KR20210018604A - 감지 유닛을 포함하는 표시 장치 및 감지 방법 - Google Patents

감지 유닛을 포함하는 표시 장치 및 감지 방법 Download PDF

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KR20210018604A
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박기복
정성철
김준형
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Abstract

감지 유닛을 포함하는 표시 장치 및 감지 방법이 제공된다. 감지 유닛은, 베이스와, 베이스 상에 배치되며, 제1 방향으로 연장되되 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 이격되어 배치된 제1 전극들과, 제1 전극들 상에 배치된 제1 절연층과, 제1 절연층 상에 배치되며, 제2 방향으로 연장되되 제1 방향으로 이격되어 배치된 제2 전극들 및 제1 절연층 상에 배치되며, 제2 방향으로 연장되되 제1 방향으로 제2 전극들과 교번하여 배치되는 제3 전극들과, 제3 전극들은 감지 모드에 따라 구동 신호가 인가되거나, 감지 신호가 수신되도록 구성된다.

Description

감지 유닛을 포함하는 표시 장치 및 감지 방법{DISPLAY DEVICE INCLUDING SENSING UNIT AND SENSING METHOD}
본 발명은 감지 유닛을 포함하는 표시 장치 및 감지 방법에 관한 것이다.
사용자에게 영상을 제공하는 스마트 폰, 태블릿 PC, 디지털 카메라, 노트북 컴퓨터, 내비게이션, 및 텔레비전(TV) 등의 전자기기는 영상을 표시하기 위한 표시 장치를 포함한다. 표시 장치는 영상을 생성하여 표시하는 표시 패널 및 다양한 입력 장치를 포함한다.
최근에는 표시 장치를 통하여 사람의 심박수를 측정하기 위해서, 포토 다이오드가 설치된 광 센서가 이용되고 있다. 그러나, 이러한 광 센서는 사람의 혈액에 빛을 조사하기 위해 별도의 광원을 필요로 하는데, 이러한 별도의 광원은 소비 전력을 증가시키고 제조 비용을 증가시키는 문제점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 별도의 광원 없이 심박수를 감지할 수 있는 감지 유닛과 이를 포함하는 표시 장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 별도의 광원 없이 심박수를 감지할 수 있는 감지 방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 감지 유닛은, 베이스와, 상기 베이스 상에 배치되며, 제1 방향으로 연장되되 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 이격되어 배치된 제1 전극들과, 상기 제1 전극들 상에 배치된 제1 절연층과, 상기 제1 절연층 상에 배치되며, 상기 제2 방향으로 연장되되 상기 제1 방향으로 이격되어 배치된 제2 전극들 및 상기 제1 절연층 상에 배치되며, 상기 제2 방향으로 연장되되 상기 제1 방향으로 상기 제2 전극들과 교번하여 배치되는 제3 전극들과, 상기 제3 전극들은 감지 모드에 따라 구동 신호가 인가되거나, 감지 신호가 수신되도록 구성된다.
상기 제1 전극들, 상기 제2 전극들 및 상기 제3 전극들에 신호를 인가하는 감지 구동 회로와, 상기 제1 전극들과 상기 감지 구동 회로를 연결하는 제1 라인들과, 상기 제2 전극들과 상기 감지 구동 회로를 연결하는 제2 라인들과, 상기 제3 전극들과 상기 감지 구동 회로를 연결하는 제3 라인들을 더 포함하고, 상기 제3 라인들 각각은 병렬로 연결된 제1 스위치 및 제2 스위치를 통하여 상기 감지 구동 회로에 연결될 수 있다.
상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치에 제어 신호를 공급하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
터치 입력 및 압력 감지 모드에서, 상기 제어부는 상기 제1 스위치에 상기 제어 신호를 공급하여, 상기 제1 스위치를 온(ON) 시키고, 심박수 감지 모드에서, 상기 제어부는 상기 제2 스위치에 상기 제어 신호를 공급하여 상기 제2 스위치를 온(ON) 시키며, 상기 감지 구동 회로는 상기 제1 스위치가 온(ON)된 경우에 상기 제3 라인들에 상기 구동 신호를 인가하고, 상기 제2 스위치가 온(ON)된 경우에 상기 제3 라인들을 통하여 상기 감지 신호를 수신하도록 구성될 수 있다.
터치 입력 및 압력 감지 모드에서, 상기 감지 구동 회로는 상기 제1 라인들을 통하여 상기 감지 신호를 수신하고, 상기 제2 라인들에 상기 구동 신호를 인가하며, 심박수 감지 모드에서, 상기 감지 구동 회로는 상기 제1 라인들에 그라운드 전압을 인가하고, 상기 제2 라인들에 구동 신호를 인가하도록 구성될 수 있다.
상기 제2 전극들과 상기 제3 전극들은 상기 제1 방향으로 서로 이격되어 배치되고, 이격 거리는 1.5mm 내지 4mm일 수 있다.
상기 제2 전극들 및 상기 제3 전극들 상에 배치된 제2 절연층을 더 포함하고, 상기 제1 절연층 및 상기 제2 절연층 각각은 PDMS (polydimethylsiloxane)를 포함할 수 있다.
상기 제1 전극들, 상기 제2 전극들 및 상기 제3 전극들은 Ag 나노 와이어, 메탈 메쉬, 탄소 나노 튜브(carbon nanotube: CNT) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제2 전극들의 일측에 배치된 제1 보조 전극들과, 상기 제3 전극들의 일측에 배치된 제2 보조 전극들을 더 포함하고, 상기 제1 보조 전극들과 상기 제2 보조 전극들은 교번하여 배치되되, 서로 이격되며, 이격 거리는 10㎛ 내지 500㎛일 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 다른 실시예에 따른 표시 장치는, 표시 유닛과, 상기 표시 유닛 상에 배치된 감지 유닛 및 상기 감지 유닛 상에 배치된 윈도우 부재를 포함하고, 상기 감지 유닛은, 베이스와, 상기 베이스 상에 배치되며, 제1 방향으로 연장되되 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 이격되어 배치된 제1 전극들과, 상기 제1 전극들 상에 배치된 제1 절연층과, 상기 제1 절연층 상에 배치되며, 상기 제2 방향으로 연장되되 상기 제1 방향으로 이격되어 배치된 제2 전극들 및 상기 제1 절연층 상에 배치되며, 상기 제2 방향으로 연장되되 상기 제1 방향으로 제2 전극들과 교번하여 배치되는 제3 전극들과, 상기 제3 전극들은 감지 모드에 따라 구동 신호가 인가되거나, 감지 신호가 수신되도록 구성된다.
상기 제1 전극들, 상기 제2 전극들 및 상기 제3 전극들에 신호를 인가하는 감지 구동 회로와, 상기 제1 전극들과 상기 감지 구동 회로를 연결하는 제1 라인들과, 상기 제2 전극들과 상기 감지 구동 회로를 연결하는 제2 라인들과, 상기 제3 전극들과 상기 감지 구동 회로를 연결하는 제3 라인들을 더 포함하고, 상기 제3 라인들 각각은 병렬로 연결된 제1 스위치 및 제2 스위치를 통하여 상기 감지 구동 회로에 연결될 수 있다.
상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치에 제어 신호를 공급하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
터치 입력 및 압력 감지 모드에서, 상기 제어부는 상기 제1 스위치에 상기 제어 신호를 공급하여, 상기 제1 스위치를 온(ON) 시키고, 심박수 감지 모드에서, 상기 제어부는 상기 제2 스위치에 상기 제어 신호를 공급하여 상기 제2 스위치를 온(ON) 시키며, 상기 감지 구동 회로는 상기 제1 스위치가 온(ON)된 경우에 상기 제3 라인들에 구동 신호를 인가하고, 상기 제2 스위치가 온(ON)된 경우에 상기 제3 라인들을 통하여 감지 신호를 수신하도록 구성될 수 있다.
터치 입력 및 압력 감지 모드에서, 상기 감지 구동 회로는 상기 제1 라인들을 통하여 상기 감지 신호를 수신하고, 상기 제2 라인들에 상기 구동 신호를 인가하며, 심박수 감지 모드에서, 상기 감지 구동 회로는 상기 제1 라인들에 그라운드 전압을 인가하고, 상기 제2 라인들에 상기 구동 신호를 인가하도록 구성될 수 있다.
상기 제2 전극들과 상기 제3 전극들은 상기 제1 방향으로 서로 이격되어 배치되고, 이격 거리는 1.5mm 내지 4mm일 수 있다.
상기 표시 유닛은, 기판과, 상기 기판 상에 배치된 박막 트랜지스터층과, 상기 박막 트랜지스터층 상에 배치된 발광 소자층 및 상기 발광 소자층 상에 배치된 박막 봉지층을 포함하고, 상기 감지 유닛의 상기 베이스는 상기 박막 봉지층의 상면에 배치될 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 다른 실시예에 따른 표시 장치의 감지 방법은, 수직 방향의 제1 정전용량의 변화를 감지하여 터치 입력 및 압력을 감지하는 단계 및 프린지 커패시턴스인 제2 정전 용량의 변화를 감지하여 심박수를 감지하는 단계를 포함한다.
제1 방향으로 연장되되 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 이격되어 배치된 제1 전극들과, 상기 제1 전극들 상에 배치된 제1 절연층과, 상기 제1 절연층 상에 배치되며, 상기 제2 방향으로 연장되되 상기 제1 방향으로 이격되어 배치된 제2 전극들 및 상기 제1 절연층 상에 배치되며, 상기 제2 방향으로 연장되되 상기 제1 방향으로 제2 전극들과 교번하여 배치되는 제3 전극들을 포함하고, 터치 입력 및 압력을 감지하는 단계는, 상기 제1 전극들로부터 감지 신호를 수신하고, 상기 제2 전극들 및 상기 제3 전극들에 구동 신호를 인가하는 단계를 더 포함할 수 있다.
심박수를 감지하는 단계는, 상기 제2 전극들에 상기 구동 신호를 인가하고, 제3 전극들로부터 상기 감지 신호를 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
심박수를 감지하는 단계는, 상기 제1 전극들에 그라운드 전압을 인가하는 단계를 더 포함할 수 있다.
실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
실시예들에 따른 감지 유닛을 포함하는 표시 장치에 의하면, 사용자의 터치, 터치의 압력 및 심박수를 감지할 수 있게 된다.
실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 표시 장치의 사시도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 표시 장치의 평면도이다.
도 3은 도 2의 Ⅰ-Ⅰ'의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 4는 도 3의 표시 유닛의 일 예를 상세히 보여주는 일 예시도면이다.
도 5는 도 3의 감지 유닛의 일 예를 상세히 보여주는 일 예시도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 감지 구동 회로를 설명하기 위해 참조되는 블럭도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 감지 유닛의 제1 전극, 제2 전극 및 제3 전극을 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 8은 다른 실시예에 따른 감지 유닛의 제1 전극, 제2 전극 및 제3 전극을 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 9는 도 7의 Ⅱ-Ⅱ'의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 10은 일 실시예에 따른 터치 입력시 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 11은 일 실시예에 따른 터치 입력시 제1 커패시턴스의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 12는 일 실시예에 따른 터치 압력시 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 13은 일 실시예에 따른 터치 압력시 제1 커패시턴스의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 14는 일 실시예에 따른 제2 커패시턴스의 형성 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 15는 일 실시예에 따른 심박수를 감지하는 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 16은 일 실시예에 따른 심박수 감지시 제2 커패시턴스의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 17은 도 16의 그래프에서 심박수 영역을 필터링한 그래프이다.
도 18은 도 17의 그래프에서 푸리에 변환을 통해 심박의 피크를 검출한 그래프이다.
도 19는 일 실시예에 따른 터치 입력, 터치 압력 및 심박수를 감지하는 방법을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 20은 다른 실시예의 전극 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 21은 다른 실시예의 전극 구조를 개략적으로 나타낸 모습이다.
도 22는 일 실시예에 따른 표시 유닛의 화소와 감지 유닛의 전극들의 배치 관계를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 23은 도 22의 Ⅲ-Ⅲ'를 따라 자른 단면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "상"으로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 실시예들을 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 구체적인 실시예들에 대해 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 표시 장치의 사시도이다. 도 2는 일 실시예에 따른 표시 장치의 평면도이다.
본 명세서에서, “상부”, “탑”, “상면”은 표시 영역(DA)을 기준으로 상부 방향, 즉 Z축 방향을 가리키고, “하부”, “바텀”, “하면”은 표시 영역(DA)을 기준으로 하부 방향, 즉 Z축 방향의 반대 방향을 가리킨다. 또한, “좌”, “우”, “상”, “하”는 표시 장치(10)를 평면에서 바라보았을 때의 방향을 가리킨다. 예를 들어, “좌”는 X축 방향의 반대 방향, “우”는 X축 방향, “상”은 Y축 방향, “하”는 Y축 방향의 반대 방향을 가리킨다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 표시 장치(10)는 동영상이나 정지영상을 표시하는 장치로서, 모바일 폰(mobile phone), 스마트 폰(smart phone), 태블릿 PC(tablet personal computer), 및 스마트 워치(smart watch), 워치 폰(watch phone), 이동 통신 단말기, 전자 수첩, 전자 책, PMP(portable multimedia player), 네비게이션, UMPC(Ultra Mobile PC) 등과 같은 휴대용 전자 기기 뿐만 아니라, 텔레비전, 노트북, 모니터, 광고판, 사물 인터넷(internet of things, IOT) 등의 다양한 제품의 표시 화면으로 사용될 수 있다. 표시 장치(10)는 유기 발광 표시 장치, 액정 표시 장치, 플라즈마 표시 장치, 전계방출 표시 장치, 전기 영동 표시 장치, 전기 습윤 표시 장치, 양자점 발광 표시 장치, 및 마이크로 LED 표시 장치 중 어느 하나일 수 있다. 이하에서는, 표시 장치(10)가 유기 발광 표시 장치인 것을 중심으로 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
일 실시예에 따른 표시 장치(10)는 도 3과 같이 표시 유닛(DU), 감지 유닛(SU)을 포함할 수 있다. 또한, 표시 유닛(DU), 감지 유닛(SU)을 구동하기 위한 표시 구동 회로(200), 회로 보드(300), 및 감지 구동 회로(400)를 포함한다.
표시 장치(10)는 메인 영역(MA)과 메인 영역(MA)의 일측으로부터 돌출된 돌출 영역(PA)을 포함할 수 있다.
메인 영역(MA)은 제1 방향(X축 방향)의 단변과 제1 방향(X축 방향)과 교차하는 제2 방향(Y축 방향)의 장변을 갖는 직사각형 형태의 평면으로 형성될 수 있다. 제1 방향(X축 방향)의 단변과 제2 방향(Y축 방향)의 장변이 만나는 코너(corner)는 소정의 곡률을 갖도록 둥글게 형성되거나 직각으로 형성될 수 있다. 표시 장치(10)의 평면 형태는 사각형에 한정되지 않고, 다른 다각형, 원형 또는 타원형으로 형성될 수 있다. 메인 영역(MA)은 평탄하게 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 좌우측 끝단에 형성된 곡면부를 포함할 수 있다. 이 경우, 곡면부는 일정한 곡률을 갖거나 변화하는 곡률을 가질 수 있다.
메인 영역(MA)은 화소들이 형성되어 영상을 표시하는 표시 영역(DA)과 표시 영역(DA)의 주변 영역인 비표시 영역(NDA)을 포함할 수 있다.
표시 영역(DA)에는 화소들 뿐만 아니라, 화소들에 접속되는 스캔 라인들, 데이터 라인들, 및 전원 라인이 배치될 수 있다. 메인 영역(MA)이 곡면부를 포함하는 경우, 표시 영역(DA)은 곡면부에 배치될 수 있다. 이 경우, 곡면부에서도 영상이 보일 수 있다.
비표시 영역(NDA)은 표시 영역(DA)의 바깥쪽에서부터 표시 장치(10)의 가장자리까지의 영역으로 정의될 수 있다. 비표시 영역(NDA)에는 스캔 라인들에 스캔 신호들을 인가하기 위한 스캔 구동부, 및 데이터 라인들과 표시 구동 회로(200)를 연결하는 링크 라인들이 배치될 수 있다.
돌출 영역(PA)은 메인 영역(MA)의 일측으로부터 돌출될 수 있다. 예를 들어, 돌출 영역(PA)은 도 2와 같이 메인 영역(MA)의 하측으로부터 돌출될 수 있다. 돌출 영역(PA)의 제1 방향(X축 방향)의 길이는 메인 영역(MA)의 제1 방향(X축 방향)의 길이보다 작을 수 있다.
돌출 영역(PA)은 벤딩 영역(BEA)과 패드 영역(PDA)을 포함할 수 있다. 이 경우, 패드 영역(PDA)은 벤딩 영역(BEA)의 일측에 배치되고, 메인 영역(MA)은 벤딩 영역(BEA)의 타측에 배치될 수 있다. 예를 들어, 패드 영역(PDA)은 벤딩 영역(BEA)의 하측에 배치되고, 메인 영역(MA)은 벤딩 영역(BEA)의 상측에 배치될 수 있다.
도 3와 같은 표시 유닛(DU) 및 감지 유닛(SU)은 구부러지거나, 휘어지거나, 벤딩되거나, 접히거나, 말릴 수 있도록 유연하게 형성될 수 있다. 그러므로, 표시 유닛(DU) 및 감지 유닛(SU)은 벤딩 영역(BEA)에서 제3 방향(Z축 방향)의 반대 방향으로 벤딩될 수 있다. 이 경우, 표시 유닛(DU) 및 감지 유닛(SU)이 벤딩되기 전에 패드 영역(PDA)의 일면은 상부를 향하고 있으나, 표시 유닛(DU) 및 감지 유닛(SU)이 벤딩된 후에는 패드 영역(PDA)의 일면은 상부 또는 하부로 향하게 된다. 이로 인해, 패드 영역(PDA)은 메인 영역(MA)의 하부에 배치되므로, 메인 영역(MA)과 중첩될 수 있다.
패드 영역(PDA)에는 표시 구동 회로(200)와 회로 보드(300)와 전기적으로 연결되는 패드들이 배치될 수 있다.
표시 구동 회로(200)는 표시 유닛(DU)을 구동하기 위한 신호들과 전압들을 출력한다. 예를 들어, 표시 구동 회로(200)는 데이터 라인들에 데이터 전압들을 공급할 수 있다. 또한, 표시 구동 회로(200)는 전원 라인에 전원 전압을 공급하며, 스캔 구동부에 스캔 제어 신호들을 공급할 수 있다. 표시 구동 회로(200)는 집적회로(integrated circuit, IC)로 형성되어 COG(chip on glass) 방식, COP(chip on plastic) 방식, 또는 초음파 접합 방식으로 패드 영역(PDA)에서 표시 유닛(DU) 상에 장착될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 표시 구동 회로(200)는 회로 보드(300) 상에 장착될 수 있다.
패드들은 표시 구동 회로(200)에 전기적으로 연결되는 표시 패드들과 감지 유닛(DU)에 포함된 라인들에 전기적으로 연결되는 감지 패드들을 포함할 수 있다.
회로 보드(300)는 이방성 도전 필름(anisotropic conductive film)을 이용하여 패드들 상에 부착될 수 있다. 이로 인해, 회로 보드(300)의 리드 라인들은 패드들에 전기적으로 연결될 수 있다. 회로 보드(300)는 연성 인쇄 회로 보드(flexible prinited circuit board), 인쇄 회로 보드(printed circuit board) 또는 칩온 필름(chip on film)과 같은 연성 필름(flexible film)일 수 있다.
감지 구동 회로(400)는 도 3과 같은 감지 유닛(SU)의 전극들에 연결될 수 있다. 감지 구동 회로(400)는 감지 유닛(SU)의 전극들에 구동 신호들을 인가하고 전극들의 정전 용량 값들을 측정한다. 구동 신호는 복수의 구동 펄스들을 갖는 신호일 수 있다. 감지 구동 회로(400)는 정전 용량 값들에 따라 터치 입력 여부, 압력 여부 및 심박수 등을 판단할 수 있다.
감지 구동 회로(400)는 회로 보드(300) 상에 배치될 수 있다. 감지 구동 회로(400)는 집적회로(IC)로 형성되어 회로 보드(300) 상에 장착될 수 있다.
도 3은 도 2의 Ⅰ-Ⅰ'의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 3을 참조하면, 표시 장치(10)는 기판(SUB), 기판(SUB) 상에 배치된 박막 트랜지스터층(TFTL), 발광 소자층(EML), 및 박막 봉지층(TFEL)을 갖는 표시 유닛(DU)과, 표시 유닛(DU) 상에 배치된 감지 유닛(SU)을 포함할 수 있다.
기판(SUB)은 유리, 석영, 고분자 수지 등의 절연 물질로 이루어질 수 있다. 고분자 물질의 예로는 폴리에테르술폰(polyethersulphone: PES), 폴리아크릴레이트(polyacrylate: PA), 폴리아릴레이트(polyarylate: PAR), 폴리에테르이미드(polyetherimide: PEI), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene napthalate: PEN), 폴리에틸렌 테레프탈레이드(polyethylene terepthalate: PET), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide: PPS), 폴리알릴레이트(polyallylate), 폴리이미드(polyimide: PI), 폴리카보네이트(polycarbonate: PC), 셀룰로오스 트리 아세테이트(cellulose triacetate: CAT), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate: CAP) 또는 이들의 조합을 들 수 있다. 또는, 기판(SUB)은 금속 재질의 물질을 포함할 수도 있다.
기판(SUB)은 리지드(rigid) 기판이거나 벤딩(bending), 폴딩(folding), 롤링(rolling) 등이 가능한 플렉서블(flexible) 기판일 수 있다. 기판(SUB)이 플렉서블 기판인 경우, 폴리이미드(PI)로 형성될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
박막 트랜지스터층(TFTL)은 기판(SUB) 상에 배치될 수 있다. 박막 트랜지스터층(TFTL)에는 화소들 각각의 박막 트랜지스터들뿐만 아니라, 스캔 라인들, 데이터 라인들, 전원 라인들, 스캔 제어 라인들, 및 패드들과 데이터 라인들을 연결하는 라우팅 라인들 등이 형성될 수 있다. 박막 트랜지스터들 각각은 게이트 전극, 반도체층, 소스 전극, 및 드레인 전극을 포함할 수 있다. 스캔 구동부(110)가 도 4와 같이 표시 유닛(DU)의 비표시 영역(NDA)에 형성되는 경우, 스캔 구동부(110)는 박막 트랜지스터들을 포함할 수 있다.
박막 트랜지스터층(TFTL)은 표시 영역(DA)과 비표시 영역(NDA)에 배치될 수 있다. 구체적으로, 박막 트랜지스터층(TFTL)의 화소들 각각의 박막 트랜지스터들, 스캔 라인들, 데이터 라인들, 및 전원 라인들은 표시 영역(DA)에 배치될 수 있다. 박막 트랜지스터층(TFTL)의 스캔 제어 라인들과 링크 라인들은 비표시 영역(NDA)에 배치될 수 있다.
박막 트랜지스터층(TFTL) 상에는 발광 소자층(EML)이 배치될 수 있다. 발광 소자층(EML)은 애노드 전극, 발광층, 및 캐소드 전극을 포함하는 화소들과 화소들을 정의하는 화소 정의막을 포함할 수 있다. 발광층은 유기 물질을 포함하는 유기 발광층일 수 있다. 이 경우, 발광층은 정공 수송층(hole transporting layer), 유기 발광층(organic light emitting layer), 및 전자 수송층(electron transporting layer)을 포함할 수 있다. 박막 트랜지스터층(TFTL)의 박막 트랜지스터를 통해 애노드 전극에 소정의 전압이 인가되고, 캐소드 전극에 캐소드 전압이 인가되면 정공과 전자가 각각 정공 수송층과 전자 수송층을 통해 유기 발광층으로 이동되며, 유기 발광층에서 서로 결합하여 발광하게 된다. 발광 소자층(EML)의 화소들은 표시 영역(DA)에 배치될 수 있다.
발광 소자층(EML) 상에는 박막 봉지층(TFEL)이 배치될 수 있다. 박막 봉지층(TFEL)은 발광 소자층(EML)에 산소 또는 수분이 침투되는 것을 방지하는 역할을 한다. 이를 위해, 박막 봉지층(TFEL)은 적어도 하나의 무기막을 포함할 수 있다. 무기막은 실리콘 나이트라이드층, 실리콘 옥시 나이트라이드층, 실리콘 옥사이드층, 티타늄옥사이드층, 또는 알루미늄옥사이드층일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 박막 봉지층(TFEL)은 먼지와 같은 이물질로부터 발광 소자층(EML)을 보호하는 역할을 한다. 이를 위해, 박막 봉지층(TFEL)은 적어도 하나의 유기막을 포함할 수 있다. 유기막은 아크릴 수지(acryl resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 페놀 수지(phenolic resin), 폴리아미드 수지(polyamide resin), 또는 폴리이미드 수지(polyimide resin)일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
박막 봉지층(TFEL)은 표시 영역(DA)과 비표시 영역(NDA) 모두에 배치될 수 있다. 구체적으로, 박막 봉지층(TFEL)은 표시 영역(DA)과 비표시 영역(NDA)의 발광 소자층(EML)을 덮으며, 비표시 영역(NDA)의 박막 트랜지스터층(TFTL)을 덮도록 배치될 수 있다.
박막 봉지층(TFEL) 상에는 감지 유닛(SU)이 배치될 수 있다. 감지 유닛(SU)이 박막 봉지층(TFEL) 상에 바로 배치됨으로써, 감지 유닛(SU)을 포함하는 별도의 감지 패널이 박막 봉지층(TFEL) 상에 부착되는 경우보다 표시 장치(10)의 두께를 줄일 수 있는 장점이 있다.
감지 유닛(SU)은 정전 용량 방식으로 사용자의 터치 입력, 터치 압력 및 심박수 등을 감지하기 위한 전극들과 패드들과 전극들을 연결하는 라인들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 감지 유닛(SU)은 자기 정전 용량(self-capacitance) 방식 또는 상호 정전 용량(mutual capacitance) 방식으로 사용자의 터치를 감지할 수 있다.
감지 유닛(SU)의 전극들은 도 5와 같이 표시 영역(DA)에 중첩하는 감지 영역(SA)에 배치될 수 있다. 감지 유닛(SU)의 라인들은 도 5와 같이 비표시 영역(NDA)에 중첩하는 비감지 영역(NSA)에 배치될 수 있다.
도시되지는 않았지만, 감지 유닛(SU) 상에는 보호층이 배치될 수 있다. 보호층은, 예컨대 윈도우 부재를 포함할 수 있다. 보호층은 광학 투명 접착제(Optically Clear Adhesive:OCA) 등에 의해 감지 유닛(SU) 상에 부착될 수 있다. 또한, 몇몇 실시예에서 표시 장치(10)는 광학 부재를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 감지 유닛(SU)과 보호층 사이에 편광 필름 등의 광학 부재가 개재될 수 있다. 몇몇 실시예에서는 감지 유닛(SU)과 보호층 사이에 굴절률 매칭 레이어(Refractive Index Matching Layer )가 더 배치될 수 있다.
도 4는 도 3의 표시 유닛의 일 예를 상세히 보여주는 일 예시도면이다.
도 4에서는 설명의 편의를 위해 표시 유닛(DU)의 화소(P)들, 스캔 라인(SL)들, 데이터 라인(DL)들, 전원 라인(PL), 스캔 제어 라인(SCL)들, 스캔 구동부(110), 표시 구동 회로(200), 및 표시 패드들(DP) 만을 도시하였다.
도 4를 참조하면, 전술한 바와 같이, 표시 유닛(DU)은, 표시 영역(DA)과 비표시 영역(NDA)을 포함할 수 있다.
스캔 라인(SL)들, 데이터 라인(DL)들, 전원 라인(PL), 및 화소(P)들은 표시 영역(DA)에 배치된다. 스캔 라인(SL)들은 제1 방향(X축 방향)으로 나란하게 형성되고, 데이터 라인(DL)들은 제1 방향(X축 방향)과 교차하는 제2 방향(Y축 방향)으로 나란하게 형성될 수 있다. 전원 라인(PL)은 제2 방향(Y축 방향)으로 데이터 라인(DL)들과 나란하게 형성된 적어도 하나의 라인과 상기 적어도 하나의 라인으로부터 제1 방향(X축 방향)으로 분지된 복수의 라인들을 포함할 수 있다.
화소(P)들 각각은 스캔 라인(SL)들 중 적어도 어느 하나, 데이터 라인(DL)들 중 어느 하나, 및 전원 라인(PL)에 접속될 수 있다. 화소(P)들 각각은 구동 트랜지스터와 적어도 하나의 스위칭 트랜지스터를 포함하는 박막 트랜지스터들, 유기 발광 다이오드, 및 커패시터를 포함할 수 있다. 화소(P)들 각각은 스캔 라인(SL)으로부터 스캔 신호가 인가되는 경우 데이터 라인(DL)의 데이터 전압을 인가 받으며, 게이트 전극에 인가된 데이터 전압에 따라 유기 발광 다이오드에 구동 전류를 공급함으로써 발광할 수 있다.
스캔 구동부(110)는 적어도 하나의 스캔 제어 라인(SCL)을 통해 표시 구동 회로(200)에 연결된다. 그러므로, 스캔 구동부(110)는 표시 구동 회로(200)의 스캔 제어 신호를 입력 받을 수 있다. 스캔 구동부(110)는 스캔 제어 신호에 따라 스캔 신호들을 생성하여 스캔 라인(SL)들에 공급한다.
도 4에서는 스캔 구동부(110)가 표시 영역(DA)의 좌측 바깥쪽의 비표시 영역(NDA)에 형성된 것을 예시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 몇몇 실시예에서, 스캔 구동부(110)는 표시 영역(DA)의 좌측 바깥쪽과 우측 바깥쪽의 비표시 영역(NDA)에 형성될 수 있다.
표시 구동 회로(200)는 표시 패드 영역(DPA)에 배치된 표시 패드들(DP)에 접속되어 디지털 비디오 데이터와 타이밍 신호들을 입력 받는다. 표시 구동 회로(200)는 디지털 비디오 데이터를 아날로그 정극성/부극성 데이터 전압들로 변환하여 링크 라인(LL)들을 통해 데이터 라인(DL)들에 공급한다. 또한, 표시 구동 회로(200)는 스캔 제어 라인(SCL)을 통해 스캔 구동부(110)를 제어하기 위한 스캔 제어 신호를 생성하여 공급한다. 스캔 구동부(110)의 스캔 신호들에 의해 데이터 전압들이 공급될 화소(P)들이 선택되며, 선택된 화소(P)들에 데이터 전압들이 공급된다. 표시 구동 회로(200)는 집적회로(IC)로 형성되어 COG(chip on glass) 방식, COP(chip on plastic) 방식, 또는 초음파 접합 방식으로 기판(SUB) 상에 부착될 수 있다.
도 5는 도 3의 감지 유닛의 일 예를 상세히 보여주는 일 예시도면이다.
도 5을 참조하면, 감지 유닛(SU)은 사용자의 터치 입력, 터치 압력 및 심박수 등을 감지하기 위한 감지 영역(SA)과 감지 영역(SA)의 주변에 배치되는 비감지 영역(NSA)을 포함한다. 감지 영역(SA)은 표시 유닛(DU)의 표시 영역(DA)과 중첩하고, 비감지 영역(NSA)은 표시 유닛(DU)의 비표시 영역(NDA)에 중첩할 수 있다.
몇몇 실시예에서는 사용자의 터치 입력, 터치 압력 및 심박수 등 각각의 감지 영역(SA)을 영역별로 구분하여 배치할 수도 있다. 예를 들어, 감지 영역(SA) 전면에서 터치 입력을 감지하되, 감지 영역(SA) 중 일부에서만 터치 압력 및 심박수 등을 감지할 수도 있다. 또한, 몇몇 실시예에서 감지 영역(SA)에서는 심박수 이외의 생체 정보를 인식할 수도 있다. 예를 들어, 피부 수분도 등을 감지할 수 있다.
감지 영역(SA)에는 전극들(E)이 배치될 수 있다. 전극들(E)은 제1 전극(E1)들, 제2 전극(E2)들 및 제3 전극(E3)들을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제1 전극(E1)들은 감지 전극들 일 수 있으며, 제2 전극(E2)들은 구동 전극일 수 있고, 제3 전극(E3)은 모드에 따라 구동 전극 또는 감지 전극으로 스위칭되는 전극일 수 있다.
몇몇 실시예에서, 제1 전극(E1)들과 제2 전극(E2)들은 서로 다른 층에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(E1)들과 제2 전극(E2)들은 절연층을 사이에 두고 서로 다른 층에 배치될 수 있다. 몇몇 실시예에서 제3 전극(E3)들은 제2 전극(E2)들과 동일한 층에 배치될 수 있다.
제1 전극(E1)들은 제1 방향(X축 방향)으로 연장되되, 제2 방향(Y축 방향)으로 이격되어 배치될 수 있다. 또한, 제2 전극(E2)들 및 제3 전극(E3)들은 제2 방향(Y축 방향)으로 연장되되, 제1 방향(X축 방향)으로 이격되어 배치될 수 있다.
제2 전극(E2)들과 제3 전극(E3)들은 서로 교번하여 배치될 수 있으며, 제1 전극(E1)들과 제2 전극(E2)들은 평면상 절연층을 사이에 두고 서로 교차할 수 있고, 제1 전극(E1)들과 제3 전극(E3)들은 평면상 절연층을 사이에 두고 서로 교차할 수 있다. 다만, 제1 전극(E1)과 제2 전극 (E2)및 제3 전극(E3)의 형상은 이에 제한되는 것은 아니다.
제1 전극(E1)들, 제2 전극(E2)들 및 제3 전극(E3)들 각각은 Ag 나노 와이어, 메탈 메쉬, 탄소 나노 튜브(carbon nanotube: CNT), 고분자 소재 등으로 이루어질 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 제1 전극(E1)들, 제2 전극(E2)들 및 제3 전극(E3)들 각각은 높은 광 투과율과 낮은 비저항을 갖는 다양한 물질들이 사용될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 비감지 영역(NSA)에는 라인(L)들이 배치될 수 있다. 예를 들어, 라인(L)들은 제1 라인(L1)들과 제2 라인(L2)들을 포함할 수 있다. 제1 라인(L1)들은 제1 전극(E1)들과 전기적으로 연결될 수 있고, 제2 라인(L2)들은 제2 전극(E2)들과 전기적으로 연결될 수 있으며. 제3 라인(L3)들은 제3 전극(E3)들과 전기적으로 연결될 수 있다. 구체적으로, 제1 라인(L1)의 일단은 제1 전극(E1)과 연결되고 제1 라인(L1)의 타단은 감지 패드 영역(SPA)에 배치된 감지 패드(SP)에 연결될 수 있다. 또한, 제2 라인(L2)의 일단은 제2 전극(E2)과 연결되고 제2 라인(L2)의 타단은 감지 패드(SP)에 연결될 수 있으며, 제3 라인(L3)의 일단은 제3 전극(E3)과 연결되고 제3 라인(L3)의 타단은 감지 패드(SP)에 연결될 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 감지 구동 회로를 설명하기 위해 참조되는 블럭도이다.
도 6을 참조하면, 감지 구동 회로(400)는 제1 감지 구동부(410), 제2 감지 구동부(430), 및 제어부(450)를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서 제1 감지 구동부(410), 제2 감지 구동부(430), 및 제어부(450)는 하나의 ROIC(Read-out IC) 내에 집적될 수 있다.
몇몇 실시예에서 제1 전극(E1)들과 연결된 제1 라인(L1)들은 제1 감지 구동부(410)에 연결될 수 있으며, 제2 전극(E2)들과 연결된 제2 라인(L2)들은 제2 감지 구동부(430)에 연결될 수 있고, 제3 전극(E3)들과 연결된 제3 라인(L3)들은 제2 감지 구동부(430)에 연결될 수 있다.
몇몇 실시예에서 제3 라인(L3)과 제2 감지 구동부(430) 사이에는 제1 스위치(SW1)와 제2 스위치(SW2)가 위치할 수 있고, 제3 라인(L3)은 제3-1 라인(L3-1) 및 제3-2 라인(L3-2)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 제3 라인(L3)은 제1 스위치(SW1)를 통하여 제3-1 라인(L3-1)에 연결될 수 있고, 제3 라인(L3)은 제2 스위치(SW2)를 통하여 제3-2 라인(L3-2)에 연결될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 몇몇 실시예에서는 제1 스위치(SW1) 및 제 2 스위치(SW2)를 대신하여 트랜지스터가 배치될 수도 있다.
몇몇 실시예에서는 제1 라인(L1)들에서 감지 신호를 수신하고, 제2 라인(L2)들에는 구동 신호가 인가되며, 제3-1 라인(L3-1)들에는 구동 신호가 인가되고, 제3-2 라인(L3-2)들에서 감지 신호를 수신할 수 있다.
구체적으로, 제1 감지 구동부(410)는 제어부(450)의 제어 하에 감지 신호를 수신할 제1 라인(L1)들을 선택하고, 선택된 제1 라인(L1)들을 통해 수신된 전극들의 정전용량 변화량들을 검출할 수 있다.
제2 감지 구동부(430)는 제어부(450)의 제어 하에 구동 신호를 출력할 제2 라인(L2)들을 선택하고, 선택된 제2 라인(L2)들에 구동 신호를 공급할 수 있다. 또한, 제2 감지 구동부(430)는 제2 라인(L2)에 순차적으로 구동 신호를 공급할 수도 있다.
제2 감지 구동부(430)는 제어부(450)의 제어 하에 구동 신호를 출력할 제 3-1 라인(L3-1)들을 선택하고, 선택된 제3-1 라인(L3-1)들에 구동 신호를 공급할 수 있다. 또한, 제2 감지 구동부(430)는 제3-1 라인(L3-1)에 순차적으로 구동 신호를 공급할 수도 있다.
제2 감지 구동부(430)는 제어부(450)의 제어 하에 감지 신호를 수신할 제 3-2 라인(L3-2)을 선택하고, 선택된 제3-2 라인(L3-2)들을 통해 수신된 전극들의 정전용량 변화량들을 검출할 수 있다.
제어부(450)는 제1 제어 신호(CS1)를 제1 스위치(SW1)에 전달하여 제3 라인(L3)과 제3-1 라인(L3-1)을 연결시키거나 제2 제어 신호(CS2)를 제2 스위치(SW2)에 전달하여 제3 라인(L3)과 제3-2 라인(L3-2)을 연결시킬 수 있다. 따라서, 제어부(450)에서 제1 제어 신호(CS1)가 출력되는 경우, 제3 라인(L3)에는 제3-1 라인(L3-1)으로부터 출력되는 구동 신호가 인가되고, 제2 제어 신호(CS2)가 출력되는 경우, 제3 라인(L3)은 제3-2 라인(L3-2)과 연결되어 감지 신호를 수신할 수 있게 된다.
도 6에서는 감지 구동 회로(400)와 감지 유닛(SU)을 별도의 구성으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 감지 구동 회로(400)는 감지 유닛(SU)에 포함된 구성일 수도 있다.
이와 같이, 제3 라인(L3)에 연결된 제3 전극(E3)은 모드에 따라 감지 전극으로 구동될 수 있고, 구동 전극으로 구동될 수 있다. 이를 통하여, 감지 유닛(SU)은 터치 입력, 터치 압력 및 심박수 등을 감지할 수 있게 된다. 감지 유닛(SU)의 터치 입력, 터치 압력 및 심박수 등의 감지 방법에 대해서는 차후 좀 더 자세히 살펴본다.
도 7은 일 실시예에 따른 감지 유닛의 제1 전극, 제2 전극 및 제3 전극을 개략적으로 나타낸 평면도이고, 도 8은 다른 실시예에 따른 감지 유닛의 제1 전극, 제2 전극 및 제3 전극을 개략적으로 나타낸 평면도이며, 도 9는 도 7의 Ⅱ-Ⅱ'의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 7을 참조하면, 몇몇 실시예에서 제1 전극(E1)과 제2 전극(E2) 및 제3 전극(E3)은 서로 교차하여 배치될 수 있다. 제1 전극(E1)들은 제1 방향(X축 방향)으로 연장되되, 제2 방향(Y축 방향)으로 이격되어 배치될 수 있다. 또한, 제2 전극(E2)들 및 제3 전극(E3)들은 제2 방향(Y축 방향)으로 연장되되, 제1 방향(X축 방향)으로 이격되어 배치될 수 있다.
제2 전극(E2)들과 제3 전극(E3)들은 서로 교번하여 배치될 수 있다. 제2 전극과 제3 전극은 제1 방향(X축 방향)으로 이격될 수 있으며, 몇몇 실시예에서 이격 거리(W)는 1.5mm 내지 4mm 일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 제2 전극 및 제3 전극 상에 적층되는 구성에 따라 이격 거리(W)는 변화될 수 있다. 구동 모드에 따라, 감지 유닛(SU)은 제1 전극(E1)들과 제2 전극(E2)들 및 제3 전극(E3)들 사이에 수직 방향을 형성되는 커패시턴스(capacitance)의 변화를 통하여 터치 입력 및 터치 압력을 측정할 수 있다. 또한, 구동 모드에 따라, 감지 유닛(SU)은 제2 전극(E2)들과 제3 전극(E3)들 사이의 프린지 필드(Fringe Field)에 의하여 형성되는 프린지 커패시턴스(fringe capacitance)의 변화를 통하여 심박수를 측정할 수 있다.
도 8을 참조하면, 몇몇 실시예에서 제2 전극(E2) 및 제3 전극(E3) 각각은 제1 부분(E2a, E3a)과 제2 부분(E2b, E3b)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 전극(E2)은 제2 방향(Y축 방향)으로 연장된 제1 부분(E2a)과 제1 부분(E2a)에서 절곡된 제2 부분(E2b)을 포함할 수 있다. 또한, 제3 전극(E3)은 제2 방향(Y축 방향)으로 연장된 제1 부분(E3a)과 제1 부분(E3a)에서 절곡된 제2 부분(E3b)을 포함할 수 있다. 제2 전극(E2)의 절곡 방향과 제3 전극(E3)의 절곡 방향은 동일할 수 있으며, 제2 전극(E2)의 제2 부분(E2b)과 제3 전극(E3)의 제2 부분(E3b)은 제1 이격 거리(W1)를 가지며 배치될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 감지 유닛(SU)은 제1 보조 전극(AE1)들과 제2 보조 전극(AE2)들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 전극(E2)의 제2 부분(E2b)에서 일측에 배치된 제1 보조 전극(AE1)들 제2 전극(E2)의 제2 부분(E2b)과 마주하는 제3 전극(E3)의 제2 부분(E3b)에 배치된 제2 보조 전극(AE2)들을 포함할 수 있다. 제1 보조 전극(AE1)들과 제2 보조 전극(AE2)들은 서로 교번하여 위치하며, 제2 이격 거리(W2)를 가지며 배치될 수 있다. 제1 보조 전극(AE1)들은 제2 전극(E2)의 제2 부분(E2b)과 접촉할 수 있으며, 제2 보조 전극(AE2)들은 제3 전극(E3)의 제2 부분(E3b)과 접촉할 수 있다.
제2 이격 거리(W2)는 제1 이격 거리(W1)보다 작을 수 있다. 예를 들어, 제1 이격 거리(W1)는 1.5mm 내지 4mm일 수 있고, 제2 이격 거리(W2)는 10㎛ 내지 500㎛일 수 있다. 제1 보조 전극(AE1)들과 제2 보조 전극(AE2)들은 피부 수분도를 측정하는데 활용될 수 있다. 예를 들어, 감지 유닛(SU)은 제1 보조 전극(AE1)과 제2 보조 전극(AE2)의 사이의 프린지 필드(Fringe Field)에 의하여 형성되는 프린지 커패시턴스(fringe capacitance)의 변화를 통하여 피부 수분도를 측정할 수 있다.
도 9를 참조하면, 몇몇 실시예에서 감지 유닛(SU)은 베이스(BA), 제1 전극(E1), 제1 절연층(IL1), 제2 전극(E2) 및 제3 전극(E3), 제2 절연층(IL2)을 포함할 수 있다.
베이스(BA)는 실리콘 나이트라이드층, 실리콘 옥시 나이트라이드층, 실리콘 옥사이드층, 티타늄옥사이드층, 및 알루미늄옥사이드층 중 하나 이상의 무기막이 교번하여 적층된 다중막으로 형성될 수 있다. 베이스(BA)는 도 3에 도시된 박막 봉지층(TFEL) 상에 배치될 수 있다.
제1 전극(E1)들은 베이스(BA) 상에 배치될 수 있다. 제1 전극(E1)들은 Ag 나노 와이어, 메탈 메쉬, 탄소 나노 튜브(carbon nanotube: CNT), 고분자 소재 등으로 이루어질 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 제1 전극(E1)들은 높은 광 투과율과 낮은 비저항을 갖는 다양한 물질들이 사용될 수 있다.
제1 절연층(IL1)은 제1 전극(E1) 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 절연층은 제1 전극(E1) 및 제1 전극(E1)이 이격 배치되어 노출된 베이스(BA)와 각각 접촉할 수 있다. 제1 절연층(IL1)은 PDMS(polydimethylsiloxane)를 포함하여 이루어질 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 제1 절연층(IL1)은 투명하고 신축성이 있는 다양한 물질들로 이루어질 수 있다.
제2 전극(E2)들 및 제3 전극(E3)들은 제1 절연층(IL1) 상에는 배치될 수 있다. 전술한 바와 같이 제2 전극(E2)들 및 제3 전극(E3)들은 서로 교번하여 이격 배치될 수 있다. 제2 전극(E2)들 및 제3 전극(E3)들의 이격 거리는 전술하였으므로 구체적인 설명은 생략한다.
몇몇 실시예에서 제2 전극(E2)들 및 제3 전극(E3)들은 제1 전극(E1)과 동일한 물질로 이루어 질 수 있다. 예를 들어, 제2 전극(E2)들 및 제3 전극(E3)들은 Ag 나노 와이어, 메탈 메쉬, 탄소 나노 튜브(carbon nanotube: CNT), 고분자 소재 등으로 이루어질 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 제1 전극(E1)들은 높은 광 투과율과 낮은 비저항을 갖는 다양한 물질들이 사용될 수 있다.
제2 절연층(IL2)은 제2 전극(E2)들 및 제3 전극(E3)들은 상에 배치된다. 제2 절연층(IL2)은 제2 전극(E2)들 및 제3 전극(E3)과 접촉할 수 있다, 또한, 제2 절연층(IL2)은 제2 전극(E2)들과 제3 전극(E3)들이 이격 배치되어 노출된 제1 절연층(IL1)과 접촉할 수 있다. 몇몇 실시예에서 제2 절연층(IL2)은 제1 절연층(IL1)과 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제2 절연층(IL2)은 PDMS(polydimethylsiloxane)를 포함하여 이루어질 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 제2 절연층(IL2)은 투명하고 신축성이 있는 다양한 물질들로 이루어질 수 있다. 이와 같이, 제1 절연층(IL1) 및 제2 절연층(IL2)을 통하여, 제1 전극(E1)들, 제2 전극(E2)들 및 제3 전극(E3)들은 서로 절연될 수 있다.
도 10은 일 실시예에 따른 터치 입력시 모습을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 11은 일 실시예에 따른 터치 입력시 제1 커패시턴스의 변화를 나타낸 그래프이며, 도 12는 일 실시예에 따른 터치 압력시 모습을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 13은 일 실시예에 따른 터치 압력시 제1 커패시턴스의 변화를 나타낸 그래프이며, 도 14는 일 실시예에 따른 제2 커패시턴스의 형성 모습을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 15는 일 실시예에 따른 심박수를 감지하는 모습을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 16은 일 실시예에 따른 심박수 감지시 제2 커패시턴스의 변화를 나타낸 그래프이며, 도 17은 도 16의 그래프에서 심박수 영역을 필터링한 그래프이고, 도 18은 도 17의 그래프에서 푸리에 변환을 통해 심박의 피크를 검출한 그래프이고, 도 19는 일 실시예에 따른 터치 입력, 터치 압력 및 심박수를 감지하는 방법을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 6, 도 10 및 도 19를 함께 참조하면, 제어부(450)는 터치 및 압력 감지 모드를 판별할 수 있다(S10). 예를 들어, 제어부(450)는 터치 및 압력 감지 모드인 경우 제1 제어 신호(CS1)를 제1 스위치(SW1)에 전달할 수 있다 (S20).
제1 스위치(SW1)가 온(on)되어 제3 라인(L3)은 제3-1 라인(L3-1)과 연결될 수 있으며, 제1 라인(L1)과 연결된 제1 전극(E1)들로부터 감지 신호가 수신되고, 제2 라인(L2)과 연결된 제2 전극(E2)들에는 구동 신호가 인가되며, 제3-1 라인(L3-1)과 연결된 제3 전극(E3)들에는 구동 신호가 인가된다 (S30). 이에 따라, 감지 유닛(SU)은 수신된 감지 신호로부터 터치 입력 및 압력을 감지할 수 있다(S40).
구체적으로, 도 10 및 도 11을 참조하면, 터치 입력 및 압력 감지 모드에서, 제1 전극(E1)과 제2 전극(E2) 사이 및 제1 전극(E1)과 제3 전극(E3) 사이 각각에는 수직 방향으로 제1 커패시턴스(C1)가 형성되고, 사용자의 손가락(F) 접촉시 즉 터치 입력이 발생하게 되면 터치 입력이 제공된 지점 혹은 그 주변부의 제1 커패시턴스(C1)는 감소하게 된다. 이와 같은 제1 커패시턴스(C1)의 변화량을 제1 전극(E1)이 수신하고 이를 이용하여 터치 입력 유무 및 그 위치를 파악할 수 있다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 터치 입력 및 압력 감지 모드에서, 제1 전극(E1)과 제2 전극(E2) 사이 및 제1 전극(E1)과 제3 전극(E3) 사이 각각에는 수직 방향으로 제1 커패시턴스(C1)가 형성되고, 사용자의 손가락에 의하여 제3 방향(Z축 방향)의 반대 방향으로 압력이 입력되는 경우, 제1 절연층(IL1)이 제1 두께(d1)에서 제2 두께(d2)로 감소됨에 따라 압력이 제공된 지점 혹은 그 주변부의 제1 커패시턴스(C1)는 증가하게 된다. 이와 같은 제1 커패시턴스(C1)의 변화량을 제1 전극(E1)이 수신하고 이를 이용하여 터치 압력을 파악할 수 있다. 또한, 압력의 강도에 따라 제1 커패시턴스(C1)의 변화량의 차이가 있는 바, 제1 압력(Gentle Pressure)과 제2 압력(High Pressure)을 구분하여 파악할 수도 있다. 이와 같이, 압력의 강도를 구분하여 감지하는 경우, 표시 장치(10)에서 제1 압력(Gentle Pressure)과 제2 압력(High Pressure)에 따라 다른 기능을 설정할 수 있는 이점이 있다.
도 6, 도 14 및 도 19를 함께 참조하면, 제어부(450)는 심박수 감지 모드를 판별할 수 있다(S50). 예를 들어, 제어부(450)는 심박수 감지 모드인 경우 제2 제어 신호(CS2)를 제2 스위치(SW2)에 전달할 수 있다 (S60).
제2 스위치(SW2)가 온(on)되어 제3 라인(L3)은 제3-2 라인(L3-2)과 연결될 수 있으며, 제2 라인(L2)과 연결된 제2 전극(E2)들에는 구동 신호가 인가되며, 제3-2 라인(L3-2)과 연결된 제3 전극(E3)들로부터 감지 신호를 수신한다 (S70). 몇몇 실시예에서 제1 라인(L1)과 연결된 제1 전극(E1)들에서는 그라운드 전압이 인가될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 몇몇 실시예에서 제1 라인(L1)과 연결된 제1 전극(E1)에는 특정 전압이 인가될 수도 있다. 이에 따라, 제2 전극(E2)들과 제3 전극(E3)들 사이의 프린지 필드(Fringe Field)에 의하여 형성되는 프린지 커패시턴스(fringe capacitance)인 제2 커패시턴스(C2)가 형성될 수 있다. 감지 유닛(SU)의 수신된 감지 신호를 통하여 제2 커패시턴스(C2)의 변화량을 감지하고, 이를 바탕으로 심박수를 측정할 수 있다 (S80).
구체적으로, 도 15 및 도 16을 참조하면, 심박수 감지 모드에서, 제2 전극(E2)과 제3 전극(E3) 사이에는 수평 방향으로 제2 커패시턴스(C2)가 형성되고, 사용자의 손가락(F) 접촉시 즉 터치 입력이 발생하게 되면 터치 입력이 제공된 지점 혹은 그 주변부의 제2 커패시턴스(C2)는 증가하게 된다. 이는 손가락(F)에 의하여 제2 전극(E2)과 제3 전극(E3) 상부의 유전율이 증가하기 때문이다. 이와 같은 제2 커패시턴스(C2)의 변화량을 제3 전극(E3)이 수신할 수 있다.
도 16의 그래프에서 손가락(F) 혈관의 이완기와 수축기에 따른 혈액량 변화로 인해 접촉 중 제2 커패시턴스(C2)의 미세한 진동이 발생하게 되며, 제2 커패시턴스(C2)의 미세한 진동을 이용하여 심박수를 측정할 수 있다.
도 17을 참조하면, 제2 커패시턴스(C2)의 미세한 진동을 심박수 영역인 0.5~3 Hz (30~180 bpm) Band Pass Filter 적용하여 필터링한 그래프이다. 이와 같이, Band Pass Filter 적용하여 Peak-to-Peak가 0.02 pF 내지 0.06 pF 인 필터링된 신호를 추출할 수 있다
도 18을 참조하면, 도 17의 필터링된 신호를 푸리에 변환을 통해 특정 주파수에서 피크가 나타남을 확인할 수 있으며, 해당 피크를 통하여 심박수(도18에서 74.66bpm)를 검출할 수 있다. 이와 같은 과정을 통하여, 감지 유닛(SU)은 심박수를 측정할 수 있게 된다. 이와 같은 Band Pass Filter 적용하여 필터링 및 푸리에 변환은 제2 감지 구동부(430)에서 이루어질 수 있으며, 제2 감지 구동부(430)는 필터링 및 푸리에 변환을 위한 검출부를 더 포함할 수 있다.
도 20은 다른 실시예의 전극 구조를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 21은 다른 실시예의 전극 구조를 개략적으로 나타낸 모습이다. 도 20 및 도 21의 실시예는 제4 전극(E4)이 더 포함된 점에서 도 9의 실시예와 차이점이 있다. 도 9의 실시예와 중복되는 설명은 생략하고 차이점 위주로 설명한다.
도 20을 참조하면, 제1 절연층(IL1) 상에는 제2 전극(E2), 제4 전극(E4) 및 제3 전극(E3)이 배치될 수 있다. 몇몇 실시예에서 제2 전극(E2), 제4 전극(E4) 및 제3 전극(E3)은 제1 방향(X축 방향)을 따라 순차적으로 배치될 수 있으며, 제2 전극(E2), 제4 전극(E4) 및 제3 전극(E3)은 서로 이격될 수 있다.
제2 전극(E2)과 제4 전극(E4)의 이격 거리(W) 및 제4 전극(E4)과 제2 전극(E2)의 이격 거리(W)는 동일할 수 있다. 몇몇 실시예에서 이격 거리(W)는 1.5mm 내지 4mm 일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
심박수 감지 모드에서, 제2 전극(E2)과 제3 전극(E3) 사이에는 수평 방향으로 제2 커패시턴스(C2)가 형성될 수 있다. 구체적으로, 제2 전극(E2)에는 구동 신호가 인가되고, 제3 전극(E3)에는 감지 신호가 인가될 수 있다. 또한, 제1 전극(E1) 및 제4 전극(E4)에는 그라운드 전압이 인가될 수 있다. 이와 같이 제2 전극(E2)과 제3 전극(E3)이 제4 전극(E4)을 사이에 두고 배치되어, 제2 전극(E2)과 제3 전극(E3) 사이에 수평 방향으로 제2 커패시턴스(C2)를 형성함으로써 심박수의 측정 범위를 더 넓힐 수 있다. 도시되지는 않았지만, 터치 입력 및 압력 감지 모드에서 제2 전극(E2), 제4 전극(E4) 및 제3 전극(E3) 각각에 구동 신호가 인가될 수 있으며, 제1 전극(E1)은 감지 신호를 수신할 수 있다.
도 21을 참조하면, 제1 절연층(IL1) 상에는 제2 전극(E2), 제4 전극(E4) 및 제3 전극(E3)이 배치될 수 있으며, 제2 전극(E2)과 제3 전극(E3) 사이에는 제4 전극(E4)이 2 개 배치될 수 있다. 제2 전극(E2), 제4 전극(E4), 제4 전극(E4) 및 제3 전극(E3)은 서로 이격될 수 있다.
제2 전극(E2)과 제4 전극(E4)의 이격 거리(W), 제4 전극(E4)과 제4 전극(E4)의 이격 거리(W) 및 제4 전극(E4)과 제3 전극(E3)의 이격 거리(W)는 동일할 수 있다. 몇몇 실시예에서 이격 거리(W)는 1.5mm 내지 4mm 일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
심박수 감지 모드에서, 제2 전극(E2)과 제3 전극(E3) 사이에는 수평 방향으로 제2 커패시턴스(C2)가 형성될 수 있다. 구체적으로, 제2 전극(E2)에는 구동 신호가 인가되고, 제3 전극(E3)에는 감지 신호가 인가될 수 있다. 또한, 제1 전극(E1) 및 제4 전극(E4)들에는 그라운드 전압이 인가될 수 있다. 이와 같이 제2 전극(E2)과 제3 전극(E3)이 제4 전극(E4) 2 개를 사이에 두고 배치되어, 제2 전극(E2)과 제3 전극(E3) 사이에 수평 방향으로 제2 커패시턴스(C2)를 형성함으로써 심박수의 측정 범위를 더욱 넓힐 수 있다. 도시되지는 않았지만, 터치 입력 및 압력 감지 모드에서 제2 전극(E2), 제4 전극(E4)들 및 제3 전극(E3) 각각에 구동 신호가 인가될 수 있으며, 제1 전극(E1)은 감지 신호를 수신할 수 있다.
도 22는 일 실시예에 따른 표시 유닛의 화소와 감지 유닛의 전극들의 배치 관계를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 23은 도 22의 Ⅲ-Ⅲ'를 따라 자른 단면도이다.
도 22를 참조하면, 표시 유닛(도4의 'DU)'은 복수의 화소(P)를 포함할 수 있다. 각 화소(P)는 발광 영역(EMA) 및 비발광 영역(NEM)을 포함할 수 있다.
화소(P)는 제1 색 화소, 제2 색 화소 및 제3 색 화소를 포함할 수 있다. 각 색 화소(P)는 다양한 방식으로 배열될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 색 화소(예컨대, 적색 화소)와 제2 색 화소(예컨대, 청색 화소)가 수평 방향으로 교대 배열되고, 그에 인접하는 제2 행은 제3 색 화소(예컨대, 녹색 화소)가 배열될 수 있다. 제2 행에 속하는 화소는 제1 행에 속하는 화소에 대해 수평 방향으로 엇갈려 배치될 수 있다. 제2 행에 속하는 제3 색 화소의 개수는 제1 행에 속하는 제1 색 화소 또는 제2 색 화소의 개수의 2배일 수 있다. 상기 제1 행과 제2 행의 배열은 수평 방향을 따라 반복될 수 있다.
각 색 화소(P) 내의 발광 영역(EMA)의 크기는 상이할 수 있다. 예를 들어, 제2 색 화소의 발광 영역(EMA_B)은 제1 색 화소의 발광 영역(EMA_R)보다 크고, 제3 색 화소의 발광 영역(EMA_G)은 제1 색 화소의 발광 영역(EMA_R)의 크기보다 작을 수 있다.
각 색 화소(P)의 발광 영역(EMA)의 형상은 대체로 팔각형일 수 있다. 그러나, 이에 제한되는 것은 아니고, 각 발광 영역(EMA)의 형상은 원형, 마름모나 기타 다른 다각형, 모서리가 둥근 다각형 등일 수 있다.
전극들(E)은 평면상 서로 교차하며 배치되어 홀(H)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 제2 전극(E2)들 및 제3 전극(E3)들은 서로 나란하게 위치하되, 제2 전극(E2)들과 제3 전극(E3)들은 제1 전극(E1)들과 교차할 수 있다.
홀(H)은 두께 방향으로 발광 영역(EMA)과 중첩할 수 있으며, 홀(H)의 면적은 발광 영역(EMA)의 면적보다 클 수 있다. 전극들(E)은 비발광 영역(NEM)과 두께 방향으로 중첩할 수 있으며, 전극들(E)의 폭은 비발광 영역(NEM)의 폭보다 작을 있다. 이와 같은 구조를 통하여, 표시 유닛(DU)의 발광 영역(EMA)에서 출력되는 광이 효과적으로 감지 유닛(SU)을 투과할 수 있게 된다.
도 23을 참조하면, 몇몇 실시예에서 표시 장치(도3의 '10')는 표시 유닛(DU)과 표시 유닛(DU) 상에 배치된 감지 유닛(SU)을 포함할 수 있다.
표시 유닛(DU)은 기판(SUB), 기판(SUB) 상에 배치된 박막 트랜지스터층(TFTL), 발광 소자층(EML), 및 박막 봉지층(TFEL)을 포함할 수 있다.
기판(SUB)에 대해서는 도 3과 결부하여 상세히 설명하였으므로 중복 설명은 생략한다.
기판(SUB) 상에는 박막 트랜지스터층(TFTL)이 형성된다. 박막 트랜지스터층(TFTL)은 박막 트랜지스터(120)들, 게이트 절연막(130), 층간 절연막(140), 보호막(150), 및 평탄화막(160)을 포함한다.
기판(SUB)의 일면 상에는 버퍼층(BF)이 형성될 수 있다. 버퍼층(BF)은 투습에 취약한 기판(SUB)을 통해 침투하는 수분으로부터 박막 트랜지스터(120)들과 발광 소자층(EML)의 유기 발광층(172)을 보호하기 위해 기판(SUB)의 일면 상에 형성될 수 있다. 버퍼층(BF)은 교번하여 적층된 복수의 무기막들로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 버퍼층(BF)은 실리콘 나이트라이드층, 실리콘 옥시 나이트라이드층, 실리콘 옥사이드층, 티타늄옥사이드층, 및 알루미늄옥사이드층 중 하나 이상의 무기막이 교번하여 적층된 다중막으로 형성될 수 있다. 버퍼층(BF)은 생략될 수 있다.
버퍼층(BF) 상에는 박막 트랜지스터(120)가 형성된다. 박막 트랜지스터(120)는 액티브층(121), 게이트 전극(122), 소스 전극(123) 및 드레인 전극(124)을 포함한다. 도 23에서는 박막 트랜지스터(120)가 게이트 전극(122)이 액티브층(121)의 상부에 위치하는 상부 게이트(탑 게이트, top gate) 방식으로 형성된 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않음에 주의하여야 한다. 즉, 박막 트랜지스터(120)들은 게이트 전극(122)이 액티브층(121)의 하부에 위치하는 하부 게이트(보텀 게이트, bottom gate) 방식 또는 게이트 전극(122)이 액티브층(121)의 상부와 하부에 모두 위치하는 더블 게이트(double gate) 방식으로 형성될 수 있다.
버퍼층(BF) 상에는 액티브층(121)이 형성된다. 액티브층(121)은 다결정 실리콘, 단결정 실리콘, 저온 다결정 실리콘, 비정질 실리콘, 또는 산화물 반도체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 산화물 반도체는 인듐, 아연, 갈륨, 주석, 티타늄, 알루미늄, 하프늄(Hf), 지르코늄(Zr), 마그네슘(Mg) 등을 함유하는 이성분계 화합물(ABx), 삼성분계 화합물(ABxCy), 사성분계 화합물(ABxCyDz)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 액티브층(121)은 ITZO(인듐, 주석, 티타늄을 포함하는 산화물)나 IGZO(인듐, 갈륨, 주석을 포함하는 산화물)를 포함할 수 있다. 버퍼층과 액티브층(121) 사이에는 액티브층(121)으로 입사되는 외부광을 차단하기 위한 차광층이 형성될 수 있다.
액티브층(121) 상에는 게이트 절연막(130)이 형성될 수 있다. 게이트 절연막(130)은 무기막, 예를 들어 실리콘 나이트라이드층, 실리콘 옥시 나이트라이드층, 실리콘 옥사이드층, 티타늄옥사이드층, 또는 알루미늄옥사이드층으로 형성될 수 있다.
게이트 절연막(130) 상에는 게이트 전극(122)과 게이트 라인이 형성될 수 있다. 게이트 전극(122)과 게이트 라인은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd) 및 구리(Cu) 중 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어진 단일층 또는 다중층으로 형성될 수 있다.
게이트 전극(122)과 게이트 라인 상에는 층간 절연막(140)이 형성될 수 있다. 층간 절연막(140)은 무기막, 예를 들어 실리콘 나이트라이드층, 실리콘 옥시 나이트라이드층, 실리콘 옥사이드층, 티타늄옥사이드층, 또는 알루미늄옥사이드층으로 형성될 수 있다.
층간 절연막(140) 상에는 소스 전극(123)과 드레인 전극(124)이 형성될 수 있다. 소스 전극(123)과 드레인 전극(124) 각각은 게이트 절연막(130)과 층간 절연막(140)을 관통하는 절연막 컨택홀을 통해 액티브층(121)에 접속될 수 있다. 소스 전극(123)과 드레인 전극(124)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd) 및 구리(Cu) 중 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어진 단일층 또는 다중층으로 형성될 수 있다.
소스 전극(213)과 드레인 전극(124) 상에는 박막 트랜지스터(120)를 절연하기 위한 보호막(150)이 형성될 수 있다. 보호막(150)은 무기막, 예를 들어 실리콘 나이트라이드층, 실리콘 옥시 나이트라이드층, 실리콘 옥사이드층, 티타늄옥사이드층, 또는 알루미늄옥사이드층으로 형성될 수 있다.
보호막(150) 상에는 박막 트랜지스터(120)로 인한 단차를 평탄하게 하기 위한 평탄화막(160)이 형성될 수 있다. 평탄화막(160)은 아크릴 수지(acryl resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 페놀 수지(phenolic resin), 폴리아미드 수지(polyamide resin), 폴리이미드 수지(polyimide resin) 등의 유기막으로 형성될 수 있다.
박막 트랜지스터층(TFTL) 상에는 발광 소자층(EML)이 형성된다. 발광 소자층(EML)은 발광 소자(170)들과 화소 정의막(180)을 포함한다.
발광 소자(170)들과 화소 정의막(180)은 평탄화막(160) 상에 형성된다. 발광 소자(170)들 각각은 애노드 전극(171), 유기 발광층(172), 및 캐소드 전극(173)을 포함할 수 있다.
애노드 전극(171)은 평탄화막(160) 상에 형성될 수 있다. 애노드 전극(171)은 보호막(150)과 평탄화막(160)을 관통하는 콘택홀을 통해 박막 트랜지스터(120)의 소스 전극(123)에 접속된다.
유기 발광층(172)을 기준으로 캐소드 전극(173) 방향으로 발광하는 상부 발광(top emission) 구조에서 애노드 전극(171)은 알루미늄과 티타늄의 적층 구조(Ti/Al/Ti), 알루미늄과 ITO의 적층 구조(ITO/Al/ITO), APC 합금, 및 APC 합금과 ITO의 적층 구조(ITO/APC/ITO)와 같은 반사율이 높은 금속물질로 형성될 수 있다. APC 합금은 은(Ag), 팔라듐(Pd), 및 구리(Cu)의 합금이다.
유기 발광층(172)을 기준으로 애노드 전극(171) 방향으로 발광하는 하부 발광(bottom) 구조에서 캐소드 전극(171)은 광을 투과시킬 수 있는 ITO, IZO와 같은 투명한 금속물질(TCO, Transparent Conductive Material), 또는 마그네슘(Mg), 은(Ag), 또는 마그네슘(Mg)과 은(Ag)의 합금과 같은 반투과 금속물질(Semi-transmissive Conductive Material)로 형성될 수 있다. 이 경우, 애노드 전극(171)이 반투과 금속물질로 형성되는 경우, 마이크로 캐비티(micro cavity)에 의해 출광 효율이 높아질 수 있다.
화소 정의막(180)은 화소들을 정의하는 화소 정의막으로 역할을 하기 위해 평탄화막(160) 상에서 애노드 전극(171)을 구획하도록 형성될 수 있다. 화소 정의막(180)은 애노드 전극(171)의 가장자리를 덮도록 형성될 수 있다. 화소 정의막(180)은 아크릴 수지(acryl resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 페놀 수지(phenolic resin), 폴리아미드 수지(polyamide resin), 폴리이미드 수지(polyimide resin) 등의 유기막으로 형성될 수 있다.
제2 발광 영역(EMA2)은 애노드 전극(171), 유기 발광층(172), 및 캐소드 전극(173)이 순차적으로 적층되어 애노드 전극(171)으로부터의 정공과 캐소드 전극(173)으로부터의 전자가 유기 발광층(172)에서 서로 결합되어 발광하는 영역을 나타낸다. 발광 영역들(EMA_R. EMA_G, EMA_B) 각각은 발광 소자(170)를 포함할 수 있다.
애노드 전극(171)과 화소 정의막(180) 상에는 유기 발광층(172)이 형성된다. 유기 발광층(172)은 유기 물질을 포함하여 소정의 색을 발광할 수 있다. 예를 들어, 유기 발광층(172)은 정공 수송층(hole transporting layer), 유기 물질층, 및 전자 수송층(electron transporting layer)을 포함할 수 있다.
캐소드 전극(173)은 유기 발광층(172) 상에 형성된다. 캐소드 전극(173)은 유기 발광층(172)을 덮도록 형성될 수 있다. 캐소드 전극(173)은 발광 영역들(EMA_R. EMA_G, EMA_B)에 공통적으로 형성되는 공통층일 수 있다. 캐소드 전극(173) 상에는 캡핑층(capping layer)이 형성될 수 있다.
상부 발광 구조에서 캐소드 전극(173)은 광을 투과시킬 수 있는 ITO, IZO와 같은 투명한 금속물질(TCO, Transparent Conductive Material), 또는 마그네슘(Mg), 은(Ag), 또는 마그네슘(Mg)과 은(Ag)의 합금과 같은 반투과 금속물질(Semi-transmissive Conductive Material)로 형성될 수 있다. 캐소드 전극(173)이 반투과 금속물질로 형성되는 경우, 마이크로 캐비티(micro cavity)에 의해 출광 효율이 높아질 수 있다.
하부 발광 구조에서 캐소드 전극(173)은 알루미늄과 티타늄의 적층 구조(Ti/Al/Ti), 알루미늄과 ITO의 적층 구조(ITO/Al/ITO), APC 합금, 및 APC 합금과 ITO의 적층 구조(ITO/APC/ITO)와 같은 반사율이 높은 금속물질로 형성될 수 있다. APC 합금은 은(Ag), 팔라듐(Pd), 및 구리(Cu)의 합금이다.
발광 소자층(EML) 상에는 박막 봉지층(TFEL)이 형성된다. 박막 봉지층(TFEL)은 봉지막(190)을 포함한다.
봉지막(190)은 캐소드 전극(173) 상에 배치된다. 봉지막(190)은 유기 발광층(172)과 캐소드 전극(173)에 산소 또는 수분이 침투되는 것을 방지하기 위해 적어도 하나의 무기막을 포함할 수 있다. 또한, 봉지막(190)은 먼지와 같은 이물질로부터 발광 소자층(EML)을 보호하기 위해 적어도 하나의 유기막을 포함할 수 있다. 예를 들어, 봉지막(190)은 캐소드 전극(173) 상에 배치된 제1 무기막, 제1 무기막 상에 배치된 유기막, 유기막 상에 배치된 제2 무기막을 포함할 수 있다. 제1 무기막과 제2 무기막은 실리콘 나이트라이드층, 실리콘 옥시 나이트라이드층, 실리콘 옥사이드층, 티타늄옥사이드층, 또는 알루미늄옥사이드층으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 유기막은 아크릴 수지(acryl resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 페놀 수지(phenolic resin), 폴리아미드 수지(polyamide resin), 폴리이미드 수지(polyimide resin) 등으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
박막 봉지층(TFEL) 상에는 감지 유닛(SU)이 배치된다. 예를 들어, 박막 봉지층(TFEL) 상에는 감지 유닛(SU)의 베이스(BA)가 배치될 수 있다. 감지 유닛(SU)의 구성에 대해서는 도 9를 결부하여 구체적으로 설명하였으므로, 구체적은 설명은 생략한다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 표시 장치 DU: 표시 유닛
110: 스캔 구동부 120: 박막 트랜지스터
121: 액티브층 122: 게이트 전극
123: 소스 전극 124: 드레인 전극
130: 게이트 절연막 140: 층간 절연막
150: 보호막 160: 평탄화막
170: 발광 소자 171: 애노드 전극
172: 유기 발광층 173: 캐소드 전극
180: 화소 정의막 190: 봉지막
200: 표시 구동 회로 300: 회로 보드
SU: 감지 유닛 E1: 제1 전극
E2: 제2 전극 E3: 제3 전극
IL1: 제1 절연층 IL2: 제2 절연층
L1: 제1 라인 L2: 제2 라인
L3: 제3 라인 SW1: 제1 스위치
SW2: 제2 스위치 400: 감지 구동 회로
410: 제1 감지 구동부 430: 제2 감지 구동부
450: 제어부

Claims (20)

  1. 베이스;
    상기 베이스 상에 배치되며, 제1 방향으로 연장되되 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 이격되어 배치된 제1 전극들;
    상기 제1 전극들 상에 배치된 제1 절연층;
    상기 제1 절연층 상에 배치되며, 상기 제2 방향으로 연장되되 상기 제1 방향으로 이격되어 배치된 제2 전극들; 및
    상기 제1 절연층 상에 배치되며, 상기 제2 방향으로 연장되되 상기 제1 방향으로 제2 전극들과 교번하여 배치되는 제3 전극들을 포함하고,
    상기 제3 전극들은 감지 모드에 따라 구동 신호가 인가되거나, 감지 신호가 수신되도록 구성된 감지 유닛.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 전극들, 상기 제2 전극들 및 상기 제3 전극들에 신호를 인가하는 감지 구동 회로;
    상기 제1 전극들과 상기 감지 구동 회로를 연결하는 제1 라인들;
    상기 제2 전극들과 상기 감지 구동 회로를 연결하는 제2 라인들
    상기 제3 전극들과 상기 감지 구동 회로를 연결하는 제3 라인들을 더 포함하고,
    상기 제3 라인들 각각은 병렬로 연결된 제1 스위치 및 제2 스위치를 통하여 상기 감지 구동 회로에 연결되는 감지 유닛.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치에 제어 신호를 공급하는 제어부를 더 포함하는 감지 유닛.
  4. 제3 항에 있어서,
    터치 입력 및 압력 감지 모드에서, 상기 제어부는 상기 제1 스위치에 상기 제어 신호를 공급하여, 상기 제1 스위치를 온(ON) 시키고,
    심박수 감지 모드에서, 상기 제어부는 상기 제2 스위치에 상기 제어 신호를 공급하여 상기 제2 스위치를 온(ON) 시키며,
    상기 감지 구동 회로는 상기 제1 스위치가 온(ON)된 경우에 상기 제3 라인들에 상기 구동 신호를 인가하고, 상기 제2 스위치가 온(ON)된 경우에 상기 제3 라인들을 통하여 상기 감지 신호를 수신하도록 구성된 감지 유닛.
  5. 제4 항에 있어서,
    터치 입력 및 압력 감지 모드에서, 상기 감지 구동 회로는 상기 제1 라인들을 통하여 상기 감지 신호를 수신하고, 상기 제2 라인들에 상기 구동 신호를 인가하며,
    심박수 감지 모드에서, 상기 감지 구동 회로는 상기 제1 라인들에 그라운드 전압을 인가하고, 상기 제2 라인들에 구동 신호를 인가하도록 구성된 감지 유닛.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 전극들과 상기 제3 전극들은 상기 제1 방향으로 서로 이격되어 배치되고, 이격 거리는 1.5mm 내지 4mm인 감지 유닛.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 전극들 및 상기 제3 전극들 상에 배치된 제2 절연층을 더 포함하고,
    상기 제1 절연층 및 상기 제2 절연층 각각은 PDMS (polydimethylsiloxane)를 포함하는 감지 유닛.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 전극들, 상기 제2 전극들 및 상기 제3 전극들은 Ag 나노 와이어, 메탈 메쉬, 탄소 나노 튜브(carbon nanotube: CNT) 중 적어도 하나를 포함하는 감지 유닛.
  9. 제6 항에 있어서,
    상기 제2 전극들의 일측에 배치된 제1 보조 전극들과, 상기 제3 전극들의 일측에 배치된 제2 보조 전극들을 더 포함하고,
    상기 제1 보조 전극들과 상기 제2 보조 전극들은 교번하여 배치되되, 서로 이격되며, 이격 거리는 10㎛ 내지 500㎛인 표시 장치.
  10. 표시 유닛;
    상기 표시 유닛 상에 배치된 감지 유닛; 및
    상기 감지 유닛 상에 배치된 윈도우 부재를 포함하고,
    상기 감지 유닛은,
    베이스;
    상기 베이스 상에 배치되며, 제1 방향으로 연장되되 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 이격되어 배치된 제1 전극들;
    상기 제1 전극들 상에 배치된 제1 절연층;
    상기 제1 절연층 상에 배치되며, 상기 제2 방향으로 연장되되 상기 제1 방향으로 이격되어 배치된 제2 전극들; 및
    상기 제1 절연층 상에 배치되며, 상기 제2 방향으로 연장되되 상기 제1 방향으로 제2 전극들과 교번하여 배치되는 제3 전극들을 포함하고,
    상기 제3 전극들은 감지 모드에 따라 구동 신호가 인가되거나, 감지 신호가 수신되도록 구성된 표시 장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 제1 전극들, 상기 제2 전극들 및 상기 제3 전극들에 신호를 인가하는 감지 구동 회로;
    상기 제1 전극들과 상기 감지 구동 회로를 연결하는 제1 라인들;
    상기 제2 전극들과 상기 감지 구동 회로를 연결하는 제2 라인들; 및
    상기 제3 전극들과 상기 감지 구동 회로를 연결하는 제3 라인들을 더 포함하고,
    상기 제3 라인들 각각은 병렬로 연결된 제1 스위치 및 제2 스위치를 통하여 상기 감지 구동 회로에 연결되는 표시 장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치에 제어 신호를 공급하는 제어부를 더 포함하는 표시 장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    터치 입력 및 압력 감지 모드에서, 상기 제어부는 상기 제1 스위치에 상기 제어 신호를 공급하여, 상기 제1 스위치를 온(ON) 시키고,
    심박수 감지 모드에서, 상기 제어부는 상기 제2 스위치에 상기 제어 신호를 공급하여 상기 제2 스위치를 온(ON) 시키며,
    상기 감지 구동 회로는 상기 제1 스위치가 온(ON)된 경우에 상기 제3 라인들에 구동 신호를 인가하고, 상기 제2 스위치가 온(ON)된 경우에 상기 제3 라인들을 통하여 감지 신호를 수신하도록 구성된 표시 장치.
  14. 제13 항에 있어서,
    터치 입력 및 압력 감지 모드에서, 상기 감지 구동 회로는 상기 제1 라인들을 통하여 상기 감지 신호를 수신하고, 상기 제2 라인들에 상기 구동 신호를 인가하며,
    심박수 감지 모드에서, 상기 감지 구동 회로는 상기 제1 라인들에 그라운드 전압을 인가하고, 상기 제2 라인들에 상기 구동 신호를 인가하도록 구성된 표시 장치.
  15. 제10 항에 있어서,
    상기 제2 전극들과 상기 제3 전극들은 상기 제1 방향으로 서로 이격되어 배치되고, 이격 거리는 1.5mm 내지 4mm인 감지 유닛.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 표시 유닛은,
    기판;
    상기 기판 상에 배치된 박막 트랜지스터층;
    상기 박막 트랜지스터층 상에 배치된 발광 소자층; 및
    상기 발광 소자층 상에 배치된 박막 봉지층을 포함하고,
    상기 감지 유닛의 상기 베이스는 상기 박막 봉지층의 상면에 배치되는 표시 장치.
  17. 수직 방향의 제1 정전용량의 변화를 감지하여 터치 입력 및 압력을 감지하는 단계; 및
    프린지 커패시턴스인 제2 정전 용량의 변화를 감지하여 심박수를 감지하는 단계를 포함하는 표시 장치의 감지 방법.
  18. 제17 항에 있어서,
    제1 방향으로 연장되되 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 이격되어 배치된 제1 전극들과, 상기 제1 전극들 상에 배치된 제1 절연층과, 상기 제1 절연층 상에 배치되며, 상기 제2 방향으로 연장되되 상기 제1 방향으로 이격되어 배치된 제2 전극들 및 상기 제1 절연층 상에 배치되며, 상기 제2 방향으로 연장되되 상기 제1 방향으로 제2 전극들과 교번하여 배치되는 제3 전극들을 포함하고,
    터치 입력 및 압력을 감지하는 단계는,
    상기 제1 전극들로부터 감지 신호를 수신하고, 상기 제2 전극들 및 상기 제3 전극들에 구동 신호를 인가하는 단계를 더 포함하는 표시 장치의 감지 방법.
  19. 제18 항에 있어서,
    심박수를 감지하는 단계는,
    상기 제2 전극들에 상기 구동 신호를 인가하고, 제3 전극들로부터 상기 감지 신호를 수신하는 단계를 더 포함하는 표시 장치의 감지 방법.
  20. 제19 항에 있어서,
    심박수를 감지하는 단계는,
    상기 제1 전극들에 그라운드 전압을 인가하는 단계를 더 포함하는 표시 장치의 감지 방법.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11127934B2 (en) * 2019-12-17 2021-09-21 Shenzhen China Star Optoelectronics Semiconductor Display Technology Co., Ltd. Manufacturing method of display panel and display panel
KR20210085912A (ko) * 2019-12-31 2021-07-08 엘지디스플레이 주식회사 터치 디스플레이 장치

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003156464A (ja) 2001-11-19 2003-05-30 Denso Corp 容量式湿度センサ
KR100634544B1 (ko) 2005-06-04 2006-10-13 삼성전자주식회사 휴대용 단말기를 이용한 피부 수화도 측정 장치 및 방법
KR100938403B1 (ko) 2008-05-29 2010-01-21 을지대학교 산학협력단 피부수분 측정 장치
KR101462283B1 (ko) 2008-10-22 2014-11-14 삼성전자주식회사 심전도 측정 방법 및 장치
KR101022904B1 (ko) 2009-08-03 2011-03-16 삼성전기주식회사 터치스크린을 구비한 휴대용 단말기의 맥박측정 방법
JP6535185B2 (ja) 2015-03-04 2019-06-26 エイブリック株式会社 湿度センサ
CN107850497A (zh) 2015-03-06 2018-03-27 英属哥伦比亚大学 基于通过压电离子层中的移动离子的重新分布产生的电信号进行压力感测的方法和传感器
US10299729B2 (en) * 2015-10-23 2019-05-28 Google Llc Heart rate detection with multi-use capacitive touch sensors
EP3435855B1 (en) * 2016-03-29 2023-05-10 The Board of Trustees of the Leland Stanford Junior University Proximity sensor circuits and related sensing methods
KR102650999B1 (ko) 2016-11-02 2024-03-22 엘지디스플레이 주식회사 압력 터치 센서 일체형 유기 발광 표시 장치
KR102254884B1 (ko) * 2016-12-28 2021-05-24 엘지전자 주식회사 전자장치
KR102343806B1 (ko) * 2017-05-16 2021-12-28 삼성디스플레이 주식회사 터치 센서 및 이를 포함하는 표시 장치
JP7007121B2 (ja) * 2017-07-10 2022-01-24 株式会社ジャパンディスプレイ 表示装置
KR102452251B1 (ko) * 2017-08-04 2022-10-11 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치
KR102418780B1 (ko) * 2017-09-15 2022-07-11 삼성디스플레이 주식회사 생체 인증 정보 검출 장치 및 이를 갖는 표시 장치
KR102367826B1 (ko) * 2017-10-20 2022-02-24 엘지디스플레이 주식회사 터치 스크린 일체형 표시 장치와 그의 제조방법

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