KR20220000367U - 지문 감지 기능을 가지는 디스플레이 장치 - Google Patents

지문 감지 기능을 가지는 디스플레이 장치 Download PDF

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야오-리 황
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에지스 테크놀러지 인코포레이티드
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Abstract

디스플레이 장치는 광원 모듈, 액정층, 구동회로층, 컬러필터층 및 다수 개의 스페이서를 포함한다. 광원 모듈은 지문 정보를 갖는 빔을 생성하기 위하여 손가락에 조명 빔을 제공할 수 있다. 액정층은 조명 빔의 전달 경로 상에 배치된다. 액정층은 상부면과 하부면을 구비한다. 구동회로층은 액정층의 하부면에 배치된다. 구동회로층은 감지 빔을 수신하기 위한 다수 개의 감광 소자를 포함한다. 컬러필터층은 액정층의 상부면에 배치된다. 컬러필터층은 기판 및 다수 개의 광 필터 유닛을 포함한다. 기판은 다수 개의 개구를 포함하며, 다수 개의 개구의 위치는 수직 방향으로 다수 개의 감광 소자의 위치에 중첩한다. 다수 개의 스페이서는 다수 개의 개구 주위에 위치하며, 다수 개의 스페이서는 각각 다수 개의 개구 주위로부터 하부면을 향해 연장된다.

Description

지문 감지 기능을 가지는 디스플레이 장치{DISPLAY DEVICE WITH FINGERPRINT SENSING FUNCTION}
본 고안은 전자 장치에 관한 것으로서, 특히 지문 감지 기능을 가지는 디스플레이 장치에 관한 것이다.
현재 시판되는 LCD 전자 장치에는 지문 기능이 내장되어 있지 않다. 따라서 지문 감지 모듈은 add-on 방식으로 디스플레이 스크린의 하부 또는 외측 주변에 부착되어야 한다. 구체적으로, 스마트폰에서, 지문 감지 모듈은 스마트폰의 실체 기능 키 또는 스마트폰 뒷부분 하부의 지문 감지 영역 하부에 설치되어 손가락의 지문 정보를 수집한다.
본 고안은 넓은 면적의 지문 감지 영역을 구비하는 전자 장치를 제공한다.
본 고안은 광원 모듈, 액정층, 구동회로층, 컬러필터층, 다수 개의 스페이서를 포함하는 디스플레이 장치를 포함한다. 광원 모듈은 지문 정보를 갖는 빔을 생성하기 위하여 손가락에 조명 빔을 제공할 수 있다. 액정층은 조명 빔의 전달 경로 상에 배치된다. 액정층은 상부면과 하부면을 구비한다. 구동회로층은 액정층의 하부면에 배치된다. 구동회로층은 감지 빔을 수신하기 위한 다수 개의 감광 소자를 포함한다. 컬러필터층은 액정층의 상부면에 배치된다. 컬러필터층은 기판 및 다수 개의 광 필터 유닛을 포함한다. 기판은 다수 개의 개구를 포함하며, 다수 개의 개구의 위치는 수직 방향으로 다수 개의 감광 소자의 위치에 중첩한다. 다수 개의 스페이서는 다수 개의 개구 주위에 위치하며, 다수 개의 스페이서는 각각 다수 개의 개구 주위로부터 하부면을 향해 연장된다.
본 고안의 일 실시예에서, 상기 다수 개의 감광 소자는 액정층 내로 연장된다.
본 고안의 일 실시예에서, 상기 다수 개의 스페이서의 높이는 액정층의 두께이다.
본 고안의 일 실시예에서, 상기 다수 개의 스페이서는 구동회로층에 연결된다.
본 고안의 일 실시예에서, 상기 다수 개의 스페이서의 연장 길이는 상이하다.
본 고안의 일 실시예에서, 상기 다수 개의 스페이서는 통형 구조를 가진다.
본 고안의 일 실시예에서, 상기 다수 개의 스페이서는 일부 파장 범위의 광을 필터링-아웃(filtering-out)한다.
본 고안의 일 실시예에서, 상기 다수 개의 스페이서는 모든 파장 범위의 광을 차단한다.
본 고안의 일 실시예에서, 상기 다수 개의 스페이서는 다수 개의 차광 입자를 포함한다.
본 고안의 일 실시예에서, 상기 다수 개의 스페이서의 탄성회복률은 80% 이상이다.
전술한 바를 종합하면, 본 고안의 디스플레이 장치에 있어서, 디스플레이 장치는 광원 모듈, 액정층, 구동회로층, 컬러필터층 및 다수 개의 스페이서를 포함하며, 구동회로층의 다수 개의 감광 소자는 액정층 내로 연장된다. 따라서, 내장식 지문 감지 LCD 장치에 응용될 수 있다. 컬러필터층은 기판을 포함하며, 기판은 다수 개의 개구를 포함한다. 이들 개구의 위치는 수직 방향으로 상기 감광 소자의 위치에 중첩된다. 따라서, 감광 소자는 개구를 통하여 전달되는 감지 빔을 수신할 수 있다. 상기 다수 개의 스페이서는 다수 개의 개구 주위에 배치되며, 각각 다수 개의 개구 주위로부터 하부면을 향해 연장된다. 이로써, 액정층으로부터 전달되는 비감지광이 감광 소자로 전달되는 것을 차단할 수 있다. 이로써, 지문 감지 시에, 주변환경의 강한 빛을 차단하고, 노이즈 간섭을 감소시키며, 나아가 감지 효과를 향상시킬 수 있다.
본 고안의 상기 특징과 장점의 보다 명확하고 쉬운 이해를 위하여, 이하에서는 특정 실시예를 들어, 도면을 참조하여 다음과 같이 상세하게 설명한다.
도 1은 본 고안의 일 실시예의 디스플레이 장치의 단면도이다.
도 1은 본 고안의 일 실시예의 디스플레이 장치의 단면도이다. 도 1을 참조하기 바란다. 본 실시예는 광원 모듈(110), 액정층(120), 구동회로층(130), 컬러필터층(140) 및 다수 개의 스페이서(150)를 포함하는 디스플레이 장치(100)를 제공한다. 본 실시예의 디스플레이 장치(100)는 컬러필터층(140) 상부에 배치되는 보호용 커버 플레이트(160)를 더 포함한다. 본 실시예의 디스플레이 장치(100)는 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display, LCD)를 구비하는 전자 장치로서, 예컨대 스마트폰, 태블릿, 컴퓨터 또는 일반적인 디스플레이 등일 수 있으나, 본 고안은 이에 제한되지 아니한다.
광원 모듈(110)은 지문 정보를 갖는 감지 빔(L2)을 생성하기 위하여 손가락에 조명 빔(L1)을 제공한다. 구체적으로, 광원 모듈(110)은 빔을 제공하는 백라이트 모듈로서, 발광소자, 도광판, 반사필름 및/또는 기타 광학 소자로 구성될 수 있으며, 발광소자는 예컨대 냉음극 형광 램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp, CCFL), 유기 발광 다이오드(Organic Light-Emitting Diode, OLED), 미니 LED (Mini Light-Emitting Diode, Mini LED) 또는 마이크로 LED(Micro Light-Emitting Diode, Micro LED)일 수 있으나, 본 고안은 이에 제한되지 아니한다.
액정층(120)은 조명 빔(L1)의 전달 경로 상에 배치된다. 액정층(120)은 상부면(S1)과 하부면(S2)을 가진다. 액정층(120) 내에는 다수 개의 액정 분자가 포함되고, 다수 개의 액정 분자는 인가되는 전압에 의하여 회전하고, 상이한 디스플레이 픽셀 위치에서, 전달된 조명 빔(L)의 통과를 제어할 수 있다.
구동회로층(130)은 액정층(120)에 배치되고, 액정층(120)의 하부면(S2)에 연결된다. 자세하게는, 구동회로층(130)은 감지 빔(L2)을 수신하는 다수 개의 감광 소자(132)를 더 포함하며, 다수 개의 감광 소자(132)는 도 1에 도시된 바와 같이 액정층(120) 내로 연장된다. 다시 말해, 본 실시예는 인 셀(In-Cell) 지문 감지 액정 디스플레이 장치로서, 감광 소자(132)는 액정층(120) 내에 위치한다.
컬러필터층(140)은 액정층(120)에 배치되고, 액정(120)의 상부면(S1)에 연결된다. 컬러필터층(140)은 기판(142) 및 다수 개의 광 필터 유닛(R, G, B)을 포함하며, 그 중 기판(142)은 다수 개의 개구(O)를 포함한다. 광 필터 유닛(R, G, B)은 각각 예컨대 적색광 필터 물질, 녹색광 필터 물질 및 청색광 필터 물질이다. 여기서, 단색광 필터 물질이란 단색광은 통과시키고 다른 색의 광은 반사하는 것을 의미한다. 다수 개의 개구(O)의 위치는 수직 방향으로 다수 개의 감광 소자(132)의 위치와 중첩되고, 개구(O)의 크기(D1)는 감광 소자(132)의 크기보다 크므로, 감광 소자(132)로 하여금 개구(O)를 통해 전달되는 감지 빔(L2)을 수신하도록 할 수 있다.
다수 개의 스페이서(150)는 다수 개의 개구(O) 주위에 배치되며, 각각 다수 개의 개구(O) 주위로부터 하부면(S2)을 향해 연장된다. 스페이서(150)는 컬러필터층(140)과 구동회로층(130)의 간격을 유지하기 위해 지지력을 제공한다. 본 실시예에서, 스페이서(150)의 연장 길이(즉, 수직 방향의 길이)는 액정층(120)의 두께와 동일하다. 본 실시예에서, 스페이서(150)는 구동회로층(130)에 연결되지만, 본 고안은 이에 제한되지 아니한다. 그러나 다른 일 실시예에서, 다수 개의 스페이서(150)의 연장 길이(즉 높이)는 상이하게 설계되어 컬러필터층(140)과 구동회로층(130) 사이에 추가적인 완충력을 발생시킬 수 있다. 또 다른 일 실시예에서는, 다수 개의 스페이서(150)가 일정한 수준의 탄성을 가지고 완충력을 제공하도록 설계할 수도 있다. 예를 들어, 다수 개의 스페이서(150)의 탄성회복률은 80% (40 mN, mask size: 10×10 μm)이상이지만, 본 고안은 이에 제한되지 아니한다. 이로써, 디스플레이 장치(100)의 사용 수명을 연장시킬 수 있다.
본 실시예에서, 스페이서(150)는 통형 구조를 가질 수 있으며, 컬러필터층(140)의 기판(142) 제조 공정 후, 예컨대 리소그래피 공정으로 추가적으로 제작될 수 도 있다. 단, 다른 제조 공정에서 가공 및 형성될 수도 있으며, 본 고안은 이에 제한되지 아니한다. 다시 말해, 스페이서(150)는 차광 물질로 구성될 수 있다. 상이한 실시예에서, 스페이서(150)의 재료는 폴리에틸렌(Polyethylene, PE), 폴리프로필렌(Polypropylene, PP)일 수 있으나, 본 고안은 이에 제한되지 아니한다.
본 실시예에서, 다수 개의 스페이서(150)는 일부 파장 범위의 광을 필터링-아웃하거나 또는 모든 파장 범위의 광을 차단한다. 예를 들어, 본 실시예에서, 스페이서(150)는 예컨대 흑색 물질 또는 흡광 물질로 제작되므로, 모든 파장 범위의 광을 차단한다. 따라서, 본 실시예는 수직으로 연장되는 스페이서(150)의 구조를 통하여, 액정층(120)에서 전달되는 비감지광의 감광 소자(132)로의 전달을 차단할 수 있다. 이로써, 지문 감지 시에, 주변환경의 강한 빛을 차단하고, 노이즈 간섭을 감소시키며, 나아가 감지 효과를 향상시킬 수 있다. 그러나 다른 실시예에서, 실제 필요에 따라 스페이서(150)를 선택적으로 청색 광, 녹색 광 또는 청록색 광을 필터링하도록 설계할 수도 있으며, 본 고안은 이에 제한되지 아니한다. 또 다른 실시예에서, 스페이서(150)는 다수 개의 차광 입자를 포함하여 주변환경의 강한 광을 차단하고 노이즈 간섭을 줄이는 효과를 상승시킬 수 있으나, 본 고안은 이에 제한되지 아니한다.
그 밖에도, 장치의 비표시영역을 보다 줄일 수 있고, 장치의 두께를 감소시키고 전체 표시 면적을 증가시킴으로써 풀 스크린 디스플레이의 구현이라는 목적을 달성할 수 있으며, 나아가 더 많은 가용 내장 공간을 구비할 수 있다(예를 들어, 배터리 부피를 증가시킴으로써 5G 스마트폰에 응용). 또 하나 설명하고자 하는 것은, 주변환경의 강한 광을 감소시켜 감지 효과를 높이는 이러한 방법은 액정층(120)의 제작 과정에서 동시에 완성될 수 있으므로, 별도의 장치를 설치하기 위한 제조 원가를 필요로 하지 않는다는 점이다.
전술한 바를 종합하면, 본 고안의 디스플레이 장치에 있어서, 디스플레이 장치는 광원 모듈, 액정층, 구동회로층, 컬러필터층 및 다수 개의 스페이서를 포함하며, 구동회로층의 다수 개의 감광 소자는 액정층 내로 연장된다. 따라서, 내장식 지문 감지 LCD 장치에 응용될 수 있다. 컬러필터층은 기판을 포함하며, 기판은 다수 개의 개구를 포함한다. 이들 개구의 위치는 수직 방향으로 상기 감광 소자의 위치에 중첩된다. 따라서, 감광 소자는 개구를 통하여 전달되는 감지 빔을 수신할 수 있다. 상기 다수 개의 스페이서는 다수 개의 개구 주위에 배치되며, 각각 다수 개의 개구 주위로부터 하부면을 향해 연장된다. 이로써, 액정층으로부터 전달되는 비감지광이 감광 소자로 전달되는 것을 차단할 수 있다. 이로써, 지문 감지 시에, 주변환경의 강한 빛을 차단하고, 노이즈 간섭을 감소시키며, 나아가 감지 효과를 향상시킬 수 있다.
실시예를 통하여 본 고안을 상기와 같이 설명하였으나, 이는 본 고안을 제한하고자 함이 아니며, 해당 기술 분야의 통상적 지식을 갖춘 자들은 본 고안의 사상과 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 변경과 변형이 가능함을 이해할 수 있다. 따라서, 본 고안의 보호 범위는 후술되는 특허청구범위를 기준으로 하여 정해져야 할 것이다.
100: 디스플레이 장치
110: 광원 모듈
120: 액정층
130: 구동회로층
132: 감광 소자
140: 컬러필터층
142: 기판
150: 스페이서
160: 보호용 커버 플레이트
B, G, R: 광 필터 유닛
D1, D2: 크기
F: 손가락
L1: 조명 빔
L2: 감지 빔
O: 개구
S1: 상부면
S2: 하부면

Claims (10)

  1. 지문 정보를 갖는 감지 빔을 생성하기 위하여 손가락에 조명 빔을 제공하기 위한 광원 모듈;
    상기 조명 빔의 전달 경로 상에 배치되며 상부면과 하부면을 구비하는 액정층;
    상기 감지 빔을 수신하기 위한 다수 개의 감광 소자를 포함하고, 상기 액정층의 상기 하부면에 배치되는 구동회로층;
    상기 액정층의 상기 상부면에 배치되고, 기판 및 다수 개의 광 필터 유닛을 포함하는 컬러필터층으로서, 상기 기판이 다수 개의 개구를 포함하고, 상기 다수 개의 개구의 위치는 수직 방향으로 상기 다수 개의 감광 소자의 위치와 중첩되는, 컬러필터층; 및
    상기 다수 개의 개구 주위에 위치하며, 각각 다수 개의 개구 주위로부터 상기 하부면을 향해 연장되는 다수 개의 스페이서;를 포함하는, 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 다수 개의 감광 소자는 상기 액정층 내로 연장되는, 디스플레이 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 다수 개의 스페이서의 높이는 상기 액정층의 두께인, 디스플레이 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 다수 개의 스페이서는 상기 구동회로층에 연결되는, 디스플레이 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 다수 개의 스페이서의 연장 길이는 상이한, 디스플레이 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 다수 개의 스페이서는 통형 구조를 가지는, 디스플레이 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 다수 개의 스페이서는 일부 파장 범위의 광을 필터링-아웃(filtering-out)하는, 디스플레이 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 다수 개의 스페이서는 모든 파장 범위의 광을 차단하는, 디스플레이 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 다수 개의 스페이서는 다수 개의 차광 입자를 포함하는, 디스플레이 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 다수 개의 스페이서의 탄성회복률은 80% 이상인, 디스플레이 장치.
KR2020210001070U 2020-08-03 2021-04-05 지문 감지 기능을 가지는 디스플레이 장치 KR20220000367U (ko)

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US63/060,612 2020-08-03
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TW110201851 2021-02-19

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