KR20210091544A - 지문 센서를 포함하는 터치 디스플레이 장치 - Google Patents

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KR20210091544A
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김준형
지상윤
박장웅
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에스케이이노베이션 주식회사
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Abstract

본 발명은 터치 센서와 지문 센서가 함께 적용된 디스플레이 장치에 있어서, 터치 센서와 지문 센서가 적용된 부분의 밝기 차이를 없애, 균일한 밝기의 디스플레이를 제공하기 위해 안출된 것으로, 지문 센서와 터치 센서가 위치하는 부분의 밝기를 개별적으로 제어하거나, 지문 센서와 터치 센서의 광투과율을 동일 또는 유사하도록 구조를 변경하여 균일한 밝기의 디스플레이 출력을 얻을 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

Description

지문 센서를 포함하는 터치 디스플레이 장치{Touch display device with fingerprint sensor}
본 발명은 지문 센서를 포함하는 터치 디스플레이 장치에 관한 것이다.
최근의 모바일 기기들은 화면 대형화의 추세를 보이고 있고, 이에 따라 홈 버튼과 같은 물리적 버튼을 최소화하거나 또는 제거하는 방식으로 발전되고 있다. 이러한 물리적 버튼의 제거 경향에 따라 디스플레이에 일체화된 버튼의 개발이 가속되고 있다. 또한, 지문을 이용한 버튼이 등장하고 있는 경향에 따라 디스플레이와 일체화된 지문센서의 개발이 요구되고 있다.
지문센서는 일반적으로 캐패시턴스 방식을 채용하고 있으며, 크게 단위 셀 구동방식과 매트릭스 구동 방식으로 구분될 수 있다. 단위 셀 구동방식은 지문을 인식하는 센서를 개별적으로 구동하는 복수의 단위 셀들로 구성하는 것으로서, 인듐 주석 산화물이나 실리콘 등 다양한 물질을 사용할 수 있고, 노이즈가 작은 장점이 있으나, 공정이 복잡하고 많은 층들을 포함하게 되므로 투명성이 저하되는 단점이 있으므로 투명 전극으로서 적용에 한계가 있다.
매트릭스 구동 방식은 x축으로 연장되는 상부 전극과 y축으로 연장되는 하부 전극을 이격 교차시켜 라인-바이-라인(line-by-line) 형상으로 구성하는 것으로서, 소자 구조가 단순하고 상부 전극 및 하부 전극만으로 소자 제작이 가능하여 투과도가 높은 장점이 있는 반면, 노이즈가 큰 단점이 있어 10 kHz 이상의 고주파수 구동이 요구된다. 투명 전극에 많이 사용되는 인듐 주석 산화물은 저항값이 높아 10 kHz 이상의 고주파수 대역에서는 구동이 어려운 한계가 있다. 또한, 인듐 주석 산화물은 유연성이 부적하여 신축성 디스플레이에 적용되기 어려운 한계가 있다. 따라서 지문 센서를 위하여 높은 투과도 및 높은 전기 전도도를 가지는 투명 전극이 요구된다.
종래 지문 센서용 투명 전극에 대해서는, 한국 공개특허공보 제10-2018-0127259호(“지문 센서용 투명 전극 구조체 및 이를 포함하는 지문 센서”, 공개일 2018.11.28., 이하 선행기술 1)에 개시되어 있다.
도 1은 선행기술 1에 개시된 지문 센서용 투명 전극 구조체(1)의 단면을 도시한 것이다. 도 1을 참조하면, 종래의 투명 전극 구조체(1)는 일방향으로 적층되어 형성되는 제1전극(11), 유전체층(12), 제2전극(13) 및 커버(14)를 포함할 수 있다.
도 2는 선행기술 1에 개시된 지문 센서용 투명 전극 구조체(1)의 상부 평면을 도시한 것이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 제1전극(11)은 제1방향으로 연장되는 제1도전 라인(21)을 포함하고, 제2전극(12)은 제2방향으로 연장되는 제2도전 라인(22)을 포함하는 구조이다. 지문 센서용 투명 전극 구조체(1)가 이렇듯 서로 다른 방향으로 연장되는 도전라인들을 각각 포함하는 제1전극(11) 및 제2전극(12)으로 구성되는 이유는, 도전라인들이 서로 교차되는 부분에서 캐패시턴스 차이를 이용하여 사용자의 지문을 식별하기 위함으로, 도전라인들이 교차되는 부분의 밀도는 일반적인 터치 센서보다 높다. 상술한 바와 같이 터치 센서에 포함되는 패턴의 밀도는 투명 전극 구조체(1)보다 낮기 때문에, 투명 전극 구조체(1)와 같이 제1전극(11)과 제2전극(12)을 서로 교차시켜 구성할 필요가 없고, 일반적으로 단일층으로 구성되는 전극만을 이용하여 구성하는 것이 일반적이었다.
도 1 및 도 2에 도시된 종래의 지문 센서용 투명 전극 구조체(1)를 디스플레이상에서 일반적인 터치 센서와 함께 사용하기 위해서는, 터치 센서를 구성하는 구조체와 투명 전극 구조체(1)를 함께 배열해야 했는데, 단일층으로 구성되는 터치 센서와 서로 다른 두 개의 전극이 서로 겹쳐져 구성되는 투명 전극 구조체(1)와는 광 투과량에 있어서 차이가 발생해 투명 전극 구조체(1)가 위치한 부분이 어두워지는 문제점이 있었다.
한국 공개특허공보 제10-2018-0127259호(“지문 센서용 투명 전극 구조체 및 이를 포함하는 지문 센서”, 공개일 2018.11.28.)
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로써, 본 발명에 의한 지문 센서를 포함하는 터치 디스플레이 장치의 목적은, 터치 센서와 지문 센서가 함께 적용된 터치 디스플레이에 있어서, 터치 센서와 지문 센서가 적용된 부분의 밝기 차이를 없애, 균일한 밝기의 디스플레이 장치를 제공하는 것에 있다.
상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 의한 지문 센서를 포함하는 터치 디스플레이 장치는, 발광층, 상기 발광층의 일측에 형성되고, 이차원적으로 배열되는 다수개의 제1터치 센서 전극과, 적어도 하나 이상의 제1지문 센서 전극을 포함하는 하부 전극층, 상기 하부 전극층의 일면에 형성되는 유전체층, 상기 유전체층의 일면에 형성되고, 이차원적으로 배열되는 다수개의 제2터치 센서 전극과, 적어도 하나 이상의 제2지문 센서 전극을 포함하는 상부 전극층 및 상기 발광층의 국부적인 밝기를 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 제1지문 센서 전극과 상기 제2지문 센서 전극은 동일한 위치에 마주 보고 배열되어 지문 센서를 구성하고, 상기 지문 센서의 광투과율이 상기 제1터치 센서 전극 및 상기 제2터치 센서 전극의 광투과율보다 낮으며, 상기 제어부는, 상기 지문 센서, 제1터치 센서 및 제2터치 센서의 광투과율 차이에 의하여 발생하는 얼룩을 보상하기 위하여 상기 지문 센서, 상기 제1터치 센서 및 상기 제2터치 센서의 광투과율에 기초하여 디스플레이상 위치 또는 영역별로 상기 발광층의 출력을 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 동일한 디스플레이 요구 신호에 대하여, 상기 지문 센서 영역의 발광층의 출력을 상기 제1터치 센서 또는 상기 제2터치 센서 영역의 발광층의 출력에 비해 더 크게 제어할 수 있다.
또한, 상기 제1터치 센서 전극과 상기 제2터치 센서 전극은 서로 다른 위치에 배열될 수 있다.
또한, 서로 인접하여 배치된 두 개의 상기 제1터치 센서 전극 사이의 간격은 단일의 상기 제1터치 센서 전극의 폭 이상이고, 서로 인접하여 배치된 두 개의 상기 제2터치 센서 전극 사이의 간격은 단일의 상기 제2터치 센서 전극의 폭 이상일 수 있다.
또한, 상기 제1터치 센서 전극들 중 일부는 서로 인접하여 배치된 두 개의 상기 제2터치 센서 전극 사이에 배치되고, 상기 제2터치 센서 전극들 중 일부는 서로 인접하여 배치된 두 개의 상기 제1터치 센서 전극 사이에 배치될 수 있다.
또한, 상기 제1터치 센서 전극으로 구성되는 상기 제1터치 센서와, 상기 제2터치 센서 전극으로 구성되는 제2터치 센서와, 상기 지문 센서 각각의 광투과율이 저장되는 저장부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 저장부에 저장된 상기 제1터치센서, 상기 제2터치센서 및 상기 지문 센서 각각의 광투과율을 이용하여 상기 발광층의 밝기를 국부적으로 제어할 수 있다.
또한, 상기 제1터치 센서 전극과 상기 제1지문 센서 전극의 광투과율은 서로 동일하거나, 소정 범위 이내일 수 있다.
또한, 상기 제2터치 센서 전극과 상기 제2지문 센서 전극의 광투과율은 서로 동일하거나, 소정 범위 이내일 수 있다.
또한, 상기 제1지문 센서 전극은 제1방향으로 다수개의 패턴이 이격되어 형성되고, 상기 제2지문 센서 전극은 상기 제1방향과 소정 각도로 교차되는 제2방향으로 다수개의 패턴이 이격되어 형성될 수 있다.
또한, 서로 인접한 상기 패턴 사이의 간격은 0.1~30㎛일 수 있다.
또한, 단일의 상기 패턴의 폭은 0.1~100㎛일 수 있다.
또한, 상기 지문 센서는 상기 디스플레이의 외곽에 배치될 수 있다.
또한, 상기 지문 센서는 상기 디스플레이의 외곽에서 내측으로 적어도 하나 이상의 상기 제1터치 센서 전극 또는 상기 제2터치 센서 전극만큼 이격되어 배치될 수 있다.
또한, 상기 제1터치 센서 전극, 상기 제2터치 센서 전극 및 상기 지문 센서는 서로 동일한 형상일 수 있다.
또한, 상기 하부 전극층은 서로 인접한 상기 제1터치 센서 전극을 제3방향으로 연결하는 제1도전라인을 포함하고, 상기 상부 전극층은 서로 인접한 상기 제2터치 센서 전극을 상기 제3방향과 교차되는 방향으로 제4방향으로 연결하는 제2도전라인을 포함할 수 있다.
또한, 상기 하부 전극층의 타면에 형성되는 베이스 필름 및 상기 상부 전극층의 일면에 형성되는 커버층을 더 포함할 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명에 의한 지문 센서를 포함하는 터치 디스플레이 장치에 의하면, 제어부에서 발광층의 표면 중, 터치 센서가 적용되는 부분과 나머지 부분의 출력을 다르게 제어함으로써, 지문 센서와 터치 센서가 함께 적용된 디스플레이에서 발생할 수 있는 밝기의 차이(얼룩)가 없도록 디스플레이를 균일하게 출력할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 의하면, 제어부에서 발광층의 밝기를 국부적으로 제어하지 않더라도, 더미 전극을 이용해 터치 센서와 지문 센서의 광투과율을 동일하거나 소정 범위 이내로 유사하게 하여, 지문 센서와 터치 센서가 함께 적용된 디스플레이에서 발생할 수 있는 밝기의 차이(얼룩)가 없도록 디스플레이를 균일하게 출력할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 선행기술 1에 개시된 지문 센서용 투명 전극 구조체의 단면도이고,
도 2는 선행기술 1에 개시된 지문 센서용 투명 전극 구조체의 상부 평면도이며,
도 3은 본 발명의 제1실시예에 의한 지문 센서를 포함하는 터치 디스플레이 장치의 부분 분해 사시도이고,
도 4는 본 발명의 제1실시예에 의한 지문 센서를 포함하는 터치 디스플레이 장치의 센싱 어레이의 분해 사시도이고,
도 5는 본 발명의 제1실시예에 의한 지문 센서를 포함하는 터치 디스플레이 장치의 베이스 필름과 하부 전극층의 상부 평면도이며,
도 6은 본 발명의 제1실시예에 의한 지문 센서를 포함하는 터치 디스플레이 장치의 유전체층과 상부 전극층의 상부 평면도이고,
도 7은 본 발명의 제1실시예에 의한 지문 센서를 포함하는 터치 디스플레이 장치의 커버층을 제외한 상태의 상부 평면도이며,
도 8은 본 발명의 제2실시예에 의한 지문 센서를 포함하는 터치 디스플레이 장치의 베이스 필름과 하부 전극층의 상부 평면도이고,
도 9는 본 발명의 제2실시예에 의한 지문 센서를 포함하는 터치 디스플레이 장치의 유전체층과 상부 전극층의 상부 평면도이다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 지문 센서를 포함하는 터치 디스플레이 장치의 바람직한 실시예에 관하여 상세히 설명한다.
[제1실시예]
도 3은 본 발명의 제1실시예에 의한 지문 센서를 포함하는 터치 디스플레이 장치를 분해한 상태를 도시한 것이다.
도 3에 도시된 본 발명의 제1실시예에 의한 지문 센서를 포함하는 터치 디스플레이 장치의 각 구성들은 도 3에 도시된 바와 같이 서로 분해/조립하는 방식으로 제조되지 않을 수 있으며, 도 3은 단지 이해를 돕기 위해 도시한 것이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 의한 지문 센서를 포함하는 터치 디스플레이 장치는 발광층(100)과 센싱 어레이(200)로 구성될 수 있다.
도 3에 도시된 발광층(100)은 디스플레이 장치의 출력을 위해 발광되는 부분이다. 발광층(100)은 다양한 종류의 발광수단이 사용될 수 있으며, 발광층(100)은 대표적으로 유기 발광 다이오드(Organic Light-Emitting Diode, OLED)일 수 있다.
센싱 어레이(200)는 본 발명의 제1실시예에 의한 지문 센서를 포함하는 터치 디스플레이 장치에서 지문 센서와 터치 센서가 적용되는 부분이다. 본 발명의 다양한 실시예에 의한 지문 센서를 포함하는 터치 디스플레이 장치에서 센싱 어레이(200)는 발광층(100)의 일측에 위치할 수 있으며, 본 실시예에서 센싱 어레이(200)는 발광층(100)의 일면에 위치한다. 센싱 어레이(200)는 다수개의 층으로 이루어질 수 있다.
도 4는 센싱 어레이(200)를 구성하는 각 층들을 분해하여 도시한 것이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 센싱 어레이(200)는 베이스 필름(210), 하부 전극층(220), 유전체층(230), 상부 전극층(240) 및 커버층(250)을 포함하여 구성될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 베이스 필름(210), 하부 전극층(220), 유전체층(230), 상부 전극층(240) 및 커버층(250)은 일측으로 형성될 수 있다.
도 4에 도시된 베이스 필름(210)은 일면에 위치하는 하부 전극층(220)을 형성하기 위한 것이다. 베이스 필름(210)은 일정 정도 이상의 광투과율을 가지는 재질로 형성될 수 있고, 이에 더해 일정 정도 이상의 탄성을 가지는 재질로 형성될 수 있다. 베이스 필름(210)은 대표적으로 폴리이미드(Polyimide, PI)를 포함하는 재질로 형성될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 하부 전극층(220)은 베이스 필름(210)의 일면에 형성되며, 사용자의 터치 입력과 사용자의 지문을 센싱하기 위해 형성된다. 하부 전극층(220)은 베이스 필름(210)의 일면에 형성되기 때문에, 베이스 필름(210)과 하부 전극층(220)을 별도로 구분하지 않고 도시하였다.
도 4에 도시된 바와 같이, 하부 전극층(220)은 제1터치 센서 전극(221)과 제1지문 센서 전극(222)을 포함할 수 있으며, 이에 관해서는 후술한다. 하부 전극층(220)은 전체적으로 일정 정도 이상의 광투과율을 가질 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 하부 전극층(220)의 일면에 형성되는 유전체층(230)은 하부 전극층(220)과 상부 전극층(240) 사이에 형성되어, 하부 전극층(220)과 상부 전극층(240)을 전기적으로 절연한다. 유전체층(230)은 일정 정도 이상의 광투과율을 가지는 물질을 포함하여 형성될 수 있으며, 원하는 파장의 광을 선별적으로 통과시키는 물질을 포함하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 유전체층(230)은 유리, 석영, 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물, 하프늄 산화물, 또는 폴리머를 포함할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상부 전극층(240)은 유전체층(230)의 일면에 형성될 수 있다. 상부 전극층(240) 또한 유전체층(230)의 일면에 형성되기 때문에, 도 4에서는 유전체층(230)과 상부 전극층(240)을 서로 구분하지 않고 서로 일체가 된 형태로 도시하였다. 상부 전극층(240)은 제2터치 센서 전극(241)과 제2지문 센서 전극(242)을 포함할 수 있으며, 이에 관해서도 후술한다. 상부 전극층(240) 또한 일정 정도 이상의 광투과율을 가질 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 커버층(250)은 상부 전극층(240)의 일면에 형성되어, 상부 전극층(240)을 보호하는 역할을 한다. 커버층(250) 또한 일정 정도 이상의 광투과율을 가질 수 있다.
도 5는 서로 일체화된 베이스 필름(210) 및 하부 전극층(220)을 상부에서 바라본 상태를 도시한 것이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 하부 전극층(220)에 포함되는 제1터치 센서 전극(221)은 본 실시예에 의한 터치 디스플레이에서 사용자의 터치를 감지하기 위해 형성되는 것으로, 제1터치 센서 전극(221)은 터치 센서를 구성한다. 제1터치 센서 전극(221)은 다수개가 베이스 필름(210)의 표면에서 이차원적으로 배열된다. 단, 다수개의 제1터치 센서 전극(221)들은 서로 인접한 두 개 사이에 일정한 공간이 확보되도록 서로 평행하게 이격되어 배열될 수 있다. 이때 서로 인접한 두 개의 제1터치 센서 전극(221) 사이의 공간의 폭은 단일의 제1터치 센서 전극의 폭 이상일 수 있다.
본 발명에서 제1지문 센서 전극(222)은 적어도 하나 이상이 베이스 필름(210)의 표면에 형성될 수 있다. 도 5에 도시된 본 실시예에서 제1지문 센서 전극(222)은 총 네 개가 베이스 필름(210)의 표면에 형성된다. 제1지문 센서 전극(222)은 베이스 필름(210)의 표면에 배치된 제1터치 센서 전극(221)들의 외곽에 배치될 수 있는데, 이는 제1지문 센서 전극(222)에서 감지된 신호를 외부로 전송하기 위해서는 제1지문 센서 전극(222)과 외부를 연결하는 도전라인을 형성해야 하기 때문에, 제1지문 센서 전극(222)을 제1터치 센서 전극(221)의 외곽에 형성하는 것이 유리하기 때문이다. 단, 본 발명은 제1지문 센서 전극(222)의 위치를 도 5에 도시된 바와 같이 베이스 필름(210)의 외곽에 한정하는 것은 아니며, 도 5에 도시된 바와 달리 제1지문 센서 전극(222)은 베이스 필름(210)의 외곽에서 적어도 하나 이상의 제1터치 센서 전극(221)만큼 내측으로 이격된 위치에 배치될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 단일의 제1지문 센서 전극(222)은 다수개의 패턴(P)이 서로 평행하게 이격되어 형성되어 있다. 이때, 단일의 제1지문 센서 전극(222)을 구성하는 다수개의 패턴(P) 중, 서로 인접하여 배치된 두 개의 패턴(P) 사이의 간격은 0.1~30㎛일 수 있으며, 단일 패턴(P)의 폭은 0.1~100㎛일 수 있다. 이러한 패턴의 미세한 폭과 패턴과 패턴 사이의 미세한 간격은 터치 센서 전극과 지문 센서 전극을 구분하는 기준이 될 수 있다. 이렇듯 터치 센서 전극과 지문 센서 전극이 차이를 보이는 것은, 각각의 전극이 구성하는 터치 센서와 지문 센서의 용도가 다르기 때문이다.
도 5에 도시된 제1터치 센서 전극(221)을 구성하는 다수개의 패턴(P)은 도 5를 기준으로 좌상 대각선 방향으로 연장 형성되고, 이에 수직한 방향으로 이격되어 형성되는데, 좌상 대각선 방향을 제1방향이라 한다. 후술할 제2터치 센서 전극이 연장 형성되는 방향은 제2방향이라 한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 이차원적으로 배열된 다수개의 제1터치 센서 전극(221)은 수평한 방향으로 연장 형성된 제1도전라인(223)에 의해 서로 연결된다. 여기서 수평한 방향은 제3방향이며, 다수개의 제1터치 센서 전극(221)은 제1도전라인(223)에 의해 전기적으로 연결됨으로써, 하나의 열을 형성할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 서로 인접한 제1터치 센서 전극(221) 사이의 공간이나, 제1터치 센서 전극(221)에 인접한 공간에는 제1후보영역(R1)이 위치한다. 제1후보영역(R1)은 베이스 필름(210), 하부 전극층(220), 유전체층(230) 및 상부 전극층(240)이 모두 적층되었을 때, 상부 전극층(240)에 포함되는 제2터치 센서 전극(241)과 마주보도록 위치하는 부분이다.
도 6은 서로 일체화된 유전체층(230)과 상부 전극층(240)을 상부에서 바라본 상태를 도시한 것이다. 상부 전극층(240)에 포함되는 제2터치 센서 전극(241)은 전술한 제1터치 센서 전극(221)과 마찬가지로 다수개가 일정 간격 이격되어 배치되되, 인접한 제2터치 센서 전극(241) 사이의 폭은 단일의 제2터치 센서 전극(241)의 폭 이상이다. 제2터치 센서 전극(241)은 제2도전라인(243)을 이용해 수직한 방향으로 전기적으로 연결되어, 서로 전기적으로 연결된 제2터치 센서 전극끼리 하나의 열을 구성할 수 있다. 제2도전라인(243)이 형성된 수직 방향을 제4방향이라 한다. 제3방향과 제4방향은 서로 일정 각도로 교차될 수 있다.
서로 인접한 제2터치 센서 전극(241) 사이에도 제2후보영역(R2)이 위치한다. 제2후보영역(R2)은 베이스 필름(210), 하부 전극층(220), 유전체층(230) 및 상부 전극층(240)이 모두 적층되었을 때, 하부 전극층(220)에 포함되는 제1터치 센서 전극(221)과 마주보는 부분이다. 즉, 본 발명의 다양한 실시예에 의한 터치 디스플레이에서는, 각각의 층이 적층된 방향을 기준으로 제1터치 센서 전극(221)과 제2터치 센서 전극(241)은 서로 다른 위치에 배치된다.
제2지문 센서 전극(242)은 상술한 제1지문 센서 전극(222)과 서로 마주보도록 적층된 방향을 기준으로 서로 동일한 위치에 배치되어, 제1지문 센서 전극(222)과 함께 지문 센서를 구성한다. 제2지문 센서 전극(242)에 포함되는 단일의 패턴은 제2방향인 우상측 대각선 방향으로 형성되고, 다수개의 패턴들은 패턴이 연장된 방향에 수직한 방향으로 일정 간격 이격되어 배치된다. 본 발명에서 제1지문 센서 전극(222)의 패턴 방향인 제1방향과 제2지문 센서 전극(242)의 패턴 방향인 제2방향은 서로 수직하게 교차되는 것으로 도시되었으나, 본 발명은 이에 한정하지 않고 제1방향과 제2방향은 소정 각도로 교차되도록 설정될 수 있다. 제2지문 센서 전극(242)에 포함되는 패턴의 폭 또한 제1지문 센서 전극(222)과 동일하게 0.1~100㎛일 수 있으며, 제2지문 센서 전극(242)에 포함되는 서로 이웃한 패턴 사이의 간격은 0.1~30㎛일 수 있다.
도 7은 도 5와 도 6에 각각 도시된 베이스 필름(210), 하부 전극층(220), 유전체층(230) 및 상부 전극층(240)이 일체화된 후, 상부에서 바라본 상태를 도시한 것이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 제1지문 센서 전극(222)과 제2지문 센서 전극(242)은 서로 마주보도록 동일한 위치에서 겹쳐져 지문 센서(310)를 구성하며, 제1터치 센서 전극(221)은 제1터치 센서(321)를, 제2터치 센서 전극(241)은 제2터치 센서(322)를 구성한다. 단, 배경기술에서 설명한 바와 같이, 지문 센서(310)는 제1지문 센서 전극(222)과 제2지문 센서 전극(242)이 겹쳐지기 때문에, 지문 센서(310)의 광투과율은 제1터치 센서(321) 및 제2터치 센서(322) 각각의 광투과율보다 낮을 수 있다. 따라서, 발광층(100)의 국부적인 밝기를 제어하는 제어부는, 발광층 및 센싱 어레이가 적층된 방향을 기준으로, 발광층의 전체 영역 중, 지문 센서(310)가 위치한 부분의 밝기를 제1터치 센서(321) 및 제2터치 센서(322)가 배치된 나머지 부분보다 밝도록 제어하여, 지문 센서(310)가 적용됨에 따라 발생할 수 있는 디스플레이의 얼룩을 보상해 디스플레이의 출력을 균일하게 할 수 있다. 도 3을 참조하면, 제어부는 발광층(100)의 표면 중, 제1터치 센서(321)가 위치하는 별도 제어 영역(S)의 밝기를 나머지 부분보다 밝도록 제어할 수 있으며, 동일한 디스플레이 요구 신호에 대하여 발광층의 출력을 제1터치 센서(321) 또는 제2터치 센서(322)가 배치된 영역의 발광층의 출력에 비해 더 크게 제어할 수 있다.
본 발명은 저장부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 저장부는 일종의 메모리와 같은 하드웨어로 구현될 수 있다. 저장부에는 제1터치 센서(321), 제2터치 센서(322) 및 지문 센서(310) 각각의 광투과율이 저장될 수 있다. 제어부는 저장부에 저장된 광투과율 정보를 이용해, 발광층의 밝기를 국부적으로 제어함으로써, 디스플레이의 밝기를 전체적으로 균일하게 제어할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 의한 터치 디스플레이에서, 제1터치 센서 전극(221), 제2터치 센서 전극(241), 제1지문 센서 전극(222) 및 제2지문 센서 전극(242) 각각의 광투과율은 서로 동일하거나, 소정 범위 이내로 유사할 수 있다. 또한 제1터치 센서 전극(221), 제2터치 센서 전극(241), 제1지문 센서 전극(222) 및 제2지문 센서 전극(242) 각각이 점유하는 공간의 크기와 형상은 서로 동일할 수 있다.
본 발명의 하부 전극층(220)과 상부 전극층(240)은 각각 베이스 필름(210)과 유전체층(230)의 일면에 투명 전극물질을 이용해 층을 형성한 후, 다양한 방식을 통해 패턴화해, 각각의 전극층에 포함되는 전극들을 형성할 수 있다. 이때, 투명 전극물질은 금속 나노와이어, 금속 나노파이버, 메탈메쉬 및 금속 산화물 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있으며, 특히 투명 전극물질은 금속 나노와이어 및 금속 나노파이버 중 적어도 하나 이상을 필수적으로 포함할 수 있다. 투명 전극물질을 이용해 층을 형성하는 방식으로는, 진공증착, 스프레이, 스핀코팅, 증착 프린팅 등의 방식이 있을 수 있으며, 각각의 전극층에 포함되는 전극들을 형성하는 방식으로는 포토 레지스트(PR) 공정, 레이저 패터닝, E-beam 패터닝, 전사 프린팅 등의 방식이 있을 수 있다. 단, 본 발명은 하부 전극층(220) 및 상부 전극층(240)을 형성하는 방법을 상술한 방법에만 한정하는 것은 아니며, 상술한 방법 외의 방법으로도 하부 전극층(220)과 상부 전극층(240)을 각각 베이스 필름(210)과 유전체층(230)의 일면에 형성할 수 있다.
[제2실시예]
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 제2실시예에 의한 터치 디스플레이에 관하여 상세히 설명한다.
앞서 설명한 본 발명의 제2실시예에 의한 터치 디스플레이의 제어부에서 발광층의 국부적인 밝기조절을 통해 디스플레이의 밝기를 균일하게 하였다면, 본 발명의 제2실시예에 의한 터치 디스플레이는 구조를 변경함으로써 디스플레이의 밝기를 균일하게 한다. 본 발명의 제2실시예에 의한 터치 디스플레이는 베이스 필름, 하부 전극층, 유전체층 및 상부 전극층만을 포함할 수 있다. 본 발명의 제2실시예에 의한 터치 디스플레이에 포함되는 베이스 필름과 유전체층은 앞서 설명한 본 발명의 제1실시예에 의한 터치 디스플레이와 동일한 구성이므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 8은 본 발명의 제2실시예에 의한 터치 디스플레이에서 서로 일체화된 베이스 필름(210)과 하부 전극층(220)을 상부에서 바라본 상태를 도시한 것이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 하부 전극층(220)은 제1터치 센서 전극(221), 제1지문 센서 전극(222), 제1도전라인(223) 및 제1더미 전극(224)을 포함한다. 제1터치 센서 전극(221), 제1지문 센서 전극(222), 제1도전라인(223)은 상술한 제1실시예와 동일한 구성이므로 설명을 생략한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 서로 인접한 제1터치 센서 전극(221) 사이의 공간에는 제1더미 전극(224)이 배열된다. 제1더미 전극(224)은 제1터치 센서 전극(221)과 동일한 구성이되, 제1도전라인(223)을 이용해 전기적으로 연결되지 않는다. 즉, 제1더미 전극(224)은 터치 센서로 사용되지 않으며, 앞서 제1실시예를 설명할 때 언급했던 제1후보영역에 배치된다.
도 9는 본 발명의 제2실시예에 의한 터치 디스플레이에서 서로 일체화된 유전체층(230)과 상부 전극층(240)을 상부에서 바라본 상태를 도시한 것이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 상부 전극층(240)은 제2터치 센서 전극(241), 제2지문 센서 전극(242), 제2도전라인(243) 및 제2더미 전극(244)을 포함한다. 제2터치 센서 전극(241), 제2지문 센서 전극(242), 제2도전라인(243)은 상술한 제1실시예와 동일한 구성이므로 설명을 생략한다.
도 9에 도시된 바와 같이, 서로 인접한 제2터치 센서 전극(241) 사이의 공간에는 제2더미 전극(244)이 배열된다. 제2더미 전극(244) 또한 제2터치 센서 전극(241)과 동일한 구성이되, 제2도전라인(243)을 이용해 전기적으로 연결되지 않아, 터치 센서로 사용되지 않으며, 앞서 제1실시예를 설명할 때 언급했던 제2후보영역에 배치된다. 따라서, 제1더미 전극(224)은 제2터치 센서 전극(241)과 서로 마주보도록 동일한 위치에 위치하고, 제2더미 전극(244)은 제1터치 센서 전극(221)과 서로 마주보도록 동일한 위치에 위치한다. 제1더미 전극(224)은 같은 층에 포함되는 제1터치 센서 전극(221) 및 제1지문 센서 전극(222)과 동일한 광투과율을 가질 수 있고, 제2더미 전극(244)은 같은 층에 포함되는 제2터치 센서 전극(241) 및 제2지문 센서 전극(242)과 동일한 광투과율을 가질 수 있는데, 이렇게 구성되면, 제1터치 전극 센서(221)와 제2더미 전극(244)이 서로 겹쳐져 구성하는 제1터치 센서, 제2터치 전극 센서(241)와 제1더미 전극(224)이 서로 겹쳐져 구성하는 제2터치 센서, 그리고 지문 센서가 모두 동일하거나, 소정 범위 이내의 유사한 광투과율을 가지게 되므로, 베이스 필름(210)의 타측에 위치하는 발광층에서의 광이 동일하거나 유사한 정도로 저감되어 상부 전극층(240)의 일측으로 투과하므로, 별도의 제어 없이도 디스플레이의 출력을 균일하게 할 수 있다.
본 발명의 상기한 실시 예에 한정하여 기술적 사상을 해석해서는 안된다. 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당업자의 수준에서 다양한 변형 실시가 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 당업자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.
1 : 지문 센서용 투명 전극 구조체
11 : 제1전극 12 : 유전체층
13 : 제2전극 14 : 커버
100 : 발광층 200 : 센싱 어레이
210 : 베이스 필름 220 : 하부 전극층
221 : 제1터치 센서 전극 222 : 제1지문 센서 전극
223 : 제1도전라인 224 : 제1더미전극
230 : 유전체층 240 : 상부 전극층
241 : 제2터치 센서 전극 242 : 제2지문 센서 전극
243 : 제2도전라인 244 : 제2더미전극
310 : 지문 센서 321 : 제1터치 센서
322 : 제2터치 센서 R1 : 제1후보영역
R2 : 제2후보영역

Claims (16)

  1. 발광층;
    상기 발광층의 일측에 형성되고, 이차원적으로 배열되는 다수개의 제1터치 센서 전극과, 적어도 하나 이상의 제1지문 센서 전극을 포함하는 하부 전극층;
    상기 하부 전극층의 일측에 형성되고, 이차원적으로 배열되는 다수개의 제2터치 센서 전극과, 적어도 하나 이상의 제2지문 센서 전극을 포함하는 상부 전극층; 및
    상기 발광층의 국부적인 밝기를 제어하는 제어부;
    를 포함하되,
    상기 제1지문 센서 전극과 상기 제2지문 센서 전극은 동일한 위치에 마주 보고 배열되어 지문 센서를 구성하고,
    상기 제어부는, 상기 지문 센서, 제1터치 센서 및 제2터치 센서의 광투과율에 기초하여 디스플레이상 위치 또는 영역별로 상기 발광층의 출력을 제어하는 것을 특징으로 하는 터치 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 동일한 디스플레이 요구 신호에 대하여, 상기 지문 센서 영역의 발광층의 출력을 상기 제1터치 센서 또는 상기 제2터치 센서 영역의 발광층의 출력에 비해 더 크게 제어하는 터치 디스플레이 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1터치 센서 전극과 상기 제2터치 센서 전극은 서로 다른 위치에 배열되는 터치 디스플레이 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    서로 인접하여 배치된 두 개의 상기 제1터치 센서 전극 사이의 간격은 단일의 상기 제1터치 센서 전극의 폭 이상이고,
    서로 인접하여 배치된 두 개의 상기 제2터치 센서 전극 사이의 간격은 단일의 상기 제2터치 센서 전극의 폭 이상인 터치 디스플레이 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1터치 센서 전극들 중 일부는 서로 인접하여 배치된 두 개의 상기 제2터치 센서 전극 사이에 배치되고,
    상기 제2터치 센서 전극들 중 일부는 서로 인접하여 배치된 두 개의 상기 제1터치 센서 전극 사이에 배치되는 터치 디스플레이 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1터치 센서 전극으로 구성되는 상기 제1터치 센서와, 상기 제2터치 센서 전극으로 구성되는 제2터치 센서와, 상기 지문 센서 각각의 광투과율이 저장되는 저장부;를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 저장부에 저장된 상기 제1터치센서, 상기 제2터치센서 및 상기 지문 센서 각각의 광투과율을 이용하여 상기 발광층의 밝기를 국부적으로 제어하는 터치 디스플레이 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1터치 센서 전극과 상기 제1지문 센서 전극의 광투과율은 서로 동일하거나, 소정 범위 이내인 터치 디스플레이 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제2터치 센서 전극과 상기 제2지문 센서 전극의 광투과율은 서로 동일하거나, 소정 범위 이내인 터치 디스플레이 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1지문 센서 전극은 제1방향으로 다수개의 패턴이 이격되어 형성되고,
    상기 제2지문 센서 전극은 상기 제1방향과 소정 각도로 교차되는 제2방향으로 다수개의 패턴이 이격되어 형성되는 터치 디스플레이 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    서로 인접한 상기 패턴 사이의 간격은 0.1~30㎛인 터치 디스플레이 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    단일의 상기 패턴의 폭은 0.1~100㎛인 터치 디스플레이 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 지문 센서는 상기 디스플레이의 외곽에 배치되는 터치 디스플레이 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 지문 센서는 상기 디스플레이의 외곽에서 내측으로 적어도 하나 이상의 상기 제1터치 센서 전극 또는 상기 제2터치 센서 전극만큼 이격되어 배치되는 터치 디스플레이 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제1터치 센서 전극, 상기 제2터치 센서 전극 및 상기 지문 센서는 서로 동일한 형상인 터치 디스플레이 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 하부 전극층은 서로 인접한 상기 제1터치 센서 전극을 제3방향으로 연결하는 제1도전라인을 포함하고,
    상기 상부 전극층은 서로 인접한 상기 제2터치 센서 전극을 상기 제3방향과 교차되는 방향으로 제4방향으로 연결하는 제2도전라인을 포함하는 터치 디스플레이 장치.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 하부 전극층의 타면에 형성되는 베이스 필름; 및
    상기 상부 전극층의 일면에 형성되는 커버층;
    을 더 포함하는 터치 디스플레이 장치.
KR1020200004840A 2020-01-14 2020-01-14 지문 센서를 포함하는 터치 디스플레이 장치 KR20210091544A (ko)

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