막(1016) 상에 배치될 수 있다. 압전소자층(1300)은 센싱전극라인(1017a)과, 구동전극라인(1019a)과, 센싱전극라인(1017a) 및 구동전극라인(1019a) 사이에 배치되고 제1홀(CH1)이 형성된 압전물질층(1018)을 포함할 수 있다.
또한, 압전소자층(1300)은 압전물질층(1018)의 하면에서 제1홀(CH1)과 중첩되게 배치되고 센싱전극라인(1017a)과 이격되어 있는 제1보조전극라인(1017a)과, 제1홀(CH1)의 내벽에 배치되고 제1보조전극라인(1017a)과 연결되되, 구동전극라인(1019a)과 이격되어 있는 제2보조전극라인(1019a)을 포함할 수 있다. 압전물질층(1018)은 PVDF(Polyvinylidene fluoride)을 포함할 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
센싱전극라인(1017a)은 센서 구동 트랜지스터들과 연결될 수 있다. 센싱전극라인(1017a)은 제2게이트전극(1013)에 연결될 수 있다. 또한, 제1보조전극라인(1017a)은 디스플레이 구동트랜지스터의 제1드레인전극(1009b)과 연결될 수 있다. 제1보조전극라인(1017a)은 제1드레인전극(1009b)과 연장전극(1015c)를 통해 연결될 수 있다. 연장전극(1015c)은 제3평탄화막(1014)에 형성된 컨텍홀을 통해 제1드레인전극(1009b)과 연결될 수 있고 제1보조전극라인(1017a)은 제1절연막(1016)에 형성된 컨텍홀을 통해 연장전극(1015c)과 연결될 수 있다.
연장전극(1015c)은 제3평탄화막(1014) 상에서 제2소스전극(1015a) 및 제2드레인전극(1015b)과 같이 배치될 수 있다. 연장전극(1015c)은 제2소스전극(1015a) 및 제2드레인전극(1015b)과 동일한 물질을 포함할 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
제1절연막(1016) 상에 배치되어 있는 센싱전극라인(1017a)은 제2게이트전극(1013)까지 연장되어 있는 컨텍홀을 통해 제2게이트전극(1013)에 연결될 수 있다. 또한, 구동전극라인(1019a)과 센싱전극라인(1017a)은 각각 제1보조전극라인(1017b)과 제2보조전극라인(1019b)과 이격되어 있어 센싱전극라인(1017a)과 구동전극라인(1019a)은 서로 연결되지 않는다.
구동전극라인(1019a) 상에는 제2절연막(1020)이 배치될 수 있다. 그리고, 발광소자층(1400)은 제2절연막(1020) 상에 배치될 수 있다. 발광소자층(1400)는 제2절연막(1020) 상에 배치되는 애노드전극(1021)을 포함할 수 있다. 발광소자층(1400)은 애노드전극(1021) 상에 배치되는 발광층(미도시)과 발광층 상에 배치되는 캐소드전극(미도시)을 포함할 수 있다. 또한, 발광소자층(1400) 상에 인캡슐레이션레이어(미도시)가 더 배치될 수 있다. 하지만, 발광소자층(1400) 상에 배치되는 층은 이에 한정되는 것은 아니다.
센싱전극라인(1017a) 상에 배치되어 있는 제2절연막(1020)에는 제1홀(CH1)과 중첩되게 배치되어 있는 제2홀(CH2)이 형성되어 있고, 제2절연막(1020)의 상부에 애노드전극(1021)이 배치될 수 있다. 제2홀(CH2)의 직경은 제1홀(CH1)의 직경보다 더 클 수 있다. 또한, 애노드전극(1021)은 제2홀(CH2)과 제1홀(CH1)의 내벽을 따라 배치되고, 제1홀(CH1)의 내벽에 배치되어 있는 제2보조전극라인(1019b)과 연결될 수 있다. 따라서, 애노드전극(1021)은 제2보조전극라인(1019b)과 연결되어 있는 제1보조전극라인(1017b)과 연장전극(1015c)을 통해 제1드레인전극(1009b)과 연결될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 픽셀과 센싱 픽셀의 연결관계를 나타내는 개념도이다.
도 3을 참조하면, 디스플레이픽셀(101)는 제1구동전압(VDD)과 데이터전압(Vdata)에 대응하여 구동전류(Id)를 생성할 수 있다. 센싱 픽셀(102)은 제1구동전압(VDD)과 초음파신호(us)를 이용하여 센싱신호(ss)를 생성할 수 있다. 따라서, 디스플레이픽셀(101)과 센싱 픽셀(102)은 동일한 구동전원라인(VL)을 통해 제1구동전압(VDD)을 전달받아 동작할 수 있다. 센싱 픽셀(102)에서 출력되는 센싱신호(ss)는 제1센싱신호와, 제1센싱신호를 증폭한 제2센싱신호를 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 픽셀과 센싱 픽셀의 일 실시예를 나타내는 회로도이고, 도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 센싱 픽셀의 구동을 나타내는 타이밍도이다.
도 4를 참조하면, 발광소자(LEDa)는 도 2에 도시된 압전소자층(1300) 상에 배치될 수 있다. 발광소자(LEDa)는 애노드전극, 캐소드전극 및 애노드전극과 캐소드전극 사이에 배치되는 발광층을 포함할 수 있다. 발광소자(LEDa)는 발광층이 유기물을 포함하는 유기발광소자일 수 있고 무기물을 포함하는 무기발광소자일 수 있다.
압전소자(200)는 각각 센싱전극(SE)과, 구동전극(DE)과, 센싱전극(SE)과 구동전극(DE) 사이에 배치되는 압전물질(m1018)을 포함할 수 있다. 압전소자(200)는 도 2에 도시된 센서 어레이(1200) 상에 배치된 압전소자층(1300)의 일부일 수 있다. 센싱전극(SE)과 구동전극(DE)은 각각 센싱전극라인(1017a)과 구동전극라인(1019a)의 일부이고 압전물질(m1018)은 압전물질층(1018)의 일부일 수 있다.
디스플레이 픽셀(101)은 제1구동전압(VDD)과 데이터전압(Vdata)을 전달받아 데이터전압(Vdata)에 대응하는 구동전류(Ida)를 생성하고 발광소자(LEDa)로 공급하는 제1트랜지스터(M1a), 게이트신호에 대응하여 데이터전압(Vdata)을 제1트랜지스터(M1a)로 전달하는 제2트랜지스터(M2a) 및 제1트랜지스터(M1a)로 전달된 데이터전압(Vdata)을 유지하는 캐패시터(Csta)를 포함할 수 있다. 여기서, 제1트랜지스터(M1a)는 도 2에 도시되어있는 디스플레이 구동 트랜지스터 일 수 있다.
제1트랜지스터(M1a)는 제1전극이 제1구동전압(VDD)을 전달하는 구동전원라인(VL)과 연결되고 제2전극이 발광소자(LEDa)의 애노드전극과 연결될 수 있다. 또한, 제1트랜지스터(M1a)는 게이트전극이 제1노드(N1a)와 연결될 수 있다.
제2트랜지스터(M2a)는 제1전극이 데이터전압(Vdata)을 전달하는 데이터라인(DL)에 연결되고 제2전극이 제1노드(N1a)에 연결될 수 있다. 또한, 제2트랜지스터(M2a)는 게이트전극이 게이트라인(GL)과 연결될 수 있다. 캐패시터(Csta)는 제1노드(N1a)와 발광소자(LEDa)의 애노드전극 사이에 배치될 수 있다. 발광소자(LEDa)는 애노드 전극이 제1트랜지스터(M1a)의 제2전극에 연결되고 캐소드전극이 제2구동전압(VSS)에 연결될 수 있다. 제2구동전압(VSS)의 전압레벨은 제1구동전압(VDD)의 전압레벨 보다 낮을 수 있다. 제2구동전압(VSS)은 접지일 수 있다.
그리고, 상기와 같이 구성된 디스플레이 픽셀(101)은 게이트라인(GL)을 통해 전달되는 게이트신호가 제2트랜지스터(M2a)의 게이트전극에 전달되면, 데이터전압(Vdata)이 제1노드(N1a)에 전달될 수 있다. 제1노드(N1a)에 데이터전압(Vdata)이 전달되면, 제1트랜지스터(M1a)는 데이터전압(Vdata)에 대응하는 구동전류(Ida)를 발광소자(LEDa)로 전달할 수 있다. 이때, 제1트랜지스터(M1a) 및 제2트랜지스터(M2a)는 전자 이동도의 편차를 줄이기 위해 저온폴리실리콘을 포함하는 트랜지스터를 채용한 것일 수 있다.
또한, 센싱 픽셀은, 구동신호배선(SL1)과 센싱전극(SE) 사이에 배치되고, 제어신호(cons)에 대응하여 구동신호배선(SL1)과 센싱전극(SE)을 연결 또는 차단하는 제1센싱트랜지스터(SM1)와, 리드아웃배선(SL2)과 제1구동전압(VDD)을 공급하는 구동전원라인(VL) 사이에 배치되고, 구동전원라인(VL)과 리드아웃배선(SL2)을 연결 또는 차단하는 제2센싱트랜지스터(SM2)를 포함할 수 있다.
제1센싱트랜지스터(SM1)와 구동신호배선(SL1) 및 리드아웃배선(SL2)은 표시패널(110)에서 영상이 표시되지 않는 테두리부분인 베젤영역에 배치될 수 있다.
도 5를 참조하면, 센싱픽셀(102)는 제1센싱기간(Ts1)과 제2 센싱기간(Ts2)으로 구분하여 동작할 수 있다.
먼저, 제1센싱기간(Ts1)에서 센싱 픽셀(102)의 구동전극(DE)은 소정의 주파수를 갖는 주파수신호(fs)를 전달받을 수 있다. 구동전극(DE)으로 전달되는 주파수신호(fs)는 도 1에 도시된 제2컨트롤러(122)에서 전달할 수 있다. 이때, 구동신호배선(SL1)에는 제1전압(V1)이 전달될 수 있다. 제1전압(V1)은 정전압일 수 있다. 그리고, 센싱전극(SE)과 구동신호배선(SL1) 사이에 배치되어 있는 제1센싱트랜지스터(SM1)는 제어신호(cons)를 전달받아 턴온될 수 있다.
압전소자(200)의 구동전극(DE)에 주파수신호(fs)가 공급되면, 압전물질(m1018)은 주파수신호(fs)에 대응하는 초음파신호를 출력할 수 있다. 이때, 센싱전극(SE)은 제1전압(V1)이 인가되고 있고, 제1전압(V1)에 의해 제2센싱트랜지스터(SM2)는 오프상태를 유지할 수 있다. 따라서, 리드아웃배선(SL2)는 압전소자(200)와 플로팅상태가 되고 리드아웃배선(SL2)은 신호가 전달되지 않게 될 수 있다. 제어신호(cons)는 도 1에 도시된 제2컨트롤러(122)에서 전달될 수 있다.
그리고, 제2센싱기간(Ts2)에서, 센싱전극(SE)과 구동신호배선(SL1)의 연결이 차단될 수 있다. 제어신호(cons)에 의해 제1센싱트랜지스터(SM1)는 턴오프되어 센싱전극(SE)과 구동신호배선(SL1a)의 연결이 차단될 수 있다. 압전소자(200)는 물체가 인접하여 있으면, 물체에 의해 반사된 제1센싱기간(Ts1)에 출력된 초음파신호를 수신할 수 있다. 압전소자(200)는 압전물질(m1018)이 수신한 초음파신호를 전기적인 신호로 변환하기 때문에, 센싱전극(SE)은 소정의 주파수를 갖는 제1센싱신호(ss1)를 출력하게 할 수 있다. 센싱전극(SE)에서 소정의 주파수를 갖는 제1센싱신호(ss1)가 출력되면, 센싱전극(SE)과 연결된 제2센싱 트랜지스터(SM2)는 게이트전극에서 제1센싱신호(ss1)를 전달받게 되고 제2센싱 트랜지스터(SM2)는 제1센싱신호(ss1)의 주파수에 대응하여 턴온/턴오프를 반복하게 된다.
그리고, 제2센싱트랜지스터(SM2)의 턴온/턴오프에 의해 리드아웃배선(SL2)에 제1센싱신호(ss1)에 대응하는 제2센싱신호(ss2)가 전달되게 된다. 제2센싱트랜지스터(SM2)는 제1구동전압(VDD)을 전달하는 구동전원라인(VL)에 연결되어 있고, 제2센싱트랜지스터(SM2)의 턴온/턴오프동작에 의해 리드아웃배선(SL2)과 구동전원라인(VL)의 연결과 차단은 반복됨으로써, 제1센싱신호(ss1)에 대응하는 제2센싱신호(ss2)가 리드아웃배선(SL2)으로 전달될 수 있다. 또한, 전달되는 제2센싱신호(ss2)는 제1센싱신호(ss1)이 제1구동전압(VDD)에 대응하여 증폭된 것일 수 있다.
제1센싱트랜지스터(SM1)와 제2센싱트랜지스터(SM2)는 산화물 반도체를 포함할 수 있다. 제1센싱트랜지스터(SM1)와 제2센싱트랜지스터(SM2)가 산화물 반도체를 포함하면, 산화물반도체를 포함하는 트랜지스터는 낮은 누설전류의 특성을 가지고 있어 제1센싱트랜지스터(SM1)와 제2센싱트랜지스터(SM2)는 낮은 누설전류의 특성을 갖게 될 수 있다. 그리고, 제1센싱트랜지스터(SM1)와 제2센싱트랜지스터(SM2)는 구동신호배선(SL1)과 리드아웃배선(SL2)에 누설전류로 인한 신호가 전달되는 것을 방지할 수 있어 보다 정확한 센싱결과를 도출할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 픽셀과 센싱 픽셀의 일 실시예를 나타내는 회로도이고, 도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 픽셀의 구동을 나타내는 타이밍도이다.
도 6을 참조하면, 발광소자(LEDb)는 도 2에 도시된 압전소자층(1300) 상에 배치될 수 있다. 발광소자(LEDb)는 애노드전극, 캐소드전극 및 애노드전극과 캐소드전극 사이에 배치되는 발광물질층을 포함할 수 있다. 발광소자(LEDb)는 발광물질층이 유기물을 포함하는 유기발광소자일 수 있고 무기물을 포함하는 무기발광소자일 수 있다.
압전소자(200)는 각각 센싱전극(SE)과, 구동전극(DE)과, 센싱전극(SE)과 구동전극(DE) 사이에 배치되는 압전물질(m1018)을 포함할 수 있다. 압전소자(200)는 도 2에 도시된 센서 어레이(1200) 상에 배치된 압전소자층(1300)의 일부일 수 있다. 센싱전극(SE)과 구동전극(DE)은 각각 센싱전극라인(1017a)과 구동전극라인(1019a)의 일부이고 압전물질(m1018)은 압전물질층(1018)의 일부일 수 있다.
디스플레이 픽셀(101)은 제1구동전압(VDD)과 데이터전압(Vdata)을 전달받아 데이터전압(Vdata)에 대응하는 구동전류(Idb)를 생성하는 제1트랜지스터(M1b), 제1게이트신호(gs1)에 대응하여 데이터전압(Vdata)를 제1트랜지스터(M1b)로 전달하는 제2트랜지스터(M2b), 제1게이트신호(gs1)에 대응하여 제1트랜지스터(M1b)를 다이오드 연결되게 하는 제3트랜지스터(M3b), 제1게이트신호(gs1)에 대응하여 초기화전압(Vini)을 발광소자(LEDb)로 전달하는 제4트랜지스터(M4b), 제1트랜지스터(M1a)에 전달되는 데이터전압(Vdata)을 유지하는 캐패시터(Cstb), 제2게이트신호(gs2)에 대응하여 초기화전압(Vini)을 캐패시터(Cstb)에 전달하는 제5트랜지스터(M5b), 발광제어신호(em)에 대응하여 제1구동전압(VDD)을 제1트랜지스터(M1a)로 전달하는 제6트랜지스터(M6b) 및 발광제어신호(em)에 대응하여 구동전류(Idb)를 발광소자(LEDb)로 전달하는 제7트랜지스터(M7b)를 포함할 수 있다. 여기서, 도 2에 도시되어있는 디스플레이 구동 트랜지스터는 제7트랜지스터(M7b)일 수 있다.
제1트랜지스터(M1b)는 제1전극이 제1노드(N1b)와 연결되고 제2전극은 제2노드(N2b)와 연결될 수 있다. 제1트랜지스터(M1b)는 게이트전극이 제3노드(N3b)와 연결될 수 있다. 제2트랜지스터(M2b)는 제1전극이 데이터전압(Vdata)을 전달하는 데이터라인(DLb)과 연결되고 제2전극이 제1노드(N1b)와 연결될 수 있다. 제2트랜지스터(M2b)는 게이트전극이 제1게이트신호(gs1)를 전달하는 제1게이트라인(GLb1)과 전달될 수 있다.
제3트랜지스터(M3b)는 제1전극이 제2노드(N2b)와 연결되고 제2전극이 제3노드(N3b)와 연결될 수 있다. 제3트랜지스터(M3b)는 게이트전극이 제1게이트라인(GLb1)과 연결될 수 이다. 제4트랜지스터(M4b)는 제1전극이 초기화전압(Vini)을 전달하는 초기화전압라인(VL2)에 연결되고 제2전극이 발광소자(LEDb)의 애노드전극에 연결될 수 있다. 제4트랜지스터(M4b)의 게이트전극은 제1게이트라인(GLb1)에 전달될 수 있다.
캐패시터(Cstb)는 제3노드(N3b)와 제1구동전압(VDD)을 전달하는 구동전원라인(VL1) 사이에 연결될 수 있다. 제5트랜지스터(M5b)는 제1전극이 초기화전압라인(VL2)에 연결되고 제2전극이 제3노드(N3b)에 연결될 수 있다. 제5트랜지스터(M5b)의 게이트전극은 제2게이트신호(gs2)가 전달되는 제2게이트라인(GLb2)에 연결될 수 있다.
제6트랜지스터(M6b)는 제1전극이 구동전원라인(VL1)에 연결되고 제2전극이 제1노드(N1a)에 연결될 수 있다. 제6트랜지스터(M6b)는 게이트전극이 발광제어신호(em)를 전달하는 발광제어신호라인(EM)에 연결될 수 있다. 제7트랜지스터(M7b)는 제1전극이 제2노드(N2b)에 연결되고 제2전극이 발광소자(LEDa)의 애노드 전극에 연결될 수 있다. 제7트랜지스터(M7b)의 게이트전극은 발광제어신호라인(EM)에 연결될 수 있다.
도 7을 참조하면, 디스플레이 픽셀(101b)은 먼저, 제2게이트라인(GLb2)으로 제2게이트신호(gs2)가 전달될 수 있다. 제2게이트신호(gs2)가 전달되면 제5트랜지스터(M5b)가 턴온되어 초기화전압(Vini)이 제3노드(N3b)로 전달될 수 있다. 제3노드(N3b)로 전달된 초기화전압(Vini)에 의해 캐패시터(Cstb)는 초기화될 수 있다. 그리고, 제1게이트라인(GLb1)으로 제1게이트신호(gs1)가 전달될 때, 제5트랜지스터(M5b)는 턴오프가 되고 제2트랜지스터(M2b), 제3트랜지스터(M3b), 제4트랜지스터(M4b)가 턴온될 수 있다.
제2트랜지스터(M2b), 제3트랜지스터(M3b), 제4트랜지스터(M4b)가 턴온되면, 데이터라인(DLb)으로 전달되는 데이터전압(Vdata)이 제1노드(N1b)로 전달된다. 그리고, 제3트랜지스터(M3b)는 턴온되어 있어, 제1트랜지스터(M1b)의 제2노드(N2b)와 제3노드(N3b)가 연결되어 제1트랜지스터(M1b)는 다이오드 연결된다. 제1트랜지스터(M1b)가 다이오드 연결됨으로써, 제1노드(N1b)에서 제2노드(N2b) 방향으로 전류가 흐르게 된다. 제1노드(N1b)에서 제2노드(N2b) 방향으로 흐르는 전류로 인해 제3노드(N3b)에는 제1트랜지스터(M1b)의 문턱전압과 데이터전압(Vdata)에 대응하는 전압이 저장되게 된다. 그리고, 캐패시터(Cst)는 제3노드(N3b)의 전압을 저장한다.
그리고, 발광제어신호(em)가 발광제어신호라인(EM)으로 전달될 때, 제2 내지 제5트랜지스터(M2b 내지 M5b)는 턴오프가 되고, 제6트랜지스터(M6b) 및 제7트랜지스터(M7b)는 턴온될 수 있다. 제6트랜지스터(M6b)가 턴온되면, 전원라인(VL1)에 전달되는 제1구동전압(VDD)이 제1노드(N1b)로 전달된다. 이때, 캐패시터(Cst)는 제3노드(N3b)의 전압을 저장하고 있고 제7트랜지스터(M7b)가 턴온상태이기 때문에, 제1트랜지스터(M1a)는 제1노드(N1b)에서 제2노드(N2b) 방향으로 구동전류(Idb)가 흐르게 되고 구동전류(Idb)는 발광소자(LEDa)로 공급된다.
이때, 제3노드(N3b)에는 데이터전압(Vdata)과 제1트랜지스터(M1b)의 문턱전압에 대응하는 전압을 저장하고 있어 구동전류(Idb)는 제1트랜지스터(M1b)의 문터전압이 보상되어 흐르게 된다. 그리고, 제1트랜지스터(M1a) 내지 제7트랜지스터(M7b)는 전자 이동도의 편차를 줄이기 위해 저온폴리실리콘을 포함할 수 있다.
또한, 센싱픽셀(102)은, 구동신호배선(SL1)과 센싱전극(SE) 사이에 배치되고, 제어신호(cons)에 대응하여 구동신호배선(SL1)과 센싱전극(SE)을 연결 또는 차단하는 제1센싱트랜지스터(SM1) 및 리드아웃배선(SL2)과 제1구동전압(VDD)을 공급하는 구동전원라인(VL1) 사이에 배치되고, 구동전원라인(VL)과 리드아웃배선(SL2)을 연결 또는 차단하는 제2센싱트랜지스터(SM2)를 포함할 수 있다. 제1센싱트랜지스터(SM1)와 구동신호배선(SL1) 및 리드아웃배선(SL2)은 표시패널(110)에서 영상이 표시되지 않는 테두리부분인 베젤영역에 배치될 수 있다.
센싱 픽셀(102)은 도 5에 도시되어 있는 것과 같이 제1센싱기간(Ts1)에는 구동전극(DE)으로 소정의 주파수를 갖는 주파수신호(fs)를 전달할 수 있다. 구동전극(DE)으로 전달되는 주파수신호(fs)는 도 1에 도시된 제2컨트롤러(122)에서 전달할 수 있다. 이때, 구동신호배선(SL1)에는 제1전압(V1)이 전달될 수 있다. 제1전압(V1)은 정전압일 수 있다. 그리고, 센싱전극(SE)과 구동신호배선(SL1) 사이에 배치되어 있는 제1센싱트랜지스터(SM1)는 제어신호(cons)를 전달받아 턴온될 수 있다.
압전소자(200)의 구동전극(DE)으로 주파수신호(fs)가 전달되면, 압전물질(m1018)은 주파수신호(fs)에 대응하는 초음파신호를 출력할 수 있다. 이때, 센싱전극(SE)은 정전압이 인가되고 있어, 제2센싱트랜지스터(SM2)는 오프상태를 유지할 수 있다. 따라서, 리드아웃배선(SL2)는 압전소자(200)와 플로팅상태가 되고 리드아웃배선(SL2)은 신호가 전달되지 않게 될 수 있다. 제어신호(cons)는 도 1에 도시된 제2컨트롤러(122)에서 전달될 수 있다.
그리고, 제2센싱기간(Ts2)에서, 센싱전극(SE)과 구동신호배선(SL1)의 연결이 차단된다. 제어신호(cons)에 의해 제1센싱트랜지스터(SM1)가 턴오프되어 센싱전극(SE)과 구동신호배선(SL1)의 연결이 차단될 수 있다. 그리고, 압전소자(200)는 물체가 인접하여 있으면, 물체에 의해 반사된 제1센싱기간(Ts1)에 출력된 초음파신호를 수신할 수 있다. 압전소자(200)는 압전물질(m1018)이 수신된 초음파신호에 대응하여 전기적인 신호로 변환하고 센싱전극(SE)에서 소정의 주파수를 갖는 제1센싱신호(ss1)를 출력하게 할 수 있다. 센싱전극(SE)에서 소정의 주파수를 갖는 제1센싱신호(ss1)가 출력되면, 센싱전극(SE)과 연결된 제2센싱트랜지스터(SM2)는 게이트전극에 제1센싱신호(ss1)를 전달받게 되고 제1센싱신호(ss1)의 주파수에 대응하여 턴온/턴오프를 반복하게 된다.
그리고, 제2센싱트랜지스터(SM2)의 턴온/턴오프에 의해 리드아웃배선(SL2)에 제1센싱신호(ss1)에 대응하는 제2센싱신호(ss2)가 전달되게 된다. 제2센싱트랜지스터(SM2)는 제1구동전압(VDD)을 전달하는 구동전원라인(VL)에 연결되어 있고, 제2센싱트랜지스터(SM2)의 턴온/턴오프동작에 의해 리드아웃배선(SL2)과 구동전원라인(VL)의 연결과 차단은 반복됨으로써, 제1센싱신호(ss1)에 대응하는 제2센싱신호(ss2)가 리드아웃배선(SL2)으로 전달될 수 있다. 또한, 전달되는 제2센싱신호(ss2)는 제1센싱신호(ss1)이 제1구동전압(VDD)에 대응하여 증폭된 것일 수 있다.
제1센싱트랜지스터(SM1)와 제2센싱트랜지스터(SM2)는 저온폴리실리콘을 포함할 수 있다. 제1센싱트랜지스터(SM1)와 제2센싱트랜지스터(SM2)가 디스플레이 픽셀(101)에 포함되어 있는 제1트랜지스터 내지 제7트랜지스터(M1b 내지 M7b)와 같은 종류의 트랜지스터를 사용하게 되면, 다른 종류의 트랜지스터를 사용하는 것보다 공정이 간편해지는 효과가 있다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 센싱 어레이를 나타내는 평면도이다.
도 8을 참조하면, 센싱어레이는 (a)에 도시되어 있는 것과 같이 제1절연막(1016) 상에 복수의 센싱전극라인(1017a)이 배치될 수 있다. 센싱전극라인(1017a)은 서로 이격되고 제1방향으로 연장될 수 있다. 그리고, 복수의 센싱전극라인(1017a)이 배치된 제1절연막(1016) 상에 압전물질층(1018)이 배치될 수 있다. 그리고, 압전물질층(1018) 상에 (b)에 도시되어 있는 것과 같이 복수의 구동전극라인(1019a)이 배치될 수 있다. 복수의 구동전극라인은 서로 이격되어 있고 제2방향으로 연장될 수 있다.
따라서, 복수의 센싱전극라인(1017a)과 복수의 구동전극라인(1019a)은 서로 교차할 수 있다. 그리고, 센싱전극라인(1017a)과 구동전극라인(1019a)이 교차하는 영역은 도 4와 도 6에 도시된 압전소자(200)에 대응할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 제2컨트롤러를 나타내는 개념도이다.
도 9를 참조하면, 제2컨트롤러(122)는 소정의 주파수를 갖는 주파수신호(fs)와 제어신호(cons)를 출력할 수 있다. 제2컨트롤러(122)는 구동전극(DE)과 연결되어 주파수신호(fs)를 구동전극(DE)에 전달할 수 있다. 또한, 제2컨트롤러(122)는 제1센싱트랜지스터(SM1)의 게이트전극과 연결되어 제어신호(cons)에 대응하여 구동신호배선(SL1)과 센싱전극(SE)이 연결 또는 차단되게 할 수 있다.
제2컨트롤러(122)는 도 5에 도시되어 있는 제1기간(T1)에서 구동전극(DE)으로 주파수신호(fs)를 전달하고, 구동신호배선(SL1)과 센싱전극(SE)을 연결하도록 제어할 수 있다. 또한, 제2컨트롤러(122)는 제2기간(T2)에서 구동신호배선(SL1)과 센싱전극(SE)의 연결을 차단하고, 주파수신호(fs)의 출력을 정지하여 구동전극(DE)에 주파수신호(fs)가 전달되지 않게 할 수 있다.
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.
100: 표시장치
101: 디스플레이 픽셀
101: 센싱 픽셀
110: 표시패널
120: 구동회로
121: 제1컨트롤러
122: 제2컨트롤러
123: 데이터드라이버
124: 게이트드라이버

Claims (18)

  1. 발광소자를 포함하는 디스플레이 픽셀과, 압전소자를 포함하는 센싱 픽셀들을 구비하는 표시패널; 및
    상기 표시패널을 구동하기 위한 구동회로를 포함하고,
    상기 표시패널은,
    기판;
    상기 기판 상에 배치되며, 상기 디스플레이 픽셀들에 포함된 디스플레이 구동 트랜지스터들이 배치되어 있는 박막트랜지스터 어레이;
    상기 박막트랜지스터 어레이 상에 배치되며, 상기 센싱 픽셀들에 포함된 센서 구동 트랜지스터들이 배치되어 있는 센서 어레이;
    상기 압전소자들을 포함하고 상기 센서 어레이 상에 배치되며, 상기 압전소자들이 상기 센서 구동 트랜지스터들에 연결되는 압전소자층; 및
    상기 발광소자들을 포함하고 상기 압전소자층 상에 배치되며, 상기 발광소자들의 애노드전극들이 상기 디스플레이 구동 트랜지스터들에 연결되는 발광소자층을 포함하는 표시장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 압전소자층은
    상기 주파수신호를 전달받는 구동전극라인과,
    상기 센서 구동 트랜지스터들로 신호를 전달하는 센싱전극라인과,
    상기 구동전극라인 및 센싱전극라인 사이에 배치되고 제1홀이 형성된 압전물질층과,
    상기 압전물칠층의 하면에서 상기 제1홀과 중첩되게 배치되고 상기 구동전극라인과 이격되어 있는 제1보조전극라인과,
    상기 제1홀의 내벽에 배치되고 상기 제1보조전극라인과 연결되되, 상기 센싱전극라인과 이격되어 있는 제2보조전극라인을 포함하는 표시장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 구동전극라인 상에 상기 제1홀과 중첩되는 제2홀이 형성된 절연막이 배치되고, 상기 절연막의 상부에 상기 애노드전극이 배치되며, 상기 애노드전극은 상기 제2홀을 통해 상기 제1홀의 내벽에 배치되어 있는 상기 제2보조전극라인과 연결되는 표시장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1보조전극라인은 상기 디스플레이 구동 트랜지스터들 중 하나의 트랜지스터의 제1드레인전극까지 연장된 연장전극을 통해 상기 제1드레인전극에 연결되는 표시장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 센서 구동 트랜지스터의 게이트전극은 상기 센싱전극라인과 연결되는 표시장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 구동전극라인과 상기 센싱전극라인은 서로 교차하도록 배치되는 표시장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 박막트랜지스터 어레이는 데이터신호와 제1구동전압과 대응하여 구동전류를 생성하고,
    상기 센서 어레이는 센싱된 초음파신호와 상기 제1구동전압에 대응하여 센싱신호를 생성하는 표시장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이 픽셀은,
    제1구동전압과 데이터전압를 전달받고, 상기 데이터전압에 대응하는 구동전류를 생성하고 상기 애노드전극으로 공급하는 제1트랜지스터;
    게이트신호에 대응하여 상기 데이터신호를 상기 제1트랜지스터로 전달하는 제2트랜지스터; 및
    상기 제1트랜지스터로 전달된 상기 데이터전압을 유지하는 캐패시터를 포함하는 표시장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이 픽셀은,
    제1구동전압과 데이터전압을 전달받아 구동전류를 생성하는 제1트랜지스터;
    제1게이트신호에 대응하여 상기 데이터전압을 상기 제1트랜지스터로 전달하는 제2트랜지스터;
    상기 제1게이트신호에 대응하여 상기 제1트랜지스터를 다이오드 연결되게 하는 제3트랜지스터;
    상기 제1게이트신호에 대응하여 초기화전압을 상기 발광소자로 전달하는 제4트랜지스터;
    상기 제1트랜지스터에 인가되는 상기 데이터전압에 대응하는 전압을 유지하는 캐패시터;
    상기 제2게이트신호에 대응하여 상기 초기화전압을 상기 캐패시터에 전달하는 제5트랜지스터;
    발광제어신호에 대응하여 상기 제1구동전압을 상기 제1트랜지스터로 전달하는 제6트랜지스터; 및
    상기 발광제어신호에 대응하여 상기 구동전류를 상기 발광소자로 전달하는 제7트랜지스터를 포함하는 표시장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 압전소자는 구동전극과, 센싱전극과, 상기 구동전극과 상기 센싱전극 사이에 배치되는 압전물질을 포함하는 표시장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 센싱픽셀은
    제1전압이 전달되는 구동신호배선과 상기 센싱전극 사이에 배치되고, 제어신호에 대응하여 상기 구동신호배선과 상기 센싱전극을 연결 또는 차단하는 제1센싱트랜지스터; 및
    센싱신호를 출력하는 리드아웃배선과 상기 제1구동전압을 공급하는 구동전원라인 사이에 배치되고, 상기 구동전원라인과 상기 리드아웃배선을 연결 또는 차단하는 제2센싱트랜지스터;를 더 포함하는 표시장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 구동전극은 주파수신호를 공급받고, 상기 센싱전극은 상기 구동신호배선과 상기 센싱전극이 연결되어 상기 구동신호배선으로부터 상기 제1전압을 공급받고, 상기 제1전압에 대응하여 상기 리드아웃배선과 상기 구동전원라인의 연결은 차단되는 제1기간과
    상기 센싱전극은 상기 압전물질로부터 초음파신호를 전달받아 제1센싱신호를 생성하고, 상기 제1센싱신호와 상기 제1구동전압에 대응하여 제2센싱신호를 상기 리드아웃배선으로 전달하는 제2기간으로 구분되어 동작하는 표시장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 센서 어레이는, 상기 박막트랜지스터 어레이의 보호층 상에 배치되고,
    상기 압전소자층은 상기 센서 어레이의 제1절연막 상에 배치되고,
    상기 발광소자의 애노드전극은 상기 압전소자층 상에 배치된 제2절연막 상에 배치되는 표시장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이 구동 트랜지스터들은 저온폴리실리콘을 포함하는 표시장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 센서 구동 트랜지스터들은 산화물 반도체를 포함하는 표시장치.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 구동회로는 상기 디스플레이 픽셀을 제어하는 제1컨트롤러와, 상기 센싱 픽셀을 제어하는 제2컨트롤러와, 게이트신호를 공급하는 게이트드라이버와, 데이터신호를 공급하는 데이터드라이버를 포함하는 표시장치.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 구동회로는 상기 디스플레이 픽셀을 제어하는 제1컨트롤러와, 상기 센싱 픽셀을 제어하는 제2컨트롤러를 포함하되,
    상기 제2컨트롤러는 상기 구동전극으로 주파수신호를 전달하고, 상기 구동신호배선과 상기 센싱전극을 연결하도록 제어하는 제1기간과
    상기 구동신호배선과 상기 센싱전극의 연결을 차단하고, 상기 구동전극에 주파수신호가 전달되지 않는 제2기간으로 구분하여 동작하는 포함하는 표시장치.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 센싱 픽셀의 수는 상기 디스플레이 픽셀의 수와 같거나 더 적을 수 있는 표시장치.
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