KR20210126840A - 감지 모듈 및 이를 갖는 표시장치 - Google Patents

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Abstract

감지 모듈 및 이를 갖는 표시장치에서, 감지 모듈은 베이스 기판, 상기 베이스 기판 상에 배치되어 외부 신호를 감지하는 감지 소자, 상기 베이스 기판 상에 배치되어 상기 감지 소자를 구동시키는 센서 구동회로, 및 상기 센서 구동회로로 외광이 입사되는 것을 차단하고, 차광 전압을 수신하는 차광층을 포함한다.

Description

감지 모듈 및 이를 갖는 표시장치{SENSING UNIT AND DISPLAY DEVICE HAVING THE SAME}
본 발명은 성능이 개선된 감지 모듈 및 이를 갖는 표시 장치에 관한 것이다.
표시 장치는 영상을 표시하여 사용자에게 정보를 제공하거나 사용자의 입력을 감지하는 등 사용자와 유기적으로 소통할 수 있는 다양한 기능을 제공한다. 최근의 표시 장치들은 사용자의 지문을 감지하기 위한 기능을 함께 포함하고 있다.
지문 인식 방식으로는 전극들 사이에 형성된 정전용량 변화를 감지하는 정전용량 방식, 광 센서를 이용하여 입사되는 광을 감지하는 광 방식, 압전체 등을 활용하여 진동을 감지하는 초음파 방식 등이 있다.
본 발명은 외광에 의해 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있는 감지 모듈 및 이를 갖는 표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 감지 모듈은 베이스 기판, 상기 베이스 기판 상에 배치되어 외부 신호를 감지하는 감지 소자, 상기 베이스 기판 상에 배치되어 상기 감지 소자를 구동시키는 센서 구동회로, 및 상기 센서 구동회로로 외광이 입사되는 것을 차단하고, 차광 전압을 수신하는 차광층을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 광을 발생하는 발광 소자가 구비되고, 상기 광을 이용하여 영상을 표시하는 표시패널을 포함하는 표시모듈 및 상기 표시모듈 아래에 배치되어 외부 신호를 수신하는 감지 모듈을 포함한다.
상기 감지 모듈은 베이스 기판, 상기 베이스 기판 상에 배치되어 상기 외부 신호를 감지하는 감지 센서, 상기 베이스 기판 상에 배치되어 상기 감지 센서를 구동시키는 센서 구동회로 및 상기 센서 구동회로로 외광이 입사되는 것을 차단하고, 차광 전압을 수신하는 차광층을 포함한다.
본 발명의 감지 모듈 및 이를 갖는 표시장치에 따르면, 센서 유닛에 차광층을 배치함으로써, 센서 구동회로에 포함된 트랜지스터의 누설전류가 외광에 의해 증가하는 문제를 개선할 수 있다.
또한, 차광층에 일정한 차광 전압을 인가함으로써, 트랜지스터의 제어 전극과 입력 전극의 전위차가 자기 이력(Hysteresis) 현상에 의해 일정 수준 이상으로 증가하는 것을 방지할 수 있다. 즉, 트랜지스터의 구동 성능이 저하되는 것을 방지함으로써, 센서 유닛의 센싱 성능을 개선하고, 감지 모듈의 전체적인 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 사시도이다.
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시모듈 및 감지 모듈을 간략히 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시패널의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 부분 확대 단면도이다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 유닛을 나타낸 확대 단면도이다.
도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 유닛을 나타낸 확대 단면도이다.
도 6은 도 5a 및 도 5b에 도시된 차광층 및 전원 라인을 나타낸 평면도이다.
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 유닛의 등가 회로도이다.
도 7b는 도 7a에 도시된 트랜지스터의 오프 커런트 특성을 나타낸 그래프이다.
도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 유닛을 나타낸 확대 단면도이다.
도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 유닛을 나타낸 확대 단면도이다.
도 9는 도 8b에 상부 차광층, 하부 차광층 및 전원 라인을 나타낸 평면도이다.
도 10a는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 유닛을 나타낸 확대 단면도이다.
도 10b는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 유닛을 나타낸 확대 단면도이다.
도 11은 도 10a에 도시된 차광층 및 전원 라인을 나타낸 평면도이다.
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.
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 정의될 수 있다.
"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.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명한다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 사시도이고, 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 분해 사시도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시모듈을 간략히 도시한 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시패널의 평면도이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 표시장치(DD)는 전기적 신호에 따라 활성화되는 장치일 수 있다. 표시장치(DD)는 다양한 실시예들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 표시장치(DD)는 텔레비전, 모니터, 또는 외부 광고판과 같은 대형 전자장치를 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 것들로서, 본 발명의 개념에서 벗어나지 않은 이상 다른 전자 기기에도 채용될 수 있음은 물론이다. 본 실시예에서, 표시장치(DD)는 스마트 폰으로 예시적으로 도시되었다.
표시장치(DD)는 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2) 각각에 평행한 표시면(DS)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 시계창 및 아이콘들이 도시되었다. 영상(IM)이 표시되는 표시면(DS)은 표시 장치(DD)의 전면(front surface)과 대응될 수 있으며, 윈도우(WP)의 전면과 대응될 수 있다.
본 실시예에서는 영상(IM)이 표시되는 방향을 기준으로 각 부재들의 전면(또는 전면)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, DR3, DR3)이 지시하는 방향은 상대적인 개념으로서 다른 방향으로 변환될 수 있다. 본 명세서에서 "평면 상에서 보았을 때"는 "제3 방향(DR3)에서 보았을 때"를 의미할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치(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, 표시장치(DD)는 표시장치(DD)의 구조에 따라 표시장치(DD)의 측면이나 배면에 인가되는 사용자의 입력을 감지할 수도 있으며, 어느 하나의 실시예로 한정되지 않는다.
표시장치(DD)는 외부에서 인가되는 사용자의 생체 인증 정보를 감지할 수 있다. 표시장치(DD)의 표시면(DS)에는 생체 정보 감지 영역(BSA)이 제공될 수 있다. 생체 정보 감지 영역(BSA)은 투과 영역(TA)의 전체 영역에 제공되거나, 투과 영역(TA)의 일부 영역에 제공될 수 있다. 즉, 도 1a 및 도 1b에서는 생체 정보 감지 영역(BSA)이 투과 영역(TA)의 일부분에 제공된 것을 도시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 투과 영역(TA)의 전체가 생체 정보 감지 영역(BSA)으로 활용될 수 있다. 도 1a 및 도 1b에서는 생체 정보 감지 영역(BSA)을 예시적으로 도시하였으나, 표시장치(DD)의 표시면(DS)에는 생체 정보 감지 영역(BSA) 이외에도 조도를 감지하는 영역, 적외선을 감지하는 영역 등 다양한 감지 영역이 제공될 수 있다.
표시장치(DD)는 윈도우(WP), 반사 방지 패널(RPP), 표시모듈(DM), 및 하우징(HU)을 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 윈도우(WP)와 하우징(HU)은 결합되어 표시장치(DD)의 외관을 구성한다.
윈도우(WP)는 광학적으로 투명한 절연 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 윈도우(WP)는 유리 또는 플라스틱을 포함할 수 있다. 윈도우(WP)는 다층구조 또는 단층구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 윈도우(WP)는 접착제로 결합된 복수 개의 플라스틱 필름을 포함하거나, 접착제로 결합된 유리 기판과 플라스틱 필름을 포함할 수 있다.
윈도우(WP)의 전면은 상술한 바와 같이, 표시장치(DD)의 표시면(DS)을 정의한다. 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 투과 영역(TA)의 형상을 정의한다. 베젤 영역(BZA)은 투과 영역(TA)에 인접하며, 투과 영역(TA)을 에워쌀 수 있다.
베젤 영역(BZA)은 소정의 컬러를 가질 수 있다. 베젤 영역(BZA)은 표시 모듈(DM)의 주변 영역(NAA)을 커버하여 주변 영역(NAA)이 외부에서 시인되는 것을 차단할 수 있다. 한편, 이는 예시적으로 도시된 것이고, 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우(WP)에 있어서, 베젤 영역(BZA)은 생략될 수도 있다.
반사 방지 패널(RPP)은 윈도우(WP) 아래에 배치될 수 있다. 반사 방지 패널(RPP)은 윈도우(WP)의 상측으로부터 입사되는 외부광의 반사율을 감소시킨다. 본 발명의 일 실시예에서, 반사 방지 패널(RPP)은 생략될 수도 있으며, 표시 모듈(DM)에 포함되는 구성일 수도 있다.
표시모듈(DM)은 영상(IM)을 표시하고, 외부 입력을 감지하며, 사용자의 지문을 감지할 수 있다. 표시모듈(DM)은 액티브 영역(AA) 및 주변 영역(NAA)을 포함하는 전면(front surface)(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.
구동 모듈(DC)은 표시모듈(DM)과 전기적으로 연결된다. 구동 모듈(DC)은 메인 회로 기판(MB) 및 제1 연성 회로 필름(D_FCB)을 포함한다.
메인 회로 기판(MB)은 표시모듈(DM)을 구동하기 위한 각종 구동 회로나 전원 공급을 위한 커넥터 등을 포함할 수 있다. 제1 연성 회로 필름(D_FCB)은 메인 회로 기판(MB) 및 표시모듈(DM)에 접속될 수 있다. 구동 모듈(DC)은 제1 연성 회로 필름(D_FCB) 상에 실장된 구동칩(DIC)을 더 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 구동칩(DIC)은 표시모듈(DM) 상에 직접 실장될 수도 있다.
하우징(HU)은 윈도우(WP)와 결합된다. 하우징(HU)은 윈도우(WP)와 결합되어 소정의 내부 공간을 제공한다. 표시 모듈(DM)은 내부 공간에 수용될 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 표시장치(DD)의 구성들을 외부 충격으로부터 안정적으로 보호할 수 있다.
도시되지 않았으나, 표시모듈(DM)과 하우징(HU) 사이에는 표시장치(DD)의 전반적인 동작에 필요한 전원을 공급하는 배터리 모듈 등이 배치될 수 있다.
도 1b 및 도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 표시모듈(DM)은 표시패널(DU) 및 입력 감지 유닛(TU)을 포함할 수 있다.
표시패널(DU)은 전기적 신호에 따라 영상을 표시하고, 입력 감지 유닛(TU)은 외부에서 인가되는 외부 입력을 감지할 수 있다. 외부 입력은 표시장치(DD)의 외부에서 제공되는 다양한 형태의 입력들을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 표시패널(DU)은 발광형 표시패널일 수 있고, 특별히 제한되지 않는다. 예컨대, 표시패널(DU)은 유기발광 표시패널 또는 퀀텀닷 발광 표시패널일 수 있다. 외부 입력은 외부에서 인가되는 입력은 다양한 형태로 제공될 수 있다. 예를 들어, 외부 입력은 사용자의 손 등 신체의 일부에 의한 접촉은 물론 표시장치(DD)와 근접하거나, 소정의 거리로 인접하여 인가되는 외부 입력(예를 들어, 호버링(hovering))을 포함할 수 있다. 또한, 힘, 압력, 온도, 광 등 다양한 형태를 가질 수 있다.
표시모듈(DM)의 전면(IS)은 액티브 영역(AA) 및 주변 영역(NAA)으로 정의될 수 있다. 액티브 영역(AA)은 표시모듈(DM)에서 제공되는 영상을 출사하는 영역으로 정의될 수 있다. 본 발명에 따르면, 생체 정보 감지 영역(BSA)은 액티브 영역(AA)에 포함될 수 있다. 예를 들어, 생체 정보 감지 영역(BSA)은 액티브 영역(AA)에 의해 에워싸일 수 있다. 생체 정보 감지 영역(BSA)은 사용자의 생체 인증 정보를 감지하는 영역으로 정의될 수 있다. 본 발명의 일 예로, 생체 정보 감지 영역(BSA)에서는 생체 인증 정보로써 사용자의 지문을 감지할 수 있다.
도 2를 참조하면, 표시패널(DU)은 베이스층(BL), 표시 회로층(CL), 표시 소자층(ED), 및 봉지층(TFE)를 포함한다. 본 발명에 따른 표시패널(DU)은 플렉서블(flexible) 표시패널일 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 표시패널(DU)은 폴딩축을 기준으로 폴딩되는 폴더블(foldable) 표시패널 또는 리지드(rigid) 표시패널일 수 있다.
베이스층(BL)은 합성수지 필름을 포함할 수 있다. 표시패널(DU)의 제조시에 이용되는 작업기판 상에 합성수지층을 형성한다. 이후 합성수지층 상에 도전층 및 절연층 등을 형성한다. 작업기판이 제거되면 합성수지층은 베이스층(BL)에 대응한다. 합성수지층은 폴리이미드계 수지층일 수 있고, 그 재료는 특별히 제한되지 않는다. 그밖에 베이스층(BL)은 유리 기판, 금속 기판, 또는 유/무기 복합재료 기판 등을 포함할 수 있다.
표시 회로층(CL)은 베이스층(BL) 상에 배치된다. 표시 회로층(CL)은 적어도 하나의 절연층과 회로 소자를 포함한다. 이하, 표시 회로층(CL)에 포함된 절연층은 중간 절연층으로 지칭된다. 중간 절연층은 적어도 하나의 중간 무기막과 적어도 하나의 중간 유기막을 포함한다. 회로 소자는 신호라인, 화소의 구동회로 등을 포함한다. 코팅, 증착 등에 의한 절연층, 반도체층 및 도전층 형성공정과 포토리소그래피 공정에 의한 절연층, 반도체층 및 도전층의 패터닝 공정을 통해 표시 회로층(CL)이 형성될 수 있다.
표시 소자층(ED)은 발광소자 및 화소 정의막을 포함할 수 있다. 표시 소자층(ED)에 대해서는 이후 도 4를 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.
봉지층(TFE)은 표시 소자층(ED)을 밀봉한다. 봉지층(TFE)은 적어도 하나의 유기막 및 적어도 하나의 무기막을 포함할 수 있다. 무기막은 수분/산소로부터 표시 소자층(ED)을 보호할 수 있다. 무기막은 실리콘 나이트라이드층, 실리콘 옥시 나이트라이드층, 실리콘 옥사이드층, 티타늄옥사이드층, 또는 알루미늄옥사이드층 등을 포함할 수 있고, 이에 특별히 제한되지 않는다.
도 3을 참조하면, 표시패널(DU)은 구동회로(GDC), 복수 개의 신호라인들(SGL), 및 복수 개의 화소들(PX)을 포함할 수 있다. 표시패널(DU)은 주변 영역(NAA)에 배치되고, 복수 개의 신호라인들(SGL) 중 대응되는 신호라인과 연결된 화소 패드들(D_PD)을 포함하는 화소 패드부(PLD)를 더 포함할 수 있다.
화소들(PX)은 액티브 영역(AA)에 배치된다. 화소들(PX) 각각은 유기발광소자와 그에 연결된 화소 구동회로를 포함한다. 구동회로(GDC), 신호라인들(SGL), 화소 패드부(PLD), 및 화소 구동회로는 도 2에 도시된 표시 회로층(CL)에 포함될 수 있다.
구동회로(GDC)는 게이트 구동회로를 포함할 수 있다. 게이트 구동회로는 복수 개의 게이트 신호들(이하, 게이트 신호들)을 생성하고, 게이트 신호들을 후술하는 복수 개의 게이트 라인들(GL, 이하 게이트 라인들)에 순차적으로 출력한다. 게이트 구동회로는 화소 구동회로에 또 다른 제어 신호를 더 출력할 수 있다.
신호라인들(SGL)은 게이트 라인들(GL), 데이터 라인들(DL), 화소 전원 라인(PPL), 및 제어신호라인(CSL)을 포함한다. 게이트 라인들(GL) 중 일 게이트 라인은 화소들(PX) 중 대응하는 화소(PX)에 각각 연결되고, 데이터 라인들(DL) 중 일 데이터 라인은 화소들(PX) 중 대응하는 화소(PX)에 각각 연결된다. 화소 전원 라인(PPL)은 화소들(PX)에 연결된다. 제어신호라인(CSL)은 게이트 구동회로에 제어신호들을 제공할 수 있다. 신호라인들(SGL)은 액티브 영역(AA) 및 주변 영역(NAA)에 중첩한다.
화소 패드부(PLD)는 제1 연성 회로 필름(D_FCB)이 연결되는 부분으로써, 화소 패드부(PLD)의 화소 패드들(D_PD)은 제1 연성 회로 필름(D_FCB)에 대응되는 패드들(미도시)과 연결된다. 화소 패드들(D-PD)은 표시 회로층(CL)에 배치된 배선들 중 일부가 표시 회로층(CL)에 포함된 절연층으로부터 노출됨으로써 제공될 수 있다.
화소 패드들(D_PD)은 신호 라인들(SGL)을 통해 대응되는 화소들(PX)에 연결된다. 또한, 화소 패드들(D_PD) 중 어느 하나의 화소 패드에는 구동회로(GDC)가 연결될 수 있다.
화소(PX)는 게이트 라인(GL)으로부터 게이트 신호를 수신하고, 데이터 라인(DL)으로부터 데이터 신호를 수신한다. 또한, 화소(PX)는 화소 전원 라인(PPL)으로부터 제1 전원전압을 수신한다. 화소(PX)는 하나 이상의 박막 트랜지스터, 커패시터, 및 유기발광소자를 포함할 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 입력 감지 유닛(TU)은 표시패널(DU) 상에 직접 배치될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 입력 감지 유닛(TU)은 봉지층(TFE) 상에 직접 배치될 수 있다. 본 명세서에서 "직접 배치된다"는 것은 별도의 접착층을 이용하여 부착하는 것을 제외하며, 연속공정에 의해 형성된 것을 의미한다. 입력 감지 유닛(TU)은 봉지층(TFE) 상에 배치된 접착 필름(미도시)을 통해 봉지층(TFE)에 결합될 수 있으며, 어느 하나의 실시예로 한정되지 않는다.
입력 감지 유닛(TU)은 각각이 감지 패턴들과 감지 라인들을 포함하는 감지 전극들을 포함한다. 감지 전극들과 감지 라인들은 단층 또는 다층구조를 가질 수 있다.
도 1b 및 도 2를 참조하면, 표시장치(DD)는 표시모듈(DM)의 후면에 배치된 감지 모듈(LSM)을 더 포함할 수 있다. 감지 모듈(LSM)은 생체 정보 감지 영역(BSA)에 대응하여 표시모듈(DM)의 후면에 배치될 수 있다. 감지 모듈(LSM)은 생체 정보 감지 영역(BSA)을 통해 입력되는 생체 인증 정보를 감지할 수 있다. 감지 모듈(LSM)은 생체 인증 정보를 포함한 외부 신호를 수신하여 생체 인증 정보를 감지할 수 있다. 본 명세서에서는, 생체 정보 감지 영역(BSA)이 표시모듈(DM)의 액티브 영역(AA) 내에 포함된 일부 영역인 것으로 도시하였으나, 본 발명의 기술분야의 당업자는 생체 정보 감지 영역(BSA)이 액티브 영역(AA)의 전체로 확대 적용될 수 있다는 것을 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 생체 정보 감지 영역(BSA)이 액티브 영역(AA)의 전체 영역으로 확대될 경우, 감지 모듈(LSM)은 표시모듈(DM)의 전 영역에 대응하여 배치될 수 있다.
본 발명의 일 예로, 감지 모듈(LSM)은 생체 인증 정보를 포함하는 광을 감지하는 광 감지 모듈일 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 감지 모듈(LSM)은 생체 인증 정보를 포함하는 초음파를 감지하는 초음파 감지 모듈일 수 있다. 이하, 감지 모듈(LSM)이 광 감지 모듈인 경우를 예로 들어 설명한다.
감지 모듈(LSM)은 센서 유닛(SU) 및 광학계(OS)를 포함할 수 있다. 센서 유닛(SU)은 사용자의 생체 인증 정보를 인식할 수 있는 인식 센서를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 예로, 인식 센서는 사용자의 지문을 인식하는 지문 인식 센서일 수 있다.
센서 유닛(SU) 상에는 광학계(OS)가 배치될 수 있다. 광학계(OS)는 외부로부터 생체 인증 정보를 포함한 광을 수신하여 센서 유닛(SU)으로 제공한다. 이하, 생체 인증 정보를 포함한 광을 그렇지 않은 외광과 구별하기 위해, 생체 인증 정보를 포함한 광을 정보광으로 지칭한다. 본 발명의 일 예로, 광학계(OS)가 센서 유닛(SU)과 표시패널(DU) 사이에 배치되는 구조를 도시하였으나, 광학계(OS)의 위치는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 광학계(OS)는 표시패널(DU) 내에 배치될 수 있다.
감지 모듈(LSM)은 제2 연성 회로 필름(B_FCB) 및 리드아웃칩(read-out chip)(ROIC)을 더 포함할 수 있다. 리드아웃칩(ROIC)은 센서 유닛(SU)을 구동하기 위한 센서 구동 신호를 센서 유닛(SU)으로 출력하고, 센서 유닛(SU)으로부터 감지된 감지 신호를 수신한다. 리드아웃칩(SOIC)은 제2 연성 회로 필름(B_FCB) 상에 실장되고, 제2 연성 회로 필름(B_FCB)을 통해 센서 유닛(SU)과 전기적으로 연결된다.
감지 모듈(LSM)은 그의 최상층에 구비된 접착층(AL)을 더 포함한다. 접착층(AL)에 의해 감지 모듈(LSM)은 표시패널(DU)의 후면에 고정될 수 있다. 본 발명의 일 예로, 접착층(AL)은 광학적으로 투명한 접착 물질을 포함할 수 있다. 도 2에는 접착층(AL)이 광학계(OS) 상에 배치된 구조가 도시되었으나, 접착층(AL)의 위치는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 광학계(OS)가 표시패널(DU) 내에 배치되는 경우, 접착층(AL)은 센서 유닛(SU) 상에 배치될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 확대 단면도이다. 도 4에 도시된 구성 요소 중 도 2에 도시된 구성 요소와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 병기하고, 그에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
도 4를 참조하면, 표시패널(DU)은 베이스층(BL), 베이스층(BL) 상에 배치된 표시 회로층(CL), 표시 소자층(ED), 및 박막 봉지층(TFE)을 포함한다. 별도로 도시되지 않았으나, 표시패널(DU)은 반사방지층, 굴절률 조절층 등과 같은 기능성층들을 더 포함할 수 있다.
표시 소자층(ED)은 화소 정의막(PDL) 및 발광소자(OLED)를 포함할 수 있다. 화소 정의막(PDL)은 유기물질을 포함할 수 있다. 표시 회로층(CL) 상에 제1 전극(AE)이 배치된다. 제1 전극(AE) 위로 화소 정의막(PDL)이 형성된다. 화소 정의막(PDL)에는 개구부가 정의된다. 화소 정의막(PDL)의 개구부는 제1 전극(AE)의 적어도 일부분을 노출시킨다. 본 발명의 일 실시예에서 화소 정의막(PDL)은 생략될 수도 있다.
발광층(EML)은 개구부에 대응하는 영역에 배치될 수 있다. 즉, 발광층(EML)은 화소들(PX) 각각에 분리되어 형성될 수 있다. 발광층(EML)은 유기발광물질 및/또는 무기발광물질을 포함할 수 있다. 발광층(EML)은 소정의 유색 컬러광을 생성할 수 있다. 예를 들어, 발광층(EML)은 적색광, 녹색광 및 청색광 중 적어도 하나의 광을 생성할 수 있다. 발광층(EML)은 퀀텀닷(quantum dot) 또는 퀀텀로드(quantum rod) 등을 포함할 수 있다.
본 실시예에서 화소(PX) 단위로 패터닝된 발광층(EML)을 예시적으로 도시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 발광층(EML) 상에는 제2 전극(CE)이 배치된다. 제2 전극(CE)은 화소들(PX)에 공통적으로 배치될 수 있다. 제2 전극(CE) 상에는 봉지층(TFE)이 배치된다. 도 4에서는 발광소자(OLED)가 유기발광 다이오드 구조를 갖는 것을 일 예로 도시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 즉, 발광소자(OLED)는 무기발광 다이오드, 퀀텀닷 발광 다이오드 및 마이크로(micro) 발광 다이오드의 구조를 가질 수 있다.
감지 모듈(LSM)은 표시패널(DU)의 아래에 배치되어 표시패널(DU)으로부터 출력된 광을 수신하여 생체 인증 정보를 인식한다.
표시패널(DU)이 동작하면, 표시패널(DU)의 발광층(EML)으로부터 영상 정보를 포함한 광이 출력되고, 출력된 광은 표시면(DS)에 영상으로 표시된다. 표시면(DS)에 사용자가 손가락을 접촉하면, 상기한 광은 손가락에 의해서 반사되어, 표시패널(DU)의 하부에 위치하는 감지 모듈(LSM)로 제공된다.
사용자의 지문(FP)이 표시면(DS)에 접촉되면, 지문(FP)의 융(Ridge: RP)에서 반사되는 반사광의 광량과 골(Valley: VP)에서 반사되는 반사광의 광량의 차이가 나타난다. 감지 모듈(LSM)은 이러한 차이를 이용하여 사용자의 지문(FP)을 인식할 수 있다.
감지 모듈(LSM)은 센서 유닛(SU) 및 광학계(OS)를 포함하고, 센서 유닛(SU)은 베이스 기판(BS), 차광층(LBL) 및 센싱층(SL)을 포함한다.
광학계(OS)는 감지 모듈(LSM)로 입사되는 정보광(Li)을 투과시키는 투광부(TP) 및 투광부(TP)의 주변에 제공되어 상기한 정보광(Li)을 흡수하는 흡광부(AP)를 포함한다. 광학계(OS)는 손가락에 의해서 반사된 정보광(Li)을 집광하기 위한 콜리메이터층(collimator layer)을 포함할 수 있다. 콜리메이터층은 다수의 개구부 또는 다수의 슬릿이 형성된 구조를 가질 수 있으며, 본 발명의 일 예로, 다수의 개구부 또는 다수의 슬릿은 입사된 광 중 일정 각도 범위 내의 입사각을 갖는 광 만을 통과시킬 수 있다. 다수의 개구부 또는 다수의 슬릿 각각의 폭에 따라 상기한 각도 범위는 달라질 수 있다. 여기서, 다수의 개구부 또는 슬릿이 광학계(OS)의 투광부(TP)로 정의될 수 있다.
흡광부(AP)는 광을 흡수하는 성질을 가질 수 있다. 흡광부(AP)는 유색의 층일 수 있다. 예를 들어, 흡광부(AP)는 광을 흡수하는 입자가 분산된 물질을 포함할 수 있다. 또한, 흡광부(AP)는 카본(carbon) 계열의 피그먼트(pigment)가 혼합된 층일 수 있다.
센서 유닛(SU)은 광학계(OS)의 하부에 배치되고, 투광부(TP)를 통과한 정보광(Li)을 수신한다. 즉, 광학계(OS)는 손가락에 의해서 반사되어 입사되는 정보광(Li) 이외의 광(즉, 외광(Le))이 센서 유닛(SU)으로 입사되는 것을 방지할 수 있다.
센서 유닛(SU)은 베이스 기판(BS), 베이스 기판(BS) 상에 배치된 차광층(LBL) 및 차광층(LBL) 상에 배치된 센싱층(SL)을 포함한다.
베이스 기판(BS)은 절연 기판일 수 있다. 예를 들어, 베이스 기판(BS)은 실리콘 기판, 유리 기판, 또는 플라스틱 기판일 수 있다.
차광층(LBL)은 베이스 기판(BS)의 상면에 배치될 수 있다. 차광층(LBL)은 베이스 기판(BS)의 후면으로부터 입사되는 외광(Le)이 센싱층(SL)으로 제공되지 못하도록 차단할 수 있다. 본 발명의 일 예로, 차광층(LBL)은 반사율이 높은 금속 물질을 포함할 수 있다. 즉, 차광층(LBL)은 베이스 기판(BS)을 통해 입사된 외광(Le)을 반사하여 센싱층(SL)으로 제공되지 못하도록 차단한다. 차광층(LBL)은 센싱층(SL)에 대응하는 크기로 제공될 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 차광층(LBL)은 센싱층(SL)에 부분적으로 대응하도록 제공될 수 있다.
센싱층(SL)은 차광층(LBL) 상에 배치될 수 있다. 센싱층(SL) 상에는 광학계(OS)가 배치될 수 있다. 센싱층(SL)은 광학계(OS)의 투광부(TP)를 통과한 정보광(Li)을 센싱한다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 유닛을 나타낸 확대 단면도이고, 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 유닛을 나타낸 확대 단면도이다. 도 6은 도 5a 및 도 5b에 도시된 차광층 및 전원 라인을 나타낸 평면도이다.
도 4 및 도 5a를 참조하면, 센서 유닛(SU)은 베이스 기판(BS), 차광층(LBL) 및 센싱층(SL)을 포함한다. 베이스 기판(BS) 상에는 차광층(LBL)이 배치되고, 차광층(LBL) 위로 센싱층(SL)이 배치된다. 즉, 차광층(LBL)은 베이스 기판(BS)과 센싱층(SL) 사이에 배치된다.
센싱층(SL)은 복수의 센싱 화소(S_PX)를 포함할 수 있다. 복수의 센싱 화소(S_PX)는 어레이(array) 형태로 배치될 수 있다. 각 센싱 화소(S_PX)는 감지 소자(PD) 및 감지 소자(PD)를 구동하기 위한 센서 구동회로를 포함한다.
센서 구동회로는 감지 소자(PD)와 외부 전자 소자(예를 들어, 리드아웃칩(ROIC, 도 2에 도시됨))를 전기적으로 연결할 수 있다. 센서 구동회로는 감지 소자(PD)에 외부 전원을 공급하거나, 감지 소자(PD)의 동작을 제어하거나, 감지 소자(PD)에 의해 생성된 전기적 신호를 외부 전자 소자로 제공할 수 있다.
도면에 도시하지는 않았지만, 센싱층(SL)은 센싱 화소들(S_PX)에 연결된 복수의 신호 배선들을 더 포함할 수 있다. 센싱층(SL)은 버퍼층(BFL) 및 복수의 절연층들(L1~L3)을 더 포함할 수 있다. 버퍼층(BFL)은 차광층(LBL) 상에 배치되고, 절연 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 버퍼층(BFL)은 유기막 또는 무기막 중 하나를 포함할 수 있다. 절연층들(L1~L3)은 순차적으로 적층된 제1 절연층(L1), 제2 절연층(L2), 및 제3 절연층(L3)을 포함한다.
센서 구동회로는 적어도 하나의 트랜지스터(TR_T)를 포함할 수 있다. 트랜지스터(TR_T)는 감지 소자(PD)에 연결되어 감지 소자(PD)에 전기적 신호를 제공한다. 트랜지스터(TR_T)는 감지 소자(PD)의 동작을 제어한다. 트랜지스터(TR_T)는 활성층(ACL), 제어 전극(GE), 입력 전극(IE) 및 출력 전극(OE)을 포함한다.
활성층(ACL)은 버퍼층(BFL) 상에 배치되고, 제1 절연층(L1)에 의해 커버된다. 제어 전극(GE)은 제1 절연층(L1)을 사이에 두고 활성층(ACL)과 중첩한다. 제어 전극(GE) 위로는 제2 절연층(L2)이 배치된다. 제어 전극(GE) 및 제1 절연층(L1)은 제2 절연층(L2)에 의해 커버된다. 입력 전극(IE) 및 출력 전극(OE)은 제2 절연층(L2) 위에 배치된다.
입력 전극(IE) 및 출력 전극(OE)은 평면 상에서 서로 이격되어 배치된다. 또한, 입력 전극(IE) 및 출력 전극(OE)은 활성층(ACL)과 중첩한다. 입력 전극(IE) 및 출력 전극(OE)은 제1 및 제2 절연층(L1, L2)에 제공된 관통홀을 통해 활성층(ACL)과 콘택(contact)될 수 있다. 트랜지스터(TR_T)는 제어 전극(GE)을 통해 활성층(ACL)에서의 전하 이동을 제어하여, 입력 전극(IE)으로부터 입력되는 전기적 신호를 출력 전극(OE)을 통해 출력한다.
트랜지스터(TR_T) 상에는 제3 절연층(L3)이 배치되고, 제3 절연층(L3) 상에는 감지 소자(PD)가 배치된다. 감지 소자(PD)는 트랜지스터(TR_T)에 연결된다. 감지 소자(PD)는 트랜지스터(TR_T)의 출력 전극(OE)에 연결될 수 있다. 센서 구동회로가 복수의 트랜지스터를 포함하는 경우, 복수의 트랜지스터 중 하나의 트랜지스터에 연결될 수 있다. 감지 소자(PD)는 포토 다이오드를 포함할 수 있다. 이 경우, 감지 소자(PD)는 광 감지층(PSL), 광 감지층(PSL)을 사이에 두고 서로 이격되어 배치된 제1 광 감지 전극(E1)과 제2 광 감지 전극(E2)을 포함한다.
제1 광 감지 전극(E1)은 제3 절연층(L3) 상에 배치되고, 제3 절연층(L3)에 제공된 관통홀을 통해 트랜지스터(TR_T)의 출력 전극(OE)에 접속될 수 있다. 따라서, 제1 광 감지 전극(E1)은 트랜지스터(TR_T)로부터 전기적 신호를 인가받을 수 있다. 제2 광 감지 전극(E2)은 도전성을 가지며 투명성을 가질 수 있다. 예를 들어, 제2 광 감지 전극(E2)은 투명 전도성 산화물을 포함할 수 있다. 센싱층(SL)으로 제공된 정보광(Li)은 제2 광 감지 전극(E2)을 투과하여 광 감지층(PSL)에 제공될 수 있다. 광 감지층(PSL)은 광학계(OS)의 투광부(TP)에 대응하여 배치되고, 트랜지스터(TR_T)는 광학계(OS)의 흡광부(AP)에 대응하여 배치될 수 있다. 따라서, 정보광(Li)은 투광부(TP)를 통과하여 감지 소자(PD)로 제공되지만, 흡광부(AP)에 흡수되어 트랜지스터(TR_T)로 입사될 수 없다.
제2 광 감지 전극(E2)은 제1 광 감지 전극(E1)과 상이한 전기적 신호를 인가받을 수 있다. 제2 광 감지 전극(E2)은 공통 전압 라인에 연결되어 공통 전압을 수신할 수 있다. 제2 광 감지 전극(E2)은 센싱 화소들(S_PX)에 공통적으로 배치될 수 있다. 즉, 센싱 화소들(S_PX)의 제2 광 감지 전극들은 하나의 통 전극으로 형성될 수 있다. 제1 광 감지 전극(E1) 및 제2 광 감지 전극(E2)은 광 감지층(PSL)을 사이에 두고 서로 이격되어 배치되므로, 제1 광 감지 전극(E1) 및 제2 광 감지 전극(E2) 사이에는 소정의 전계가 형성될 수 있다. 광 감지층(PSL)은 이에 입사되는 정보광(Li)에 의해 전기적 신호를 생성한다. 광 감지층(PSL)은 입사되는 광의 에너지를 흡수하여 전하를 생성할 수 있다. 예를 들어, 광 감지층(PSL)은 광 민감성 반도체 물질을 포함할 수 있다.
광 감지층(PSL)에 생성된 전하는 제1 광 감지 전극(E1) 및 제2 광 감지 전극(E2) 사이의 전계를 변화시킨다. 감지 소자(PD)에 광이 입사되는지 여부, 감지 소자(PD)에 입사되는 광의 양, 및 세기에 따라 광 감지층(PSL)에 생성되는 전하의 양이 달라진다. 이에 따라, 제1 광 감지 전극(E1) 및 제2 광 감지 전극(E2) 사이에 형성된 전계가 달라질 수 있다. 본 발명에 따른 감지 소자(PD)는 제1 광 감지 전극(E1) 및 제2 광 감지 전극(E2) 사이의 전계의 변화를 통해 사용자의 지문 정보를 획득할 수 있다.
다만, 이는 예시적으로 도시한 것이고, 감지 소자(PD)는 광 감지층(PSL)을 활성층으로 하는 포토 트랜지스터를 포함할 수도 있다. 이때, 감지 소자(PD)는 포토 트랜지스터에 흐르는 전류량을 감지하여 지문 정보를 획득할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 감지 소자(PD)는 광량의 변화에 대응하여 전기적 신호를 생성할 수 있는 다양한 광전 변환 소자를 포함할 수 있으며, 어느 하나의 실시예로 한정되지 않는다.
또한, 감지 소자(PD)에는 광량의 변화에 대응하여 전기적 신호를 생성할 수 있는 광 감지 소자뿐만 아니라 감지 모듈(LSM, 도 4에 도시됨)의 감지 대상 및 감지 방식에 따라 다양한 종류의 감지 소자들이 채용될 수 있다. 예를 들어, 감지 소자(PD)에는 초음파를 감지하여 전기적 신호를 생성하는 초음파 감지 소자 또는 압력을 감지하여 전기적 신호를 출력하는 압전 소자 등이 사용될 수 있다.
센싱층(SL)은 보호층(EC)을 더 포함한다. 보호층(EC)은 감지 소자(PD) 상에 배치되어 감지 소자(PD)를 커버한다. 보호층(EC)은 절연성을 가질 수 있다. 예를 들어, 보호층(EC)은 적어도 하나의 유기막 및/또는 무기막을 포함할 수 있다. 보호층(EC)은 외부의 수분, 오염, 또는 충격 등이 감지 소자(PD)에 영향을 미치는 것을 방지하여 감지 소자(PD)를 보호한다. 한편, 이는 예시적으로 기재한 것이고, 본 발명의 일 실시예에 따른 감지 모듈(LSM)에 있어서, 보호층(EC)은 생략될 수도 있다.
센싱층(SL)은 차광층(LBL)에 전기적으로 연결된 연결 전극(CNE) 및 차광층(LBL)에 차광 전압(VBL, 도 7a에 도시됨)을 공급하기 위한 전원 라인(PL)을 더 포함할 수 있다. 연결 전극(CNE)은 트랜지스터(TR_T)의 입력 및 출력 전극(IE, OE)과 동일층 상에 배치될 수 있다. 즉, 연결 전극(CNE)은 제2 절연층(L2) 상에 배치되고, 버퍼층(BFL), 제1 절연층(L1) 및 제2 절연층(L2)에 제공된 관통홀을 통해 차광층(LBL)과 접속될 수 있다. 다만, 연결 전극(CNE)의 위치는 이에 한정되지 않는다. 연결 전극(CNE)은 제어 전극(GE)과 동일층 상에 배치될 수도 있다.
전원 라인(PL)은 보호층(EC) 상에 배치되어 연결 전극(CNE)과 전기적으로 연결된다. 전원 라인(PL)은 보호층(EC) 및 제3 절연층(L3)을 관통하도록 제공된 콘택부(CNT)을 통해 연결 전극(CNE)과 접속될 수 있다. 다만, 전원 라인(PL)의 위치는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 전원 라인(PL)은 제1 광 감지 전극(E1)과 동일층 상에 배치될 수 있다. 이 경우, 전원 라인(PL)은 제3 절연층(L3)에 제공된 관통홀을 통해 연결 전극(CNE)과 접속되고, 보호층(EC)에 의해 커버될 수 있다.
도 5b에 도시된 센싱층(SL)은, 제어 전극(GE)이 활성층(ACL) 아래에 활성층(ACL)과 중첩하도록 배치된다는 점을 제외하고, 도 5a에 도시된 센싱층(SL)과 동일한 구조를 가질 수 있다. 즉, 도 5a에 도시된 트랜지스터(TR_T)는 탑 게이트 구조를 갖고, 도 5b에 도시된 트랜지스터(TR_B)는 바텀 게이트 구조를 갖는다. 바텀 게이트 구조를 갖는 트랜지스터(TR_B)의 제어 전극(GE)은 버퍼층(BFL) 상에 배치되고, 활성층(ACL)은 제1 절연층(L1) 상에 배치된다. 입력 전극(IE) 및 출력 전극(OE)은 제2 절연층(L2)을 관통하는 관통홀을 통해 활성층(ACL)에 접속될 수 있다.
도 5a 및 도 5b에서 트랜지스터들(TR_T, TR_B)은 광학계(OS)의 흡광부(AP)에 대응하여 배치되고, 감지 소자(PD)는 광학계(OS)의 투광부(TP)에 대응하여 배치될 수 있다. 따라서, 외부로부터 제공된 정보광(Li) 중 일부는 투광부(TP)를 통과하여 감지 소자(PD)로 제공되지만, 일부는 트랜지스터들(TR_T, TR_B)로 제공되지 않도록 흡광부(AP)에 의해 차단된다.
도 6을 참조하면, 베이스 기판(BS)은 생체 정보 감지 영역(BSA)에 대응하여 배치된다. 생체 정보 감지 영역(BSA)은 생체 인증 정보를 실질적으로 감지하는 감지 영역(SA) 및 감지 영역(SA)의 주변에 제공된 비감지 영역(NSA)을 포함한다. 차광층(LBL)은 감지 영역(SA)에 대응하여 베이스 기판(BS) 상에 제공될 수 있다.
전원 라인(PL)은 차광층(LBL)에 전기적으로 연결된다. 본 발명의 일 예로, 전원 라인(PL)은 비감지 영역(NSA)에 배치된 제1 및 제2 전원 라인(PL1, PL2)을 포함할 수 있다. 다만, 전원 라인(PL)의 개수는 이에 한정되지 않는다. 전원 라인(PL)은 하나의 전원 라인 또는 세 개 이상의 전원 라인을 포함할 수도 있다.
제1 전원 라인(PL1)의 일단은 감지 영역(SA)에서 차광층(LBL)과 중첩하고, 제2 전원 라인(PL2)의 일단은 감지 영역(SA)에서 차광층(LBL)과 중첩한다. 제1 전원 라인(PL1)과 차광층(LBL)이 중첩하는 부분에 제1 콘택부(CNT1)가 제공되고, 제2 전원 라인(PL2)과 차광층(LBL)이 중첩하는 부분에 제2 콘택부(CNT2)가 제공된다. 따라서, 제1 콘택부(CNT1)를 통해 제1 전원 라인(PL1)은 차광층(LBL)과 접속되고, 제2 콘택부(CNT2)를 통해 제2 전원 라인(PL2)은 차광층(LBL)과 접속된다. 제1 및 제2 전원 라인(PL1, PL2)와 차광층(LBL)의 접속 구조는 도 5a 및 도 5b에 도시된 전원 라인(PL)과 차광층(LBL)의 접속 구조와 유사하므로, 접속 구조에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
제1 전원 라인(PL1)의 타단에는 제1 전원 패드(PD1)가 연결되고, 제2 전원 라인(PL2)의 타단에는 제2 전원 패드(PD2)가 연결된다. 제1 및 제2 전원 패드(PD1, PD2)는 제2 연성 회로 필름(B_FCB, 도 2에 도시됨)을 통해 리드아웃칩(ROIC, 도 2에 도시됨)에 연결될 수 있다. 따라서, 제1 및 제2 전원 패드(PD1, PD2)는 리드아웃칩(ROIC)으로부터 차광 전압(VBL, 도 7a에 도시됨)을 수신할 수 있다. 제1 및 제2전원 라인(PL1, PL2)은 제1 및 제2 전원 패드(PD1, PD2)를 통해 수신된 차광 전압(VBL)을 차광층(LBL)으로 공급할 수 있다.
감지 모듈(LSM, 도 2에 도시됨)의 크기가 증가되면, 차광층(LBL)의 전체 영역에 균일한 차광 전압(VBL)을 인가하기 위하여 차광층(LBL)과 연결되는 전원 라인(PL)의 개수를 증가킬 수 있다. 또는, 전원 라인(PL)과 차광층(LBL)이 접속되는 콘택부의 개수를 증가시켜 차광층(LBL)의 전체 영역에 균일한 차광 전압(VBL)을 인가할 수 있다.
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱 화소의 등가 회로도이고, 도 7b는 도 7a에 도시된 트랜지스터의 오프 커런트 특성을 나타낸 그래프이다.
도 5a 및 도 7a를 참조하면, 센싱 화소(S_PX)는 센서 구동회로(SDC) 및 감지 소자(PD)를 포함할 수 있다. 센서 구동회로(SDC)는 적어도 하나의 트랜지스터(TR_T), 트랜지스터(TR_T)에 연결된 제1 및 제2 센싱 라인(SL1, SL2)을 포함할 수 있다. 도 7a에는 센서 구동회로(SDC)가 하나의 트랜지스터(TR_T)를 포함하는 구조가 일 예로 도시되었으나, 센서 구동회로(SDC)에 포함된 트랜지스터의 개수는 이에 한정되지 않는다.
제1 센싱 라인(SL1)은 트랜지스터(TR_T)의 제어 전극(GE)에 연결되고, 제2 센싱 라인(SL2)은 트랜지스터(TR_T)의 입력 전극(IE)에 연결될 수 있다. 제1 센싱 라인(SL1)이 센싱 신호를 수신하면, 트랜지스터(TR_T)가 턴-온되고, 감지 소자(PD)의 출력은 턴-온된 트랜지스터(TR_T)를 통해 제2 센싱 라인(SL2)으로 제공된다. 제2 센싱 라인(SL2)은 감지 소자(PD)의 출력을 리드아웃칩(ROIC)으로 제공할 수 있다. 감지 소자(PD)의 제1 광 감지 전극(E1)은 트랜지스터(TR_T)의 출력 전극(OE)에 연결되고, 제2 광 감지 전극(E2)에는 기준 전압(VCOM)이 제공될 수 있다.
차광층(LBL)은 적어도 트랜지스터(TR_T)에 대응하여 배치된다. 그러나, 차광층(LBL)은 트랜지스터(TR_T), 감지 소자(PD) 및 제1 및 제2 센싱 라인(SL1, SL2)에 대응하도록 센싱 영역(SA, 도 6에 도시됨) 전체에 배치될 수 있다. 차광층(LBL)에는 차광 전압(VBL)이 인가된다. 차광 전압(VBL)은 5V 내지 10V의 전압일 수 있다. 그러나, 차광 전압(VBL)의 전압 레벨은 특별히 한정되지 않는다. 즉, 차광 전압(VBL)의 전압 레벨은 트랜지스터(TR_T)의 특성에 따라 다르게 설정될 수 있다. 예를 들어, 차광 전압(VBL)은 음의 전압, 양의 전압 또는 그라운드 전압일 수 있다.
도 7b에서 제1 그래프(G1)는 차광층(LBL)이 제공되지 않은 상태에서 트랜지스터(TR_T)의 전압-전류 특성을 나타내고, 제2 그래프(G2)는 차광층(LBL)이 제공된 상태에서 트랜지스터(TR_T)의 전압-전류 특성을 나타낸다.
센서 유닛(SU)에 차광층(LBL)이 제공되지 않았을 때 트랜지스터(TR_T)의 오프 커런트는, 센서 유닛(SU)에 차광층(LBL)이 제공되었을 때 트랜지스터(TR_T)의 오프 커런트보다 높게 나타났다. 즉, 차광층(LBL)이 제공된 경우, 외부광에 의한 트랜지스터(TR_T)의 누설 전류가 감소하는 것을 확인할 수 있다.
차광층(LBL)에 일정한 차광 전압(VBL)을 인가함으로써, 트랜지스터(TR_T)의 제어 전극(GE)과 입력 전극(IE)의 전위차가 자기 이력(Hysteresis) 현상에 의해 일정 수준 이상으로 증가하는 것을 방지할 수 있다. 차광 전압(VBL)은 일정한 전압 레벨을 갖는 직류 전압일 수 있다.
센서 구동회로(SDC, 도 7a에 도시됨)에 복수의 트랜지스터가 제공될 경우, 각 트랜지스터의 특성을 고려하여 차광 전압(VBL)의 최적 전압 레벨을 설정하여 차광층(LBL)에 인가할 수 있다.
이처럼, 차광층(LBL)을 배치하므로 인해, 외광에 의한 트랜지스터(TR_T)의 누설 전류를 감소시킬 뿐만 아니라, 차광층(LBL)에 차광 전압(VBL)을 인가함으로써 트랜지스터(TR_T)의 구동 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 센서 유닛(SU)의 센싱 성능을 개선하고, 센서 유닛(SU)의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 유닛을 나타낸 확대 단면도이고, 도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 유닛을 나타낸 확대 단면도이다. 도 9는 도 8b에 상부 차광층, 하부 차광층 및 전원 라인을 나타낸 평면도이다. 단, 도 8a 및 도 8b에 도시된 구성 요소 중 도 5a에 도시된 구성 요소와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 병기하고 그에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
도 4, 도 8a 및 도 9를 참조하면, 센서 유닛(SU)은 베이스 기판(BS), 하부 차광층(LBL1) 및 센싱층(SL)을 포함한다. 하부 차광층(LBL1)은 베이스 기판(BS) 상에 배치되고, 하부 차광층(LBL) 위로 센싱층(SL)이 배치된다. 즉, 하부 차광층(LBL1)은 베이스 기판(BS)과 센싱층(SL) 사이에 배치된다.
하부 차광층(LBL1)은 베이스 기판(BS)의 후면으로부터 입사되는 외광(Le)이 센싱층(SL)으로 제공되지 못하도록 차단할 수 있다. 본 발명의 일 예로, 하부 차광층(LBL1)은 반사율이 높은 금속 물질 또는 광을 흡수하는 흡광 물질을 포함할 수 있다. 즉, 하부 차광층(LBL1)은 금속 물질을 포함하는 경우, 하부 차광층(LBL1)은 베이스 기판(BS)을 통해 입사된 외광(Le)을 반사하여 센싱층(SL)으로 제공되지 못하도록 차단한다. 한편, 하부 차광층(LBL1)이 흡광 물질을 포함하는 경우, 하부 차광층(LBL1)은 유색의 층일 수 있다. 예를 들어, 흡광 물질은 광을 흡수하는 입자가 분산된 층일 수 있다.
하부 차광층(LBL1)은 센싱층(SL)에 대응하는 크기로 제공될 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 하부 차광층(LBL1)은 센싱층(SL)에 부분적으로 대응하도록 제공될 수 있다.
센싱층(SL)은 복수의 센싱 화소(S_PX) 및 상부 차광층(LBL2)을 포함할 수 있다. 각 센싱 화소(S_PX)는 도 5a에 도시된 센싱 화소(S_PX)와 유사한 구조를 가질 수 있다.
상부 차광층(LBL2)은 각 센싱 화소(S_PX)의 센서 구동회로를 커버하도록 배치될 수 있다. 본 발명의 일 예로, 상부 차광층(LBL2)은 제3 절연층(L3) 상에 배치될 수 있다. 상부 차광층(LBL2)은 센서 구동회로에 포함된 트랜지스터(TR_T) 상에 배치되어 센싱 유닛(SU)의 상면을 통해 입사되는 광이 트랜지스터(TR_T)의 활성층(ACL)으로 제공되지 못하도록 차단할 수 있다. 본 발명의 일 예로, 상부 차광층(LBL2)은 반사율이 높은 금속 물질 또는 광을 흡수할 수 있는 블랙 유기 물질 등을 포함할 수 있다. 즉, 상부 차광층(LBL2)은 하부 차광층(LBL1)과 동일한 물질을 포함하거나 다른 물질을 포함할 수 있다.
감지 소자(PD)는 상부 차광층(LBL2) 상에 배치될 수 있다. 상부 차광층(LBL2)과 감지 소자(PD) 사이에는 제4 절연층(L4)이 더 배치될 수 있다. 상부 차광층(LBL2)과 감지 소자(PD)는 제4 절연층(L4)에 의해 절연될 수 있다. 제4 절연층(L4)은 생략할 수 있다.
감지 소자(PD)는 제4 절연층(L4) 상에 배치되고, 제3 절연층(L3) 및 제4 절연층(L4)에 제공된 관통홀을 통해 감지 소자의 제1 광 감지 전극(E1)은 트랜지스터(TR_T)의 출력 전극(OE)에 접속된다. 상부 차광층(LBL2)에는 상기 관통홀에 대응하여 제1 개구부(OP_T1)가 제공될 수 있다. 제1 개구부(OP_T1)가 관통홀에 대응하는 크기로 제공될 경우, 상부 차광층(LBL2)의 측면은 제4 절연층(L4)에 의해 커버되지 않아, 제1 광 감지 전극(E1)에 접속될 수 있다. 제1 개구부(OP_T1)가 관통홀보다 큰 크기로 제공될 경우, 상부 차광층(LBL2)과 제1 광 감지 전극(E1) 사이에는 제4 절연층(L4)이 배치된다. 따라서, 상부 차광층(LBL2)과 제1 광 감지 전극(E1)은 제4 절연층(L4)에 의해 전기적으로 절연될 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 제1 개구부(OP_T1)는 평면 상에서 원 형상을 가질 수 있다. 그러나, 제1 개구부(OP_T1)의 형상은 이에 한정되지 않는다.
상부 차광층(LBL2)에 의해 트랜지스터(TR_T)의 상부가 커버되는 경우, 트랜지스터(TR_T)는 광학계(OS, 도 4에 도시됨)의 투광부(TP, 도 4에 도시됨)에 대응하여 배치될 수 있다. 즉, 광학계(OS)의 투광부(TP)가 트랜지스터(TR_T)의 배치 영역까지 확장될 수 있다. 이처럼, 투광부(TP)가 확장되면, 각 센싱 화소(S_PX)에서 감지 소자(PD)의 면적도 투광부(TP)에 대응하여 커질 수 있다. 결론적으로, 상부 차광층(LBL2)에 의해 트랜지스터(TR_T)가 커버됨에 따라, 각 센싱 화소(S_PX) 내에서 감지 소자(PD)가 차지하는 면적이 증가될 수 있고, 그 결과 센싱 유닛(SU)의 전체적인 센싱 성능이 개선될 수 있다.
센싱층(SL)은 하부 차광층(LBL1)에 전기적으로 연결된 연결 전극(CNE) 및 차광층(LBL1)에 차광 전압(VBL, 도 7a에 도시됨)을 공급하기 위한 전원 라인(PL)을 더 포함할 수 있다. 연결 전극(CNE)은 트랜지스터(TR_T)의 입력 및 출력 전극(IE, OE)과 동일층 상에 배치될 수 있다. 즉, 연결 전극(CNE)은 제2 절연층(L2) 상에 배치되고, 버퍼층(BFL), 제1 절연층(L1) 및 제2 절연층(L2)에 제공된 관통홀을 통해 차광층(LBL)과 접속될 수 있다.
전원 라인(PL)은 보호층(EC) 상에 배치되어 연결 전극(CNE)과 전기적으로 연결된다. 전원 라인(PL)은 보호층(EC) 및 제3 절연층(L3)을 관통하도록 제공된 콘택부(CNT)을 통해 연결 전극(CNE)과 접속될 수 있다. 다만, 전원 라인(PL)의 위치는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 전원 라인(PL)은 제1 광 감지 전극(E1)과 동일층 상에 배치될 수 있다. 이 경우, 전원 라인(PL)은 제3 절연층(L3)에 제공된 관통홀을 통해 연결 전극(CNE)과 접속되고, 보호층(EC)에 의해 커버될 수 있다.
전원 라인(PL)과 연결 전극(CNE)이 서로 접속되도록 상부 차광층(LBL2)은 콘택부(CNT)에 대응하여 오픈될 수 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 전원 라인(PL)이 제1 및 제2 전원 라인(PL1, PL2)을 포함하는 경우, 하부 차광층(LBL1)은 제1 및 제2 콘택부(CNT1, CNT2)를 통해 제1 및 제2 전원 라인(PL1, PL2)에 각각 콘택될 수 있다. 이 경우, 상부 차광층(LBL2)은 제1 및 제2 콘택부(CNT1, CNT2)와 중첩하지 않도록 배치될 수 있다. 즉, 하부 차광층(LBL1)은 상부 차광층(LBL2)보다 큰 면적을 갖고, 하부 차광층(LBL1)에는 상부 차광층(LBL2)과 중첩하지 않는 부분이 존재할 수 있다. 하부 차광층(LBL1)의 상부 차광층(LBL2)과 중첩하지 않는 부분에 제1 및 제2 콘택부(CNT1, CNT2)가 제공될 수 있다.
도 8b에 도시된 상부 차광층(LBL2)은 연결 전극(CNE)을 통해 하부 차광층(CNT_L)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상부 차광층(LBL2)은 제3 절연층(L3)을 관통하도록 제공된 하부 콘택부(CNT_L)를 통해 연결 전극(CNE)과 접속된다. 상부 차광층(LBL2)은 제4 절연층(L4) 및 보호층(EC)을 관통하도록 제공된 상부 콘택부(CNT_U)를 통해 전원 라인(PL)과 접속된다. 따라서, 전원 라인(PL)을 통해 공급된 차광 전압(VBL)은 하부 및 상부 차광층(LBL1, LBL2)에 인가될 수 있다.
도 8b에는 하부 및 상부 차광층(LBL1, LBL2)이 동일한 위치에서 전원 라인(PL)에 콘택되는 구조를 도시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 하부 및 상부 차광층(LBL1, LBL2)은 서로 다른 위치에서 전원 라인(PL)과 콘택될 수 있다.
또한, 도 8b에는 하부 및 상부 차광층(LBL1, LBL2)이 하나의 전원 라인(PL)에 콘택되는 구조가 도시되었으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 즉, 하부 및 상부 차광층(LBL1, LBL2)이 서로 다른 전원 라인에 각각 콘택될 수 있다. 또한, 하부 및 상부 차광층(LBL1, LBL2)이 서로 다른 전원 라인에 각각 콘택되는 경우, 하부 및 상부 차광층(LBL1, LBL2)에는 서로 동일한 전압 레벨을 갖는 차광 전압이 각각 인가되거나 또는 서로 상이한 전압 레벨을 갖는 차광 전압이 각각 인가될 수 있다.
도 8b에는 하부 및 상부 차광층(LBL1, LBL2)에 차광 전압(VBL)이 인가되는 구조가 도시되었으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 즉, 전원 라인(PL)은 하부 및 상부 차광층(LBL1, LBL2) 중 적어도 하나에만 연결되어, 하부 및 상부 차광층(LBL1, LBL2) 중 적어도 하나에만 차광 전압(VBL)을 인가할 수 있다.
도 10a는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 유닛을 나타낸 확대 단면도이고, 도 10b는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 유닛을 나타낸 확대 단면도이다. 도 11은 도 10a에 도시된 차광층 및 전원 라인을 나타낸 평면도이다. 단, 도 10a 및 도 10b에 도시된 구성 요소 중 도 5a, 도 5, 도 8a 및 도 8b에 도시된 구성 요소와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 병기하고 그에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
도 4, 도 10a 및 도 11을 참조하면, 센서 유닛(SU)은 베이스 기판(BS), 하부 차광층(LBL3) 및 센싱층(SL)을 포함한다. 하부 차광층(LBL3)은 베이스 기판(BS) 상에 배치되고, 하부 차광층(LBL3) 위로 센싱층(SL)이 배치된다. 즉, 하부 차광층(LBL3)은 베이스 기판(BS)과 센싱층(SL) 사이에 배치된다.
하부 차광층(LBL3)은 베이스 기판(BS)의 후면으로부터 입사되는 외광(Le)이 센싱층(SL)으로 제공되지 못하도록 차단할 수 있다. 본 발명의 일 예로, 하부 차광층(LBL3)은 반사율이 높은 금속 물질을 포함할 수 있다. 즉, 하부 차광층(LBL3)은 베이스 기판(BS)을 통해 입사된 외광(Le)을 반사하여 센싱층(SL)으로 제공되지 못하도록 차단한다. 하부 차광층(LBL3)은 센싱층(SL)에 대응하는 크기로 제공될 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 하부 차광층(LBL3)은 센싱층(SL)에 부분적으로 대응하도록 제공될 수 있다.
센싱층(SL)은 복수의 센싱 화소(S_PX)를 포함한다. 각 센싱 화소(S_PX)는 센서 구동회로 및 감지 소자(PD)를 포함한다. 센서 구동회로는 적어도 하나의 트랜지스터(TR_E)를 포함한다. 하부 차광층(LBL3)은 적어도 하나의 트랜지스터(TR_E)에 대응하여 제공된 제2 개구부(OP_B)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예로, 트랜지스터(TR_E)는 바텀 게이트 구조를 가질 수 있다. 구체적으로, 트랜지스터(TR_E)는 제어 전극(GE_E), 활성층(ACL), 입력 전극(IE) 및 출력 전극(OE)을 포함한다. 제어 전극(GE_E)은 버퍼층(BFL) 상에 배치되고, 제1 절연층(L1)에 의해 커버된다. 활성층(ACL)은 제1 절연층(L1) 상에 배치되고, 제1 절연층(L1)을 사이에 두고 제어 전극(GE_E)과 중첩한다. 제어 전극(GE_E)은 활성층(ACL)에 대응하는 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 제어 전극(GE_E)은 활성층(ACL)보다 크거나 같은 크기를 가질 수 있다. 따라서, 베이스 기판(BS)의 후면에서 봤을 때 활성층(ACL)과 제어 전극(GE_E)은 완전히 중첩되고, 활성층(ACL)은 제어 전극(GE_E)에 의해 가려져 시인되지 않을 수 있다. 활성층(ACL) 위로는 제2 절연층(L2)이 배치된다. 활성층(ACL) 및 제1 절연층(L1)은 제2 절연층(L2)에 의해 커버된다. 입력 전극(IE) 및 출력 전극(OE)은 제2 절연층(L2) 위에 배치된다.
하부 차광층(LBL3)의 제2 개구부(OP_B)는 제어 전극(GE_E)에 대응하여 제공된다. 하부 차광층(LBL3)의 제2 개구부(OP_B)는 제어 전극(GE_E)에 대응하는 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 하부 차광층(LBL3)의 제2 개구부(OP_B)는 제어 전극(GE_E)보다 작거나 같은 크기를 가질 수 있다. 따라서, 하부 차광층(LBL3)의 제2 개구부(OP_B)는 제어 전극(GE_E)과 완전히 중첩할 수 있다.
센서 구동회로가 복수의 트랜지스터(TR_E)를 포함하는 경우, 하부 차광층(LBL3)은 복수의 트랜지스터 중 적어도 하나의 트랜지스터와 대응하는 개구부를 포함할 수 있다. 즉, 하부 차광층(LBL3)에는 복수의 트랜지스터에 각각 대응하는 복수의 개구부를 포함할 수 있고, 복수의 트랜지스터 중 하나 또는 일부에 대응하는 개구부를 포함할 수 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 제2 개구부(OP_B)는 원 형상을 가질 수 있다. 그러나, 제2 개구부(OP_B)의 형상은 이에 한정되지 않는다. 제2 개구부(OP_B)는 제어 전극(GE_E) 및 활성층(ACL)의 형상에 대응하는 형상을 가질 수 있다.
하부 차광층(LBL3)은 전원 라인(PL)과 전기적으로 연결되어 전원 라인(PL)으로부터 차광 전압(VBL, 도 7a에 도시됨)을 수신할 수 있다. 하부 차광층(LBL3)과 전원 라인(PL)의 연결 구조는 도 5a 및 도 6을 참조하여 이미 설명되었으므로 생략한다. 본 발명의 일 예로, 센싱층(SL)에서 전원 라인(PL)은 생략될 수 있다. 즉, 하부 차광층(LBL3)에 제2 개구부(OP_B)가 제공되는 경우, 하부 차광층(LBL3)에는 차광 전압(VBL)이 인가되지 않을 수 있다.
도 10b를 참조하면, 센싱층(SL)은 상부 차광층(LBL4)을 더 포함할 수 있다. 상부 차광층(LBL4)은 각 센싱 화소(S_PX)의 센서 구동회로를 커버하도록 배치될 수 있다. 본 발명의 일 예로, 상부 차광층(LBL4)은 제3 절연층(L3) 상에 배치될 수 있다. 상부 차광층(LBL4)은 센서 구동회로에 포함된 트랜지스터(TR_E) 상에 배치되어 센싱 유닛(SU)의 상면을 통해 입사되는 광이 트랜지스터(TR_E)의 활성층(ACL)으로 제공되지 못하도록 차단할 수 있다. 본 발명의 일 예로, 상부 차광층(LBL4)은 반사율이 높은 금속 물질 또는 광을 흡수할 수 있는 블랙 유기 물질 등을 포함할 수 있다. 즉, 상부 차광층(LBL4)은 하부 차광층(LBL3)과 동일한 물질을 포함하거나 다른 물질을 포함할 수 있다.
감지 소자(PD)는 상부 차광층(LBL4) 상에 배치될 수 있다. 상부 차광층(LBL4)과 감지 소자(PD) 사이에는 제4 절연층(L4)이 더 배치될 수 있다. 상부 차광층(LBL4)과 감지 소자(PD)는 제4 절연층(L4)에 의해 절연될 수 있다. 제4 절연층(L4)는 생략할 수 있다.
감지 소자(PD)는 제4 절연층(L4) 상에 배치되고, 제3 절연층(L3) 및 제4 절연층(L4)에 제공된 관통홀을 통해 감지 소자의 제1 광 감지 전극(E1)은 트랜지스터(TR_E)의 출력 전극(OE)에 접속된다. 상부 차광층(LBL4)에는 상기 관통홀에 대응하여 제1 개구부(OP_T1)가 제공될 수 있다.
상부 차광층(LBL4)에 의해 트랜지스터(TR_E)의 상부가 커버되는 경우, 트랜지스터(TR_E)는 광학계(OS)의 투광부(TP)에 대응하여 배치될 수 있다. 즉, 광학계(OS)의 투광부(TP)가 트랜지스터(TR_E)의 배치 영역까지 확장될 수 있다. 이처럼, 투광부(TP)가 확장되면, 각 센싱 화소(S_PX)에서 감지 소자(PD)의 면적도 투광부(TP)에 대응하여 커질 수 있다. 결론적으로, 상부 차광층(LBL4)에 의해 트랜지스터(TR_E)가 커버됨에 따라, 각 센싱 화소(S_PX) 내에서 감지 소자(PD)가 차지하는 면적이 증가될 수 있고, 그 결과 센싱 유닛(SU)의 전체적인 센싱 성능이 개선될 수 있다.
센싱층(SL)은 상부 차광층(LBL4)에 전기적으로 연결되어 차광 전압(VBL, 도 7a에 도시됨)을 공급하기 위한 전원 라인(PL)을 더 포함할 수 있다. 전원 라인(PL)은 보호층(EC) 상에 배치되어 상부 차광층(LBL4)과 전기적으로 연결된다. 전원 라인(PL)은 보호층(EC) 및 제4 절연층(L4)을 관통하도록 제공된 콘택부(CNT)을 통해 상부 차광층(LBL4)과 접속될 수 있다. 다만, 전원 라인(PL)의 위치는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 전원 라인(PL)은 제1 광 감지 전극(E1)과 동일층 상에 배치될 수 있다. 이 경우, 전원 라인(PL)은 제4 절연층(L4)에 제공된 관통홀을 통해 상부 차광층(LBL4)과 접속되고, 보호층(EC)에 의해 커버될 수 있다.
도 10b에는 하부 차광층(LBL3)이 전원 라인(PL)과 접속되지 않은 구조가 도시되었으나, 하부 차광층(LBL3) 및 상부 차광층(LBL4)은 전원 라인(PL)에 공통으로 연결될 수 있다.
하부 및 상부 차광층(LBL3, LBL4)이 하나의 전원 라인(PL)에 공통으로 연결될 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 즉, 하부 및 상부 차광층(LBL3, LBL4)은 서로 다른 전원 라인에 각각 연결될 수 있다. 또한, 하부 및 상부 차광층(LBL3, LBL4)이 서로 다른 전원 라인에 각각 연결되는 경우, 하부 및 상부 차광층(LBL3, LBL4)에는 서로 동일한 전압 레벨을 갖는 차광 전압이 각각 인가되거나 또는 서로 상이한 전압 레벨을 갖는 차광 전압이 각각 인가될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
DD: 표시 장치 DM: 표시 모듈
DU: 표시패널 TU: 입력 감지 유닛
LSM: 감지 모듈 SU: 센싱 유닛
BS: 베이스 기판 OS: 광학계
SL: 센싱층 PD: 감지 소자
TR_T: 트랜지스터 TP: 투광부
AP: 흡광부 LBL: 차광층
LBL1, LBL3: 하부 차광층 LBL2, LBL4: 상부 차광층
ACL:활성층 GE: 제어 전극
IE: 입력 전극 OE: 출력 전극

Claims (26)

  1. 베이스 기판;
    상기 베이스 기판 상에 배치되어 외부 신호를 감지하는 감지 소자;
    상기 베이스 기판 상에 배치되어 상기 감지 소자를 구동시키는 센서 구동회로; 및
    상기 센서 구동회로로 외광이 입사되는 것을 차단하고, 차광 전압이 인가되는 차광층을 포함하는 감지 모듈.
  2. 제1항에 있어서, 상기 차광층은 상기 베이스 기판과 상기 센서 구동회로 사이에 배치되는 감지 모듈.
  3. 제2항에 있어서, 상기 센서 구동회로는,
    적어도 하나의 트랜지스터를 포함하는 감지 모듈.
  4. 제3항에 있어서, 상기 트랜지스터는,
    활성층;
    상기 활성층 상에 배치되고, 상기 활성층과 중첩하는 제어 전극;
    상기 제어 전극 상에서 서로 이격되어 배치된 입력 전극 및 출력 전극을 포함하고,
    상기 차광층은 상기 활성층과 상기 베이스 기판 사이에 배치되는 감지 모듈.
  5. 제3항에 있어서, 상기 트랜지스터는,
    활성층;
    상기 활성층 아래에 배치되고, 상기 활성층과 중첩하는 제어 전극;
    상기 활성층 상에서 서로 이격되어 배치된 입력 전극 및 출력 전극을 포함하고,
    상기 차광층은 상기 제어 전극과 상기 베이스 기판 사이에 배치되는 감지 모듈.
  6. 제5항에 있어서, 상기 차광층은 상기 제어 전극에 대응하여 제공된 개구부를 포함하는 감지 모듈.
  7. 제1항에 있어서, 상기 차광층에 상기 차광 전압을 공급하는 전원 라인을 더 포함하는 감지 모듈.
  8. 제1항에 있어서, 상기 차광층은,
    상기 베이스 기판과 상기 센서 구동회로 사이에 배치되는 하부 차광층; 및
    상기 센서 구동회로 상에 배치되는 상부 차광층을 포함하는 감지 모듈.
  9. 제8항에 있어서, 상기 하부 차광층 및 상기 상부 차광층 중 적어도 하나에 상기 차광 전압이 인가되는 감지 모듈.
  10. 제8항에 있어서, 상기 센싱 구동회로는,
    적어도 하나의 트랜지스터를 포함하고,
    상기 감지 소자는 상기 트랜지스터와 중첩하는 감지 모듈.
  11. 제10항에 있어서, 상기 상부 차광층은 상기 트랜지스터의 출력 전극과 상기 감지 소자가 접속된 위치에 대응하여 제공된 개구부를 포함하는 감지 모듈.
  12. 제8항에 있어서, 상기 하부 차광층의 면적은 상기 상부 차광층의 면적보다 큰 감지 모듈.
  13. 제1항에 있어서, 상기 감지 소자는,
    광전 변환 소자인 감지 모듈.
  14. 제13항에 있어서,
    복수의 투광부 및 상기 복수의 투광부의 주변에 제공된 흡광부를 포함하는 광학계를 더 포함하고,
    상기 감지 소자는 상기 광학계의 하부에 배치되어 상기 복수의 투광부를 통과한 광을 수신하는 감지 모듈.
  15. 광을 발생하는 발광 소자가 구비되고, 상기 광을 이용하여 영상을 표시하는 표시패널을 포함하는 표시모듈; 및
    상기 표시모듈 아래에 배치되어 외부 신호를 수신하는 감지 모듈을 포함하고,
    상기 감지 모듈은,
    베이스 기판;
    상기 베이스 기판 상에 배치되어 상기 외부 신호를 감지하는 감지 센서;
    상기 베이스 기판 상에 배치되어 상기 감지 센서를 구동시키는 센서 구동회로; 및
    상기 센서 구동회로로 외부광이 입사되는 것을 차단하고, 차광 전압이 인가되는 차광층을 포함하는 표시장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 차광층은 상기 베이스 기판과 상기 센서 구동회로 사이에 배치되는 표시장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 센서 구동회로는,
    적어도 하나의 트랜지스터를 포함하는 표시장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 트랜지스터는,
    활성층;
    상기 활성층 상에 배치되고, 상기 활성층과 중첩하는 제어 전극;
    상기 제어 전극 상에서 서로 이격되어 배치된 입력 전극 및 출력 전극을 포함하고,
    상기 차광층은 상기 활성층과 상기 베이스 기판 사이에 배치되는 표시장치.
  19. 제17항에 있어서, 상기 트랜지스터는,
    활성층;
    상기 활성층 상에 배치되고, 상기 활성층과 중첩하는 제어 전극;
    상기 제어 전극 상에서 서로 이격되어 배치된 입력 전극 및 출력 전극을 포함하고,
    상기 차광층은 상기 제어 전극과 상기 베이스 기판 사이에 배치되는 표시장치.
  20. 제15항에 있어서, 상기 차광층은,
    상기 베이스 기판과 상기 센서 구동회로 사이에 배치되는 하부 차광층; 및
    상기 센서 구동회로 상에 배치되는 상부 차광층을 포함하는 표시장치.
  21. 제20항에 있어서, 상기 하부 차광층 및 상기 상부 차광층 중 적어도 하나에 상기 차광 전압이 인가되는 표시장치.
  22. 제20항에 있어서, 상기 센싱 구동회로는,
    상기 감지 소자에 연결된 적어도 하나의 트랜지스터를 포함하고,
    상기 상부 차광층은 상기 트랜지스터의 출력 전극과 상기 감지 소자가 접속된 위치에 대응하여 제공된 개구부를 포함하는 표시장치.
  23. 제22항에 있어서, 상기 하부 차광층의 면적은 상기 상부 차광층의 면적보다 큰 표시장치.
  24. 제20항에 있어서, 상기 감지 소자는,
    광전 변환 소자인 표시장치.
  25. 제24항에 있어서, 상기 감지 모듈은,
    복수의 투광부 및 상기 복수의 투광부의 주변에 제공된 흡광부를 포함하는 광학계를 더 포함하고,
    상기 감지 소자 및 상기 센서 구동회로는 상기 복수의 투광부에 대응하여 배치되는 표시장치.
  26. 제15항에 있어서, 상기 차광층은 금속 물질을 포함하는 표시장치.
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