KR20210024346A - 표시 장치 및 표시 장치의 구동 방법 - Google Patents

표시 장치 및 표시 장치의 구동 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 복수의 화소들을 포함하는 표시 영역 및 상기 표시 영역의 적어도 일측을 둘러싸는 비표시 영역을 포함하는 표시 패널, 상기 표시 영역에 적어도 일부가 중첩되고, 입사되는 광을 선택적으로 통과시키기 위한 개구부들을 포함하는 차광층, 상기 화소들 및 상기 차광층으로 전원을 공급하는 전원 공급 장치를 포함하되, 상기 전원 공급 장치는, 표시 기간 동안, 상기 표시 영역에서 표시될 영상의 종류에 대응하여 상이한 전압값을 갖는 제어 전원을 상기 차광층에 인가하는 표시 장치 및 그의 구동 방법에 관한 것이다.

Description

표시 장치 및 표시 장치의 구동 방법{DISPLAY DEVICE AND DRIVING METHOD THEREOF}
본 발명은 표시 장치 및 표시 장치의 구동 방법에 관한 것이다.
최근, 스마트 폰이나 태블릿 PC 등과 같은 표시 장치가 다방면으로 활용되면서, 사용자의 지문 등을 이용한 생체 정보 인증 방식이 폭 넓게 이용되고 있다. 지문 센싱 기능을 제공하기 위하여, 지문 센서가 표시 장치에 내장되거나 부착되는 형태로 제공될 수 있다.
지문 센서는, 일 예로, 광 감지 방식의 센서로 구성될 수 있다. 광 감지 방식의 지문 센서는 광원과, 렌즈 및 광 센서 어레이를 구비할 수 있다. 이러한 지문 센서를 표시 패널에 부착하게 되면, 표시 장치의 두께가 증가하고 제조 비용이 상승할 수 있다.
본 발명은 화소들 내의 유기 발광 다이오드들을 광원으로 사용하고, 광원에서 출사된 광의 반사광을 선택적으로 투과시키는 차광층을 구비하는 지문 센서 일체형 표시 장치 및 표시 장치의 구동 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 차광층에 전원을 인가하여 인접한 화소들에 전계 효과를 전달하여 화소들 내의 트랜지스터들에 대한 특성 변화를 유도하는 표시 장치 및 표시 장치의 구동 방법을 제공하기 위한 것이다.
복수의 화소들을 포함하는 표시 영역 및 상기 표시 영역의 적어도 일측을 둘러싸는 비표시 영역을 포함하는 표시 패널, 상기 표시 영역에 적어도 일부가 중첩되고, 입사되는 광을 선택적으로 통과시키기 위한 개구부들을 포함하는 차광층, 상기 화소들 및 상기 차광층으로 전원을 공급하는 전원 공급 장치를 포함하되, 상기 전원 공급 장치는, 표시 기간 동안, 상기 표시 영역에서 표시될 영상의 종류에 대응하여 상이한 전압값을 갖는 제어 전원을 상기 차광층에 인가할 수 있다.
상기 전원 공급 장치는, 상기 표시 영역에서 표시될 영상이 정지 영상이면 제1 제어 전원을 상기 차광층에 인가하고, 상기 표시 영역에서 표시될 영상이 동적 영상이면 상기 제1 제어 전원보다 낮은 전압값을 갖는 제2 제어 전원을 상기 차광층에 인가할 수 있다.
상기 제1 제어 전원은, 파시티브 전압값을 갖고, 상기 제2 제어 전원은, 네거티브 전압값을 가질 수 있다.
상기 전원 공급 장치는, 지문 센싱 기간 동안 상기 제1 제어 전원보다 낮은 전압값을 갖는 제3 제어 전원을 상기 차광층에 인가하되, 상기 제3 제어 전원은, 상기 제2 제어 전원과 동일하거나 상이한 전압값을 가질 수 있다.
상기 전원 공급 장치는, 상이한 전압값을 갖는 복수 개의 전원들을 생성하는 전원 변환부 및 상기 복수 개의 전원들 중 어느 하나를 상기 제어 전원으로 상기 차광층에 인가하는 멀티플렉서를 포함할 수 있다.
상기 표시 영역에서 표시될 영상의 종류에 대응하는 멀티플렉서 제어신호를 상기 멀티플렉서로 공급하는 타이밍 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.
상기 복수 개의 전원들은, 상기 화소들을 구동하기 위한 고전위 패널 구동 전원 및 저전위 패널 구동 전원을 포함하고, 상기 멀티플렉서는, 상기 멀티플렉서 제어신호에 기초하여 상기 고전위 패널 구동 전원 및 상기 저전위 패널 구동 전원 중 어느 하나를 상기 제어 전원으로 상기 차광층에 인가할 수 있다.
상기 전원 공급 장치는, 상기 복수 개의 전원들의 전압값을 제어하기 위한 제어 신호를 상기 전원 변환부로 제공하는 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.
상기 멀티플렉서는, 상기 표시 패널의 상기 비표시 영역에 배치되고, 상기 전원 변환부는, 상기 표시 패널에 전기적으로 연결되는 인쇄 회로 기판에 배치될 수 있다.
상기 표시 패널은, 상기 전원 변환부에서 생성되는 고전위 패널 구동 전원을 상기 화소들로 전달하는 제1 전원선, 상기 전원 변환부에서 생성되는 저전위 패널 구동 전원을 상기 화소들로 전달하는 제2 전원선 및 상기 멀티플렉서로부터 출력되는 상기 제어 전원을 상기 차광층으로 전달하는 제3 전원선을 포함할 수 있다.
상기 멀티플렉서는, 상기 전원 변환부로부터 상기 복수 개의 전원선을 공급받도록 상기 전원 변환부에 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 복수 개의 전원들은, 상기 고전위 패널 구동 전원 및 상기 저전위 패널 구동 전원을 포함하 고, 상기 멀티플렉서는, 상기 제1 전원선 및 상기 제2 전원선에 전기적으로 연결되어 상기 고전위 패널 구동 전원 및 상기 저전위 패널 구동 전원을 공급받을 수 있다.
상기 표시 패널은, 기판, 상기 복수의 화소들을 구동하기 위한 복수의 회로 소자들이 배치되는 회로 소자층 및 상기 회로 소자층 상에 제공되고 발광 소자들을 포함하는 발광 소자층을 포함하고, 상기 차광층은, 상기 기판과 상기 회로 소자층 사이에 배치될 수 있다.
상기 차광층에 상기 제어 전원이 인가되면, 상기 차광층의 전계 효과에 의해 상기 복수의 회로 소자들의 소자 특성이 변화될 수 있다.
상기 개구부들을 통과하여 입사되는 광을 센싱하여 대응되는 센싱 신호를 출력하는 복수 개의 광 센서들 및 상기 센싱 신호에 기초하여 사용자의 지문을 검출하는 지문 검출부를 더 포함할 수 있다.
복수의 화소들을 포함하는 표시 영역 및 상기 표시 영역의 적어도 일측을 둘러싸는 비표시 영역을 포함하는 표시 패널과, 상기 표시 영역에 적어도 일부가 중첩되고, 입사되는 광을 선택적으로 통과시키기 위한 개구부들을 포함하는 차광층을 포함하는 표시 장치의 구동 방법은, 상이한 전압값을 갖는 복수 개의 전원들을 생성하는 단계, 표시 기간 동안 상기 표시 영역에서 표시될 영상의 종류를 판단하는 단계 및 기 판단된 영상의 종류에 대응하여 상기 복수 개의 전원들 중 어느 하나를 상기 차광층에 인가하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 복수 개의 전원들 중 어느 하나를 상기 차광층에 인가하는 단계는, 상기 표시 영역에서 표시될 영상이 정지 영상이면 상기 복수 개의 전원들 중 하나를 제1 제어 전원으로 상기 차광층에 인가하는 단계 및 상기 표시 영역에서 표시될 영상이 동적 영상이면 상기 복수 개의 전원들 중 다른 하나를 제2 제어 전원으로 상기 차광층에 인가하는 단계를 포함하되, 상기 제2 제어 전원은 상기 제1 제어 전원보다 낮은 전압값을 가질 수 있다.
지문 센싱 기간 동안 상기 제1 제어 전원보다 낮은 전압값을 갖는 제3 제어 전원을 상기 차광층에 인가하는 단계를 더 포함하되, 상기 제3 제어 전원은, 상기 제2 제어 전원과 동일하거나 상이한 전압값을 가질 수 있다.
상기 복수 개의 전원들을 생성하는 단계는, 상기 화소들을 구동하기 위한 고전위 패널 구동 전원 및 저전위 패널 구동 전원을 생성하는 단계를 포함하고, 상기 복수 개의 전원들 중 어느 하나를 상기 차광층에 인가하는 단계는, 상기 고전위 패널 구동 전원 및 상기 저전위 패널 구동 전원 중 어느 하나를 상기 차광층에 인가하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 지문 센싱 기간 동안, 상기 개구부들을 통과하여 입사되는 광에 기초하여 사용자의 지문을 검출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 표시 장치 및 표시 장치의 구동 방법은 표시 패널 내에 지문 센서를 내장시킴으로써 지문 센서 기능을 갖는 표시 장치의 제조 비용을 줄이면서 박형화를 구현할 수 있게 한다.
또한, 본 발명에 따른 표시 장치 및 표시 장치의 구동 방법은 차광층을 통해 화소들 내의 트랜지스터들에 전계 효과를 인가하고, 그에 따라 트랜지스터들의 특성을 변화시킴으로써 화소들 내의 유기 발광 다이오드들의 출광 효율을 향상시키고 지문 센싱의 정확도를 향상시킬 수 있게 한다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 장치를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차광층을 나타내는 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 4는 도 3의 BB 영역을 확대한 단면도이다.
도 5 내지 도 8은 본 차광층에 인가되는 전압에 의한 회로 소자층 내의 트랜지스터들의 특성 변화를 설명하기 위한 그래프들이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 10a 및 도 10b는 도 9에 도시된 전원 공급부, 타이밍 컨트롤러 및 멀티플렉서의 일 실시 예를 나타낸 블록도이다.
도 11은 도 10a 및 도 10b에 도시된 전원 변환부의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 12는 도 10a 및 도 10b에 도시된 멀티플렉서의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 표시 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 14는 도 13에 도시된 전원 공급부, 타이밍 컨트롤러 및 멀티플렉서의 일 실시 예를 나타낸 블록도이다.
도 15는 도 14에 도시된 멀티플렉서의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 장치의 구동 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 17은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 표시 장치의 구동 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 보다 상세하게 설명한다. 도면상의 동일한 구성 요소에 대해서는 동일하거나 유사한 참조 부호를 사용한다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 장치를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
표시 장치는 다양한 형상으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 표시 장치는 서로 평행한 두 쌍의 변들을 가지는 직사각형의 판상으로 제공될 수 있다. 표시 장치는 영상 표시 방향으로 임의의 시각 정보, 예를 들어, 텍스트, 비디오, 사진, 2차원 또는 3차원 영상 등을 표시할 수 있다.
표시 장치는 전체 또는 적어도 일부가 가요성(flexibility)을 가질 수 있다. 예를 들어, 표시 장치는 전체 영역에서 가요성을 가질 수 있으며, 또는 가요성 영역에 대응하는 영역에서 가요성을 가질 수 있다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 표시 장치는 표시 패널(100) 및 표시 패널(100)에 전기적으로 연결되는 인쇄 회로 기판(PCB)을 포함할 수 있다.
표시 패널(100)은 표시 영역(AA) 및 비표시 영역(NA)을 포함한다. 표시 영역(AA)은 다수의 화소(PXL, 또는 부화소로 명명될 수 있음)들이 제공되는 영역으로서, 활성 영역(Active Area)으로 명명될 수 있다. 다양한 실시 예에서, 화소(PXL)들 각각은 적어도 하나의 발광 소자를 포함할 수 있다. 발광 소자는 유기 발광 다이오드, 또는 마이크로 내지 나노 스케일 범위의 크기를 가지는 초소형 무기 발광 다이오드일 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되지 않는다. 표시 패널(100)은 외부에서 입력되는 영상 데이터에 대응하여 화소(PXL)들을 구동함으로써 표시 영역(AA)에 영상을 표시한다.
본 발명의 다양한 실시 예에서, 표시 패널(100)은 표시 영역(AA)에 제공되는 다수의 광 센서(PHS)들을 더 포함할 수 있다. 광 센서(PHS)들은 표시 패널(100)의 양면 중, 영상이 표시되는 면(예를 들어, 전면)에 대향되는 이면(예를 들어, 배면)에 배치될 수 있다. 그러나 본 발명은 이로써 한정되지 않는다.
광 센서(PHS)들은 광원에서 출사된 광이 사용자 손가락에 의해 반사되는 것을 감지하고, 반사광을 분석하여 사용자의 지문을 감지할 수 있다. 이하에서는 광 센서(PHS)들이 지문 감지 용도로 사용되는 것을 예로 들어 본 발명을 설명하지만, 다양한 실시 예에서, 광 센서(PHS)들은 터치 센서나 스캐너 등과 같이 다양한 기능을 수행하기 위한 용도로 사용될 수 있다.
광 센서(PHS)들은 표시 영역(AA) 내에 배치될 수 있다. 이때, 광 센서(PHS)들은 표시 영역(AA)에 제공되는 화소(PXL)들 중 적어도 일부 또는 전체와 중첩되거나, 화소(PXL)들의 주변에 배치될 수 있다. 예를 들어, 광 센서(PHS)들 중 적어도 일부 또는 전부는 화소(PXL)들 사이에 제공될 수 있다.
광 센서(PHS)들이 화소(PXL)들에 인접하게 마련되는 실시 예에서, 광 센서(PHS)들은 표시 영역(AA)에 배치된 적어도 하나의 화소(PXL)에 마련된 발광 소자를 광원으로 사용할 수 있다. 이러한 실시 예에서, 광 센서(PHS)들은 표시 영역(AA)의 화소(PXL)들, 특히 화소(PXL)들에 마련된 발광 소자들과 함께 광 감지 방식의 지문 센서를 구성할 수 있다. 이와 같이, 별도의 외부 광원 없이 화소(PXL)들을 광원으로 이용하여 지문 센서 내장형 표시 장치를 구성할 경우, 광 감지 방식의 지문 센서를 구비한 표시 장치의 모듈 두께가 감소되고, 제조 비용이 절감될 수 있다.
표시 패널(100)은 차광층(PHL)을 포함하여 구성될 수 있다. 차광층(PHL)은 복수의 핀홀(PIH)들을 포함할 수 있다. 핀홀(PIH)들은 광학적인 홀을 의미할 수 있는 것으로서, 투광홀의 일종일 수 있다.
차광층(PHL)은 광 센서(PHS)들과 화소(PXL)들 사이에 배치되어 광 센서(PHS)들로 입사되는 광의 일부를 차단할 수 있다. 예를 들어, 차광층(PHL)은 표시 패널(100)의 상단에 접촉되는 물체, 예를 들어 손가락에서 반사되는 광(이하, 반사광이라 함)을 선택적으로 차단 및 통과시킬 수 있다. 차광층(PHL)으로 입사되는 광 중 일부는 차단되고, 나머지 일부는 핀홀(PIH)들을 통과하여 차광층(PHL) 하부의 광 센서(PHS)들에 도달할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 차광층(PHL)은 표시 영역(AA)에 대응하여 배치될 수 있다. 예를 들어, 차광층(PHL)은 도 1a 및 도 1b에 도시된 것과 같이 표시 영역(AA)보다 큰 크기를 가짐으로써, 일부가 비표시 영역(NA)에 중첩될 수 있다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 이로써 한정되지 않으며, 다른 실시 예들에서 차광층(PHL)은 표시 영역(AA)과 동일하거나 그보다 작은 크기를 가질 수도 있다.
비표시 영역(NA)은 표시 영역(AA)의 주변에 배치되는 영역으로서, 비활성 영역(Non-active Area)으로 명명될 수 있다. 다양한 실시 예에서, 비표시 영역(NA)은 표시 패널(100) 상에서 표시 영역(AA)을 제외한 나머지 영역을 포괄적으로 의미할 수 있다.
비표시 영역(NA)의 일측에는 주사선(미도시)을 통해 화소(PXL)들로 주사 신호를 인가하는 주사 구동부(210)가 배치될 수 있다. 도 1a 및 도 1b의 실시 예에서는 주사 구동부(210)가 표시 패널(100)의 비표시 영역(NA)에 구비되는 실시 예가 도시되지만, 본 발명의 실시 예는 이로써 한정되지 않는다. 즉, 다른 실시 예들에서, 주사 구동부(210)는 후술되는 인쇄 회로 기판(PCB) 등에 마련될 수 있다.
비표시 영역(NA)에는 복수의 패드(P)들이 배치될 수 있다. 패드(P)들은 절연층에 의해 덮이지 않고 노출되어, 후술되는 인쇄 회로 기판(PCB)과 전기적으로 연결될 수 있다.
패드(P)들은 대응되는 배선들을 통해 화소(PXL)들, 주사 구동부(210) 및 차광층(PHL)과 연결될 수 있다. 배선들은 화소(PXL)들, 주사 구동부(210) 차광층(PHL)에 전기적 신호를 공급할 수 있다.
배선들은 예를 들어, 화소(PXL)들로 데이터 신호들을 공급하며, 제2 방향(DR2)으로 연장되는 복수의 데이터선들(D1~Dm)을 포함할 수 있다. 또한, 배선들은 주사 구동부(210)로 주사 구동제어신호를 공급하기 위한 제어 신호선을 포함할 수 있다.
또한, 배선들은 화소(PXL)들로 제1 패널 구동 전원(예를 들어, 고전위 패널 구동 전원)을 인가하기 위한 제1 전원선(PL1) 및 제2 패널 구동 전원(예를 들어, 저전위 패널 구동 전원)을 인가하기 위한 제2 전원선(PL2)을 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 제2 전원선(PL2)은 표시 영역(AA)의 3개의 측면을 둘러싸도록 배치될 수 있다.
또한, 배선들은 차광층(PHL)으로 제어 전원을 인가하기 위한 제3 전원선(PL3)을 포함할 수 있다. 다양한 실시 예에서, 제3 전원선(PL3)은 멀티플렉서(MUX)와 연결될 수 있다.
배선들은 상술한 것으로 한정되지 않으며, 다양한 실시 예에서 추가적인 제어 신호선들, 추가적인 전원선들 및 패드(P)들 중 일부를 구성하는 더미 패드들에 연결되는 더미선들을 더 포함할 수 있다.
멀티플렉서(MUX)는 도 1a에 도시된 것과 같이, 패드(P)들 및 회로 기판 패드(PCB-P)들을 통해 전원 공급부(230)로부터 직접 공급되는 복수 개의 전원들 중 어느 하나를 제3 전원선(PL3)으로 출력할 수 있다. 또는, 멀티플렉서(MUX)는 도 1b에 도시된 것과 같이 제1 전원선(PL1) 및 제2 전원선(PL2)에 전기적으로 연결되어, 제1 전원선(PL1) 및 제2 전원선(PL2)으로 인가되는 전원들 중 어느 하나를 제3 전원선(PL3)을 출력할 수 있다.
인쇄 회로 기판(PCB)은 리지드 회로기판 또는 플렉서블 회로기판일 수 있다. 인쇄 회로 기판(PCB)은 표시 패널(100)에 직접 결합되거나, 또 다른 회로 기판을 통해 표시 패널(100)에 연결될 수 있다.
인쇄 회로 기판(PCB)은 표시 패널(100)과 전기적으로 연결되는 회로 기판 패드(PCB-P)들을 포함할 수 있다. 도 1a 및 도 1b에서는 도시가 생략되었으나, 인쇄 회로 기판(PCB)은 회로 기판 패드(PCB-P)들과 후술되는 데이터 구동부(220), 전원 공급부(230), 타이밍 컨트롤러(240) 및 지문 검출부(250)를 연결하는 배선들을 더 포함할 수 있다.
인쇄 회로 기판(PCB)은 화소(PXL)들과 데이터선들(D1~Dm)을 통해 연결되어 데이터 신호를 인가하는 데이터 구동부(220)가 배치될 수 있다. 도 1a 및 도 1b의 실시 예에서는 데이터 구동부(220)가 인쇄 회로 기판(PCB)에 구비되는 실시 예가 도시되지만, 본 발명의 실시 예는 이로써 한정되지 않는다. 즉, 다른 실시 예들에서, 데이터 구동부(220)는 표시 패널(100)의 비표시 영역(NA) 등에 마련될 수 있다.
인쇄 회로 기판(PCB)은 다른 구성 요소들로 전원을 인가하기 위한 전원 공급부(230)를 포함할 수 있다. 전원 공급부(230)는 인쇄 회로 기판(PCB) 상에서 데이터 구동부(220)와 연결되어, 데이터 구동부(220)로 필요한 전원을 인가할 수 있다. 또한, 전원 공급부(230)는 회로 기판 패드(PCB-P) 및 패드(P)를 통해 주사 구동부(210), 제1 전원선(PL1), 제2 전원선(PL2) 및 멀티플렉서(MUX)와 연결되어, 주사 구동부(210), 화소(PXL) 및 차광층(PHL)에 전원을 공급할 수 있다.
인쇄 회로 기판(PCB)은 표시 패널(100)의 동작을 제어하는 타이밍 컨트롤러(240)가 배치될 수 있다. 타이밍 컨트롤러(240)는 한 프레임 내의 표시 기간 동안, 표시 영역(AA)의 화소(PXL)들을 순차적으로 주시하면서 화소(PXL)들로 영상 데이터에 대응하는 데이터 신호를 공급할 수 있도록 주사 구동부(210)와 데이터 구동부(220)를 구동할 수 있다. 그러면, 표시 패널(100)은 영상 데이터에 대응하는 영상을 표시할 수 있다. 또한, 타이밍 컨트롤러(240)는 주사 구동부(210), 데이터 구동부(220), 차광층(PHL) 및 화소(PXL)들로 필요한 전원들(예를 들어, 드라이버 구동 전원, 제어 전원 및/또는 패널 구동 전원)을 공급할 수 있도록 전원 공급부(230)를 구동할 수 있다.
일 실시 예에서, 타이밍 컨트롤러(240)는 한 프레임 내의 지문 센싱 기간 동안 화소(PXL)들로 지문 센싱을 위한 구동 신호를 공급할 수 있다. 지문 센싱 기간은 매 프레임 또는 기설정된 간격의 프레임마다 프레임 내에 마련될 수 있다. 또는, 지문 센싱 기간은, 표시 패널(100) 상에서 터치 입력이 감지되는 동안 프레임의 일부 또는 전부에 마련될 수 있다
지문 센싱 기간 동안 화소(PXL)들로 공급되는 구동 신호는 화소(PXL)들이 발광하여 광 센서(PHS)를 위한 광원으로서 동작하도록 하기 위해 제공될 수 있다. 이러한 실시 예에서, 지문 센싱을 위한 구동 신호는, 표시 패널(100) 내의 특정 영역에 마련되는 화소(PXL)들, 예를 들어, 표시 영역(AA)에 마련되는 화소(PXL)들로 제공될 수 있다. 다양한 실시 예에서, 지문 센싱을 위한 구동 신호는 지문 검출부(250)에 의하여 제공될 수 있다.
지문 검출부(250)는 광 센서(PHS)들을 구동하기 위한 구동 신호를 광 센서(PHS)들로 전달하고, 광 센서(PHS)들로부터 수신되는 센싱 신호에 기초하여 사용자 지문을 검출할 수 있다.
데이터 구동부(220), 전원 공급부(230), 타이밍 컨트롤러(240) 및 지문 검출부(250) 각각은 집적 칩의 형태로 인쇄 회로 기판(PCB)에 실장될 수 있다. 또는, 데이터 구동부(220), 전원 공급부(230), 타이밍 컨트롤러(240) 및 지문 검출부(250) 중 적어도 2개가 하나의 집적 칩의 형태로 인쇄 회로 기판(PCB)에 실장될 수 있다.
한편, 도 1a 및 도 1b에서는, 표시 영역(AA)에 대하여 핀홀(PIH)들 및 광 센서(PHS)들이 배치되는 실시 예가 도시되지만, 본 발명의 기술적 사상은 이로써 한정되지 않는다. 즉, 다양한 실시 예에서, 표시 영역(AA)의 적어도 일부 영역이 센싱 영역으로 설정될 수 있고, 핀홀(PIH)들 및 광 센서(PHS)들은 센싱 영역 내에 배치될 수 있다. 이러한 실시 예에서, 차광층(PHL)의 크기는 센싱 영역의 크기에 대응되거나 그보다 클 수 있다. 차광층(PHL)의 크기가 센싱 영역의 크기보다 큰 실시 예에서, 차광층(PHL)은 표시 영역(AA)과 동일하거나 그보다 작은 크기를 가질 수 있고, 또는 도 1a 및 도 1b에 도시된 것과 같이 표시 영역(AA)보다 큰 크기를 가질 수 있다.
또한, 도 1a 및 도 1b에서는 멀티플렉서(MUX)와 전원 공급부(230)를 분리하여 도시하였으나, 개념적으로 멀티플렉서(MUX)와 전원 공급부(230)는 차광층(PHL)으로 제어 전원을 공급하기 위한 하나의 전원 공급 장치를 구성할 수 있다. 이하의 실시 예들에서도 동일하다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차광층을 나타내는 평면도이다. 구체적으로, 도 2는 도 1a 및 도 1b에 도시된 형태의 차광층(PHL)을 도시한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 차광층(PHL)은 차광성 마스크(LBM)와, 차광성 마스크(LBM)에 분포된 다수의 핀홀(PIH)들을 포함할 수 있다.
차광성 마스크(LBM)는 차광성 및/또는 흡광성 물질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 차광성 마스크(LBM)는 각각의 핀홀(PIH)이 배치되는 영역에서 국부적으로 개구된 불투명 금속층으로 구성될 수 있다. 다만, 차광성 마스크(LBM)의 구성 물질이 금속에 한정되지는 않으며, 차광성 마스크(LBM)는 빛의 투과를 차단할 수 있는 다양한 물질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 차광성 마스크(LBM)는 현재 공지된 블랙 매트릭스 물질로 구성될 수도 있다.
핀홀(PIH)들은 차광성 마스크(LBM)에 분산된 개구부들일 수 있다. 즉, 핀홀(PIH)들은 차광성 마스크(LBM)의 적어도 일 영역이 제거되어 개구된 빈 공간으로, 차광성 마스크(LBM)를 관통하는 관통홀일 수 있다. 또는, 핀홀(PIH)들은 입사되는 광 중 일부만을 선택적으로 투과시킬 수 있도록 투명 또는 반투명하게 구성되는 광학적 홀로써, 투광홀일 수도 있다.
핀홀(PIH)들은 일정 크기 및 간격을 가지도록 차광성 마스크(LBM)에 균일하거나 불규칙한 패턴으로 분산될 수 있다. 핀홀(PIH)들은 입사되는 광의 회절을 방지하면서, 보다 또렷한 지문의 형태를 감지할 수 있을 정도의 적절한 크기 및 간격으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 핀홀(PIH)들의 폭은 광의 회절을 방지하기 위하여 입사되는 광의 파장에 대하여 대략 10배 이상으로 설정될 수 있다. 또한, 핀홀(PIH)들 사이의 간격은 차광층(PHL)과 광 센서(PHS)들 사이의 거리, 입사되는 광의 파장, 핀홀(PIH)들에 대하여 요구되는 관측 시야(시야각, Field Of View: FOV)를 기초로 결정될 수 있다.
도 2의 실시 예에서, 핀홀(PIH)들은 직사각형으로 도시되지만, 본 발명의 기술적 사상은 이로써 한정되지 않는다. 즉, 다양한 실시 예에서, 핀홀(PIH)들은 직사각형, 원형, 타원형, 다각형 등 다양한 형태를 가질 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되지는 않으며, 핀홀(PIH)들의 크기, 형상, 개수, 해상도 및/또는 배열 구조 등은 다양하게 변경될 수 있다.
차광층(PHL)은 일부 광만을 선택적으로 투과시키고 나머지 광에 대한 차단을 수행하기 위한 광학계를 구성할 수 있다. 이러한 차광층(PHL)은 앞서 설명한 광 센서(PHS)들과 함께 지문 센서를 구성할 수 있다. 또한, 차광층(PHL)은 표시 패널(100)의 회로 소자층과 일체로 구성될 수 있다. 이 경우, 광 감지 방식의 지문 센서를 구비하는 표시 장치의 모듈 두께를 저감 또는 최소화할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 장치는 표시 패널(100)과 표시 패널(100)의 일면에 배치된 센서층(PSL)을 포함할 수 있다.
표시 패널(100)은 영상을 표시할 수 있다. 표시 패널(100)의 종류는 영상을 표시하는 것으로서 특별히 한정되는 것은 아니다. 표시 패널(100)은 유기 발광 표시 패널(Organic Light Emitting Display panel, OLED panel)과 같은 자발광이 가능한 표시 패널일 수 있다. 또한, 표시 패널(100)은 액정 표시 패널(Liquid Crystal Display panel, LCD panel), 전기 영동 표시 패널(Electro-Phoretic Display panel, EPD panel) 및 일렉트로웨팅 표시 패널(Electro-Wetting Display panel, EWD panel)과 같은 비발광성 표시 패널일 수 있다. 표시 패널(100)이 비발광성 표시 패널로 구성되는 경우, 표시 장치는 표시 패널(100)로 광을 공급하는 백라이트 유닛을 구비할 수 있다.
표시 패널(100)은 기판(SUB), 기판(SUB)의 일면(예를 들어, 상부면) 상에 순차적으로 배치되는 회로 소자층(BPL), 발광 소자층(LDL), 제1 보호층(PTL1), 제1 점착층(ADL1) 및 윈도우(WIN)를 포함할 수 있다. 또한, 표시 장치는 기판(SUB)의 다른 일면(예를 들어, 하부면) 상에 순차적으로 배치되는 제2 점착층(ADL2), 제2 보호층(PTL2)을 포함할 수 있다.
기판(SUB)은 표시 패널(100)의 베이스 기재로서, 실질적으로 투명한 투광성 기판일 수 있다. 기판(SUB)은, 유리 또는 강화 유리를 포함한 경성 기판(rigid substrate), 또는 플라스틱 재질의 가요성 기판(flexible substrate)일 수 있다. 다만, 기판(SUB)의 재질이 이에 한정되지는 않으며, 상기 기판(SUB)은 다양한 물질로 구성될 수 있다.
기판(SUB)은 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같은 표시 영역(AA) 및 비표시 영역(NA)을 포함할 수 있다. 그리고, 표시 영역(AA)은 각각의 화소(PXL)가 배치 및/또는 형성되는 복수의 화소 영역(PXA)들을 포함할 수 있다.
회로 소자층(BPL)은 기판(SUB)의 일면에 배치되며, 적어도 하나의 도전층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 회로 소자층(BPL)은 화소(PXL)들의 화소 회로를 구성하는 복수의 회로 소자들과, 화소(PXL)들을 구동하기 위한 각종 전원 및 신호를 공급하기 위한 배선들을 포함할 수 있다. 이 경우, 회로 소자층(BPL)은 적어도 하나의 트랜지스터 및 커패시터 등과 같은 각종 회로 소자들과, 이에 연결되는 배선들을 구성하기 위한 복수의 도전층들을 포함할 수 있다. 또한, 회로 소자층(BPL)은 복수의 도전층들 사이에 제공된 적어도 하나의 절연층을 포함할 수 있다. 또한, 회로 소자층(BPL)은 기판(SUB)의 비표시 영역(NA)에 배치되어 화소(PXL)들에 연결된 배선들에 대응하는 전원 및 신호를 공급하는 배선부를 포함할 수 있다.
발광 소자층(LDL)은 회로 소자층(BPL)의 일면에 배치될 수 있다. 발광 소자층(LDL)은, 컨택홀 등을 통해 회로 소자층(BPL)의 회로 소자들 및/또는 배선들에 연결되는 복수의 발광 소자(LD)들을 포함할 수 있다. 발광 소자(LD)들은 유기 발광 다이오드이거나 무기 결정 구조를 성장시킨 구조를 이용한 초소형의 발광 소자일 수 있다. 일 실시 예에서, 복수의 발광 소자(LD)들은 각각의 화소 영역(PXA)에 적어도 하나가 배치될 수 있다.
화소(PXL)들 각각은 회로 소자층(BPL)에 배치된 회로 소자들과 회로 소자층(BPL) 상부의 발광 소자층(LDL)에 배치된 적어도 하나의 발광 소자(LD)를 포함할 수 있다. 화소(PXL)의 구조에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
제1 보호층(PTL1)은 표시 영역(AA)을 커버하도록 발광 소자층(LDL)의 상부에 배치될 수 있다. 제1 보호층(PTL1)은 박막 봉지층(thin film encapsulation: TFE) 또는 봉지 기판과 같은 밀봉 부재를 포함할 수 있고, 상기 밀봉 부재 외에도 보호 필름 등을 추가적으로 포함할 수 있다.
제1 점착층(ADL1)은 제1 보호층(PTL1)과 윈도우(WIN)의 사이에 배치되어 제1 보호층(PTL1)과 윈도우(WIN)를 결합한다. 제1 점착층(ADL1)은 OCA(optical clear adhesive)와 같은 투명 접착제를 포함할 수 있으며, 이외에 다양한 접착 물질을 포함할 수 있다.
윈도우(WIN)는 표시 패널(100)을 포함하는 표시 장치의 모듈 최상단에 배치되는 보호 부재로서, 실질적으로 투명한 투광성 기판일 수 있다. 이러한 윈도우(WIN)는 유리 기판, 플라스틱 필름, 플라스틱 기판으로부터 선택된 다층 구조를 가질 수 있다. 윈도우(WIN)는 경성 또는 가요성의 기재를 포함할 수 있으며, 윈도우(WIN)의 구성 물질이 특별히 한정되지는 않는다.
본 발명의 다양한 실시 예에서, 표시 장치는 도시되지 않은 편광판 및/또는 터치 센서층(터치 전극층) 등을 더 포함할 수도 있다. 예를 들어, 표시 장치는 제1 보호층(PTL1)과 윈도우(WIN)의 사이에 배치되는 편광판 및/또는 터치 센서층을 더 포함할 수 있다.
제2 보호층(PTL2)은 기판(SUB)의 다른 일면에 배치될 수 있다. 제2 보호층(PTL2)은 제2 점착층(ADL2)에 의해 기판(SUB)에 결합될 수 있다.
제2 점착층(ADL2)은 기판(SUB)과 제2 보호층(PTL2)을 견고하게 결합(또는 부착)할 수 있다. 제2 점착층(ADL2)은 OCA와 같은 투명 접착제를 포함할 수 있다. 제2 점착층(ADL2)은 접착면과 접착시키기 위한 압력이 가해질 때 접착 물질이 작용하는 감압 접착제(PSA: Pressure Sensitive Adhesive)를 포함할 수 있다. 제2 점착층(ADL2)이 감압 접착제를 포함하는 경우, 상온에서 별도의 열 처리나 UV 처리 없이 압력만으로 접착면에 부착될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 제2 점착층(ADL2)은 특정 광을 흡수하는 물질을 포함하거나 상기 특정 광을 차단하는 물질을 포함할 수 있다. 일 예로, 제2 점착층(ADL2)은 높은 에너지 밀도를 갖는 적외선을 흡수하는 적외선 흡수 물질을 포함하거나 상기 적외선을 차단하는 적외선 차단 물질을 포함할 수 있다.
적외선 흡수 물질은, 예를 들어 ATO(Antimon-Tin Oxide), ITO(Indium Tin Oxide), 텅스텐 산화물, 카본 블랙 등을 포함하는 무기계 산화물, Ag 등의 금속을 포함할 수 있다. 무기계 산화물의 경우, 가시광선 영역의 광을 선택적으로 투과하며 적외선을 흡수할 수 있다. 또한, 적외선 흡수 물질은, 일 예로, 유기계 염료를 포함할 수 있다. 유기계 염료로는, 일 예로, 표시 패널(100)에 구비되는 컬러 필터(미도시)에 사용되는 염료일 수 있다.
적외선 차단 물질은, 일 예로, 붕산염 혼합물, 탄산염 혼합물, 반토 혼합물, 질산염 혼합물, 아질산염 혼합물, 리튬 붕산염과 나트륨 붕산염, 칼륨 붕산염, 마그네슘 붕산염, 칼슘 붕산염, 스트론튬 붕산염, 바륨 붕산염, 나트륨 붕산염, Na2B4Ox, 코레마나이트(colemanite), 리튬 탄산염, 탄산나트륨, 탄산칼륨, 칼슘 탄산염, 방해석, CaCO3, 백운석 및 마그네사이트(magnesite) 중에 선택된 어느 하나 이상일 수 있다. 또한, 적외선 차단 물질은, 니켈디티올계, 디티올계 금속 착체 화합물, 시아닌계, 스크와리움계, 크로코니움계, 디이모늄계, 아미늄계, 암모늄계, 프탈로시아닌계, 나프탈로시아닌계 및 아미늄계, 안트라퀴논계, 나프토퀴논계, 고분자 축합 아조계 피롤, 폴리메틴계 및 프로피린계로부터 선택되는 1종 이상의 염료 중에 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다.
사용자의 손가락이 표시 장치의 표시면(일 예로, 영상이 표시되는 일 면)에 안착되면(혹은 위치하면), 표시 장치는 후술되는 광 센서(PHS)들을 통하여 사용자의 지문을 감지하는 기능을 수행할 수 있다. 사용자의 지문을 감지하는 동안 표시 장치로 외부 광이 유입되면, 외부 광 중 가시광선 영역은 사용자의 손에 의해 차단되지만 적외선은 사용자의 손을 투과하여 광 센서(PHS)들로 입사될 수 있다. 광 센서(PHS)들로 입사되는 적외선은 노이즈로 작용하여 사용자의 손에 의해 반사되는 광의 인지 정확도를 감소시킬 수 있다.
상술한 본 발명의 일 실시 예와 같이, 제2 점착층(ADL2)이 적외선 흡수 물질 및/또는 적외선 차단 물질을 포함할 경우 외부 광의 적외선이 사용자의 손을 투과하더라도 제2 점착층(ADL2)에 의해 적외선이 흡수 및/또는 차단되어 광 센서(PHS)들로 입사되지 않아, 지문 인식 정확도가 향상될 수 있다.
제2 보호층(PTL2)은 외부로부터 산소 및 수분 등이 유입되는 것을 차단하며 단일층 또는 다중층의 형태로 제공될 수 있다. 제2 보호층(PTL2)은 필름 형태로 구성되어 표시 패널(100)의 가요성을 더욱 확보할 수 있다. 제2 보호층(PTL2)은 OCA와 같은 투명 접착제를 포함한 다른 접착층(미도시)을 통해 센서층(PSL)과 결합할 수 있다.
다양한 실시 예에서, 제2 보호층(PTL2)의 하부에는 선택적 광 차단 필름이 더 마련될 수도 있다. 선택적 광 차단 필름은 표시 장치로 유입된 외부 광 중 특정 주파수 영역, 예를 들어 적외선을 차단하여 센서층(PSL)의 광 센서(PHS)들로 해당 광이 입사하는 것을 방지할 수 있다. 상기에서는 선택적 광 차단 필름이 제2 보호층(PTL2)의 하부에 더 마련되는 것으로 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 이로써 한정되지 않는다. 즉, 다른 실시 예에서, 선택적 광 차단 필름은 센서층(PSL)의 상부에만 배치된다면 표시 장치의 어느 레이어에 제공되더라도 무관할 수 있다. 또한, 선택적 광 차단 필름은 적외선을 차단하는 구성 요소가 표시 패널(100) 내에 포함되는 경우, 생략될 수도 있다.
차광층(PHL)은 발광 소자층(LDL)과 후술되는 센서층(PSL) 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 차광층(PHL)은 도 4에 도시된 것과 같이 기판(SUB)과 버퍼층(112) 사이에 배치될 수 있다. 차광층(PHL)은 도 2를 참조하여 설명한 것과 같이 복수 개의 핀홀(PIH)들을 포함할 수 있다.
표시 패널(100)은 손가락의 지문 등에서 반사된 반사광이 각각의 핀홀(PIH)을 투과할 수 있도록 핀홀(PIH)이 배치되는 영역에서 투명하게 형성될 수 있다. 또한, 표시 패널(100)은 지문 감지에 필요한 반사광의 손실을 줄이기 위하여, 소정 각도 범위의 관측 시야(또는, "시야각"이라고도 함)(field of view: FOV)를 만족하는 광이 각각의 핀홀(PIH)을 투과할 수 있도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 표시 패널(100)은, 각각의 핀홀(PIH)이 배치되는 영역을 중심으로, 해당 핀홀(PIH)보다 큰 면적을 가지면서 핀홀(PIH)과 중첩되는 영역에서 투명하게 형성될 수 있다. 이하에서는, 반사광이 투과할 수 있도록 투명하게 형성되는 영역을 "광학적 개구 영역(OPA)"이라 하기로 한다.
각 핀홀(PIH)의 중앙을 기준으로, 원하는 범위의 관측 시야 각도가 θ, 회로 소자층(BPL)의 두께가 q, 회로 소자층(BPL)과 발광 소자층(LDL)의 경계면에 형성되는 광학적 개구 영역(OPA)의 폭이 2p라고 할 때, 2p=2×(q×tanθ)일 수 있다. 일 실시 예에서, 관측 시야는 대략 30도 내지 60도 범위의 각도, 예를 들어 45도일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
핀홀(PIH)들은 소정의 폭(w), 예를 들어 5㎛ 내지 20㎛ 범위의 폭(w)을 가질 수 있고, 이를 고려한 광학적 개구 영역(OPA)의 폭은 2p+w일 수 있다. 이러한 방식으로, 차광층(PHL)으로부터 멀어질수록(즉, 각각 차광층(PHL)의 상부 및 하부 방향으로 갈수록) 표시 장치의 각 층에서 확보해야 할 광학적 개구 영역(OPA)의 폭은 점진적으로 증가할 수 있다.
핀홀(PIH)들의 폭(w)(또는 직경)은 빛의 회절을 방지할 수 있도록 반사광의 파장의 대략 10배 이상, 예를 들어, 대략 4㎛ 또는 5㎛ 이상으로 설정될 수 있다. 또한, 핀홀(PIH)들의 폭(w)은 이미지 블러(image blur)를 방지하고, 보다 또렷하게 지문의 형태를 감지할 수 있을 정도의 크기로 설정될 수 있다. 예를 들어, 핀홀(PIH)들의 폭(w)은 대략 15㎛ 이하로 설정될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되지는 않으며, 핀홀(PIH)들의 폭(w)은 반사광의 파장 대역 및/또는 모듈의 층별 두께 등에 따라 달라질 수도 있다.
인접한 핀홀(PIH)들 사이의 간격(또는, 피치)은, 차광층(PHL)과 센서층(PSL) 사이의 거리 및 반사광의 파장 범위를 고려하여 설정될 수 있다. 예를 들어, 확보하고자 하는 반사광의 관측 시야가 대략 45도라고 할 때, 인접한 핀홀(PIH)들 사이의 간격은 차광층(PHL)과 센서층(PSL) 사이의 거리의 두 배 이상으로 설정될 수 있으며, 상기 거리에 소정의 오차 범위를 합산한 값 이상으로 설정될 수 있다. 이 경우, 각각의 광 센서(PHS)에 의해 관측되는 이미지가 서로 중첩되는 것을 방지할 수 있고, 이에 따라 이미지 블러를 방지할 수 있다.
센서층(PSL)은 표시 패널(100)의 적어도 일 영역과 중첩되도록 표시 패널(100)의 이면(예를 들어, 배면)에 부착된다. 센서층(PSL)은 적어도 표시 영역(AA)에서 표시 패널(100)과 중첩되도록 배치될 수 있다. 이러한 센서층(PSL)은 소정의 해상도 및/또는 간격으로 분산된 복수의 광 센서(PHS)들을 포함할 수 있다. 광 센서(PHS)들 사이의 간격은, 관측 대상물(예를 들어, 지문 영역 등 손가락의 특정 영역)로부터 반사되는 반사광이 이웃한 적어도 두 개의 광 센서(PHS)들로 입사될 수 있도록 조밀하게 설정될 수 있다.
센서층(PSL)의 광 센서(PHS)들은 핀홀(PIH)들을 통과하여 수신되는 반사광에 대응하는 전기적 신호를 센싱 신호로서 출력할 수 있다. 각각의 광 센서(PHS)들로 수신되는 반사광들은 사용자의 손가락에 형성되는 지문의 골(valley)에 의한 것인지 아니면 융선(ridge)에 의한 것인지 여부에 따라 상이한 광 특성(일 예로, 주파수, 파장, 크기 등)을 가질 수 있다. 따라서, 광 센서(PHS)들 각각은 반사광의 광 특성에 대응하여 상이한 전기적 특성을 갖는 센싱 신호를 출력할 수 있다. 광 센서(PHS)들에 의해 출력된 센싱 신호는 영상 데이터로 변환되어 사용자의 지문 식별을 위해 사용될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 표시 장치는 발광 소자층(LDL), 센서층(PSL) 및 차광층(PHL)을 포함하는 지문 센서를 구비한다. 발광 소자층(LDL)은 광 감지 방식 센서의 광원으로도 기능할 수 있는 발광 소자(LD)들을 포함할 수 있다. 센서층(PSL)은 발광 소자층(LDL)으로부터 방출되어 표시 장치의 상부에 위치한 물체(예를 들어, 손가락의 지문 영역)로부터 반사된 반사광을 수광하는 광 센서(PHS)들을 포함할 수 있다. 차광층(PHL)은 발광 소자층(LDL)과 센서층(PSL)의 사이에 배치되어 반사광을 선택적으로 투과시키는 핀홀(PIH)들을 포함할 수 있다.
한편, 표시 장치는 화소(PXL)들의 발광 소자(LD)들을 지문 센서의 광원으로도 활용하지만, 본 발명이 이에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 본 발명의 다른 실시 예에 의한 표시 장치는, 지문 감지를 위한 별도의 광원을 구비할 수도 있을 것이다.
상술한 실시 예에 의한 표시 장치의 지문 감지 방법을 간략히 설명하면 다음과 같다. 광 센서(PHS)들이 활성화되는 지문 센싱 기간 동안, 사용자의 손가락(예를 들어, 지문 영역)을 표시 영역(AA)에 접촉 또는 근접시킨 상태에서, 표시 영역(AA)의 화소(PXL)들(특히, 상기 화소(PXL)들에 구비된 발광 소자(LD)들)이 발광될 수 있다. 예를 들어, 지문 감지 기간 동안 표시 영역(AA)의 모든 화소(PXL)들이 동시 또는 순차적으로 발광될 수 있다. 또는, 표시 영역(AA)의 화소(PXL)들 중 소정 간격으로 일부 화소(PXL)들만 발광되거나, 특정 색상의 광(일례로, 청색 광과 같이 단파장의 광)을 방출하는 일부 화소(PXL)들만이 선택적으로 발광될 수 있다.
화소(PXL)들로부터 방출된 광 중 일부가 사용자의 손가락에서 반사되어 표시 장치의 각 층에 형성된 광학적 개구 영역(OPA) 및 핀홀(PIH)들을 통과하여 광 센서(PHS)들로 입사될 수 있다. 이때, 각각 지문의 융(ridge)과 골(valley)에서 반사되는 반사광의 광량 차이 및/또는 파형에 기초하여 사용자의 지문 형태(지문 패턴)가 검출될 수 있다.
도 4는 도 3의 BB 영역을 확대한 단면도이다. 도 4에서는 도 3에 도시된 BB 영역의 회로 소자층(BPL)과 발광 소자층(LDL)을 보다 상세하게 도시한다. 특히, 도 3에서는, 회로 소자층(BPL)에 마련되는 구동 트랜지스터(M)와 발광 소자층(LDL)의 발광 소자(LD)를 도시한다.
도 4를 참조하면, 기판(SUB) 상에 버퍼층(112)이 제공될 수 있다. 버퍼층(112)은 기판(SUB)으로부터 금속 원자들이나 불순물이 확산(예를 들어, 아웃 개싱)되는 현상을 방지할 수 있다. 또한 버퍼층(112)은 기판(SUB)의 표면이 균일하지 않은 경우, 기판(SUB)의 표면 평탄도를 향상시키는 역할을 수행할 수 있다. 버퍼층(112)은 산화물 또는 질화물과 같은 무기물, 또는 유기물, 또는 유무기 복합물을 포함할 수 있으며, 무기물과 유기물의 단층 또는 다층 구조로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 버퍼층(112)은 실리콘옥사이드, 실리콘 나이트라이드, 실리콘 옥사이드로 이루어진 삼중층 이상의 구조를 가질 수 있다.
버퍼층(112) 상에는 액티브 패턴(ACT)이 제공될 수 있다. 액티브 패턴(ACT)은 채널(CH)을 포함할 수 있다. 채널(CH)은 반도체 소자로 형성될 수 있다.
채널(CH)이 제공된 버퍼층(112) 상에는 제1 게이트 절연층(113)이 형성될 수 있다. 제1 게이트 절연층(113)은 화소(PXL)에 구비된 트랜지스터(M)의 액티브 패턴(ACT)과 게이트 전극(GE) 사이에 개재되는 게이트 절연막일 수 있다.
제1 게이트 절연층(113)은 한 층 이상의 무기막 및/또는 유기막을 포함할 수 있다. 일례로, 제1 게이트 절연층(113)은 SiOx나 SiNx 등을 포함한 무기막으로 구성될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 제1 게이트 절연층(113)은 SiOx, SiNx, SiON, SiOF, AlOx 등의 무기 절연물질 또는 유기 절연물질을 포함할 수 있으며, 이들 물질 중 적어도 하나를 포함하는 단일막 또는 다중막일 수 있다.
제1 게이트 절연층(113)은 트랜지스터(M)를 용이하게 구동하기 위하여 소정 범위의 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 게이트 절연층(113)은 1000Å 내지 1500Å의 두께, 일례로 대략 1200Å 정도의 두께를 가질 수 있으나, 제1 게이트 절연층(113)의 두께가 이에 한정되지는 않는다.
제1 게이트 절연층(113) 상에는 제1 도전층이 배치될 수 있다. 일 실시 예에서, 제1 도전층은 제1 게이트층일 수 있다. 제1 도전층에는 트랜지스터(M)의 게이트 전극(GE)이 제공될 수 있다. 도시되지 않았지만, 제1 도전층에는 트랜지스터(M)로 주사 신호와 발광 제어 신호를 공급하기 위한 제어선들 및 스토리지 커패시터의 일 전극 등이 제공될 수 있다.
제1 도전층에 배치되는 게이트 전극(GE) 및 다른 구성 요소들은 제1 게이트 금속으로 형성될 수 있다. 제1 게이트 금속은 예를 들어, Ti, Cu, Mo, Al, Au, Cr, TiN, Ag, Pt, Pd, Ni, Sn, Co, Rh, Ir, Fe, Ru, Os, Mn, W, Nb, Ta, Bi, Sb, Pb 등으로 구성될 수 있다. 제1 게이트 금속은 예를 들어 MoTi, AlNiLa 등의 합금으로 구성될 수 있다. 제1 게이트 금속은 예를 들어 Ti/Cu, Ti/Au, Mo/Al/Mo, ITO/Ag/ITO, TiN/Ti/Al/Ti, TiN/Ti/Cu/Ti 등의 다중막으로 구성될 수 있다.
제1 도전층 상에는 제2 게이트 절연층(114)이 제공될 수 있다. 제2 게이트 절연층(114)은 예를 들어, 제1 도전층에 배치되는 스토리지 커패시터의 일 전극과 후술되는 제2 도전층에 배치되는 스토리지 커패시터의 타 전극 사이에 개재되는 제1 층간 절연막일 수 있다. 제2 게이트 절연층(114)은 제한된 면적 내에서 스토리지 커패시터의 용량을 충분히 확보하기 위하여 소정 범위의 두께를 가질 수 있다. 일 실시 예에서, 제2 게이트 절연층(114)은 제1 게이트 절연층(113)과 유사한 정도의 두께를 가질 수 있다. 예를 들면, 제2 게이트 절연층(114)은 1000Å 내지 1500Å의 두께, 일례로 대략 1400Å 정도의 두께를 가질 수 있으나, 제2 게이트 절연층(114)의 두께가 이에 한정되지는 않는다.
제2 게이트 절연층(114)은 한 층 이상의 무기막 및/또는 유기막을 포함할 수 있다. 일 예로, 제2 게이트 절연층(114)은 SiOx나 SiNx 등을 포함한 무기막으로 구성될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 제2 게이트 절연층(114)은 SiOx, SiNx, SiON, SiOF, AlOx 등의 무기 절연물질 또는 유기 절연물질을 포함할 수 있으며, 이들 물질 중 적어도 하나를 포함하는 단일막 또는 다중막일 수 있다.
제2 게이트 절연층(114) 상에는 제2 도전층이 배치될 수 있다. 일 실시 예에서, 제2 도전층은 제2 게이트층일 수 있다. 도시되지 않았지만, 제2 도전층에는 스토리지 커패시터의 타 전극이 제공될 수 있다. 또한, 제2 도전층에는 화소(PXL)로 초기화 전원을 공급하기 위한 초기화 전원선 등이 제공될 수 있다.
제1 도전층에는 트랜지스터(M)의 게이트 전극(GE)이 제공될 수 있다. 도시되지 않았지만, 제1 도전층에는 트랜지스터(M)로 주사 신호와 발광 제어 신호를 공급하기 위한 제어선들 및 스토리지 커패시터의 일 전극 등이 제공될 수 있다.
제2 도전층 상에는 층간 절연층(115)이 제공될 수 있다. 일 실시 예에서, 층간 절연층(115)은 제2 층간 절연막일 수 있다. 층간 절연층(115)은 제1 게이트 절연층(113) 및 제2 게이트 절연층(114)보다 큰 두께를 가질 수 있다. 일 예로, 층간 절연층(115)의 두께는 제1 게이트 절연층(113)의 두께와 제2 게이트 절연층(114)의 두께의 합 이상일 수 있다. 예를 들면, 층간 절연층(115)은 대략 5000Å 정도의 두께를 가질 수 있으나, 층간 절연층(115)의 두께가 이에 한정되지는 않는다. 이와 같이 층간 절연층(115)이 제1 게이트 절연층(113) 및 제2 게이트 절연층(114)을 합한 두께보다 큰 정도의 충분한 두께로 형성되면, 층간 절연층(115)의 하부 및 상부에 배치된 구성 요소들 간의 전기적 안정성을 확보할 수 있다. 이에 따라 쇼트 결함을 효과적으로 방지할 수 있다.
층간 절연층(115)은 한 층 이상의 무기막 및/또는 유기막을 포함할 수 있다. 일례로, 층간 절연층(115)은 SiOx나 SiNx 등을 포함한 무기막으로 구성될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 층간 절연층(115)은 SiOx, SiNx, SiON, SiOF, AlOx 등의 무기 절연물질 또는 유기 절연물질을 포함할 수 있으며, 이들 물질 중 적어도 하나를 포함하는 단일막 또는 다중막일 수 있다.
층간 절연층(115) 상에는 제3 도전층이 배치될 수 있다. 일 실시 예에서, 제3 도전층은 소스-드레인층일 수 있다. 제3 도전층에는 트랜지스터(M)의 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)이 제공될 수 있다. 도시되지 않았지만, 제3 도전층에는 트랜지스터(M)로 데이터 신호와 구동 전원을 공급하기 위한 제어선들 등이 제공될 수 있다.
소스 전극(SE)은 제1 게이트 절연층(113), 제2 게이트 절연층(114), 및 층간 절연층(115)을 관통하는 컨택홀을 통해 액티브 패턴(ACT)의 소스 영역(SA)에 연결될 수 있다. 드레인 전극(DE)은 제1 게이트 절연층(113), 제2 게이트 절연층(114), 및 층간 절연층(115)을 관통하는 컨택홀을 통해 액티브 패턴(ACT)의 드레인 영역(DA)에 연결될 수 있다.
제3 도전층 상에는 보호층(116)이 제공될 수 있다. 보호층(116)은 패시베이션막 및/또는 평탄화막을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에서, 보호층(116)은 1500Å 내지 1800Å의 두께, 일례로 대략 1600Å 정도의 두께를 가질 수 있으나, 보호층(116)의 두께가 이에 한정되지는 않는다.
보호층(116) 상에는 발광 소자(LD)가 제공될 수 있다. 발광 소자(LD)는 제1 전극(AD) 및 제2 전극(CD)과, 상기 제1 및 제2 전극(AD, CD)의 사이에 제공된 발광층(EML)을 포함할 수 있다.
제1 전극(AD) 및 제2 전극(CD) 중 적어도 하나는 투과형 전극일 수 있다. 예를 들면, 발광 소자(LD)가 배면 발광형 유기 발광 표시 소자인 경우, 제1 전극(AD)이 투과형 전극이며, 제2 전극(CD)이 반사형 전극일 수 있다. 한편, 발광 소자(LD)가 전면 발광형 유기 발광 표시 소자인 경우, 제1 전극이 반사형 전극이며, 제2 전극이 투과형 전극일 수 있다. 또한, 발광 소자(LD)가 양면 발광형 유기 발광 표시 소자인 경우, 제1 전극(AD) 및 제2 전극(CD) 모두 투과형 전극일 수 있다. 이하에서는 발광 소자(LD)가 전면 발광형 유기 발광 표시 소자이며, 제1 전극(AD)이 애노드 전극인 경우를 예로서 설명한다. 또한, 본 실시 예에서는 발광 소자(LD)를 광원으로써 이용하였지만, 본 발명이 이에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 발광 소자(LD)는 다른 형태의 발광 소자로 대체될 수도 있다.
제1 전극(AD)은 보호층(116) 상에 제공될 수 있다. 이러한 제1 전극(AD)은 보호층(116)을 관통하는 컨택홀을 통해 트랜지스터(M)의 일 전극, 예를 들어 드레인 전극(DE)과 연결될 수 있다.
제1 전극(AD)은 광을 반사시킬 수 있는 반사막(미도시), 및 상기 반사막의 상부 또는 하부에 배치되는 투명 도전막(미도시)을 포함할 수 있다.
발광층(EML)은 제1 전극(AD)의 노출된 표면 상에 배치될 수 있다. 일 실시 예에서, 발광층(EML)은 적어도 광 생성층(light generation layer)을 포함하는 다층 박막 구조를 가질 수 있다. 예를 들면, 발광층(EML)은 정공을 주입하는 정공 주입층(hole injection layer), 정공의 수송성이 우수하고 광 생성층에서 결합하지 못한 전자의 이동을 억제하여 정공과 전자의 재결합 기회를 증가시키기 위한 정공 수송층(hole transport layer), 주입된 전자와 정공의 재결합에 의하여 광을 발하는 광 생성층, 상기 광 생성층에서 결합하지 못한 정공의 이동을 억제하기 위한 정공 억제층(hole blocking layer), 전자를 광 생성층으로 원활히 수송하기 위한 전자 수송층(electron transport layer), 및/또는 전자를 주입하는 전자 주입층(electron injection layer)을 포함할 수 있다.
광 생성층에서 생성되는 광의 색상은 적색(red), 녹색(green), 청색(blue) 및 백색(white) 중 하나일 수 있으나, 본 발명이 이로써 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 발광층(EML)의 광 생성층에서 생성되는 광의 색상은 마젠타(magenta), 시안(cyan), 옐로(yellow) 중 하나일 수도 있다.
정공 주입층, 정공 수송층, 정공 억제층, 전자 수송층 및 전자 주입층은 서로 인접하는 발광 영역들에서 연결되는 공통막일 수 있다.
제2 전극(CD)은 반투과 반사막일 수 있다. 예를 들면, 제2 전극(CD)은 발광층(EML)에서 출사된 광을 투과시킬 수 있을 정도의 두께를 가지는 박막 금속층일 수 있다. 일례로, 제2 전극(CD)은 발광층(EML)에서 출사된 광의 일부는 투과시키고, 발광층(EML)에서 출사된 광의 나머지는 반사시킬 수 있다.
제1 전극(AD) 등이 배치된 기판(SUB) 상에는 각 화소(PXL)의 발광 영역을 구획하는 화소 정의막(또는, 뱅크층)(117)이 제공될 수 있다. 화소 정의막(117)은 제1 전극(AD)의 상면을 노출하며 각 발광 영역의 둘레를 따라 기판(SUB)으로부터 돌출될 수 있다.
차광층(PHL)은 기판(SUB)과 버퍼층(112) 사이에 배치되어 입사되는 광을 선택적으로 투과시키도록 구성될 수 있다. 차광층(PHL)은 하나 이상의 핀홀(PIH)을 포함하는 불투명 금속층일 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에서, 차광층(PHL)은 회로 소자층(BPL)에 배치되는 도전층들 중 어느 하나와 연결되어 전원을 인가받을 수 있다. 예를 들어, 차광층(PHL)은 표시 영역(AA)에서 도전층들에 제공되는 제어선 중 적어도 하나와 연결되어 전원을 인가받을 수 있다. 또는, 차광층(PHL)은 비표시 영역(NA)에서 도전층들에 제공되는 제어선 중 적어도 하나와 연결되어 전원을 인가받을 수 있다.
또는, 본 발명의 다양한 실시 예에서, 차광층(PHL)은 도 1a 및 도 1b에 도시된 것과 같이 비표시 영역(NA)에 제공되는 제3 전원선(PL3)을 통해 제어 전원을 인가받을 수 있다. 제어 전원은 화소(PXL)들을 통해 영상이 표시되는 표시 기간 및/또는 화소(PXL)들을 광원으로 이용하여 지문 센싱을 수행하는 지문 센싱 기간에 차광층(PHL)으로 인가될 수 있다.
차광층(PHL)에 전원이 인가되면, 차광층(PHL) 주변에 전자기장이 형성될 수 있다. 이러한 전자기장은 주변 회로 소자들, 예를 들어 트랜지스터(M)에 전계 효과를 발생시킬 수 있다. 이러한 전계 효과에 의해 트랜지스터(M)의 특성이 변화하면, 표시 패널(100)의 동작 특성 또한 변경될 수 있다. 이에 대해 하기에서 보다 구체적으로 설명한다.
도 5 내지 도 8은 본 차광층에 인가되는 전압에 의한 회로 소자층 내의 트랜지스터들의 특성 변화를 설명하기 위한 그래프들이다.
도 4를 참조하여 설명한 바와 같이, 차광층(PHL)으로 전원이 인가되면, 회로 소자층(BPL)에 구비된 적어도 하나의 회로 소자, 예를 들어 트랜지스터(M)의 전기적 특성이 변할 수 있다.
구체적으로, 도 5에 도시된 바와 같이 차광층(PHL)으로 인가되는 전원(vbg)의 레벨에 따라 차광층(PHL)의 전계 효과가 상이해지고, 회로 소자층(BPL)에 구비된 트랜지스터(M)의 히스테리시스(Hysteresis) 특성이 변할 수 있다. 예를 들어, 차광층(PHL)으로 인가되는 전원(vbg)의 레벨이 증가하는 경우 트랜지스터(M)의 히스테리시스 특성이 감소할 수 있다.
회로 소자층(BPL)에 구비된 트랜지스터(M)의 히스테리시스 특성이 증가하면, 표시 패널(100)에서 고정 영상(예를 들어, 정지 영상)이 표시된 이후에 영상 전환이 발생할 때, 발광 소자(LD)가 원하는 휘도로 발광하지 못하여 이전 영상(즉, 이전에 표시되었던 고정 영상)에 대한 잔상이 남을 수 있다. 이를 순간 잔상 문제라고 명명한다. 순간 잔상은 표시 패널(100) 상에 수 초간 지속되어 사용자에게 시인될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이 차광층(PHL)에 고전위 전원이 인가되어 트랜지스터(M)의 히스테리시스 특성이 감소되면, 고정 영상이 표시되는 경우에 순간 잔상 문제가 개선될 수 있다.
또한, 도 6에 도시된 바와 같이 차광층(PHL)으로 인가되는 전원(vbg)의 레벨에 따라 차광층(PHL)의 전계 효과가 상이해지고, 회로 소자층(BPL)에 구비된 트랜지스터(M)의 문턱 전압 특성이 변할 수 있다. 예를 들어, 차광층(PHL)으로 인가되는 전원(vbg)의 레벨이 증가하는 경우 트랜지스터(M)의 문턱 전압이 감소할 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이 차광층(PHL)으로 인가되는 전원(vbg)의 레벨에 따라 회로 소자층(BPL)에 구비된 트랜지스터(M)의 특성이 변화되면, 화소(PXL)의 FFR(First Frame Response) 특성이 변할 수 있다. 예를 들어, 차광층(PHL)으로 인가되는 전원(vbg)의 레벨이 증가하는 경우 화소(PXL)의 FFR(First Frame Response)이 감소할 수 있다.
표시 패널(100)에서 동적 영상이 표시됨에 따라 매 프레임 마다 영상의 계조가 급변하는 경우, FFR이 증가하면 계조 변화가 신속하게 이루어지지 못하는 스텝 에피션시(step efficiency) 문제가 발생할 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이 차광층(PHL)에 고전위 제어 전원(PHLV)이 인가되어 화소(PXL)의 FFR이 감소하면, 동적 영상이 표시되는 경우에 스텝 에피션시 문제가 개선될 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이 차광층(PHL)으로 인가되는 전원(vbg)의 레벨에 따라 회로 소자층(BPL)에 구비된 트랜지스터(M)의 특성이 변하면, 트랜지스터(M)에 연결된 발광 소자(LD)에 흐르는 전류량(Ion)이 변할 수 있다. 예를 들어, 차광층(PHL)으로 인가되는 전원(vbg)의 레벨이 감소하는 경우 트랜지스터(M)에 연결된 발광 소자(LD)에 흐르는 전류량(Ion)이 증가할 수 있다. 발광 소자(LD)에 흐르는 전류량(Ion)이 변하는 경우, 발광 소자(LD)에서 방출되는 광의 양(혹은 세기)이 변할 수 있다.
지문 센싱이 수행되는 동안(즉, 지문 센싱 기간 동안) 발광 소자(LD)에서 방출되는 광의 양(혹은 세기)이 증가할 경우, 차광층(PHL)의 핀홀(PIH)들로 입사되는 반사광의 양(혹은 세기)이 증가할 수 있고, 결과적으로 핀홀(PIH)들을 통과하여 센서층(PSL)의 광 센서(PHS)들에 도달하는 광의 양(혹은 세기) 또한 증가할 수 있다. 이로 인하여, 광 센서(PHS)들은 더 많은 양의 반사 광에 대한 광 특성에 기초하여 센싱 신호를 출력할 수 있고, 센싱 신호에 기초한 지문 감지의 정확도가 향상될 수 있다.
이하에서는, 상기와 같이 트랜지스터(M)에 전계 효과를 제공하기 위해, 차광층(PHL)으로 전원을 인가하는 실시 예들에 대해 구체적으로 설명한다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다. 도 9에 도시된 표시 장치의 구성은 도 1a를 참조하여 설명한 실시 예에 대응될 수 있다.
도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 표시 장치는 표시 영역(AA)을 포함하는 표시 패널(100), 주사 구동부(210), 데이터 구동부(220), 전원 공급부(230) 및 타이밍 컨트롤러(240)를 포함할 수 있다. 또한, 표시 장치는 표시 패널(100) 내에 배치되는 차광층(PHL)을 더 포함할 수 있다.
타이밍 컨트롤러(240)는 외부로부터 입력되는 신호들에 기초하여 주사 구동제어신호(SCS), 데이터 구동제어신호(DCS), 전원 구동제어신호(PCS) 및 멀티플렉서 제어신호(MCS)를 생성할 수 있다. 타이밍 컨트롤러(240)에서 생성된 주사 구동제어신호(SCS), 데이터 구동제어신호(DCS), 전원 구동제어신호(PCS) 및 멀티플렉서 제어신호(MCS)는 주사 구동부(210), 데이터 구동부(220), 전원 공급부(230) 및 멀티플렉서(MUX)로 각각 공급될 수 있다.
주사 구동제어신호(SCS)는 스캔 스타트 펄스 및 클럭 신호들이 포함될 수 있다. 스캔 스타트 펄스는 첫 번째 주사 신호의 출력 타이밍을 제어하며, 클럭 신호들은 주사 신호들의 출력 타이밍을 제어할 수 있다.
데이터 구동제어신호(DCS)에는 소스 스타트 펄스 및 클럭 신호들이 포함될 수 있다. 소스 스타트 펄스는 데이터의 샘플링 시작 시점을 제어하며, 클럭 신호들은 샘플링 동작을 제어하기 위하여 사용될 수 있다.
전원 구동제어신호(PCS)에는 인에이블 신호를 포함할 수 있다. 인에이블 신호는 전원 공급부(230)의 데이터 구동 전압 생성 시점을 제어할 수 있다.
멀티플렉서 제어신호(MCS)는 차광층(PHL)으로 공급되는 제어 전원(PHLV)의 값을 결정하기 위해 사용될 수 있다. 멀티플렉서 제어신호(MCS)는 표시 패널(100)에서 영상 데이터(DATA)에 대응하는 영상이 표시되는 표시 기간 동안, 영상 데이터(DATA)의 타입(예를 들어, 고정 영상 및 동적 영상)에 대응하는 신호 특성(예를 들어, 신호 크기, 레벨, 주파수, 주기 등)을 갖도록 설정될 수 있다. 또는, 멀티플렉서 제어신호(MCS)는 지문 센싱 기간 동안, 지문 센싱 기간에 대응하는 신호 특성을 갖도록 설정될 수 있다.
주사 구동부(210)는 주사 구동제어신호(SCS)에 대응하여 주사 신호를 출력할 수 있다. 주사 구동부(210)는 주사선들(S1~Sn)로 주사 신호를 공급할 수 있다. 주사 신호는 주사선들(S1~Sn)에 대하여 순차적으로 또는 동시에 인가될 수 있다.
데이터 구동부(220)는 데이터 구동제어신호(DCS)에 대응하여 데이터선들(D1~Dm)로 데이터 신호들을 공급할 수 있다. 데이터선들(D1~Dm)로 공급된 데이터 신호들은 주사 신호에 의해 선택된 화소열의 화소(PXL)들로 인가될 수 있다. 이를 위하여, 데이터 구동부(220)는 주사 신호와 동기되도록 데이터선들(D1~Dm)로 데이터 신호들을 공급할 수 있다.
데이터 구동부(220)는 한 프레임 내의 표시 기간 동안 외부로부터 제공되는 영상 데이터에 대응하는 데이터 신호들을 데이터선들(D1~Dm)로 인가할 수 있다.
전원 공급부(230)는 전원 구동제어신호(PCS)에 대응하여 외부로부터 공급되는 입력 전압을, 데이터 구동부(220)를 구동하기 위한 데이터 구동 전원(AVDD)으로 변환할 수 있다. 또한, 전원 공급부(230)는 드라이버 구동 전원(AVDD)으로부터 제1 패널 구동 전원(ELVDD) 및 제2 패널 구동 전원(ELVSS)을 생성할 수 있다.
전원 공급부(230)는 제1 전원선(PL1)을 통하여 화소(PXL)들로 제1 패널 구동 전원(ELVDD)을 공급하고, 제2 전원선(PL2)을 통해 화소(PXL)들로 제2 패널 구동 전원(ELVSS)을 공급할 수 있다. 일 실시 예에서, 제1 패널 구동 전원(ELVDD)은 제2 패널 구동 전원(ELVSS)보다 높은 전압으로 설정될 수 있다. 예를 들어, 제1 패널 구동 전원(ELVDD)은 약 25~27V이고, 제2 패널 구동 전원(ELVSS)은 약 -7~-5V일 수 있다. 일 실시 예에서, 제2 패널 구동 전원(ELVSS)은 제1 패널 구동 전원(ELVDD)보다 지연되어 표시 패널(100)로 공급될 수 있다.
일 실시 예에서, 전원 공급부(230)는 드라이버 구동 전원(AVDD)으로부터 데이터 구동부(220)의 구동에 필요한 최상위 감마 전압 및 최하위 감마 전압을 생성하고, 이를 데이터 구동부(220)로 공급할 수 있다. 또한, 전원 공급부(230)는 주사 구동부(210)의 구동에 필요한 하이 직류 전압 및 로우 직류 전압을 생성하고, 이를 주사 구동부(210)로 공급할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에서, 전원 공급부(230)는 드라이버 구동 전원(AVDD) 또는 외부에서 공급되는 별도의 전원으로부터 상이한 레벨을 갖는 복수 개의 전원들(DC1~DCx)을 생성할 수 있다. 일 실시 예에서, 전원들(DC1~DCx)은 직류 전원일 수 있으나 이로써 한정되지 않는다. 일 실시 예에서, 전원들(DC1~DCx) 중 일부는 파시티브(positive) 값을 갖고, 일부는 네거티브(negative) 값을 가질 수 있다.
멀티플렉서(MUX)는 전원 공급부(230)로부터 전원들(DC1~DCx)을 입력받을 수 있다. 멀티플렉서(MUX)는 타이밍 컨트롤러(240)로부터 제공되는 멀티플렉서 제어신호(MCS)에 기초하여 전원들(DC1~DCx) 중 어느 하나를 선택하고, 선택된 전원을 차광층(PHL)에 제어 전원(PHLV)으로써 인가할 수 있다.
일 실시 예에서, 화소(PXL)들을 통해 출력되는 영상이 복수 개의 프레임에서 동일하게 유지되는 고정 영상일 때, 제어 전원(PHLV)은 상대적으로 높은 값, 예를 들어 파시티브 값으로 선택될 수 있다. 또는, 일 실시 예에서, 화소(PXL)들을 통해 출력되는 영상이 매 프레임 또는 수 개의 프레임마다 변하는 동적 영상일 때, 제어 전원(PHLV)은 상대적으로 낮은 값, 예를 들어 네거티브 값으로 선택될 수 있다. 또는, 일 실시 예에서, 지문 센싱이 수행될 때, 제어 전원(PHLV)은 상대적으로 낮은 값, 예를 들어 네거티브 값으로 선택될 수 있다.
표시 패널(100)은 데이터선들(D1~Dm) 및 주사선들(S1~Sn)과 접속되는 복수의 화소(PXL)들을 포함할 수 있다. 화소(PXL)의 회로 구조에 대응하여 화소(PXL)에 복수 개의 주사선들(S1~Sn)이 연결될 수도 있다. 화소(PXL)들은 전원 공급부(230)로부터 제1 패널 구동 전원(ELVDD) 및 제2 패널 구동 전원(ELVSS)을 공급받을 수 있다.
화소(PXL)들 각각은 표시 기간 동안 대응되는 주사선을 통해 주사 신호가 공급될 때, 대응되는 데이터선으로부터 데이터 신호를 공급받을 수 있다. 데이터 신호를 공급받은 화소(PXL)는 데이터 신호에 대응하여 제1 패널 구동 전원(ELVDD)으로부터 발광 소자(미도시)를 경유하여 제2 패널 구동 전원(ELVSS)으로 흐르는 전류량을 제어할 수 있다. 이때, 발광 소자는 전류량에 대응하여 소정 휘도의 빛을 생성할 수 있다.
차광층(PHL)은 표시 패널(100)에 내에 배치될 수 있다. 차광층(PHL) 내에 형성되는 핀홀(PIH)들은 화소(PXL)들과 적어도 일부가 중첩되거나, 화소(PXL)들에 인접하게 배치될 수 있다.
차광층(PHL)은 화소(PXL)들이 배치되는 표시 영역(AA)보다 큰 크기를 가짐으로써, 일부가 표시 영역(AA)과 중첩될 수 있다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 이로써 한정되지 않으며, 다른 실시 예들에서, 차광층(PHL)은 표시 영역(AA)과 동일한 크기를 가지거나 그보다 작은 크기를 가짐에 따라 화소(PXL)들 중 적어도 일부와 중첩되도록 구성될 수 있다.
차광층(PHL)은 제3 전원선(PL3)을 통해 제어 전원(PHLV)을 공급받을 수 있다. 차광층(PHL)이 제어 전원(PHLV)을 인가받을 때, 차광층(PHL)과 중첩되거나 인접하여 배치되는 화소(PXL)들에 전계 효과를 발생시킬 수 있다. 이러한 전계 효과에 의해 화소(PXL) 내에 마련되는 회로 소자들, 예를 들어 트랜지스터의 특성이 변화될 수 있다.
도 10a 및 도 10b는 도 9에 도시된 전원 공급부, 타이밍 컨트롤러 및 멀티플렉서의 일 실시 예를 나타낸 블록도이다. 도 11은 도 10a 및 도 10b에 도시된 전원 변환부의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다. 도 12는 도 10a 및 도 10b에 도시된 멀티플렉서의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 10a 및 도 10b를 참조하면, 전원 공급부(230)는 컨트롤러(231) 및 전원 변환부(232)를 포함할 수 있다.
컨트롤러(231)는 타이밍 컨트롤러(240)로부터 공급되는 인에이블 신호(EN)에 기초하여 제1 제어 신호(A_SWIRE) 및 제2 제어 신호(E_SWIRE)를 생성하고, 생성된 제1 제어 신호(A_SWIRE) 및 제2 제어 신호(E_SWIRE)를 전원 변환부(232)로 전달할 수 있다. 컨트롤러(231)는 제1 제어 신호(A_SWIRE)의 활성화 시점(예를 들어, 논리 하이 레벨로 설정되는 시점)을 제어함으로써 드라이버 구동 전원(AVDD)이 데이터 구동부(220)로 공급되는 타이밍을 제어할 수 있다. 또한, 컨트롤러(231)는 제2 제어 신호(E_SWIRE)의 활성화 시점(예를 들어, 논리 하이 레벨로 설정되는 시점)을 제어함으로써 제1 패널 구동 전원(ELVDD)과 제2 패널 구동 전원(ELVSS)이 표시 패널(100)로 공급되는 타이밍을 제어할 수 있다.
일 실시 예에서, 제2 제어 신호(E_SWIRE)는 제1 제어 신호(A_SWIRE)가 활성화된 후 기설정된 초기 구동 기간(IP) 이후에 활성화될 수 있다. 필요한 경우, 초기 구동 기간(IP) 동안 표시 패널(100)에 대한 센싱 및 비정상 상태 검출 등이 수행될 수 있다.
일 실시 예에서, 컨트롤러(231)는 제3 제어 신호(B_SWIRE)를 더 생성하고, 생성된 제3 제어 신호(B_SWIRE)를 전원 변환부(232)로 전달할 수 있다. 컨트롤러(231)는 제3 제어 신호(B_SWIRE)의 활성화 시점(예를 들어, 논리 하이 레벨로 설정되는 시점)을 제어함으로써 복수 개의 전원들(DC1~DCx)이 생성되는 시점 및/또는 복수 개의 전원들(DC1~DCx)이 멀티플렉서(MUX)로 공급되는 타이밍을 제어할 수 있다. 또는, 컨트롤러(231)는 제3 제어 신호(B_SWIRE)의 신호 특성(예를 들어, 신호의 크기, 레벨, 주파수, 주기 등)을 제어함으로써 생성될 복수 개의 전원들(DC1~DCx)의 값을 제어할 수 있다. 일 실시 예에서, 복수 개의 전원들(DC1~DCx)의 고정된 값으로 미리 설정되는 경우, 도 10b에 도시된 바와 같이 복수 개의 전원들(DC1~DCx)의 값을 제어하기 위한 제3 제어 신호(B_SWIRE)는 생략될 수 있다.
전원 변환부(232)는 외부로부터 공급되는 입력 전압(VCI)을 드라이버 구동 전원(AVDD)으로 변환할 수 있다. 이를 위하여, 전원 변환부(232)는 부스트 전원 변환기(boost DC-DC converter) 및/또는 역 벅-부스트 변환기(inverting buck-boost DC-DC converter)를 포함할 수 있다. 전원 변환부(232)는 컨트롤러(231)로부터 활성화된 제1 제어 신호(A_SWIRE)가 공급될 때, 그에 응답하여 드라이버 구동 전원(AVDD)을 데이터 구동부(220)로 공급할 수 있다.
일 실시 예에서, 전원 변환부(232)는 드라이버 구동 전원(AVDD)을 직접 생성하는 대신, 외부로부터 드라이버 구동 전원(AVDD)을 제공받을 수 있다. 이러한 실시 예에서, 전원 공급부(230)는 드라이버 구동 전원(AVDD)을 공급하기 위한 배터리 또는 전원 제공부 등에 연결되거나, 배터리 또는 전원 제공부 등을 포함하여 구성될 수 있다.
전원 변환부(232)는 드라이버 구동 전원(AVDD)을 변환하여 제1 패널 구동 전원(ELVDD) 및 제2 패널 구동 전원(ELVSS)을 생성할 수 있다. 일 실시 예에서, 제1 패널 구동 전원(ELVDD)은 약 25~27V일 수 있다. 또한, 일 실시 예에서, 제2 패널 구동 전원(ELVSS)은 약 -7~-5V일 수 있다.
이를 위하여, 전원 변환부(232)는 로우-드롭아웃 레귤레이터(low-dropout regulator)와 같은 복수의 레귤레이터들을 포함할 수 있다. 레귤레이터들 중 일부는 드라이버 구동 전압(AVDD)에 기초하여 제1 패널 구동 전원(ELVDD) 및 제2 패널 구동 전원(ELVSS)을 생성할 수 있다. 전원 변환부(232)는 컨트롤러(231)로부터 활성화된 제2 제어 신호(E_SWIRE)가 공급될 때, 그에 응답하여 제1 패널 구동 전원(ELVDD) 및 제2 패널 구동 전원(ELVSS)을 표시 패널(100)로 공급할 수 있다.
일 실시 예에서, 레귤레이터들 중 일부는 드라이버 구동 전원(AVDD)으로부터 데이터 구동부(220)의 구동에 필요한 최상위 감마 전압 및 최하위 감마 전압을 생성할 수 있다. 또한, 일 실시 예에서, 레귤레이터들 중 일부는 드라이버 구동 전원(AVDD)으로부터 도 9에 도시된 주사 구동부(210)의 구동에 필요한 하이 직류 전압 및 로우 직류 전압을 생성할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에서, 전원 변환부(232)는 컨트롤러(231)로부터 공급되는 제3 제어 신호(B_SWIRE)에 응답하여 복수 개의 전원들(DC1~DCx)을 생성할 수 있다. 제3 제어 신호(B_SWIRE)의 제어에 따라 복수 개의 전원들(DC1~DCx)은 서로 상이한 특정 값을 가질 수 있다. 일 실시 예에서, 제3 제어 신호(B_SWIRE)의 제어에 따라 복수 개의 전원들(DC1~DCx) 중 일부는 파시티브 값을 갖고 다른 일부는 네거티브 값을 가질 수 있다. 복수 개의 전원들(DC1~DCx)의 구체적인 값 및 그 개수에 대하여는 특별히 제한하지 않으며, 복수 개의 전원들(DC1~DCx)은 도 5 내지 도 7에 도시된 트랜지스터(M)의 특성 변화를 유도하기 위하여 요구되는 적절한 후보 값들로 설정될 수 있다.
전원 변환부(232)는 생성된 복수 개의 전원들(DC1~DCx)을 멀티플렉서(MUX)로 공급할 수 있다.
멀티플렉서(MUX)는 타이밍 컨트롤러(240)로부터 공급되는 멀티플렉서 제어신호(MCS)에 기초하여 복수 개의 전원들(DC1~DCx) 중 어느 하나를 선택하고, 선택된 전원을 제어 전원(PHLV)으로써 차광층(PHL)에 공급할 수 있다.
멀티플렉서 제어신호(MCS)는 도 12에 도시된 표시 기간(DP) 동안, 타이밍 컨트롤러(240)에 입력되는 영상 데이터(DATA)의 타입(예를 들어, 고정 영상 데이터 또는 동적 영상 데이터)에 기초하여 신호 특성(예를 들어, 신호 크기, 레벨, 주파수, 주기 등)이 결정될 수 있다.
일 실시 예에서, 표시 패널(100)에서 표시될 영상 데이터(DATA)가 복수 개의 프레임들 동안 동일하게 유지되는 고정 영상 데이터(DATA1)인 경우, 멀티플렉서 제어신호(MCS)는 제1 신호 특성을 갖도록 설정될 수 있다. 제1 신호 특성을 갖는 멀티플렉서 제어신호(MCS)가 공급될 때, 멀티플렉서(MUX)는 복수 개의 전원들(DC1~DCx) 중 상대적으로 높은 값, 예를 들어 파시티브 값의 제어 전원(PHLV)을 선택할 수 있다.
또는, 표시 패널(100)에서 표시될 영상 데이터(DATA)가 매 프레임 또는 수 개의 프레임마다 변하는 동적 영상 데이터(DATA2)일 때 제2 신호 특성을 갖도록 설정될 수 있다. 제2 신호 특성을 갖는 멀티플렉서 제어신호(MCS)가 공급될 때, 멀티플렉서(MUX)는 복수 개의 전원들(DC1~DCx) 중 상대적으로 낮은 값, 예를 들어 네거티브 값의 제어 전원(PHLV)을 선택할 수 있다.
일 실시 예에서, 지문 센싱 기간(FSP) 동안 멀티플렉서 제어신호(MCS)는 제3 신호 특성을 갖도록 설정될 수 있다. 제3 신호 특성을 갖는 멀티플렉서 제어신호(MCS)가 공급될 때, 멀티플렉서(MUX)는 복수 개의 전원들(DC1~DCx) 중 상대적으로 낮은 값, 예를 들어 네거티브 값의 제어 전원(PHLV)을 선택할 수 있다. 일 실시 예에서, 제3 신호 특성은 상기의 제2 신호 특성과 동일할 수 있다.
한편, 도 12에서는 표시 기간(DP)과 지문 센싱 기간(FSP)이 분리된 기간인 것으로 도시하나, 본 발명은 이로써 한정되지 않는다. 즉, 지문 센싱 기간(FSP)은 표시 기간(DP) 내에 포함될 수 있고, 이러한 실시 예에서 지문 센싱 기간(FSP)은 표시 기간(DP) 내의 매 프레임 또는 적어도 일부의 프레임에 마련될 수 있다.
멀티플렉서(MUX)는 멀티플렉서 제어신호(MCS)에 기초하여 선택된 전원, 즉 제어 전원(PHLV)을 차광층(PHL)으로 공급할 수 있다.
차광층(PHL)으로 파시티브 값을 갖는 고전위 제어 전원이 공급될 때, 차광층(PHL)의 전계 효과에 의해 인접한 트랜지스터(M)의 히스테리시스 특성이 개선될 수 있다. 그러면, 표시 패널(100)에서 표시되는 영상(예를 들어, 고정 영상)의 순간 잔상 문제가 개선될 수 있다.
또한, 차광층(PHL)으로 파시티브 값을 갖는 고전위 제어 전원이 공급될 때, 차광층(PHL)의 전계 효과에 의해 인접한 트랜지스터(M)의 특성이 변화하면, 트랜지스터(M)에 연결된 발광 소자(LD)로 흐르는 전류량이 증가될 수 있다. 그에 따라, 발광 소자(LD)에서 광의 양(혹은 세기)이 증가할 수 있다.
반대로, 차광층(PHL)으로 네거티브 값을 갖는 저전위 제어 전원이 공급될 때, 차광층(PHL)의 전계 효과에 의해 인접한 트랜지스터(M)의 특성이 변화하면, 화소(PXL)의 FFR이 감소할 수 있다. 그러면, 표시 패널(100)에서 표시되는 영상(예를 들어, 동적 영상)의 스텝 에피션시 문제가 개선될 수 있다.
도 13은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 표시 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다. 도 13에 도시된 표시 장치의 구성은 도 1b를 참조하여 설명한 실시 예에 대응될 수 있다.
도 9에 도시된 실시 예와 비교하여, 도 13에 도시된 실시 예에서 전원 공급부(230)는 복수 개의 전원들(DC1~DCx)을 별도로 생성하지 않는다.
멀티플렉서(MUX)는 제1 전원선(PL1) 및 제2 전원선(PL2)에 연결되어 전원 공급부(230)로부터 화소(PXL)들로 공급되는 제1 패널 구동 전원(ELVDD) 및 제2 패널 구동 전원(ELVSS)을 입력받을 수 있다. 멀티플렉서(MUX)는 타이밍 컨트롤러(240)로부터 제공되는 멀티플렉서 제어신호(MCS)에 기초하여 제1 패널 구동 전원(ELVDD) 및 제2 패널 구동 전원(ELVSS) 중 어느 하나를 선택하고, 선택된 전원을 차광층(PHL)에 제어 전원(PHLV)으로써 인가할 수 있다.
일 실시 예에서, 화소(PXL)들을 통해 출력되는 영상이 복수 개의 프레임에서 동일하게 유지되는 고정 영상일 때, 제어 전원(PHLV)은 고전위 패널 구동 전원인 제1 패널 구동 전원(ELVDD)으로 선택될 수 있다. 또는, 일 실시 예에서, 화소(PXL)들을 통해 출력되는 영상이 매 프레임 또는 수 개의 프레임마다 변하는 동적 영상일 때, 제어 전원(PHLV)은 저전위 패널 구동 전원인 제2 패널 구동 전원(ELVSS)으로 선택될 수 있다. 또는, 일 실시 예에서, 지문 센싱이 수행될 때, 제어 전원(PHLV)은 제2 패널 구동 전원(ELVSS)으로 선택될 수 있다.
도 14는 도 13에 도시된 전원 공급부, 타이밍 컨트롤러 및 멀티플렉서의 일 실시 예를 나타낸 블록도이다. 도 15는 도 14에 도시된 멀티플렉서의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 14에 도시된 실시 예에서, 도시된 전원 공급부(230)는 도 10a 및 도 10b에 도시된 실시 예와 비교하여 제3 제어 신호(B_SWIRE)를 생성하지 않으며, 그에 따라 복수 개의 전원들(DC1~DCx)을 생성하지 않는다. 전원 공급부(230)는 드라이버 구동 전원(AVDD), 제1 패널 구동 전원(ELVDD) 및 제2 패널 구동 전원(ELVSS)을 생성하여 데이터 구동부(220) 및 표시 패널(100)로 인가할 수 있다. 또한, 전원 공급부(230)는 생성된 제1 패널 구동 전원(ELVDD) 및 제2 패널 구동 전원(ELVSS)을 멀티플렉서(MUX)로 더 공급할 수 있다.
멀티플렉서(MUX)는 타이밍 컨트롤러(240)로부터 공급되는 멀티플렉서 제어신호(MCS)에 기초하여 제1 패널 구동 전원(ELVDD) 및 제2 패널 구동 전원(ELVSS) 중 어느 하나를 선택하고, 선택된 전원을 제어 전원(PHLV)으로써 차광층(PHL)에 공급할 수 있다. 일 실시 예에서, 제1 패널 구동 전원(ELVDD)은 파시티브 값을 가지며, 예를 들어 25~27V일 수 있다. 일 실시 예에서, 제2 패널 구동 전원(ELVSS)은 네거티브 값을 가지며, 예를 들어 -7~-5V일 수 있다.
멀티플렉서 제어신호(MCS)는 도 12에 도시된 표시 기간(DP) 동안, 타이밍 컨트롤러(240)에 입력되는 영상 데이터(DATA)의 타입(예를 들어, 고정 영상 데이터 또는 동적 영상 데이터)에 기초하여 신호 특성(예를 들어, 신호 크기, 레벨, 주파수, 주기 등)이 결정될 수 있다.
일 실시 예에서, 표시 패널(100)에서 표시될 영상 데이터(DATA)가 복수 개의 프레임들 동안 동일하게 유지되는 고정 영상 데이터(DATA1)인 경우, 멀티플렉서 제어신호(MCS)는 제1 신호 특성을 갖도록 설정될 수 있다. 제1 신호 특성을 갖는 멀티플렉서 제어신호(MCS)가 공급될 때, 멀티플렉서(MUX)는 제1 패널 구동 전원(ELVDD)을 제어 전원(PHLV)으로 선택할 수 있다.
또는, 표시 패널(100)에서 표시될 영상 데이터(DATA)가 매 프레임 또는 수 개의 프레임마다 변하는 동적 영상 데이터(DATA2)일 때 제2 신호 특성을 갖도록 설정될 수 있다. 제2 신호 특성을 갖는 멀티플렉서 제어신호(MCS)가 공급될 때, 멀티플렉서(MUX)는 제2 패널 구동 전원(ELVSS)을 제어 전원(PHLV)으로 선택할 수 있다.
일 실시 예에서, 지문 센싱 기간(FSP) 동안 멀티플렉서 제어신호(MCS)는 제3 신호 특성을 갖도록 설정될 수 있다. 제3 신호 특성을 갖는 멀티플렉서 제어신호(MCS)가 공급될 때, 멀티플렉서(MUX)는 제2 패널 구동 전원(ELVSS)을 제어 전원(PHLV)으로 선택할 수 있다. 일 실시 예에서, 제3 신호 특성은 상기의 제2 신호 특성과 동일할 수 있다.
상기와 같은 실시 예는, 도 10의 실시 예와 비교하여, 전원 공급부(230)에서 추가적인 전원의 생성이 요구되지 않으므로, 전원 공급부(230) 및 표시 장치의 크기를 감소시킬 수 있으며, 표시 장치의 전력 소모를 감소시킬 수 있다.
도 16은 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 장치의 구동 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 16을 참조하면, 전원 공급부(230)는 제3 제어 신호(B_SWIRE)를 생성할 수 있다(1601). 일 실시 예에서, 전원 공급부(230)는 타이밍 컨트롤러(240)로부터 제공되는 전원 구동제어신호(PCS)에 응답하여 제3 제어 신호(B_SWIRE)를 생성할 수 있다.
전원 공급부(230)는 제3 제어 신호(B_SWIRE)에 응답하여, 복수의 전원들(DC1~DCx)을 생성할 수 있다(1602). 전원 공급부(230)는 생성된 복수의 전원들(DC1~DCx)을 멀티플렉서(MUX)로 출력할 수 있다.
타이밍 컨트롤러(240)는 멀티플렉서 제어신호(MCS)를 멀티플렉서(MUX)로 공급할 수 있다(1603).
타이밍 컨트롤러(240)는 표시 기간(DP) 동안 표시 패널(100)에 표시될 영상의 타입을 판단하고, 그에 대응하는 멀티플렉서 제어신호(MCS)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 타이밍 컨트롤러(240)는 표시될 영상이 고정 영상인지 아니면 동적 영상인지를 판단할 수 있다.
예를 들어 수신된 영상 데이터(DATA)와 기설정된 개수의 이전 프레임들의 영상 데이터들이 동일하면, 타이밍 컨트롤러(240)는 표시 패널(100)에 표시될 영상이 고정 영상인 것으로 판단할 수 있다. 반대로, 수신된 영상 데이터(DATA)와 기설정된 개수의 이전 프레임들의 영상 데이터들 중 적어도 일부가 상이하면, 타이밍 컨트롤러(240)는 표시 패널(100)에 표시될 영상이 동적 영상인 것으로 판단할 수 있다. 타이밍 컨트롤러(240)는 판단된 영상의 타입에 대응하는 신호 특성을 갖는 멀티플렉서 제어신호(MCS)를 생성할 수 있다.
일 실시 예에서, 타이밍 컨트롤러(240)는 지문 센싱 기간(FSP) 동안 지문 센싱 기간(FSP)에 대응하는 신호 특성을 갖는 멀티플렉서 제어신호(MCS)를 생성할 수 있다.
멀티플렉서(MUX)는 멀티플렉서 제어신호(MCS)에 대응하여 복수의 전원들(DC1~DCx) 중 하나를 차광층(PHL)으로 공급할 수 있다(1604). 예를 들어, 멀티플렉서(MUX)는 고정 영상에 대응하는 제1 신호 특성의 멀티플렉서 제어신호(MCS)에 대응하여 고전위(예를 들어, 파시티브 값)의 임의의 전원을 선택하여 차광층(PHL)으로 공급할 수 있다. 멀티플렉서(MUX)는 동적 영상에 대응하는 제2 신호 특성의 멀티플렉서 제어신호(MCS)에 대응하여 저전위(예를 들어, 네거티브 값)의 임의의 전원을 선택하여 차광층(PHL)으로 공급할 수 있다. 멀티플렉서(MUX)는 지문 센싱 기간(FSP)에 대응하는 제3 신호 특성의 멀티플렉서 제어신호(MCS)에 대응하여 저전위(예를 들어, 네거티브 값)의 임의의 전원을 선택하여 차광층(PHL)으로 공급할 수 있다.
상기한 동작이 수행되는 동안, 또는 상기한 동작이 수행되기 이전에 전원 공급부(230)는 외부로부터 입력 전압(VCI)을 공급받고, 타이밍 컨트롤러(240)로부터 공급되는 전원 구동제어신호(PCS)에 응답하여, 입력 전압(VCI)을 드라이버 구동 전원(AVDD)으로 변환하고 이를 데이터 구동부(220)에 공급할 수 있다. 또한, 전원 공급부(230)는 드라이버 구동 전원(AVDD)으로부터 제1 패널 구동 전원(ELVDD)과 제2 패널 구동 전원(ELVSS)을 생성하여 표시 패널(100)로 공급할 수 있다.
데이터 구동부(220)와 표시 패널(100)로 전원이 공급되면, 표시 패널(100)의 화소(PXL)들을 통해 상기한 영상 데이터(DATA)에 대응하는 영상이 표시될 수 있다. 이때, 차광층(PHL)에 공급되는 제어 전원(PHLV)에 의해 화소(PXL)들 내에 마련되는 트랜지스터(M)의 특성이 변경될 수 있다. 그에 따라, 표시 패널(100)에 표시되는 영상의 순간 잔상 문제 및 스텝 에피션시 문제가 개선될 수 있다.
또는, 데이터 구동부(220)와 표시 패널(100)로 전원이 공급되면, 표시 패널(100)의 화소(PXL)들이 발광하고, 화소(PXL)들로부터 출사된 광의 반사광이 차광층(PHL)의 핀홀(PIH)들을 경유하여 광 센서(PHS)들로 입사될 수 있다. 광 센서(PHS)들로부터 입사된 반사광에 대응하는 센싱 신호가 출력되면, 표시 패널(100)에 접촉하여 상기 반사광을 생성한 사용자의 지문이 검출될 수 있다.
도 17은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 표시 장치의 구동 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
타이밍 컨트롤러(240)로부터 전원 구동제어신호(PCS)가 공급되면(1701), 전원 공급부(230)는 제1 및 제2 제어 신호(A_SWIRE, E_SWIRE)를 생성할 수 있다(1702). 전원 공급부(230)는 동시 또는 순차로 활성화된 제1 및 제2 제어 신호(A_SWIRE, E_SWIRE)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 전원 공급부(230)는 활성화된 제1 제어 신호(A_SWIRE)를 생성하고 기설정된 초기 구동 기간(IP) 이후에 활성화된 제2 제어 신호(E_SWIRE)를 생성할 수 있다.
전원 공급부(230)는 드라이버 구동 전원(AVDD), 제1 패널 구동 전원(ELVDD) 및 제2 패널 구동 전원(ELVSS)을 생성할 수 있다(1703). 일 실시 예에서, 전원 공급부(230)는 활성화된 제1 제어 신호(A_SWIRE)가 생성되는 것에 응답하여 드라이버 구동 전원(AVDD)을 생성할 수 있다. 또한, 전원 공급부(230)는 활성화된 제2 제어 신호(E_SWIRE)가 생성되는 것에 응답하여 제1 패널 구동 전원(ELVDD) 및 제2 패널 구동 전원(ELVSS)을 생성할 수 있다. 전원 공급부(230)는 드라이버 구동 전원(AVDD), 제1 패널 구동 전원(ELVDD) 및 제2 패널 구동 전원(ELVSS)을 데이터 구동부(220) 및 표시 패널(100)로 인가할 수 있다. 또한, 전원 공급부(230)는 제1 패널 구동 전원(ELVDD) 및 제2 패널 구동 전원(ELVSS)을 멀티플렉서(MUX)로 공급할 수 있다.
타이밍 컨트롤러(240)는 멀티플렉서 제어신호(MCS)를 멀티플렉서(MUX)로 공급할 수 있다(1704).
타이밍 컨트롤러(240)는 표시 기간(DP) 동안 표시 패널(100)에 표시될 영상의 타입을 판단하고, 그에 대응하는 멀티플렉서 제어신호(MCS)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 타이밍 컨트롤러(240)는 표시될 영상이 고정 영상인지 아니면 동적 영상인지를 판단할 수 있다.
예를 들어 수신된 영상 데이터(DATA)와 기설정된 개수의 이전 프레임들의 영상 데이터들이 동일하면, 타이밍 컨트롤러(240)는 표시 패널(100)에 표시될 영상이 고정 영상인 것으로 판단할 수 있다. 반대로, 수신된 영상 데이터(DATA)와 기설정된 개수의 이전 프레임들의 영상 데이터들 중 적어도 일부가 상이하면, 타이밍 컨트롤러(240)는 표시 패널(100)에 표시될 영상이 동적 영상인 것으로 판단할 수 있다. 타이밍 컨트롤러(240)는 판단된 영상의 타입에 대응하는 신호 특성을 갖는 멀티플렉서 제어신호(MCS)를 생성할 수 있다.
일 실시 예에서, 타이밍 컨트롤러(240)는 지문 센싱 기간(FSP) 동안 지문 센싱 기간(FSP)에 대응하는 신호 특성을 갖는 멀티플렉서 제어신호(MCS)를 생성할 수 있다.
멀티플렉서(MUX)는 멀티플렉서 제어신호(MCS)에 대응하여 복수의 제1 패널 구동 전원(ELVDD) 및 제2 패널 구동 전원(ELVSS) 중 하나를 차광층(PHL)으로 공급할 수 있다(1705). 예를 들어, 멀티플렉서(MUX)는 고정 영상에 대응하는 제1 신호 특성의 멀티플렉서 제어신호(MCS)에 대응하여 제1 패널 구동 전원(ELVDD)을 선택하여 차광층(PHL)으로 공급할 수 있다. 멀티플렉서(MUX)는 동적 영상에 대응하는 제2 신호 특성의 멀티플렉서 제어신호(MCS)에 대응하여 제2 패널 구동 전원(ELVSS)을 선택하여 차광층(PHL)으로 공급할 수 있다. 멀티플렉서(MUX)는 지문 센싱 기간(FSP)에 대응하는 제3 신호 특성의 멀티플렉서 제어신호(MCS)에 대응하여 제2 패널 구동 전원(ELVSS)을 선택하여 차광층(PHL)으로 공급할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 표시 장치
100: 표시 패널
210: 주사 구동부
220: 데이터 구동부
230: 전원 공급부
240: 타이밍 컨트롤러
MUX: 멀티플렉서
AA: 표시 영역
NA: 비표시 영역
PHL: 차광층
PIH: 핀홀
PHS: 광 센서
PXL: 화소

Claims (20)

  1. 복수의 화소들을 포함하는 표시 영역 및 상기 표시 영역의 적어도 일측을 둘러싸는 비표시 영역을 포함하는 표시 패널;
    상기 표시 영역에 적어도 일부가 중첩되고, 입사되는 광을 선택적으로 통과시키기 위한 개구부들을 포함하는 차광층;
    상기 화소들 및 상기 차광층으로 전원을 공급하는 전원 공급 장치를 포함하되,
    상기 전원 공급 장치는,
    표시 기간 동안, 상기 표시 영역에서 표시될 영상의 종류에 대응하여 상이한 전압값을 갖는 제어 전원을 상기 차광층에 인가하는, 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전원 공급 장치는,
    상기 표시 영역에서 표시될 영상이 정지 영상이면 제1 제어 전원을 상기 차광층에 인가하고, 상기 표시 영역에서 표시될 영상이 동적 영상이면 상기 제1 제어 전원보다 낮은 전압값을 갖는 제2 제어 전원을 상기 차광층에 인가하는, 표시 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 제어 전원은,
    파시티브 전압값을 갖고,
    상기 제2 제어 전원은,
    네거티브 전압값을 갖는, 표시 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 전원 공급 장치는,
    지문 센싱 기간 동안 상기 제1 제어 전원보다 낮은 전압값을 갖는 제3 제어 전원을 상기 차광층에 인가하되,
    상기 제3 제어 전원은,
    상기 제2 제어 전원과 동일하거나 상이한 전압값을 갖는, 표시 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 전원 공급 장치는,
    상이한 전압값을 갖는 복수 개의 전원들을 생성하는 전원 변환부; 및
    상기 복수 개의 전원들 중 어느 하나를 상기 제어 전원으로 상기 차광층에 인가하는 멀티플렉서를 포함하는, 표시 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 표시 영역에서 표시될 영상의 종류에 대응하는 멀티플렉서 제어신호를 상기 멀티플렉서로 공급하는 타이밍 컨트롤러를 더 포함하는, 표시 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 복수 개의 전원들은,
    상기 화소들을 구동하기 위한 고전위 패널 구동 전원 및 저전위 패널 구동 전원을 포함하고,
    상기 멀티플렉서는,
    상기 멀티플렉서 제어신호에 기초하여 상기 고전위 패널 구동 전원 및 상기 저전위 패널 구동 전원 중 어느 하나를 상기 제어 전원으로 상기 차광층에 인가하는, 표시 장치.
  8. 제6항에 있어서, 상기 전원 공급 장치는,
    상기 복수 개의 전원들의 전압값을 제어하기 위한 제어 신호를 상기 전원 변환부로 제공하는 컨트롤러를 더 포함하는, 표시 장치.
  9. 제6항에 있어서, 상기 멀티플렉서는,
    상기 표시 패널의 상기 비표시 영역에 배치되고,
    상기 전원 변환부는,
    상기 표시 패널에 전기적으로 연결되는 인쇄 회로 기판에 배치되는, 표시 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 표시 패널은,
    상기 전원 변환부에서 생성되는 고전위 패널 구동 전원을 상기 화소들로 전달하는 제1 전원선;
    상기 전원 변환부에서 생성되는 저전위 패널 구동 전원을 상기 화소들로 전달하는 제2 전원선; 및
    상기 멀티플렉서로부터 출력되는 상기 제어 전원을 상기 차광층으로 전달하는 제3 전원선을 포함하는, 표시 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 멀티플렉서는,
    상기 전원 변환부로부터 상기 복수 개의 전원선을 공급받도록 상기 전원 변환부에 전기적으로 연결되는, 표시 장치.
  12. 제10항에 있어서, 상기 복수 개의 전원들은,
    상기 고전위 패널 구동 전원 및 상기 저전위 패널 구동 전원을 포함하고,
    상기 멀티플렉서는,
    상기 제1 전원선 및 상기 제2 전원선에 전기적으로 연결되어 상기 고전위 패널 구동 전원 및 상기 저전위 패널 구동 전원을 공급받는, 표시 장치.
  13. 제1항에 있어서, 상기 표시 패널은,
    기판;
    상기 복수의 화소들을 구동하기 위한 복수의 회로 소자들이 배치되는 회로 소자층; 및
    상기 회로 소자층 상에 제공되고 발광 소자들을 포함하는 발광 소자층을 포함하고,
    상기 차광층은,
    상기 기판과 상기 회로 소자층 사이에 배치되는, 표시 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 차광층에 상기 제어 전원이 인가되면, 상기 차광층의 전계 효과에 의해 상기 복수의 회로 소자들의 소자 특성이 변화되는, 표시 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 개구부들을 통과하여 입사되는 광을 센싱하여 대응되는 센싱 신호를 출력하는 복수 개의 광 센서들; 및
    상기 센싱 신호에 기초하여 사용자의 지문을 검출하는 지문 검출부를 더 포함하는, 표시 장치.
  16. 복수의 화소들을 포함하는 표시 영역 및 상기 표시 영역의 적어도 일측을 둘러싸는 비표시 영역을 포함하는 표시 패널과, 상기 표시 영역에 적어도 일부가 중첩되고, 입사되는 광을 선택적으로 통과시키기 위한 개구부들을 포함하는 차광층을 포함하는 표시 장치의 구동 방법으로,
    상이한 전압값을 갖는 복수 개의 전원들을 생성하는 단계;
    표시 기간 동안 상기 표시 영역에서 표시될 영상의 종류를 판단하는 단계; 및
    상기 판단된 영상의 종류에 대응하여 상기 복수 개의 전원들 중 어느 하나를 상기 차광층에 인가하는 단계를 포함하는, 표시 장치의 구동 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 복수 개의 전원들 중 어느 하나를 상기 차광층에 인가하는 단계는,
    상기 표시 영역에서 표시될 영상이 정지 영상이면 상기 복수 개의 전원들 중 하나를 제1 제어 전원으로 상기 차광층에 인가하는 단계; 및
    상기 표시 영역에서 표시될 영상이 동적 영상이면 상기 복수 개의 전원들 중 다른 하나를 제2 제어 전원으로 상기 차광층에 인가하는 단계를 포함하되,
    상기 제2 제어 전원은 상기 제1 제어 전원보다 낮은 전압값을 갖는, 표시 장치의 구동 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    지문 센싱 기간 동안 상기 제1 제어 전원보다 낮은 전압값을 갖는 제3 제어 전원을 상기 차광층에 인가하는 단계를 더 포함하되,
    상기 제3 제어 전원은,
    상기 제2 제어 전원과 동일하거나 상이한 전압값을 갖는, 표시 장치의 구동 방법.
  19. 제16항에 있어서, 상기 복수 개의 전원들을 생성하는 단계는,
    상기 화소들을 구동하기 위한 고전위 패널 구동 전원 및 저전위 패널 구동 전원을 생성하는 단계를 포함하고,
    상기 복수 개의 전원들 중 어느 하나를 상기 차광층에 인가하는 단계는,
    상기 고전위 패널 구동 전원 및 상기 저전위 패널 구동 전원 중 어느 하나를 상기 차광층에 인가하는 단계를 포함하는, 표시 장치의 구동 방법.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 지문 센싱 기간 동안, 상기 개구부들을 통과하여 입사되는 광에 기초하여 사용자의 지문을 검출하는 단계를 더 포함하는, 표시 장치의 구동 방법.
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