KR20210124609A - 생체 센서를 포함하는 표시 장치 및 그것의 동작 방법 - Google Patents

생체 센서를 포함하는 표시 장치 및 그것의 동작 방법 Download PDF

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KR20210124609A
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홍원기
서문희
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Abstract

표시 장치는 제1 투과율을 갖는 제1 영역 및 상기 제1 투과율보다 높은 제2 투과율을 갖는 제2 영역을 포함하는 표시 패널, 평면상에서 상기 제1 영역과 중첩하게 배치된 압력 감지 모듈, 평면상에서 상기 제2 영역과 중첩하게 배치된 발광 모듈, 평면상에서 상기 제2 영역과 중첩하고, 상기 발광 모듈과 이격하여 배치된 수광 모듈 및 상기 발광 모듈 및 상기 압력 감지 모듈을 제어하고, 압력 감지 모듈로부터의 압력 감지 신호 및 상기 수광 모듈로부터의 광 감지 신호에 근거해서 혈압 신호를 출력하는 프로세서를 포함한다.

Description

생체 센서를 포함하는 표시 장치 및 그것의 동작 방법{DISPLAY DEVICE HAVING BIOMETRIC SENSOR AND OPERATING METHOD THEREOF}
본 발명은 생체 센서를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
텔레비전, 휴대 전화, 태블릿, 컴퓨터, 내비게이션, 게임기 등과 같은 멀티미디어 전자 장치들은 영상을 표시하기 위한 표시 장치를 구비한다. 전자 장치들은 버튼, 키보드, 마우스 등의 통상적인 입력 방식 외에 사용자가 손쉽게 정보 혹은 명령을 직관적이고 편리하게 입력할 수 있도록 해주는 터치 기반의 입력 방식을 제공할 수 있는 표시 장치를 구비할 수 있다.
최근 휴대폰과 같은 개인 전자 장치가 널리 사용됨에 따라 생체 센서를 구비한 표시 장치의 필요성이 증대되고 있다.
본 발명의 목적은 생체 정보를 감지할 수 있는 생체 센서를 포함하는 표시 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 생체 센서의 감지 성능을 향상시킬 수 있는 표시 장치의 동작 방법을 제공하는데 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 특징에 의하면, 표시 장치는 제1 투과율을 갖는 제1 영역 및 상기 제1 투과율보다 높은 제2 투과율을 갖는 제2 영역을 포함하는 표시 패널, 평면상에서 상기 제1 영역과 중첩하게 배치된 압력 감지 모듈, 평면상에서 상기 제2 영역과 중첩하게 배치된 발광 모듈, 평면상에서 상기 제2 영역과 중첩하고, 상기 발광 모듈과 이격하여 배치된 수광 모듈 및 상기 발광 모듈 및 상기 압력 감지 모듈을 제어하고, 압력 감지 모듈로부터의 압력 감지 신호 및 상기 수광 모듈로부터의 광 감지 신호에 근거해서 혈압 신호를 출력하는 프로세서를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 압력 감지 모듈은 압력 센서들, 상기 압력 센서들로 전송 신호를 전달하는 전송 라인 및 상기 압력 센서들 각각에 대응하고, 상기 압력 센서들로부터의 수신 신호들을 상기 광 감지 신호로 전달하는 수신 라인들을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 압력 센서들 각각은, 베이스 기판 상에 배치된 제1 전극, 상기 베이스 기판 상에 배치되고, 상기 제1 전극과 이격된 제2 전극, 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 상에 직접 배치된 압력 감지층을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 전극은 상기 수신 라인들 중 대응하는 수신 라인과 전기적으로 연결되고, 상기 제2 전극은 상기 전송 라인과 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 전극은 제1 바디부 및 상기 제1 바디부로부터 제1 방향으로 연장된 제1 가지부들을 포함하고, 상기 제2 전극은 제2 바디부 및 상기 제2 바디부로부터 상기 제1 방향의 반대 방향으로 연장된 제2 가지부들을 포함하고, 상기 제1 가지부들 및 상기 제2 가지부들은 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 서로 번갈아 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 프로세서는, 상기 압력 감지 신호를 디지털 압력 감지 신호로 변환하는 제1 아날로그-디지털 변환기, 상기 디지털 압력 감지 신호에 기반하여 접촉 면적을 계산하고, 상기 접촉 면적에 따라 상기 디지털 압력 감지 신호를 보상한 압력 보상 신호를 출력하는 보상부, 상기 광 감지 신호를 디지털 광 감지 신호로 변환하는 제2 아날로그-디지털 변환기 및 상기 압력 보상 신호 및 상기 디지털 광 감지 신호에 근거해서 혈압 신호를 출력하는 혈압 계산부를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 혈압 계산부는, 혈압 측정 모드동안 상기 압력 감지 모듈이 사용자의 접촉 압력을 감지하도록 제1 제어 신호를 출력하고, 상기 발광 모듈이 광을 출력하도록 제2 제어 신호를 출력할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 혈압 계산부는, 혈압 측정 모드동안 사용자의 접촉 압력의 세기가 점진적으로 커지도록 요청하는 메시지를 상기 표시 패널로 출력할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 혈압 계산부는, 상기 접촉 면적이 감지 필요 면적보다 클 때 혈압 측정 모드로 진입할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 보상부는, 상기 접촉 면적이 제1 기준값보다 클 때 상기 디지털 압력 감지 신호를 소정 비율만큼 감소시키고, 상기 접촉 면적이 제2 기준값보다 작을 때 상기 디지털 압력 감지 신호를 소정 비율만큼 증가시킬 수 있다.
일 실시예에서, 상기 혈압 계산부는, 사용자의 접촉 압력이 점진적으로 증가하여 상기 압력 보상 신호의 압력 감지 레벨이 증가하는 동안 상기 디지털 광 감지 신호의 광 감지 레벨의 변화를 감지할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 혈압 계산부는, 상기 디지털 광 감지 신호의 광 감지 레벨이 최대인 지점에 대응하는 상기 압력 보상 신호의 압력 감지 레벨을 평균 혈압으로 계산하고, 상기 평균 혈압에 대응하는 상기 디지털 광 감지 신호의 광 감지 레벨의 제1 비율에 대응하는 상기 압력 보상 신호의 압력 감지 레벨을 수축기 혈압으로 계산하고, 상기 평균 혈압에 대응하는 상기 디지털 광 감지 신호의 광 감지 레벨의 제2 비율에 대응하는 상기 압력 보상 신호의 압력 감지 레벨을 이완기 혈압으로 계산하며, 상기 수축기 혈압 및 상기 이완기 혈압에 대응하는 상기 혈압 신호를 출력할 수 있다.
일 실시예에서, 발광 모듈은 서로 이격하여 배치된 제1 발광 모듈 및 제2 발광 모듈을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 압력 감지 모듈은 상기 발광 모듈 및 상기 수광 모듈의 적어도 일부를 감싸는 형상을 가질 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따른 제1 투과율을 갖는 제1 영역 및 상기 제1 투과율보다 높은 제2 투과율을 갖는 제2 영역을 포함하는 표시 패널, 평면상에서 상기 제1 영역과 중첩하게 배치된 압력 감지 모듈, 평면상에서 상기 제2 영역과 중첩하게 배치되고 서로 이격하여 배치된 발광 모듈 및 수광 모듈을 포함하는 표시 장치의 동작 방법은 사용자 터치를 감지하는 단계, 상기 사용자 터치에 의한 접촉 면적이 감지 필요 면적보다 큰 지 판별하는 단계, 상기 접촉 면적이 상기 감지 필요 면적보다 클 때 혈압 측정 모드로 진입하는 단계, 상기 압력 감지 모듈에 의해서 사용자의 접촉 압력을 감지하고, 압력 감지 신호를 출력하는 단계, 상기 수광 모듈에 의해서 사용자의 맥파를 감지하고, 맥파에 대응하는 광 감지 신호를 출력하는 단계 및 상기 압력 감지 신호 및 상기 광 감지 신호에 근거해서 혈압 신호를 출력하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 혈압 신호를 출력하는 단계는, 상기 압력 감지 신호를 디지털 압력 감지 신호로 변환하는 단계, 상기 디지털 압력 감지 신호에 기반하여 접촉 면적을 계산하고, 상기 접촉 면적에 따라 상기 디지털 압력 감지 신호를 보상한 압력 보상 신호를 출력하는 단계, 상기 광 감지 신호를 디지털 광 감지 신호로 변환하는 단계 및 상기 압력 보상 신호 및 상기 디지털 광 감지 신호에 근거해서 상기 혈압 신호를 출력하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 압력 보상 신호를 출력하는 단계는, 상기 접촉 면적이 제1 기준값보다 클 때 상기 디지털 압력 감지 신호를 소정 비율만큼 감소시키고, 상기 접촉 면적이 제2 기준값보다 작을 때 상기 디지털 압력 감지 신호를 소정 비율만큼 증가시키는 것을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 혈압 신호를 출력하는 단계는 사용자의 접촉 압력이 점진적으로 증가하여 상기 압력 보상 신호의 압력 감지 레벨이 증가하는 동안 상기 디지털 광 감지 신호의 광 감지 레벨의 변화를 감지하고, 상기 디지털 광 감지 신호의 광 감지 레벨이 최대인 지점에 대응하는 상기 압력 보상 신호의 압력 감지 레벨을 평균 혈압으로 계산하고, 상기 평균 혈압에 대응하는 상기 디지털 광 감지 신호의 광 감지 레벨의 제1 비율에 대응하는 상기 압력 보상 신호의 압력 감지 레벨을 수축기 혈압으로 계산하고, 상기 평균 혈압에 대응하는 상기 디지털 광 감지 신호의 광 감지 레벨의 제2 비율에 대응하는 상기 압력 보상 신호의 압력 감지 레벨을 이완기 혈압으로 계산하며, 상기 수축기 혈압 및 상기 이완기 혈압에 대응하는 상기 혈압 신호를 출력할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 압력 감지 모듈이 사용자의 접촉 압력을 감지하도록 제1 제어 신호를 출력하고, 상기 발광 모듈이 광을 출력하도록 제2 제어 신호를 출력하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 사용자의 접촉 압력의 세기가 점진적으로 커지도록 요청하는 메시지를 출력하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이와 같은 구성을 갖는 표시 장치는 생체 정보를 감지하고, 사용자의 혈압 정보를 제공함으로써 사용자의 편의성이 향상될 수 있다. 또한 압력 센서에 의해 감지된 생체 정보를 압력 센서와 접촉된 면적에 따라 보정함으로써 정확한 생체 정보의 획득이 가능하다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 결합 사시도이다.
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도들이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 패널의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 패널의 평면도이다.
도 5는 도 4의 AA'영역을 확대하여 도시한 평면도이다.
도 6은 도 4의 BB' 영역을 확대하여 도시한 평면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 패널의 일부를 도시한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 패널의 일부를 도시한 단면도이다.
도 9a는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에서 압력 감지 모듈, 제1 및 제2 발광 모듈들 및 수광 모듈의 평면 상의 배치를 보여준다.
도 9b는 도 9a에 도시된 압력 감지 모듈, 제1 및 제2 발광 모듈들 및 수광 모듈을 확대해서 보여주는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 감지 모듈의 평면도이다.
도 11은 도 10에 도시된 압력 센서를 포함하는 영역의 평면도이다.
도 12는 도 11에 도시된 절단선 I-I'의 단면도이다.
도 13은 발광 모듈 및 수광 모듈의 혈압 측정 동작을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 14는 표시 장치의 혈압 측정을 위한 구성들의 블록도이다.
도 15는 도 14에 도시된 보상부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 일 실시예에 따른 표시 장치의 혈압 측정 방법을 보여주는 플로우차트이다.
도 17은 혈압 측정 모드에서 표시 장치에 표시되는 화면을 예시적으로 보여준다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소(또는 영역, 층, 부분 등)가 다른 구성요소 "상에 있다", "연결된다", 또는 "결합된다"고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 배치/연결/결합될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 구성요소가 배치될 수도 있다는 것을 의미한다.
동일한 도면부호는 동일한 구성요소를 지칭한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께, 비율, 및 치수는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. "및/또는"은 연관된 구성들이 정의할 수 있는 하나 이상의 조합을 모두 포함한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
또한, "아래에", "하측에", "위에", "상측에" 등의 용어는 도면에 도시된 구성들의 연관관계를 설명하기 위해 사용된다. 상기 용어들은 상대적인 개념으로, 도면에 표시된 방향을 기준으로 설명된다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 용어(기술 용어 및 과학 용어 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에서 정의된 용어와 같은 용어는 관련 기술의 맥락에서 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하고, 이상적인 또는 지나치게 형식적인 의미로 해석되지 않는 한, 명시적으로 여기에서 정의된다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명한다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 결합 사시도이다. 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 표시 장치(DD)는 전기적 신호에 따라 활성화되는 장치일 수 있다. 표시 장치(DD)는 다양한 실시예들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 표시 장치(DD)는 텔레비전, 모니터, 또는 외부 광고판과 같은 대형 전자 장치를 비롯하여, 퍼스널 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 개인 디지털 단말기, 자동차 내비게이션 유닛, 게임기, 휴대용 전자 기기, 및 카메라와 같은 중소형 전자 장치 등에 사용될 수도 있다. 또한, 이것들은 단지 실시예로서 제시된 것들로써, 본 발명의 개념에서 벗어나지 않은 이상 다른 전자 기기에도 적용될 수 있음은 물론이다. 본 실시예에서, 표시 장치(DD)는 스마트 폰으로 예시적으로 도시되었다.
표시 장치(DD)는 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2) 각각에 평행한 표시면(FS)에 제3 방향(DR3)을 향해 영상(IM)을 표시할 수 있다. 영상(IM)은 동적인 영상은 물론 정지 영상을 포함할 수 있다. 도 1a에서 영상(IM)의 일 예로 시계 및 아이콘들이 도시되었다. 영상(IM)이 표시되는 표시면(FS)은 표시 장치(DD)의 전면(front surface)과 대응될 수 있으며, 윈도우 패널(WP)의 전면과 대응될 수 있다.
본 실시예에서는 영상(IM)이 표시되는 방향을 기준으로 각 부재들의 전면(또는 상면)과 배면(또는 하면)이 정의된다. 전면과 배면은 제3 방향(DR3)에서 서로 대향되고, 전면과 배면 각각의 법선 방향은 제3 방향(DR3)과 평행할 수 있다. 한편, 제1 내지 제3 방향들(DR1, DR2, DR3)이 지시하는 방향은 상대적인 개념으로서 다른 방향으로 변환될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(DD)는 외부에서 인가되는 사용자의 입력을 감지할 수 있다. 사용자의 입력은 사용자 신체의 일부, 광, 열, 또는 압력 등 다양한 형태의 외부 입력들을 포함한다. 또한, 표시 장치(DD)는 표시 장치(DD)의 구조에 따라 표시 장치(DD)의 측면이나 배면에 인가되는 사용자의 입력을 감지할 수도 있으며, 어느 하나의 실시예로 한정되지 않는다.
표시 장치(DD)는 윈도우 패널(WP), 반사 방지 패널(RPP), 표시 모듈(DM), 압력 감지 모듈(PSM), 제1 및 제2 발광 모듈들(LM1, LM2), 수광 모듈(LRM) 및 하우징(HU)을 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 윈도우 패널(WP)와 하우징(HU)은 결합되어 표시 장치(DD)의 외관을 구성한다.
윈도우 패널(WP)는 광학적으로 투명한 절연 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 윈도우 패널(WP)은 유리 또는 플라스틱을 포함할 수 있다. 윈도우 패널(WP)은 다층구조 또는 단층구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 윈도우 패널(WP)은 접착제로 결합된 복수 개의 플라스틱 필름을 포함하거나, 접착제로 결합된 유리 기판과 플라스틱 필름을 포함할 수 있다.
윈도우 패널(WP)의 표시면(FS)은 상술한 바와 같이, 표시 장치(DD)의 전면을 정의한다. 표시면(FS)은 투과 영역(TA) 및 베젤 영역(BZA)을 포함할 수 있다.
투과 영역(TA)은 광학적으로 투명한 영역일 수 있다. 예를 들어, 투과 영역(TA)은 약 90% 이상의 가시광선 투과율을 가진 영역일 수 있다. 베젤 영역(BZA)은 투과 영역(TA)에 비해 상대적으로 광 투과율이 낮은 영역일 수 있다. 베젤 영역(BZA)은 소정의 컬러를 가질 수 있다. 베젤 영역(BZA)은 투과 영역(TA)의 형상을 정의한다. 베젤 영역(BZA)은 투과 영역(TA)에 인접하며, 투과 영역(TA)을 에워쌀 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 패널(WP)에 있어서, 베젤 영역(BZA)은 생략될 수도 있다.
반사 방지 패널(RPP)은 윈도우 패널(WP) 아래에 배치될 수 있다. 반사 방지 패널(RPP)은 윈도우 패널(WP)의 상측으로부터 입사되는 외부광의 반사율을 감소시킨다. 본 발명의 일 실시예에서, 반사 방지 패널(RPP)은 생략되거나, 표시 모듈(DM) 내에 내장될 수 있다.
표시 모듈(DM)은 영상(IM)을 표시하고 외부 입력을 감지할 수 있다. 표시 모듈(DM)은 액티브 영역(AA) 및 주변 영역(NAA)을 포함하는 전면(IS)을 포함한다. 액티브 영역(AA)은 전기적 신호에 따라 활성화되는 영역일 수 있다.
본 실시예에서, 액티브 영역(AA)은 영상(IM)이 표시되는 영역이며, 동시에 외부 입력이 감지되는 영역일 수 있다. 투과 영역(TA)은 적어도 액티브 영역(AA)과 중첩한다. 예를 들어, 투과 영역(TA)은 액티브 영역(AA)의 전면 또는 적어도 일부와 중첩한다. 이에 따라, 사용자는 투과 영역(TA)을 통해 영상(IM)을 시인하거나, 외부 입력을 제공할 수 있다. 다만, 이는 예시적으로 도시한 것이고, 액티브 영역(AA) 내에서 영상(IM)이 표시되는 영역과 외부 입력이 감지되는 영역이 서로 분리될 수도 있으며, 어느 하나의 실시예로 한정되지 않는다.
주변 영역(NAA)은 베젤 영역(BZA)에 의해 커버되는 영역일 수 있다. 주변 영역(NAA)은 액티브 영역(AA)에 인접한다. 주변 영역(NAA)은 액티브 영역(AA)을 에워쌀 수 있다. 주변 영역(NAA)에는 액티브 영역(AA)을 구동하기 위한 구동 회로나 구동 배선 등이 배치될 수 있다.
본 실시예에서, 표시 모듈(DM)은 액티브 영역(AA) 및 주변 영역(NAA)이 윈도우 패널(WP)를 향하는 평탄한 상태로 조립된다. 다만 이는 예시적으로 도시한 것이고, 표시 모듈(DM)의 주변 영역(NAA)의 일부분은 휘어질 수 있다. 이 때, 주변 영역(NAA) 중 일부는 표시 장치(DD)의 배면을 향하게 되어, 표시 장치(DD) 전면에서의 베젤 영역(BZA)이 감소될 수 있다. 또는, 표시 모듈(DM)은 액티브 영역(AA)의 일부도 휘어진 상태로 조립될 수도 있다.
표시 모듈(DM)은 표시 패널(DP), 입력 감지층(ISL), 및 구동 회로(DC)를 포함할 수 있다.
표시 패널(DP)은 실질적으로 영상(IM)을 생성하는 구성일 수 있다. 표시 패널(DP)이 생성하는 영상(IM)은 투과 영역(TA)을 통해 외부에서 사용자에게 시인된다.
입력 감지층(ISL)은 외부에서 인가되는 외부 입력을 감지한다. 상술한 바와 같이, 입력 감지층(ISL)은 윈도우 패널(WP)에 제공되는 외부 입력을 감지할 수 있다.
구동 회로(DC)는 표시 패널(DP) 및 입력 감지층(ISL)과 전기적으로 연결된다. 구동 회로(DC)는 메인 회로 기판(MB), 제1 회로 기판(CF1), 및 제2 회로 기판(CF2)을 포함한다.
제1 회로 기판(CF1) 및 제2 회로 기판(CF2)은 연성 회로 필름일 수 있다. 제1 회로 기판(CF1)은 표시 패널(DP)에 전기적 신호를 제공하고, 제2 회로 기판(CF2)은 입력 감지층(ISL)을 구동하기 위한 전기적 신호를 제공할 수 있다. 다만 본 발명의 다른 일 실시예에서, 제1 회로 기판(CF1)과 제2 회로 기판(CF2)은 단일의 기판으로 치환될 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 일 실시예에서, 제1 회로 기판(CF1) 및 제2 회로 기판(CF2)은 생략되고, 메인 회로 기판(MB)이 표시 패널(DP) 및 입력 감지층(ISL)에 직접 연결될 수도 있다.
메인 회로 기판(MB)은 표시 모듈(DM)을 구동하기 위한 각종 구동 회로나 전원 공급을 위한 커넥터 등을 포함할 수 있다. 제1 회로 기판(CF1)과 제2 회로 기판(CF2)은 각각 메인 회로 기판(MB)에 접속될 수 있다. 본 발명에 따르면, 하나의 메인 회로 기판(MB)이 표시 모듈(DM)을 제어할 수 있다. 다만, 이는 예시적으로 도시한 것이고, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 모듈(DM)에 있어서, 표시 패널(DP)과 입력 감지층(ISL)은 서로 다른 메인 회로 기판에 연결될 수도 있고, 제1 회로 기판(CF1)과 제2 회로 기판(CF2) 중 어느 하나는 메인 회로 기판(MB)에 연결되지 않을 수도 있으며, 어느 하나의 실시예로 한정되지 않는다.
압력 감지 모듈(PSM), 제1 및 제2 발광 모듈들(LM1, LM2) 및 수광 모듈(LRM)은 표시 모듈(DM) 아래에 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 압력 감지 모듈(PSM)은 접착 부재(미 도시됨)를 통해 표시 모듈(DM) 배면에 결합될 수 있다.
평면 상에서 압력 감지 모듈(PSM), 제1 및 제2 발광 모듈들(LM1, LM2) 및 수광 모듈(LRM)은 액티브 영역(AA)과 중첩하여 배치될 수 있다. 따라서, 베젤 영역(BZA)에 압력 감지 모듈(PSM), 제1 및 제2 발광 모듈들(LM1, LM2) 및 수광 모듈(LRM)이 배치될 공간이 생략될 수 있고, 베젤 영역(BZA)의 면적의 증가가 방지될 수 있다.
제1 및 제2 발광 모듈들(LM1, LM2)은 투과 영역(TA)을 통해 광을 외부로 출력할 수 있고, 수광 모듈(LRM)은 투과 영역(TA)을 통해 전달되는 외부 광을 수신할 수 있다. 제1 및 제2 발광 모듈들(LM1, LM2) 각각은 적외선 발광 다이오드, 유기 발당 다이오드, 레이저 다이오드, 또는 형광체 등과 같이 광을 출력하는 광원 소자일 수 있다. 제1 및 제2 발광 모듈들(LM1, LM2)은 가시광선, 근적외선(Near Infrared Ray, NIR) 또는 중적외선(Mid Infrared Ray, MIR)을 조사할 수 있다. 그러나, 측정 목적이나 분석하고자 하는 대상 성분의 종류에 따라 광원 소자로부터 조사되는 광의 파장은 달라질 수 있다. 그리고 각 광원 소자는 반드시 단일의 발광체로 구성될 필요는 없으며, 다수의 발광체들이 모여 어레이 형태로 구성될 수도 있다. 이때, 각 광원은 동일한 파장의 광을 조사할 수도 있으며 서로 다른 파장의 광을 조사할 수도 있다. 도 1b에는 2개의 제1 및 제2 발광 모듈들(LM1, LM2)이 도시되었으나 발광 모듈의 개수는 다양하게 변경될 수 있다.
수광 모듈(LRM)은 사용자의 손가락으로부터 반사 또는 산란된 광을 수신할 수 있다. 수광 모듈(LRM)은 적외선 감지 센서, 근접 센서, 전자 결합 소자(charge-coupled device, CCD), 광 감지 센서, 포토 트랜지스터 또는 포토 다이오드일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 일 실시예에서, 수광 모듈(LRM)은 카메라일 수 있다. 수광 모듈(LRM)은 반드시 하나의 소자로 구성될 필요는 없으며, 다수의 소자들이 모여 어레이 형태로 구성될 수도 있다.
압력 감지 모듈(PSM)은 제1 및 제2 발광 모듈들(LM1, LM2) 및 수광 모듈(LRM)을 감싸는 U자 형상을 갖는다. 압력 감지 모듈(PSM)의 형상은 도 1b에 도시된 예에 한정되지 않으며 다양하게 변경될 수 있다. 예를 들어, 압력 감지 모듈(PSM)은 제1 및 제2 발광 모듈들(LM1, LM2) 및 수광 모듈(LRM)의 둘레에 배치된 도넛 형상일 수 있다.
하우징(HU)은 윈도우 패널(WP)와 결합된다. 하우징(HU)은 윈도우 패널(WP)와 결합되어 표시 모듈(DM), 수광 모듈(LRM) 및 제1 및 제2 발광 모듈들(LM1, LM2)이 수용될 공간을 제공할 수 있다.
하우징(HU)은 상대적으로 높은 강성을 가진 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하우징(HU)은 유리, 플라스틱, 또는 금속을 포함하거나, 이들의 조합으로 구성된 복수 개의 프레임 및/또는 플레이트를 포함할 수 있다. 하우징(HU)은 내부 공간에 수용된 표시 장치(DD)의 구성들을 외부 충격으로부터 안정적으로 보호할 수 있다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도들이다.
도 2a 내지 도 2d는 제1 방향(DR1)과 제3 방향(DR3)이 정의하는 단면을 도시하였다. 도 2a 내지 도 2d는 표시 장치(DD)를 구성하는 기능성 부재들의 적층 관계를 설명하기 위해 단순하게 도시되었다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(DD)는 표시 패널, 입력 감지 센서, 반사 방지 부재(anti-reflector), 및 윈도우를 포함할 수 있다. 표시 패널, 입력 감지 센서, 반사 방지 부재, 및 윈도우 중 적어도 일부의 구성들은 연속공정에 의해 형성되거나, 적어도 일부의 구성들은 접착부재를 통해 서로 결합될 수 있다. 도 2a 내지 도 2d에는 접착부재로써 광학 투명 접착 부재(OCA)가 예시적으로 도시되었다. 이하에서 설명되는 접착부재는 통상의 접착제 또는 점착제를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 반사 방지 부재 및 윈도우는 다른 구성으로 대체되거나 생략될 수 있다.
도 2a 내지 도 2d에 있어서, 입력 감지 센서, 반사 방지 부재, 및 윈도우 중 다른 구성과 연속공정을 통해 형성된 해당 구성은 "층"으로 표현된다. 입력 감지 센서, 반사 방지 부재, 및 윈도우 중 다른 구성과 접착 부재를 통해 결합된 구성은 "패널"로 표현된다. 패널은 베이스면을 제공하는 베이스층, 예컨대 합성수지 필름, 복합재료 필름, 유리 기판 등을 포함하지만, "층"은 상기 베이스층이 생략될 수 있다. 다시 말해, "층"으로 표현되는 상기 유닛들은 다른 유닛이 제공하는 베이스면 상에 배치된다.
이하, 입력 감지 센서, 반사 방지 부재, 윈도우는 베이스층의 유/무에 따라 입력 감지 패널(ISP), 반사 방지 패널(RPP), 윈도우 패널(WP) 또는 입력 감지층(ISL), 반사 방지층(RPL), 윈도우층(WL)로 지칭될 수 있다.
도 2a에 도시된 것과 같이, 표시 장치(DD)는 표시 패널(DP), 입력 감지층(ISL), 반사 방지 패널(RPP), 및 윈도우 패널(WP)을 포함할 수 있다. 입력 감지층(ISL)은 표시 패널(DP)에 직접 배치된다. 본 명세서에서 "B의 구성이 A의 구성 상에 직접 배치된다"는 것은 A의 구성과 B의 구성 사이에 별도의 접착층/접착 부재가 배치되지 않는 것을 의미한다. B 구성은 A 구성이 형성된 이후에 A구성이 제공하는 베이스면 상에 연속공정을 통해 형성된다.
표시 패널(DP)과 표시 패널(DP) 상에 직접 배치된 입력 감지층(ISL)을 포함하여 표시 모듈(DM)로 정의될 수 있다. 표시 모듈(DM)과 반사 방지 패널(RPP) 사이, 반사 방지 패널(RPP)과 윈도우 패널(WP) 사이 각각에 광학 투명 접착 부재(OCA)가 배치된다.
표시 패널(DP)은 영상을 생성하고, 입력 감지층(ISL)은 외부 입력(예컨대, 터치 이벤트)의 좌표 정보를 획득한다. 별도로 도시하지 않았으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 모듈(DM)은 표시 패널(DP)의 하면에 배치된 보호 부재를 더 포함할 수 있다. 보호 부재와 표시 패널(DP)은 접착부 재를 통해 결합될 수 있다. 이하에서 설명되는 도 2b 내지 도 2d의 표시 장치들(DD) 역시 보호 부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 패널(DP)은 발광형 표시 패널일 수 있고, 특별히 제한되지 않는다. 예컨대, 표시 패널(DP)은 유기 발광 표시 패널 또는 퀀텀닷 발광 표시 패널일 수 있다. 유기 발광 표시 패널의 발광층은 유기 발광 물질을 포함할 수 있다. 퀀텀닷 발광 표시 패널의 발광층은 퀀텀닷, 및 퀀텀로드 등을 포함할 수 있다. 이하, 표시 패널(DP)은 유기 발광 표시 패널로 설명된다.
반사 방지 패널(RPP)은 윈도우 패널(WP)의 상측으로부터 입사되는 외부광의 반사율을 감소시킨다. 본 발명의 일 실시예에 따른 반사 방지 패널(RPP)은 위상지연자(retarder) 및 편광자(polarizer)를 포함할 수 있다. 위상지연자는 필름타입 또는 액정 코팅타입일 수 있고,λ/2 위상지연자 및/또는 λ/4 위상지연자를 포함할 수 있다. 편광자 역시 필름타입으로, 연신형 합성수지 필름을 포함할 수 있다. 위상지연자 및 편광자는 보호 필름을 더 포함할 수 있다. 위상지연자(retarder) 및 편광자(polarizer) 자체 또는 보호필름이 반사 방지 패널(RPP)의 베이스층으로 정의될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 반사 방지 패널(RPP)은 컬러필터들을 포함할 수 있다. 컬러필터들은 소정의 배열을 갖는다. 표시 패널(DP)에 포함된 화소들의 발광컬러들을 고려하여 컬러필터들의 배열이 결정될 수 있다. 반사 방지 패널(RPP)은 컬러필터들에 인접한 블랙매트릭스를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 반사 방지 패널(RPP)은 상쇄간섭 구조물을 포함할 수 있다. 예컨대, 상쇄간섭 구조물은 서로 다른 층 상에 배치된 제1 반사층과 제2 반사층을 포함할 수 있다. 제1 반사층 및 제2 반사층에서 각각 반사된 제1 반사광과 제2 반사광은 상쇄 간섭될 수 있고, 그에 따라 외부광 반사율이 감소된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 패널(WP)은 베이스층(WP-BS)및 차광 패턴(WP-BZ)을 포함한다. 베이스층(WP-BS)는 유리 기판 및/또는 합성수지 필름 등을 포함할 수 있다. 베이스층(WP-BS)은 단층으로 제한되지 않는다. 베이스층(WP-BS)은 접착부재로 결합된 2 이상의 필름들을 포함할 수도 있다.
차광 패턴(WP-BZ)은 베이스층(WP-BS)에 부분적으로 중첩한다. 차광 패턴(WP-BZ)은 베이스층(WP-BS)의 배면에 배치되고, 차광 패턴(WP-BZ)은 실질적으로 표시 장치(DD)의 베젤 영역(BZA)을 정의할 수 있다. 차광 패턴(WP-BZ)이 미배치된 영역은 표시 장치(DD)의 투과 영역(TA)을 정의할 수 있다. 윈도우 패널(WP)로 한정할 때, 차광 패턴(WP-BZ)이 배치된 영역은 윈도우 패널(WP)의 차광영역으로 정의되고, 차광 패턴(WP-BZ)이 미배치된 영역은 윈도우 패널(WP)의 투과영역으로 정의된다.
차광 패턴(WP-BZ)은 다층 구조를 가질 수 있다. 다층 구조는 유색의 컬러층과 검정의 차광층을 포함할 수 있다. 유색의 컬러층과 검정의 차광층은 증착, 인쇄, 코팅 공정을 통해 형성될 수 있다. 별도로 도시하지는 않았으나, 윈도우 패널(WP)은 베이스층(WP-BS)의 전면에 배치된 기능성 코팅층을 더 포함할 수 있다. 기능성 코팅층은 지문 방지층, 반사 방지층, 및 하드 코팅층 등을 포함할 수 있다. 이하에서 참조되는 도 2b 내지 도 2d에 있어서, 윈도우 패널(WP) 및 윈도우층(WL)은 베이스층(WP-BS) 및 차광 패턴(WP-BZ)의 구분 없이 간략히 도시되었다.
도 2b 및 도 2c에 도시된 것과 같이, 표시 장치(DD)는 표시 패널(DP), 입력 감지 패널(ISP), 반사 방지 패널(RPP), 및 윈도우 패널(WP)을 포함할 수 있다. 입력 감지 패널(ISP)과 반사 방지 패널(RPP)의 적층 순서는 변경될 수 있다.
도 2d에 도시된 것과 같이, 표시 장치(DD)는 표시 패널(DP), 입력 감지층(ISL), 반사 방지층(RPL), 및 윈도우층(WL)을 포함할 수 있다. 도 2a에 도시된 표시 장치(DD) 대비 광학 투명 접착 부재들(OCA)이 생략되고, 표시 패널(DP)에 제공하는 베이스면 상에 입력 감지층(ISL), 반사 방지층(RPL), 및 윈도우층(WL)이 연속공정으로 형성되었다. 입력 감지층(ISL)과 반사 방지층(RPL)의 적층 순서는 변경될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 패널의 단면도이다.
도 3을 참조하면, 표시 패널(DP)은 베이스층(BL), 회로층(ML), 발광 소자층(EL), 봉지층(CL) 및 결합 부재(SLM)를 포함할 수 있다.
베이스층(BL) 및 봉지층(CL) 각각은 실리콘 기판, 플라스틱 기판, 유리 기판, 절연 필름, 또는 복수의 절연층들을 포함하는 적층 구조체일 수 있다.
회로층(ML)은 베이스층(BL) 위에 배치될 수 있다. 회로층(ML)은 복수의 절연층들, 복수의 도전층들 및 반도체층을 포함할 수 있다. 회로층(ML)의 복수의 도전층들은 신호 배선들 또는 화소의 제어 회로를 구성할 수 있다.
발광 소자층(EL)은 회로층(ML) 위에 배치될 수 있다. 발광 소자층(EL)은 광을 발생하는 층일 수 있다. 예를 들어, 발광 소자층(EL)은 유기 발광 다이오드들을 포함할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니고, 발광 소자층(EL)은 무기 발광 다이오드들, 또는 유기-무기 발광 다이오드들을 포함할 수도 있다.
봉지층(CL)은 발광 소자층(EL) 위에 배치될 수 있다. 봉지층(CL)과 발광 소자층(EL) 사이에는 소정의 공간(PIL)이 정의될 수도 있다. 상기 공간은 비활성 기체로 충진될 수 있다.
베이스층(BL)과 봉지층(CL) 사이에는 결합 부재(SLM)가 배치될 수 있다. 결합 부재(SLM)는 베이스층(BL)과 봉지층(CL)을 결합할 수 있다. 결합 부재(SLM)는 광 경화성 수지 또는 광 가소성 수지와 같은 유기물을 포함하거나, 프릿 실(frit seal)과 같은 무기물을 포함할 수 있으며, 어느 하나의 실시예로 한정되지 않는다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 패널의 평면도이다.
도 4를 참조하면, 표시 패널(DP)은 베이스층(BL), 복수의 화소들(PX), 복수의 신호 라인들(GL, DL, PL, ECL), 및 복수의 표시 패드들(PDD)을 포함할 수 있다.
도 4에는 표시 패널(DP)의 액티브 영역(AA) 및 주변 영역(NAA)이 표시되었다. 표시 패널(DP)의 액티브 영역(AA)은 영상이 표시되는 영역이고, 주변 영역(NAA)은 구동 회로나 구동 배선 등이 배치된 영역일 수 있다. 액티브 영역(AA)에는 복수의 화소들(PX)이 배치될 수 있다.
표시 패널(DP)에는 제1 영역(DA1) 및 제2 영역(DA2)이 정의될 수 있다. 제1 영역(DA1) 및 제2 영역(DA2)은 표시 패널(DP)의 액티브 영역(AA)을 구성할 수 있다. 제1 영역(DA1)은 제2 영역(DA2)을 에워쌀 수 있다.
제2 영역(DA2)은 평면 상에서 압력 감지 모듈(PSM, 도 1b 참조), 제1 발광 모듈(LM1, 도 1b 참조) 및 제2 발광 모듈(LM2, 도 1b 참조)과 중첩하는 영역일 수 있다.
제1 영역(DA1)의 해상도는 제2 영역(DA2)의 해상도와 상이할 수 있다. 예를 들어, 제2 영역(DA2)의 해상도는 제1 영역(DA1)의 해상도보다 낮을 수 있다.
제2 영역(DA2)의 투과율은 제1 영역(DA1)의 투과율보다 높을 수 있다. 따라서, 제2 영역(DA2) 아래에 배치된 압력 감지 모듈(PSM), 제1 발광 모듈(LM1) 및 제2 발광 모듈(LM2)로 광 신호의 송/수신이 용이할 수 있다.
복수의 신호 라인들(GL, DL, PL, ECL)은 화소들(PX)에 연결되어 화소들(PX)에 전기적 신호들을 전달한다. 표시 패널(DP)에 포함되는 신호 라인들 중 스캔 라인(GL), 데이터 라인(DL), 전원 라인(PL), 및 발광 제어 라인(ECL)을 예시적으로 도시하였다. 다만, 이는 예시적으로 도시한 것이고, 신호 라인들(GL, DL, PL, ECL)은 초기화 전압 라인을 더 포함할 수도 있으며, 어느 하나의 실시예로 한정되지 않는다.
표시 패드들(PDD)은 제1 패드(D1) 및 제2 패드(D2)를 포함할 수 있다. 제1 패드(D1)는 복수로 구비되어 데이터 라인들(DL)에 각각 연결될 수 있다. 제2 패드(D2)는 전원 라인(PL)과 전기적으로 연결될 수 있다. 표시 패널(DP)은 표시 패드들(PDD)을 통해 외부로부터 제공된 전기적 신호들을 화소들(PX)에 제공할 수 있다. 한편, 표시 패드들(PDD)은 제1 패드(D1) 및 제2 패드(D2) 외에 다른 전기적 신호들을 수신하기 위한 패드들을 더 포함할 수 있으며, 어느 하나의 실시예로 한정되지 않는다.
도 5는 도 4의 AA' 영역을 확대하여 도시한 평면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 제1 영역(DA1)은 제1 서브 영역들(AR1)로 구분될 수 있다. 제1 서브 영역들(AR1) 각각에는 적어도 하나의 화소가 배치될 수 있다. 제1 서브 영역들(AR1)은 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2) 각각을 따라 배열될 수 있다. 제1 서브 영역들(AR1)에 배치된 화소들은 광을 제공할 수 있다.
도 6은 도 4의 BB' 영역을 확대하여 도시한 평면도이다.
도 4 및 도 6을 참조하면, 제2 영역(DA2)은 제1 서브 영역(AR1) 및 제2 서브 영역(AR2)을 포함할 수 있다. 제1 서브 영역(AR1)은 도 5의 제1 서브 영역들(AR1) 중 하나와 실질적으로 동일할 수 있다.
제1 서브 영역(AR1)에는 적어도 하나의 화소가 배치되고, 제2 서브 영역(AR2)에는 적어도 하나의 결여 화소가 배치될 수 있다. 결여 화소는 상기 화소를 구성하는 구성 중 일부가 생략된 화소일 수 있다. 제1 서브 영역(AR1)에 배치된 화소는 광을 제공할 수 있다. 제2 서브 영역(AR2)에 배치된 결여 화소는 광을 제공하지 못할 수 있다. 즉, 제2 서브 영역(AR2)은 화소를 포함하지 않는 영역일 수 있다. 제2 서브 영역(AR2)은 저반사 영역, 투과 영역, 비표시 영역, 비발광 영역, 또는 반투과 영역 등으로 지칭될 수 있다. 제2 영역(DA2)은 영상을 제공하지 못하는 제2 서브 영역(AR2)을 포함하기 때문에 제1 영역(DA1)에 비해 해상도가 낮을 수 있다.
제1 서브 영역(AR1)은 복수(이하 제1 서브 영역들)로 제공되고, 제2 서브 영역(AR2)은 복수(이하, 제2 서브 영역들)로 제공될 수 있다. 제1 서브 영역들(AR1)과 제2 서브 영역들(AR2)은 소정의 규칙을 가지고 배열될 수 있다. 도 6을 참조하면, 제1 행에서 제1 서브 영역들(AR1) 및 제2 서브 영역들(AR2)은 제1 방향(DR1)을 따라 번갈아 배열될 수 있다. 제2 행에서 제1 서브 영역들(AR1)이 제1 방향(DR1)을 따라 배열될 수 있다. 상기 제1 행과 상기 제2 행은 제2 방향(DR2)을 따라 교대로 배열될 수 있다.
도 6에서는 제1 서브 영역들(AR1)과 제2 서브 영역들(AR2)의 배열 관계를 예시적으로 도시하였다. 하지만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 제2 영역(DA2)이 제1 서브 영역들(AR1)과 제2 서브 영역들(AR2)을 모두 포함하는 구조라면 다양하게 변형될 수 있을 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 패널의 일부를 도시한 단면도이다. 도 7에 도시된 영역은 제1 서브 영역(AR1)일 수 있다. 제1 서브 영역(AR1)은 제1 영역(DA1, 도 4 참조)에 포함된 영역일 수 있다. 또한 제1 서브 영역(AR1)은 제2 영역(DA2, 도 4 참조)에 포함된 영역일 수 있다.
도 4 및 도 7을 참조하면, 화소들(PX) 각각은 발광 소자(OLED) 및 화소 회로를 포함할 수 있다. 화소 회로는 적어도 하나의 트랜지스터(TR)를 포함할 수 있다. 도면에 도시되지 않았으나, 화소 회로는 커패시터를 더 포함할 수 있다. 화소들(PX) 각각에는 화소 영역이 정의될 수 있고, 도 7에서는 하나의 화소 영역(PXA)이 도시되었다.
표시 패널(DP)은 베이스층(BL), 회로층(ML), 발광 소자층(EL), 및 봉지층(CL)을 포함할 수 있다. 회로층(ML)은 트랜지스터(TR) 및 복수의 절연층들(BFL, L1, L2, L3, L4)을 포함할 수 있다.
베이스층(BL) 위에는 절연층(BFL)이 배치되고, 절연층(BFL) 위에는 트랜지스터(TR)가 배치될 수 있다. 트랜지스터(TR)는 반도체층(ACL), 제어 전극(GED), 제1 전극(ED1) 및 제2 전극(ED2)을 포함할 수 있다.
반도체층(ACL)은 절연층(BFL) 위에 배치될 수 있다. 절연층(BFL)은 반도체층(ACL)에 낮은 표면 에너지를 제공하는 버퍼층일 수 있다. 이 경우, 반도체층(ACL)은 베이스층(BL)보다 절연층(BFL)에 대해 높은 접착력을 가질 수 있다. 또한, 절연층(BFL)은 반도체층(ACL)의 하면을 보호하는 배리어층일 수 있다. 이 경우, 절연층(BFL)은 베이스층(BL) 자체 또는 베이스층(BL)을 통해 유입되는 오염이나 습기 등이 반도체층(ACL)으로 침투되는 것을 차단할 수 있다. 또는, 절연층(BFL)은 베이스층(BL)을 통해 입사되는 외부 광이 반도체층(ACL)으로 입사되는 것을 차단하는 광 차단층일 수 있다. 이 경우, 절연층(BFL)은 차광 물질을 더 포함할 수 있다.
반도체층(ACL)은 폴리 실리콘 또는 아몰포스 실리콘을 포함할 수 있다. 그밖에 반도체층(ACL)은 금속 산화물 반도체를 포함할 수 있다. 반도체층(ACL)은 전자 또는 정공이 이동할 수 있는 통로 역할을 하는 채널 영역, 채널 영역을 사이에 두고 배치된 제1 이온 도핑 영역 및 제2 이온 도핑 영역을 포함할 수 있다.
제1 절연층(L1)은 절연층(BFL) 위에 배치되며, 반도체층(ACL)을 커버할 수 있다. 제1 절연층(L1)은 무기 물질을 포함할 수 있다. 상기 무기 물질은 실리콘 나이트라이드, 실리콘 옥시 나이트라이드, 실리콘 옥사이드, 티타늄옥사이드 및 알루미늄옥사이드 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
제1 절연층(L1) 위에는 제어 전극(GED)이 배치될 수 있다. 제2 절연층(L2)은 제1 절연층(L1) 위에 배치되며, 제어 전극(GED)을 커버할 수 있다. 제2 절연층(L2)은 무기 물질을 포함할 수 있다.
제2 절연층(L2) 위에는 제3 절연층(L3)이 배치될 수 있다. 제3 절연층(L3) 위에는 제1 전극(ED1) 및 제2 전극(ED2)이 배치될 수 있다. 제1 전극(ED1) 및 제2 전극(ED2) 각각은 제1 절연층(L1), 제2 절연층(L2), 및 제3 절연층(L3)을 관통하는 관통홀들을 통해 반도체층(ACL)과 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 전극(ED1)은 반도체층(ACL)의 일측인 제1 이온 도핑 영역과 연결되고, 제2 전극(ED2)은 반도체층(ACL)의 타측인 제2 이온 도핑 영역과 연결될 수 있다.
제4 절연층(L4)은 제3 절연층(L3) 위에 배치되며, 제1 전극(ED1) 및 제2 전극(ED2)를 커버할 수 있다. 제4 절연층(L4)은 단일층 또는 복수의 층으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 단일층은 유기층을 포함할 수 있다. 상기 복수의 층은 유기층 및 무기층이 적층되어 제공될 수 있다. 제4 절연층(L4)은 상부에 평탄면을 제공하는 평탄화층일 수 있다.
제4 절연층(L4) 위에는 발광 소자층(EL)이 배치될 수 있다. 발광 소자층(EL)은 발광 소자(OLED) 및 제1 적층 구조(ST1)를 포함할 수 있다. 발광 소자(OLED)는 제1 화소 전극(PE1), 발광층(EM) 및 공통 전극(CE)을 포함할 수 있다. 제1 화소 전극(PE1)은 제4 절연층(L4) 위에 배치되고, 제4 절연층(L4)에 정의된 관통홀을 통해 제2 전극(ED2)에 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 제1 화소 전극(PE1)은 화소 영역(PXA)에 배치될 수 있다.
발광층(EM)은 제1 화소 전극(PE1)위에 배치될 수 있다. 발광층(EM)은 단일 물질로 이루어진 단일층 구조, 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층 구조, 또는 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 복수의 층으로 구성된 다층 구조를 가질 수 있다. 발광층(EM)은 유기물을 포함할 수 있다. 유기물은 통상적으로 사용하는 물질이라면 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 발광층(EM)은 적색, 녹색, 또는 청색을 발광하는 물질들 중 적어도 어느 하나의 물질로 구성될 수 있으며, 형광 물질 또는 인광 물질을 포함할 수 있다.
제1 적층 구조(ST1)는 제1 화소 전극(PE1)에 인접하여 배치될 수 있다. 제1 적층 구조(ST1)는 제1 중간층(ML1) 및 제1 스페이서(SP1)를 포함할 수 있다.
제1 중간층(ML1)은 회로층(ML) 위에 배치되어 화소 영역(PXA)을 정의할 수 있다. 제1 중간층(ML1)은 제1 화소 전극(PE1)의 적어도 일부를 노출시키며 제4 절연층(L4) 위에 배치될 수 있다. 제1 화소 전극(PE1)의 일부분은 제1 중간층(ML1)에 의해 커버되지 않을 수 있고, 상기 일부분은 화소 영역(PXA)에 대응될 수 있다. 제1 중간층(ML1)은 화소 정의막으로 지칭될 수 있다.
제1 스페이서(SP1)는 제1 중간층(ML1) 위에 배치될 수 있다. 평면 상에서 제1 스페이서(SP1)의 면적은 제1 중간층(ML1)의 면적보다 작을 수 있다. 따라서, 제1 중간층(ML1)의 상면 중 일부는 제1 스페이서(SP1)에 의해 노출될 수 있다. 제1 스페이서(SP1)는 봉지층(CL)을 지지하는 역할을 할 수 있다.
공통 전극(CE)은 발광층(EM) 및 제1 적층 구조(ST1) 위에 배치될 수 있다. 공통 전극(CE)은 제1 중간층(ML1)의 측면 및 노출된 상면 및 상기 제1 스페이서(SP1)의 측면 및 상면 모두에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 공통 전극(CE)을 커버하는 보호층(미도시)이 더 배치될 수 있다. 상기 보호층은 무기물을 포함할 수 있고, 공통 전극(CE)이 산화되는 것을 방지할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 패널의 일부를 도시한 단면도이다. 도 8에 도시된 영역은 제2 서브 영역(AR2)일 수 있다. 제2 서브 영역(AR2)은 제2 영역(DA2, 도 4 참조)에 포함된 영역일 수 있다. 제2 서브 영역(AR2)은 광을 제공하지 않는 영역일 수 있다.
도 8을 참조하면, 제2 화소 전극(PE2)은 제2 서브 영역(AR2)에 배치될 수 있다. 제2 적층 구조(ST2)는 제2 화소 전극(PE2)에 인접하여 배치될 수 있다. 제2 적층 구조(ST2)는 제1 적층 구조(ST1, 도 7 참조)와 상이한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 제2 적층 구조(ST2)는 제2 중간층(ML2) 및 제2 스페이서(SP2)를 포함할 수 있다. 제2 중간층(ML2)은 제2 화소 전극(PE2)을 완전히 커버할 수 있다. 제2 서브 영역(AR2)에서 제2 중간층(ML2)의 면적은 제2 스페이서(SP2)의 면적과 동일할 수 있다. 따라서, 제2 중간층(ML2)의 상면은 제2 스페이서(SP2)에 의해 모두 커버될 수 있다.
제2 중간층(ML2)은 제1 중간층(ML1, 도 7 참조)과 동일한 물질을 포함하며, 동일한 공정을 통해 형성될 수 있다. 제2 스페이서(SP2)는 제1 스페이서(SP1, 도 7 참조와 동일한 물질을 포함하며, 동일한 공정을 통해 형성될 수 있다.
제2 서브 영역(AR2)에는 공통 전극(CE)이 배치되지 않는다. 예를 들어, 공통 전극(CE)에는 홀(CE-H1)이 제공될 수 있다. 제2 서브 영역(AR2)에는 공통 전극(CE)이 배치되지 않으므로 제2 서브 영역(AR2)은 제1 서브 영역(AR1, 도 7 참조)보다 높은 투과율을 가질 수 있다.
도 4, 도 5 및 도 6에서 알 수 있는 바와 같이, 제1 영역(DA1)은 제1 서브 영역(AR1)만을 포함하고, 제2 영역(DA2)은 제1 서브 영역(AR1)과 제2 서브 영역(AR2)을 포함한다. 따라서, 공통 전극(CE)이 배치되지 않은 제2 서브 영역(AR2)을 포함하는 제2 영역(DA2)은 제1 영역(DA1)에 비해 높은 투과율을 가질 수 있다.
도 9a는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(DD)에서 압력 감지 모듈(PSM), 제1 및 제2 발광 모듈들(LM1, LM2) 및 수광 모듈(LRM)의 평면 상의 배치를 보여준다. 도 9b는 도 9a에 도시된 압력 감지 모듈(PSM), 제1 및 제2 발광 모듈들(LM1, LM2) 및 수광 모듈(LRM)을 확대해서 보여주는 도면이다.
도 9a 및 도 9b를 참조하면, 압력 감지 모듈(PSM)은 제1 및 제2 발광 모듈들(LM1, LM2) 및 수광 모듈(LRM)의 일부를 감싸는 U자 형상을 갖는다. 압력 감지 모듈(PSM)의 형상은 도 10에 도시된 예에 한정되지 않으며 다양하게 변경될 수 있다. 예를 들어, 압력 감지 모듈(PSM)은 제1 및 제2 발광 모듈들(LM1, LM2) 및 수광 모듈(LRM)의 외곽의 둘레를 따라 연속적으로 연결된 폐곡선 형상(도넛 또는 원형 링 형상)을 가질 수 있다. 압력 감지 모듈(PSM)은 제1 및 제2 발광 모듈들(LM1, LM2) 및 수광 모듈(LRM)의 형상에 따라 다양하게 설계될 수 있다.
제1 및 제2 발광 모듈들(LM1, LM2) 및 수광 모듈(LRM)은 평면상에서 표시 패널(DP)의 제2 영역(DA2)과 중첩한다. 제1 영역(DA1)이 제1 투과율을 가질 때, 제2 영역(DA2)은 제1 영역(DA1)보다 높은 제2 투과율을 갖는다. 따라서 제1 및 제2 발광 모듈들(LM1, LM2)로부터 출력되는 광은 표시 장치(DD)의 외부(예를 들면, 사용자의 손가락)로 잘 전달될 수 있다. 또한 외부(예를 들면, 사용자의 손가락)로부터 반사된 광은 수광 모듈(LRM)로 잘 전달될 수 있다.
압력 감지 모듈(PSM)은 제1 방향(DR1)으로 제1 길이(A1)를 갖고, 제2 방향(DR2)으로 제2 길이(A2)를 갖는다. 제1 길이(A1) 및 제2 길이(A2)는 서로 같거나 다를 수 있다. 제1 길이(A1) 및 제2 길이(A2)는 사용자의 손가락 접촉 압력을 감지할 수 있는 크기로 정의되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 제1 길이(A1) 및 제2 길이(A2)는 각각 20mm일 수 있다.
제1 및 제2 발광 모듈들(LM1, LM2) 및 수광 모듈(LRM)이 배치된 압력 감지 모듈(PSM)의 오픈부(OP)는 제1 방향(DR1)으로 제3 길이(A3)를 갖고, 제2 방향(DR2)으로 제4 길이(A4)를 갖는다. 제3 길이(A3) 및 제4 길이(A4)는 서로 같거나 다를 수 있다. 제3 길이(A3) 및 제4 길이(A4)는 제1 및 제2 발광 모듈들(LM1, LM2) 및 수광 모듈(LRM)의 크기에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 제3 길이(A3) 및 제4 길이(A4)는 각각 5mm일 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 감지 모듈(PSM)의 평면도이다.
도 10을 참조하면, 압력 감지 모듈(PSM)은 압력 센서들(PS1~PS8), 수신 라인들(RL1~RL8), 전송 라인(TL1) 및 패드들(PPD)을 포함한다. 수신 라인들(RL1~RL8)은 압력 센서들(PS1~PS8)에 각각 연결되고, 전송 라인(TL1)은 압력 센서들(PS1~PS8)에 공통으로 연결된다. 패드들(PPD)은 수신 라인들(RL1~RL8) 및 전송 라인(TL1)에 각각 연결된다. 도면에 도시되지 않았으나, 패드들(PPD)은 도 1b에 도시된 메인 회로 기판(MB)과 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 표시 장치(DD, 도 1b 참조)는 압력 감지 모듈(PSM)의 패드들(PPD)과 메인 회로 기판(MB)을 전기적으로 연결하기 위한 회로 기판을 더 포함할 수 있다.
압력 센서들(PS1~PS8) 각각은 압력의 세기에 따라 특성이 변하는 압력 민감 물질을 포함할 수 있다. 일 실시예에서 압력 민감 물질은 금속 나노 입자(metal nanoparticles)일 수 있으며, 금속 나노 입자는 고분자화된 기질 내에 포함될 수 있다(metal nanoparticles in polymer).
압력 센서들(PS1~PS8) 각각은 전송 라인(TL1)을 통해 전송 신호를 수신하고, 사용자의 접촉 압력의 유무에 따른 감지 신호를 수신 라인들(RL1~RL8)로 출력한다.
도 10에 도시된 압력 감지 모듈(PSM)은 8 개의 압력 센서들(PS1~PS8)을 포함하나 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 압력 센서들의 개수 및 배열 형태는 다양하게 변경될 수 있다.
도 11은 도 10에 도시된 압력 센서(PS1)를 포함하는 영역(PSX)의 평면도이다. 도 12는 도 11에 도시된 절단선 I-I'의 단면도이다.
도 11 및 도 12에는 압력 센서(PS1)만을 도시하나 다른 압력 센서들(PS2~PS8)도 압력 센서(PS1)와 동일한 구조를 포함할 수 있다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 압력 센서(PS1)는 베이스 기판(BS) 상에 배치된다. 압력 센서(PS1)는 제1 전극(ELE1), 제2 전극(ELE2) 및 압력 감지층(PSL)을 포함한다.
제1 전극(ELE1) 및 제2 전극(ELE2)은 베이스 기판(BS) 상에 형성된다. 제1 전극(ELE1) 및 제2 전극(ELE2)은 서로 이격하여 배치된다. 일 실시예에서, 제1 전극(ELE1)과 제2 전극(ELE2) 사이에 절연층이 배치될 수 있다. 즉, 베이스 기판(BS) 상에 절연층을 배치하고, 절연층을 식각한 후 도전층을 형성함으로써 제1 전극(ELE1) 및 제2 전극(ELE2)이 형성될 수 있다.
제1 전극(ELE1)은 제1 바디부(E1a) 및 제1 가지부(E1b)를 포함한다. 제1 가지부(E1b)는 제1 바디부(E1a)로부터 제1 방향(DR1)으로 연장된다. 제1 전극(ELE1)은 2개 이상의 제1 가지부들(E1b)을 포함할 수 있다. 제1 전극(ELE1)의 제1 바디부(E1a)는 수신 라인(RL1)과 연결된다.
제2 전극(ELE2)은 제2 바디부(E2a) 및 제2 가지부(E2b)를 포함한다. 제2 가지부(E2b)는 제2 바디부(E2a)로부터 제1 방향(DR1)의 반대 방향으로 연장된다. 제2 전극(ELE2)은 2개 이상의 제2 가지부들(E2b)을 포함할 수 있다. 제2 전극(ELE2)의 제2 바디부(E2a)는 전송 라인(TL1)과 연결된다.
제1 전극(ELE1)의 제1 가지부들(E1b) 및 제2 전극(ELE2)의 제2 가지부들(E2b)은 제2 방향(DR2)으로 서로 번갈아 배치되는 콤(comb) 형태를 가질 수 있다. 콤 형태를 갖는 제1 전극(ELE1)의 제1 가지부들(E1b) 및 제2 전극(ELE2)의 제2 가지부들(E2b)에 의해 압력 센서(PS1)의 압력 감도가 향상될 수 있다.
제1 전극(ELE1) 및 제2 전극(ELE2)은 ITO와 같은 투명한 도전물질로 구성되거나, 저저항 금속물질 예를 들면, 몰리브덴(Mo), 은(Ag), 티타늄(Ti), 구리(Cu), 알루미늄(Al)으로 구성된 군에서 선택된 하나 이상의 재료로 형성될 수 있다. 제 제1 전극(ELE1) 및 제2 전극(ELE2)은 동일한 층에 배치된다. 또한 제1 전극(ELE1) 및 제2 전극(ELE2)은 도 10에 도시된 수신 라인들(RL1~RL8) 및 전송 라인(TL1)과 동일한 물질로 동일한 층에 배치될 수 있다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않고 제1 전극(ELE1) 및 제2 전극(ELE2)은 수신 라인들(RL1~RL8) 및 전송 라인(TL1)과 다른 층에 배치될 수 있다.
제1 전극(ELE1) 및 제2 전극(ELE2)의 상부에는 압력 감지층(PSL)이 배치된다. 압력 감지층(PSL)은 제1 전극(ELE1) 및 제2 전극(ELE2)의 상부에 직접 배치되어 제1 전극(ELE1) 및 제2 전극(ELE2)에 각각 전기적으로 연결될 수 있다. 압력 감지층(PSL)은 외부 압력에 반응하는 압력 민감 물질을 포함할 수 있다.
도 11에서, 압력 감지층(PSL)은 사각형의 형상을 갖는 것으로 도시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 압력 감지층(PSL)의 형상은 마름모, 삼각형, 육각형 등의 다각형, 원형, 타원형 등 다양하게 구현될 수 있다.
사용자로부터 접촉 압력이 가해지면 압력 감지층(PSL)는 전송 라인(TL1)을 통해 수신된 TX 신호를 수신 라인(RL1)으로 전달할 수 있다. 수신 라인(RL1)은 압력 감지층(PSL)을 통해 수신된 RX 신호를 패드(PPD)로 제공한다.
도 13은 발광 모듈 및 수광 모듈의 혈압 측정 동작을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 13을 참조하면, 제1 발광 모듈(LM1)로부터 방출된 광은 압력 감지 모듈(PSM)의 오픈부(OP) 및 표시 모듈(DM)의 제2 영역(DA2)을 통해 제1 광 경로(LP1)로 사용자의 손에 도달한다. 사용자의 손에 의해 도달한 광은 제2 경로(LP2)로 반사되어서 수광 모듈(LRM)로 전달될 수 있다. 또한 제2 발광 모듈(LM2)로부터 방출된 광은 제3 광 경로(LP3)로 사용자의 손에 도달해서 반사된다. 사용자의 손에 의해 반사된 광은 제4 경로(LP4)로 수광 모듈(LRM)로 전달될 수 있다.
제1 및 제2 발광 모듈들(LM1, LM2) 사용자의 손으로 광을 출력하고, 수광 모듈(LRM)은 반사된 광을 수신하여 광용적맥파(photoplethysmography)를 측정할 수 있다. 광용적맥파 측정은 광일 이용하여 혈관의 용적 변화시 나타나는 생체 조직의 광에 대한 반사율, 흡수율, 투과율 등의 특성 변화를 측정하는 것이다. 따라서 수광 모듈(LRM)은 사용자의 맥파에 대응하는 광 감지 신호를 출력할 수 있다.
도 14는 표시 장치의 혈압 측정을 위한 구성들의 블록도이다.
도 14를 참조하면, 표시 장치(DD)는 혈압 측정을 위한 구성으로 압력 감지 모듈(PSM), 수광 모듈(LRM), 발광 모듈(LM) 및 프로세서(PROC)를 포함한다. 발광 모듈(LM)은 도 1b에 도시된 제1 및 제2 발광 모듈들(LM1, LM2)을 포함할 수 있다.
프로세서(PROC)는 아날로그-디지털 변환기들(11, 13), 보상부(12) 및 혈압 계산부(14)를 포함한다.
도 10 및 도 14를 참조하면, 프로세서(PROC)는 압력 감지 모듈(PSM)로 제1 제어 신호(CTRL1)를 출력한다. 제1 제어 신호(CTRL1)는 TX 신호일 수 있다. 제1 제어 신호(CTRL1)는 전송 라인(TL1)을 통해 압력 센서들(PS1~PS8)로 제공된다. 압력 센서들(PS1~PS8)은 사용자의 접촉 압력을 감지하고, 감지된 신호를 RX 신호로서 수신 라인들(RL1~RL8)을 통해 패드들(PPD)로 전송한다. 압력 센서들(PS1~PS8)로부터의 RX 신호는 압력 감지 신호(PSA)로서 프로세서(PROC) 내 아날로그-디지털 변환기(11)로 제공될 수 있다. 압력 감지 신호(PSA)는 아날로그 전압 신호 또는 아날로그 전류 신호일 수 있다.
아날로그-디지털 변환기(11)는 압력 감지 모듈(PSM)로부터 수신된 압력 감지 신호(PSA)를 디지털 신호로 변환해서 디지털 압력 감지 신호(PSD)를 출력한다. 디지털 압력 감지 신호(PSD)는 보상부(12)로 제공될 수 있다.
보상부(12)는 디지털 압력 감지 신호(PSD)를 보상한 압력 보상 신호(PSC)를 출력한다.
도 15는 도 14에 도시된 보상부(12)의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 15에서 곡선들(Ta, Tb, Tc)는 사용자의 접촉 면적에 따른 압력 감지 신호(PSA)를 예시적으로 보여주는 도면이다. 여기서, 곡선들(Ta, Tb, Tc)은 사용자의 접촉 면적 A, B, C에 각각 대응한다. 접촉 면적은 A>B>C의 관계를 갖는다.
사용자의 터치에 의해 동일한 압력(P)이 주어지더라도 접촉 면적에 따라서 압력 감지 신호(PSA)의 레벨은 PSa, PSb 및 PSc로 다를 수 있다. 압력 감지 신호(PSA)의 레벨은 PSa>PSb>PSc이다. 즉, 동일한 압력(P)에 대해 접촉 면적이 클수록 압력 감지 신호(PSA)는 더 높은 레벨을 갖는다.
도 14에 도시된 보상부(12)는 디지털 압력 감지 신호(PSD)에 기반하여 사용자의 접촉 면적을 계산하고, 계산된 접촉 면적을 고려하여 디지털 압력 감지 신호(PSD)를 보상한 압력 보상 신호(PSC)를 출력할 수 있다. 예를 들어, 도 10에 도시된 압력 센서들(PS1~PS8) 모두가 사용자의 압력을 감지했을 때(접촉 면적이 제1 기준값보다 클 때) 디지털 압력 감지 신호(PSD)를 소정 비율만큼 감소시킬 수 있다. 반대로 도 10에 도시된 압력 센서들(PS1~PS8) 중 소정 개수 이하(예를 들면, 4개 미만)만 사용자의 압력을 감지했을 때(접촉 면적이 제2 기준값보다 작을 때) 디지털 압력 감지 신호(PSD)를 소정 비율만큼 증가시킬 수 있다. 이와 같은 보상부(12)의 동작에 의해서 혈압 계산부(14)는 사용자의 혈압을 더욱 정확하게 계산(측정 또는 추정)할 수 있다.
한편, 혈압 계산부(14)는 발광 모듈(LM)로 제2 제어 신호(CTRL2)를 출력한다. 제2 제어 신호(CTRL2)는 발광 모듈(LM)의 발광 동작을 제어하기 위한 신호일 수 있다. 발광 모듈(LM)로부터 출력된 광은 사용자의 손에 의해 반사되어 수광 모듈(RLM)에서 수신될 수 있다.
수광 모듈(LRM)은 수신된 광에 대응하는 아날로그 전압 신호 또는 아날로그 전류 신호인 광 감지 신호(LSA)를 프로세서(PROC)로 제공할 수 있다.
아날로그-디지털 변환기(13)는 수광 모듈(LRM)로부터 수신된 광 감지 신호(LSA)를 디지털 신호로 변환해서 디지털 광 감지 신호(LSD)를 출력한다.
혈압 계산부(14)는 압력 보상 신호(PSC)에 근거해서 접촉 압력에 대한 정보를 획득하고, 디지털 광 감지 신호(LSD)에 근거해서 맥파에 대한 정보를 획득한다. 혈압 계산부(14)는 접촉 압력에 따른 맥파의 변화를 분석하여 사용자의 혈압을 계산할 수 있으며, 계산된 혈압에 대응하는 혈압 신호(BP)를 출력할 수 있다.
혈압은 이완기 혈압(Diastolic Blood Pressure, DBP), 수축기 혈압(Systolic Blood Pressure, SBP) 및 평균 혈압(Mean Arterial Pressure, MAP)을 포함할 수 있고, 사용자 손가락이 압력 감지 모듈에 가해지는 접촉 압력은 혈관에 작용하는 외부 압력으로서 작용할 수 있다. 접촉 압력이 평균 혈압(MAP)보다 작아지면, 조직의 탄성 복원력이 혈관을 압축시키는 방향으로 작용하게 되므로 맥파 신호의 진폭은 작아지게 되고, 접촉 압력이 평균 혈압(MAP)과 동일하면, 조직의 탄성 복원력은 영(zero)이 되어 혈관에 혈관에 작용하지 않게 되므로 맥파 신호의 진폭은 최대가 된다. 또한, 접촉 압력이 평균 혈압(MAP)보다 커지면, 조직의 탄성 복원력이 혈관을 팽창시키는 방향으로 작용하게 되므로 맥파 신호의 진폭은 작아지게 된다. 따라서, 혈압 계산부(14)는 접촉 압력에 따른 맥파 신호의 변화를 분석하여 맥파 신호의 진폭이 최대일 때의 접촉 압력을 평균 혈압(MAP)으로 추정할 수 있다. 또한, 혈압 계산부(14)는 최대 진폭 대비 제1 비율(예를 들면, 0.7)의 진폭을 가지는 지점의 접촉 압력을 수축기 혈압(SBP)으로 계산하고, 최대 진폭 대비 제2 비율(예를 들면, 0.55)의 진폭을 가지는 지점의 접촉 압력을 이완기 혈압(DBP)으로 계산할 수 있다.
혈압 계산부(14)는 사용자의 접촉 압력이 점진적으로 증가하여 압력 보상 신호(PSC)의 압력 감지 레벨이 증가하는 동안 디지털 광 감지 신호(LSD)의 광 감지 레벨의 변화를 감지한다.
혈압 계산부(14)는 디지털 광 감지 신호(LSD)의 광 감지 레벨이 최대인 지점(최대 광 감지 레벨)에 대응하는 압력 보상 신호(PSC)의 압력 감지 레벨을 평균 혈압(MAP)으로 추정한다.
혈압 계산부(14)는 평균 혈압(MAP)에 대응하는 디지털 광 감지 신호(LSD)의 최대 광 감지 레벨의 제1 비율에 대응하는 압력 보상 신호(PSC)의 압력 감지 레벨을 수축기 혈압(SBP)으로 계산한다.
혈압 계산부(14)는 평균 혈압(MAP)에 대응하는 디지털 광 감지 신호(LSD)의 최대 광 감지 레벨의 제2 비율에 대응하는 압력 보상 신호(PSC)의 압력 감지 레벨을 이완기 혈압(DBP)으로 계산한다.
혈압 계산부(14)는 수축기 혈압(SBP) 및 상기 이완기 혈압(DBP)에 대응하는 혈압 신호(BP)를 출력한다.
도 16은 일 실시예에 따른 표시 장치의 혈압 측정 방법을 보여주는 플로우차트이다. 설명의 편의를 위해 도 14에 도시된 표시 장치를 참조하여 일 실시예에 혈압 측정 방법을 설명한다.
도 14 및 도 16을 참조하면, 혈압 측정 모드동안 혈압 계산부(14)는 압력 감지 모듈(PSM)로 제1 제어 신호(CTRL1)를 전송해서 사용자의 터치를 감지한다(단계 S100).
혈압 계산부(14)는 압력 감지 모듈(PSM), 아날로그-디지털 변환기(11) 및 보상부(12)를 통해 수신된 압력 보상 신호(PSC)에 근거해서 사용자의 접촉 면적이 감지 필요 면적보다 큰지 판별한다(단계 S110). 예를 들어, 도 10에 도시된 압력 센서들(PS1~PS8) 중 소정 개수(예를 들어, 4개) 이상의 압력 센서들이 압력을 감지했음을 나타내는 RX 신호를 전송할 때 혈압 계산부(14)는 사용자의 접촉 면적이 감지 필요 면적보다 크다고 판별할 수 있다.
만일 사용자의 접촉 면적이 감지 필요 면적보다 작으면 혈압 계산부(14)는 사용자에게 손가락을 다시 터치하라는 메시지를 출력하고, 사용자의 터치를 다시 감지한다.
혈압 계산부(14)는 사용자의 접촉 압력의 세기가 점진적으로 커지도록 요청하는 메시지를 표시 모듈(DM) 및/또는 스피커(미 도시됨)로 출력한다(S120).
앞서 설명한 바와 같이, 혈압 계산부(14)는 접촉 압력에 따른 맥파 신호의 변화를 분석하여 맥파 신호의 진폭이 최대일 때의 접촉 압력을 평균 혈압(MAP)으로 추정할 수 있다. 또한, 혈압 계산부(14)는 최대 진폭 대비 제1 비율(예를 들면, 0.7)의 진폭을 가지는 지점의 접촉 압력을 수축기 혈압(SBP)으로 추정하고, 최대 진폭 대비 제2 비율(예를 들면, 0.55)의 진폭을 가지는 지점의 접촉 압력을 이완기 혈압(DBP)으로 추정할 수 있다. 따라서 사용자는 혈압 측정 모드에서 접촉 압력의 세기를 점진적으로 강하게 조절해야 한다.
도 17은 혈압 측정 모드에서 표시 장치에 표시되는 화면을 예시적으로 보여준다.
도 17을 참조하면, 혈압 계산부(14)는 사용자의 접촉 압력의 세기가 점진적으로 커지도록 요청하는 메시지(MSG) 및 접촉 압력의 기준값을 나타내는 기준 그래프(CP_R)를 표시면(FS)에 출력한다. 기준 그래프(CP_R)는 접촉 압력의 세기를 레벨 0부터 레벨 10까지 표시한다. 예를 들어, 혈압 측정 모드에서 사용자의 접촉 압력이 소정 시간(예를 들어, 20초) 유지되어야 하고, 접촉 압력의 세기가 레벨 0부터 레벨 10까지 변화해야 하는 경우, 기준 그래프(CP_R)는 소정 시간동안 레벨 0부터 레벨 10까지 변화하면서 사용자에게 접촉 압력이 변화해야 함을 표시할 수 있다. 사용자 그래프(CP_U)은 사용자의 접촉 압력의 세기를 표시한다. 따라서 사용자는 기준 그래프(CP_R)와 사용자 그래프(CP_U)를 동시에 보면서 접촉 압력의 세기를 조절할 수 있다.
다시 도 14 및 도 16을 참조하면, 압력 감지 모듈(PSM)은 사용자의 접촉 압력을 감지하고, 압력 감지 신호(PSA)를 프로세서(PROC)로 제공한다(단계 S130).
프로세서(PROC) 내 아날로그-디지털 변환기(11)는 압력 감지 신호(PSA)를 디지털 압력 감지 신호(PSD)로 변환한다. 보상부(12)는 디지털 압력 감지 신호(PSD)를 수신하고, 접촉 면적에 따른 보상을 수행하여 압력 보상 신호(PSC)를 출력한다(단계 S140).
광 센서 모듈은 사용자의 맥파를 감지한다(단계 S150). 광 센서 모듈은 발광 모듈(LM) 및 수광 모듈(LRM)을 포함할 수 있다. 구체적으로 설명하면, 혈압 계산부(14)는 발광 모듈(LM)로 제2 제어 신호(CTRL2)를 출력하여 발광 모듈(LM)이 동작하도록 제어한다. 수광 모듈(LRM)은 발광 모듈(LM)로부터 출력된 광이 사용자의 손가락에 의해 반사된 광을 수신하고, 광 감지 신호(LSA)를 프로세서(PROC)로 제공한다.
프로세서(PROC) 내 아날로그-디지털 변환기(13)는 광 감지 신호(LSA)를 디지털 광 감지 신호(LSD)로 변환한다.
프로세서(PROC) 내 혈압 계산부(14)는 보상부(12)로부터의 압력 보상 신호(PSC) 및 광 감지 신호(LSA)에 근거해서 혈압 신호(BP)를 출력할 수 있다(단계 S160). 구체적으로, 내 혈압 계산부(14)는 보상부(12)로부터의 압력 보상 신호(PSC) 및 광 감지 신호(LSA)에 근거해서 사용자의 혈압을 계산(추정)하고, 계산된 혈압에 대응하는 혈압 신호(BP)를 출력할 수 있다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 또한 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니고, 하기의 특허 청구의 범위 및 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
DD: 표시 장치
DP: 표시 패널
DM: 표시 모듈
LM: 발광 모듈
LM1, LM2: 발광 모듈
LRM: 수광 모듈
PSM: 압력 감지 모듈
ELE1: 제1 전극
ELE2: 제2 전극
PROC: 프로세서
11, 13: 아날로그-디지털 변환기
12: 보상부
14: 혈압 계산부

Claims (20)

  1. 제1 투과율을 갖는 제1 영역 및 상기 제1 투과율보다 높은 제2 투과율을 갖는 제2 영역을 포함하는 표시 패널;
    평면상에서 상기 제1 영역과 중첩하게 배치된 압력 감지 모듈;
    평면상에서 상기 제2 영역과 중첩하게 배치된 발광 모듈;
    평면상에서 상기 제2 영역과 중첩하고, 상기 발광 모듈과 이격하여 배치된 수광 모듈; 및
    상기 발광 모듈 및 상기 압력 감지 모듈을 제어하고, 압력 감지 모듈로부터의 압력 감지 신호 및 상기 수광 모듈로부터의 광 감지 신호에 근거해서 혈압 신호를 출력하는 프로세서를 포함하는 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 압력 감지 모듈은
    압력 센서들;
    상기 압력 센서들로 전송 신호를 전달하는 전송 라인; 및
    상기 압력 센서들 각각에 대응하고, 상기 압력 센서들로부터의 수신 신호들을 상기 광 감지 신호로 전달하는 수신 라인들을 포함하는 표시 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 압력 센서들 각각은,
    베이스 기판 상에 배치된 제1 전극;
    상기 베이스 기판 상에 배치되고, 상기 제1 전극과 이격된 제2 전극; 및
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 상에 직접 배치된 압력 감지층을 포함하는 표시 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 전극은 상기 수신 라인들 중 대응하는 수신 라인과 전기적으로 연결되고,
    상기 제2 전극은 상기 전송 라인과 전기적으로 연결된 표시 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 전극은 제1 바디부 및 상기 제1 바디부로부터 제1 방향으로 연장된 제1 가지부들을 포함하고,
    상기 제2 전극은 제2 바디부 및 상기 제2 바디부로부터 상기 제1 방향의 반대 방향으로 연장된 제2 가지부들을 포함하고,
    상기 제1 가지부들 및 상기 제2 가지부들은 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 서로 번갈아 배치되는 표시 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 압력 감지 신호를 디지털 압력 감지 신호로 변환하는 제1 아날로그-디지털 변환기;
    상기 디지털 압력 감지 신호에 기반하여 접촉 면적을 계산하고, 상기 접촉 면적에 따라 상기 디지털 압력 감지 신호를 보상한 압력 보상 신호를 출력하는 보상부;
    상기 광 감지 신호를 디지털 광 감지 신호로 변환하는 제2 아날로그-디지털 변환기; 및
    상기 압력 보상 신호 및 상기 디지털 광 감지 신호에 근거해서 혈압 신호를 출력하는 혈압 계산부를 포함하는 표시 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 혈압 계산부는,
    혈압 측정 모드동안 상기 압력 감지 모듈이 사용자의 접촉 압력을 감지하도록 제1 제어 신호를 출력하고, 상기 발광 모듈이 광을 출력하도록 제2 제어 신호를 출력하는 표시 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 혈압 계산부는,
    혈압 측정 모드동안 사용자의 접촉 압력의 세기가 점진적으로 커지도록 요청하는 메시지를 상기 표시 패널로 출력하는 표시 장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 혈압 계산부는,
    상기 접촉 면적이 감지 필요 면적보다 클 때 혈압 측정 모드로 진입하는 표시 장치.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 보상부는,
    상기 접촉 면적이 제1 기준값보다 클 때 상기 디지털 압력 감지 신호를 소정 비율만큼 감소시키고,
    상기 접촉 면적이 제2 기준값보다 작을 때 상기 디지털 압력 감지 신호를 소정 비율만큼 증가시키는 표시 장치.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 혈압 계산부는,
    사용자의 접촉 압력이 점진적으로 증가하여 상기 압력 보상 신호의 압력 감지 레벨이 증가하는 동안 상기 디지털 광 감지 신호의 광 감지 레벨의 변화를 감지하는 표시 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 혈압 계산부는,
    상기 디지털 광 감지 신호의 광 감지 레벨이 최대인 지점에 대응하는 상기 압력 보상 신호의 압력 감지 레벨을 평균 혈압으로 계산하고,
    상기 평균 혈압에 대응하는 상기 디지털 광 감지 신호의 광 감지 레벨의 제1 비율에 대응하는 상기 압력 보상 신호의 압력 감지 레벨을 수축기 혈압으로 계산하고,
    상기 평균 혈압에 대응하는 상기 디지털 광 감지 신호의 광 감지 레벨의 제2 비율에 대응하는 상기 압력 보상 신호의 압력 감지 레벨을 이완기 혈압으로 계산하며,
    상기 수축기 혈압 및 상기 이완기 혈압에 대응하는 상기 혈압 신호를 출력하는 표시 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    발광 모듈은 서로 이격하여 배치된 제1 발광 모듈 및 제2 발광 모듈을 포함하는 표시 장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 압력 감지 모듈은 상기 발광 모듈 및 상기 수광 모듈의 적어도 일부를 감싸는 형상을 갖는 표시 장치.
  15. 제1 투과율을 갖는 제1 영역 및 상기 제1 투과율보다 높은 제2 투과율을 갖는 제2 영역을 포함하는 표시 패널, 평면상에서 상기 제1 영역과 중첩하게 배치된 압력 감지 모듈, 평면상에서 상기 제2 영역과 중첩하게 배치되고 서로 이격하여 배치된 발광 모듈 및 수광 모듈을 포함하는 표시 장치의 동작 방법에 있어서:
    사용자 터치를 감지하는 단계;
    상기 사용자 터치에 의한 접촉 면적이 감지 필요 면적보다 큰 지 판별하는 단계;
    상기 접촉 면적이 상기 감지 필요 면적보다 클 때 혈압 측정 모드로 진입하는 단계;
    상기 압력 감지 모듈에 의해서 사용자의 접촉 압력을 감지하고, 압력 감지 신호를 출력하는 단계;
    상기 수광 모듈에 의해서 사용자의 맥파를 감지하고, 맥파에 대응하는 광 감지 신호를 출력하는 단계; 및
    상기 압력 감지 신호 및 상기 광 감지 신호에 근거해서 혈압 신호를 출력하는 단계를 포함하는 표시 장치의 동작 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 혈압 신호를 출력하는 단계는,
    상기 압력 감지 신호를 디지털 압력 감지 신호로 변환하는 단계;
    상기 디지털 압력 감지 신호에 기반하여 접촉 면적을 계산하고, 상기 접촉 면적에 따라 상기 디지털 압력 감지 신호를 보상한 압력 보상 신호를 출력하는 단계;
    상기 광 감지 신호를 디지털 광 감지 신호로 변환하는 단계; 및
    상기 압력 보상 신호 및 상기 디지털 광 감지 신호에 근거해서 상기 혈압 신호를 출력하는 단계를 포함하는 표시 장치의 동작 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 압력 보상 신호를 출력하는 단계는,
    상기 접촉 면적이 제1 기준값보다 클 때 상기 디지털 압력 감지 신호를 소정 비율만큼 감소시키고,
    상기 접촉 면적이 제2 기준값보다 작을 때 상기 디지털 압력 감지 신호를 소정 비율만큼 증가시키는 것을 포함하는 표시 장치의 동작 방법.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 혈압 신호를 출력하는 단계는
    사용자의 접촉 압력이 점진적으로 증가하여 상기 압력 보상 신호의 압력 감지 레벨이 증가하는 동안 상기 디지털 광 감지 신호의 광 감지 레벨의 변화를 감지하고,
    상기 디지털 광 감지 신호의 광 감지 레벨이 최대인 지점에 대응하는 상기 압력 보상 신호의 압력 감지 레벨을 평균 혈압으로 계산하고,
    상기 평균 혈압에 대응하는 상기 디지털 광 감지 신호의 광 감지 레벨의 제1 비율에 대응하는 상기 압력 보상 신호의 압력 감지 레벨을 수축기 혈압으로 계산하고,
    상기 평균 혈압에 대응하는 상기 디지털 광 감지 신호의 광 감지 레벨의 제2 비율에 대응하는 상기 압력 보상 신호의 압력 감지 레벨을 이완기 혈압으로 계산하며,
    상기 수축기 혈압 및 상기 이완기 혈압에 대응하는 상기 혈압 신호를 출력하는 표시 장치의 동작 방법.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 압력 감지 모듈이 사용자의 접촉 압력을 감지하도록 제1 제어 신호를 출력하고, 상기 발광 모듈이 광을 출력하도록 제2 제어 신호를 출력하는 단계를 포함하는 표시 장치의 동작 방법.
  20. 제 15 항에 있어서,
    사용자의 접촉 압력의 세기가 점진적으로 커지도록 요청하는 메시지를 출력하는 단계를 더 포함하는 표시 장치의 동작 방법.
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