KR20210015042A

KR20210015042A - 온도센서와 지문센서가 구비된 표시장치

Info

Publication number: KR20210015042A
Application number: KR1020190093287A
Authority: KR
Inventors: 최용균; 조지호; 한만협; 이정훈
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2019-07-31
Filing date: 2019-07-31
Publication date: 2021-02-10

Abstract

본 발명의 목적은, 온도센서를 이용하여 온도를 센싱하며, 센싱된 온도에 따라, 지문센서의 구동 조건을 변경시키는, 온도센서와 지문센서가 구비된 표시장치를 제공하는 것이다.

Description

온도센서와 지문센서가 구비된 표시장치{DISPLAY APPARATUS WITH A FINGERPRINT SENSOR AND TEMPERATURE SENSOR}

본 발명은 지문센서가 구비된 표시장치에 관한 것이다.

지문센서는 사람의 지문을 센싱하는 센서이다. 지문센서는 일반적으로 도어락과 같은 잠금장치에 이용되었으나, 최근에는 스마트폰과 같은 전자장치의 슬립 모드 해제용으로도 사용되고 있으며, 스마트폰에서 제공되는 각종 어플리케이션들의 인증 수단으로도 사용되고 있다.

지문센서는 그 동작 원리에 따라, 초음파 방식, 적외선 방식 및 정전용량 방식 등으로 구분될 수 있다.

특히, 초음파 방식을 이용하는 지문센서는 압전소자에서 발생되는 초음파가 지문의 골과 마루에서 반사될 때 발생되는 전압들의 차이 등을 이용하여 지문을 인식한다.

초음파 방식을 이용하는 지문센서가 구비된 표시장치의 온도가 증가하거나 감소하면, 표시패널 내부의 음향 임피던스가 변경되고, 음향 임피던스의 변경은 지문센싱을 위해 표시패널로 발진된 초음파의 크기 또는 속도를 변경시키며, 초음파의 크기 또는 속도의 변경은 지문센싱 감도를 변경시킨다.

상술한 문제점을 해결하기 위해 제안된 본 발명의 목적은, 온도센서를 이용하여 온도를 센싱하며, 센싱된 온도에 따라, 지문센서의 구동 조건을 변경시키는, 온도센서와 지문센서가 구비된 표시장치를 제공하는 것이다.

상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 온도센서와 지문센서가 구비된 표시장치는, 영상을 출력하는 표시패널, 터치를 감지하는 터치패널, 손가락의 지문을 인식하는 기본 단위로서의 기능을 수행하는 지문픽셀들이 구비되어 있는 지문센서, 상기 지문센서를 구동하여 지문센싱을 수행하는 지문센서 드라이버, 상기 터치패널을 구동하여 터치센싱을 수행하는 터치 드라이버, 상기 표시패널과 상기 터치패널과 상기 지문센서 중 적어도 하나에 구비된 온도센서를 이용하여 온도를 센싱하는 온도센서 드라이버 및 상기 지문센서 드라이버와 상기 터치 드라이버와 상기 온도센서 드라이버를 제어하는 제어부를 포함한다. 상기 온도센서 드라이버는 상기 표시패널과 상기 터치패널과 상기 지문센서 중 적어도 하나의 온도를 산출하며, 상기 지문센서 드라이버는 상기 온도에 따라, 지문센싱에 이용되는 상기 지문센서 드라이버의 구동 조건을 변경시킨다.

본 발명에 의하면, 표시장치의 온도가 변하더라도, 지문센싱 감도가 일정하게 유지될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 온도센서와 지문센서가 구비된 표시장치의 구성을 나타낸 예시도.
도 2는 본 발명에 따른 온도센서와 지문센서가 구비된 표시장치에 적용되는 제어부의 구성을 나타낸 예시도.
도 3은 본 발명에 따른 온도센서와 지문센서가 구비된 표시장치에 적용되는 지문센서의 구조를 나타낸 예시도.
도 4는 본 발명에 따른 온도센서와 지문센서가 구비된 표시장치에 적용되는 지문센서의 구조를 나타낸 또 다른 예시도.
도 5는 본 발명에 따른 온도센서와 지문센서가 구비된 표시장치에 적용되는 지문센서의 동작 원리를 설명하기 위한 예시도.
도 6은 본 발명에 따른 온도센서와 지문센서가 구비된 표시장치에 적용되는 지문센서의 구성을 나타낸 예시도.
도 7은 본 발명에 따른 온도센서와 지문센서가 구비된 표시장치의 구동 방법을 설명하기 위한 지문센서와 지문센서 드라이버의 구성을 나타낸 예시도.
도 8은 도 7에 도시된 지문센서를 구동하기 위해 지문센서 드라이버에서 생성되는 신호들의 파형을 나타낸 예시도.
도 9는 본 발명에 따른 온도센서와 지문센서가 구비된 표시장치의 구동 방법을 설명하기 위한 지문센서와 지문센서 드라이버의 구성을 나타낸 또 다른 예시도.
도 10은 도 9에 도시된 지문센서를 구동하기 위해 지문센서 드라이버에서 생성되는 신호들의 파형을 나타낸 예시도.
도 11은 본 발명에 따른 온도센서와 지문센서가 구비된 표시장치에서 온도와 음향 임피던스의 관계를 나타낸 그래프.
도 12는 본 발명에 따른 온도센서와 지문센서가 구비된 표시장치에 적용되는 온도센서와 온도센서 드라이버의 구성을 나타낸 예시도.
도 13은 본 발명에 따른 온도센서와 지문센서가 구비된 표시장치에 적용되는 온도센의 위치를 나타낸 예시도.
도 14는 본 발명에 따른 온도센서와 지문센서가 구비된 표시장치에 적용되는 온도센서의 구조를 나타낸 예시도.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.

본 발명의 실시 예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급한 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.

구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.

위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.

시간 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~후에', '~에 이어서', '~다음에', '~전에' 등으로 시간적 선후 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.

‘적어도 하나’의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, ‘제1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 적어도 하나’의 의미는 제1 항목, 제 2 항목 또는 제 3 항목 각각 뿐만 아니라 제1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.

제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성 요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.

본 발명의 여러 실시 예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시 예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예가 상세히 설명된다.

도 1은 본 발명에 따른 온도센서와 지문센서가 구비된 표시장치의 구성을 나타낸 예시도이며, 도 2는 본 발명에 따른 온도센서와 지문센서가 구비된 표시장치에 적용되는 제어부의 구성을 나타낸 예시도이다.

본 발명에 따른 온도센서와 지문센서가 구비된 표시장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 영상이 표시되는 표시패널(100), 사용자의 터치를 센싱하는 터치패널(800), 상기 터치패널(800)을 구동하기 위한 터치 드라이버(700), 상기 표시패널(100)에 구비된 게이트 라인들(GL1 to GLg)로 게이트 신호들을 공급하기 위한 게이트 드라이버(200), 사용자의 지문을 인식하는 기본 단위로서의 기능을 수행하는 지문픽셀(510)들이 구비되어 있는 지문센서(500), 상기 지문센서(500)를 구동하기 위한 지문센서 드라이버(600), 상기 표시패널에 구비된 데이터 라인들(DL1 to DLd)로 데이터 전압들을 공급하기 위한 데이터 드라이버(300), 상기 표시패널(100)과 상기 터치패널(800)과 상기 지문센서(500) 중 적어도 하나에 구비된 온도센서를 이용하여 온도를 센싱하기 위한 온도센서 드라이버(900) 및 외부 시스템으로부터 전송된 입력 영상데이터들을 영상데이터(Data)들로 변환하여 상기 데이터 드라이버(300)로 전송하며 상기 외부 시스템으로부터 전송된 타이밍 동기 신호들을 이용하여 상기 게이트 드라이버(200)와 상기 데이터 드라이버(300)와 상기 터치 드라이버(700)와 상기 지문센서 드라이버(600)와 상기 온도센서 드라이버(900)를 제어하기 위한 제어신호를 생성하는 제어부(400)를 포함한다.

이하에서는, 상기 구성요소들이 순차적으로 설명된다.

상기 표시패널(100)은 액정을 포함하는 액정표시패널일 수도 있고, 유기발광 다이오드들을 포함하는 유기발광 표시패널일 수도 있고, 무기발광소자를 이용하는 발광표시패널일 수도 있으며, 이 외에도 다양한 종류의 표시패널들 중 하나가 될 수 있다.

상기 표시패널(100)은, 영상이 표시되는 픽셀(110)들이 구비되는 표시영역(120) 및 상기 표시영역(120)을 감싸고 있는 비표시영역(130)을 포함한다.

상기 비표시영역(130)에는 상기 픽셀(110)들 마다 구비된 픽셀구동회로들로 게이트 신호들을 공급하는 상기 게이트 드라이버(200)가 구비될 수 있다.

본 발명에 따른 온도센서와 지문센서가 구비된 표시장치(이하, 간단히 표시장치라 함)는 사용자에 의한 터치유무 및 터치위치 판단에 이용되는 터치패널(800)을 포함한다. 상기 터치패널은 상기 표시패널(100)과 일체로 형성될 수도 있으며, 또는, 상기 표시패널(100)과 독립적으로 제조된 후 상기 표시패널(100)에 부착될 수도 있다.

상기 터치패널은 저항방식 또는 정전용량방식과 같은 다양한 방식들을 이용하여 제조될 수 있다. 상기 터치패널이 정전용량방식을 이용하는 경우, 상기 터치패널은 터치구동전극들과 터치수신전극들이 요구되는 뮤추얼 방식을 이용하여 제조될 수 있다. 상기 터치패널이 정전용량방식을 이용하는 경우, 상기 터치패널은 독립적으로 구비된 복수의 터치전극들만이 요구되는 셀프캡 방식을 이용하여 제조될 수도 있다.

상기 터치 드라이버(700)는 상기 터치패널(800)로 터치구동신호를 공급하며, 상기 터치패널(800)에서 수신된 터치센싱신호들을 이용하여 상기 터치패널(800) 중 터치가 이루어진 위치(이하, 간단히 터치위치라 함)에 대한 정보(이하, 간단히 터치위치정보라 함)를 생성한다.

상기 터치 드라이버(700)는 상기 터치위치정보를 상기 지문센서 드라이버(600)로 전송할 수 있다.

상기 게이트 드라이버(200)는, 상기 픽셀구동회로들로 게이트 신호들을 공급한다.

상기 게이트 드라이버(200)는 상기 비표시영역(130)에 구비되며, 상기 픽셀구동회로들의 제조 시, 상기 픽셀구동회로들과 함께 제조될 수 있다. 즉, 상기 게이트 드라이버(200)는 게이트 인 패널(Gate In Panel: GIP) 방식을 이용하여, 상기 표시패널(100) 내에 직접 내장될 수 있다. 그러나, 상기 게이트 드라이버(200)는 상기 표시패널(100)과는 독립적으로 제조된 후, 상기 비표시영역(130)에 장착될 수도 있다.

상기 게이트 드라이버(200)는, 상기 제어부(400)로부터 전송되어온 게이트 제어신호(GCS)들을 이용하여, 상기 표시패널(100)에 구비된 게이트 라인들(GL1 to GLg)로 게이트 온 신호를 공급한다. 상기 게이트 제어신호(GCS)들에는 복수의 게이트 클럭들이 포함될 수 있다.

여기서, 상기 게이트 온 신호는 상기 게이트 라인들(GL1 to GLg)에 연결되어 있는 트랜지스터를 턴온시킬 수 있는 신호를 의미한다. 상기 트랜지스터를 턴오프시킬 수 있는 신호는 게이트 오프 신호라 한다. 상기 게이트 온 신호와 상기 게이트 오프 신호를 총칭하여 게이트 신호라 한다.

상기 데이터 드라이버(300)는 상기 제어부(400)로부터 전송된 영상데이터(Data)들을 데이터 전압들로 변환시킨 후, 상기 데이터 전압들을 상기 데이터 라인들(DL1 to DLd)로 공급한다.

상기 온도센서 드라이버(900)는 상기 표시패널(100), 상기 터치패널(800) 및 상기 지문센서(500) 중 적어도 하나에 구비된 온도센서를 이용하여 표시장치의 온도를 센싱한다.

이를 위해, 상기 온도센서는 상기 표시패널(100), 상기 터치패널(800) 및 상기 지문센서(500) 중 적어도 하나에 구비될 수 있다. 이 경우, 상기 온도센서는 상기 표시패널(100), 상기 터치패널(800) 및 상기 지문센서(500) 중 어느 하나에 적어도 두 개 구비될 수 있다.

상기 온도센서 드라이버(900)는 독립적으로 상기 표시장치에 구비될 수도 있으나, 상기 제어부(400), 상기 터치 드라이버(700) 및 상기 지문센서 드라이버(600) 중 적어도 어느 하나에 구비될 수도 있다. 상기 제어부(400)는 외부 시스템으로부터 입력되는 타이밍 동기 신호(TSS)들을 이용하여, 상기 게이트 드라이버(200)의 구동을 제어하기 위한 게이트 제어신호(GCS)들과 상기 데이터 드라이버(300)의 구동을 제어하기 위한 데이터 제어 신호(DCS)들을 생성한다. 또한, 상기 제어부(400)는 상기 외부 시스템으로부터 입력되는 입력 영상데이터들(Ri, Gi, Bi)을 영상데이터(Data)들로 변환하여, 상기 영상데이터(Data)들을 상기 데이터 드라이버(300)로 전송한다.

상기에서 설명된 바와 같이, 본 발명에 따른 온도센서와 지문센서가 구비된 표시장치는, 상기 터치패널(800)로 터치구동신호를 공급하고 상기 터치패널(800)로부터 수신된 터치센싱신호들을 이용하여 상기 터치패널에서의 터치여부를 센싱하기 위한 터치 드라이버(700)를 포함하며, 상기 제어부(400)는 상기 터치 드라이버(700)를 제어하기 위한 터치 제어신호들을 생성할 수도 있다.

또한, 상기 제어부(400)는 상기 지문센서 드라이버(600)를 제어하기 위한 지문센서 제어신호(FCS)를 생성할 수도 있다.

또한, 상기 제어부(400)는 상기 온도센서 드라이버(900)를 제어하기 위한 온도센서 제어신호를 생성할 수도 있다.

상기한 바와 같은 기능을 수행하기 위해, 상기 제어부(400)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 외부 시스템으로부터 전송되어온 타이밍 동기신호(TSS)를 이용하여, 상기 외부 시스템으로부터 전송되어온 입력 영상데이터들(Ri, Gi, Bi)을 재정렬하여 재정렬된 영상데이터들을 상기 데이터 드라이버(300)로 공급하기 위한 데이터 정렬부(430), 상기 타이밍 동기신호(TSS)들을 이용하여 상기 게이트 제어신호(GCS)와 상기 데이터 제어신호(DCS)와 상기 터치 제어신호와 상기 지문센서 제어신호(FCS)를 생성하기 위한 제어신호 생성부(420), 상기 외부 시스템으로부터 전송되어온 상기 타이밍 동기신호(TSS)와 상기 입력 영상데이터들(Ri, Gi, Bi)을 상기 데이터 정렬부(430)와 상기 제어신호 생성부(420)로 분배하는 입력부(410), 및 상기 데이터 정렬부에서 생성된 상기 영상데이터들과 상기 제어신호 생성부에서 생성된 상기 제어신호들을 상기 데이터 드라이버(300) 또는 상기 게이트 드라이버(200) 또는 상기 지문센서 드라이버(600) 또는 상기 터치 드라이버(700) 또는 상기 온도센서 드라이버(900)로 출력하기 위한 출력부(440)를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제어부(400)는 상기 게이트 드라이버(200), 상기 데이터 드라이버(300), 상기 지문센서 드라이버(600), 상기 온도센서 드라이버(900) 및 상기 터치 드라이버(700)의 제어에 필요한 정보들, 상기 입력 영상데이터들(Ri, Gi, Bi) 및 상기 영상데이터들(Data) 중 적어도 하나를 저장하기 위한 저장부(450)를 더 포함할 수 있다. 그러나, 상기 저장부(450)는 상기 제어부(400)와 독립적으로 구성될 수도 있다.

상기 지문센서(500)는 초음파를 발생시키는 구동전극부, 손가락의 지문에 반사된 초음파를 수신하는 수신전극들 및 상기 구동전극부와 상기 수신전극들 사이에 배치되는 압전물질을 포함한다. 상기 압전물질은 압전 효과를 나타내는 물질을 의미하며, 예를 들어, 수정, 로셸염, 티탄산 바륨 등과 같은 물질을 의미한다.

상기 지문센서(500)에는 지문인식의 기본 단위로 이용되는 상기 지문픽셀(510)들이 구비된다.

상기 지문센서(500)에는 상기 지문픽셀(510)들에 구비되는 트랜지스터들과 연결되어 있는 센싱 게이트 라인들이 구비된다.

상기 지문센서(500)는 상기 표시영역(120)의 일부분에 대응되는 영역에 구비될 수 있으나, 상기 표시영역(120)과 동일한 크기로 형성될 수도 있다.

상기 지문센서 드라이버(600)는 상기 구동전극부로 구동신호들을 공급하며, 상기 센싱 게이트 라인들로 센싱 게이트 신호들을 공급한다.

상기 지문센서 드라이버(600)는 상기 구동전극부를 구동하기 위한 구동부(610) 및 상기 지문센서(500)로부터 수신된 센싱신호들을 이용하여 지문을 인식하기 위한 지문 인식부(620)를 포함한다. 또한, 상기 지문센서 드라이버(600)는 상기 구동부(610) 및 상기 지문 인식부(620)에 필요한 전원을 공급하기 위한 전원공급부(640) 및 사용자에 의해 입력된 지문(이하, 간단히 기준 지문이라 함)을 저장하기 위한 저장부(630)를 더 포함할 수 있다.

상기 전원공급부(640)는 상기 지문센서 드라이버(600)의 외부에, 상기 지문센서 드라이버(600)와 독립적으로 구성될 수도 있다.

상기 지문센서(500), 상기 지문센서 드라이버(600), 상기 온도센서 및 상기 온도센서 드라이버(900)의 구성 및 기능은 이하에서 도면들을 참조하여 상세히 설명된다.

도 3은 본 발명에 따른 온도센서와 지문센서가 구비된 표시장치에 적용되는 지문센서의 구조를 나타낸 예시도이며, 도 4는 본 발명에 따른 온도센서와 지문센서가 구비된 표시장치에 적용되는 지문센서의 구조를 나타낸 또 다른 예시도이다.

본 발명에 적용되는 지문센서(500)는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 베이스 기판(520), 상기 지문픽셀(510)들에 구비되는 트랜지스터들을 포함하며 상기 베이스 기판(520)에 구비되는 지문픽셀 구동층(530), 상기 지문픽셀 구동층(530) 상에 구비되며 상기 지문픽셀(510) 마다 구비되는 수신전극(540)들, 상기 수신전극(540)들 상단에 구비되는 판형태의 압전물질(550) 및 상기 압전물질(550) 상에 구비되는 구동전극부(560)를 포함한다.

상기 베이스 기판(520)은 유리기판일 수도 있으며, 또는 합성수지로 형성된 필름일 수도 있다.

상기 지문픽셀 구동층(530)은 트랜지스터들을 포함한다.

상기 수신전극(540)들 각각은 상기 지문픽셀(510)들 각각에 구비된 제1 트랜지스터의 게이트와 연결된다. 상기 제1 트랜지스터는 상기 지문픽셀 구동층(530)에 구비된다.

상기 수신전극(540)들은 상기 구동전극부(560)에서 출력되어 사용자의 손가락에서 반사되는 초음파들을 수신하며, 수신된 초음파에 의해 생성된 전압(이하, 간단히 초음파 전압이라 함)을 상기 제1 트랜지스터의 게이트에 공급한다.

상기 압전물질(550)은 상기 구동전극부(560)와 상기 수신전극(540)들로 공급되는 전압들에 의해 초음파를 발생시키며, 사용자의 손가락에 의해 반사되어 상기 수신전극(540)으로 수신된 초음파에 의해 상기 초음파 전압을 발생시키는 기능을 수행한다. 상기에서 설명된 바와 같이, 상기 압전물질(550)로는 수정, 로셸염, 티탄산 바륨 등이 이용될 수 있다.

상기 구동전극부(560)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 막대 형태의 구동전극들을 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 구동전극들로는 상기 지문센서 드라이버(600)로부터 구동신호들이 다양한 방법을 통해 공급될 수 있다.

그러나, 상기 구동전극부(560)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 판 형태를 갖는 하나의 구동전극으로 구성될 수도 있다.

도 5는 본 발명에 따른 온도센서와 지문센서가 구비된 표시장치에 적용되는 지문센서의 동작 원리를 설명하기 위한 예시도이다.

상기 지문센서(500)에서는 상기에서 설명된 바와 같이, 상기 베이스 기판(520) 상에 상기 지문픽셀 구동층(530)이 구비되고, 상기 지문픽셀 구동층(530) 상에 상기 수신전극(540)들이 구비되고, 상기 수신전극(540)들 상에 상기 압전물질(550)이 구비되며, 상기 압전물질(550) 상에 상기 구동전극부(560)가 구비된다.

이 경우, 상기 지문센서(500)를 구성하는 상기 베이스 기판(520)의 양쪽 면들 중 상기 지문픽셀 구동층(530)이 형성되는 제1 면과 반대되는 제2 면이, 상기 표시패널(100)의 제1 면(111)에 합착되며, 상기 표시패널(100)의 양쪽 면들 중 상기 제1 면(111)에 반대되는 제2 면(112)을 통해 영상이 출력된다. 지문인식을 위한 사용자의 손가락은 상기 표시패널(100)의 상기 제2 면(112)에 접촉된다. 즉, 상기 제2 면(112)은 사용자의 손가락이 접촉되는 상기 표시패널(100)의 외부표면이다.

상기 표시패널(100)은 상기에서 설명된 바와 같이, 액정표시패널일 수도 있고, 유기발광 표시패널일 수도 있고, 무기발광소자를 이용하는 발광표시패널일 수도 있으며, 이 외에도 다양한 종류의 표시패널들 중 하나가 될 수 있다.

또한, 상기 표시패널(100)에는 사용자에 의한 터치위치를 센싱하기 위한 터치패널(800)이 구비된다. 이 경우, 상기 터치패널(800)은 상기 표시패널(100)에 일체로 형성될 수도 있으며, 상기 표시패널(100)에 부착될 수도 있다. 또한, 상기 터치패널은 셀프캡 방식 및 뮤추얼 방식 등과 같은 다양한 방식을 이용하여 구성될 수 있다.

상기 지문센서 드라이버(600)가 상기 구동전극부(560)로 구동신호를 공급하면, 상기 압전물질(550)에서 초음파가 발생되며, 상기 초음파는, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 베이스 기판(520) 및 상기 표시패널(100)을 통해 상기 표시패널(100)의 외부로 전달된다.

사용자의 손가락(20)에는 지문이 형성되어 있으며, 상기 지문은 골(21)들과 마루(22)들을 포함하고 있다. 상기 골(21)과 마루(22)에는 높이 차이가 있으며, 또한, 상기 골(21)과 마루(22)는 경사면을 사이에 두고 배치된다.

상기 지문센서(500)에서 출력되어 상기 골(21)에서 반사된 초음파에 의해 상기 수신전극(540)에서 발생되는 초음파 전압과, 상기 마루(22)에서 반사된 초음파에 의해 상기 수신전극(540)에서 발생되는 초음파 전압은 서로 다른 값을 갖는다.

따라서, 상기 지문센서 드라이버(600)는 상기 수신전극(540)을 통해 발생되는 상기 초음파 전압을 이용하여 지문을 인식할 수 있다.

이 경우, 상기 지문센서(500)의 제1 포인트(A)에서 발생된 초음파는 상기 표시패널(100)의 상기 제2 면(112)에 수직한 방향으로만 진행하였다가 상기 제2 면(112)에 수직한 방향으로만 반사되지 않는다. 즉, 상기 제1 포인트(A)에서 발생된 초음파는 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제2 면(112)과 경사진 다양한 방향들로 진행할 수 있으며, 따라서, 상기 제2 면(112)과 경사진 다양한 방향들을 통해 상기 수신전극(540)에 도달할 수 있다.

따라서, 상기 제1 포인트(A)에 대응되는 수신전극(540)으로 수신되는 초음파들에는 상기 제1 포인트(A)에서 발생된 초음파뿐만 아니라, 상기 제1 포인트(A) 이외의 포인트들에서 발생된 초음파들도 포함될 수 있다. 이 경우, 상기 제1 포인트(A)에서 발생되어 반사된 초음파가 수신되는 기간과, 상기 제1 포인트(A) 이외의 포인트들에서 발생되어 상기 제1 포인트(A)로 수신된 초음파가 수신되는 기간은 다르다.

본 발명은 상기한 바와 같은 기간 차이를 이용하여, 지문을 인식할 수 있다.

상기에서 설명된 바와 같이, 상기 지문센서(500)는 상기 표시패널(100)과 합착되며, 상기 표시패널(100)의 상기 제2 면(112)에 사용자의 손가락이 접촉된다.

이 경우, 상기 표시패널(100)의 상기 제2 면(112)은 상기 표시패널(100)을 구성하는 커버 글라스(150)의 양쪽 면들 중 하나이다. 따라서, 상기 제2 면(112)은 상기 커버 글라스(150)의 제2 면이 될 수도 있다. 상기 표시패널(100) 중 상기 커버 글라스(150)를 제외한 부분은 패널부(160)라 한다. 즉, 상기 패널부(160)는 실질적으로 영상을 출력하는 부분이다.

이하에서는, 도 6을 참조하여 본 발명에 적용되는 상기 지문센서(500)의 기본적인 구성 및 상기 지문센서(500)에서 지문이 센싱되는 기본적인 방법이 설명된다.

도 6은 본 발명에 따른 온도센서와 지문센서가 구비된 표시장치에 적용되는 지문센서의 구성을 나타낸 예시도이다. 특히, 도 6에 도시된 지문센서(500)에서는, 지문픽셀(510)의 구조에 대한 이해를 돕기 위해, 상기 지문센서(500)의 하단 좌측에 도시된 지문픽셀들에서는 구동전극들(TXm-1, TXm) 및 수신전극(540)들이 도시되어 있지 않으며, 상기 지문센서(50)의 상단 좌측, 상단 우측 및 하단 우측에 도시된 지문픽셀(510)들에서는 모든 구성들이 도시되어 있다.

상기 지문센서(500)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 지문픽셀(510)들 각각에 독립적으로 구비되는 상기 수신전극(540)들, 제1 방향을 따라 연장되어 있으며, 상기 제1 방향을 따라 구비된 지문픽셀들과 연결되어 있는 n개의 센싱라인(SL)들, 상기 제1 방향과 다른 제2 방향을 따라 연장되어 있는 m개의 상기 구동전극들(TX1 to TXm), 상기 제2 방향을 따라 연장되어 있는 m+1개의 센싱 게이트 라인들(SGL1 to SGLm+1), 상기 제1 방향을 따라 연장되어 있는 고정전압 라인(VDD)들, 상기 제1 방향을 따라 연장되어 있는 지문공통전압 라인(VC)들 및 어느 하나의 센싱라인(SL)과 어느 하나의 센싱 게이트 라인(SGL)에 의해 형성되는 상기 지문픽셀(510)에 구비되는 세 개의 트랜지스터들(T1, T2, T3)을 포함한다.

상기에서 도 3 및 도 4를 참조하여 설명된 바와 같이, 본 발명에서, 상기 구동전극부(560)는 막대 형태를 갖는 구동전극들(TX1 to TXm)을 포함할 수도 있으며, 또는 판 형태를 갖는 하나의 구동전극으로 구성될 수도 있다. 이하에서는, 설명의 편의상, 도 3 및 도 6에 도시된 바와 같이, 막대 형태를 갖는 구동전극들(TX1 to TXm)을 포함하는 구동전극부(560)가 구비된 지문센서(500)가 본 발명의 일예로서 설명된다. 그러나, 이하에서 설명되는 내용은, 판 형태의 하나의 구동전극만을 포함하는 구동전극부(560)가 구비된 지문센서(500)에서도 유사하게 적용될 수 있다. 따라서, 하나의 구동전극만을 포함하는 구동전극부(560)가 구비된 지문센서(500)에서의 특이 사항은 개별적으로 설명된다.

상기에서 설명된 바와 같이, 상기 지문픽셀(510)에는 세 개의 트랜지스터들(T1, T2, T3)이 구비된다.

상기 세 개의 트랜지스터들(T1, T2, T3) 중 제1 트랜지스터(T1)의 게이트는 상기 지문픽셀(510)에 대응되는 수신전극(540)에 연결되어 있고, 제1 단자는 상기 고정전압 라인(VDD)에 연결되어 있으며, 제2 단자는 제2 트랜지스터(T2)의 제2 단자에 연결되어 있다.

상기 세 개의 트랜지스터들(T1, T2, T3) 중 제2 트랜지스터(T1)의 게이트는 상기 센싱 게이트 라인(SGL)에 연결되어 있고, 제1 단자는 상기 센싱라인(SL)에 연결되어 있으며, 제2 단자는 상기 제1 트랜지스터(T1)의 제2 단자에 연결되어 있다.

상기 세 개의 트랜지스터들(T1, T2, T3) 중 제3 트랜지스터(T1)의 게이트는 상기 센싱 게이트 라인과 인접되어 있는 또 다른 센싱 게이트 라인(SGL)에 연결되어 있고, 제1 단자는 상기 제1 트랜지스터(T1)의 게이트에 연결되어 있으며, 제2 단자는 상기 지문공통전압 라인(VC)에 연결되어 있다.

이 경우, 상기 구동전극들(TX1 to TXm) 각각은 상기 구동전극들(TX1 to TXm)에 나란하게 구비되는 지문픽셀(510)들과 전기적으로 연결된다. 상기 구동전극부(560)가 하나의 구동전극으로 구성된 경우, 상기 하나의 구동전극은 상기 지문센서(500)에 구비된 모든 지문픽셀(510)들과 전기적으로 연결된다.

상기 지문센서 드라이버(600)는 상기 구동전극들(TX1 to TXm)로 구동신호들을 공급하며 상기 센싱 게이트 라인들(SGL1 to SGLm)로 센싱 게이트 신호들을 공급하기 위한 구동부(610) 및 상기 센싱라인들(SL1 to SLn)로부터 수신된 센싱신호들을 이용하여 지문을 인식하기 위한 지문 인식부(620)를 포함한다.

상기 구동부(610)는 상기 구동전극들(TX1 to TXm)로 상기 구동신호들을 공급하기 위한 구동신호 공급부(611) 및 상기 센싱 게이트 라인들(SGL1 to SGLm)로 상기 센싱 게이트 신호들을 공급하기 위한 센싱 게이트 신호 공급부(612)를 포함한다.

상기 지문 인식부(620)는 예를 들어, 상기 센싱라인들(SGL1 to SGLm) 각각을 통해 수신된 센싱신호를 증폭시킨 후, 증폭된 센싱신호를 디지털 값으로 변환시키고, 지문을 구성하는 골, 마루 및 경사면(이하, 간단히 지문정보라 함)을 상기 디지털값의 크기에 따라 인식하며, 모든 센싱신호들에 의해 인식된 지문정보들을 연결하여 최종적으로 지문을 인식한다.

상기 수신전극(540)들에 수신전극전압을 공급하거나 또는 상기 수신전극(540)들을 플로팅시키기 위한 수신전극 구동부는 상기 구동부(610)에 구비될 수도 있으며, 또는 상기 지문 인식부(620)에 구비될 수도 있다. 상기 수신전극전압은 그라운드 전압(접지전압)이 될 수도 있으며, 또는 기 설정된 어느 하나의 전압이 될 수도 있다. 이를 위해, 상기 수신전극(540)들 각각은 수신전극 라인을 통해 상기 수신전극 구동부와 연결될 수 있다. 그러나, 상기 수신전극(540)들이 플로팅 상태로만 유지되는 경우에는, 상기 수신전극 구동부는 구비되지 않을 수도 있다.

상기한 바와 같은 구조를 갖는 상기 지문센서(500)에서 지문이 센싱되는 기본적인 방법은 다음과 같다.

우선, 상기 구동신호 공급부(611)는 상기 수신전극(540)들로 상기 수신전극전압이 공급되는 상태 또는 상기 수신전극(540)들이 플로팅된 상태에서, 기 설정된 기간 동안 제1 센싱 게이트 라인(SLG1)과 나란하게 구비된 제1 구동전극(TX1)에 구동신호를 공급한다.

이 경우, 상기 제1 센싱 게이트 라인(SGL1)을 포함한 모든 센싱 게이트 라인들(SGL1 to SGLm)에는 센싱 게이트 오프 신호가 공급된다.

여기서, 상기 센싱 게이트 오프 신호는 상기 센싱 게이트 라인에 연결된 트랜지스터들을 턴오프시키는 신호를 의미하며, 상기 센싱 게이트 라인에 연결된 트랜지스터들을 턴온시키는 신호는 센싱 게이트 온 신호라 한다. 상기 센싱 게이트 온 신호와 상기 센싱 게이트 오프 신호를 총칭하여 센싱 게이트 신호라 한다.

따라서, 상기 제1 구동전극(TX1)에 상기 구동신호가 공급되는 동안에는 상기 제2 트랜지스터(T2)들이 턴오프되며, 따라서, 상기 제2 트랜지스터(T2)들과 연결되어 있는 센싱라인들(SL1 to SLn)에는 센싱신호가 전달되지 않는다.

다음, 상기 구동신호가 공급된 후, 상기 수신전극(540)들은 플로팅되거나 또는 상기 수신전극(540)들로 또 다른 전압이 공급될 수 있다.

다음, 상기 제1 구동전극(TX1)에서 출력되어 손가락에 반사된 후 상기 수신전극(540)들로 수신된 초음파에 의해 상기 수신전극(540)들 각각에는 서로 다른 크기의 전압들, 즉, 초음파 전압들이 발생된다.

상기 수신전극(540)들 각각은 지문픽셀(510)에 구비된 상기 제1 트랜지스터(T1)의 게이트에 연결되어 있다. 상기에서 설명된 바와 같이, 상기 수신전극(540)을 통해 발생되는 상기 초음파 전압은 상기 수신전극(540)으로 수신되는 초음파의 크기 등에 따라 달라진다.

상기 수신전극(540)을 통해 상기 제1 트랜지스터(T1)의 게이트로 공급된 초음파 전압의 크기에 따라 상기 제1 트랜지스터(T1)를 통과하는 전류의 크기 및 상기 제1 트랜지스터(T1)에 인가되는 전압의 크기가 달라진다.

이 경우, 상기 제1 센싱 게이트 라인(SGL1)에만 상기 센싱 게이트 온 신호가 공급되고, 나머지 센싱 게이트 라인들(SGL2 to SGLm)에는 상기 센싱 게이트 오프 신호가 공급되며, 상기 고정전압 라인(VDD)에는 일정한 크기를 갖는 전압이 공급된다.

따라서, 상기 제1 센싱 게이트 라인(SGL1)을 따라 구비된 지문픽셀(510)들을 구성하는 제3 트랜지스터(T3)들은 모두 턴오프되며, 제2 트랜지스터(T2)들은 모두 턴온된다.

따라서, 상기 제1 트랜지스터(T1)의 상기 게이트로 공급되는 전압의 크기에 따라, 상기 센싱라인(SL)을 통해 상기 지문 인식부(620)로 전달되는 전류의 크기 또는 전압의 크기가 달라진다.

상기 지문 인식부(620)는 상기 센싱라인들(SL1 to SLn) 각각을 통해 전달되는 전류의 크기 또는 전압의 크기를 이용하여 상기 제1 센싱 게이트 라인(SGL1)을 따라 구비된 지문픽셀(510)들 각각에 대응되는 지문정보들을 생성한다.

예를 들어, 상기 제1 센싱 게이트 라인(SGL1)을 따라 구비된 지문픽셀(510)들 중 제1 센싱라인(SL1)과 연결되어 있는 지문픽셀(510)의 제1 트랜지스터(T1)의 게이트에는, 상기 지문픽셀(510)에 구비된 수신전극(540)으로 수신된 초음파에 의해 생성된 초음파 전압이 공급된다.

상기 초음파 전압이 상기 제1 트랜지스터(T1)를 턴온시키지 못하면, 상기 제1 센싱라인(SL1)에는 전류 및 전압이 공급되지 않는다. 상기 지문 인식부(620)는 이러한 상태를 골 또는 마루로 인식할 수 있다.

상기 초음파 전압이 상기 제1 트랜지스터(T1)를 턴온시키면, 상기 고정전압 라인(VDD)을 통해 인가된 고정전압에 의해 상기 제1 트랜지스터(T1)로부터 상기 제2 트랜지스터(T2)로 전류가 흐른다. 이 경우, 상기 제2 트랜지스터(T2)는 상기 제1 센싱 게이트 라인(SGL1)을 통해 공급된 센싱 게이트 온 신호에 의해 턴온되며, 따라서, 상기 제1 트랜지스터(T1)로부터 전송된 전류는 상기 제2 트랜지스터(T2)와 상기 제1 센싱라인(SL1)을 통해 상기 지문 인식부(620)로 공급된다.

또한, 상기 초음파 전압이 상기 제1 트랜지스터(T1)를 턴온시키면, 상기 제1 트랜지스터(T1)에도 일정한 전압이 발생되며, 상기 고정전압과 상기 제1 트랜지스터(T1)에 인가된 전압의 차이에 대응되는 전압이 상기 제2 트랜지스터(T2)와 상기 제1 센싱라인(SL1)을 통해 상기 지문 인식부(620)로 공급된다.

이 경우, 상기 제1 트랜지스터(T1), 상기 제2 트랜지스터(T2) 및 상기 제1 센싱라인(SL1)을 통해 상기 지문 인식부(620)로 공급되는 전류의 크기 또는 전압의 크기는, 상기 초음파 전압에 따라 달라질 수 있다. 즉, 상기 제1 트랜지스터(T1)가 턴온되는 정도는 상기 초음파 전압의 크기에 따라 달라지며, 상기 제1 트랜지스터(T1)가 턴온되는 정도에 따라 상기 지문 인식부(620)로 공급되는 전류의 크기 또는 전압의 크기도 달라진다.

따라서, 상기 지문 인식부(620)는 상기 제1 센싱라인(SL1)을 통해 수신되는 전류의 크기 또는 전압의 크기를 분석하여, 분석결과에 대응되는 지문정보, 예를 들어, 골, 마루 또는 경사면을 인식한다.

상기한 바와 같은 과정들을 통해 상기 제1 센싱 게이트 라인(SGL1)을 따라 구비된 지문픽셀(510)들 각각에 대응되는 지문정보들이 생성된다.

다음, 상기 구동신호 공급부(611)는 상기 수신전극(540)들로 다시 수신전극전압이 공급되는 상태 또는 상기 수신전극(540)들이 플로팅된 상태에서, 기 설정된 기간 동안 제2 센싱 게이트 라인(SLG2)과 나란하게 구비된 제2 구동전극(TX2)에 구동신호를 공급한다.

이 경우, 상기 제2 센싱 게이트 라인(SGL2)을 포함한 모든 센싱 게이트 라인들(SGL1 to SGLm)에는 센싱 게이트 오프 신호가 공급된다.

따라서, 상기 제2 구동전극(TX2)에 상기 구동신호가 공급되는 동안에는 상기 제2 트랜지스터(T2)들이 턴오프되며, 따라서, 상기 제2 트랜지스터(T2)들과 연결되어 있는 센싱라인들(SL1 to SLn)에는 센싱신호가 전달되지 않는다.

다음, 상기 제2 구동전극(TX2)에서 출력되어 손가락에 반사된 후 상기 수신전극(540)들로 수신된 초음파에 의해 상기 수신전극(540)들 각각에는 서로 다른 크기의 초음파 전압들이 발생된다.

이 경우, 상기 제2 센싱 게이트 라인(SGL2)에만 상기 센싱 게이트 온 신호가 공급되고, 나머지 센싱 게이트 라인들(SGL1, SGL3 to SGLm)에는 상기 센싱 게이트 오프 신호가 공급되며, 상기 고정전압 라인(VDD)에는 일정한 크기를 갖는 전압이 공급된다.

따라서, 상기 제2 센싱 게이트 라인(SGL2)을 따라 구비된 지문픽셀(510)들을 구성하는 제3 트랜지스터(T3)들은 모두 턴오프되며, 제2 트랜지스터(T2)들은 모두 턴온된다.

따라서, 상기에서 설명된 바와 같이, 상기 제1 트랜지스터(T1)의 상기 게이트로 공급되는 초음파 전압의 크기에 따라, 상기 센싱라인(SL)을 통해 상기 지문 인식부(620)로 전달되는 전류의 크기 또는 전압의 크기가 달라진다.

상기 지문 인식부(620)는 상기 센싱라인들(SL1 to SLn) 각각을 통해 전달되는 전류의 크기 또는 전압의 크기를 이용하여 상기 제2 센싱 게이트 라인(SGL2)을 따라 구비된 지문픽셀(510)들 각각에 대응되는 지문정보들을 생성한다.

이 경우, 이미 지문센싱이 이루어진 상기 제1 센싱 게이트 라인(SGL1)을 따라 구비된 지문픽셀(510)들 각각의 제3 트랜지스터(T3)의 게이트에는 상기 제2 센싱 게이트 라인(SGL2)으로 공급된 센싱 게이트 온 신호가 공급된다. 따라서, 상기 제1 센싱 게이트 라인(SGL1)을 따라 구비된 지문픽셀(510)들 각각의 제3 트랜지스터(T3)는 턴온된다.

상기 제3 트랜지스터(T3)의 제1 단자는 상기 수신전극(540)에 연결되어 있으며, 상기 제3 트랜지스터(T3)의 제2 단자는 상기 지문공통전압 라인(VC)에 연결되어 있다. 상기 지문공통전압 라인(VC)은 지문공통전압이 공급되는 단자에 연결된다. 상기 지문공통전압은 그라운드 전압(접지전압)이 될 수도 있으며, 또는 기 설정된 어느 하나의 전압이 될 수도 있다. 상기 제3 트랜지스터(T3)는 지문센싱 후 상기 지문픽셀(510)에 남아있는 전하를 상기 지문공통전압 라인(VC)을 통해 방전시켜, 상기 지문픽셀(510)을 초기화 시키는 기능을 수행한다.

즉, 상기 제2 센싱 게이트 라인(SGL2)으로 공급되는 센싱 게이트 온 신호에 의해, 상기 제2 센싱 게이트 라인(SGL2)을 따라 구비된 지문픽셀(510)들에 대응되는 지문정보들이 생성될 때, 이미 지문센싱이 완료된 상기 제1 센싱 게이트 라인(SGL1)을 따라 구비된 지문픽셀(510)들 각각은, 상기 제2 센싱 게이트 라인(SGL2)으로 공급되는 센싱 게이트 온 신호 및 상기 제3 트랜지스터(T3)에 의해, 초기화될 수 있다.

마지막으로, 상기한 바와 같은 과정들이 제3 센싱 게이트 라인(SGL3) 내지 제m+1 센싱 게이트 라인(SGLm+1)들에 대해 반복됨으로써, 상기 지문센서(500)에 구비된 모든 지문픽셀(510)들에 대응되는 지문정보들이 생성될 수 있다.

상기 지문 인식부(620)는 상기 과정들을 통해 파악된 지문정보들을 결합하여, 하나의 지문을 생성한다.

상기 구동전극부(560)가 하나의 구동전극으로 구성된 경우의 구동 방법 역시 상기에서 설명된 과정들을 포함할 수 있다. 즉, 구동전극들(TX1 to TXm)을 포함하는 구동전극부(560)가 구비된 지문센서(500)와 비교할 때, 하나의 구동전극을 포함하는 구동전극부(560)가 구비된 지문센서(500)의 구동 방법은, 순차적으로 입력되는 구동신호가 상기 지문센서(500)의 전체 면에 제공된다는 점에서만 차이가 있다.

상기 구동전극부(560)가 막대 형태를 갖는 구동전극들(TX1 to TXm)을 갖는 지문센서(500)에서는, 지문인식을 위한 지문 게이트 온 신호가 공급되는 센싱 게이트 라인과 나란한 구동전극이 개별적으로 구동될 수 있기 때문에, 각 위치별로 지문센서의 지문인식 능력이 향상될 수 있다. 또한, 상기 구동전극들(TX1 to TXm) 각각이 순차적으로 구동될 수 있기 때문에, 전력소비가 감소될 수 있다.

상기 구동전극부(560)가 판 형태의 하나의 구동전극을 갖는 지문센서(500)의 구조는 간단하기 때문에, 상기 지문센서(500)의 제조 비용은 감소되고 상기 지문센서(500)의 제조 공정은 간단해 질 수 있다. 또한, 판 형태의 하나의 구동전극을 갖는 지문센서(500)에는, 구동전극들을 순차적으로 구동시키기 위한 복잡한 회로가 구비될 필요가 없다.

도 7은 본 발명에 따른 온도센서와 지문센서가 구비된 표시장치의 구동 방법을 설명하기 위한 지문센서와 지문센서 드라이버의 구성을 나타낸 예시도이며, 도 8은 도 7에 도시된 지문센서를 구동하기 위해 지문센서 드라이버에서 생성되는 신호들의 파형을 나타낸 예시도이다.

이하에서는, 설명의 편의상, 도 7에 도시된 바와 같이, 9개의 구동전극들(TX1 to TX9), 복수의 수신전극(540)들 및 16개의 센싱라인들(SL1 to SL16)을 갖는 지문센서(500)가 본 발명의 일예로서 설명된다. 상기에서 설명된 바와 같이 상기 수신전극(540)들 각각은 상기 지문픽셀(510)에 구비된다.

이 경우, 9개의 상기 구동전극들(TX1 to TX9)은, 상기 구동전극들(TX1 to TXm)로 상기 구동신호들을 공급하기 위한 구동신호 공급부(611)에 연결되어 있으며, 16개의 상기 센싱라인들(SL1 to SL16)은, 상기 지문센서(500)로부터 수신된 센싱신호들을 이용하여 지문을 인식하기 위한 지문 인식부(620)에 연결되어 있다.

또한, 이하에서는, 설명의 편의상, 인접되어 있는 5개의 구동전극들로 동시에 구동신호들을 공급하는 지문센서 드라이버(600)가 본 발명의 일예로서 설명되나, 상기 지문센서 드라이버(600)는 인접되어 있는 3개의 구동전극들로 동시에 구동신호들을 공급할 수도 있고, 인접되어 있는 7개의 구동전극들로 동시에 구동신호들을 공급할 수도 있으며, 이외에도 다양한 개수의 인접되어 있는 구동전극들로 동시에 구동신호들을 공급할 수 있다.

즉, 상기에서 도 5를 참조하여 설명된 바와 같이, 제1 포인트(A)에서 출력된 초음파는 상기 제1 포인트(A)가 위치되어 있는 수신전극으로만 반사되는 것이 아니며, 상기 제1 포인트(A) 주변의 또 다른 수신전극들로도 반사될 수 있다.

따라서, 상기 제1 포인트(A)에서 수신되는 초음파(이하, 간단히 수신 초음파라 함)는 상기 제1 포인트(A)에서 출력된 초음파뿐만 아니라, 상기 제1 포인트(A) 주변에서 출력되어 반사된 초음파들을 포함한다.

수신되는 초음파가 많다는 것은 분석에 이용될 수 있는 데이터들이 많다는 것이며, 이것은 지문인식 능력을 향상시킬 수 있다. 즉, 상기 제1 포인트(A) 및 그 주변에서 출력되어 상기 제1 포인트(A)로 수신된 수신 초음파를 이용하여 생성된 상기 제1 포인트(A)에 대응되는 지문정보는, 상기 제1 포인트(A)에서 출력된 초음파만을 이용하여 생성된 상기 제1 포인트(A)에 대응되는 지문정보 보다, 사용자의 실제 지문에 더 일치되는 정보를 포함할 수 있다.

따라서, 본 발명은 적어도 세 개의 구동전극들로 동시에 구동신호를 공급한 후, 상기 적어도 세 개의 구동전극들 중 어느 하나의 구동전극에 대응되는 위치에서의 지문정보들을 생성할 수 있다. 이하에서는, 5개의 구동전극들로 동시에 구동신호를 공급하는 방법이 본 발명의 일예로서 설명된다. 또한, 이하의 설명 중 도 6을 참조하여 설명된 내용과 동일하거나 유사한 내용은 생략되거나 간단히 설명된다.

우선, 상기 구동신호 공급부(611)는, 제1 기간(1P)에 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같은 구조를 갖는 지문센서(500)의 제1 구동전극(TX1) 내지 상기 제3 구동전극(TX3)으로 도 8에 도시된 바와 같은 구동신호를 공급한다. 상기 구동신호는 적어도 하나의 펄스들로 구성될 수 있다. 따라서, 도 8에는 세 개의 펄스들로 구성된 상기 구동신호가 도시되어 있으나, 상기 구동신호를 구성하는 펄스들의 개수는 다양하게 변경될 수 있다. 이 경우, 상기 제1 센싱 게이트 라인(SGL1)을 포함한 모든 센싱 게이트 라인들(SGL1 to SGL9)에는 센싱 게이트 오프 신호가 공급된다.

상기 구동신호가 공급된 후, 상기 수신전극(540)들은 플로팅되거나 또는 상기 수신전극(540)들로 또 다른 전압이 공급된다.

상기 제1 구동전극(TX1) 내지 제3 구동전극(TX3)에서 출력되어 손가락에 반사된 초음파들은 상기 제1 구동전극(TX1) 방향으로 전달된다.

다음, 상기 센싱 게이트 신호 공급부(612)는 상기 제1 기간(1P) 이후에 발생되는 제2 기간(2P) 동안, 상기 제1 센싱 게이트 라인(SGL1)에만 상기 센싱 게이트 온 신호를 공급하고, 나머지 센싱 게이트 라인들(SGL2 to SGL9)에는 상기 센싱 게이트 오프 신호를 공급하며, 상기 고정전압 라인(VDD)에는 일정한 크기를 갖는 전압을 공급한다.

상기 지문 인식부(620)는 상기 센싱라인들(SL1 to SL16) 각각을 통해 전달되는 전류의 크기 또는 전압의 크기를 이용하여 상기 제1 센싱 게이트 라인(SGL1)을 따라 구비된 지문픽셀(510)들 각각에 대응되는 지문정보들을 생성한다.

이 경우, 즉, 상기 제2 기간(2P) 동안, 상기 지문 인식부(620)는 도 8에 도시된 바와 같은 샘플링 제어신호(SAMPS)를 이용하여 세 번의 센싱 동작들을 수행한다.

상기 제2 기간(2P) 중 첫 번째 센싱 동작에 의해 상기 센싱라인들(SL1 to SL16)을 통해 수신되는 센싱신호는 상기 제1 구동전극(TX1)에서 출력된 후 사용자의 손가락에 의해 반사되어 상기 제1 구동전극(TX1)에 중첩되어 있는 수신전극(540)들로 전달된 수신 초음파에 의해 생성된 것이고, 상기 제2 기간(2P) 중 두 번째 센싱 동작에 의해 상기 센싱라인들(SL1 to SL16)을 통해 수신되는 센싱신호는 상기 제2 구동전극(TX2)에서 출력된 후 사용자의 손가락에 의해 반사되어 상기 제1 구동전극(TX1)에 중첩되어 있는 수신전극(540)들로 전달된 수신 초음파에 의해 생성된 것이며, 상기 제2 기간(2P) 중 세 번째 센싱 동작에 의해 상기 센싱라인들(SL1 to SL16)을 통해 수신되는 센싱신호는 상기 제3 구동전극(TX3)에서 출력된 후 사용자의 손가락에 의해 반사되어 상기 제1 구동전극(TX1)에 중첩되어 있는 수신전극(540)들로 전달된 수신 초음파에 의해 생성된 것이다.

상기 샘플링 제어신호(SAMPS)를 구성하는 3개의 펄스들의 간격 및 폭은, 상기 제1 구동전극(TX1) 내지 상기 제3 구동전극(TX3)에서 출력되어 수신되어 상기 제1 구동전극(TX1)에 대응되는 수신전극들로 수신되는 초음파들의 간격 및 폭을 이용하여 다양하게 설정될 수 있다.

즉, 상기 지문 인식부(620)는 상기한 바와 같은 세 번의 센싱 동작들을 이용하여, 상기 제1 센싱 게이트 라인(SGL1)을 따라 구비된 지문픽셀(510)들 각각에 대응되는 지문정보들을 생성한다.

다음, 상기 구동신호 공급부(611)는, 제3 기간(3P)에 제1 구동전극(TX1) 내지 제4 구동전극(TX4)으로 구동신호를 공급한다. 이 경우, 상기 제1 센싱 게이트 라인(SGL1)을 포함한 모든 센싱 게이트 라인들(SGL1 to SGL9)에는 센싱 게이트 오프 신호가 공급된다.

다음, 상기 센싱 게이트 신호 공급부(612)는 상기 제3 기간(3P) 이후에 발생되는 제4 기간(4P) 동안, 상기 제2 센싱 게이트 라인(SGL2)에만 상기 센싱 게이트 온 신호를 공급하고, 나머지 센싱 게이트 라인들(SGL1, SGL3 to SGL9)에는 상기 센싱 게이트 오프 신호를 공급하며, 상기 고정전압 라인(VDD)에는 일정한 크기를 갖는 전압을 공급한다.

상기 제4 기간(4P) 동안, 상기 지문 인식부(620)는 도 8에 도시된 바와 같은 샘플링 제어신호(SAMPS)를 이용하여 세 번의 센싱 동작들을 수행함으로써, 상기 제2 센싱 게이트 라인(SGL2)을 따라 구비된 지문픽셀(510)들 각각에 대응되는 지문정보들을 생성한다.

즉, 상기 제4 기간(4P) 중 첫 번째 센싱 동작에 의해 상기 센싱라인들(SL1 to SL16)을 통해 수신되는 센싱신호는 상기 제2 구동전극(TX2)에서 출력된 후 사용자의 손가락에 의해 반사되어 상기 제2 구동전극(TX2)에 중첩되어 있는 수신전극(540)들로 전달된 수신 초음파에 의해 생성된 것이고, 상기 제4 기간(4P) 중 두 번째 센싱 동작에 의해 상기 센싱라인들(SL1 to SL16)을 통해 수신되는 센싱신호는 상기 제1 구동전극(TX1) 및 상기 제3 구동전극(TX3)에서 출력된 후 사용자의 손가락에 의해 반사되어 상기 제2 구동전극(TX2)에 중첩되어 있는 수신전극(540)들로 전달된 수신 초음파에 의해 생성된 것이며, 상기 제4 기간(4P) 중 세 번째 센싱 동작에 의해 상기 센싱라인들(SL1 to SL16)을 통해 수신되는 센싱신호는 상기 제4 구동전극(TX4)에서 출력된 후 사용자의 손가락에 의해 반사되어 상기 제2 구동전극(TX2)에 중첩되어 있는 수신전극(540)들로 전달된 수신 초음파에 의해 생성된 것이다.

이 경우, 도 7에서, 상기 제1 구동전극(TX1) 상단에는 구동전극이 없고, 하단에만 제2 구동전극(TX2) 및 제3 구동전극(TX3)이 구비되어 있기 때문에, 상기 제2 기간(2P)의 두 번째 센싱 동작 및 세 번째 센싱 동작에서는 각각 하나의 구동전극(제2 구동전극(TX2) 또는 제3 구동전극(TX3))에서 출력된 초음파에 의한 센싱신호만이 이용된다.

그러나, 상기 제2 구동전극(TX2) 상단에는 상기 제1 구동전극(TX1)이 구비되고, 하단에는 제3 구동전극(TX3) 및 제4 구동전극(TX4)이 구비되어 있기 때문에, 상기 제4 기간(4P)의 두 번째 센싱 동작에서는 상기 제1 구동전극(TX1)과 상기 제3 구동전극(TX3)에서 출력된 초음파에 의한 센싱신호가 이용되며, 상기 제4 기간(4P)의 세 번째 센싱 동작에서는 상기 제4 구동전극(TX4)에서 출력된 초음파에 의한 센싱신호만이 이용된다.

즉, 상기 제2 구동전극(TX2)을 기준으로 상기 제1 구동전극(TX1)과 상기 제3 구동전극(TX3)은 동일한 간격으로 이격되어 있기 때문에, 상기 제1 구동전극(TX1)과 상기 제3 구동전극(TX3)에서 출력된 초음파는 동일한 기간에 상기 제2 구동전극(TX2)에 대응되는 위치로 수신되며, 따라서, 상기 제4 기간(4P)의 두 번째 센싱 동작에서는 상기 제1 구동전극(TX1)과 상기 제3 구동전극(TX3)에서 출력된 초음파에 의한 센싱신호가 이용된다.

그러나, 상기 제2 구동전극(TX2)을 기준으로 상기 제4 구동전극(TX4)과 동일한 간격으로 이격되어 있는 구동전극이 없기 때문에, 상기 제4 기간(4P)의 세 번째 센싱 동작에서는 상기 제4 구동전극(TX4)에서 출력된 초음파에 의한 센싱신호만이 이용된다.

즉, 상기 지문 인식부(620)는 상기한 바와 같은 세 번의 센싱 동작들을 이용하여, 상기 제4 기간(4P) 동안 상기 제2 센싱 게이트 라인(SGL2)을 따라 구비된 지문픽셀(510)들 각각에 대응되는 지문정보들을 생성한다.

다음, 상기 구동신호 공급부(611)는, 제5 기간(5P)에 제1 구동전극(TX1) 내지 제5 구동전극(TX5)으로 구동신호를 공급한다. 이 경우, 상기 제3 센싱 게이트 라인(SGL1)을 포함한 모든 센싱 게이트 라인들(SGL1 to SGL9)에는 센싱 게이트 오프 신호가 공급된다.

다음, 상기 센싱 게이트 신호 공급부(612)는 상기 제5 기간(5P) 이후에 발생되는 제6 기간(6P) 동안, 상기 제3 센싱 게이트 라인(SGL3)에만 상기 센싱 게이트 온 신호를 공급하고, 나머지 센싱 게이트 라인들(SGL1, SGL2, SGL4 to SGL9)에는 상기 센싱 게이트 오프 신호를 공급하며, 상기 고정전압 라인(VDD)에는 일정한 크기를 갖는 전압을 공급한다.

따라서, 상기 제3 센싱 게이트 라인(SGL3)을 따라 구비된 지문픽셀(510)들을 구성하는 제3 트랜지스터(T3)들은 모두 턴오프되며, 제2 트랜지스터(T2)들은 모두 턴온된다.

상기 제6 기간(6P) 동안, 상기 지문 인식부(620)는 도 8에 도시된 바와 같은 샘플링 제어신호(SAMPS)를 이용하여 세 번의 센싱 동작들을 수행함으로써, 상기 제3 센싱 게이트 라인(SGL3)을 따라 구비된 지문픽셀(510)들 각각에 대응되는 지문정보들을 생성한다.

즉, 상기 제6 기간(6P) 중 첫 번째 센싱 동작에 의해 상기 센싱라인들(SL1 to SL16)을 통해 수신되는 센싱신호는 상기 제3 구동전극(TX3)에서 출력된 후 사용자의 손가락에 의해 반사되어 상기 제3 구동전극(TX3)에 중첩되어 있는 수신전극(540)들로 전달된 수신 초음파에 의해 생성된 것이고, 상기 제6 기간(6P) 중 두 번째 센싱 동작에 의해 상기 센싱라인들(SL1 to SL16)을 통해 수신되는 센싱신호는 상기 제2 구동전극(TX2) 및 상기 제4 구동전극(TX4)에서 출력된 후 사용자의 손가락에 의해 반사되어 상기 제3 구동전극(TX3)에 중첩되어 있는 수신전극(540)들로 전달된 수신 초음파에 의해 생성된 것이며, 상기 제6 기간(6P) 중 세 번째 센싱 동작에 의해 상기 센싱라인들(SL1 to SL16)을 통해 수신되는 센싱신호는 상기 제1 구동전극(TX1) 및 상기 제5 구동전극(TX5)에서 출력된 후 사용자의 손가락에 의해 반사되어 상기 제3 구동전극(TX3)에 중첩되어 있는 수신전극(540)들로 전달된 수신 초음파에 의해 생성된 것이다.

상기 제3 구동전극(TX3) 상단에는 상기 제1 구동전극(TX1) 및 상기 제2 구동전극(TX2)이 구비되고, 하단에는 상기 제4 구동전극(TX4) 및 상기 제5 구동전극(TX5)이 구비되어 있기 때문에, 상기 제6 기간(6P)의 두 번째 센싱 동작에서는 상기 제2 구동전극(TX1)과 상기 제4 구동전극(TX4)에서 출력된 수신 초음파에 의한 센싱신호가 이용되며, 상기 제6 기간(6P)의 세 번째 센싱 동작에서는 상기 제1 구동전극(TX1) 및 상기 제5 구동전극(TX5)에서 출력된 수신 초음파에 의한 센싱신호가 이용된다.

즉, 상기 제3 구동전극(TX3)을 기준으로 상기 제2 구동전극(TX2)과 상기 제4 구동전극(TX4)은 동일한 간격으로 이격되어 있어 있기 때문에, 상기 제2 구동전극(TX2)과 상기 제4 구동전극(TX4)에서 출력된 초음파는 동일한 기간에 상기 제3 구동전극(TX3)에 대응되는 위치로 수신되며, 따라서, 상기 제6 기간(6P)의 두 번째 센싱 동작에서는 상기 제2 구동전극(TX2)과 상기 제4 구동전극(TX4)에서 출력된 초음파에 의한 센싱신호가 이용된다.

또한, 상기 제3 구동전극(TX3)을 기준으로 상기 제1 구동전극(TX1)과 상기 제5 구동전극(TX5)은 동일한 간격으로 이격되어 있기 때문에, 상기 제1 구동전극(TX1)과 상기 제5 구동전극(TX5)에서 출력된 초음파는 동일한 기간에 상기 제3 구동전극(TX3)에 대응되는 위치로 수신되며, 따라서, 상기 제6 기간(6P)의 세 번째 센싱 동작에서는 상기 제1 구동전극(TX1)과 상기 제5 구동전극(TX5)에서 출력된 초음파에 의한 센싱신호가 이용된다.

즉, 상기 지문 인식부(620)는 상기한 바와 같은 세 번의 센싱 동작들을 이용하여, 상기 제6 기간(6P) 동안 상기 제3 센싱 게이트 라인(SGL3)을 따라 구비된 지문픽셀(510)들 각각에 대응되는 지문정보들을 생성한다.

다음, 상기 제5 기간(5P) 및 상기 제6 기간(6P)에 수행되는 동작은, 제4 구동전극(TX4) 내지 제7 구동전극(TX7)에서도 동일한 원리로 수행된다.

이에 따라, 제7 기간(7P) 및 제8 기간(8P)에서는 상기 제4 센싱 게이트 라인(SGL4)을 따라 구비된 지문픽셀(510)들 각각에 대응되는 지문정보들이 생성되고, 제9 기간(9P) 및 제10 기간(10P)에서는 상기 제5 센싱 게이트 라인(SGL5)을 따라 구비된 지문픽셀(510)들 각각에 대응되는 지문정보들이 생성되고, 제11 기간(11P) 및 제12 기간(12P)에서는 상기 제6 센싱 게이트 라인(SGL6)을 따라 구비된 지문픽셀(510)들 각각에 대응되는 지문정보들이 생성되며, 제13 기간(13P) 및 제14 기간(14P)에서는 상기 제7 센싱 게이트 라인(SGL7)을 따라 구비된 지문픽셀(510)들 각각에 대응되는 지문정보들이 생성된다.

다음, 제3 기간(3P) 및 제4 기간(4P)에 수행되는 동작은, 제15 기간(15P) 및 제16 기간(16P)에서도 동일한 원리로 수행된다.

즉, 제15 기간(15P) 및 제16 기간(16P)에는 4개의 구동전극들, 즉, 상기 제6 구동전극(TX6) 내지 상기 제9 구동전극(TX9)에 의해, 상기 제8 센싱 게이트 라인(SGL8)을 따라 구비된 지문픽셀(510)들 각각에 대응되는 지문정보들이 생성된다.

다음, 제1 기간(1P) 및 제2 기간(2P)에 수행되는 동작은, 제17 기간(17P) 및 제18 기간(18P)에서도 동일한 원리로 수행된다.

즉, 제17 기간(17P) 및 제18 기간(18P)에는 3개의 구동전극들, 즉, 상기 제7 구동전극(TX7) 내지 상기 제9 구동전극(TX9)에 의해, 상기 제9 센싱 게이트 라인(SGL9)을 따라 구비된 지문픽셀(510)들 각각에 대응되는 지문정보들이 생성된다.

마지막으로, 상기 지문 인식부(620)는 상기 과정들을 통해 파악된 지문정보들을 결합하여, 하나의 지문을 생성한다.

상기 지문 인식부(620)는 상기 지문을, 상기 저장부(630)에 저장된 상기 기준 지문과 비교함으로써, 상기 지문이 상기 기준 지문에 일치하는지를 판단할 수 있다.

상기 지문이 상기 기준 지문에 일치하는지에 대한 판단 결과는 본 발명에 따른 온도센서와 지문센서가 구비된 표시장치를 이용하는 각종 전자 장치, 예를 들어, 스마트폰, 테블릿PC, 모니텅, TV 등에서 실행되는 어플리케이션에 이용될 수 있다.

예를 들어, 스마트폰에서 실행되는 어플리케이션이 지문을 이용한 사용자 인증을 요구하는 경우, 상기 스마트폰은 상기 지문 인식부(620)로부터 전송된 판단 결과에 따라 사용자 인증을 할 수 있다.

상기한 바와 같은 본 발명에 의하면, 지문센서에 구비된 센싱 게이트 라인들이 개별적으로 구동될 수 있기 때문에, 센싱 게이트 라인이 구동되는 위치에 대응되는 지문정보들이 정확하게 생성될 수 있으며, 이에 따라, 지문인식 능력이 향상될 수 있다.

도 9는 본 발명에 따른 온도센서와 지문센서가 구비된 표시장치의 구동 방법을 설명하기 위한 지문센서와 지문센서 드라이버의 구성을 나타낸 또 다른 예시도이며, 도 10은 도 9에 도시된 지문센서를 구동하기 위해 지문센서 드라이버에서 생성되는 신호들의 파형을 나타낸 예시도이다.

본 발명에 적용되는 상기 구동전극부(560)는 상기에서 설명된 바와 같이, 막대 형태를 갖는 구동전극들을 포함할 수 있으나, 판 형태의 하나의 구동전극을 포함할 수도 있다.

상기에서 도 7 및 도 8을 참조하여 설명된 방법은, 막대 형태를 갖는 구동전극들로 구성된 구동전극부(560)를 포함하는 표시장치에서의 구동 방법이다.

이하에서는, 도 9 및 도 10을 참조하여, 판 형태의 하나의 구동전극으로 구성된 구동전극부(560)를 포함하는 표시장치에서의 구동 방법이 설명된다.

하나의 구동전극으로 구성된 구동전극부(560)를 포함하는 표시장치에서의 구동 방법은, 도 7 및 도 8을 참조하여 설명된 방법과 유사하다.

따라서, 도 9에 도시된 지문센서가 지문을 인식하는 해상도가, 도 7에 도시된 지문센서에서 지문을 인식하는 해상도와 동일하거나 유사하다면, 도 9에 도시된 표시장치는, 도 8에 도시된 신호들과 유사한 신호들을 이용하여 구동될 수 있다.

다만, 도 9에 도시된 지문센서(500)는 하나의 구동전극(TX)만을 포함하고 있기 때문에, 상기 구동신호 공급부(611)에서 상기 구동전극(TX)으로 공급되는 구동신호는 도 10에 도시된 바와 같이 구성될 수 있다.

즉, 상기 구동신호 공급부(611)는, 도 10에 도시된 바와 같이, 제1 기간(1P) 내지 제18 기간(18P) 중 홀수 번째 기간들에만 구동신호를 상기 구동전극(TX)으로 공급한다.

이 경우, 상기 지문 인식부(620)는 도 7 및 도 8을 참조하여 설명된 방법과 동일한 방법을 이용하여, 상기 지문픽셀(510)들 각각에서의 지문정보들을 생성할 수 있으며, 상기 지문정보들을 이용하여 최종적으로 지문을 생성할 수 있다. 도 9에 도시된 지문센서(500) 및 신호들을 이용한 표시장치의 구동 방법은 다음과 같다. 이하의 설명 중, 도 7 및 도 8을 참조하여 설명된 내용과 동일하거나 유사한 내용은 생략되거나 간단히 설명된다.

우선, 상기 구동신호 공급부(611)는, 제1 기간(1P)에 도 9에 도시된 바와 같은 구조를 갖는 지문센서(500)의 구동전극(TX)으로 도 10에 도시된 바와 같은 구동신호를 공급한다. 이 경우, 상기 제1 센싱 게이트 라인(SGL1)을 포함한 모든 센싱 게이트 라인들(SGL1 to SGLm)에는 센싱 게이트 오프 신호가 공급된다.

이 경우, 즉, 상기 제2 기간(2P) 동안, 상기 지문 인식부(620)는 도 10에 도시된 바와 같은 샘플링 제어신호(SAMPS)를 이용하여 세 번의 센싱 동작들을 수행한다.

상기 제2 기간(2P) 중 첫 번째 센싱 동작에 의해 상기 센싱라인들(SL1 to SL16)을 통해 수신되는 센싱신호는 상기 구동전극(TX) 중 상기 제1 센싱 게이트 라인(SGL1)과 연결되어 있는 지문픽셀(510)들에 대응되는 영역에서 출력된 후 사용자의 손가락에 의해 반사되어 상기 제1 센싱 게이트 라인(SGL1)과 연결되어 있는 지문픽셀(510)들에 대응되는 위치의 수신전극(540)들로 전달된 수신 초음파에 의해 생성된 것이고, 상기 제2 기간(2P) 중 두 번째 센싱 동작에 의해 상기 센싱라인들(SL1 to SL16)을 통해 수신되는 센싱신호는 상기 구동전극(TX) 중 상기 제2 센싱 게이트 라인(SGL2)과 연결되어 있는 지문픽셀(510)들에 대응되는 영역에서 출력된 후 사용자의 손가락에 의해 반사되어 상기 제1 센싱 게이트 라인(SGL1)과 연결되어 있는 지문픽셀(510)들에 대응되는 위치의 수신전극(540)들로 전달된 수신 초음파에 의해 생성된 것이며, 상기 제2 기간(2P) 중 세 번째 센싱 동작에 의해 상기 센싱라인들(SL1 to SL16)을 통해 수신되는 센싱신호는 상기 구동전극(TX) 중 상기 제3 센싱 게이트 라인(SGL3)과 연결되어 있는 지문픽셀들에 대응되는 영역에서 출력된 후 사용자의 손가락에 의해 반사되어 상기 제1 센싱 게이트 라인(SGL1)과 연결되어 있는 지문픽셀(510)들에 대응되는 위치의 수신전극(540)들로 전달된 수신 초음파에 의해 생성된 것이다.

다음, 상기 구동신호 공급부(611)는, 제3 기간(3P)에 상기 구동전극(TX)으로 구동신호를 공급한다. 이 경우, 모든 센싱 게이트 라인들(SGL1 to SGL9)에는 센싱 게이트 오프 신호가 공급된다.

다음, 상기 센싱 게이트 신호 공급부(612)는 상기 제3 기간(3P) 이후에 발생되는 제4 기간(4P) 동안, 상기 제2 센싱 게이트 라인(SGL2)에만 상기 센싱 게이트 온 신호를 공급하고, 나머지 센싱 게이트 라인들(SGL2 to SGL9)에는 상기 센싱 게이트 오프 신호를 공급하며, 상기 고정전압 라인(VDD)에는 일정한 크기를 갖는 전압을 공급한다.

상기 제4 기간(4P) 동안, 상기 지문 인식부(620)는 도 10에 도시된 바와 같은 샘플링 제어신호(SAMPS)를 이용하여 세 번의 센싱 동작들을 수행함으로써, 상기 제2 센싱 게이트 라인(SGL2)을 따라 구비된 지문픽셀(510)들 각각에 대응되는 지문정보들을 생성한다.

즉, 상기 제4 기간(4P) 중 첫 번째 센싱 동작에 의해 상기 센싱라인들(SL1 to SL16)을 통해 수신되는 센싱신호는 상기 구동전극(TX) 중 상기 제2 센싱 게이트 라인(SGL2)과 연결되어 있는 지문픽셀(510)들에 대응되는 영역에서 출력된 후 사용자의 손가락에 의해 반사되어 상기 제2 센싱 게이트 라인(SGL2)과 연결되어 있는 지문픽셀(510)들에 대응되는 위치의 수신전극(540)들로 전달된 수신 초음파에 의해 생성된 것이고, 상기 제4 기간(4P) 중 두 번째 센싱 동작에 의해 상기 센싱라인들(SL1 to SL16)을 통해 수신되는 센싱신호는 상기 구동전극(TX) 중 상기 제1 센싱 게이트 라인(SGL1) 및 상기 제3 센싱 게이트 라인(SGL3)과 연결되어 있는 지문픽셀(510)들에 대응되는 영역에서 출력된 후 사용자의 손가락에 의해 반사되어 상기 제2 센싱 게이트 라인(SGL2)과 연결되어 있는 지문픽셀(510)들에 대응되는 위치의 상기 수신전극(540)들로 전달된 수신 초음파에 의해 생성된 것이며, 상기 제4 기간(4P) 중 세 번째 센싱 동작에 의해 상기 센싱라인들(SL1 to SL16)을 통해 수신되는 센싱신호는 상기 구동전극(TX) 중 상기 제4 센싱 게이트 라인(SGL4)과 연결되어 있는 지문픽셀(510)들에 대응되는 영역에서 출력된 후 사용자의 손가락에 의해 반사되어 상기 제2 센싱 게이트 라인(SGL2)과 연결되어 있는 지문픽셀(510)들에 대응되는 위치의 수신전극(540)들로 전달된 수신 초음파에 의해 생성된 것이다.

다음, 상기 구동신호 공급부(611)는, 제5 기간(5P)에 상기 구동전극(TX)으로 구동신호를 공급한다. 이 경우, 모든 센싱 게이트 라인들(SGL1 to SGL9)에는 센싱 게이트 오프 신호가 공급된다.

다음, 상기 센싱 게이트 신호 공급부(612)는 상기 제5 기간(5P) 이후에 발생되는 제6 기간(6P) 동안, 상기 제3 센싱 게이트 라인(SGL3)에만 상기 센싱 게이트 온 신호를 공급하고, 나머지 센싱 게이트 라인들(SGL2 to SGL9)에는 상기 센싱 게이트 오프 신호를 공급하며, 상기 고정전압 라인(VDD)에는 일정한 크기를 갖는 전압을 공급한다.

상기 제6 기간(6P) 동안, 상기 지문 인식부(620)는 도 10에 도시된 바와 같은 샘플링 제어신호(SAMPS)를 이용하여 세 번의 센싱 동작들을 수행함으로써, 상기 제3 센싱 게이트 라인(SGL3)을 따라 구비된 지문픽셀(510)들 각각에 대응되는 지문정보들을 생성한다.

즉, 상기 제6 기간(6P) 중 첫 번째 센싱 동작에 의해 상기 센싱라인들(SL1 to SL16)을 통해 수신되는 센싱신호는 상기 구동전극(TX) 중 상기 제3 센싱 게이트 라인(SGL3)과 연결되어 있는 지문픽셀(510)들에 대응되는 영역에서 출력된 후 사용자의 손가락에 의해 반사되어 상기 제3 센싱 게이트 라인(SGL3)과 연결되어 있는 지문픽셀(510)들에 대응되는 위치의 수신전극(540)들로 전달된 수신 초음파에 의해 생성된 것이고, 상기 제6 기간(6P) 중 두 번째 센싱 동작에 의해 상기 센싱라인들(SL1 to SL16)을 통해 수신되는 센싱신호는 상기 구동전극(TX) 중 상기 제2 센싱 게이트 라인(SGL2) 및 상기 제4 센싱 게이트 라인(SGL4)과 연결되어 있는 지문픽셀(510)들에 대응되는 영역에서 출력된 후 사용자의 손가락에 의해 반사되어 상기 제3 센싱 게이트 라인(SGL3)과 연결되어 있는 지문픽셀(510)들에 대응되는 위치의 수신전극(540)들로 전달된 수신 초음파에 의해 생성된 것이며, 상기 제6 기간(6P) 중 세 번째 센싱 동작에 의해 상기 센싱라인들(SL1 to SL16)을 통해 수신되는 센싱신호는 상기 구동전극(TX) 중 상기 제1 센싱 게이트 라인(SGL1) 및 상기 제5 센싱 게이트 라인(SGL5)과 연결되어 있는 지문픽셀(510)들에 대응되는 영역에서 출력된 후 사용자의 손가락에 의해 반사되어 상기 제3 센싱 게이트 라인(SGL3)과 연결되어 있는 지문픽셀(510)들에 대응되는 위치의 수신전극(540)들로 전달된 수신 초음파에 의해 생성된 것이다.

다음, 상기 제5 기간(5P) 및 상기 제6 기간(6P)에 수행되는 동작은, 제4 센싱 게이트 라인(SGL4) 내지 제7 센싱 게이트 라인(SGL7)에 연결된 지문픽셀들에 대해서도 동일한 원리로 수행된다.

즉, 제15 기간(15P) 및 제16 기간(16P)에는 상기 제8 센싱 게이트 라인(SGL8)을 따라 구비된 지문픽셀(510)들 각각에 대응되는 지문정보들이 생성된다.

즉, 제17 기간(17P) 및 제18 기간(18P)에는 상기 제9 센싱 게이트 라인(SGL9)을 따라 구비된 지문픽셀(510)들 각각에 대응되는 지문정보들이 생성된다.

상기 지문센서(500)는 상기 표시패널(100)의 전체 면적 중 일부분에만 대응되도록 구비될 수도 있으나, 지문의 활용도가 증가됨에 따라, 상기 표시패널(100)과 거의 동일한 형태로 구비될 수도 있다.

특히, 사용자의 지문이 입력되는 위치가 상기 표시영역(120) 보다 더 클 필요는 없으므로, 상기 지문센서(500)는 예를 들어, 최소한 상기 표시영역(120)을 커버할 수 있는 크기 및 형태로 구비될 수 있다.

본 발명에 적용되는 지문센서는 도 6에 도시된 바와 같은 구조로 구성되어, 도 6 내지 도 10을 참조하여 설명된 방법으로 구동될 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

즉, 본 발명에 적용되는 지문센서는 도 6에 도시된 구조와 다른 구조로 구성되어 도 6 내지 도 10에서 설명된 방법과 다른 방법으로 구동될 수도 있다.

이하에서는, 본 발명에 따른 온도센서와 지문센서가 구비된 표시장치가 온도센서를 이용하여 온도를 센싱하며, 센싱된 온도에 따라, 지문센서(500)의 구동 조건을 변경시키는 방법이 도 1 내지 도 14를 참조하여 설명된다.

도 11은 본 발명에 따른 온도센서와 지문센서가 구비된 표시장치에서 온도와 음향 임피던스의 관계를 나타낸 그래프이다. 이하에서는, 표시장치의 온도와 지문센서에서 발생되는 초음파의 관계가 설명된다. 이하의 설명 중, 도 1 내지 도 10을 참조하여 설명된 내용과 동일하거나 유사한 내용은 생략되거나 간단히 설명된다.

본 발명에 따른 표시장치가 구동되면 표시장치를 구성하는 각 구성요소들, 예를 들어, 상기 표시패널(100), 상기 지문센서(500), 상기 터치패널(800), 상기 터치 드라이버(700), 상기 지문센서 드라이버(600) 등에서는 열이 발생된다.

상기 구성요소들에서 발생되는 열에 의해, 상기 표시패널(100)의 온도는 상승한다.

상기 표시패널(100)의 온도가 상승하면, 상기 지문센서(500)에서 발생된 초음파가 통과하는 상기 표시패널(100)의 음향 임피던스는 증가한다.

예를 들어, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 표시패널(100)의 온도가 높을수록 상기 표시패널(100)의 음향 임피던스가 증가한다.

또한, 동일한 온도, 예를 들어, 42도의 온도가 지속적으로 유지되더라도, 시간이 경과할수록, 상기 표시패널(100)의 음향 임피던스는 증가한다.

상기 음향 임피던스의 증가는 상기 지문센서(500)에서 발생된 초음파의 속도를 감소시키거나 또는 상기 초음파의 크기를 감소시킬 수 있다.

따라서, 상기 음향 임피던스가 증가하면, 상기 초음파가 상기 지문센서(500)에서 발생된 시간부터, 상기 초음파가 사용자의 지문에 반사되어, 다시 상기 지문센서(500)로 수신될 때까지의 시간이 증가될 수 있다.

또한, 상기 음향 임피던스가 증가하면, 상기 지문센서(500)에서 발생된 초음파의 음압이 상기 표시패널(100)을 통과하면서 점점 약해지기 때문에, 상기 수신전극(540)들로 전달된 수신 초음파의 음압이 감소될 수 있다. 상기 수신 초음파의 음압이 감소되면, 상기 수신 초음파에 의해 생성되는 초음파 전압이 감소되며, 이에 따라, 지문센싱 감도가 감소될 수 있다.

상기 표시패널(100)에서의 음향 임피던스의 증가는 상기 표시패널(100)을 구성하는 구성요소들, 예를 들어, 상기 표시패널(100)이 유기발광 표시패널(OLED)인 경우, 각종 유기막 및 무기막, 편광필름, 커버 글라스(150) 및 상기 커버 글라스를 상기 편광필름 상단에 부착시키기 위해 이용되는 접착필름(OCA: Optical Clear Resin) 등에서 발생된다.

특히, 상기 커버 글라스(150)의 두께가 다른 구성요소들과 비교할 때 매우 크기 때문에, 상기 커버 글라스(150)에서의 음향 임피던스의 증가량은 크다.

상기 표시패널(100)에서의 음향 임피던스는 상기한 바와 같이, 상기 표시장치의 온도가 증가하는 경우에 발생될 수 있으나, 상기 표시장치의 온도가 감소하는 경우에도 발생될 수 있다.

도 12는 본 발명에 따른 온도센서와 지문센서가 구비된 표시장치에 적용되는 온도센서와 온도센서 드라이버의 구성을 나타낸 예시도이고, 도 13은 본 발명에 따른 온도센서와 지문센서가 구비된 표시장치에 적용되는 온도센의 위치를 나타낸 예시도이며, 도 14는 본 발명에 따른 온도센서와 지문센서가 구비된 표시장치에 적용되는 온도센서의 구조를 나타낸 예시도이다. 이하에서는, 상기 온도센서의 구조 및 상기 온도센서가 구비되는 위치가 설명된다.

상기 온도센서(950)는 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 표시패널(100), 상기 지문센서(500), 상기 터치패널(800) 중 상기 비표시영역(130)에 대응되는 위치에 구비되며, 금속라인(951) 및 저항(952)으로 구성될 수 있다.

예를 들어, 상기 온도센서(950)는 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 지문센서(500) 중 상기 비표시영역(130)에 대응되는 위치에 구비될 수 있다. 이 경우, 상기 온도센서(950)를 구성하는 상기 금속라인(951)은 상기 구동전극부(560)를 구성하는 구동전극과 동일한 층에 구비될 수도 있으며, 상기 수신전극(540)들과 동일한 층에 구비될 수도 있다. 또한, 상기 온도센서(950)는 상기 지문픽셀 구동층(530)에 구비된 상기 트랜지스터들을 구성하는 게이트 전극, 소스 전극 및 드레인 전극 중 어느 하나와 동일한 층에 구비될 수도 있다.

또한, 상기 온도센서(950)는 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 표시패널(100)에 구비될 수도 있다. 이 경우, 상기 온도센서를 구성하는 상기 금속라인(951)은 상기 표시패널(100)에 구비되는 금속들 중 어느 하나와 동일한 층에 구비될 수 있다.

또한, 상기 터치패널(800)이 상기 표시패널(100)과 독립적으로 제조된 후 상기 표시패널(100)에 부착되는 경우, 상기 온도센서(950)를 구성하는 상기 금속라인(951)은 상기 터치패널(800)을 구성하는 금속들 중 어느 하나와 동일한 층에 구비될 수도 있다.

또한, 상기 온도센서(950)는 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 표시패널(910) 중 상기 커버 글라스(160)를 제외한 패널부(160)의 상단면에 구비될 수 있다. 이 경우, 상기 온도센서(950)를 구성하는 상기 금속라인(951)은 상기 패널부(160)의 상단면에 구비된 후, 상기 커버 글라스(150)에 의해 커버될 수 있다.

상기 금속라인(951)은 상기 비표시영역(130)을 구성하는 영역들 모두에 걸쳐 구비될 수 있다. 예를 들어, 상기 금속라인(951)은 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 표시영역(120)을 감싸는 형태로 상기 비표시영역(130)에 구비될 수 있다.

그러나, 상기 금속라인(951)은 상기 비표시영역(130)을 구성하는 영역들 중 일부의 영역에만 구비될 수도 있다. 예를 들어, 상기 금속라인(951)은 도 14에 도시된 바와 같이, 상기 비표시영역(130)을 구성하는 영역들 중 일부의 영역에만 구비될 수 있다.

이 경우, 서로 다른 온도센서(950)를 구성하는 두 개의 금속라인(951)들은, 도 14에 도시된 바와 같이, 상기 비표시영역(130)을 구성하는 영역들 중 서로 다른 영역들 각각에 구비될 수 있다. 즉, 상기 표시패널(100), 상기 지문센서(500), 상기 터치패널(800) 중 어느 하나의 비표시영역(130)에는 적어도 두 개의 상기 온도센서(950)가 구비될 수 있다.

상기 금속라인(951)에는 상기 저항(952)이 연결되어 있다.

온도센싱 시, 상기 금속라인(951)에는 전류(I)가 흐르며, 상기 저항(952)에 인가되는 전압을 측정함으로써, 온도가 센싱될 수 있다. 예를 들어, 동일한 전류(I)가 흐르는 경우, 온도에 따라 저항값이 변경될 수 있으며, 따라서, 온도에 따라 상기 저항(952)에서의 전압(V)이 변경될 수 있다. 따라서, 상기 저항(952)에서의 전압(V)을 측정함으로써, 온도가 센싱될 수 있다.

상기 저항(952)은 상기 비표시영역(130)에 구비될 수도 있으나, 상기 온도센서 드라이버(900) 내부에 구비될 수도 있다. 예를 들어, 도 12에는 상기 저항(952)이 상기 비표시영역(130)에 구비되어 있는 표시장치가 도시되어 있으며, 도 14에는 상기 저항(952)이 상기 온도센서 드라이버(900) 내부에 구비되어 있는 표시장치가 도시되어 있다.

상기 온도센서(950)를 이용하여 상기 표시장치의 온도를 센싱하기 위해, 상기 온도센서 드라이버(900)는 도 12에 도시된 바와 같이, 측정부(910) 및 판단부(920)를 포함할 수 있다.

상기 측정부(910)는 상기 금속라인(951)으로 전류(I)를 공급하고, 상기 전류(I)에 따른 상기 저항(952)의 전압을 센싱하며, 센싱된 전압을 디지털값으로 변환시키는 기능을 수행한다.

상기 판단부(920)는 기 저장되어 있는 온도 룩업 테이블을 이용하여 상기 디지털값에 대응되는 온도를 산출한다. 상기 룩업 테이블은 상기 판단부(920)에 저장될 수도 있고, 상기 저장부(450)에 저장될 수도 있으며, 별도의 저장부에 저장될 수도 있다.

상기 룩업 테이블은 상기 전류(I), 상기 전압(V), 상기 저항(592) 및 온도 간의 관계에 대한 정보들을 포함한다.

또한, 상기 판단부(920)는 산출된 온도가 기준 온도 범위에 포함되는지의 여부를 판단한다. 상기 기준 온도 범위는 상기 지문센서를 기본 구동 조건으로 구동시킬 수 있는 온도들의 범위를 의미한다. 따라서, 상기 기본 구동 조건은 상기 지문센서를 구동시키기 위한 다양한 구동 조건들 중에서, 상기 표시장치의 온도가 상기 기준 온도 범위에 있을 때, 적용되는 구동 조건을 의미한다. 즉, 상기 기본 구동 조건은 상기 표시장치의 제조 과정에서 기본 모드로 설정되어 있는 구동 조건을 의미한다.

부연하여 설명하면, 표시장치의 온도가 상기 기준 온도 범위에 포함되면, 상기 지문센서(500)는 상기 기본 구동 조건에 의해 구동된다. 표시장치의 온도가 상기 기준 온도 범위에 포함되지 않으면, 상기 지문센서(500)의 구동 조건이 상기 기본 구동 조건으로부터 다른 구동 조건으로 변경되어야 정상적으로 지문이 센싱될 수 있다.

상기 구동 조건들에는 상기 초음파의 다양한 주파수들, 상기 구동전극부(560)로 공급되는 구동신호의 다양한 전압들 또는 상기 지문센서(500)에서 초음파가 발진한 후 상기 센싱 게이트 라인들로 센싱 게이트 온 신호가 공급되는 다양한 타이밍 등이 포함될 수 있다.

예를 들어, 상기 기준 온도 범위는 20 내지 30도가 될 수 있다. 상기 표시장치의 온도가 상기 기준 온도 범위일 때 적용되는 상기 기본 구동 조건은, 주파수가 X[Hz]인 초음파(X는 초음파로 이용될 수 있는 주파수들을 표현하는 실수), 또는, 전압이 Y[V]인 구동신호(Y는 구동신호로 이용될 수 있는 전압들을 표현하는 실수), 또는, 상기 지문센서(500)에서 초음파가 발진한 후 상기 센싱 게이트 라인들로 센싱 게이트 온 신호가 출력될 때까지의 기간인 Z[초](Z는 타이밍들을 표현하는 다양한 실수) 중 적어도 하나가 될 수 있다.

즉, 상기 표시장치의 온도에 따라, 초음파의 주파수, 구동신호의 전압, 상기 지문센서(500)에서 초음파가 발진한 후 상기 센싱 게이트 라인들로 센싱 게이트 온 신호가 출력될 때까지의 기간 중 적어도 어느 하나가 변경되면, 상기 표시장치의 온도가 상기 기준 온도 범위를 벗어나더라도, 정상적으로 지문이 센싱될 수 있다.

따라서, 본 발명은 상기 표시장치의 온도에 따라, 초음파의 주파수, 구동신호의 전압, 상기 지문센서(500)에서 초음파가 발진한 후 상기 센싱 게이트 라인들로 센싱 게이트 온 신호가 출력될 때까지의 기간 중 적어도 어느 하나를 변경시킬 수 있다.

상기 판단부(920)는 산출된 온도가 기준 온도 범위에 포함되지 않는다고 판단되면, 상기 지문센서의 구동 조건을 변경시키도록 하는 제어신호를 생성할 수 있다.

이하에서는, 도 1 내지 도 14를 참조하여 본 발명에 따른 온도센서와 지문센서가 구비된 표시장치의 구동 방법이 설명된다. 우선, 본 발명에 따른 온도센서와 지문센서가 구비된 표시장치에 구비된 상기 터치 드라이버(700)는, 상기 표시장치가 구동되는 동안, 상기 터치패널(800)로 터치구동신호를 공급하며, 상기 터치구동신호에 따라 상기 터치패널(800)로부터 수신된 터치센싱신호들을 이용하여, 터치여부 및 터치가 발생된 터치위치를 판단한다.

터치위치를 판단하는 방법은 상기에서 설명된 바와 같이, 상기 터치패널(800)의 구조 및 구동 방식에 따라 다양하게 변경될 수 있다.

다음, 본 발명에 따른 온도센서와 지문센서가 구비된 표시장치를 포함하는 전자장치(예를 들어, 스마트폰, 테블릿PC 등)의 어플리케이션에 의해 지문인식 과정이 실행되면, 상기 전자장치를 제어하는 외부 시스템은 상기 제어부(400)로 지문인식 과정이 실행되었음을 알리는 제어신호를 전송할 수 있다.

상기 제어부(400)는 상기 지문센서 드라이버(600)로, 지문인식 과정이 실행되었음을 알리는 지문센서 제어신호(FCS)를 전송한다. 상기 지문센서 제어신호(FCS)를 수신한 상기 구동부(610) 및 상기 지문 인식부(620)는 지문인식을 위한 준비절차를 수행할 수 있다.

이 경우, 상기 온도센서 드라이버(900)에서 산출된 상기 표시장치의 온도에 대한 정보 및 상기 지문센서(500)의 구동 조건을 변경시키도록 하는 제어신호가, 다양한 타이밍 및 다양한 경로를 통해 상기 지문센서 드라이버(600)로 전송될 수 있다.

예를 들어, 상기 온도센서 드라이버(900)는 지문센싱과 관련 없이, 기 설정된 기간마다, 상기 온도센서(950)를 이용하여 상기 표시장치의 온도를 산출하며, 상기 온도가 상기 기준 온도 범위 내에 포함되는지의 여부를 판단할 수 있다. 상기 온도가 상기 기준 온도 범위를 초과한다고 판단되면, 상기 온도센서 드라이버(900)는 상기 온도에 대한 정보 및 상기 지문센서(500)의 구동 조건을 변경시키도록 하는 제어신호를 저장할 수 있다. 이후, 상기 제어부(400)로부터 지문센싱이 수행된다는 신호가 수신되면, 상기 터치 드라이버(700)는 상기 표시장치의 온도에 대한 정보 및 상기 지문센서(500)의 구동 조건을 변경하도록 하는 제어신호를 상기 지문센서 드라이버(600)로 전송할 수 있다.

또 다른 예에서, 상기 온도센서 드라이버(900)는 지문센싱과 관련 없이, 기 설정된 기간마다, 상기 온도센서(950)를 이용하여 상기 표시장치의 온도를 산출하며, 상기 온도가 상기 기준 온도 범위 내에 포함되는지의 여부를 판단할 수 있다. 상기 온도가 상기 기준 온도 범위를 초과한다고 판단되면, 상기 온도센서 드라이버(900)는, 상기 온도에 대한 정보 및 상기 지문센서(500)의 구동 조건을 변경시키도록 하는 제어신호를 상기 제어부(400)로 전송할 수 있으며, 상기 제어부(400)는 상기 온도에 대한 정보 및 상기 제어신호를 저장한다. 상기 외부 시스템으로부터 지문인식 과정이 실행되었음을 알리는 제어신호가 수신되면, 상기 제어부(400)는 상기 온도에 정보 및 상기 지문센서(500)의 구동 조건을 변경시키도록 하는 제어신호를 상기 지문센서 드라이버(600)로 전송할 수 있다.

또 다른 예에서, 상기 온도센서 드라이버(900)는 상기 제어부(400)로부터 지문인식 과정이 실행되었음을 알리는 제어신호가 수신되면, 상기 온도센서(950)를 이용하여 상기 표시장치의 온도를 산출하며, 상기 온도가 상기 기준 온도 범위 내에 포함되는지의 여부를 판단할 수 있다. 상기 온도가 상기 기준 온도 범위를 초과한다고 판단되면, 상기 온도센서 드라이버(900)는, 상기 온도에 대한 정보 및 상기 지문센서(500)의 구동 조건을 변경시키도록 하는 제어신호를 상기 제어부(400) 또는 상기 지문센서 드라이버(600)로 전송할 수 있다. 상기 온도센서 드라이버(900)로부터 상기 온도에 대한 정보 및 상기 지문센서(500)의 구동 조건을 변경하도록 하는 제어신호를 수신한 상기 제어부(400)는 상기 온도에 대한 정보 및 상기 제어신호를 상기 지문센서 드라이버(600)로 전송할 수 있다.

다음, 상기 온도에 대한 정보 및 상기 지문센서(500)의 구동 조건을 변경하도록 하는 제어신호가 수신되면, 상기 지문센서 드라이버(600)는 상기 지문센서(500)의 구동 조건을 상기 기본 구동 조건이 아닌 다른 구동 조건으로 변경한다. 이를 위해, 상기 지문센서 드라이버(600)는 구동 조건 룩업 테이블을 이용할 수 있다. 상기 구동 조건 룩업 테이블은 상기 표시장치의 온도들 각각에 대응되는 상기 지문센서(500)의 구동 조건에 대한 정보들을 포함한다. 상기 구동 조건은 상기에서 설명된 바와 같이, 초음파의 주파수, 구동신호의 전압, 상기 지문센서(500)에서 초음파가 발진한 후 상기 센싱 게이트 라인들로 센싱 게이트 온 신호가 출력될 때까지의 기간(이하, 간단히 센싱 타임이라 함) 중 적어도 하나가 될 수 있다.

첫째, 상기 지문센서 드라이버(600)는 상기 표시장치의 온도에 대응되는 주파수를 갖는 초음파가 상기 압전물질(550)에서 발생될 수 있도록, 상기 구동전극부(560)로 공급되는 상기 구동신호의 주파수를 증가 또는 감소시킬 수 있다.

이 경우, 상기 압전물질(550)에서 발생되는 초음파의 주파수는 상기 구동전극부(560)로 공급되는 상기 구동신호의 주파수에 비례하거나 대응되기 때문에, 상기 구동신호의 주파수를 변경시킴으로써, 상기 초음파의 주파수가 변경될 수 있다.

이 경우, 상기 지문센서 드라이버(600)는 상기 표시장치의 온도가 증가할수록, 상기 초음파의 주파수를 증가시키거나 감소시킬 수 있다.

이와 관련된 데이터들은, 표시장치의 제조 과정에서, 다양한 실험 및 시뮬레이션들을 통해 산출될 수 있으며, 상기 구동 조건 룩업 테이블에 포함될 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 표시장치의 제조 과정에서, 표시장치의 온도와 초음파의 주파수 간의 관계를 나타내는 상기 구동 조건 룩업 테이블이 상기 지문센서 드라이버(600)의 저장부(630) 또는 상기 지문센서 드라이버(600)와 통신을 수행하는 별도의 저장부에 저장될 수 있다.

따라서, 상기 지문센서 드라이버(600)는 상기 표시장치의 온도에 대한 정보 및 상기 지문센서의 구동 조건을 변경하도록 하는 제어신호가 수신되면, 상기 구동 조건 룩업 테이블을 이용하여 최적의 주파수를 선택하며, 상기 주파수를 갖는 초음파가 발생될 수 있도록, 상기 구동신호의 주파수를 변경시킬 수 있다.

예를 들어, 상기 표시장치의 온도가 증가하면, 초음파의 감쇄율이 증가하고 속도는 감소된다. 일반적으로, 저주파수의 초음파가 전달 특성이 우수하기 때문에, 표시장치의 온도가 증가하면, 상기 지문센서 드라이버(600)는 상기 초음파의 주파수를 저주파수 대역으로 변경시킬 수 있다.

반대로, 상기 표시장치의 온도가 감소하면, 상기 지문센서 드라이버(600)는 상기 초음파의 주파수를 고주파수 대역으로 변경시킬 수 있다.

둘째, 상기 지문센서 드라이버(600)의 상기 구동부(610)는 상기 표시장치의 온도에 대응되는 전압을 갖는 구동신호가 상기 구동전극부(560)로 공급될 수 있도록, 상기 구동전극부(560)로 공급되는 상기 구동신호의 전압을 증가 또는 감소시킬 수 있다.

이 경우, 상기 압전물질(550)에서 발생되는 초음파의 전압은 상기 구동전극부(560)로 공급되는 상기 구동신호의 전압에 비례하거나 대응되기 때문에, 상기 구동신호의 전압을 변경시킴으로써, 상기 초음파의 전압이 변경될 수 있다.

이 경우, 상기 지문센서 드라이버(600)는 상기 표시장치의 온도가 증가할수록, 상기 구동신호의 전압을 증가시키거나 감소시킬 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 표시장치의 제조 과정에서, 표시장치의 온도와 구동신호의 전압 간의 관계를 나타내는 상기 구동 조건 룩업 테이블이 상기 지문센서 드라이버(600)의 저장부(630) 또는 상기 지문센서 드라이버(600)와 통신을 수행하는 별도의 저장부에 저장될 수 있다.

따라서, 상기 지문센서 드라이버(600)는 상기 표시장치의 온도에 대한 정보 정보 및 상기 지문센서의 구동 조건을 변경하도록 하는 제어신호가 수신되면, 상기 구동 조건 룩업 테이블을 이용하여 최적의 전압을 선택하며, 상기 전압을 갖는 구동신호를 상기 구동전극부(560)로 공급한다.

예를 들어, 상기 표시장치의 온도가 증가하면, 초음파의 감쇄율이 증가하고 속도는 감소된다. 일반적으로, 고전압의 초음파가 전달 특성이 우수하기 때문에, 표시장치의 온도가 증가하면, 상기 지문센서 드라이버(600)는 상기 구동신호의 전압을 증가시켜, 상기 초음파의 전압을 증가시킬 수 있다.

반대로, 상기 표시장치의 온도가 감소하면, 상기 지문센서 드라이버(600)는 상기 구동신호의 전압을 감소시켜, 상기 초음파의 전압을 감소시킬 수 있다.

셋째, 상기 지문센서 드라이버(600)의 상기 구동부(610)는 상기 표시장치의 온도에 대응되는 센싱 타임마다 상기 센싱 게이트 온 신호를 상기 센싱 게이트 라인들로 공급한다.

상기 센싱 타임은, 상기 지문센서(500)에서 초음파가 발진한 후 상기 센싱 게이트 라인들로 센싱 게이트 온 신호가 출력될 때까지의 기간을 의미한다. 상기에서 도 6을 참조하여 설명된 바와 같이, 상기 구동전극부(560)로 구동신호가 공급된 후, 기 설정된 기간, 즉, 상기 센싱 타임이 경과하면, 상기 구동부(610)는 상기 센싱 게이트 라인으로 센싱 게이트 온 신호를 공급한다. 상기 센싱 게이트 온 신호가 공급된 센싱 게이트 라인과 연결된 지문픽셀(510)들에서 생성된 센싱신호들은 상기 센싱 라인들을 통해 상기 지문 인식부(620)로 공급된다.

이 경우, 상기 지문센서 드라이버(600)의 상기 구동부(610)는 상기 표시장치의 온도에 따라, 상기 센싱 타임을 증가 또는 감소시킬 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 표시장치의 제조 과정에서, 표시장치의 온도와 센싱 타임 간의 관계를 나타내는 상기 구동 조건 룩업 테이블이 상기 지문센서 드라이버(600)의 저장부(630) 또는 상기 지문센서 드라이버(600)와 통신을 수행하는 별도의 저장부에 저장될 수 있다.

따라서, 상기 지문센서 드라이버(600)는 상기 표시장치의 온도에 대한 정보 정보 및 상기 지문센서의 구동 조건을 변경하도록 하는 제어신호가 수신되면, 상기 구동 조건 룩업 테이블을 이용하여 최적의 센싱 타임을 선택하며, 상기 센싱 타임마다 상기 센싱 게이트 온 신호를 상기 센싱 게이트 라인으로 공급한다.

예를 들어, 상기 표시장치의 온도가 증가하면, 초음파의 감쇄율이 증가하고 속도는 감소된다. 따라서, 표시장치의 온도가 증가하면, 상기 지문센서 드라이버(600)는 상기 센싱 타임을 증가시킬 수 있다. 즉, 상기 센싱 타임이 증가되면, 속도가 감소된 초음파가 상기 수신전극에 충분히 도달한 후에, 상기 지문픽셀들이 상기 센싱라인들에 연결될 수 있다. 따라서, 상기 센싱라인들을 통해 센싱신호들이 상기 지문 인식부(620)로 전달될 수 있다.

반대로, 상기 표시장치의 온도가 감소하면, 상기 지문센서 드라이버(600)는 상기 센싱 타임을 감소시킬 수 있다. 즉, 상기 센싱 타임이 감소되면, 속도가 빨라진 초음파가 상기 수신전극에 도달하는 시간에 맞춰, 상기 지문픽셀들이 상기 센싱라인들에 연결될 수 있다. 따라서, 상기 센싱라인들을 통해 센싱신호들이 상기 지문 인식부(620)로 전달될 수 있다.

다음, 상기 지문센서 드라이버(600)는 도 6 내지 도 10을 참조하여 설명된 바와 같이, 상기 구동전극부(560)로 상기 구동신호를 공급하여, 지문픽셀(510)들 각각에 대응되는 지문정보들을 생성한다.

마지막으로, 상기 지문센서 드라이버(600), 특히, 상기 지문 인식부(620)는 상기 과정들을 통해 파악된 지문정보들을 결합하여, 하나의 지문을 생성한다.

상기 지문이 상기 기준 지문에 일치하는지에 대한 판단 결과는 본 발명에 따른 온도센서와 지문센서가 구비된 표시장치를 이용하는 상기 전자 장치에서 실행되는 어플리케이션에 이용될 수 있다.

상기한 바와 같은 본 발명에 의하면, 표시장치의 사용 중에 표시장치의 온도가 변경되어, 초음파의 크기 또는 속도가 변경되더라도, 지문센싱 과정이 정상적으로 수행될 수 있다.

본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.　 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 표시패널 200: 게이트 드라이버
300: 데이터 드라이버 400: 제어부
500: 지문센서 600: 지문센서 드라이버
700: 터치 드라이버 800: 터치패널
900: 온도센서 드라이버 950: 온도센서

Claims

영상을 출력하는 표시패널;
터치를 감지하는 터치패널;
손가락의 지문을 인식하는 기본 단위로서의 기능을 수행하는 지문픽셀들이 구비되어 있는 지문센서;
상기 지문센서를 구동하여 지문센싱을 수행하는 지문센서 드라이버;
상기 터치패널을 구동하여 터치센싱을 수행하는 터치 드라이버;
상기 표시패널과 상기 터치패널과 상기 지문센서 중 적어도 하나에 구비된 온도센서를 이용하여 온도를 센싱하는 온도센서 드라이버; 및
상기 지문센서 드라이버와 상기 터치 드라이버와 상기 온도센서 드라이버를 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 온도센서 드라이버는 상기 표시패널과 상기 터치패널과 상기 지문센서 중 적어도 하나의 온도를 산출하며,
상기 지문센서 드라이버는 상기 온도에 따라, 지문센싱에 이용되는 상기 지문센서 드라이버의 구동 조건을 변경시키는 온도센서와 지문센서가 구비된 표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 지문센서는,
복수의 수신전극들;
제1 방향을 따라 연장되어 있으며, 상기 제1 방향을 따라 구비된 지문픽셀들과 연결되어 있는 n개의 센싱라인들;
적어도 하나의 구동전극을 포함하는 구동전극부;
상기 제1 방향과 다른 제2 방향을 따라 연장되어 있는 m개의 센싱 게이트 라인들;
상기 제1 방향을 따라 연장되어 있는 고정전압 라인들;
상기 제1 방향을 따라 연장되어 있는 지문공통전압 라인들; 및
어느 하나의 센싱라인과 어느 하나의 센싱 게이트 라인에 의해 형성되는 상기 지문픽셀에 구비되는 제1 내지 제3 트랜지스터들을 포함하는 온도센서와 지문센서가 구비된 표시장치.
제 2 항에 있어서,
상기 제1 트랜지스터의 게이트는 상기 수신전극에 연결되어 있고, 제1 단자는 상기 고정전압 라인에 연결되어 있으며, 제2 단자는 상기 제2 트랜지스터의 제2 단자에 연결되어 있고,
상기 제2 트랜지스터의 게이트는 상기 센싱 게이트 라인에 연결되어 있고, 제1 단자는 상기 센싱라인에 연결되어 있으며, 제2 단자는 상기 제1 트랜지스터의 제2 단자에 연결되어 있고,
상기 제3 트랜지스터의 게이트는 상기 센싱 게이트 라인과 인접되어 있는 또 다른 센싱 게이트 라인에 연결되어 있고, 제1 단자는 상기 제1 트랜지스터의 게이트에 연결되어 있으며, 제2 단자는 상기 지문공통전압 라인에 연결되어 있는 온도센서와 지문센서가 구비된 표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 표시패널과 상기 터치패널과 상기 지문센서 중 어느 하나에는 적어도 두 개의 상기 온도센서가 구비되는 온도센서와 지문센서가 구비된 표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 온도센서는 금속라인 및 상기 금속라인에 연결된 저항을 포함하고,
상기 온도센서 드라이버는 상기 금속라인에 전류가 흐를 때, 상기 저항에 인가되는 전압을 측정하여, 온도를 산출하는 온도센서와 지문센서가 구비된 표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 온도센서 드라이버는 산출된 온도가 기준 온도 범위에 포함되는지의 여부를 판단하고, 상기 온도가 기준 온도 범위에 포함되지 않으면, 상기 지문센서의 구동 조건을 변경시키도록 하는 제어신호를 생성하고,
상기 지문센서 드라이버는, 상기 지문센서의 구동 조건을 변경시키도록 하는 상기 제어신호가 수신되면, 상기 온도에 따라 상기 지문센서의 구동 조건을 변경시키며,
상기 기준 온도 범위는 상기 지문센서를 기본 구동 조건으로 구동시킬 수 있는 온도들의 범위이고,
상기 기본 구동 조건은 상기 지문센서를 구동시키기 위한 구동 조건들 중에서, 상기 지문센서의 제조 과정에서 기본 모드로 설정되어 있는 구동 조건을 의미하는 온도센서와 지문센서가 구비된 표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 온도센서 드라이버는,
상기 지문센싱과 관련 없이 상기 온도센서를 이용하여 상기 온도를 산출하여, 상기 온도가 기준 온도 범위 내에 포함되는지의 여부를 판단하고,
상기 온도가 상기 기준 온도 범위를 초과한다고 판단되면, 상기 온도에 대한 정보 및 상기 지문센서의 구동 조건을 변경시키도록 하는 제어신호를 저장하고,
상기 제어부로부터 상기 지문센싱이 수행된다는 신호가 수신되면, 상기 온도에 대한 정보 및 상기 제어신호를 상기 지문센서 드라이버로 전송하고,
상기 온도에 대한 정보 및 상기 제어신호가 수신되면, 상기 지문센서 드라이버는 상기 지문센서의 구동 조건을 변경시키며,
상기 기준 온도 범위는 상기 지문센서를 기본 구동 조건으로 구동시킬 수 있는 온도들의 범위이고,
상기 기본 구동 조건은 상기 지문센서를 구동시키기 위한 구동 조건들 중에서, 상기 지문센서의 제조 과정에서 기본 모드로 설정되어 있는 구동 조건을 의미하는 온도센서와 지문센서가 구비된 표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 온도센서 드라이버는,
상기 지문센싱과 관련 없이, 상기 온도센서를 이용하여 상기 온도를 산출하여, 상기 온도가 기준 온도 범위 내에 포함되는지의 여부를 판단하고,
상기 온도가 기준 온도 범위를 초과한다고 판단되면, 상기 온도에 대한 정보 및 상기 지문센서의 구동 조건을 변경시키도록 하는 제어신호를 상기 제어부로 전송하고,
상기 제어부는 외부 시스템으로부터 지문인식 과정이 실행되었음을 알리는 제어신호가 수신되면, 상기 온도에 대한 정보 및 상기 제어신호를 상기 지문센서 드라이버로 전송하고,
상기 온도에 대한 정보 및 상기 제어신호가 수신되면, 상기 지문센서 드라이버는 상기 지문센서의 구동 조건을 변경시키며,
상기 기준 온도 범위는 상기 지문센서를 기본 구동 조건으로 구동시킬 수 있는 온도들의 범위이고,
상기 기본 구동 조건은 상기 지문센서를 구동시키기 위한 구동 조건들 중에서, 상기 지문센서의 제조 과정에서 기본 모드로 설정되어 있는 구동 조건을 의미하는 온도센서와 지문센서가 구비된 표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 온도센서 드라이버는,
상기 제어부로부터 지문인식 과정이 실행되었음을 알리는 신호가 수신되면, 상기 온도센서를 이용하여 상기 온도를 산출하여, 상기 온도가 기준 온도 범위 내에 포함되는지의 여부를 판단하고,
상기 온도가 기준 온도 범위를 초과한다고 판단되면, 상기 온도에 대한 정보 및 상기 지문센서의 구동 조건을 변경시키도록 하는 제어신호를 상기 지문센서 드라이버로 전송하고,
상기 온도에 대한 정보 및 상기 제어신호가 수신되면, 상기 지문센서 드라이버는 상기 지문센서의 구동 조건을 변경시키며,
상기 기준 온도 범위는 상기 지문센서를 기본 구동 조건으로 구동시킬 수 있는 온도들의 범위이고,
상기 기본 구동 조건은 상기 지문센서를 구동시키기 위한 구동 조건들 중에서, 상기 지문센서의 제조 과정에서 기본 모드로 설정되어 있는 구동 조건을 의미하는 온도센서와 지문센서가 구비된 표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 지문센서 드라이버는,
상기 초음파의 주파수, 상기 지문센서로 공급되는 구동신호의 전압, 상기 지문센서에서 상기 초음파가 발진한 후 상기 지문센서에 구비된 센싱 게이트 라인들로 센싱 게이트 온 신호가 출력될 때까지의 기간 중 적어도 하나와, 상기 온도 간의 관계를 나타내는 구동 조건 룩업 테이블을 이용하여, 상기 지문센서의 구동 조건을 변경시키는 온도센서와 지문센서가 구비된 표시장치.