KR20210129312A

KR20210129312A - 입력 감지 장치 및 이를 포함하는 표시 장치

Info

Publication number: KR20210129312A
Application number: KR1020200046967A
Authority: KR
Inventors: 이효철; 박현도; 왕인수
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2020-04-17
Filing date: 2020-04-17
Publication date: 2021-10-28
Also published as: US20230154909A1; CN113536880A; US20210326558A1; US11544956B2; US11749659B2

Abstract

입력 감지 장치는, 전원선; 구동선들; 복수의 서브선들을 포함하는 제1 신호선; 서브선들에 연결되는 제2 신호선; 및 전원선, 구동선들, 및 제1 신호선에 연결되는 센서 화소들을 포함한다. 센서 화소들 중 적어도 하나의 센서 화소는, 구동선을 통해 제공되는 구동 신호에 응답하여 광전 변환된 전하를 전원선으로부터 제1 노드로 전달하는 광 센서; 서브선들 중 제1 서브선 및 제1 노드 사이에 연결되며, 구동선에 연결되는 게이트 전극을 포함하는 제1 트랜지스터; 및 서브선들 중 제2 서브선 및 제1 노드 사이에 연결되며, 구동선에 연결되는 게이트 전극을 포함하는 제2 트랜지스터를 포함한다.

Description

입력 감지 장치 및 이를 포함하는 표시 장치{INPUT SENSING DEVICE AND DISPLAY DEVICE INCLUDING THE SAME}

본 발명의 실시예는 입력 감지 장치 및 이를 포함하는 표시 장치에 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 표시 장치의 상부 및/또는 하부에 부착되는 형태로 제공될 수 있다. 이러한 지문 센서 일체형 표시 장치를 FoD(Fingerprint on Display)라고 한다.

FoD는, 일 예로, 광 감지 방식의 센서로 구성될 수 있다. 광 감지 방식의 FoD는 화소 내에 마련되는 발광 소자를 광원으로 사용하며, 광 센서 어레이를 구비할 수 있다. 광 센서 어레이는 예를 들어 CMOS 이미지 센서(CMOS Image Sensor; CIS)로 구현될 수 있다.

외부로부터 입력 감지 장치(예를 들어, 지문 센서)로 유입된 노이즈에 의해, 입력 감지 장치의 감지 능력이 저하될 수 있다.

본 발명의 일 목적은 향상된 센싱 감도를 가지는 입력 감지 장치 및 이를 포함하는 표시 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 입력 감지 장치는, 전원선; 구동선들; 복수의 서브선들을 포함하는 제1 신호선; 상기 서브선들에 연결되는 제2 신호선; 및 상기 전원선, 상기 구동선들, 및 상기 제1 신호선에 연결되는 센서 화소들을 포함한다. 상기 센서 화소들 중 적어도 하나의 센서 화소는, 상기 구동선을 통해 제공되는 구동 신호에 응답하여 광전 변환된 전하를 상기 전원선으로부터 제1 노드로 전달하는 광 센서; 상기 서브선들 중 제1 서브선 및 상기 제1 노드 사이에 연결되며, 상기 구동선에 연결되는 게이트 전극을 포함하는 제1 트랜지스터; 및 상기 서브선들 중 제2 서브선 및 상기 제1 노드 사이에 연결되며, 상기 구동선에 연결되는 게이트 전극을 포함하는 제2 트랜지스터를 포함한다.

일 실시예에 의하면, 상기 광 센서는, 상기 전원선 및 제1 노드 사이에 연결되는 포토 다이오드; 및 상기 포토 다이오드 및 상기 제1 노드 사이에 연결되고, 상기 구동선들 중 대응되는 구동선에 연결되는 게이트 전극을 포함하는 전송 트랜지스터를 포함할 수 있다.

일 실시예에 의하면, 상기 서브선들은 제1 방향으로 연장하고, 상기 제1 방향을 따라 배열되며, 상기 제2 신호선은 상기 제1 신호선에 평행하게 배열되고, 상기 구동선들은 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장하며 상기 제1 방향을 따라 배열될 수 있다.

일 실시예에 의하면, 상기 제2 신호선은 상기 제1 서브선 및 상기 제2 서브선 각각에 연결될 수 있다.

일 실시예에 의하면, 상기 제2 신호선의 폭은 상기 제1 신호선의 폭보다 클 수 있다.

일 실시예에 의하면, 상기 입력 감지 장치는, 상기 구동선들에 연결되며 상기 구동선들에 상기 구동 신호를 순차적으로 공급하는 제1 구동부; 및 상기 제2 신호선에 연결되는 제2 구동부를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 의하면, 상기 센서 화소들 중 상기 제2 구동부로부터 가장 이격된 제1 센서 화소는, 상기 광 센서 및 상기 제2 트랜지스터를 포함하되, 상기 제1 트랜지스터를 포함하지 않을 수 있다.

일 실시예에 의하면, 상기 센서 화소들 중 상기 제2 구동부와 가장 인접한 센서 화소는, 상기 광 센서 및 상기 제1 트랜지스터를 포함하되, 상기 제2 트랜지스터를 포함하지 않을 수 있다.

본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 입력 감지 장치는, 전원선; 구동선들; 제1 서브선, 제2 서브선, 및 제3 서브선을 포함하는 제1 신호선; 상기 제1 신호선에 연결되는 제2 신호선; 및 상기 전원선, 상기 구동선들, 및 상기 제1 신호선에 연결되는 센서 화소 그룹들을 포함한다. 상기 센서 화소 그룹들 중 적어도 하나의 센서 화소 그룹은, 각각이 상기 구동선들 중 대응되는 구동선을 통해 제공되는 구동 신호에 응답하여 광전 변환된 전하를 상기 전원선으로부터 상기 제2 서브선으로 전달하는 복수의 광 센서들; 및 상기 제1 서브선 및 상기 제2 서브선 사이에 연결되며, 상기 구동선들 중 제1 구동선에 연결되는 게이트 전극을 포함하는 제1 트랜지스터을 포함한다.

일 실시예에 의하면, 상기 적어도 하나의 센서 화소 그룹은, 상기 제3 서브선 및 상기 제2 서브선 사이에 연결되며, 상기 구동선들 중 제2 구동선에 연결되는 게이트 전극을 포함하는 제2 트랜지스터를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 의하면, 상기 제1 내지 제3 서브선들은 제1 방향으로 연장하고, 상기 제1 방향을 따라 배열되며, 상기 제2 신호선은 상기 제1 신호선에 평행하게 배열되고, 상기 구동선들은 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장하며 상기 제1 방향을 따라 배열될 수 있다.

일 실시예에 의하면, 상기 광 센서들은, 제1 광 센서 및 제2 광 센서를 포함하고, 상기 제1 및 제2 광 센서들 각각은, 상기 전원선 및 제2 서브선 사이에 연결되는 포토 다이오드; 및 상기 포토 다이오드 및 상기 제2 서브선 사이에 연결되고, 상기 구동선들 중 대응되는 구동선에 연결되는 게이트 전극을 포함하는 전송 트랜지스터를 포함할 수 있다.

일 실시예에 의하면, 상기 제2 신호선은 상기 제1 서브선 및 상기 제3 서브선 각각에 직접적으로 연결되며, 상기 제2 서브선에 직접적으로 연결되지 않을 수 있다.

일 실시예에 의하면, 상기 광 센서들은, 제1 광 센서, 제2 광 센서, 및 제3 광 센서를 포함하고, 상기 제1 내지 제3 광 센서들 각각은, 상기 전원선 및 제2 서브선 사이에 연결되는 포토 다이오드; 및 상기 포토 다이오드 및 상기 제2 서브선 사이에 연결되고, 상기 구동선들 중 대응되는 구동선에 연결되는 게이트 전극을 포함하는 전송 트랜지스터를 포함할 수 있다.

일 실시예에 의하면, 상기 제2 구동선은 상기 제1 구동선과 동일하며, 상기 제2 구동선은 상기 제1 내지 제3 광 센서들 각각의 전송 트랜지스터의 게이트 전극에 연결되는 구동선과 다를 수 있다.

일 실시예에 의하면, 상기 제1 구동선에 게이트 온 전압 레벨의 제1 구동 신호가 인가되는 동안, 상기 제1 내지 제3 광 센서들에 게이트 온 전압 레벨의 제2 구동 신호가 순차적으로 제공될 수 있다.

본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치는, 영상을 표시하는 복수의 화소들을 포함하는 표시 패널; 및 상기 표시 패널의 일 면에 배치되어 광을 감지하는 입력 감지 패널을 포함한다. 상기 입력 감지 패널은, 전원선; 구동선들; 복수의 서브선들을 포함하는 제1 신호선; 상기 서브선들에 연결되는 제2 신호선; 및 상기 전원선, 상기 구동선들, 및 상기 제1 신호선에 연결되는 센서 화소들을 포함한다. 상기 센서 화소들 중 제1 센서 화소는, 상기 전원선에 연결되는 제1 전극을 포함하는 포토 다이오드; 상기 포토 다이오드의 제2 전극에 연결되는 제1 전극, 및 상기 구동선들 중 제1 구동선에 연결되는 게이트 전극을 포함하는 전송 트랜지스터; 및 상기 서브선들 중 제1 서브선에 연결되는 제1 전극, 상기 전송 트랜지스터의 제2 전극에 연결되는 제2 전극, 및 상기 제1 구동선에 연결되는 게이트 전극을 포함하는 제1 트랜지스터를 포함한다. 상기 센서 화소들 중 제2 센서 화소는, 상기 전원선에 연결되는 제1 전극을 포함하는 포토 다이오드; 상기 포토 다이오드의 제2 전극에 연결되는 제1 전극, 및 상기 구동선들 중 제2 구동선에 연결되는 게이트 전극을 포함하는 전송 트랜지스터; 및 상기 전송 트랜지스터의 제2 전극에 연결되는 제1 전극, 상기 서브선들 중 제3 서브선에 연결되는 제2 전극, 및 상기 제2 구동선에 연결되는 게이트 전극을 포함하는 제2 트랜지스터를 포함한다.

일 실시예에 의하면, 상기 제1 트랜지스터의 제2 전극은, 상기 서브선들 중 제2 서브선을 통해 상기 제2 트랜지스터의 제2 전극에 연결되며, 상기 제2 서브선은 상기 제1 서브선 및 상기 제3 서브선 사이에 위치할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 입력 감지 장치 및 이를 포함하는 표시 장치는, 광 센서들이 연결되는 서브선들(또는, 제1 신호선) 사이에 연결되는 제1 및 제2 트랜지스터를 포함함으로써, 제1 신호선을 통해 유입되는 노이즈 및 누설전류를 감소시키거나 차단할 수 있다. 따라서, 입력 감지 장치 및 이를 포함하는 표시 장치의 센싱 감도가 향상될 수 있다.

도 1a는 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치를 나타내는 블록도이다.
도 1b는 도 1a의 표시 장치의 다른 예를 나타내는 블록도이다.
도 2a는 도 1a의 표시 장치의 일 예를 나타내는 단면도이다.
도 2b는 도 1a의 표시 장치의 다른 예를 나타내는 단면도이다.
도 3은 도 1a의 표시 장치에 포함되는 입력 감지 장치의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 4는 도 3의 입력 감지 장치의 일 예를 나타내는 회로도이다.
도 5는 도 4의 입력 감지 장치에 포함된 센서 화소의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 6은 도 5의 센서 화소의 동작을 설명하는 파형도이다.
도 7은 도 5의 센서 화소에 의한 노이즈의 변화를 설명하는 도면이다.
도 8은 도 3의 입력 감지 장치의 다른 예를 나타내는 회로도이다.
도 9a 및 도 9b는 도 3의 입력 감지 장치에 포함된 센서 어레이의 일 예를 나타내는 회로도들이다.
도 10은 도 1a의 표시 장치에 포함되는 입력 감지 장치의 다른 예를 나타내는 블록도이다.
도 11은 도 10의 입력 감지 장치에 포함된 센서 어레이의 일 예를 나타내는 회로도이다.
도 12는 도 11의 센서 어레이의 동작을 설명하는 파형도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시 예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예들에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 따라서 앞서 설명한 참조 부호는 다른 도면에서도 사용할 수 있다.

또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 과장되게 나타낼 수 있다.

도 1a는 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치를 나타내는 블록도이다. 도 1b는 도 1a의 표시 장치의 다른 예를 나타내는 블록도이다. 도 1a 및 도 1b에는 표시 장치가 개략적으로 도시되어 있다.

도 1a 및 도 1b를 참조하면, 표시 장치(1000)는 표시 패널(100) 및 구동부(200)를 포함할 수 있다. 편의상, 도 1a 및 도 1b에서 표시 패널(100)과 구동부(200)를 분리하여 도시하였으나, 본 발명은 이로써 한정되지 않는다. 예를 들어, 구동부(200)의 전부 또는 일부는 표시 패널(100) 상에 일체로 구현될 수 있다.

표시 패널(100)은 전체 또는 적어도 일부가 가요성(flexibility)을 가질 수 있다.

표시 패널(100)은 표시 영역(AA) 및 비표시 영역(NA)을 포함한다. 표시 영역(AA)에 화소(PXL, 또는 복수의 화소들)가 제공되며, 표시 영역(AA)은 활성 영역(Active Area)으로 명명될 수 있다. 화소(PXL)는 적어도 하나의 발광 소자를 포함할 수 있다. 표시 장치(1000)는 외부로부터 입력되는 영상 데이터에 대응하여 화소(PXL)를 구동하여, 표시 영역(AA)에 영상을 표시한다.

일 실시예에서, 표시 영역(AA)은 입력 감지 영역(FSA)을 포함할 수 있다. 입력 감지 영역(FSA)에는 표시 영역(AA)에 제공되는 화소(PXL) 중 적어도 일부의 화소(PXL)가 제공될 수 있다.

일 실시예에서, 도 1a에 도시된 바와 같이, 표시 영역(AA) 중 적어도 일부가 입력 감지 영역(FSA)으로 설정될 수 있다.

한편, 도 1a에서는 표시 영역(AA)에 하나의 입력 감지 영역(FSA)만이 설정되는 예가 도시되어 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 표시 영역(AA)에는 규칙적으로 또는 불규칙적으로 배열된 복수 개의 입력 감지 영역(FSA)들이 설정될 수 있다.

또한, 도 1a에서는 입력 감지 영역(FSA)이 표시 영역(AA)의 적어도 일부에 설정되는 예가 도시되어 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 표시 영역(AA)과 입력 감지 영역(FSA)은 적어도 일부 영역에서만 중첩할 수도 있다.

다른 예에서, 도 1b에 도시된 바와 같이, 표시 영역(AA)의 전체가 입력 감지 영역(FSA)으로 설정될 수도 있다. 이 경우, 입력 감지 수행 시, 실질적으로 사용자의 터치가 이루어지는 부분에서만 입력 감지 동작이 수행될 수 있다. 이하에서, 입력은 사용자의 피부의 융선(ridge)에 의해 만들어진 패턴 또는 생체 정보를 의미하며, 예를 들어, 사용자의 지문(finger print) 및 장문(palm pattern)을 포함할 수 있다.

비표시 영역(NA)은 표시 영역(AA)의 주변에 배치되며, 비활성 영역(Non-active Area)으로 명명될 수 있다. 예를 들어, 비표시 영역(NA)은 배선 영역, 패드 영역, 및 각종 더미 영역을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 표시 장치(1000)는 입력 감지 영역(FSA)에 제공되는 센서 화소(SPXL)(또는, 복수의 센서 화소들)를 더 포함할 수 있다. 센서 화소(SPXL)는 광을 감지하기 위한 센서로 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 표시 장치(1000)에 마련되는 광원(또는, 화소(PXL))으로부터 출사된 광이 사용자의 신체(예를 들어, 손가락, 손바닥)에 의해 반사되는 경우, 센서 화소(SPXL)는 반사광을 감지하여 대응하는 전기적 신호(예를 들어, 전압 신호)를 출력할 수 있다. 전기적 신호는 구동부(200)(예를 들어, 입력 검출부(220))로 전달되고, 입력 감지를 위해 이용될 수 있다. 이하에서는, 센서 화소(SPXL)가 입력 감지(예를 들어, 지문 감지) 용도로 사용되는 것을 예로 들어 본 발명을 설명하지만, 센서 화소(SPXL)는 터치 센서나 스캐너 등과 같이 다양한 기능을 수행하기 위한 용도로 사용될 수도 있다.

센서 화소(SPXL)가 입력 감지 영역(FSA)에 제공되는 경우(또는, 입력 감지 영역(FSA) 상에 배치되는 경우), 센서 화소(SPXL)는 화소(PXL)와 중첩하거나, 화소(PXL)의 주변에 배치될 수 있다. 예를 들어, 센서 화소(SPXL) 중 일부 또는 전부는 화소(PXL)와 중첩되거나, 센서 화소(SPXL)는 화소(PXL) 및 이에 인접한 화소(PXL) 사이에 배치될 수 있다. 센서 화소(SPXL)와 화소(PXL)는 동일하거나 상이한 크기를 가질 수 있다. 센서 화소(SPLX)와 화소(PXL) 사이의 상대적인 크기 및 배열은 특별히 제한되지 않는다.

센서 화소(SPXL)가 화소(PXL)에 인접하게 배치되거나 화소(PXL)의 적어도 일부와 중첩하는 경우, 센서 화소(SPXL)는 화소(PXL)에 구비되는 발광 소자를 광원으로 사용할 수 있다. 이 경우, 센서 화소(SPXL)는 화소(PXL)에 마련되는 발광 소자와 함께 광 감지 방식의 입력 감지 센서를 구성할 수 있다. 이와 같이, 별도의 외부 광원 없이 화소(PXL)를 광원으로 이용하여 입력 감지 센서 내장형 표시 장치(예를 들어, 지문 센서 내장형 표시 장치)를 구성할 경우, 광 감지 방식의 입력 감지 센서 및 이를 구비한 표시 장치의 두께가 감소되고, 제조 비용이 절감될 수 있다.

실시예들에서, 센서 화소(SPXL)는 표시 패널(100)의 양면 중, 영상이 표시되는 면(예를 들어, 전면)에 대향되는 이면(예를 들어, 배면)에 배치될 수 있다. 다만, 본 발명은 이로써 한정되지 않는다.

구동부(200)는 표시 패널(100)을 구동시킬 수 있다. 예를 들어, 구동부(200)는 표시 패널(100)로 영상 데이터에 대응하는 데이터 신호(DS)를 출력할 수 있다. 또한, 구동부(200)는 센서 화소(SPXL)를 위한 구동 신호를 출력하고, 센서 화소(SPXL)로부터 전기적 신호(예를 들어, 감지 신호(SS))를 수신할 수 있다. 구동부(200)는 전기적 신호를 이용하여 사용자의 입력(예를 들어, 지문, 장문)을 검출할 수 있다.

실시예들에서, 구동부(200)는 패널 구동부(210) 및 입력 검출부(220)를 포함할 수 있다. 편의상, 도 1a 및 도 1b에서는 패널 구동부(210)와 입력 검출부(220)가 분리되어 도시되었으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 입력 검출부(220)의 적어도 일부는 패널 구동부(210)와 함께 집적되거나, 패널 구동부(210)와 연동하여 동작할 수 있다.

패널 구동부(210)는 표시 영역(AA)의 화소(PXL)를 순차적으로 주사하면서 화소(PXL)로 영상 데이터에 대응하는 데이터 신호(DS)를 공급할 수 있다. 이 경우, 표시 패널(100)은 영상 데이터에 대응하는 영상을 표시할 수 있다.

일 실시예에서, 패널 구동부(210)는 화소(PXL)로 지문 감지를 위한 구동 신호를 공급할 수 있다. 여기서, 구동 신호는, 화소(PXL)가 발광하여 센서 화소(SPXL)를 위한 광원으로서 동작하도록, 화소(PXL)에 제공될 수 있다. 이러한 실시예에서, 지문 감지를 위한 구동 신호는, 표시 패널(100) 내의 특정 영역에 마련되는 화소(PXL)(예를 들어, 입력 감지 영역(FSA)에 마련되는 화소(PXL))로 제공될 수 있다.

일 실시예에서, 입력 감지 영역(FSA)에 대응하는 영상 데이터는 입력 검출부(220)에 의해 제공 또는 제어될 수 있다. 예를 들어, 입력 감지 동작 시, 입력 검출부(220)는 입력 감지 영역(FSA)에서 표시될 영상에 대응하는 영상 데이터 또는 제어 신호(IPD)를 패널 구동부(210)에 제공할 수 있다.

또한, 지문 감지를 위한 구동 신호는 입력 검출부(220)에 의하여 센서 화소(SPXL)에 제공될 수 있다.

입력 검출부(220)는 센서 화소(SPXL)를 구동하기 위한 구동 신호(예를 들어, 구동 전압)를 센서 화소(SPXL)로 전달하고, 센서 화소(SPXL)로부터 수신되는 전기적 신호에 기초하여 사용자의 입력을 검출할 수 있다. 예를 들어, 입력 검출부(220)는 센서 화소(SPXL)(또는, 센서 화소(SPXL)를 포함하는 센서 어레이)로부터 공급되는 감지 신호(SS)에 기초하여 사용자의 지문 또는 장문을 검출할 수 있다.

입력 검출부(220) 및 센서 화소(SPXL)(또는, 센서 어레이)는 입력 감지 장치를 구성할 수 있다.

도 2a는 도 1a의 표시 장치의 일 예를 나타내는 단면도이다. 도 2a에는 도 1a 및 도 1b의 표시 장치(1000)의 입력 감지 영역(FSA)에서의 단면이 도시되어 있다.

도 1a 내지 도 2a를 참조하면, 표시 장치(1000)는 입력 감지 영역(FSA)에서 표시 패널(100)과 표시 패널(100)의 일면에 배치된 센서 어레이(PS)(또는, 입력 감지 패널)를 포함할 수 있다. 또한, 표시 장치(1000)는 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 장치(1000)는 기판(SUB)의 다른 일면(예를 들어, 하부면) 상에 순차적으로 배치되는 제2 점착층(ADL2) 및 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, 기판(SUB)은 다양한 물질로 구성될 수 있다.

회로 소자층(BPL)은 기판(SUB)의 일면 상에 배치되며, 적어도 하나의 도전층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 회로 소자층(BPL)은 화소(PXL)의 화소 회로를 구성하는 복수의 회로 소자들과, 화소(PXL)를 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.

발광 소자층(LDL)은 회로 소자층(BPL)의 일면 상에 배치될 수 있다. 발광 소자층(LDL)은, 컨택홀 등을 통해 회로 소자층(BPL)의 회로 소자들 및/또는 배선들에 연결되는 발광 소자(LD)(또는, 복수의 발광 소자들)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 발광 소자(LD)는 화소(PXL)(또는, 화소 영역(PXA))에 대해 적어도 하나가 마련될 수 있다. 예를 들어, 발광 소자(LD)는 유기 발광 소자, 또는, 마이크로 LED(light emitting diode), 양자점(quantum dot) LED와 같은 무기 발광 소자로 구성될 수 있다. 또한, 유기물과 무기물이 복합적으로 구성된 발광 소자일 수도 있다.

화소(PXL)는 회로 소자층(BPL)에 배치된 회로 소자들과 회로 소자층(BPL) 상부의 발광 소자층(LDL)에 배치된 적어도 하나의 발광 소자(LD)를 포함하여 구성될 수 있다.

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(optically clear adhesive), OCR(optically clear resin)과 같은 투명 접착제를 포함할 수 있으며, 이외에 다양한 접착 물질을 포함할 수 있다.

윈도우(WIN)는 표시 패널(100)을 포함하는 표시 장치(1000)의 모듈 최상단에 배치되는 보호 부재로서, 실질적으로 투명한 투광성 기판일 수 있다. 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.

표시 장치(1000)는 편광판, 반사 방지층, 및/또는 터치 센서층(터치 전극층) 등을 더 포함할 수도 있다. 예를 들어, 표시 장치(1000)는 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 일면 상에 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 보호층(PTL2)은 외부로부터 산소 및/또는 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 센서 어레이(PS)와 결합할 수 있다.

제2 보호층(PTL2)의 하부에는 선택적 광 차단 필름이 더 마련될 수도 있다. 선택적 광 차단 필름은 표시 장치(1000)로 유입된 외부 광 중 특정 주파수 대역의 광(예를 들어, 적외선)을 차단하여 센서 어레이(PS)의 센서 화소(SPXL)로 해당 광이 입사하는 것을 방지할 수 있다. 선택적 광 차단 필름이 제2 보호층(PTL2)의 하부에 더 마련되는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.

센서 어레이(PS)는 표시 패널(100)의 적어도 일 영역과 중첩하도록 표시 패널(100)의 다른 일면(예를 들어, 배면)에 점착제 등을 통하여 부착된다. 예를 들어, 센서 어레이(PS)는 입력 감지 영역(FSA)에서 표시 패널(100)과 중첩하도록 배치될 수 있다. 센서 어레이(PS)는 소정의 해상도 및/또는 간격으로 분산된 센서 화소(SPXL)(또는, 복수의 센서 화소들)을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 도시되지는 않았으나, 센서 어레이(PS) 상에는 센서 어레이(PS)로 향하는 광을 집광하여 광 경로를 제공하는 광학계가 제공될 수 있다. 광학계에서 광을 도파하는 투광부의 폭은 센싱 정밀도와 광 변환 효율을 고려하여 결정될 수 있다. 광학계에 의해 센서 어레이(PS)로 입사되는 광의 집광률이 향상될 수 있다. 광학계는 광섬유, 실리콘 등으로 형성될 수 있다.

센서 화소(SPXL)는, 센서 화소(SPXL)로부터 출력되는 전기적 신호로부터 식별 가능할 정도의 지문 영상이 생성될 수 있도록, 적절한 개수, 크기 및 배열을 가질 수 있다. 센서 화소(SPXL) 및 다른 센서 화소 사이의 간격은, 감지 대상물(예를 들어, 지문 등)로부터 반사되는 반사광이 이웃한 적어도 두 개의 센서 화소(SPXL)들에 입사될 수 있도록 조밀하게 설정될 수 있다.

센서 화소(SPXL)는 외부 광을 감지하여 대응하는 전기적 신호, 예를 들어 전압 신호를 출력할 수 있다. 센서 화소(SPXL)에 입사되는 반사광은 사용자의 신체(예를 들어, 손가락)에 형성되는 골(valley)과 융선(ridge)에 의한 광 특성(일 예로, 주파수, 파장, 크기 등)을 가질 수 있다. 따라서, 센서 화소(SPXL)는 반사광의 광 특성에 대응하는 감지 신호(SS)를 출력할 수 있다.

센서 화소(SPXL)로부터 출력된 감지 신호(SS)는 입력 검출부(220)에 의해 영상 데이터로 변환되고, 사용자의 식별(예를 들어, 지문 인증)을 위해 사용될 수 있다.

도 2b는 도 1a의 표시 장치의 다른 예를 나타내는 단면도이다.

도 1a, 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 표시 장치(1000)는 핀홀(PIH)을 포함하는 차광층(PHL)을 더 포함할 수 있다. 차광층(PHL)은 표시 패널(100) 내부에, 또는 표시 패널(100)과 센서 화소(SPXL) 사이에 배치되고, 센서 화소(SPXL)로 입사되는 광의 일부를 차단할 수 있다. 예를 들어, 차광층(PHL)으로 입사되는 광 중 일부는 차단되고, 나머지 일부는 핀홀(PIH)을 통과하여 차광층(PHL) 하부의 센서 화소(SPXL)에 도달할 수 있다.

핀홀(PIH)은 광학적인 홀을 의미할 수 있는 것으로서, 투광홀의 일종일 수 있다. 예를 들어, 핀홀(PIH)은, 반사광이 표시 패널(100)을 사선 방향 또는 수직 방향으로 투과하여 센서 화소(SPXL)로 입사되는 경로 상에서, 표시 장치(1000)의 레이어들이 서로 중첩하여 형성하는 투광홀들 중 가장 작은 크기(또는, 면적)를 갖는 투광홀일 수 있다.

핀홀(PIH)은 소정의 폭, 예를 들어 5㎛ 내지 20㎛ 범위의 폭을 가질 수 있다. 이에 따라, 차광층(PHL)으로부터 멀어질수록(즉, 차광층(PHL)의 상부 및 하부 방향으로 갈수록) 표시 장치(1000)의 각 층에서 확보해야 할 광학적 개구 영역의 폭은 점진적으로 증가할 수 있다.

핀홀(PIH)의 폭(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)의 폭은 이미지 블러(image blur)를 방지하고, 보다 또렷하게 지문의 형태를 감지할 수 있을 정도의 크기로 설정될 수 있다. 예를 들어, 핀홀(PIH)의 폭은 대략 15㎛ 이하로 설정될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되지는 않으며, 핀홀(PIH)의 폭은 반사광의 파장 대역 및/또는 모듈의 층별 두께 등에 따라 달라질 수도 있다.

핀홀(PIH)을 통과한 반사광만이 센서 어레이(PS)의 센서 화소(SPXL)에 도달할 수 있다. 매우 좁은 폭의 핀홀(PIH)에 의해 지문으로부터 반사되는 광의 위상과 센서 어레이(PS)에 맺히는 상의 위상은 180도 차이를 가질 수 있다.

센서 화소(SPXL)는 핀홀(PIH)을 통과한 반사광에 대응하는 감지 신호(SS), 예를 들어 전압 신호를 출력할 수 있다.

다만, 이는 예시적인 것으로서, 지문으로부터의 반사광을 검출하는 센서 어레이(PS)의 구성, 배치, 구동 방식 등이 도 2a 또는 도2b에 도시된 센서 어레이(PS)에 한정되는 것은 아니다.

도 3은 도 1a의 표시 장치에 포함되는 입력 감지 장치의 일 예를 나타내는 블록도이다. 입력 감지 장치(ISD)는 센서 어레이(PS) 및 입력 검출부(220)를 포함하여 구성될 수 있다.

도 1a 및 도 3을 참조하면, 센서 어레이(PS)(또는, 입력 감지 패널)는 센서 화소(SPXL)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 센서 화소(SPXL)는 2차원 어레이로 배열될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 센서 화소(SPXL)는 입사되는 광을, 그 광량에 따라 전하로 광전 변환하는 광전 소자를 포함할 수 있다.

입력 검출부(220)는 수평 구동부(221)(또는, 제1 구동부, 스캔 구동 회로), 수직 구동부(222)(또는, 제2 구동부, 리드아웃 회로), 및 제어부(223)를 포함할 수 있다.

수평 구동부(221)는 구동선들(H1 내지 Hn, 단, n은 2 이상의 정수)을 통해 센서 화소(SPXL)에 연결될 수 있다. 수평 구동부(221)는 시프트 레지스터나 어드레스 디코더 등으로 구성되며, 구동선들(H1 내지 Hn)에 구동 신호(또는, 구동 신호들)를 순차적으로 인가할 수 있다. 여기서, 구동 신호는 센서 화소(SPXL)를 선택 구동하기 위한 신호일 수 있다. 예를 들어, 수평 구동부(221)는 센서 화소행 단위로 구동 신호를 인가할 수 있다.

수평 구동부(221)에 의해 선택되고 구동된 센서 화소(SPXL)는, 내부의 광전 소자를 이용하여 광을 감지하고, 감지된 광에 대응하는 전기적 신호(즉, 감지 신호(SS)), 예를 들어, 전압 신호를 출력한다. 전기적 신호는 아날로그 신호일 수 있다.

수직 구동부(222)는 출력선들(V1 내지 Vm, 단, m은 2 이상의 정수)에 연결되며, 출력선들(V1 내지 Vm)을 통해 센서 화소(SPXL)에 연결될 수 있다. 수직 구동부(222)는 센서 화소(SPXL)로부터 출력되는 신호에 대한 처리를 수행할 수 있다.

예를 들어, 수직 구동부(222)는 센서 화소(SPXL)로부터 제공되는 전기적 신호로부터 노이즈를 제거하기 위한 CDS(Correlated Double Sampling) 처리를 수행할 수 있다. 또한, 수직 구동부(222)는 아날로그 형태의 전기적 신호를 디지털 형태의 신호로 변환할 수 있다. 일 실시예에서, 아날로그-디지털 컨버터는 센서 화소열마다 각각 마련되고, 센서 화소열로부터 제공되는 전기적 신호들(또는, 아날로그 신호들)을 병렬적으로 처리할 수 있다.

제어부(223)는 수평 구동부(221) 및 수직 구동부(222)를 제어할 수 있다.

예를 들어, 제어부(223)는 제1 구동 전압(예를 들어, 게이트 오프 전압), 제2 구동 전압(예를 들어, 게이트 온 전압), 공통 전압, 클럭 신호, 및 제어 신호(예를 들어, 스타트 펄스)를 수평 구동부(221)에 제공할 수 있다. 이 경우, 수평 구동부(221)는 제어부(223)로부터 제공되는 신호들에 기초하여 센서 화소(SPXL)를 선택 구동하기 위하여 구동 신호를 생성할 수 있다.

예를 들어, 제어부(223)는 수직 구동부(222)에 클럭 신호 및 제어 신호를 제공할 수 있다. 이 경우, 수직 구동부(222)는 클럭 신호 및 제어 신호에 기초하여 센서 화소(SPXL)로부터 제공되는 감지 신호(SS)를 주기적으로 샘플링하고, 샘플링된 신호를 디지털 형태의 신호로 변환할 수 있다.

일 실시예에서, 제어부(223)는 수직 구동부(222)로부터 수신되는 감지 신호(SS)에 대응하는 영상 데이터를 생성하고, 생성된 영상 데이터의 처리를 수행할 수 있다. 또한, 제어부(223)는 처리된 영상 데이터로부터 입력(예를 들어, 지문, 장문)을 검출하며, 검출된 입력을 인증하거나 외부로 전송할 수 있다.

다만, 이는 예시적인 것으로서, 영상 데이터의 생성 및 입력 검출은 제어부(223)에 의해 수행되지 않고, 외부의 호스트 프로세서 등에 의해 수행될 수도 있다.

한편, 도 3에서, 수평 구동부(221), 수직 구동부(222), 및 제어부(223)가 독립적으로 구성되는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 수직 구동부(222) 및 제어부(223)는 하나의 집적 회로로 구현되고, 수평 구동부(221)는 센서 화소(SPXL)와 동일한 공정을 통해 센서 어레이(PS)에 형성될 수도 있다.

도 4는 도 3의 입력 감지 장치의 일 예를 나타내는 회로도이다. 도 4에는 i-1번째 내지 i+1번째 센서 화소행들(단, i는 n보다 작은 양의 정수) 및 j-1번째 내지 j+1번째 센서 화소열들(단, j는 m보다 작은 양의 정수)에 포함된 센서 화소(SPXL) 및 이에 연결된 수직 구동부(222)(또는, 적분 회로들)을 중심으로, 입력 감지 장치가 간략하게 도시되었다. 도 5는 도 4의 입력 감지 장치에 포함된 센서 화소의 일 예를 나타내는 도면이다. 도 5에는 i번째 센서 화소행 및 j번째 센서 화소열에 포함된 센서 화소(SPXL)가 도시되었다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 입력 감지 장치(ISD)(또는, 센서 어레이(PS))는 구동선들(Hi-1, Hi, Hi+1), 출력선들(Vj-1, Vj, Vj+1)(또는, 제2 신호선들), 신호선들(RXj-1, RXj, RXj+1)(또는, 제1 신호선들), 전원선(PL1) 및 이들에 연결된 센서 화소(SPXL)들을 포함할 수 있다.

구동선들(Hi-1, Hi, Hi+1)은 제2 방향(DR2)으로 연장하며, 제2 방향(DR2)에 교차하는 제1 방향(DR1)을 따라 배열될 수 있다.

출력선들(Vj-1, Vj, Vj+1)은 제1 방향(DR1)으로 연장하며, 제2 방향(DR2)을 따라 배열될 수 있다.

신호선들(RXj-1, RXj, RXj+1)은 제1 방향(DR1)으로 연장하며, 제2 방향(DR2)을 따라 배열될 수 있다. 신호선들(RXj-1, RXj, RXj+1)은 출력선들(Vj-1, Vj, Vj+1)에 평행하게 연장하며, 신호선들(RXj-1, RXj, RXj+1) 및 출력선들(Vj-1, Vj, Vj+1)은 제2 방향(DR2)을 따라 교번하여 배열될 수 있다.

실시예들에서, 신호선들(RXj-1, RXj, RXj+1) 각각은 복수의 서브선들을 포함할 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 제j 신호선(RXj)은 제1 서브선(RX_S1) 및 제2 서브선(RX_S2)을 포함할 수 있다. 제1 서브선(RX_S1) 및 제2 서브선(RX_S2)은 제1 방향(DR1)으로 연장하며, 제1 방향(DR1)을 따라 배열될 수 있다.

전원선(PL1)은 매트릭스 형태로 배열되며, 전원선(PL1)에는 공통 전압(VCOM)(예를 들어, 접지 전압)이 인가될 수 있다.

센서 화소(SPXL)들은 구동선들(Hi-1, Hi, Hi+1), 출력선들(Vj-1, Vj, Vj+1)(또는, 제2 신호선들), 신호선들(RXj-1, RXj, RXj+1)(또는, 제1 신호선들), 및 전원선(PL1)에 전기적으로 연결될 수 있다.

센서 화소(SPXL)들은 상호 실질적으로 동일하므로, 센서 화소(SPXL)들을 포괄하여 i번째 센서 화소행 및 j번째 센서 화소열에 포함된 센서 화소(SPXL)를 설명하기로 한다.

도 5를 참조하면, 센서 화소(SPXL)는 광 센서(PSC), 제1 트랜지스터(T1), 및 제2 트랜지스터(T2)를 포함할 수 있다.

광 센서(PSC)는 전원선(PL1), 제i 구동선(Hi), 및 제1 노드(N1)에 연결되며, 제i 구동선(Hi)을 통해 제공되는 구동 신호에 응답하여 광전 변환된 전하(또는, 감지 신호(SS, 도 1a 참조))를 제1 노드(N1)로 전달할 수 있다.

일 실시예에서, 광 센서(PSC)는 포토 다이오드(PD) 및 전송 트랜지스터(T_TX)를 포함할 수 있다.

포토 다이오드(PD)는 전원선(PL1) 및 제1 노드(N1) 사이에 전기적으로 연결되고, 입사된 광에 기초하여 전하(또는, 전류)를 생성할 수 있다. 즉, 포토 다이오드(PD)는 광전 변환의 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 포토 다이오드(PD)의 애노드 전극은 전원선(PL1)에 연결되며, 포토 다이오드(PD)의 캐소드 전극은 제1 노드(N1)에 전기적으로 연결될 수 있다.

전송 트랜지스터(T_TX)는 포토 다이오드(PD)의 캐소드 전극에 연결되는 제1 전극(또는, 제1 트랜지스터 전극), 제1 노드(N1)에 전기적으로 연결되는 제2 전극(또는, 제2 트랜지스터 전극), 및 제i 구동선(Hi)에 연결되는 게이트 전극을 포함할 수 있다.

즉, 전송 트랜지스터(T_TX)는 포토 다이오드(PD)의 캐소드 전극 및 제1 노드(N1) 사이에 전기적으로 연결되고, 제i 구동선(Hi)을 통해 제공되는 구동 신호(예를 들어, 트랜지스터를 턴-온시키는 게이트 온 전압 레벨의 구동 신호)에 응답하여 턴-온되며, 포토 다이오드(PD)에서 광전 변환된 전하를 제1 노드(N1)로 전달할 수 있다.

도 5에서, 광 센서(PSC)는 포토 다이오드(PD) 및 전송 트랜지스터(T_TX)를 포함하는 것으로 도시되었으나, 광 센서(PSC)가 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 광 센서(PSC)는 포토 다이오드(PD)를 초기화하기 위한 트랜지스터, 포토 다이오드(PD)의 전하를 일시적으로 저장하기 위한 커패시터, 포토 다이오드(PD)의 전하에 응답하여 (포토 다이오드(PD)의 전하 대신에) 기 설정된 신호(예를 들어, 전류)를 제1 노드(N1)로 전달하기 위한 트랜지스터 등을 더 포함할 수도 있다.

제1 트랜지스터(T1)는 제1 서브선(RX_S1)에 연결되는 제1 전극, 제1 노드(N1)에 연결되는 제2 전극, 제i 구동선(Hi)에 연결되는 게이트 전극을 포함할 수 있다. 즉, 제1 트랜지스터(T1)는 제1 서브선(RX_S1) 및 제1 노드(N1) 사이에 연결되고, 제i 구동선(Hi)을 통해 제공되는 구동 신호(예를 들어, 게이트 온 전압 레벨의 구동 신호)에 응답하여 턴-온되며, 제1 노드(N1) 및 제1 서브선(RX_S1)을 전기적으로 연결할 수 있다.

제2 트랜지스터(T2)는 제1 노드(N1)에 연결되는 제1 전극, 제2 서브선(RX_S2)에 연결되는 제2 전극, 및 제i 구동선(Hi)에 연결되는 게이트 전극을 포함할 수 있다. 즉, 제2 트랜지스터(T2)는 제2 서브선(RX_S2) 및 제1 노드(N1) 사이에 연결되고, 제i 구동선(Hi)을 통해 제공되는 구동 신호(예를 들어, 게이트 온 전압 레벨의 구동 신호)에 응답하여 턴-온되며, 제1 노드(N1) 및 제2 서브선(RX_S2)을 전기적으로 연결할 수 있다.

제j 출력선(Vj)은 제1 서브선(RX_S1) 및 제2 서브선(RX_S2) 각각에 연결될 수 있다. 이 경우, 제1 트랜지스터(T1)의 제1 전극은 제1 서브선(RX_S1)을 통해 제j 출력선(Vj)에 전기적으로 연결되며, 제2 트랜지스터(T2)의 제2 전극은 제2 서브선(RX_S2)을 통해 제j 출력선(Vj)에 전기적으로 연결되고, 제1 트랜지스터(T1) 및 제2 트랜지스터(T2)는 제i 구동선(Hi)을 통해 제공되는 구동 신호에 응답하여 제1 노드(N1) 및 제j 출력선(Vj) 사이에 전류 이동 경로를 형성할 수 있다.

제i 구동선(Hi)에 구동 신호가 인가되지 않는 경우(또는, 트랜지스터를 턴-온프시키는 게이트 오프 전압 레벨의 구동 신호가 제i 구동선(Hi)에 인가되는 경우), 제1 트랜지스터(T1) 및 제2 트랜지스터(T2)는 턴-오프 상태를 유지하며, 광 센서(PSC)를 제j 신호선(RXj)(즉, 제1 서브선(RX_S1) 및 제2 서브선(RX_S2))으로부터 전기적으로 분리할 수 있다. 또한, 제1 서브선(RX_S1) 및 제2 서브선(RX_S2)은 상호 전기적으로 분리된 상태가 되며, 제j 신호선(RXj)을 통해 노이즈가 유입될 가능성 및 노이즈의 크기가 감소될 수 있다.

또한, 제1 트랜지스터(T1) 및 제2 트랜지스터(T2)는 전송 트랜지스터(T_TX)를 통해 흐르는 누설 전류를 차단하며, 선택되지 않은 센서 화소(SPX)의 누설 전류에 기인한 노이즈를 차단할 수 있다.

즉, 제1 트랜지스터(T1) 및 제2 트랜지스터(T2)는 각각의 센서 화소(SPXL)에 대한 노이즈 방지 회로를 구성할 수 있다.

실시예들에서, 제j 출력선(Vj)의 부하(또는, 저항 값)는 제j 신호선(RXj)의 부하보다 작을 수 있다. 예를 들어, 제j 출력선(Vj)의 제1 선폭(W1)은 제j 신호선(RXj)(예를 들어, 제2 서브선(RX_S2))의 제2 선폭(W2)보다 클 수 있다. 상대적으로 큰 부하를 가지는 제j 신호선(RXj)을 통해 노이즈가 차단되며, 상대적으로 작은 부하를 가지는 제j 출력선(Vj)을 통해 전하(즉, 노이즈가 감소된 감지 신호)가 수직 구동부(222)에 곧바로 제공될 수 있다.

도 5에서 트랜지스터들(T_TX, T1, T2)이 P타입 트랜지스터인 것으로 도시되어 있으나, 트랜지스터들(T_TX, T1, T2) 중 적어도 일부는 N타입으로 구성될 수 있으며, 그에 대응하여 센서 화소(SPXL)의 회로 구조가 다양하게 변형될 수 있다.

다시 도 4를 참조하면, 수직 구동부(222)는 적분 회로들을 포함할 수 있다. 적분 회로들은 입력 단자들(OTj-1, OTj, OTj+1)을 통해 출력선들(Vj-1, Vj, Vj+1)에 각각 연결되며, 출력 신호들(VOUTj-1, VOUTj, VOUTj+1)을 각각 생성할 수 있다. 적분 회로들은 상호 실질적으로 동일하므로, 적분 회로들을 포괄하여 제j 출력선(Vj)에 연결되는 적분 회로를 설명하기로 한다.

적분 회로(또는, 수직 구동부(222))는 증폭기(AMP), 커패시터(CF), 및 스위치(SW)를 포함할 수 있다. 증폭기(AMP)의 제1 입력 단자(예를 들어, 정극성(+) 입력 단자)는 제j 입력 단자(OTj)를 통해 제j 출력선(Vj)에 연결되고, 증폭기(AMP)의 제2 입력 단자(예를 들어, 부극성(-) 입력 단자)에는 기준 전압(VREF)이 인가될 수 있다.

커패시터(CF)는 증폭기(AMP)의 제1 입력 단자 및 출력 단자 사이에 연결되며, 스위치(SW)는 커패시터(CF)에 병렬로 연결될 수 있다.

스위치(SW)가 턴-오프된 경우, 커패시터(CF)는 증폭기(AMP)의 제1 입력 단자에 제공되는 전하(즉, 감지 신호)가 적분되며, 증폭기(AMP)는 출력 단자를 통해 적분된 감지 신호, 즉, 제j 출력 신호(VOUTj)를 출력할 수 있다.

스위치(SW)가 턴-온된 경우, 커패시터(CF)가 초기화될 수 있다.

도 4 및 도 5를 참조하여 설명한 바와 같이, 센서 화소(SPXL)는 신호선(RXj)의 서브선들(RX_S1, RX_S2) 사이에 연결되는 제1 및 제2 트랜지스터들(T1, T2)을 포함하고, 제1 및 제2 트랜지스터들(T1, T2)를 이용하여 신호선(RXj)을 통해 유입되는 노이즈 및 광 센서(PSC)로부터 유입되는 노이즈(또는, 누설 전류)를 감소시키거나 차단할 수 있다. 따라서, 입력 감지 장치(ISD)의 센싱 감도가 향상될 수 있다.

도 6은 도 5의 센서 화소의 동작을 설명하는 파형도이다.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 제i 구동 신호(SCANi)는 제i 구동선(Hi)에 제공되며, 출력 신호(Vout)는 제j 출력선(Vj)에 대응할 수 있다. 즉, 출력 신호(Vout)는 제j 출력선(Vj)에 연결된 적분 회로를 통해 출력되는 제j 출력 신호(VOUTj)일 수 있다.

제1 시점(t1)에서, 제i 구동 신호(SCANi)는 논리 하이 레벨(또는, 게이트 오프 전압 레벨)로부터 논리 로우 레벨(또는, 게이트 온 전압 레벨)을 가지도록 변화될 수 있다.

이 경우, 센서 화소(SPXL)의 전송 트랜지스터(T_TX), 제1 트랜지스터(T1), 및 제2 트랜지스터(T2)가 턴-온되고, 포토 다이오드(PD)에서 생성된 전하(또는, 전류)가 전송 트랜지스터(T_TX), 제1 노드(N1), 제1 트랜지스터(T1), 제2 트랜지스터(T2) 및 제j 신호선(RXj)(또는, 제1 서브선(RX_S1) 및 제2 서브선(RX_S2))을 통해 제j 출력선(Vj)에 전달될 수 있다.

도 4를 참조하여 설명한 적분 회로는 제j 출력선(Vj)을 통해 제공되는 전하를 적분하고, 이에 따라, 출력 신호(Vout)의 전압 레벨은 점진적으로 상승하며, 특정 전압 레벨에서 포화될 수 있다.

골(valley)에 대응하는 반사광이 센서 화소(SPXL)에 입사되는 경우, 출력 신호(Vout)는 제1 곡선(WF1)을 따라 변화하며, 제1 전압 레벨(Vvalley)을 가질 수 있다. 이와 달리, 융선(ridge)에 대응하는 반사광이 센서 화소(SPXL)에 입사되는 경우, 출력 신호(Vout)는 제2 곡선(WF2)을 따라 변화하며, 제2 전압 레벨(Vridge)을 가질 수 있다. 제2 전압 레벨(Vridge)은 제1 전압 레벨(Vvalley)보다 낮을 수 있다.

한편, 입력 감지 장치(ISD)(또는, 센서 어레이(PS))에 노이즈가 유입되는 경우, 융선(ridge)에 대응하는 출력 신호(Vout)가, 제2 곡선(WF2)과는 다른 제3 곡선(WF3)을 따라 변화하며, 제3 전압 레벨(Vnoise)을 가질 수 있다. 이 경우, 신호 대 잡음비가 감소하고(예를 들어, "(Vvalley - Vridge) / Vnoise"의 값이 감소하고), 융선(ridge)이 제대로 감지되지 못할 수 있다.

따라서, 센서 화소(SPXL)는 신호선(RXj-1)의 서브선들(RX_S1, RX_S2) 사이에 연결되는 제1 및 제2 트랜지스터들(T1, T2)를 통해 노이즈를 감소시키고, 입력 감지 장치(ISD)의 센싱 감도(또는, 신호 대 잡음비)가 향상될 수 있다.

도 7은 도 5의 센서 화소에 의한 노이즈의 변화를 설명하는 도면이다.

도 4, 도 5 및 도 7을 참조하면, 센서 화소(SPXL)가 제1 및 제2 트랜지스터들(T1, T2)을 포함하지 않는 경우, 제j 신호선(RXj)의 부하(LOAD)는 100%로 표현될 수 있다. 예를 들어, 100%의 부하(LOAD)를 가지는 제j 신호선(RXj)을 통해 유입되는 노이즈(NOISE)의 레벨은 약 8.5 mV 일 수 있다.

제j 신호선(RXj)의 제1 방향(DR1)에서 제1 및 제2 트랜지스터들(T1, T2) 중 적어도 하나에 의하여 SPXL이 전기적으로 차단되고, 이에 따라 제j 신호선(RXj)을 통해 유입되는 노이즈(NOISE)의 레벨이 감소될 수 있다.

도 4 및 도 5를 참조하여 설명한 바와 같이, 각각의 센서 화소(SPXL)가 제1 및 제2 트랜지스터들(T1, T2) 및 (Vj)를 포함하는 경우, 제j 신호선(RXj)(및 이에 연결되는 제j 출력선(RXj))의 부하(LOAD)는 약 50% 이하로 감소되며, 이 경우, 제j 신호선(RXj)을 통해 유입되는 노이즈(NOISE)의 레벨은 감소될 수 있다. 예를 들어, 노이즈(NOISE)의 레벨은 약 5 mV 이하로 감소될 수 있다.

도 8은 도 3의 입력 감지 장치의 다른 예를 나타내는 회로도이다.

도 3, 도 4, 도 5 및 도 8을 참조하면, 적어도 하나의 센서 화소(SPXL)가 제1 및 제2 트랜지스터들(T1, T2) 중 하나의 트랜지스터만을 포함한다는 점에서, 도 8의 입력 감지 장치(ISD_1)(또는, 센서 어레이(PS_1))는 도 4의 입력 감지 장치(ISD)(또는, 센서 어레이(PS))와 상이하다.

도 8에 도시된 바와 같이, 제j 신호선(Vj)에 연결되고 수직 구동부(222)로부터 가장 이격된 제1 센서 화소(SPXL1)는 도 5를 참조하여 설명한 제2 트랜지스터(T2)를 포함하고, 제1 트랜지스터(T1)를 포함하지 않을 수 있다.

또한, 제j 신호선(Vj)에 연결되고 수직 구동부(222)에 가장 인접한 제n 센서 화소(SPXLn)는 도 5를 참조하여 설명한 제1 트랜지스터(T1)를 포함하고, 제2 트랜지스터(T2)를 포함하지 않을 수 있다.

제j 신호선(Vj)에 연결되고 제1 센서 화소(SPXL1) 및 제n 센서 화소(SPXLn) 사이에 위치하는 임의의 센서 화소는, 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한 바와 같이, 제1 및 제2 트랜지스터들(T1, T2) 모두를 포함할 수 있다.

도 8을 참조하여 설명한 바와 같이, 입력 감지 장치(ISD_1)는 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한 센서 화소(SPXL)와 다른 화소 구조를 가지는 적어도 하나의 센서 화소(예를 들어, 제1 센서 화소(SPXL1) 및/또는 제n 센서 화소(SPXLn))를 포함할 수 있다.

도 9a 및 도 9b는 도 3의 입력 감지 장치에 포함된 센서 어레이의 일 예를 나타내는 회로도들이다. 도 9a 및 도 9b에는 i-1번째 내지 i+1번째 센서 화소행들 및 j번째 센서 화소열에 포함된 센서 화소들(SPXLi-1, SPXLi, SPXLi+1)이 도시되었다.

도 3, 도 4, 도 9a 및 도 9b를 참조하면, 센서 화소들(SPXLi-1, SPXLi, SPXLi+1)은 제1 트랜지스터(T1) 또는 제2 트랜지스터(T2)를 포함한다는 점에서, 도 9a 및 도 9b의 센서 어레이(PS_2)는 도 4에 도시된 센서 어레이(PS)와 상이하다.

센서 어레이(PS_2)는 k번째 센서 화소 그룹(G_SPXLk)(단, k는 n보다 작은 양의 정수)을 포함하고, k번째 센서 화소 그룹(G_SPXLk)은 센서 화소들(SPXLi-1, SPXLi) 및 이들에 포함된 한 쌍의 제1 및 제2 트랜지스터들(T1, T2)을 포함할 수 있다.

도 9a에 도시된 바와 같이, k번째 센서 화소 그룹(G_SPXLk)은 제i-1 센서 화소(SPXLi-1) 및 제i 센서 화소(SPXLi), 즉, 2개의 센서 화소들을 포함할 수 있다.

제i-1 센서 화소(SPXLi-1)(또는, 홀수번째 센서 화소)는 제i-1 광 센서(PSCi-1) 및 제1 트랜지스터(T1)를 포함하고, 제2 트랜지스터(T2)를 포함하지 않을 수 있다.

제i-1 광 센서(PSCi-1)는 전원선(PL1), 제i-1 구동선(Hi-1), 및 제2 서브선(RX_S2)에 연결될 수 있다. 제i-1 광 센서(PSCi-1)는, 제1 노드(N1) 대신 제2 서브선(RX_S2)에 연결된다는 점을 제외하고, 도 5를 참조하여 설명한 광 센서(PSC)와 실질적으로 동일하므로, 중복되는 설명은 반복하지 않기로 한다. 제1 서브선(RX_S1), 제2 서브선(RX_S2), 제3 서브선(RX_S3), 및 제4 서브선(RX_S4)은 제j 신호선(RXj)에 포함될 수 있다.

제i-1 센서 화소(SPXLi-1)의 제1 트랜지스터(T1)는 제1 서브선(RX_S1)에 연결되는 제1 전극, 제2 서브선(RX_S2)(또는, 제i-1 광 센서(PSCi-1)의 전송 트랜지스터(T_TX)의 제2 전극)에 연결되는 제2 전극, 및 제i-1 구동선(Hi-1)에 연결되는 게이트 전극을 포함할 수 있다.

제i 센서 화소(SPXLi)(또는, 짝수번째 센서 화소)는 제i 광 센서(PSCi) 및 제2 트랜지스터(T2)를 포함하고, 제1 트랜지스터(T1)를 포함하지 않을 수 있다.

제i 광 센서(PSCi)는 전원선(PL1), 제i 구동선(Hi), 및 제2 서브선(RX_S2)에 연결될 수 있다. 제i 광 센서(PSCi)는 제i-1 광 센서(PSCi-1)와 실질적으로 동일할 수 있다. 즉, 제i 광 센서(PSCi)(또는, 제i 센서 화소(SPXLi)) 및 제i-1 광 센서(PSCi-1)(또는, 제i-1 센서 화소(SPXLi-1))는 제2 서브선(RX_S2)을 통해 직접적으로 연결되며, 제i 광 센서(PSCi) 및 제i-1 광 센서(PSCi-1) 사이에 이들을 연결하거나 분리하기 위한 별도의 트랜지스터가 배치되지 않을 수 있다.

제i 센서 화소(SPXLi)의 제2 트랜지스터(T2)는 제2 서브선(RX_S2)에 연결되는 제1 전극(또는, 제i 광 센서(PSCi)의 전송 트랜지스터(T_TX)의 제2 전극)에 연결되는 제2 전극, 및 제i 구동선(Hi)에 연결되는 게이트 전극을 포함할 수 있다.

한편, 제j 출력선(Vj)은 제1 서브선(RX_S1) 및 제3 서브선(RX_S3)에 연결되며, 제2 서브선(RX_S2) 및 제4 서브선(RX_S4)에 직접적으로 연결되지 않을 수 있다.

즉, 제j 신호선(RXj)에 대한 노이즈 방지 기능을 수행하는 제1 트랜지스터(T1) 및 제2 트랜지스터(T2)는, 도 5를 참조하여 설명한 센서 화소(SPX)마다 구비되는 대신에, 센서 화소 그룹(예를 들어, 2개의 센서 화소들을 포함하는 센서 화소 그룹)마다 구비될 수 있다.

이 경우, 센서 어레이(PS_2)(또는, 입력 감지 장치)에 구비되는 트랜지스터들의 개수가 감소될 수 있다.

제i+1 센서 화소(SPXLi+1)는 k번째 센서 화소 그룹(G_SPXLk)과는 다른 센서 화소 그룹에 포함되며, 제i-1 센서 화소(SPXLi-1)와 유사하게, 제i+1 광 센서(PSCi+1)와, 제3 서브선(RX_S3) 및 제4 서브선(RX_S4) 사이에 연결되는 제1 트랜지스터(T1)를 포함할 수 있다.

도 9a를 참조하여 설명한 바와 같이, 복수의 센서 화소들을 포함하는 센서 화소 그룹(또는, 센서 화소 그룹들 각각)은 한 쌍의 제1 및 제2 트랜지스터들(T1, T2)을 포함할 수도 있다. 따라서, 센서 어레이(PS_2)에 구비되는 제1 및 제2 트랜지스터들(T1, T2)가 감소되고, 제조 비용이 절감되거나, 센서 화소의 집적도가 상대적으로 향상될 수 있다.

한편, 도 9a에서 k번째 센서 화소 그룹(G_SPXLk) 내 제i-1 센서 화소(SPXLi-1)(또는, 제i-1 광 센서(PSCi-1)) 및 제i 센서 화소(SPXLi)(또는, 제i 광 센서(PSCi))는 제2 서브선(RX_S2)을 통해 전기적으로 연결되는 것으로 도시되어 있으나, k번째 센서 화소 그룹(G_SPXLk)의 구성이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 도 9b에 도시된 바와 같이, 제j 신호선(RXj)은 제1 서브선(RX_S1) 및 제3 서브선(RX_S3)(즉, 홀수번째 서브선들)만을 포함하고, 제2 서브선(RX_S2) 및 제4 서브선(RX_S4)(즉, 짝수번째 서브선들, 또는, 제j 출력선(Vj)과 직접적으로 연결되지 않는 서브선들)을 포함하지 않고, k번째 센서 화소 그룹(G_SPXLk) 내 제i-1 센서 화소(SPXLi-1) 및 제i 센서 화소(SPXLi)는 직접적으로 연결되지 않을 수도 있다.

도 10은 도 1a의 표시 장치에 포함되는 입력 감지 장치의 다른 예를 나타내는 블록도이다. 입력 감지 장치(ISD_2)는 센서 어레이(PS_3) 및 입력 검출부(220)를 포함하여 구성될 수 있다.

도 1a, 도 3 및 도 10을 참조하면, 도 10의 입력 감지 장치(ISD_2)는 센서 어레이(PS_3), 수평 구동부(221_1) 및 그룹 구동선들(GH1 내지 GHp, 단 p는 n보다 작은 양의 정수)를 포함한다는 점에서, 도 3의 입력 감지 장치(ISD)와 상이하다. 센서 어레이(PS_3), 수평 구동부(221_1) 및 그룹 구동선들(GH1 내지 GHp)를 제외하고, 도 10의 입력 감지 장치(ISD_2)는 도 3의 입력 감지 장치(ISD)와 실질적으로 동일하거나 유사하므로, 중복되는 설명은 반복하지 않기로 한다.

센서 어레이(PS_3)는 센서 화소 그룹(G_SPXL_1)(또는, 센서 화소 그룹들)을 포함하고, 센서 화소 그룹(G_SPXL_1)은 복수의 센서 화소들(SPXL1_1 내지 SPXLq_1, 단, q는 2 이상의 정수)을 포함할 수 있다.

센서 화소 그룹(G_SPXL_1) 내 센서 화소들(SPXL1_1 내지 SPXLq_1)의 구체적인 구성에 대해서는 도 11을 참조하여 후술한다.

수평 구동부(221_1)는 그룹 구동선들(GH1 내지 GHp)(또는, 제2 구동선들)을 통해 센서 화소 그룹(G_SPXL_1)에 연결될 수 있다. 수평 구동부(221_1)는 시프트 레지스터나 어드레스 디코더 등으로 구성되며, 그룹 구동선들(GH1 내지 GHp)에 그룹 구동 신호(또는, 그룹 구동 신호들, 또는 제1 구동 신호)을 순차적으로 인가할 수 있다. 여기서, 그룹 구동 신호는 센서 화소 그룹(G_SPXL_1)을 선택 구동하기 위한 신호일 수 있다. 센서 화소 그룹(G_SPXL_1)에 포함된 센서 화소들(SPXL1_1 내지 SPXLq_1)은 동일한 그룹 구동 신호를 수신할 수 있다.

또한, 수평 구동부(221_1)는 구동선들(H1 내지 Hn)(또는, 제1 구동선들)을 통해 센서 화소들(SPXL1_1 내지 SPXLq_1)에 각각 연결될 수 있다. 수평 구동부(221)는 구동선들(H1 내지 Hn)에 구동 신호(또는, 구동 신호들, 또는 제2 구동 신호)을 순차적으로 인가할 수 있다.

수평 구동부(221)로부터 제공되는 그룹 구동 신호 및 구동 신호에 의해 선택된 센서 화소들(SPXL1_1 내지 SPXLq_1) 각각은, 내부의 광전 소자를 이용하여 광을 감지하고, 감지된 광에 대응하는 전기적 신호를 출력한다.

도 11은 도 10의 입력 감지 장치에 포함된 센서 어레이의 일 예를 나타내는 회로도이다. 도 11에는 k번째 센서 화소 그룹(G_SPXLk_1, 단, k는 양의 정수)에 포함되고 i-1번째 내지 i+1번째 센서 화소행들 및 j번째 센서 화소열에 포함된 센서 화소들(SPXLi-1_1, SPXLi_1, SPXLi+1_1)이 도시되었다.

도 11을 참조하면, k번째 센서 화소 그룹(G_SPXLk_1)은 제i-1 센서 화소(SPXLi-1_1), 제i 센서 화소(SPXLi_1), 및 제i+1 센서 화소(SPXLi+1_1)를 포함할 수 있다. 즉, k번째 센서 화소 그룹(G_SPXLk_1)은 3개의 센서 화소들(SPXLi-1_1, SPXLi_1, SPXLi+1_1)을 포함할 수 있다(즉, q는 3). 다만, 이는 예시적인 것으로, k번째 센서 화소 그룹(G_SPXLk_1)에 포함된 센서 화소들의 개수가 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, k번째 센서 화소 그룹(G_SPXLk_1)에 포한된 센서 화소들의 개수는 2개, 또는 4개 이상 일 수도 있다.

제i-1 센서 화소(SPXLi-1_1)는 제i-1 광 센서(PSCi-1) 및 제1 트랜지스터(T1)를 포함할 수 있다.

제i-1 광 센서(PSCi-1)는 전원선(PL1), 제i-1 구동선(Hi-1), 및 제2 서브선(RX_S2_1)에 연결되며, 제i-1 구동선(Hi-1)을 통해 제공되는 구동 신호에 응답하여 구동될 수 있다. 제i-1 광 센서(PSCi-1)는, 도 9a를 참조하여 설명한 제i-1 광 센서(PSCi-1)와 실질적으로 동일하므로, 중복되는 설명은 반복하지 않기로 한다. 제1 서브선(RX_S1_1), 제2 서브선(RX_S2_1), 및 제3 서브선(RX_S3_1)은 제j 신호선(RXj)에 포함될 수 있다.

제i-1 센서 화소(SPXLi-1_1)의 제1 트랜지스터(T1)는 제1 서브선(RX_S1_1)에 연결되는 제1 전극, 제2 서브선(RX_S2_1)(또는, 제i-1 광 센서(PSCi-1)의 전송 트랜지스터(T_TX)의 제2 전극)에 연결되는 제2 전극, 및 제k 그룹 구동선(GHk)에 연결되는 게이트 전극을 포함할 수 있다.

제i 센서 화소(SPXLi_1)는 제i 광 센서(PSCi)를 포함하고, 제1 및 제2 트랜지스터들(T1, T2)을 포함하지 않을 수 있다.

제i 광 센서(PSCi)는 전원선(PL1), 제i 구동선(Hi), 및 제2 서브선(RX_S2_1)에 연결되며, 제i 구동선(Hi)을 통해 제공되는 구동 신호에 응답하여 구동될 수 있다. 제i 광 센서(PSCi)는 제i-1 광 센서(PSCi-1)와 실질적으로 동일할 수 있다.

제i+1 센서 화소(SPXLi+1_1)는 제i+1 광 센서(PSCi+1) 및 제2 트랜지스터(T2)를 포함할 수 있다.

제i+1 광 센서(PSCi+1)는 전원선(PL1), 제i+1 구동선(Hi+1), 및 제2 서브선(RX_S2_1)에 연결되며, 제i+1 구동선(Hi+1)을 통해 제공되는 구동 신호에 응답하여 구동될 수 있다. 제i+1 광 센서(PSCi-1)는, 도 9a를 참조하여 설명한 제i 광 센서(PSCi)와 실질적으로 동일하거나 유사할 수 있다.

이 경우, 제i-1 광 센서(PSCi-1)(또는, 제i-1 센서 화소(SPXLi-1_1)), 제i 광 센서(PSCi)(또는, 제i 센서 화소(SPXLi_1)), 및 제i+1 광 센서(PSCi+1)(또는, 제i+1 센서 화소(SPXLi+1_1))는 제2 서브선(RX_S2_1)을 통해 상호 직접적으로 연결되며, 제i-1 광 센서(PSCi-1), 제i 광 센서(PSCi), 및 제i+1 광 센서(PSCi+1) 사이에 이들을 연결하거나 분리하기 위한 별도의 트랜지스터가 배치되지 않을 수 있다.

제i+1 센서 화소(SPXLi+1_1)의 제2 트랜지스터(T2)는 제2 서브선(RX_S2_1)(또는, 제i+1 광 센서(PSCi+1)의 전송 트랜지스터(T_TX)의 제2 전극)에 연결되는 제1 전극, 제3 서브선(RX_S3_1)에 연결되는 제2 전극, 및 제k 그룹 구동선(GHk)에 연결되는 게이트 전극을 포함할 수 있다.

한편, 제j 출력선(Vj)은 제1 서브선(RX_S1_1) 및 제3 서브선(RX_S3_1)에 연결되며, 제2 서브선(RX_S2_1)에 직접적으로 연결되지 않을 수 있다.

즉, 제j 신호선(RXj)에 대한 노이즈 방지 기능을 수행하는 제1 트랜지스터(T1) 및 제2 트랜지스터(T2)는, 센서 화소 그룹(예를 들어, 3개의 센서 화소들을 포함하는 센서 화소 그룹)마다 구비될 수 있다.

k번째 센서 화소 그룹(G_SPXLk_1) 및 이에 포함된 제i-1 센서 화소(SPXLi-1_1), 제i 센서 화소(SPXLi_1), 및 제i+1 센서 화소(SPXLi+1_1) 각각의 동작을 설명하기 위해 도 12가 참조될 수 있다.

도 12는 도 11의 센서 어레이의 동작을 설명하는 파형도이다.

도 11 및 도 12를 참조하면, 그룹 구동 신호(GSCAN)(또는, 제1 구동 신호)은 제k 그룹 구동선(GHk)(또는, 제1 구동선)에 제공되고, 제i-1 구동 신호(SCANi-1)(또는, 제2 구동 신호)는 제i-1 구동선(Hi-1)에 제공되며, 제i 구동 신호(SCANi)는 제i 구동선(Hi)에 제공되고, 제i+1 구동 신호(SCANi+1)는 제i+1 구동선(Hi+1)에 제공될 수 있다.

제1 구간(P1), 제2 구간(P2), 및 제3 구간(P3)에서, 그룹 구동 신호(GSCAN)는 논리 로우 레벨(또는, 게이트 온 전압 레벨)을 가질 수 있다. 제1 내지 제3 구간(P1 내지 P3)을 제외한 구간에서, 그룹 구동 신호(GSCAN)는 논리 하이 레벨(또는, 게이트 오프 전압 레벨)을 가질 수 있다.

논리 하이 레벨의 그룹 구동 신호(GSCAN)가 제k 그룹 구동선(GHk)에 제공되는 경우(또는, 그룹 구동 신호(GSCAN)가 제k 그룹 구동선(GHk)에 제공되지 않는 경우), k번째 센서 화소 그룹(G_SPXLk_1) 내 제1 트랜지스터(T1) 및 제2 트랜지스터(T2)는 턴-오프 상태를 유지하며, 제i-1 센서 화소(SPXLi-1_1), 제i 센서 화소(SPXLi_1), 및 제i+1 센서 화소(SPXLi+1_1)(및 제2 서브선(RX_S2_1))를 제1 서브선(RX_S1_1) 및 제3 서브선(RX_S3_1)(및 제j 출력선(Vj))로부터 전기적으로 분리할 수 있다. 또한, 제1 서브선(RX_S1_1), 제2 서브선(RX_S2_1), 및 제3 서브선(RX_S3_1)은 상호 전기적으로 분리되며, 제j 신호선(RXj)을 통해 노이즈가 유입될 가능성 및 노이즈의 크기가 감소될 수 있다.

논리 로우 레벨의 그룹 구동 신호(GSCAN)가 제k 그룹 구동선(GHk)에 제공되는 경우, k번째 센서 화소 그룹(G_SPXLk_1) 내 제1 트랜지스터(T1) 및 제2 트랜지스터(T2)는 턴-온되고, 제i-1 센서 화소(SPXLi-1_1), 제i 센서 화소(SPXLi_1), 및 제i+1 센서 화소(SPXLi+1_1)를 제2 서브선(RX_S2_1)을 통해 제j 출력선(Vj)에 전기적으로 연결할 수 있다. 이 경우, k번째 센서 화소 그룹(G_SPXLk_1)을 제외한 다른 센서 화소 그룹들(및 이에 대응하는 서브선들)은 제j 출력선(Vj)으로부터 전기적으로 분리된 상태를 유지할 수 있다.

제1 구간(P1)에서, 제i-1 구동 신호(SCANi-1)는 논리 로우 레벨을 가지며, 도 6을 참조하여 설명한 바와 같이, 제i-1 센서 화소(SPXLi-1_1)(또는, 제i-1 광 센서(PSCi-1))로부터 광전 변환된 전하(또는, 감지 신호)가 제2 서브선(RX_S2_1), 제1 및 제2 트랜지스터들(T1, T2), 및 제1 및 제3 서브선들(RX_S1_1, RX_S3_1)을 통해 제j 출력선(Vj)에 전달될 수 있다.

유사하게, 제2 구간(P2)에서, 제i 구동 신호(SCANi)는 논리 로우 레벨을 가지며, 제i 센서 화소(SPXLi_1)(또는, 제i 광 센서(PSCi))로부터 광전 변환된 전하가 제2 서브선(RX_S2_1), 제1 및 제2 트랜지스터들(T1, T2), 및 제1 및 제3 서브선들(RX_S1_1, RX_S3_1)을 통해 제j 출력선(Vj)에 전달될 수 있다.

제3 구간(P3)에서, 제i+1 구동 신호(SCANi+1)는 논리 로우 레벨을 가지며, 제i+1 센서 화소(SPXLi+1_1)(또는, 제i+1 광 센서(PSCi+1))로부터 광전 변환된 전하가 제j 출력선(Vj)에 전달될 수 있다.

도 11 및 도 12를 참조하여 설명한 바와 같이, 복수의 센서 화소들을 포함하는 센서 화소 그룹은 한 쌍의 제1 및 제2 트랜지스터들(T1, T2)을 포함할 수도 있다. 따라서, 센서 어레이(PS_3)에 구비되는 제1 및 제2 트랜지스터들(T1, T2)가 감소되고, 제조 비용이 절감되거나, 센서 화소의 집적도가 상대적으로 향상될 수 있다.

한편, k번째 센서 화소 그룹(G_SPXLk_1)이 2개의 센서 화소들을 포함하는 경우, k번째 센서 화소 그룹(G_SPXLk_1) 내에서 제i 센서 화소(SPXLi_1)가 생략될 수 있다. 즉, k번째 센서 화소 그룹(G_SPXLk_1)은 제i-1 센서 화소(SPXLi-1_1) 및 제i+1 센서 화소(SPXLi+1_1)에 대응하는 2개의 센서 화소들만을 포함할 수 있다.

이와 달리, k번째 센서 화소 그룹(G_SPXLk_1)이 4개 이상의 센서 화소들을 포함하는 경우, k번째 센서 화소 그룹(G_SPXLk_1) 내에서 제i 센서 화소(SPXLi_1)가 복수 개로 구비될 수 있다. 즉, k번째 센서 화소 그룹(G_SPXLk_1)은 제i-1 센서 화소(SPXLi-1_1) 및 제i+1 센서 화소(SPXLi+1_1) 사이에, 제i 센서 화소(SPXLi_1)와 실질적으로 동일한 2개 이상의 센서 화소들을 포함할 수도 있다.

지금까지 참조한 도면과 기재된 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

1000: 표시 장치 100: 표시 패널
200: 구동부 210: 패널 구동부
220: 입력 검출부 221: 수평 구동부
222: 수직 구동부 223: 제어부
GH: 그룹 구동선 G_SPXL: 센서 화소 그룹
H: 구동선 ISD: 입력 감지 장치
PL1: 전원선 PS: 센서 어레이
PSC: 광 센서 RX: 신호선
RX_S: 서브선 SPXL: 센서 화소
V: 출력선

Claims

전원선;
구동선들;
복수의 서브선들을 포함하는 제1 신호선;
상기 서브선들에 연결되는 제2 신호선; 및
상기 전원선, 상기 구동선들, 및 상기 제1 신호선에 연결되는 센서 화소들을 포함하고,
상기 센서 화소들 중 적어도 하나의 센서 화소는,
상기 구동선을 통해 제공되는 구동 신호에 응답하여 광전 변환된 전하를 상기 전원선으로부터 제1 노드로 전달하는 광 센서;
상기 서브선들 중 제1 서브선 및 상기 제1 노드 사이에 연결되며, 상기 구동선에 연결되는 게이트 전극을 포함하는 제1 트랜지스터; 및
상기 서브선들 중 제2 서브선 및 상기 제1 노드 사이에 연결되며, 상기 구동선에 연결되는 게이트 전극을 포함하는 제2 트랜지스터를 포함하는, 입력 감지 장치.
제1 항에 있어서, 상기 광 센서는,
상기 전원선 및 제1 노드 사이에 연결되는 포토 다이오드; 및
상기 포토 다이오드 및 상기 제1 노드 사이에 연결되고, 상기 구동선들 중 대응되는 구동선에 연결되는 게이트 전극을 포함하는 전송 트랜지스터를 포함하는, 입력 감지 장치.
제1 항에 있어서, 상기 서브선들은 제1 방향으로 연장하고, 상기 제1 방향을 따라 배열되며,
상기 제2 신호선은 상기 제1 신호선에 평행하게 배열되고,
상기 구동선들은 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장하며 상기 제1 방향을 따라 배열되는, 입력 감지 장치.
제3 항에 있어서, 상기 제2 신호선은 상기 제1 서브선 및 상기 제2 서브선 각각에 연결되는, 입력 감지 장치.
제3 항에 있어서, 상기 제2 신호선의 폭은 상기 제1 신호선의 폭보다 큰, 입력 감지 장치.
제1 항에 있어서,
상기 구동선들에 연결되며 상기 구동선들에 상기 구동 신호를 순차적으로 공급하는 제1 구동부; 및
상기 제2 신호선에 연결되는 제2 구동부를 더 포함하는, 입력 감지 장치.
제6 항에 있어서, 상기 센서 화소들 중 상기 제2 구동부로부터 가장 이격된 제1 센서 화소는, 상기 광 센서 및 상기 제2 트랜지스터를 포함하되, 상기 제1 트랜지스터를 포함하지 않는, 입력 감지 장치.
제6 항에 있어서, 상기 센서 화소들 중 상기 제2 구동부와 가장 인접한 센서 화소는, 상기 광 센서 및 상기 제1 트랜지스터를 포함하되, 상기 제2 트랜지스터를 포함하지 않는, 입력 감지 장치.
전원선;
구동선들;
제1 서브선, 제2 서브선, 및 제3 서브선을 포함하는 제1 신호선;
상기 제1 신호선에 연결되는 제2 신호선; 및
상기 전원선, 상기 구동선들, 및 상기 제1 신호선에 연결되는 센서 화소 그룹들을 포함하고,
상기 센서 화소 그룹들 중 적어도 하나의 센서 화소 그룹은,
각각이 상기 구동선들 중 대응되는 구동선을 통해 제공되는 구동 신호에 응답하여 광전 변환된 전하를 상기 전원선으로부터 상기 제2 서브선으로 전달하는 복수의 광 센서들; 및
상기 제1 서브선 및 상기 제2 서브선 사이에 연결되며, 상기 구동선들 중 제1 구동선에 연결되는 게이트 전극을 포함하는 제1 트랜지스터을 포함하는, 입력 감지 장치.
제9 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 센서 화소 그룹은,
상기 제3 서브선 및 상기 제2 서브선 사이에 연결되며, 상기 구동선들 중 제2 구동선에 연결되는 게이트 전극을 포함하는 제2 트랜지스터를 더 포함하는, 입력 감지 장치.
제10 항에 있어서, 상기 제1 내지 제3 서브선들은 제1 방향으로 연장하고, 상기 제1 방향을 따라 배열되며,
상기 제2 신호선은 상기 제1 신호선에 평행하게 배열되고,
상기 구동선들은 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장하며 상기 제1 방향을 따라 배열되는, 입력 감지 장치.
제10 항에 있어서, 상기 광 센서들은, 제1 광 센서 및 제2 광 센서를 포함하고,
상기 제1 및 제2 광 센서들 각각은,
상기 전원선 및 제2 서브선 사이에 연결되는 포토 다이오드; 및
상기 포토 다이오드 및 상기 제2 서브선 사이에 연결되고, 상기 구동선들 중 대응되는 구동선에 연결되는 게이트 전극을 포함하는 전송 트랜지스터를 포함하는, 입력 감지 장치.
제12 항에 있어서, 상기 제2 신호선은 상기 제1 서브선 및 상기 제3 서브선 각각에 직접적으로 연결되며, 상기 제2 서브선에 직접적으로 연결되지 않는, 입력 감지 장치.
제10 항에 있어서, 상기 광 센서들은, 제1 광 센서, 제2 광 센서, 및 제3 광 센서를 포함하고,
상기 제1 내지 제3 광 센서들 각각은,
상기 전원선 및 제2 서브선 사이에 연결되는 포토 다이오드; 및
상기 포토 다이오드 및 상기 제2 서브선 사이에 연결되고, 상기 구동선들 중 대응되는 구동선에 연결되는 게이트 전극을 포함하는 전송 트랜지스터를 포함하는, 입력 감지 장치.
제14 항에 있어서, 상기 제2 구동선은 상기 제1 구동선과 동일하며,
상기 제2 구동선은 상기 제1 내지 제3 광 센서들 각각의 전송 트랜지스터의 게이트 전극에 연결되는 구동선과 다른, 입력 감지 장치.
제15 항에 있어서, 상기 제1 구동선에 게이트 온 전압 레벨의 제1 구동 신호가 인가되는 동안, 상기 제1 내지 제3 광 센서들에 게이트 온 전압 레벨의 제2 구동 신호가 순차적으로 제공되는, 입력 감지 장치.
영상을 표시하는 복수의 화소들을 포함하는 표시 패널; 및
상기 표시 패널의 일 면에 배치되어 광을 감지하는 입력 감지 패널을 포함하고,
상기 입력 감지 패널은,
전원선;
구동선들;
복수의 서브선들을 포함하는 제1 신호선;
상기 서브선들에 연결되는 제2 신호선; 및
상기 전원선, 상기 구동선들, 및 상기 제1 신호선에 연결되는 센서 화소들을 포함하고,
상기 센서 화소들 중 제1 센서 화소는,
상기 전원선에 연결되는 제1 전극을 포함하는 포토 다이오드;
상기 포토 다이오드의 제2 전극에 연결되는 제1 전극, 및 상기 구동선들 중 제1 구동선에 연결되는 게이트 전극을 포함하는 전송 트랜지스터; 및
상기 서브선들 중 제1 서브선에 연결되는 제1 전극, 상기 전송 트랜지스터의 제2 전극에 연결되는 제2 전극, 및 상기 제1 구동선에 연결되는 게이트 전극을 포함하는 제1 트랜지스터를 포함하고,
상기 센서 화소들 중 제2 센서 화소는,
상기 전원선에 연결되는 제1 전극을 포함하는 포토 다이오드;
상기 포토 다이오드의 제2 전극에 연결되는 제1 전극, 및 상기 구동선들 중 제2 구동선에 연결되는 게이트 전극을 포함하는 전송 트랜지스터; 및
상기 전송 트랜지스터의 제2 전극에 연결되는 제1 전극, 상기 서브선들 중 제3 서브선에 연결되는 제2 전극, 및 상기 제2 구동선에 연결되는 게이트 전극을 포함하는 제2 트랜지스터를 포함하는, 표시 장치.
제17 항에 있어서, 상기 서브선들은 제1 방향으로 연장하고, 상기 제1 방향을 따라 배열되며,
상기 제2 신호선은 상기 제1 신호선에 평행하게 배열되고,
상기 구동선들은 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장하며 상기 제1 방향을 따라 배열되는, 표시 장치.
제17 항에 있어서, 상기 제1 트랜지스터의 제2 전극은, 상기 서브선들 중 제2 서브선을 통해 상기 제2 트랜지스터의 제2 전극에 연결되며,
상기 제2 서브선은 상기 제1 서브선 및 상기 제3 서브선 사이에 위치하는, 표시 장치.
제19 항에 있어서, 상기 제2 신호선은 상기 제1 서브선 및 상기 제3 서브선 각각에 직접적으로 연결되며, 상기 제2 서브선에 직접적으로 연결되지 않는, 표시 장치.