KR20220030004A - 표시패널과 이를 이용한 표시장치 - Google Patents

표시패널과 이를 이용한 표시장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20220030004A
KR20220030004A KR1020200111670A KR20200111670A KR20220030004A KR 20220030004 A KR20220030004 A KR 20220030004A KR 1020200111670 A KR1020200111670 A KR 1020200111670A KR 20200111670 A KR20200111670 A KR 20200111670A KR 20220030004 A KR20220030004 A KR 20220030004A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
pixel
voltage
display
sensor
light emitting
Prior art date
Application number
KR1020200111670A
Other languages
English (en)
Inventor
한만협
송인혁
Original Assignee
엘지디스플레이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지디스플레이 주식회사 filed Critical 엘지디스플레이 주식회사
Priority to KR1020200111670A priority Critical patent/KR20220030004A/ko
Priority to US17/410,737 priority patent/US11543919B2/en
Publication of KR20220030004A publication Critical patent/KR20220030004A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G06F3/0446—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means using a grid-like structure of electrodes in at least two directions, e.g. using row and column electrodes
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/042—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by opto-electronic means
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0412—Digitisers structurally integrated in a display
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G06F3/0443—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means using a single layer of sensing electrodes
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V40/00—Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
    • G06V40/10—Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
    • G06V40/12—Fingerprints or palmprints
    • G06V40/13—Sensors therefor
    • G06V40/1318—Sensors therefor using electro-optical elements or layers, e.g. electroluminescent sensing
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V40/00—Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
    • G06V40/10—Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
    • G06V40/12—Fingerprints or palmprints
    • G06V40/1365—Matching; Classification
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/20—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
    • G09G3/22—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources
    • G09G3/30—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources using electroluminescent panels
    • G09G3/32—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources using electroluminescent panels semiconductive, e.g. using light-emitting diodes [LED]
    • G09G3/3208—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources using electroluminescent panels semiconductive, e.g. using light-emitting diodes [LED] organic, e.g. using organic light-emitting diodes [OLED]
    • G09G3/3225—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources using electroluminescent panels semiconductive, e.g. using light-emitting diodes [LED] organic, e.g. using organic light-emitting diodes [OLED] using an active matrix
    • G09G3/3233—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources using electroluminescent panels semiconductive, e.g. using light-emitting diodes [LED] organic, e.g. using organic light-emitting diodes [OLED] using an active matrix with pixel circuitry controlling the current through the light-emitting element
    • H01L27/322—
    • H01L27/323—
    • H01L51/5284—
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/80—Constructional details
    • H10K50/86—Arrangements for improving contrast, e.g. preventing reflection of ambient light
    • H10K50/865—Arrangements for improving contrast, e.g. preventing reflection of ambient light comprising light absorbing layers, e.g. light-blocking layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/10—OLED displays
    • H10K59/12—Active-matrix OLED [AMOLED] displays
    • H10K59/122—Pixel-defining structures or layers, e.g. banks
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/30—Devices specially adapted for multicolour light emission
    • H10K59/38—Devices specially adapted for multicolour light emission comprising colour filters or colour changing media [CCM]
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/40—OLEDs integrated with touch screens
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/60—OLEDs integrated with inorganic light-sensitive elements, e.g. with inorganic solar cells or inorganic photodiodes
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/60—OLEDs integrated with inorganic light-sensitive elements, e.g. with inorganic solar cells or inorganic photodiodes
    • H10K59/65—OLEDs integrated with inorganic image sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/80—Constructional details
    • H10K59/8791—Arrangements for improving contrast, e.g. preventing reflection of ambient light
    • H10K59/8792—Arrangements for improving contrast, e.g. preventing reflection of ambient light comprising light absorbing layers, e.g. black layers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters
    • G02B5/201—Filters in the form of arrays
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2203/00—Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
    • G06F2203/041—Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
    • G06F2203/04112—Electrode mesh in capacitive digitiser: electrode for touch sensing is formed of a mesh of very fine, normally metallic, interconnected lines that are almost invisible to see. This provides a quite large but transparent electrode surface, without need for ITO or similar transparent conductive material
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0416—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
    • G06F3/0418—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers for error correction or compensation, e.g. based on parallax, calibration or alignment
    • G06F3/04184—Synchronisation with the driving of the display or the backlighting unit to avoid interferences generated internally
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2300/00—Aspects of the constitution of display devices
    • G09G2300/04—Structural and physical details of display devices
    • G09G2300/0439—Pixel structures
    • G09G2300/0452—Details of colour pixel setup, e.g. pixel composed of a red, a blue and two green components
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2300/00—Aspects of the constitution of display devices
    • G09G2300/08—Active matrix structure, i.e. with use of active elements, inclusive of non-linear two terminal elements, in the pixels together with light emitting or modulating elements
    • G09G2300/0809—Several active elements per pixel in active matrix panels
    • G09G2300/0819—Several active elements per pixel in active matrix panels used for counteracting undesired variations, e.g. feedback or autozeroing
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2300/00—Aspects of the constitution of display devices
    • G09G2300/08—Active matrix structure, i.e. with use of active elements, inclusive of non-linear two terminal elements, in the pixels together with light emitting or modulating elements
    • G09G2300/0809—Several active elements per pixel in active matrix panels
    • G09G2300/0842—Several active elements per pixel in active matrix panels forming a memory circuit, e.g. a dynamic memory with one capacitor
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2300/00—Aspects of the constitution of display devices
    • G09G2300/08—Active matrix structure, i.e. with use of active elements, inclusive of non-linear two terminal elements, in the pixels together with light emitting or modulating elements
    • G09G2300/0809—Several active elements per pixel in active matrix panels
    • G09G2300/0842—Several active elements per pixel in active matrix panels forming a memory circuit, e.g. a dynamic memory with one capacitor
    • G09G2300/0861—Several active elements per pixel in active matrix panels forming a memory circuit, e.g. a dynamic memory with one capacitor with additional control of the display period without amending the charge stored in a pixel memory, e.g. by means of additional select electrodes
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2310/00—Command of the display device
    • G09G2310/08—Details of timing specific for flat panels, other than clock recovery
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2320/00—Control of display operating conditions
    • G09G2320/02—Improving the quality of display appearance
    • G09G2320/0238—Improving the black level
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2320/00—Control of display operating conditions
    • G09G2320/02—Improving the quality of display appearance
    • G09G2320/029—Improving the quality of display appearance by monitoring one or more pixels in the display panel, e.g. by monitoring a fixed reference pixel
    • G09G2320/0295—Improving the quality of display appearance by monitoring one or more pixels in the display panel, e.g. by monitoring a fixed reference pixel by monitoring each display pixel
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2360/00—Aspects of the architecture of display systems
    • G09G2360/14—Detecting light within display terminals, e.g. using a single or a plurality of photosensors
    • G09G2360/145—Detecting light within display terminals, e.g. using a single or a plurality of photosensors the light originating from the display screen
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/20—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
    • G09G3/22—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources
    • G09G3/30—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources using electroluminescent panels
    • G09G3/32—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources using electroluminescent panels semiconductive, e.g. using light-emitting diodes [LED]
    • G09G3/3208—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources using electroluminescent panels semiconductive, e.g. using light-emitting diodes [LED] organic, e.g. using organic light-emitting diodes [OLED]
    • G09G3/3266—Details of drivers for scan electrodes
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/20—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
    • G09G3/22—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources
    • G09G3/30—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources using electroluminescent panels
    • G09G3/32—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources using electroluminescent panels semiconductive, e.g. using light-emitting diodes [LED]
    • G09G3/3208—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources using electroluminescent panels semiconductive, e.g. using light-emitting diodes [LED] organic, e.g. using organic light-emitting diodes [OLED]
    • G09G3/3275—Details of drivers for data electrodes
    • G09G3/3291—Details of drivers for data electrodes in which the data driver supplies a variable data voltage for setting the current through, or the voltage across, the light-emitting elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14678—Contact-type imagers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/30—Devices specially adapted for multicolour light emission
    • H10K59/35—Devices specially adapted for multicolour light emission comprising red-green-blue [RGB] subpixels
    • H10K59/352—Devices specially adapted for multicolour light emission comprising red-green-blue [RGB] subpixels the areas of the RGB subpixels being different
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/30—Devices specially adapted for multicolour light emission
    • H10K59/35—Devices specially adapted for multicolour light emission comprising red-green-blue [RGB] subpixels
    • H10K59/353—Devices specially adapted for multicolour light emission comprising red-green-blue [RGB] subpixels characterised by the geometrical arrangement of the RGB subpixels

Abstract

표시패널과 이를 이용한 표시장치이 개시된다. 이 표시패널은 발광 소자를 포함한 복수의 디스플레이 픽셀들이 배치된 디스플레이 영역과, 상기 발광 소자를 포함한 복수의 디스플레이 픽셀들과, 광전 변환 소자를 포함한 복수의 센서 픽셀들이 배치된 센싱 영역과, 상기 발광 소자와 상기 광전 변환 소자 위에 배치된 터치 센서를 포함한다.

Description

표시패널과 이를 이용한 표시장치{DISPLAY PANEL AND DISPLAY DEVICE USING THE SAME}
본 발명은 표시패널과 이를 이용한 표시장치에 관한 것이다.
전계 발광 표시장치는 발광층의 재료에 따라 무기 발광 표시장치와 유기 발광 표시장치로 대별된다. 액티브 매트릭스 타입(active matrix type)의 유기 발광 표시장치는 스스로 발광하는 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode: 이하, "OLED"라 함)를 포함하며, 응답속도가 빠르고 발광효율, 휘도 및 시야각이 큰 장점이 있다. 유기 발광 표시장치는 OLED(Organic Light Emitting Diode, OLED"라 함)가 픽셀들 각각에 형성된다. 유기 발광 표시장치는 응답속도가 빠르고 발광효율, 휘도, 시야각 등이 우수할 뿐 아니라, 블랙 계조를 완전한 블랙으로 표현할 수 있기 때문에 명암비(contrast ratio)와 색재현율이 우수하다.
최근, 모바일 단말기의 표시장치에 유기 발광 표시장치가 확대 적용되는 추세에 있다. 모바일 단말기의 사용자 인증에 생체 인식 기술이 적용되고 있다. 생체 인식 기술의 일 예로, 지문 센서는 사용자 인증 과정에서 보안성과 편의성을 제공하기 때문에 스마트 폰에 광범위하게 적용되고 있다. 스마트 폰에 적용된 지문 센서는 화면 잠금 해제, 사용자 인증 등이 필요할 때 사용자의 지문을 센싱한다.
지문 센서로 인하여, 스마트 폰의 화면 디자인에 제한이 많았다. 일 예로, 기존의 버튼식 지문 센서는 표시장치의 화면 아래에 배치되어 화면 크기를 확대하여 풀 스크린 디스플레이(Full-screen display)를 구현할 수 없게 하는 장애 요소였다. 풀 스크린 디스플레이를 구현하기 위하여 표시패널의 아래에 지문 센서를 배치하고 화면 상에서 지문을 센싱하는 FOD(Fingerprint Recognition on Display) 기술이 개발되고 있다. FOD 구현을 위하여 지문 센서 모듈을 화면 아래에 배치해야 하기 때문에 표시장치의 두께가 두꺼워지고, 표시패널과 지문 센서 모듈의 조립 공정이 추가되어 수율이 저하되고 제조 비용이 상승하는 문제가 발생하고 있다.
광학식 지문센서는 이미지 센서를 이용하여 지문으로부터 반사된 빛을 전기적인 신호로 변환하여 지문 영상을 획득한다. 광학식 지문센서와 손가락이 표시패널을 사이에 두고 이격되기 때문에 지문 패턴이 선명하지 않게 되어 지문 인식률이 저하될 수 있다. 이를 개선하기 위하여, 광학식 지문 센서의 수광면 또는 그 위에 렌즈를 배치하여 수광면에 빛을 집광(focusing)하거나 시준(collimating)할 수 있다. 그러나 집광 렌즈 또는 시준 렌즈로 인하여 광학식 지문 센서 모듈이 두꺼워지고 비용이 상승한다. 표시패널에 렌즈를 추가하면 표시패널의 제조 공정이 추가되고 표시패널이 두껴워지고 수율이 나빠지고 비용이 증가한다.
본 발명은 전술한 필요성 및/또는 문제점을 해결하는 것을 목적으로 한다.
특히, 본 발명은 광학식 지문 센서에 산란된 빛이 입사되는 현상을 방지하여 지문 인식률을 높이도록 한 표시패널과 이를 이용한 표시장치를 제공한다.
본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시패널은 발광 소자를 포함한 복수의 디스플레이 픽셀들이 배치된 디스플레이 영역; 상기 발광 소자를 포함한 복수의 디스플레이 픽셀들과, 광전 변환 소자를 포함한 복수의 센서 픽셀들이 배치된 센싱 영역; 및 상기 발광 소자와 상기 광전 변환 소자 위에 배치된 터치 센서를 포함한다.
상기 터치 센서는 상기 발광 소자의 발광 영역을 노출하는 제1 개구부와, 상기 광전 변환 소자의 수광면을 노출하는 제2 개구부를 제공하는 배선을 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 표시패널에서, 상기 터치 센서는 상기 센싱 영역에서 부분적으로 선폭이 다른 배선을 포함한다.
본 발명의 표시장치는 상기 표시패널을 포함한다.
본 발명은 센싱 영역의 광전 변환 소자 위에 산란광을 차단하는 터치 센서의 배선을 배치함으로써 지문 인식률을 높일 수 있다.
본 발명은 터치 센서와 함께 픽셀 정의막, 블랙 매트릭스, 베리어층 중 두 개 이상을 이용하여 광전 변환 소자로 진행하는 산란광을 다중 차단하여 지문 인식률을 더 향상시킬 수 있다.
본 발명은 지문 센싱을 위한 센서 픽셀들을 디스플레이 픽셀들과 함께 표시패널에 내장한다. 본 발명은 픽셀 구동 회로와 센서 구동회로에서 전원 배선과 신호 배선을 공유하고 발광 소자와 포토 다이오드의 전극을 동일층 상에 배치함으로써 표시패널의 구조를 단순하게 할 수 있다.
본 발명은 디스플레이 영역에 인가되는 데이터 전압에 비하여 센싱 영역에 인가되는 데이터 전압을 크게 하여 센싱 영역의 휘도 저하를 보상할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 표시장치를 개략적으로 보여 주는 도면들이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 지문 인식 모드에서 제1 센싱 영역의 구동 방법을 보여 주는 흐름도이다.
도 3은 모바일 단말기의 디스플레이 화면 상에서 지문 센싱 방법을 보여 주는 도면이다.
도 4는 디스플레이 영역에 배치된 디스플레이 픽셀들의 일 예를 보여 주는 도면이다.
도 5는 제1 센싱 영역에 배치된 디스플레이 픽셀들과 센서 픽셀들의 일 예를 보여 주는 도면이다.
도 6은 제2 센싱 영역에 배치된 디스플레이 픽셀들과 투광부의 일 예를 보여 주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 표시패널과 표시패널 구동부를 보여 주는 블록도이다.
도 8은 드라이브 IC 구성을 개략적으로 보여 주는 블록도이다.
도 9 내지 도 11은 본 발명의 픽셀 회로에 적용 가능한 다양한 픽셀 회로를 보여 주는 회로도들이다.
도 12는 도 11에 도시된 픽셀 회로의 구동 방법을 보여 주는 파형도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 픽셀과 디스플레이 픽셀의 단면 구조를 개략적으로 보여 주는 단면도이다.
도 14는 1 프레임 기간의 액티브 기간과 버티컬 블랭크 기간을 상세히 보여 주는 도면이다.
도 15 및 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 구동 방법을 보여 주는 도면들이다.
도 17은 본 발명의 제1 실시예에 따른 픽셀 회로와 센서 구동회로를 보여 주는 회로도이다.
도 18은 도 17에 도시된 픽셀 회로와 센서 구동회로의 구동 방법을 보여 주는 파형도이다.
도 19는 본 발명의 제2 실시예에 따른 픽셀 회로와 센서 구동회로를 보여 주는 회로도이다.
도 20은 도 19에 도시된 픽셀 회로와 센서 구동회로의 구동 방법을 보여 주는 파형도이다.
도 21은 본 발명의 제3 실시예에 따른 픽셀 회로와 포토센서 구동회로를 보여 주는 회로도이다.
도 22는 도 21에 도시된 픽셀 회로와 포토센서 구동회로의 구동 방법을 보여 주는 파형도이다.
도 23은 본 발명의 제4 실시예에 따른 픽셀 회로와 포토센서 구동회로를 보여 주는 회로도이다.
도 24는 도 23에 도시된 픽셀 회로와 포토센서 구동회로의 구동 방법을 보여 주는 파형도이다.
도 25는 본 발명의 일 실시예에 따른 감마 보상전압 발생부를 보여 주는 회로도이다.
도 26은 디스플레이 영역의 픽셀들에 인가되는 데이터 전압과 센싱 영역의 픽셀들에 인가되는 데이터 전압을 보여 주는 도면이다.
도 27은 터치 센서의 일 실시예를 보여 주는 도면이다.
도 28은 터치 센서의 다른 실시예를 보여 주는 도면이다.
도 29는 디스플레이 영역과 제1 센싱 영역에 배치된 터치 센서의 메쉬 타입 전극을 보여 주는 도면이다.
도 30은 디스플레이 영역의 일부를 확대한 평면도이다.
도 31은 제1 센싱 영역의 일부를 확대한 평면도이다.
도 32 내지 도 34는 디스플레이 영역에 배치된 메쉬 타입 전극의 다양한 실시예를 보여 주는 평면도들이다.
도 35는 디스플레이 픽셀에서 이웃한 서브 픽셀들의 단면 구조를 상세히 보여 주는 단면도이다.
도 36은 본 발명의 제1 실시예에 따른 센서 픽셀과 서브 픽셀의 단면 구조를 상세히 보여 주는 단면도이다.
도 37은 본 발명의 제2 실시예에 따른 센서 픽셀과 서브 픽셀의 단면 구조를 상세히 보여 주는 단면도이다.
도 38은 본 발명의 제3 실시예에 따른 센서 픽셀과 서브 픽셀의 단면 구조를 상세히 보여 주는 단면도이다.
도 39는 본 발명의 제4 실시예에 따른 센서 픽셀과 서브 픽셀의 단면 구조를 상세히 보여 주는 단면도이다.
도 40은 본 발명의 제4 실시예에 따른 센서 픽셀과 서브 픽셀의 단면 구조를 상세히 보여 주는 단면도이다.
도 41은 터치 센서의 금속 배선에 마이크로 홀이 형성된 일 예를 보여 주는 평면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
본 명세서 상에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 ' ~ 만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, ' ~ 상에', ' ~ 상부에', ' ~ 하부에', ' ~ 옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
실시예 설명에서, 제1, 제2 등이 다양한 구성 요소들을 서술하기 위해서 사용되지만, 이들 구성 요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성 요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성 요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
여러 실시예들의 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1을 참조하면, 표시패널(100)의 화면은 입력 영상이 재현되는 픽셀 어레이를 포함한다. 픽셀 어레이는 디스플레이 영역(DA)과 제1 및 제2 센싱 영역(SA, CA)을 포함한다.
디스플레이 영역(DA)에 픽셀 데이터가 기입되는 제1 그룹의 디스플레이 픽셀들(R, G, B)이 배치된다. 제1 센싱 영역(SA)에 제2 그룹의 디스플레이 픽셀들(R, B, B)과 복수의 센서 픽셀들(S)이 배치된다. 제2 센싱 영역(CA)에 제3 그룹의 디스플레이 픽셀들(R, B, B)이 배치된다.
디스플레이 영역(DA)은 고 PPI(Pixels Per Inch)로 배치된 디스플레이 픽셀들(R, G, B)을 포함하여 입력 데이터를 표시한다. 입력 데이터는 입력 영상의 픽셀 데이터 또는 각종 정보를 포함한 데이터일 수 있다.
제1 센싱 영역(SA)은 픽셀 데이터가 기입되는 디스플레이 픽셀들(R, G, B)과. 지문 패턴을 센싱하는 이미지 센서의 픽셀들(이하 "센서 픽셀"이라 함)을 포함한다. 센서 픽셀들(S) 각각은 광전 변환 소자 예를 들어, 포토 다이오드를 포함한다. 센싱 영역(SA)은 디스플레이 모드에서 입력 데이터를 디스플레이 픽셀들에 표시하고, 지문 인식 모드에서 센서 픽셀들을 이용하여 지문을 센싱한다. 센싱 영역(SA)의 디스플레이 픽셀들(R, G, B)과 센서 픽셀(S)은 대부분의 배선들을 공유하고 유사한 단면 구조를 가진다. 디스플레이 픽셀들(R, G, B)과 센서 센서들(S)은 동일 평면 상에서 배치될 수 있다. 이 경우, 센싱 영역(SA)에서 디스플레이 픽셀 PPI는 센서 픽셀들(S)이 차지하는 부분으로 인하여, 디스플레이 영역(DA)의 디스플레이 픽셀 PPI 보다 낮을 수 있다. 센싱 영역(SA)의 디스플레이 픽셀들(R, G, B)과 센서 픽셀들(S)은 기존의 제조 공정에서 추가되는 공정 없이 동시에 형성될 수 있다.
제2 센싱 영역(CA)은 표시패널(100)에 내장된 디스플레이 픽셀들과, 표시패널(100) 밖에 배치된 하나 이상의 광학 센서(30)를 포함한다. 광학 센서(30)는 수광면이 제2 센싱 영역(CA)에 향하도록 제2 센싱 영역(CA) 내에서 표시패널(100)의 아래(또는 배면)에 배치될 수 있다.
제2 센싱 영역(CA)의 디스플레이 픽셀들은 디스플레이 영역(DA)과 제1 센싱 영역(SA)의 디스플레이 픽셀들과 동일 평면 상에 배치된다. 제2 센싱 영역(CA)의 디스플레이 픽셀들은 디스플레이 모드에서 픽셀 데이터가 기입되어 입력 영상을 표시한다. 디스플레이 픽셀들(R, G, B)의 PPI는 제1 및 제2 센싱 영역들(SA, CA)에서 동일할 수 있다.
제2 센싱 영역(CA)에 배치되는 광학 센서(30)는 카메라와 같은 촬상 소자, 적외선 센서, 조도 센서 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 제2 센싱 영역(CA)은 입력 영상의 재현이 가능하고 광 투과율을 높이기 위하여 저 PPI의 디스플레이 픽셀들과 투광부를 포함할 수 있다.
제1 및 제2 센싱 영역들(SA, CA)의 PPI가 디스플레이 영역(DA)에 비하여 낮다. 센싱 영역들(SA)과 디스플레이 영역(DA)의 화질 차이가 없도록 센싱 영역들(SA, CA)의 디스플레이 픽셀들에 기입될 픽셀 데이터에 대하여 휘도와 색좌표를 보상하기 위한 화질 보상 알고리즘이 적용될 수 있다.
디스플레이 픽셀들(R, G, B)은 디스플레이 영역(DA) 뿐만 아니라, 센싱 영역들(SA, CA)에도 배치된다. 따라서, 본 발명의 표시장치는 풀 스크린 디스플레이(Full-screen display)를 구현할 수 있다.
디스플레이 영역(DA)과 센싱 영역들(SA, CA)에 배치된 디스플레이 픽셀들(R, G, B) 각각은 영상의 컬러 구현을 위하여 컬러가 다른 서브 픽셀들을 포함한다. 서브 픽셀들은 적색 서브 픽셀(Red, 이하 "R 서브 픽셀"이라 함), 녹색 서브 픽셀(Green, 이하 "G 서브 픽셀"이라 함), 및 청색 서브 픽셀(Blue, 이하 "B 서브 픽셀"이라 함)을 포함한다. 도시하지 않았으나 픽셀들(P) 각각은 백색 서브 픽셀(White, 이하 "W 서브 픽셀"이라 함)을 더 포함할 수 있다. 서브 픽셀들 각각은 픽셀 회로와, 발광 소자를 포함한다. 도 1에서 R은 R 서브 픽셀, G는 G 서브 픽셀, 그리고 B는 B 서브 픽셀을 나타낸다.
제1 센싱 영역(SA)의 디스플레이 픽셀들 중 적어도 하나는 지문 인식 이벤트가 발생될 때 실행되는 지문 인식 모드에서 광원으로 구동될 수 있다. 지문 인식 모드에서, 사용자가 센싱 영역(SA)의 커버 글래스(20) 상에 지문을 올려 놓으면, 센싱 영역(SA)의 광원들이 점등한다. 센싱 영역(SA)의 센서 픽셀들(S)은 지문 인식 모드에서 구동되어 커버 글래스(20) 상에 접촉된 사용자의 지문으로부터 반사되는 빛을 전기적인 신호로 변환하여 지문 인식 처리부로 전송된다. 지문 인식 처리부는 센서 픽셀들(S)의 출력 신호를 증폭하고 디지털 데이터로 변환함으로써 지문 패턴 데이터를 발생한다. 도 1에서 생략된 호스트 시스템은 지문 인식 처리부로부터의 지문 패턴 데이터를 기 등록된 사용자의 지문 패턴과 비교하여 지문 인증을 실시한다.
지문 인식 처리부는 표시패널 구동부의 동작 타이밍을 제어하는 타이밍 콘트롤러와 통합될 수 있다.
본 발명은 표시패널(100)에 별도의 지문 센서 모듈을 접착하지 않기 때문에 표시패널과 지문 센서 모듈의 조립 공정으로 인하여 초래되는 수율 저하가 없고 제조 비용을 낮출 수 있다.
표시패널(100)은 X 축 방향의 폭, Y축 방향의 길이, 그리고 Z축 방향의 두께를 갖는다. 표시패널(100)은 기판(10) 상에 배치된 회로층(12)과, 회로층(12) 상에 배치된 발광 소자 및 센서층(14)을 포함한다. 발광 소자 및 센서층(14) 상에 편광판(18)이 배치되고, 편광판(18) 위에 커버 글래스(20)가 배치될 수 있다.
회로층(12)은 데이터 라인들, 게이트 라인들, 및 전원 라인들에 연결된 픽셀 회로, 게이트 라인들을 구동하기 위한 게이트 구동부, 센서 구동회로 등을 포함할 수 있다. 회로층(12)은 TFT(Thin Film Transistor)로 구현된 트랜지스터와 커패시터 등의 회로 소자를 포함할 수 있다.
발광 소자 및 센서층(14)은 픽셀 회로에 의해 구동되는 발광 소자를 포함할 수 있다. 발광 소자는 OLED로 구현될 수 있다. OLED는 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 형성된 유기 화합물층을 포함한다. 유기 화합물층은 정공주입층(Hole Injection layer, HIL), 정공수송층(Hole transport layer, HTL), 발광층(Emission layer, EML), 전자수송층(Electron transport layer, ETL) 및 전자주입층(Electron Injection layer, EIL)을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. OLED의 애노드 전극과 캐소드 전극에 전압이 인가되면 정공수송층(HTL)을 통과한 정공과 전자수송층(ETL)을 통과한 전자가 발광층(EML)으로 이동되어 여기자를 형성하고, 그 결과 발광층(EML)에서 가시광이 방출된다. 발광 소자 및 센서층(14)은 회로층(12) 상에 배치되어 적색, 녹색 및 청색의 파장을 선택적으로 투과시키는 컬러 필터를 더 포함할 수 있다.
발광 소자 및 센서층(14)은 발광 소자들과 동일층 상에 형성되는 센서 픽셀(S)의 포토 다이오드를 포함한다.
발광 소자 및 센서층(14)은 보호막에 의해 덮일 수 있고, 보호막은 봉지층(encapsulation layer)에 의해 덮일 수 있다. 보호층과 봉지층은 유기막과 무기막이 교대로 적층된 구조일 수도 있다. 무기막은 수분이나 산소의 침투를 차단한다. 유기막은 무기막의 표면을 평탄화한다. 유기막과 무기막이 여러 겹으로 적층되면, 단일 층에 비해 수분이나 산소의 이동 경로가 길어져 발광 소자 및 센서층(14)에 영향을 주는 수분/산소의 침투가 효과적으로 차단될 수 있다.
발광 소자 및 센서층(14) 위에 터치 센서 전극들이 배치될 수 있다. 봉지층 상에 편광판(18)이 접착될 수 있다. 편광판(18)은 표시장치의 야외 시인성을 개선한다. 편광판(18)은 표시패널(100)의 표면으로부터 반사되는 빛을 줄이고, 회로층(12)의 금속으로부터 반사되는 빛을 차단하여 픽셀들의 밝기를 향상시킨다. 편광판(18)은 선편광판과 위상지연필름이 접합된 편광판 또는 원편광판으로 구현될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 지문 인식 모드에서 센싱 영역(SA)의 구동 방법을 보여 주는 흐름도이다. 도 3은 모바일 단말기의 디스플레이 화면 상에서 지문 센싱 방법을 보여 주는 도면이다.
도 2 및 도 3를 참조하면, 지문 센싱 이벤트가 발생될 때 센싱 영역(SA)은 지문 인식 모드로 동작하기 시작한다. 호스트 시스템은 표시장치에 연결되어 사용자 인증이 필요한 어플리케이션(application)에서 지문 인식 처리부로부터 지문 패턴 데이터를 수신 받아 지문 인증을 처리한다.
표시장치는 지문 인식 모드가 시작할 때 도 3에 도시된 바와 같이 화면 상에 센싱 영역(SA)을 표시하여 지문 센싱 위치를 안내할 수 있다(S01, S02). 호스트 시스템은 터치 센서 또는 압력 센서의 출력 신호에 따라 센싱 영역(SA)에 놓여진 손가락을 센싱한다(S03). 지문 인식 처리부는 호스트 시스템의 명령에 응답하여 센싱 영역(SA)의 광원들과 센서 픽셀들(S)을 구동하여 손가락의 지문을 센싱한다(S04 및 S05). 센서 픽셀들(S)은 지문 인식 모드에서 지문으로부터 반사된 빛을 광전 변환한다. 지문 인식 처리부는 센서 픽셀들(S)의 출력 신호를 디지털 데이터로 변환하여 지문 패턴 데이터를 생성하고, 이 데이터를 호스트 시스템으로 전송한다.
도 4는 디스플레이 영역(DA)에 배치된 디스플레이 픽셀들의 일 예를 보여 주는 도면이다. 도 5는 제1 센싱 영역(SA)에 배치된 디스플레이 픽셀들과 센서 픽셀들의 일 예를 보여 주는 도면이다. 도 6은 제2 센싱 영역(CA)에 배치된 디스플레이 픽셀들과 투광부의 일 예를 보여 주는 도면이다. 도 4 내지 도 6에서 디스플레이 픽셀들에 연결된 배선과, 센서 픽셀들에 연결된 배선은 생략되어 있다.
도 4를 참조하면, 디스플레이 영역(DA)은 매트릭스 형태로 배열된 디스플레이 픽셀들을 포함한다. 디스플레이 픽셀들은 삼원색의 R, G 및 B 서브 픽셀이 하나의 픽셀로 구성된 리얼 컬러 픽셀로 구현될 수 있다. 또한, 디스플레이 픽셀들은 서브 픽셀 렌더링 알고리즘을 이용하여 두 개의 서브 픽셀이 하나의 픽셀로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1 디스플레이 픽셀(PIX1)은 R 및 제1 G 서브 픽셀로 구성되고, 제2 디스플레이 픽셀(PIX2)은 B 및 제2 G 서브 픽셀로 구성될 수 있다. 제1 및 제2 픽셀들(PIX1, PIX2) 각각에서 부족한 컬러 표현은 이웃한 픽셀들 간의 해당 컬러 데이터들의 평균값으로 보상될 수 있다.
도 5를 참조하면, 제1 센싱 영역(SA)은 센서 픽셀들(S)을 사이에 두고 이격된 디스플레이 픽셀 그룹(PG)을 포함한다. X축과 Y축은 직교되는 2축 방향을 나타낸다. Θx 및 Θy 는 각각 X축 및 Y축이 45°회전된 경사축 방향을 나타낸다.
디스플레이 픽셀 그룹(PG)은 하나 또는 두 개의 디스플레이 픽셀을 포함할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 픽셀 그룹(PG)에 R, G 및 B 서브 픽셀을 포함한 하나의 디스플레이 픽셀이 배치되거나, 각각 두 개의 서브 픽셀을 포함한 두 개의 서브 픽셀이 포함될 수 있다. 도 5 및 도 6의 예에서, 제1 디스플레이 픽셀(PIX1)은 R 및 제1 G 서브 픽셀을 포함하고, 제2 디스플레이 픽셀(PIX2)은 B 및 제2 G 서브 픽셀로 구성될 수 있다.
네 방향(X, Y, Θx 및 Θy) 각각에서 이웃한 디스플레이 픽셀 그룹들(PG) 간의 거리(Pd)가 실질적으로 동일하다. 따라서, 제1 센싱 영역(SA)의 디스플레이 픽셀 그룹들(PG)은 모든 방향에서 등거리로 이격된다. 이웃한 디스플레이 픽셀 그룹(PG)과 센서 픽셀 사이의 거리도 모든 방향에서 동일하다.
제1 센싱 영역(SA)의 센서 픽셀들(S)은 모든 방향에서 등거리로 이격된다. 디스플레이 픽셀 그룹들(PG) 간의 거리(Pd)는 센서 픽셀들(S) 간의 거리(Ps) 보다 길다. 네 방향(X, Y, Θx 및 Θy) 각각에서 이웃한 센서 픽셀들(S) 간의 거리(Ps)는 실질적으로 동일하다. 센서 픽셀들(S) 각각은 포토 다이오드를 포함한다.
도 6을 참조하면, 제2 센싱 영역(CA)은 투광부(AG)를 사이에 두고 이격된 디스플레이 픽셀 그룹(PG)을 포함한다. 투광부들(AG)을 통해 외부 광이 표시패널(100)의 아래에 배치된 광학 센서(30)의 수광면으로 입사된다.
제2 센싱 영역(CA)에서 디스플레이 픽셀 그룹(PG)은 하나 또는 두 개의 디스플레이 픽셀을 포함할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 픽셀 그룹(PG)에 R, G 및 B 서브 픽셀을 포함한 하나의 디스플레이 픽셀이 배치되거나, 각각 두 개의 서브 픽셀을 포함한 두 개의 서브 픽셀이 포함될 수 있다. 제1 디스플레이 픽셀(PIX1)은 R 및 제1 G 서브 픽셀을 포함하고, 제2 디스플레이 픽셀(PIX2)은 B 및 제2 G 서브 픽셀로 구성될 수 있다.
투광부들(AG)은 광학 센서들(30)에 입사되는 빛의 광손실을 줄이기 위하여 투명한 매질들로만 구성될 수 있다. 투광부들(AG)은 금속 배선이나 픽셀들을 포함하지 않고 투명한 절연 재료들로 이루어질 수 있다.
제1 및 제2 센싱 영역(SA, CA)의 디스플레이 픽셀 해상도는 디스플레이 영역(DA) 보다 낮다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 표시장치를 보여 주는 도면들이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 표시장치는 화면 상에 픽셀 어레이가 배치된 표시패널(100)과, 표시패널 구동부, 터치 센서 구동부(400), 지문 인식 처리부(500) 등을 포함한다.
표시패널(100)의 픽셀 어레이는 데이터 라인들(DL), 데이터 라인들(DL)과 교차되는 게이트 라인들(GL), 및 데이터 라인들(DL)과 게이트 라인들(GL)에 의해 정의된 매트릭스 형태로 배열된 디스플레이 픽셀들(P)을 포함한다. 픽셀 어레이는 픽셀들에 전원을 공급하기 위한 전원 배선들을 더 포함할 수 있다. 픽셀 어레이는 다스플레이 모드에서 입력 영상을 표시하는 디스플레이 영역(DA)과 센싱 영역들(SA, CA)을 포함한다.
제1 센싱 영역(SA)은 픽셀 어레이에 내장된 센서 픽셀들을 이용하여 지문 인식 모드에서 사용자의 지문 패턴을 센싱한다. 제2 센싱 영역(CA)을 통해 진행하는 빛은 표시패널(100)의 아래에 배치된 광학 센서(30)의 수광면에 입사된다.
픽셀 어레이는 도 1과 같이 회로층(12)과 발광 소자 및 센서층(14)으로 나뉘어질 수 있다. 발광 소자 및 센서층(14) 위에 터치 센서들이 배치될 수 있다.
디스플레이 영역(DA)과 센싱 영역들(SA CA)에서 디스플레이 픽셀의 서브 픽셀들 각각은 픽셀 회로를 포함한다. 픽셀 회로는 발광 소자(OLED)에 전류를 공급하는 구동 소자, 구동 소자의 문턱 전압을 샘플링하고 픽셀 회로의 전류 패스(current path)를 스위칭하는 복수의 스위치 소자, 구동 소자의 게이트 전압을 유지하는 커패시터 등을 포함할 수 있다. 센싱 영역(SA)의 센서 픽셀들(S) 각각은 유기 포토 다이오드와, 포토 다이오드를 구동하는 센서 구동회로를 포함한다.
센싱 영역(SA)의 디스플레이 픽셀들은 디스플레이 모드에서 픽셀 데이터의 데이터 전압에 따라 발광하여 입력 데이터를 표시하는 반면에, 지문 인식 모드에서 광원 구동 데이터의 전압에 따라 고휘도로 발광되어 광원으로 구동된다. 광원 구동 데이터는 입력 영상의 픽셀 데이터와 무관한 데이터로 설정되어 지문 인식 모드에서 제1 센싱 영역(SA)의 디스플레이 픽셀들에 기입된다. 따라서, 제1 센싱 영역(SA)의 디스플레이 픽셀들은 지문 인식 모드에서 광원 구동 데이터의 계조값에 대응하는 휘도로 발광될 수 있다.
도 13에 도시된 바와 같이, 픽셀 회로(CPIX)는 발광 소자(OLED)의 아래에 배치될 수 있다. 센서 구동회로(COPD)는 유기 발광 다이오드(OPD)의 아래에 배치될 수 있다.
표시패널 구동부는 입력 영상의 픽셀 데이터를 디스플레이 픽셀들(P)에 기입한다. 표시패널 구동부는 픽셀 데이터의 데이터 전압을 데이터 라인들(DL)에 공급하는 데이터 구동부(306)와, 게이트 펄스를 게이트 라인들(GL)에 순차적으로 공급하는 게이트 구동부(120)를 포함한다. 데이터 구동부(306)는 드라이브 IC(300)에 집적될 수 있다. 데이터 구동부(306)는 타이밍 콘트롤러(303)와 함께 드라이브 IC(300)에 집적될 수 있다.
드라이브 IC(300)는 데이터 수신 및 연산부(308), 타이밍 콘트롤러(303), 데이터 구동부(306), 감마 보상전압 발생부(305), 전원부(304), 제2 메모리(302) 등을 포함할 수 있다. 드라이브 IC(300)는 호스트 시스템(200), 제1 메모리(301), 및 표시패널(100)에 연결될 수 있다.
드라이브 IC(300)는 표시패널(100) 상에 접착될 수 있다. 드라이브 IC(300)는 호스트 시스템(200)으로부터 입력 영상의 픽셀 데이터와 타이밍 신호를 입력 받아 데이터 라인들(DL)을 통해 디스플레이 픽셀들에 픽셀 데이터의 데이터 전압을 공급하고, 데이터 구동부(306)와 게이트 구동부(120)를 동기시킨다.
드라이브 IC(300)는 데이터 출력 채널들을 통해 데이터 라인들(DL)에 연결되어 데이터 라인들(DL)에 픽셀 데이터의 데이터 전압을 공급한다. 드라이브 IC(300)는 게이트 타이밍 신호 출력 채널들을 통해 게이트 구동부(120)를 제어하기 위한 게이트 타이밍 신호를 출력할 수 있다. 타이밍 콘트롤러(303)로부터 발생된 게이트 타이밍 신호는 스타트 펄스(Gate start pulse, VST), 시프트 클럭(Gate shift clock, CLK) 등을 포함할 수 있다. 스타트 펄스(VST)와 시프트 클럭(CLK)은 게이트 온 전압(VGL)과 게이트 오프 전압(VGH) 사이에서 스윙(swing)한다. 레벨 시프터(307)로부터 출력된 게이트 타이밍 신호(VST, CLK)는 게이트 구동부(120)에 인가되어 게이트 구동부(120)의 시프트 동작을 제어한다.
게이트 구동부(120)는 픽셀 어레이와 함께 표시패널(100)의 회로층에 형성되는 시프트 레지스터(shift register)를 포함할 수 있다. 게이트 구동부(120)의 시프트 레지스터는 타이밍 콘트롤러(30)의 제어 하에 게이트 신호를 게이트 라인들(GL)에 순차적으로 공급한다. 게이트 신호는 픽셀 회로에 인가되는 스캔 펄스 및 발광 제어 신호의 펄스(이하, "EM 펄스"라 함), 센서 구동회로에 인가되는 노출 신호(TG) 등을 포함한다. 시프트 레지스터는 스캔 펄스를 출력하는 스캔 구동부와, EM 펄스를 출력하는 EM 구동부를 포함할 수 있다. 도 8에서 GVST와 GCLK은 스캔 구동부에 입력되는 게이트 타이밍 신호이다. EVST와 ECLK은 EM 구동부에 입력되는 게이트 타이밍 신호이다.
데이터 수신 및 연산부(308)는 호스트 시스템(200)으로부터 디지털 신호로 입력된 픽셀 데이터를 수신하는 수신부와, 수신부를 통해 입력된 픽셀 데이터를 처리하여 화질을 향상시키는 데이터 연산부를 포함한다. 데이터 연산부는 압축된 픽셀 데이터를 디코딩(Decoding)하여 복원하는 데이터 복원부와, 미리 설정된 광학 보상값을 픽셀 데이터에 더하는 광학 보상부 등을 포함할 수 있다. 광학 보상값은 제조 공정에서 카메라에 의해 촬영되어 얻어진 이미지를 바탕으로 측정된 픽셀들 가의 휘도 편차를 보상하기 위하여 픽셀별로 도출되어 룩업 테이블(Look-up table) 형태로 메모리(301, 302)에 저장될 수 있다.
디스플레이 픽셀들과 드라이브 IC에 외부 보상 회로가 적용될 수 있다. 이 경우, 데이터 수신 및 연산부(308)는 디스플레이 픽셀들의 센싱 결과를 입력 영상의 픽셀 데이터에 더하거나 곱하여 픽셀들의 구동 편차와 열화를 보상할 수 있다.
타이밍 콘트롤러(303)는 호스트 시스템(200)으로부터 수신되는 입력 영상의 픽셀 데이터를 데이터 구동부(306)에 제공한다. 타이밍 콘트롤러(303)는 게이트 구동부(120)를 제어하기 위한 게이트 타이밍 신호와, 데이터 구동부(306)를 제어하기 위한 소스 타이밍 신호를 발생하여 게이트 구동부(120)와 데이터 구동부(306)의 동작 타이밍을 제어한다.
데이터 구동부(306)는 디지털-아날로그 변환기(Digital to Analog converter, DAC)를 통해 타이밍 콘트롤러(303)로부터 수신된 픽셀 데이터(디지털 데이터)를 감마 보상전압으로 변환하여 데이터 전압을 출력한다. 데이터 구동부(306)로부터 출력된 데이터 전압은 드라이브 IC(300)의 데이터 채널에 연결된 출력 버퍼를 통해 픽셀 어레이의 데이터 라인들(DL)에 공급된다.
감마 보상전압 발생부(305)는 전원부(304)로부터의 감마 기준 전압을 분압 회로를 통해 분압하여 계조별 감마 보상전압을 발생한다. 감마 보상전압은 픽셀 데이터의 계조별로 전압이 설정된 아날로그 전압이다. 감마 보상전압 발생부(305)로부터 출력된 감마 보상전압은 데이터 구동부(306)에 제공된다. 감마 보상전압 발생부(305)는 도 25에 도시된 바와 같이 레지스터 설정값에 따라 출력 전압의 전압 레벨을 가변할 수 있는 프로그래머블(programmable) 전압 발생 회로로 구현될 수 있다.
전원부(304)는 직류-직류 변환기(DC-DC Converter)를 이용하여 표시패널(100)의 픽셀 어레이, 게이트 구동부(120), 및 드라이브 IC(300)의 구동에 필요한 전원을 발생한다. 직류-직류 변환기는 차지 펌프(Charge pump), 레귤레이터(Regulator), 벅 변환기(Buck Converter), 부스트 변환기(Boost Converter) 등을 포함할 수 있다. 전원부(304)는 호스트 시스템(200)으로부터의 직류 입력 전압을 조정하여 감마 기준 전압, 게이트 온 전압(VGL). 게이트 오프 전압(VGH), 픽셀 구동 전압(ELVDD), 저전위 전원 전압(ELVSS), 기준 전압(Vref), 초기화 전압(Vini) 등의 직류 전원을 발생할 수 있다. 감마 기준 전압은 감마 보상전압 발생부(305)에 공급된다. 게이트 온 전압(VGL)과 게이트 오프 전압(VGH)은 레벨 시프터(307)와 게이트 구동부(120)에 공급된다. 픽셀 구동 전압(ELVDD), 저전위 전원 전압(ELVSS), 초기화 전압(Vini) 등의 픽셀 전원은 픽셀들(P)에 공통으로 공급된다. 픽셀 구동 전압(ELVDD)은 저전위 전원 전압(ELVSS) 보다 높은 전압으로 설정된다. 초기화 전압(Vini)과 기준 전압(Vref)은 픽셀 구동 전압(ELVDD)보다 낮고 저전위 전원 전압(ELVSS) 이하의 전압으로 설정될 수 있다.
제2 메모리(302)는 드라이브 IC(300)에 전원이 입력될 때 제1 메모리(301)로부터 수신된 보상값, 레지스터 설정 데이터 등을 저장한다. 보상값은 화질 향상을 한 다양한 알고리즘에 적용될 수 있다. 보상값은 광학 보상값을 포함할 수 있다. 레지스터 설정 데이터는 데이터 구동부(306), 타이밍 콘트롤러(303), 감마 보상전압 발생부(305) 등의 동작을 제어하기 위하여 미리 설정된다. 제1 메모리(301)는 플래시 메모리(Flash memory)를 포함할 수 있다. 제2 메모리(302)는 SRAM(Static RAM)을 포함할 수 있다.
호스트 시스템(200)은 AP(Application Processor)로 구현될 수 있다. 호스트 시스템(200)은 MIPI(Mobile Industry Processor Interface)를 통해 드라이브 IC(300)에 입력 영상의 픽셀 데이터를 전송할 수 있다. 호스트 시스템(200)은 가요성 인쇄 회로 예를 들면, FPC(Flexible Printed Circuit)를 통해 드라이브 IC(300)에 연결될 수 있다.
지문 인식 처리부(500)는 센싱 영역(SA)의 센서 픽셀들(S)에 연결된다. 지문 인식 처리부(500)는 센서 픽셀(S)의 출력 전압을 증폭한 후 아날로그-디지털 변환기(Analog-to-digital converter, ADC)를 이용하여 디지털 데이터로 변환하여 지문 패턴 데이터(Dimg)를 생성한다. 호스트 시스템(200)은 지문 인식 모드에서 지문 인식 처리부(500)로부터 지문 패턴 데이터(Dimg)를 수신 받아 기 등록된 지문 이미지와 비교한 결과를 바탕으로 지문 인증을 처리한다.
터치 센서(TS)는 정전 용량 타입의 터치 센서 예를 들면, 상호 용량(mutual capacitance) 센서 또는 자기 용량(Self capacitance) 센서로 구현될 수 있다. 자기 정전 용량은 한 방향으로 형성된 단층의 도체 라인을 따라 형성된다. 상호 정전 용량은 직교하는 두 도체 라인들 사이에 형성된다. 터치 센서(TS)는 광 투과율을 높이기 위하여 매쉬(mesh) 타입의 배선으로 구현될 수 있다.
터치 센서 구동부(400)는 터치 센서(TS)에 구동 신호를 인가하고, 터치 센서(TS)의 정전 용량 변화를 센싱하여 그 정전 용량 변화가 미리 설정된 문턱값 이상일 때 터치 데이터를 출력한다. 터치 데이터는 터치 입력 각각의 좌표 정보를 포함한다. 터치 데이터는 호스트 시스템(200)으로 전송된다. 호스트 시스템(200)은 터치 입력에 대응하는 명령 또는 응용 프로그램을 실행한다.
터치 센서 구동부(400)는 센싱부(402)와, 터치 인식부(404)를 포함한다. 센싱부(402)는 터치 센서(TS)에 센서 구동 신호를 인가하는 구동부, 터치 센서(TS)의 신호를 증폭하는 증폭기, 증폭기의 출력 전압을 누적하는 적분기, 적분기의 전압을 디지털 데이터로 변환하는 ADC 등을 포함한다. ADC로부터 출력된 디지털 데이터는 터치 입력 전후 터치 센서(TS)의 정전 용량 변화를 나타낸다. 터치 인식부(404)는 센싱부로부터 수신한 터치 데이터를 미리 설정된 문턱값과 비교하여, 문턱값 보다 높은 터치 데이터를 검출하여 터치 입력 각각의 좌표(Dxy)를 생성한다. 터치 센서 제어부(320)는 터치 입력 각각의 위치를 지시하는 터치 데이터(Dxy)를 호스트 시스템(200)으로 전송한다. 터치 인식부(400)는 마이크로 콘트롤 유닛(Micro Control Unit, MCU)으로 구현될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
표시패널(100)은 플렉시블 디스플레이에 적용 가능한 플렉시블 패널로 구현될 수 있다. 플렉시블 디스플레이는 플렉시블 패널을 감거나 접고 구부리는 방법으로 화면의 크기가 가변될 수 있고 다양한 디자인으로 쉽게 제작될 수 있다. 플렉시블 디스플레이는 롤러블 디스플레이(rollable display), 폴더블 디스플레이(foldable display), 벤더블(bendable) 디스플레이, 슬라이더블 디스플레이(slidable display) 등으로 구현될 수 있다. 플렉시블 패널은 소위 "플라스틱 OLED 패널"로 제작될 수 있다. 플라스틱 OLED 패널은 백 플레이트(Back plate)와, 그 백 플레이트 상에 접착된 유기 박막 필름 상에 배치된 픽셀 어레이를 포함할 수 있다.
백 플레이트는 PET(Polyethylene terephthalate) 기판일 수 있다. 유기 박막 기판 상에 픽셀 어레이와 터치 센서 어레이가 형성될 수 있다. 백 플레이트는 픽셀 어레이가 습도에 노출되지 않도록 유기 박막 필름을 향하는 투습을 차단할 수 있다. 유기 박막 기판은 PI(Polyimide) 필름 기판일 수 있다. 유기 박막 기판 상에 도시하지 않은 절연 물질로 다층의 버퍼막이 형성될 수 있다. 유기 박막 필름 상에 회로층(12)과 발광 소자 및 센서층(14)이 적층될 수 있다.
본 발명의 표시장치에서 회로층(12)에 배치되는 픽셀 회로(CPIX)와 센서 구동회로(COPD), 그리고 게이트 구동부(120) 등은 복수의 트랜지스터들을 포함할 수 있다. 트랜지스터들은 산화물 반도체를 포함한 Oxide TFT(Thin Film Transistor), 저온 폴리 실리콘(Low Temperature Poly Silicon, LTPS)을 포함한 LTPS TFT 등으로 구현될 수 있다. 트랜지스터들 각각은 p 채널 TFT 또는 n 채널 TFT로 구현될 수 있다.
트랜지스터는 게이트(gate), 소스(source) 및 드레인(drain)을 포함한 3 전극 소자이다. 소스는 캐리어(carrier)를 트랜지스터에 공급하는 전극이다. 트랜지스터 내에서 캐리어는 소스로부터 흐르기 시작한다. 드레인은 트랜지스터에서 캐리어가 외부로 나가는 전극이다. 트랜지스터에서 캐리어의 흐름은 소스로부터 드레인으로 흐른다. n 채널 트랜지스터의 경우, 캐리어가 전자(electron)이기 때문에 소스로부터 드레인으로 전자가 흐를 수 있도록 소스 전압이 드레인 전압보다 낮은 전압을 가진다. n 채널 트랜지스터에서 전류의 방향은 드레인으로부터 소스 쪽으로 흐른다. p 채널 트랜지스터(PMOS)의 경우, 캐리어가 정공(hole)이기 때문에 소스로부터 드레인으로 정공이 흐를 수 있도록 소스 전압이 드레인 전압보다 높다. p 채널 트랜지스터에서 정공이 소스로부터 드레인 쪽으로 흐르기 때문에 전류가 소스로부터 드레인 쪽으로 흐른다. 트랜지스터의 소스와 드레인은 고정된 것이 아니라는 것에 주의하여야 한다. 예컨대, 소스와 드레인은 인가 전압에 따라 변경될 수 있다. 따라서, 트랜지스터의 소스와 드레인으로 인하여 발명이 제한되지 않는다. 이하의 설명에서 트랜지스터의 소스와 드레인을 제1 및 제2 전극으로 칭하기로 한다.
게이트 펄스는 게이트 온 전압(Gate On Voltage)과 게이트 오프 전압(Gate Off Voltage) 사이에서 스윙(swing)한다. 게이트 온 전압은 트랜지스터의 문턱 전압 보다 높은 전압으로 설정되며, 게이트 오프 전압은 트랜지스터의 문턱 전압 보다 낮은 전압으로 설정된다. 트랜지스터는 게이트 온 전압에 응답하여 턴온(turn-on)되는 반면, 게이트 오프 전압에 응답하여 턴오프(turn-off)된다. n 채널 트랜지스터의 경우에, 게이트 온 전압은 게이트 하이 전압(Gate High Voltage, VGH)이고, 게이트 오프 전압은 게이트 로우 전압(Gate Low Voltage, VGL)일 수 있다. p 채널 트랜지스터의 경우에, 게이트 온 전압은 게이트 로우 전압(VGL)이고, 게이트 오프 전압은 게이트 하이 전압(VGH)일 수 있다.
픽셀 회로의 구동 소자는 트랜지스터로 구현될 수 있다. 구동 소자는 모든 픽셀들 간에 그 전기적 특성이 균일하여야 하지만 공정 편차와 소자 특성 편차로 인하여 픽셀들 간에 차이가 있을 수 있고 디스플레이 구동 시간의 경과에 따라 변할 수 있다. 이러한 구동 소자의 전기적 특성 편차를 보상하기 위해, 표시장치는 내부 보상 회로와 외부 보상 회로를 포함할 수 있다. 내부 보상 회로는 서브 픽셀들 각각에서 픽셀 회로에 추가되어 구동 소자의 전기적 특성에 따라 변하는 구동 소자의 문턱 전압(Vth) 및/또는 이동도(μ)를 샘플링하고 그 변화를 실시간 보상한다. 외부 보상 회로는 서브 픽셀들 각각에 연결된 센싱 라인을 통해 센싱된 구동 소자의 문턱 전압 및/또는 이동도를 외부의 보상부로 전송한다. 외부 보상 회로의 보상부는 센싱 결과를 반영하여 입력 영상의 픽셀 데이터를 변조함으로써 구동 소자의 전기적 특성 변화를 보상한다. 외부 보상 회로는 구동 소자의 전기적 특성에 따라 변하는 픽셀의 전압을 센싱하고, 센싱된 전압을 바탕으로 외부 회로에서 입력 영상의 데이터를 변조함으로써 픽셀들 간 구동 소자의 전기적 특성 편차를 보상한다.
도 9 내지 도 11은 본 발명의 픽셀 회로에 적용 가능한 다양한 픽셀 회로를 보여 주는 회로도들이다.
도 9를 참조하면, 픽셀 회로는 발광 소자(OLED), 발광 소자(OLED)에 전류를 공급하는 구동 소자(DT), 스캔 펄스(SCAN)에 응답하여 데이터 라인(DL)을 연결하는 스위치 소자(M01), 및 구동 소자(DT)의 게이트에 연결된 커패시터(Cst)를 포함한다.
픽셀 구동 전압(ELVDD)은 전원 라인(PL)을 통해 구동 소자의 제1 전극(또는구동 드레인)에 인가된다ㅏ. 소자(DT)는 게이트-소스간 전압(Vgs)에 따라 발광 소자(DT)에 전류를 공급하여 발광 소자(DT)를 구동한다. 발광 소자(DT)는 애노드 전극과 캐소드 전극 사이의 순방향 전압이 문턱 전압 이상일 때 턴-온되어 발광한다. 커패시터(Cst)는 구동 소자(DT)의 게이트 전극과 소스 전극 사이에 연결되어 구동 소자(DT)의 게이트-소스간 전압(Vgs)를 유지한다.
도 10은 외부 보상 회로에 연결된 픽셀 회로의 일 예이다.
도 10을 참조하면, 픽셀 회로는 기준 전압 라인(REFL)과 구동 소자(DT)의 제2 전극(또는 소스) 사이에 연결된 제2 스위치 소자(M02)를 더 포함한다. 제2 스위치 소자(M02)는 스캔 펄스(SCAN) 또는 별도의 센싱 펄스(SENSE)에 응답하여 기준 전압(Vref)을 인가한다.
센싱 모드에서 구동 소자(DT)의 채널을 통해 흐르는 전류 또는 구동 소자(DT)와 발광 소자(OLED) 사이의 노드 전압이 기준 라인(REFL)을 통해 센싱된다. 기준 라인(REFL)을 통해 흐르는 전류는 적분기를 통해 전압으로 변한되고 ADC를 통해 디지털 데이터로 변환된다. 이 디지털 데이터는 구동 소자(DT)의 문턱 전압 또는 이동도 정보를 포함한 센싱 데이터이다. 센싱 데이터는 데이터 수신 및 연산부(308)로 전송된다.
도 11은 내부 보상 회로가 적용된 픽셀 회로의 일 예를 보여 주는 회로도들이다. 도 12는 도 11에 도시된 픽셀 회로의 구동 방법을 보여 주는 도면이다. 도 11에 도시된 픽셀 회로는 디스플레이 영역(DA)과 센싱 영역(SA, CA)의 디스플레이 픽셀들에 동일하게 적용될 수 있다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 픽셀 회로는 발광 소자(OLED), 발광 소자(OLED)에 전류를 공급하는 구동 소자(DT), 및 발광 소자(OLED)와 구동 소자(DT)에 인가되는 전압을 스위칭하는 스위치 회로를 포함한다.
스위치 회로는 픽셀 구동 전압(ELVDD), 저전위 전원 전압(ELVSS), 초기화 전압(Vini)이 인가되는 전원 라인들(PL1, PL2, PL3), 데이터 라인(DL), 및 게이트 라인들(GL1, GL2, GL3)에 연결되어 스캔 펄스[SCAN(N-1), SCAN(N)]와 EM 펄스[EM(N)]에 응답하여 발광 소자(OLED)와 구동 소자(DT)에 인가되는 전압을 스위칭한다.
스위치 회로는 복수의 스위치 소자들(M1~M6)을 이용하여 구동 소자(DT)의 문턱 전압(Vth)을 샘플링하여 커패시터(Cst1)에 저장하고, 구동 소자(DT)의 문턱 전압(Vth)만큼 구동 소자(DT)의 게이트 전압을 보상하는 내부 보상 회로를 포함한다. 구동 소자(DT)와 스위치 소자들(M1~M6) 각각은 p 채널 TFT로 구현될 수 있다.
픽셀 회로의 구동 기간은 도 12에 도시된 바와 같이 초기화 기간(Tini), 샘플링 기간(Tsam), 및 발광 기간(Tem)으로 나뉘어질 수 있다.
제N 스캔 펄스[SCAN(N)]는 샘플링 기간(Tsam)에 게이트 온 전압(VGL)으로 발생되어 제1 게이트 라인(GL1)에 인가된다. 제N-1 스캔 펄스[SCAN(N-1)]는 샘플링 기간에 앞선 초기화 기간(Tini)에 게이트 온 전압(VGL)으로 발생되어 제2 게이트 라인(GL2)에 인가된다. EM 펄스[EM(N)]는 초기화 기간(Tin) 및 샘플링 기간(Tsam)에 게이트 오프 전압(VGH)으로 발생되어 제3 게이트 라인(GL3)에 인가된다.
초기화 기간(Tini) 동안, 제N-1 스캔 펄스[SCAN(N-1)]가 게이트 온 전압(VGL)으로 발생되고, 제N 스캔 펄스[SCAN(N)]와 EM 펄스[EM(N)] 각각의 전압이 게이트 오프 전압(VGH)이다. 샘플링 기간 동안(Tsam), 제N 스캔 펄스[SCAN(N)]가 게이트 온 전압(VGL)의 펄스로 발생되고, 제N-1 스캔 펄스[SCAN(N-1)]와 EM 펄스[EM(N)] 각각의 전압이 게이트 오프 전압(VGH)이다. 발광 기간(Tem)의 적어도 일부 기간 동안 EM 펄스[EM(N)]가 게이트 온 전압(VGL)으로 발생되고, 제N-1 스캔 펄스[SCAN(N-1)]와 제N 스캔 펄스[SCAN(N)] 각각의 전압이 게이트 오프 전압(VGH)으로 발생된다.
초기화 기간(Tin) 동안, 제N-1 스캔 펄스[SCAN(N-1)]의 게이트 온 전압(VGL)에 따라 제5 스위치 소자(M5)가 턴-온되어 픽셀 회로를 초기화한다. 샘플링 기간(Tsam) 동안, 제N 스캔 펄스[SCAN(N)]의 게이트 온 전압(VGL)에 따라 제1 및 제2 스위치 소자들(M1, M2)이 턴-온되어 구동 소자(DT)의 문턱 전압만큼 보상된 데이터 전압(Vdata)이 커패시터(Cst1)에 저장된다. 이와 동시에, 제6 스위치 소자(M6)가 샘플링 기간(Tsam) 동안 턴-온되어 제4 노드(n4)의 전압을 기준 전압(Vref)으로 낮추어 발광 소자(OLED)의 발광을 억제한다.
발광 기간(Tem) 동안, 제3 및 제4 스위치 소자들(M1, M2)이 턴-온되어 발광 소자(OLED)가 발광된다. 발광 기간(Tem) 동안, 저 계조의 휘도를 정밀하게 표현하기 위하여, EM 펄스[EM(N)]가 게이트 온 저압(VGL)과 게이트 오프 전압(VGH) 사이에서 소정의 듀티비로 그 전압 레벨이 반전될 수 잇다. 이 경우, 제3 및 제4 스위치 소자들(M1, M2)이 발광 기간(Tem) 동안 EM 펄스[EM(N)]의 듀티비에 따라 온/오프를 반복할 수 있다.
발광 소자(OLED)는 유기 발광 다이오드로 구현되거나 무기 발광 다이오드로 구현될 수 있다. 이하에서 발광 소자(OLED)가 유기 발광 다이오드로 구현된 예를 설명하기로 한다.
발광 소자(OLED)의 애노드 전극은 제4 및 제6 스위치 소자들(M4, M6) 사이의 제4 노드(n4)에 연결된다. 제4 노드(n4)는 발광 소자(OLED)의 애노드, 제4 스위치 소자(M4)의 제2 전극, 및 제6 스위치 소자(M6)의 제2 전극에 연결된다. 발광 소자(OLED)의 캐소드 전극은 저전위 전원 전압(ELVSS)이 인가되는 VSS 라인(PL3)에 연결된다. 발광 소자(OLED)는 구동 소자(DT)의 게이트-소스간 전압(Vgs)에 따라 흐르는 전류(Ids)로 발광된다. 발광 소자(OLED)의 전류 패스는 제3 및 제4 스위치 소자(M3, M4)에 의해 스위칭된다.
커패시터(Cst1)는 VDD 라인(PL1)과 제1 노드(n1) 사이에 연결된다. 구동 소자(DT)의 문턱 전압(Vth) 만큼 보상된 데이터 전압(Vdata)이 커패시터(Cst1)에 충전된다. 서브 픽셀들 각각에서 데이터 전압(Vdata)이 구동 소자(DT)의 문턱 전압(Vth) 만큼 보상되기 때문에 서브 픽셀들에서 구동 소자(DT)의 특성 편차가 보상된다.
제1 스위치 소자(M1)는 제N 스캔 펄스[SCAN(N)]의 게이트 온 전압(VGL)에 응답하여 턴-온되어 제2 노드(n2)와 제3 노드(n3)를 연결한다. 제2 노드(n2)는 구동 소자(DT)의 게이트 전극, 커패시터(Cst1)의 제1 전극, 및 제1 스위치 소자(M1)의 제1 전극에 연결된다. 제3 노드(n3)는 구동 소자(DT)의 제2 전극, 제1 스위치 소자(M1)의 제2 전극, 및 제4 스위치 소자(M4)의 제1 전극에 연결된다. 제1 스위치 소자(M1)의 게이트 전극은 제1 게이트 라인(GL1)에 연결되어 제N 스캔 펄스[SCAN(N)]를 공급 받는다. 제1 스위치 소자(M1)의 제1 전극은 제2 노드(n2)에 연결되고, 제1 스위치 소자(M1)의 제2 전극은 제3 노드(n3)에 연결된다.
제1 스위치 소자(M1)는 1 프레임 기간에서 제N 스캔 펄스[SCAN(N)]가 게이트 온 전압(VGL)으로 발생되는 아주 짧은 1 수평 기간(1H) 동안 턴-온되기 때문에 오프 상태에서 누설 전류가 발생될 수 있다. 제1 스위치 소자(M1)의 누설 전류를 억제하기 위하여, 제1 스위치 소자(M1)는 두 개의 트랜지스터들(M1a, M1b)이 직렬로 연결된 듀얼 게이트(dual gate) 구조의 트랜지스터로 구현될 수 있다.
제2 스위치 소자(M2)는 제N 스캔 펄스[SCAN(N)]의 게이트 온 전압(VGL)에 응답하여 턴-온되어 데이터 전압(Vdata)을 제1 노드(n1)에 공급한다. 제2 스위치 소자(M2)의 게이트 전극은 제1 게이트 라인(GL1)에 연결되어 제N 스캔 펄스[SCAN(N)]를 공급 받는다. 제2 스위치 소자(M2)의 제1 전극은 제1 노드(n1)에 연결된다. 제2 스위치 소자(M2)의 제2 전극은 데이터 전압(Vdata)이 인가되는 데이터 라인(DL)에 연결된다. 제1 노드(n1)는 제2 스위치 소자(M2)의 제1 전극, 제3 스위치 소자(M2)의 제2 전극, 및 구동 소자(DT)의 제1 전극에 연결된다.
제3 스위치 소자(M3)는 EM 펄스[EM(N)]의 게이트 온 전압(VGL)에 응답하여 턴-온되어 VDD 라인(PL1)을 제1 노드(n1)에 연결한다. 제3 스위치 소자(M3)의 게이트 전극은 제3 게이트 라인(GL3)에 연결되어 EM 펄스[EM(N)]를 공급 받는다. 제3 스위치 소자(M3)의 제1 전극은 VDD 라인(PL1)에 연결된다. 제3 스위치 소자(M3)의 제2 전극은 제1 노드(n1)에 연결된다.
제4 스위치 소자(M4)는 EM 펄스[EM(N)]의 게이트 온 전압(VGL)에 응답하여 턴-온되어 제3 노드(n3)를 발광 소자(OLED)의 애노드 전극에 연결한다. 제4 스위치 소자(M4)의 게이트 전극은 제3 게이트 라인(GL3)에 연결되어 EM 펄스[EM(N)]를 공급 받는다. 제4 스위치 소자(M4)의 제1 전극은 제3 노드(n3)에 연결되고, 제2 전극은 제4 노드(n4)에 연결된다.
제5 스위치 소자(M5)는 제N-1 스캔 펄스[SCAN(N-1)]의 게이트 온 전압(VGL)에 응답하여 턴-온되어 제2 노드(n2)를 Vini 라인(PL2)에 연결한다. 제5 스위치 소자(M5)의 게이트 전극은 제2 게이트 라인(GL2)에 연결되어 제N-1 스캔 펄스[SCAN(N-1)]를 공급 받는다. 제5 스위치 소자(M5)의 제1 전극은 제2 노드(n2)에 연결되고, 제2 전극은 Vini 라인(PL2)에 연결된다. 제5 스위치 소자(M5)의 누설 전류를 억제하기 위하여, 제5 스위치 소자(M5)는 두 개의 트랜지스터들(M5a, M5b)이 직렬로 연결된 듀얼 게이트 구조의 트랜지스터로 구현될 수 있다.
제6 스위치 소자(M6)는 제N 스캔 펄스[SCAN(N)]의 게이트 온 전압(VGL)에 응답하여 턴-온되어 Vini 라인(PL2)을 제4 노드(n4)에 연결한다. 제6 스위치 소자(M6)의 게이트 전극은 제1 게이트 라인(GL1)에 연결되어 제N 스캔 펄스[SCAN(N)]를 공급 받는다. 제6 스위치 소자(M6)의 제1 전극은 Vini 라인(PL2)에 연결되고, 제2 전극은 제4 노드(n4)에 연결된다.
제5 및 제6 스위치 소자(M5, M6)의 게이트 전극은 제N-1 스캔 펄스[SCAN(N-1)]이 인가되는 제2 게이트 라인(GL2)에 공통으로 연결될 수 있다. 이 경우, 제5 및 제6 스위치 소자(M5, M6)는 제N-1 스캔 펄스[SCAN(N-1)]에 응답하여 동시에 턴-온될 수 있다.
구동 소자(DT)는 게이트-소스간 전압(Vgs)에 따라 발광 소자(OLED)에 흐르는 전류를 조절하여 발광 소자(OLED)를 구동한다. 구동 소자(DT)는 제2 노드(n2)에 연결된 게이트, 제1 노드(n1)에 연결된 제1 전극, 및 제3 노드(n3)에 연결된 제2 전극을 포함한다.
초기화 기간(Tini) 동안 제N-1 스캔 펄스[SCAN(N-1)]가 게이트 온 전압(VGL)으로 발생된다. 제N 스캔 펄스[SCAN(N)]와 EM 펄스[EM(N)]는 초기화 기간(Tini) 동안 게이트 오프 전압(VGH)을 유지한다. 따라서, 초기화 기간(Tini) 동안 제5 스위치 소자(M5)가 턴-온(turn-on)되어 제2 및 제4 노드(n2, n4)가 Vini로 초기화된다. 초기화 기간(Tini)과 샘플링 기간(Tsam) 사이에 홀드 기간(Th)이 설정될 수 있다. 홀드 기간(Th)에서 스캔 펄스[SCAN(N-1), SCAN(N)]와 EM 펄스[EM(N)]는 게이트 오프 전압(VGH)이다.
샘플링 기간(Tsam) 동안 제N 스캔 펄스[SCAN(N)]가 게이트 온 전압(VGL)으로 발생된다. 제N 스캔 펄스[SCAN(N)]의 펄스는 제N 픽셀 라인의 데이터 전압(Vdata)에 동기된다. 제N-1 스캔 펄스[SCAN(N-1)]와 EM 펄스[EM(N)]는 샘플링 기간(Tsam) 동안 게이트 오프 전압(VGH)을 유지한다. 따라서, 샘플링 기간(Tsam) 동안 제1 및 제2 스위치 소자들(M1, M2)이 턴-온된다.
샘플링 기간(Tsam) 동안 구동 소자(DT)의 게이트 전압(DTG)이 제1 및 제2 스위치 소자(M1, M2)를 통해 흐르는 전류에 의해 상승된다. 구동 소자(DT)가 턴-오프될 때 게이트 노드 전압(DTG)은 Vdata - |Vth|이다. 이 때, 제1 노드(n)의 전압도 Vdata - |Vth|이다. 샘플링 기간(Tsam)에 구동 소자(DT)의 게이트-소스간 전압(Vgs)은 |Vgs| = Vdata -(Vdata-|Vth|) = |Vth|이다.
발광 기간(Tem) 동안, EM 펄스[EM(N)]가 게이트 온 전압(VGL)으로 발생될 수 있다. 발광 기간(Tem) 동안, EM 펄스[EM(N)]의 전압이 소정의 듀티비로 반전될 수 있다. 따라서, EM 펄스[EM(N)]는 발광 기간(Tem)의 적어도 일부 기간 동안 게이트 온 전압(VGL)으로 발생될 수 있다.
EM 펄스[EM(N)]가 게이트 온 전압(VGL)일 때 ELVDD와 발광 소자(OLED) 사이에 전류가 흘러 발광 소자(OLED)가 발광될 수 있다. 발광 기간(Tem) 동안, 제N-1 및 제N 스캔 펄스[SCAN(N-1), SCAN(N)]는 게이트 오프 전압(VGH)을 유지한다. 발광 기간(Tem) 동안, 제3 및 제4 스위치 소자들(M3, M4)은 EM 펄스(EM)의 게이트 온 전압 (VGL)에 따라 턴-온된다. EM 펄스[EM(N)]가 게이트 온 전압(VGL)일 때 제3 및 제4 스위치 소자들(M3, M4)이 턴-온되어 발광 소자(OLED)에 전류가 흐른다. 이 때, 구동 소자(DT)의 Vgs는 |Vgs| = ELVDD - (Vdata-|Vth|)이고, 발광 소자(OLED)에 흐르는 전류는 K(VDD-Vdata)2이다. K는 구동 소자(DT)의 전하 이동도, 기생 커패시턴스 및 채널 용량 등에 의해 결정되는 상수 값이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 픽셀과 디스플레이 픽셀의 단면 구조를 개략적으로 보여 주는 단면도이다.
도 13을 참조하면, 센서 픽셀은 유기 포토 다이오드(OPD)를 포함할 수 있다. 유기 포토 다이오드(OPD)는 발광 소자(OLED)와 실질적으로 동일한 구조로 구현될 수 있다.
발광 소자(OLED)는 애노드 전극(AND)과 캐소드 전극(CAT) 사이에 협지된 유기 화합물층을 포함한다. 발광 소자(OLED)의 애노드 전극(AND)은 픽셀 회로(CPIX)에 연결될 수 있다. 발광 소자(OLED)의 애노드 전극(AND)은 디스플레이 픽셀들 각각에서 서브 픽셀들간에 분리되는 독립 패턴으로 형성된다. 캐소드 전극(CAT)은 디스플레이 픽셀들과 센서 픽셀에 연결되는 공통 전극이다. 발광 소자(OLED)의 유기 화합물은 정공주입층(HIL), 정공수송층(HTL), 발광층(EML), 전자수송층(ETL) 및 전자주입층(EIL)을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 애노드 전극(AND)에 정공 주입층(HID)이 접촉되고, 캐소드 전극(CAT)에 전자 주입층(EIL)이 접촉될 수 있다.
유기 포토 다이오드(OPD)는 애노드 전극(AND)과 캐소드 전극(CAT) 사이에 협지된 유기 화합물층을 포함한다. 유기 포토 다이오드(OPD)의 애노드 전극(AND)은 센서 구동회로(COPD)에 연결될 수 있다. 유기 포토 다이오드(OPD)의 애노드 전극(AND)은 센서 픽셀들 각각에서 분리되는 독립 패턴으로 형성된다. 유기 포토 다이오드(OPD)의 유기 화합물층은 정공주입층(HIL), 정공수송층(HTL), 액티브층(ACT-OPD), 전자수송층(ETL) 및 전자주입층(EIL)을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 전자주입층(EIL), 전자수송층(ETL), 및 정공주입층(HIT)은 디스플레이 픽셀과 센서 픽셀에서 공유될 수 있다. 액티브층(ACT-OPD)은 유기 반도체 물질을 포함한다.
유기 포토 다이오드(OPD)의 액티브층(ACT-OPD)은 용액 공정으로 코팅 가능한 유기 반도체 물질 예를 P3HT:PC61BM Squaraine:PC61BM, C60, PBDTTT-C:PC71BM, PDPP3T:PC71BM, PCDTBT:PC61BM, PVK:PC71BM, PCDTBT:PC71BM, ZnO:F8T2, PBDT-TFTTE:PC71BM, P3HT:PC61BM, TAPC:C60, P3HT:PC60BM, PFBT2OBT:PC71BM, PIDT-TPD:PC61BM, P3HT:PC71BM, PV-D4650:PC61BM, P3HT:O-IDTBR, 2,9-dimethylquinacridone (2,9-DMQA) 중 하나 또는 둘 이상의 유기 물질의 화합물이 이용될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 유기 반도체 물질은 고온의 증착 공정에서 형성되는 무기 반도체 재료에 비해 상대적으로 낮은 온도에서 용액 공정이 가능하기 때문에 제조 비용을 줄일 수 있고 플렉시블 디스플레이(flexible display)에 적용 가능하다.
픽셀 회로(CPIX)와 센서 구동회로(COPD)에 저전위 전원 전압(ELVDD)과 픽셀 구동 전압(ELVDD)이 공통으로 인가될 수 있다. 발광 소자(OLED)의 캐소드 전극(CAT)과 포토 다이오드(OPD)의 캐소드 전극(CAT)은 동일한 금속 전극을 공유하고, VSS 라인(PL3)에 공통으로 연결될 수 있다. 발광 소자(OLED)의 애노드 전극(AND)과 포토 다이오드(OPD)의 애노드 전극(AND)은 동일층 상에 형성되는 금속 패턴으로 분할될 수 있다. 발광 소자(OLED)의 애노드 전극(AND)과 유기 포토 다이오드(OPD)의 애노드 전극(AND)은 전기적으로 분리된다.
유기 포토 다이오드(OPD)는 도 13에서 알 수 있는 바와 같이 단면 구조가 발광 소자(OLED)와 실질적으로 동일하고, 대부분의 층들이 발광 소자(OLED)와 동일한 재료로 형성될 수 있다. 유기 포토 다이오드(OPD)와 발광 소자(CAT)는 공유될 수 있고, 전원 라인과 게이트 라인들을 공유할 수 있다. 따라서, 동일한 제조 공정에서 발광 소자(OLED)와 유기 포토 다이오드(OPD)가 형성될 수 있고 동일한 단면 구조를 갖기 때문에 대부분의 회로 구성 요소를 공유하여 표시패널의 구조가 단순하게 될 수 있다.
도 14는 1 프레임 기간의 액티브 기간과 버티컬 블랭크 기간을 상세히 보여 주는 도면이다. 도 14에서 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Vsync), 데이터 인에이블 신호(DE)는 입력 영상 신호와 동기되는 타이밍 신호이다. 이러한 타이밍 신호는 호스트 시스템으로부터 발생되어 입력 영상 신호와 동기되어 표시장치의 타이밍 콘트롤러에 입력될 수 있다. 모바일 기기에서는 위 타이밍 신호는 더 단순한 포맷으로 발생될 수 있다.
도 14를 참조하면, 1 프레임 기간(1 Frame)은 호스트 시스템(200)으로부터 입력 영상의 픽셀 데이터가 입력되는 액티브 기간(Active interval, AT)과, 픽셀 데이터가 없는 버티컬 블랭크 기간(VB)으로 나뉘어진다. 액티브 기간(AT) 동안 표시패널(100)의 화면(AA) 상의 모든 픽셀들에 기입될 1 프레임 분량의 픽셀 데이터가 드라이브 IC(300)에 수신되어 픽셀들(P)에 기입된다.
버티컬 블랭크 기간(VB)은 제N-1(N은 자연수) 프레임 기간의 액티브 기간(AT)과 제N 프레임 기간의 액티브 기간(AT) 사이에서 픽셀 데이터가 드라이브 IC(300)에 수신되지 않는 블랭크 기간(Blank period)이다. 버티컬 블랭크 기간(VB)은 수직 싱크 시간(Vertical sync time, VS), 버티컬 프론트 포치(Vertical Front Porch, FP), 및 버티컬 백 포치(Vertical Back Porch, BP)을 포함한다.
수직 동기신호(Vsync)는 1 프레임 기간을 정의한다. 수평 동기신호(Hsync)는 1 수평 기간(1H)을 정의한다. 데이터 인에이블 신호(DE)는 화면에 표시될 픽셀 데이터를 포함한 유효 데이터 기간을 정의한다. 데이터 인에이블 신호(DE)의 펄스는 표시패널(100)의 픽셀들에 기입될 픽셀 데이터와 동기된다. 데이터 인에이블 신호(DE)의 1 펄스 주기는 1 수평 기간(1H)이다.
도 15 및 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 구동 방법을 보여 주는 도면들이다.
도 15 및 도 16을 참조하면, 본 발명의 표시장치는 입력 영상과 동기되는 타이밍 신호를 카운트하여 현재 입력되는 픽셀 데이터가 기입될 픽셀 위치를 판단할 수 있다.
표시장치는 표시패널(100)의 픽셀 라인 단위로 디스플레이 픽셀들을 순차적으로 스캔 하여 디스플레이 픽셀들에 픽셀 데이터를 기입한다.
표시패널(100)의 픽셀 라인들 중 일부 픽셀 라인들은 게이트 라인을 공유하는 디스플레이 영역(DA)의 디스플레이 픽셀들과 제1 센싱 영역(SA)의 디스플레이 픽셀들을 포함할 수 있다. 도 16에서 "SCAN shift 방향"은 스캔 펄스의 시프트 방향이다. 스캔 펄스의 시프트 방향을 따라 픽셀 라인 단위로 디스플레이 픽셀들이 순차적으로 구동되어 픽셀 데이터가 픽셀 라인들에 순차적으로 기입된다. 제1 센싱 영역(SA)과 디스플레이 영역(DA)의 디스플레이 픽셀들은 일부 픽셀 라인들에서 스캔 펄스가 인가되는 게이트 라인을 공유하여 동시에 구동될 수 있다.
제1 센싱 영역(SA)에 도달하기 전까지 디스플레이 영역(DA)의 디스플레이 픽셀들이 스캐닝된다.
센서 픽셀들은 소정의 노출 시간(te) 동안 노출된 후, 광전 변환 신호(센서 데이터)를 출력한 후에 초기화될 수 있다. 디스플레이 영역(DA)의 디스플레이 픽셀들만 구동되는 스캔 기간 내에서 센서 픽셀들이 노출될 수 있다. 따라서, 센서 픽셀들이 빛에 노출됨과 동시에 디스플레이 영역(DA)의 디스플레이 픽셀들이 스캐닝되어 픽셀 데이터가 디스플레이 픽셀들에 기입될 수 있다(S1).
디스플레이 영역(DA)의 스캔 펄스가 순차적으로 시프트되는 과정에서 센싱 영역(SA)의 센서 픽셀들을 포함한 픽셀 라인 예를 들어, 제i(i는 2 보다 큰 양의 정수) 스캔 펄스[SCAN(i)]가 인가되는 픽셀 라인이 스캐닝될 때 디스플레이 픽셀들이 스캐닝됨과 동시에 센서 픽셀들의 출력 신호 즉, 센서 데이터가 RX 라인(RXL)을 통해 독출(Read-out)될 수 있다. 센서 픽셀들(S)의 센서 구동회로(COPD)는 소스 팔로워(source follower) 방식으로 구동되어 센서 데이터를 RX 라인(RXL)으로 출력한다. 따라서, 센서 픽셀들의 노출 시간(Te) 후 센서 픽셀의 출력 및 초기화 시간(Tro) 동안 디스플레이 픽셀들이 스캐닝되어 픽셀 데이터가 디스플레이 픽셀들에 기입됨과 동시에 센서 픽셀들로부터 센서 데이터가 출력될 수 있다(S2 및 S3).
제1 센싱 영역(SA)이 포함된 픽셀 라인들에서 센서 픽셀은 초기화 전압(Vini)으로 초기화될 수 있다. 센서 픽셀이 초기화될 때, 이 센서 픽셀과 게이트 라인을 공유하는 디스플레이 픽셀들에 픽셀 데이터가 기입될 수 있다. 제1 센싱 영역(SA)의 센서 픽셀이 포함된 픽셀 라인들의 센서 픽셀은 순차적으로 시프트되는 스캔 펄스에 따라 1 픽셀 라인씩 센서 데이터를 순차적으로 출력한 후에 초기화되고, 디스플레이 픽셀들은 1 픽셀 라인씩 순차적으로 스캐닝된다(S4).
도 17은 본 발명의 제1 실시예에 따른 픽셀 회로와 센서 구동회로를 보여 주는 회로도이다. 도 18은 도 17에 도시된 픽셀 회로(CPIX)와 센서 구동회로(COPD)의 구동 방법을 보여 주는 파형도이다. 픽셀 회로에 대하여는 도 11 및 도 12와 관련된 실시예에서 전술한 바 있으므로 이에 대한 상세한 설명을 생략하기로 한다. 도 18에서 "DATA"는 스캔 펄스[SCAN1~SCAN(i+2)]와 동기되어 디스플레이 픽셀들(R, G, B)에 기입되는 픽셀 데이터이며, "SRX"는 스캔 펄스[SCANi~SCAN(i+2)]에 동기되어 센서 픽셀들로부터 출력되는 센서 데이터이다. "Fn"은 제n(n은 양의 정수) 프레임 기간이고, "F(n+1)"은 제n+1 프레임 기간이다.
센서 픽셀들(S)을 포함하는 픽셀 라인들 중에서 제i 스캔 펄스(SCANi)에 응답하여 픽셀 데이터가 기입되는 픽셀 라인부터 센서 픽셀의 센서 데이터(SRX)가 출력되기 시작한다. 따라서, 센서 픽셀의 출력 및 초기화 시간(Tro)은 제i 스캔 펄스(SCANi)부터 센싱 영역(SA)의 마지막 픽셀 라인에 인가되는 스캔 펄스까지의 시간으로 설정될 수 있다. 도 19에서 제N-1 스캔 펄스[SCAN(N-1)]은 도 20에 도시된 제i 내지 제i+2 스캔 펄스[SCANi~SCAN(i+2)] 중 어느 하나일 수 있다.
도 17을 참조하면, 픽셀 회로(CPIX)와 센서 구동회로(COPD)는 전원 라인들(PL1, PL2, PL3)을 공유한다. 따라서, ELVDD, Vini, ELVSS 등의 전원이 픽셀 회로(CPIX)와 센서 구동회로(COPD)에 공통으로 인가된다.
센서 구동회로(COPD)는 유기 포토 다이오드(OPD)를 구동하여 유기 포토 다이오드(OPD)에 의해 광전 변환된 신호로 발생되는 센서 데이터(SRX)를 출력한다. 유기 포토 다이오드(OPD)에 의해 센서 데이터(SRX)는 RX 라인(SRXL)을 통해 지문 인식 처리부(500)로 전송될 수 있다.
센서 구동회로(COPD)는 VDD 라인(PL1), Vini 라인(PL2), VSS 라인(PL3), 게이트 라인들(GL1, GL2, GL4), 센서 픽셀의 RX 라인(SRXL) 등에 연결된다. 게이트 라인들(GL1~GL4)은 RX 라인(SRXL) 및 데이터 라인(DL)과 교차되는 평행한 배선들로 형성될 수 있다. RX 라인(SRXL)은 데이터 라인(DL) 및 VDD 라인(PL1)과 평행한 배선들로 형성될 수 있다.
센서 구동회로(COPD)는 제N-1 스캔 펄스[SCAN(N-1)]에 응답하여 센서 데이터(SRX)를 출력한 후에 제N 스캔 펄스[SCAN(N)]에 따라 초기화된다. 제N-1 스캔 펄스[SCAN(N-1)]는 제N 스캔 펄스[SCAN(N)]에 앞서 발생되는 스캔 펄스의 일 예이다. 제N-1 스캔 펄스[SCAN(N-1)]는 다른 스캔 펄스 예를 들어, 제N-2 스캔 펄스로 대신될 수 있기 때문에 제N-1 스캔 펄스[SCAN(N-1)]에 한정되지 않는다는 것에 주의하여야 한다.
센서 구동회로(COPD)는 유기 포토 다이오드(OPD), 커패시터(Cst2), 및 스위치 회로를 포함한다. 스위치 회로는 스캔 펄스들[SCAN(N-1), SCAN(N)]과 노출 신호(TG)에 응답하여 유기 포토 다이오드(OPD)와 RX 라인(SRXL) 사이의 전류 패스를 스위칭한다.
스위치 회로는 유기 포토 다이오드(OPD), 커패시터(Cst2), 제1 전원 라인(PL1), 제2 전원 라인(PL2), 제3 전원 라인(PL3), RX 라인(SRXL), 게이트 라인들(GL1, GL2, GL4)에 연결된다. 스위치 회로는 제1S 내지 제4S 스위치 소자들(M1S~M4S)를 포함한다. 제1S 내지 제4S 스위치 소자들(M1S~M4S)은 p 채널 TFT로 구현될 수 있다.
유기 포토 다이오드(OPD)는 제3S 스위치 소자(M3SP)에 연결된 애노드 전극, 저전위 전원 전압(ELVSS)이 인가되는 캐소드 전극, 및 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 형성된 액티브층을 포함한다. 캐소드 전극은 제3 전원 라인(PL3)에 연결된다. 유기 포토 다이오드(OPD)의 액티브층(ACT-OPD)은 유기 반도체 물질을 포함한다. 유기 포토 다이오드(OPD)는 역바이어스 전압이 인가될 때 수광된 광에 따라 광 전류(Photo-current)를 발생한다. 광 전류에 의해 발생된 전하에 의해 제2S 스위치 소자(M2S)의 게이트 전극이 연결된 제5 노드(n5)의 전압이 변한다. 커패시터(Cst)는 제5 노드(n5)의 전압과 픽셀 구동 전압(ELVDD)의 차 전압을 충전한다.
커패시터(Cst2)는 제5 노드(n5)와 VDD 라인(PL1) 사이에 연결된다. 커패시터(Cst2)는 제3S 스위치 소자(M3SP)가 턴-온될 때 유기 포토 다이오드(OPD)로부터의 전하를 충전하는 제5 노드(n5)의 전압을 유지한다. 제3 스위치 소자(M3SP)의 게이트 전극에 인가되는 노출 신호(TG)의 펄스폭에 따라 센서 픽셀(S)의 노출 시간(Te)이 결정된다. 게이트 온 전압(VGL)으로 발생되는 노출 신호(TG)의 펄스폭이 길어질수록 노출 시간(Te)이 길어지기 때문에 제5 노드(n5)로 흐르는 전하양이 많아진다.
제1S 스위치 소자(M1S)는 제N-1 스캔 펄스[SCAN(N-1)]의 게이트 온 전압(VGL)에 응답하여 턴-온되어 제6 노드(n6)를 RX 라인(RXL)에 연결한다. 제6 노드(n6)는 제1S 스위치 소자(M1S)의 제2 전극과 제2S 스위치 소자(M2S)의 제1 전극에 연결된다. 제1S 스위치 소자(M1S)의 게이트 전극은 제N-1 스캔 펄스[SCAN(N-1)]가 인가되는 제2 게이트 라인(GL2)에 연결된다. 제1S 스위치 소자(M1S)의 제1 전극은 RX 라인(SRXL)에 연결되고, 제1S 스위치 소자(M1S)의 제2 전극은 제6 노드(n6)에 연결된다. 제1S 스위치 소자(M1S)가 턴-온될 때 센서 데이터(SRX)가 RX 라인(SRXL)을 통해 출력된다.
제2S 스위치 소자(M2S)는 게이트 전압 즉, 제5 노드(n5)의 전압에 따라 RX 라인(SRXL)을 VDD 라인(PL1)과 제6 노드(n6) 사이에서 흐르는 전류량을 조절한다. 제2S 스위치 소자(M2S)는 제5 노드(n5)에 연결된 게이트 전극, 제6 노드(n6)에 연결된 제1 전극, VDD 라인(PL1)에 연결된 제2 전극을 포함한다. 제5 노드(n5)는 제3 스위치 소자(M3SP)의 제2 전극, 커패시터(Cst2), 및 제2 스위치 소자(M2S)의 게이트 전극에 연결된다.
제3S 스위치 소자(M3SP)는 노출 신호(TG)의 게이트 온 전압(VGL)에 따라 턴-온되어 유기 포토 다이오드(OPD)의 애노드 전극을 제5 노드(n5)에 연결한다. 제3S 스위치 소자(M3SP)가 온(ON) 상태일 때, 유기 포토 다이오드(OPD)로부터의 전하가 제5 노드(n5)로 흐른다. 제3S 스위치 소자(M3SP)는 노출 신호(TG)가 인가되는 제4 게이트 라인(GL4)에 연결된 게이트 전극, 유기 포토 다이오드(OPD)의 애노드 전극에 연결된 제1 전극, 및 제5 노드(n5)에 연결된 제2 전극을 포함한다. 노출 신호(TG)는 노출 시간(Te) 동안 게이트 온 전압(VGL)으로 발생되고, 센서 픽셀의 출력 및 초기화 시간(Tro) 동안 게이트 오프 전압(VGH)으로 발생된다. 따라서, 제3S 스위치 소자(M3SP)는 노출 시간(Te) 동안 온 상태이고, 센서 픽셀의 출력 및 초기화 시간(Tro) 동안 오프 상태이다.
제4S 스위치 소자(M4S)는 제N 스캔 펄스[SCAN(N)]의 게이트 온 전압(VGL)에 따라 턴-온되어 제5 노드(n5)를 초기화 전압(Vini)으로 초기화한다. 제4S 스위치 소자(M4S)는 제N 스캔 펄스[SCAN(N)]가 인가되는 제1 게이트 라인(GL1)에 연결된 게이트 전극, 초기화 전압(Vini)이 인가되는 Vini 라인(PL2)에 연결된 제1 전극, 및 제5 노드(n5)에 연결된 제2 전극을 포함한다.
초기화 전압(Vini)은 픽셀 회로(CPIX)의 주요 노드들을 충전하고 또한, 센서 구동회로(COPD)의 주요 노드를 초기화한다. 이 초기화 전압(Vini)은 저전위 전압(ELVSS)과 같거나 그 보다 낮은 전압으로 설정될 수 있다.
도 18을 참조하면, 디스플레이 픽셀들은 액티브 기간(AT) 동안 1 라인씩 순차적으로 스캐닝된다. 센서 픽셀들의 구동 관점에서 볼 때 표시장치의 1 프레임 기간은 노출 시간(Te)과 센서 픽셀의 출력 및 초기화 시간(Tro)으로 나누어질 수 있다. 노출 시간(Te)은 매 프레임 기간[Fn, F(n+1)] 마다 액티브 기간(AT) 내에 설정되거나 더 나아가 액티브 기간(AT)과 버티컬 블랭크 기간(VB)의 적어도 일부를 포함하는 시간으로 설정될 수 있다. 센서 데이터 출력 시간(Tro)은 센싱 영역(SA)의 센서 픽셀들에 스캔 신호가 인가될 수 있는 시간으로 설정될 수 있다.
센서 픽셀의 노출 시간(Te) 동안, 제1 내지 제3 스캔 펄스(SCAN1~SCAN3)는 센서 픽셀(S)이 없는 픽셀 라인들의 게이트 라인들에 인가될 수 있다. 노출 시간(Te) 동안, 스캔 펄스의 시프트 방향을 따라 디스플레이 영역(DA) 및/또는 제2 센싱 영역(CA)의 디스플레이 픽셀들에 픽셀 데이터가 순차적으로 기입되고 센서 픽셀(S)의 유기 포토 다이오드(OPD)는 빛에 노출되어 광 전류를 발생할 수 있다.
센서 픽셀의 출력 및 초기화 시간(Tro) 동안, 제i 내지 제i+2 스캔 펄스(SCANi~SCAN(i+2)는 디스플레이 영역(DA)의 디스플레이 픽셀들과, 제1 센싱 영역(SA)의 디스플레이 픽셀들 및 센서 픽셀들이 배치된 픽셀 라인들의 게이트 라인들에 인가될 수 있다. 센서 픽셀의 출력 및 초기화 시간(Tor) 동안, 디스플레이 픽셀들에 픽셀 데이터가 기입되고 센서 픽셀들로부터 센서 데이터(SRX)가 출력된 후 센서 픽셀들 초기화된다.
도 19는 본 발명의 제2 실시예에 따른 픽셀 회로와 센서 구동회로를 보여 주는 회로도이다. 도 20은 도 19에 도시된 픽셀 회로와 센서 구동회로의 구동 방법을 보여 주는 파형도이다. 도 19 및 도 21에서 전술한 실시예와 실질적으로 동일한 구성 요소들에 대하여는 동일한 도면 부호를 붙이고 그에 대한 상세한 설명을 생략하기로 한다.
도 19 및 도 20을 참조하면, 센서 구동회로(COPD)의 제3S 스위치 소자(M3SN)는 오프 상태에서 누설 전류(off current)를 줄이기 위하여 n 채널 Oxide TFT로 구현될 수 있다. n 채널 Oxide TFT에서 게이트 온 전압은 VGH이다. 노출 신호(TG)의 펄스는 노출 시간(te) 동안 게이트 온 전압(VGH)의 펄스로 발생되고, 센서 픽셀의 출력 및 초기화 시간(Tro) 동안 게이트 오프 전압(VGL)으로 발생된다. 따라서, 제3S 스위치 소자(M3SN)는 노출 시간(Te) 동안 온 상태이고, 센서 픽셀의 출력 및 초기화 시간(Tro) 동안 오프 상태이다.
도 21은 본 발명의 제3 실시예에 따른 픽셀 회로와 센서 구동회로를 보여 주는 회로도이다. 도 22는 도 21에 도시된 픽셀 회로와 센서 구동회로의 구동 방법을 보여 주는 파형도이다. 픽셀 회로에 대하여는 도 11 및 도 12를 결부하여 전술한 바 있으므로 이에 대한 상세한 설명을 생략하기로 한다.
도 21을 참조하면, 픽셀 회로(CPIX)와 센서 구동회로(COPD)에 ELVDD, ELVSS 등의 전원이 인가된다.
센서 구동회로(COPD)는 유기 포토 다이오드(OPD)를 구동하고 유기 포토 다이오드(OPD)에 의해 광전 변환된 신호로부터 얻어진 센서 데이터(RX)를 출력한다. 센서 데이터(SRX)는 RX 라인(SRXL)을 통해 지문 인식 처리부(500)로 전송될 수 있다.
센서 구동회로(COPD)는 VDD 라인(PL1), VSS 라인(PL3), 제2 및 제4 게이트 라인(GL2, GL4), RX 라인(SRXL) 등에 연결된다. 제2 및 제4 게이트 라인들(GL2, GL4)은 픽셀 어레이 상에서 RX 라인(SRXL) 및 데이터 라인(DL)과 교차되는 평행한 배선들로 형성될 수 있다. RX 라인(SRXL)은 데이터 라인(DL) 및 VDD 라인(PL1)과 평행한 배선들로 형성될 수 있다.
센서 구동회로(COPD)는 유기 포토 다이오드(OPD), 커패시터(Cst2), 및 게이트 라인들(GL2, GL4)에 연결되어 스캔 펄스[SCAN(N-1)]와 노출 신호(TG)에 응답하여 유기 포토 다이오드(OPD)와 RX 라인(SRXL) 사이의 전류 패스를 스위칭하는 스위치 회로를 포함한다.
스위치 회로는 유기 포토 다이오드(OPD), 커패시터(Cst2), VDD 라인(PL1), VSS 라인(PL3), RX 라인(RXL), 제2 게이트 라인(GL2), 및 제4 게이트 라인(GL4)에 연결된다. 스위치 회로는 제1S 내지 제3S 스위치 소자들(M1S~M3SP)를 포함한다. 제1S 내지 제3S 스위치 소자들(M1S~M3SP)은 p 채널 TFT로 구현될 수 있다.
유기 포토 다이오드(OPD)는 제3S 스위치 소자(M3SP)에 연결된 애노드 전극, 저전위 전원 전압(ELVSS)이 인가되는 캐소드 전극, 및 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 형성된 액티브층을 포함한다. 유기 포토 다이오드(OPD)의 액티브층은 유기 반도체 물질을 포함한다. 유기 포토 다이오드(OPD)는 역바이어스 전압이 인가될 때 수광된 광에 따라 광 전류를 발생한다.
유기 포토 다이오드(OPD)의 애노드 전극과 발광 소자(OLED)의 애노드 전극이 표시패널(100)의 단면 구조에서 동일층에 배치되고 캐소드 전극을 공유한다는 점에 주의하여야 한다. 이러한 구조로 인하여, 유기 포토 다이오드(OPD)의 애노드 전극이 제3S 스위치 소자(M3SP)의 제1 전극에 연결된다.
커패시터(Cst2)는 제5 노드(n5)에 연결된 제2 스위치 소자(M2S)의 게이트 전극과, VDD 라인(PL1) 사이에 연결된다. 커패시터(Cst2)는 제3S 스위치 소자(M3SP)가 턴-온될 때 유기 포토 다이오드(OPD)로부터의 전하를 충전하여 광전 변환된 신호의 전압을 저장한다. 제3 스위치 소자(M3SP)의 게이트 전극에 인가되는 노출 신호(TG)의 펄스폭에 따라 포토센서(S)의 노출 시간이 결정된다. 노출 신호(TG)의 펄스폭이 길어질수록 포토센서(S)에 의해 커패시터(Cst2)의 충전량이 많아질 수 있다.
제1S 스위치 소자(M1S)는 제N-1 스캔 펄스[SCAN(N-1)]의 게이트 온 전압(VGL)에 응답하여 턴-온되어 제4 노드(n2)를 RX 라인(SRXL)를 연결한다. 제6 노드(n6)는 제1S 스위치 소자(M1S)의 제2 전극과 제2S 스위치 소자(M2S)의 제1 전극에 연결된다. 제1S 스위치 소자(M1S)의 게이트 전극은 제2 게이트 라인(GL2)에 연결되어 제N-1 스캔 펄스[SCAN(N-1)]를 공급 받는다. 제1S 스위치 소자(M1S)의 제1 전극은 RX 라인(SRXL)에 연결되고, 제1S 스위치 소자(M1S)의 제2 전극은 제6 노드(n6)에 연결된다.
제2S 스위치 소자(M2S)는 게이트 전압 즉, 제5 노드(n5)의 전압에 따라 VDD 라인(PL1)과 제6 노드(n6) 사이에서 흐르는 전류량을 조절한다. 제2S 스위치 소자(M2S)는 제5 노드(n5)에 연결된 게이트 전극, 제6 노드(n6)에 연결된 제1 전극, VDD 라인(PL1)에 연결된 제2 전극을 포함한다. 제5 노드(n5)는 제3 스위치 소자(M3SP)의 제2 전극, 커패시터(Cst2), 및 제2 스위치 소자(M2S)의 게이트 전극에 연결된다.
제3S 스위치 소자(M3SP)는 노출 신호(TG)의 게이트 온 전압(VGL)에 따라 턴-온되어 유기 포토 다이오드(OPD)의 애노드 전극을 제5 노드(n5)에 연결한다. 제3S 스위치 소자(M3SP)가 온(ON) 상태일 때, 유기 포토 다이오드(OPD)로부터의 전하가 커패시터(Cst2)에 충전된다. 제3S 스위치 소자(M3SP)는 노출 신호(TG)가 인가되는 제4 게이트 라인(GL4)에 연결된 게이트 전극, 유기 포토 다이오드(OPD)의 애노드 전극에 연결된 제1 전극, 및 제5 노드(n5)에 연결된 제2 전극을 포함한다.
센서 구동회로(COPD)는 도 22에 도시된 바와 같이 버티컬 블랭크 기간(VB) 동안 초기화된다.
도 22를 참조하면, 버티컬 블랭크 기간(VB)은 센서 구동회로(COPD)의 리셋 시간(to) 및 노출 시간(te)을 포함한다. 타이밍 콘트롤러(303)에 픽셀 데이터가 수신되는 액티브 기간(AT) 동안 스캔 펄스들[SCAN(N-1), SCAN(N)]과 EM 펄스[EM(N)]가 발생되고 순차적으로 시프트된다.
센서 구동회로(COPD)를 리셋(reset)하기 위하여, 버티컬 블랭크 기간(VB) 내에서 노출 신호(TG), 저전위 전원 전압(ELVSS) 및 픽셀 구동 전압(ELVDD)의 전압 레벨이 변한다. 리셋 시간(to) 동안, 유기 포토 다이오드(OPD)와 제3S 스위치 소자(M3SP)가 턴-온되고 제5 노드(n5)의 전압이 저전위 전원 전압(VSS=V1-α)로 설정된다.
픽셀 회로(CPIX)와 센서 구동회로(COPD)는 전원 라인들(PL1, PL3)을 공유하기 때문에 저전위 전원 전압(ELVSS)과 픽셀 구동 전압(ELVDD)이 인가된다. 픽셀 회로(CPIX)는 발광 소자(OLED)의 양단이 인가되는 전압이 변하면 전류가 변하기 때문에 휘도가 변한다. 따라서, 센서 구동회로(COPT)의 리셋 시간(to)에 픽실 회로의 휘도가 변동되지 않도록 저전위 전원 전압(ELVSS)과 픽셀 구동 전압(ELVDD)의 전압 레벨이 변하되, 발광 소자(OLED)의 양단 전압은 변하지 않아야 한다. 다시 말하여, 저전위 전원 전압(ELVSS)과 픽셀 구동 전압(ELVDD)의 변동폭이 동일하게 설정된다.
노출 신호(TG)는 리셋 시간(to)과 노출 시간(te) 동안 게이트 온 전압(VGL)의 펄스로 발생되고, 그 이외의 시간 동안 게이트 오프 전압(VGH)을 유지한다. 따라서, 제3S 스위치 소자(M3SP)는 리셋 시간(to)과 노출 시간(te) 동안 턴-온된다. 커패시터(Cst2)는 리셋 시간(to)에 방전된 후, 노출 시간(te) 동안 유기 포토 다이오드(OPD)로부터의 전하를 충전하여 광전 변환된 신호(RX)의 전하를 저장한다.
저전위 전원 전압(ELVSS)은 리셋 시간(to) 동안 소정의 전압 V1-α으로 낮아지고, 그 이외의 시간 동안 V1 전압을 유지한다. 리셋 시간(to) 동안, 유기 포토 다이오드(OPD)의 캐소드 전압이 V1-α로 낮아져 유기 포토 다이오드(OPD)에 순방향 바이어스가 인가된다. 따라서, 리셋 시간(to) 동안 유기 포토 다이오드(OPD)와 제3S 스위치 소자(M3SP)가 턴-온되어 제5 노드(n5)의 전압이 V1-α로 설정된다. 제2S 스위치 소자(M2S)는 리셋 시간(to) 동안 턴-온된다. V1-α는 V1 보다 낮고, 게이트 온 전압(VGL) 보다 높은 전압으로 설정될 수 있다.
리셋 시간(to) 동안 발광 소자(OLED)의 전류가 변동되지 않도록 발광 소자(OLED)의 양단간 전압이 변동되지 않아야 한다. 이를 위하여, 리셋 시간(to) 동안 픽셀 구동 전압(ELVDD)이 저전위 전원 전압(ELVSS)의 변화 만큼(α) 낮아진다. 픽셀 구동 전압(ELVDD)은 리셋 시간(to) 동안 V2-α로 낮아지고, 그 이외의 시간 동안 V2 전압을 유지한다. 픽셀 구동 전압(ELVDD)과 저전위 전원 전압(ELVSS)은 그 전압 레벨이 동시에 낮아지고, 동시에 상승될 수 있다. V2는 V1 보다 높고, 게이트 오프 전압(VGH) 보다 낮은 전압으로 설정될 수 있다.
노출 시간(te) 동안, 저전위 전원 전압(ELVSS)은 V1으로 상승한다. 제3S 스위치 소자(M3SP)는 노출 시간(te) 동안 게이트 온 전압(VGL)에 따라 온 상태를 유지한다. 이 때, 유기 포토 다이오드(OPD)의 캐소드 전압이 V1으로 상승하고, 애노드 전압이 V1-α이기 때문에 유기 포토 다이오드(OPD)에 역방향 바이어스가 인가된다. 노출 시간(te) 동안, 제2 스위치 소자(M2S)는 게이트 전압이 V1-α이기 때문에 온 상태를 유지한다.
노출 시간(te) 동안, 유기 포토 다이오드(OPD)의 액티브층(ACT-OPD)에 빛이 조사되면 광 전류(photo current)가 발생되어 커패시터(Cst2)의 전압이 수광양에 비례하여 변하여 센서 데이터(SRX)가 저장된다.
노출 시간(te)은 노출 신호(TG)의 펄스폭에 따라 결정된다. 노출 시간(te)은 디스플레이 픽셀들에 픽셀 데이터가 기입되기 전 버티컬 블랭크 기간(VB)에 설정될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 노출 시간(te)은 노출 신호(TG)의 펄스폭에 따라 제1 스캔 펄스(SCNA1)가 게이트 온 전압(VGL)으로 발생되기 전까지 확장될수 있다. 다른 실시예에서, 센싱 영역(SA)의 위치에 따라 액티브 기간(AT) 내로 확장되어 하나 이상의 스캔 펄스와 중첩될 수 있다.
액티브 기간(AT) 동안 디스플레이 픽셀들이 순차적으로 스캐닝되어 픽셀 데이터가 디스플레이 픽셀들에 기입되고, 포토 센서들로부터 얻어진 센싱 데이터 즉, 센서 데이터(SRX)가 독출(Read-out)된다. 액티브 기간(AT)에 픽셀 데이터의 데이터 전압(Vdata)에 동기되는 스캔 펄스들[SCAN1~SCAN(N)]이 순차적으로 게이트 라인들(GL1, GL2)에 인가된다. 센서 구동회로(COPD)의 제1 스위치 소자(M1S)는 액티브 기간(AT) 동안 스캔 펄스(SCAN(N-1))의 게이트 온 전압(VGL)에 따라 턴-온되어 제6 노드(n6)를 RX 라인(SRXL)에 연결한다. 이 때, 광전 변환된 신호의 게이트-소스간 전압이 설정된 제2S 스위치 소자(M2S)의 채널을 통해 흐르는 전류가 제1S 스위치 소자(M1S)를 통해 RX 라인(SRXL)으로 흐른다.
데이터 전압(Vdata)이 센서 데이터(RX)에 영향을 주지 않도록 게이트 라인들을(GL2, GL4)을 공유하는 픽셀 회로(CPIX)와 센서 구동회로(COPD)에서 픽셀 회로의 제2 스위치 소자(M2)를 제어하는 스캔 펄스와, 센서 구동회로(COPD)의 제1 스위치 소자(M1S)를 제어하는 스캔 펄스가 분리되는 것이 바람직하다. 일 예로, 제2 스위치 소자(M2)의 게이트 전극은 제N 스캔 펄스(SCAN(N))가 인가되는 제1 게이트 라인(GL1)에 연결되고, 제1S 스위치 소자(M1S)의 게이트 전극은 제N-1 스캔 펄스(SCAN(N-1))가 인가되는 제2 게이트 라인(GL2)에 연결될 수 있다. 제1S 스위치 소자(M1S)를 제어하는 스캔 펄스는 제N-1 스캔 펄스(SCAN(N-1))로 한정되지 않는다.
도 23은 본 발명의 제4 실시예에 따른 픽셀 회로와 센서 구동회로를 보여 주는 회로도이다. 도 24는 도 23에 도시된 픽셀 회로와 센서 구동회로의 구동 방법을 보여 주는 파형도이다. 도 23 및 도 24에서 전술한 실시예와 실질적으로 동일한 구성 요소들에 대하여는 동일한 도면 부호를 붙이고 그에 대한 상세한 설명을 생략하기로 한다.
도 23 및 도 24를 참조하면, 센서 구동회로(COPD)의 제3S 스위치 소자(M3SN)는 오프 상태에서 누설 전류(off current)를 줄이기 위하여 n 채널 Oxide TFT로 구현될 수 있다. n 채널 TFT에서 게이트 온 전압은 VGH이다. 따라서, 노출 신호(TG)의 펄스는 초기화 시간(to)과 노출 시간(te) 동안 게이트 온 전압(VGH)의 펄스로 발생된다.
도 25는 본 발명의 일 실시예에 따른 감마 보상전압 발생부(305)를 보여 주는 회로도이다.
도 25를 참조하면, 감마 보상 전압 발생부(305)는 전원부(304)로부터의 고전위 입력 기준전압(VRH)과 저전위 입력 기준전압(VRL)을 입력 받아 디스플레이 구동을 위한 계조별 감마 보상전압(또는 디스플레이 구동 전압)과, 광원 구동 전압을 출력한다. 픽셀 회로(CPIX)의 구동 소자(DT)가 p 채널 TFT로 구동될 때 게이트 전압이 낮을수록 전류량이 증가하므로 감마 보상 전압 발생부(305)로부터 출력되는 감마 보상전압이 낮을수록 픽셀과 센싱용 광원의 발광소자(OLED)가 높은 휘도로 발광될 수 있다.
감마 보상 전압 발생부(305)는 입력 전압 선택부, 디스플레이 구동을 위한 감마 보상 전압을 발생하는 계조 전압 발생부(700), 및 광원 구동 전압 발생부(600)를 포함한다.
감마 보상 전압 발생부(305)는 복수의 분압회로들과, 복수의 멀티플렉서들(Multiplexers)을 포함한다. 분압회로는 직렬로 연결된 저항들을 이용하여 고전위 전압과 저전위 전압 사이의 전압을 분압하여 전압 레벨이 다른 전압들을 출력한다. 멀티플렉서들 각각은 분압회로에 의해 분압된 전압들 중에서 레지스터 설정값이 지시하는 전압을 선택한다. 타이밍 콘트롤러(303)는 디스플레이 모드와 지문 인식 모드 각각에서 레지스터 설정값을 멀티플렉서들의 제어 단자에 입력하여 감마 보상 전압 발생부(305)의 출력 전압(V0~V256)의 전압 레벨을 각 모드별로 조절할 수 있다. 레지스터 설정값은 메모리(302)에 저장된 레지스터 설정 데이터에 의해 정의되고, 업데이트(update)될 수 있다.
입력 전압 선택부는 분압회로(RS01), 제1 레지스터 설정값에 따라 최상위 계조 전압(V255)을 선택하는 멀티플렉서(MUX01), 제2 레지스터 설정값에 따라 하위 감마 보상 전압을 선택하는 멀티플렉서(MUX02), 및 제3 레지스터 설정값에 따라 최하위 감마 보상 전압(V0)을 출력하는 멀티플렉서(MUX03)를 포함한다. 멀티플렉서(MUX01)로부터 출력된 전압(V255)은 계조 전압 발생부(700)와 광원 구동 전압 발생부(600)의 분압회로에 공급된다. 멀티플렉서(MUX01)로부터 출력된 전압은 계조 전압 발생부(700)의 분압회로에 공급된다.
광원 구동 전압 발생부(600)는 VRL 노드와 V255 노드 사이에 연결된 제10 분압회로(RS10)와 멀티플렉서들(MUX10, MUX20)을 포함한다. 분압회로(RS10)는 저전위 입력 기준전압(VRL)과 최상위 계조 전압(V255) 사이에서 전압을 분압한다. 분압회로(RS10)의 출력 전압들은 최상위 계조 전압(V255) 보다 더 높은 계조의 전압 레벨이다. 멀티플렉서(MUX10)는 제4 레지스터 설정값에 따라 분압회로(RS10)에 의해 분압된 전압들 중 어느 하나를 선택하여 DBV(Display Brightness Value)에 따라 가변되는 광원 구동 전압(DBV 연동 전압)을 출력한다. DBV는 호스트 시스템(200)의 조도 센서 출력 신호 또는 사용자의 휘도 입력값에 따라 휘도를 가변하는 휘도 설정 데이터이다. DBV 값에 따라 멀티플렉서들 각각을 개별로 제어하는 래지스터 설정값이 가변될 수 있다. 멀티플렉서(MUX10)의 출력 전압은 최상위 계조 전압(V255) 보다 더 높은 계조 전압 범위에서 선택된다.
지문 인식 모드에서 제1 센싱 영역(SA)의 디스플레이 픽셀들은 광원으로 구동되기 때문에 디스플레이 영역(DA)의 휘도 보다 높은 휘도로 발광될 수 있다. 이 경우, 지문 인식 모드에서 제1 센싱 영역(SA)의 디스플레이 픽셀들에 인가되는 데이터 전압이 디스플레이 모드의 최상위 계조 전압(V255) 보다 높은 계조의 광원 구동 전압(V256)으로 인가될 수 있다.
멀티플렉서(MUX20)는 호스트 시스템(200)의 제어 하에 DBV와는 독립적으로 설정된 별도의 기준 전압(DBV 비연동 전압)과 멀티플렉서(MUX10)로부터 출력된 DBV 연동 전압 중 중 어느 하나를 선택하여 광원 구동 전압(V256)을 출력한다. DBV 비연동 전압은 최상위 계조 전압(V255) 보다 높은 계조의 전압이다. 호스트 시스템(200)은 지문 인식 모드에서 인에이블 신호(EN)를 이용하여 멀티플렉서(MUX20)의 출력 전압을 제어할 수 있다. 따라서, 멀티플렉서(MUX20)로부터 출력되는 DBF 연동 전압 또는 DBV 비연동 전압은 최상위 계조 전압(V255) 보다 높은 광원 구동 전압(V256)이다.
계조 전압 발생부(700)는 복수의 분압회로들(RS11~RS18)과, 복수의 멀티플렉서들(MUX11~MUX18)을 포함한다.
제1-1 분압회로(R11)는 제01 멀티플렉서(MUX01) 출력 전압과 제02 멀티플렉서(MUX02)의 출력 전압 사이에서 전압을 분압한다. 제1-1 멀티플렉서(MUX11)는 레지스터 설정값에 따라 분압회로(R11)에 의해 분압된 전압들 중에서 어느 하나를 선택한다. 제1-1 멀티플렉서(MUX11)의 출력 전압은 버퍼를 통해 출력되고 계조 191의 전압(V191)일 수 있다. 제1-2 분압회로(R12)는 제1-1 멀티플렉서(MUX11) 출력 전압과 제02 멀티플렉서(MUX02)의 출력 전압 사이에서 전압을 분압한다. 제1-2 멀티플렉서(MUX12)는 레지스터 설정값에 따라 분압회로(R12)에 의해 분압된 전압들 중에서 어느 하나를 선택한다. 제1-2 멀티플렉서(MUX12)의 출력 전압은 버퍼를 통해 출력되고 계조 127의 전압(V127)일 수 있다.
제1-3 분압회로(R13)는 제1-2 멀티플렉서(MUX12) 출력 전압과 제02 멀티플렉서(MUX02)의 출력 전압 사이에서 전압을 분압한다. 제1-3 멀티플렉서(MUX13)는 레지스터 설정값에 따라 분압회로(R12)에 의해 분압된 전압들 중에서 어느 하나를 선택한다. 제1-3 멀티플렉서(MUX13)의 출력 전압은 버퍼를 통해 출력되고 계조 63의 전압(V63)일 수 있다. 제1-4 분압회로(R14)는 제1-3 멀티플렉서(MUX13) 출력 전압과 제02 멀티플렉서(MUX02)의 출력 전압 사이에서 전압을 분압한다. 제1-4 멀티플렉서(MUX14)는 레지스터 설정값에 따라 분압회로(R13)에 의해 분압된 전압들 중에서 어느 하나를 선택한다. 제1-4 멀티플렉서(MUX14)의 출력 전압은 버퍼를 통해 출력되고 계조 31의 전압(V31)일 수 있다.
제1-5 분압회로(R15)는 제1-4 멀티플렉서(MUX14) 출력 전압과 제02 멀티플렉서(MUX02)의 출력 전압 사이에서 전압을 분압한다. 제1-5 멀티플렉서(MUX15)는 레지스터 설정값에 따라 분압회로(R15)에 의해 분압된 전압들 중에서 어느 하나를 선택한다. 제1-5 멀티플렉서(MUX15)의 출력 전압은 버퍼를 통해 출력되고 계조 15의 전압(V15)일 수 있다. 제1-6 분압회로(R16)는 제1-5 멀티플렉서(MUX15) 출력 전압과 제02 멀티플렉서(MUX02)의 출력 전압 사이에서 전압을 분압한다. 제1-6 멀티플렉서(MUX16)는 레지스터 설정값에 따라 분압회로(R16)에 의해 분압된 전압들 중에서 어느 하나를 선택한다. 제1-6 멀티플렉서(MUX16)의 출력 전압은 버퍼를 통해 출력되고 계조 7의 전압(V7)일 수 있다.
제1-7 분압회로(R17)는 제1-6 멀티플렉서(MUX16) 출력 전압과 제02 멀티플렉서(MUX02)의 출력 전압 사이에서 전압을 분압한다. 제1-7 멀티플렉서(MUX17)는 레지스터 설정값에 따라 분압회로(R17)에 의해 분압된 전압들 중에서 어느 하나를 선택한다. 제1-7 멀티플렉서(MUX17)의 출력 전압은 버퍼를 통해 출력되고 계조 4의 전압(V4)일 수 있다. 제1-8 분압회로(R18)는 제1-7 분압회로(R17)에 의해 분압된 전압 중 최고 계조의 전압과 최저 계조 전압 사이에서 전압을 분압한다. 제1-8 멀티플렉서(MUX18)는 레지스터 설정값에 따라 분압회로(R18)에 의해 분압된 전압들 중에서 어느 하나를 선택한다. 제1-8 멀티플렉서(MUX18)의 출력 전압은 버퍼를 통해 출력되고 계조 1의 전압(V1)일 수 있다.
계조 전압 발생부(700)는 복수의 분압회로들(RS21~RS28)을 더 포함한다. 제2-1 분압회로(R21)는 최상위 감마 보상 전압(V255)과 계조 191 전압(V191) 사이의 전압을 분압하여 최상위 계조와 계조 191 사이의 감마 보상 전압을 출력한다. 제2-2 분압회로(R22)는 계조 191 전압(V191)과 계조 127 전압(V127) 사이의 전압을 분압하여 계조 191과 계조 127 사이의 감마 보상 전압을 출력한다. 제2-3 분압회로(R23)는 계조 127 전압(V127)과 계조 63 전압(V63) 사이의 전압을 분압하여 계조 127과 계조 63 사이의 감마 보상 전압을 출력한다. 제2-4 분압회로(R24)는 계조 63 전압(V63)과 계조 31 전압(V31) 사이의 전압을 분압하여 계조 63과 계조 31 사이의 감마 보상 전압을 출력한다. 제2-5 분압회로(R25)는 계조 31 전압(V31)과 계조 15 전압(V15)과 사이의 전압을 분압하여 계조 31과 계조 15 사이의 감마 보상 전압을 출력한다. 제2-6 분압회로(R26)는 계조 15 전압(V15)과 계조 7 전압(V7) 사이의 전압을 분압하여 계조 15와 계조 7 사이의 감마 보상 전압을 출력한다. 제2-7 분압회로(R27)는 계조 7 전압(V7)과 계조 4 전압(V4) 사이의 전압을 분압하여 계조 7과 계조 4 사이의 감마 보상 전압을 출력한다. 제2-8 분압회로(R28)는 계조 4 전압(V4)과 계조 1 전압(V1) 사이의 전압을 분압하여 계조 4와 계조 1 사이의 감마 보상 전압을 출력한다.
감마 보상 전압 발생부(305)는 서브 픽셀들의 컬러별로 최적 감마 보상 전압을 얻기 위하여 R 감마 보상 전압 발생부, G 감마 보상 전압 발생부, 및 B 감마 보상 전압 발생부를 포함할 수 있다. 이 경우, 이 경우, 레지스터 설정값은 R 감마 보상 전압 발생부, G 감마 보상 전압 발생부, 및 B 감마 보상 전압 발생부에서 서로 다른 전압으로 설정될 수 있다. R 감마 보상 전압 발생부로부터 출력된 감마 보상 전압은 R 서브 픽셀에 공급될 데이터 전압의 계조 전압이다. G 감마 보상 전압 발생부로부터 로부터 출력된 감마 보상 전압(V0~V256)은 G 서브 픽셀에 공급될 데이터 전압의 계조 전압이다. B 감마 보상 전압 발생부로부터 출력된 감마 보상 전압은 B 서브 픽셀에 공급될 데이터 전압의 계조 전압이다.
계조별 감마 보상 전압(V0~V255)과 광원 구동 전압(V256)은 데이터 구동부(306)의 DAC에 입력된다. 데이터 구동부(306)의 DAC는 타이밍 콘트롤러(303)로부터 수신된 픽셀 데이터를 계조별로 전압이 다른 감마 보상 전압으로 변환하여 디스플레이 구동을 위한 데이터 전압(Vdata)을 발생한다. 데이터 구동부(306)는 지문 인식 모드에서 타이밍 콘트롤러(303)로부터 수신된 광원 구동 데이터를 광원 구동 전압(V256)으로 변환하여 데이터 라인을 통해 광원으로 이용되는 제1 센싱 영역(SA)의 디스플레이 픽셀들에 공급한다.
제1 및 제2 센싱 영역들(SA, CA)의 PPI는 디스플레이 영역(DA)에 비하여 낮다. 이 때문에 동일 계조에서 디스플레이 영역(DA)의 디스플레이 픽셀들과 센싱 영역(SA, CA)의 디스플레이 픽셀들을 동일한 데이터 전압으로 구동하면 센싱 영역들(SA, CA)의 휘도가 낮아질 수 있다. 본 발명은 감마 보상 전압 발생부(305)의 레지스터 설정값을 지문 센싱 모드에서 변경함으로써 지문 센싱 모드에서 센싱 영역(SA)의 디스플레이 픽셀들에 인가되는 데이터 전압의 동적 범위(dynamic range)를 확장하여 센싱 영역들(SA, CA)에서 픽셀들의 휘도를 높일 수 있다.
도 26은 디스플레이 영역(DA)의 디스플레이 픽셀들에 인가되는 데이터 전압과 센싱 영역의 픽셀들에 인가되는 데이터 전압을 보여 주는 도면이다. 도 26에서 "PGMA Range"는 계조 전압 발생부(700)의 출력 전압 범위를 나타낸다.
도 26을 참조하면, 데이터 구동부(306)로부터 출력되는 픽셀 데이터의 데이터 전압은 디스플레이 영역(DA)과 센싱 영역들(SA, CA)에서 상이하게 설정될 수 있다. 센싱 영역들(SA, CA)의 PPI 가 낮기 때문에 디스플레이 영역(DA)의 디스플레이 픽셀들에 인가될 데이터 전압(Vdata) 보다 센싱 영역(SA)의 디스플레이 픽셀들에 인가되는 데이터 전압 범위가 더 크다. 따라서, 센싱 영역들(SA, CA)에서 디스플레이 픽셀들의 구동 소자(DT)의 게이트에 인가되는 데이터 전압(Vdata)은 디스플레이 영역(DA)의 그 것(Vdata) 보다 더 낮은 전압으로 설정된다. 따라서, 센싱 영역들(SA, CA)의 구동 소자(DT)에 계조 255 전압(V255)이 인가될 때 구동 소자(DT)를 통해 발광 소자(OLED)의 애노드 전극에 인가되는 전압(애노드 전압)이 디스플레이 영역(DA)의 애노드 전압 보다 더 커지기 때문에 센싱 영역들(SA, CA)의 휘도 저하를 보상할 수 있다.
도 27은 터치 센서(TS)의 일 실시예를 보여 주는 도면이다.
도 27을 참조하면, 터치 센서(TS)는 Tx 전극들(TX11~TX44)과, TX 전극들과 교차되는 RX 전극들(RX11~RS35)를 포함한다. Tx 전극들(TX11~TX44)과 RX 전극들(RX11~RS35) 사이마다 터치 센서(TS)의 정전 용량이 형성된다. Tx 전극들(TX11~TX44)과 RX 전극들(RX11~RS35)은 도 29에 도시된 바와 같이 메쉬 타입 전극으로 형성될 수 있다. 메쉬 타입 전극은 금속 배선으로 형성될 수 있다.
TX 전극들(TX11~TX44)은 TX 브릿지(TXB)를 통해 제1 방향(X)을 따라 긴 배선으로 형성된다. RX 전극들(RX11~RX35)은 RX 브릿지(RXB)를 통해 제2 방향(Y)을 따라 긴 배선으로 형성된다.
TX 전극들(TX11~TX44)은 TX 라우팅 라인(Routing line)(TXL)을 통해 터치 센서 구동부(400)에 연결된다. RX 전극들(RX11~RX35)은 RX 라우팅 라인(RXL)을 통해 터치 센서 구동부(400)에 연결된다.
터치 센서 구동부(400)의 센싱부(402)는 TX 구동부와 수신부를 포함할 수 있다. TX 구동부는 터치 센서(TS)의 정전 용량에 전하를 충전하기 위하여 센서 구동 신호를 TX 전극들(TX11~TX44)에 공급한다. 수신부는 터치 센서(TS)의 정전 용량으로부터 입력되는 전하를 수신하여 증폭기에 공급한다. 센싱부(402)는 증폭기의 출력 전압을 적분기에 공급하고, 적분기의 출력 전압을 ADC를 통해 디지털 데이터로 변환하여 터치 데이터를 출력할 수 있다.
도 28은 터치 센서(TS)의 다른 실시예를 보여 주는 도면이다.
도 27을 참조하면, 터치 센서(TS)는 서로 분리된 다수의 센서 전극들과, 센서 전극들 각각을 터치 센서 구동부(400)에 연결하는 센서 라인들(TL)을 포함한다. 센서 전극들 각각에 터치 센서(TS)의 정전 용량이 형성된다. 센서 전극들은 도 29에 도시된 바와 같이 메쉬 타입 전극으로 형성될 수 있다.
터치 센서 구동부(400)의 센싱부(402)는 센서 라인들(TL)을 통해 센서 전극들에 센서 구동 신호를 공급하고, 센서 라인들(TL)에 흐르는 전하를 수신한다. 센싱부(402)는 터치 센서 신호를 증폭한 후 적 적분기에 공급하고, 적분기의 출력 전압을 ADC를 통해 디지털 데이터로 변환하여 터치 데이터를 출력할 수 있다.
도 29는 디스플레이 영역(DA)과 제1 센싱 영역(SA)에 배치된 터치 센서(TS)의 메쉬 타입 전극을 보여 주는 도면이다. 도 30은 디스플레이 영역(DA)의 일부를 확대한 평면도이다. 도 31은 제1 센싱 영역(SA)의 일부를 확대한 평면도이다.
도 29 내지 도 31을 참조하면, 디스플레이 영역(DA)과 제1 센싱 영역(SA)의 터치 센서들(TS)은 메쉬 타입 전극을 포함한다.
디스플레이 영역(DA)의 메쉬 타입 전극은 도 30에 도시된 바와 같이 실질적으로 동일한 선폭(W0)을 갖는다. 이에 비하여, 제1 센싱 영역(DA)의 메쉬 타입 전극은 도 31에 도시된 바와 같이 부분적으로 다른 선폭(W1, W2)을 갖는다. 제1 센싱 영역(DA)의 센서 픽셀들에 입사되는 산란광을 차단하기 위하여, 센서 픽셀들(S)에 인접한 메쉬 타입 전극의 선폭(W2)이 디스플레이 픽셀들(R, G, B)에 인접한 메쉬 타입 전극의 그 것(W1) 보다 크게 설정된다. 제2 센싱 영역(CA)은 도면에서 생략되었지만, 제2 센싱 영역(CA) 상에 배치된 메쉬 타입 전극은 디스플레이 영역(DA)과 실질적으로 동일한 선폭(W0)과 형태를 가질 수 있다.
터치 센서(TS)의 정전 용량은 전극의 면적에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 메쉬 타입 배선들의 선폭이 부분적으로 다르면 터치 센서들의 정전 용량이 달라지기 때문에 터치 센서들 간에 전하량의 편차가 발생될 수 있다. 터치 센서 구동부(400)의 센싱부(402)는 이러한 터치 센서들 간의 정전 용량 편차를 보상하기 위하여 터치 데이터에 게인(또는 가중치)를 적용할 수 있다. 예를 들어, 정전 용량이 큰 터치 센서 신호로부터 얻어진 터치 데이터에 1 보다 작은 게인을 곱하거나 더할 수 있다. 터치 센서 신호에 적용되는 게인은 메쉬 타입 선폭에 반비례하는 값으로 설정될 수 있다. 다른 실시예로, 도 32 내지 도 34에 도시된 바와 같이 메쉬 타입 전극들의 구조를 변경하여 디스플레이 영역과 제1 센싱 영역(SA)의 터치 센서들 간의 정전 용량 편차를 보상할 수 있다. 센싱부의 보상 방법과 함께 도 32 내지 도 34와 같은 메쉬 타입 전극 구조를 함께 적용할 수도 있다.
도 32 내지 도 34는 메쉬 타입 전극의 다양한 실시예를 보여 주는 평면도들이다.
도 32를 참조하면, 디스플레이 영역(DA) 상에 배치된 메쉬 타입 전극은 제1 센싱 영역(SA)의 메쉬 타입 전극의 평균 선폭과 동일하거나 유사한 선폭(W0')으로 형성될 수 있다. 이 경우, 디스플레이 영역(DA)에 배치된 메쉬 타입 전극의 선폭이 제1 센싱 영역(SA)에 배치된 메쉬 타입 전극의 평균 선폭과 실질적으로 동일하기 때문에 디스플레이 영역(DA)과 제1 센싱 영역(SA) 간에 터치 센서들(TS)의 정전 용량 편차가 감소될 수 있다.
도 33을 참조하면, 디스플레이 영역(DA) 상에 배치된 메쉬 타입 전극은 발광 영역이 작은 G 서브 픽셀에 입접한 부분에서 그 선폭(W3)이 두껍게 설정될 수 있다. 이 경우, 가상의 기준선(TSREF)에서 알 수 있는 바와 같이 선폭의 중심이 녹색 서브 픽셀 쪽으로 치우쳐 편심된다. 그 결과, 디스플레이 영역(DA)의 메쉬 타입 전극의 평균 선폭이 제1 센싱 영역(SA)의 그 것과 동일하거나 유사하게 될 수 있다.
도 34를 참조하면, 메쉬 타입 전극의 선폭이 부분적으로 달라질 수 있다. 예를 들어, 제1 센싱 영역 영역(SA) 상에 배치된 메쉬 타입 전극은 센서 픽셀(S)과 인접한 부분에서 두껍게 되고, 디스플레이 픽셀들(R, G, B)과 인접한 부분에서 얇게 될 수 있다. 센서 픽셀(S)과 디스플레이 픽세(R, G, B) 사이의 메쉬 타입 전극 선폭(W4)은 디스플레이 픽셀(R, G, B)에서 이웃한 서브 픽셀들 사이의 메쉬 타입 전극 선폭(W4) 보다 두 배 이상 두껍게 설정될 수 있다. 디스플레이 영역(DA)에 배치된 메쉬 타입 전극의 평균 선폭과, 제1 센싱 영역(SA)의 그 것과 동일하거나 유사하게 될 수 있다.
도 35는 디스플레이 픽셀에서 이웃한 서브 픽셀들의 단면 구조를 상세히 보여 주는 단면도이다. 도 35에서 픽셀 회로(CPIX)의 상세한 단면 구조는 생략되어 있다. 도 35에서, OLED(R)은 R 서브 픽셀의 발광 소자이다. OLED(G)은 G 서브 픽셀의 발광 소자이다. EL(R)은 R 서브 픽셀의 발광층을 포함한 유기 화합물층이다. EL(G)는 G 서브 픽셀의 발광층을 포함한 유기 화합물층이다.
도 35를 참조하면, 픽셀 회로(CPIX)은 표시패널의 기판(SUBS) 상에 형성된다.
편탄화층(PLN)은 픽셀 회로(CPIX)를 덮고 평탄한 표면을 제공하는 유지 절연물질일 수 있다. 발광 소자(OLED)의 애노드 전극(AND)은 평탄화층(PLN)을 관통하는 콘택홀(Contact hole)을 통해 픽셀 회로(CPIX)에 연결된다.
픽셀 정의막(BNK)은 디스플레이 픽셀들(R, G, B) 각각에서 발광 소자(OLED)의 발광 영역을 정의한다. 픽셀 정의막(BNK)은 평탄화층(PLN)의 콘택홀과, 애노드 전극(AND)의 일부를 덮을 수 있다. 픽셀 정의막(BNK)은 유기 절연 물질로 형성될 수 있다. 픽셀 정의막(BNK)에 의해 정의된 발광 영역에 발광 소자(OLED)의 유기 화합물층(EL)이 형성된다. 발광 소자(OLED)의 캐소드 전극(CAT)이 픽셀 정의막(BNK)과 유기 화합물층(EL)을 덮는다.
캐소드 전극(CAT) 상에 무기 절연막(PAS)이 형성되고, 그 위에 봉지층(ENCAP)이 형성된다. 봉지층(ENCAP)은 유기 절연막과 무기 절연막 중 하나 또는 둘 이상이 적층된 구조를 가지는 절연층이다. 봉지층(ENCAP) 상에 터치 센서(TS)의 메탈 타입 전극이 형성된다. 메탈 타입 전극은 발광 소자(OLED)의 발광 영역을 간섭하지 않도록 발광 영역을 피하는 금속 배선들로 형성된다. 도 35에서 "AP1"은 메쉬 타입 전극의 금속 배선들 사이의 개구부를 나타낸다.
커버 글래스(20)는 봉지층(ENCAP)과 터치 센서(TS)의 메쉬 타입 전극을 덮는다.
도 36은 본 발명의 제1 실시예에 따른 센서 픽셀과 서브 픽셀의 단면 구조를 상세히 보여 주는 단면도이다. 도 36에서, "OPD"는 센서 픽셀(S)의 유기 포토 다이오드이다. "OACT"는 유기 포토 다이오드의 유기 화합물층이다. "CW"는 커버 글래스를 나타낸다. 센서 구동회로(COPD)와 픽셀 회로(CPIX)의 상세한 단면 구조는 생략되어 있다.
도 36을 참조하면, 표시패널은 발광 소자 및 센서층에 배치된 발광 소자(OLED)와 유기 포토 다이오드(OPD)를 포함할 수 있다. 유기 포토 다이오드(OLED)는 무기 반도체층을 포함한 무기 포토 다이오드로 대체될 수 있다.
표시패널은 발광 소자 및 센서층 위에 배치된 터치 센서(TS)를 포함한다. 터치 센서(TS)는 메쉬 타입 전극을 포함한다.
터치 센서(TS)의 메쉬 타입 전극은 디스플레이 픽셀(R, G, B)의 발광 영역을 확보하기 위하여 디스플레이 픽셀(R, G, B)과 인접한 부분에서 좁은 선폭을 가지며, 발광 영역을 노출하는 개구부(AP1)를 제공한다. 반면에, 터치 센서(TS)의 메쉬 타입 전극은 센서 픽셀(S)에 입사되는 산란광(361)을 차단하기 위하여 센서 픽셀(S)과 인접한 부분에서 넓은 선폭을 가지며, 센서 픽셀(S)의 수광면을 노출하는 개구부(AP2)를 제공한다. 개구부(AP2)의 중심은 센서 픽셀(S)의 수광면 중심과 일치하는 것이 바람직하다. 센서 픽셀(S)의 개구부(AP2)는 디스플레이 픽셀(R, G, B)의 개구부(AP1) 보다 크다.
지문 인식 모드에서 센서 픽셀(S)과 이웃한 디스플레이 픽셀(R, G, B)은 광원으로 구동되어 비교적 큰 개구부(AP1)를 통해 지문(FING)에 빛을 조사하고, 지문(FING)으루부터 반사된 빛(360)이 개구부(AP2)를 통해 센서 픽셀(S)의 수광면으로 입사된다. 지문(FING)으로부터 반사되어 사선으로 진행하는 산란광(361)은 터치 센서(TS)의 금속 배선에 의해 차단되거나 반사되고 센서 픽셀(S)의 수광면에 대하여 수직인 빛(360)이 그 수광면에 입사된다.
터치 센서(TS)의 금속 배선은 픽셀 정의막(BNK)과 중첩된다. 픽셀 정의막(BNK)은 디스플레이 픽셀(R, G, D)에서 발광 소자(OLED)의 발광 영역을 정의하는 개구부(AP3)을 제공한다. 또한, 픽셀 정의막(BNK)은 센서 픽셀(S)에서 유기 포토 다이오드(OPD)의 수광면을 정의하는 개구부(AP4)를 제공한다. 픽셀 정의막(BNK)에 의해 제공되는 개구부들(AP3, AP4)와 터치 센서(TS)의 금속 배선에 의해 제공되는 개구부들(AP1, AP2)은 서로 상이한 크기로 설정될 수 있다. 예를 들어, 개구부들(AP1~AP4)의 크기는 AP1 > AP2, AP1 > AP3, AP2 > AP4를 만족하도록 설계될 수 있다. 이러한 개구부들(AP1~AP4)은 디스플레이 픽셀들(R, G, B)에서 광량을 높이고 광이 확산될 수 있도록 하는 반면, 센서 픽셀들(S)에서 산란광(361)을 다중으로 차단하여 지문 인식률을 높일 수 있다.
센서 픽셀(S)과 디스플레이 픽셀(R, G, B) 사이에 형성된 터치 센서(TS)의 금속 배선의 선폭은 디스플레이 픽셀들(R, G, B) 간에 형성된 터치 센서(TS)의 금속 배선의 그 것 보다 더 클 수 있다. 센서 픽셀(S)과 디스플레이 픽셀(R, G, B) 사이에 형성된 터치 센서(TS)의 금속 배선은 디스플레이 픽셀(R, G, B) 보다 센서 픽셀(S)에 더 가깝게 배치될 수 있다.
도 37은 본 발명의 제2 실시예에 따른 센서 픽셀과 서브 픽셀의 단면 구조를 상세히 보여 주는 단면도이다.
도 37을 참조하면, 표시패널은 터치 센서(TS)와 캐소드 전극(CAT) 사이에 배치된 베리어층(barrier layer, BLS)를 더 포함할 수 있다.
베리어층(BLS)은 금속 또는 흑색으로 착색된 유기 절연 재료 등 빛을 반사하거나 흡수할 수 있는 물질로 형성될 수 있다. 베리어층(BLS)은 캐소드 전극(CAT) 상에 형성되거나 캐소드 전극(CAT)을 덮는 무기 절연막(PAS) 상에 형성될 수 있다.
베리어층(BLS)은 센서 픽셀(S)의 수광면을 노출하는 개구부를 제공한다. 베리어층(BLS)의 개구부는 터치 센서(TS)의 금속 배선이 제공하는 개구부(AP2)와 픽셀 정의막(BNK)의 개구부(AP4) 사이에서 이 개구부들(AP2, AP4)과 수직으로 정렬되어 센서 픽셀(S)의 수광면을 향해 수직으로 진행하는 빛의 경로를 확보한다.
각도가 큰 산란광(361)은 터치 센서(TS)의 금속 배선에 의해 차단되고, 터치 센서(TS)를 통과한 각도가 작은 산란광(361)은 베리어층(BLS)에 의해 차단된다. 따라서, 산란광(361)이 다중층에 의해 차단될 수 있다.
베리어층(BLS)의 개구부는 터치 센서(TS)의 개구부(AP2)와 일치하는 크기로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 베리어층(BLS)의 개구부는 터치 센서(TS)의 개구부(AP2) 보다 크거나 작게 설계될 수 있다.
도 38은 본 발명의 제3 실시예에 따른 센서 픽셀과 서브 픽셀의 단면 구조를 상세히 보여 주는 단면도이다.
도 38을 참조하면, 픽셀 정의막(BNK)은 흑색으로 착색될 수 있다.
픽셀 정의막(BNK)의 개구부(AP4)는 표시패널의 기판면에 대하여 수직인 방향으로 터치 센서(TS)의 금속 배선에 의해 마련된 개구부(AP2)와 정렬된다. 따라서, 지문으로부터 반사된 산란광(361)은 터치 센서(TS)와 픽셀 정의막(BNK)에 차단된다. 또한, 픽셀 정의만(BNK)은 센서 픽셀(S)과 이웃하는 디스플레이 픽셀(R, G, B)로부터 센서 픽셀(S)로 향하는 빛을 차단한다.
도 39는 본 발명의 제4 실시예에 따른 센서 픽셀과 서브 픽셀의 단면 구조를 상세히 보여 주는 단면도이다.
도 39를 참조하면, 표시패널은 터치 센서(TS)와 캐소드 전극(CAT) 사이에 배치된 흑색 베리어층(BLS)과, 흑색 픽셀 정의막(BNK)를 포함할 수 있다.
이 실시예에서 도 37 및 도 38에 도시된 흑색 베리어층(BLS)과 흑색 정의막(BNK)이 표시패널에 함께 적용된다.
도 40은 본 발명의 제4 실시예에 따른 센서 픽셀과 서브 픽셀의 단면 구조를 상세히 보여 주는 단면도이다.
도 40을 참조하면, 표시패널은 발광 소자 및 센서층 위에 배치된 컬러 필터 어레이를 더 포함할 수 있다.
컬러 필터 어레이는 디스플레이 픽셀들(R, G, B)의 개구부들(AP1, AP3)과 대항하는 R, G, B 컬러 필터와, 이웃한 서브 픽셀들 간의 경계에 배치된 제1 블랙 매트릭스(BM)를 포함한다. 컬러 필터 어레이는 센서 픽셀(S)의 개구부들(AP2, AP4)과 대향하는 보조 필터[FIL(G)]와, 이웃한 센서 픽셀(S)과 디스플레이 픽셀들(R, G, B) 간의 경계에 배치된 제2 블랙 매트릭스(BM)를 더 포함한다.
제1 센싱 영역(SA)에서 디스플레이 픽셀들(R, G, B)에 컬러 필터가 배치되고, 센서 픽셀(S)에 컬러 필터가 없으면 센서 픽셀(S)이 보일 수 있다. 보조 필터[FIL(G)]는 센서 픽셀(S)이 보이지 않고 제1 센싱 영역(SA)의 색감을 보정하는 컬러 필터로 구현될 수 있다.
보조 필터[FIL(G)]는 색감 보정용 컬러 필터, 지문 센싱 모드에서 광원으로 구동되는 서브 픽셀로부터 발생되는 빛의 파장만 통과시키는 컬러 필터, 적외선 차단 필터 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
지문 센싱 모드에서 제1 센싱 영역(SA)에서 광원으로 이용되는 서브 픽셀에서 지문으로 조사되는 빛의 파장만 보조 필터[FIL(G)]에서 통과되는 것이 바람직하다. 지문 센싱 모드에서 휘도가 높고 피부를 통과하지 않는 녹색 파장의 빛을 발산하는 녹색 서브 픽셀(G)이 광원으로 이용되는 것이 바람직하다. 이 경우, 보조 필터[FIL(G)]에 녹색 파장의 빛만 통과시키는 컬러 필터가 적용될 수 있다.
한편, 포토 다이오드에 입사되는 적외선(IR)은 피부를 통과하는 외부광 성분을 포함하기 때문에 지문 센싱 모드에서 노이즈(noise)로 작용할 수 있다. 따라서, 보조 필터[FIL(G)]는 적외선(IR) 차단 필터가 적용될 수도 있다.
재2 블랙 매트릭스(BM)는 산란광(36)을 차단한다. 제2 블랙 매트릭스(BM)에 마련된 개구부를 통해 센서 픽셀(S)에 지문으로부터 반사된 빛이 조사된다. 따라서, 센서 픽셀(S)에서 블랙 매트릭스(BM), 터치 센서(TS)의 금속 배선, 베리어층(BLS)에 의해 산란광(361)이 차단될 수 있다.
컬러 필터 어레이는 터치 센서(TS)를 덮는 제2 평탄화층(PLN2) 상에 형성될 수 있다. 컬러 필터 어레이는 커버 글래스(CW)에 의해 덮여질 수 있다.
이상에서 해결하고자 하는 과제, 과제 해결 수단, 효과에 기재한 명세서의 내용이 청구항의 필수적인 특징을 특정하는 것은 아니므로, 청구항의 권리범위는 명세서의 내용에 기재된 사항에 의하여 제한되지 않는다.
전술한 실시예들에서 터치 센서(TS)의 금속 배선에 하나의 개구부(AP2)가 마련되었지만 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 도 41에 도시된 바와 같이 터치 센서(TS)의 금속 배선에 센서 픽셀(S)의 수광면과 대향하는 복수의 마이크로 홀(micro hole)(410)이 배치될 수 있다. 마이크로 홀(410)은 금속 배선 내에 형성될 수 있다. 마이크로 홀(410)은 전술한 실시예들에 적용될 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
DA: 디스플레이 영역 SA: 제1 센싱 영역
CA: 제2 센싱 영역 OPD: 포토 다이오드
OLED: 발광 소자 S: 센서 픽셀
CPIX: 픽셀 회로 COPD: 센서 구동회로
TS: 터치 센서(메쉬 타입 전극) BLS: 베리어층
BNK: 픽셀 정의막 CF: 컬러 필터
BM: 블랙 매트릭스 FIL(G): 보조 필터
410: 마이크로 홀

Claims (20)

  1. 발광 소자를 포함한 복수의 디스플레이 픽셀들이 배치된 디스플레이 영역;
    상기 발광 소자를 포함한 복수의 디스플레이 픽셀들과, 광전 변환 소자를 포함한 복수의 센서 픽셀들이 배치된 센싱 영역; 및
    상기 발광 소자와 상기 광전 변환 소자 위에 배치된 터치 센서를 포함하고,
    상기 터치 센서는,
    상기 발광 소자의 발광 영역을 노출하는 제1 개구부와, 상기 광전 변환 소자의 수광면을 노출하는 제2 개구부를 제공하는 배선을 포함하는 표시패널.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 센싱 영역의 디스플레이 픽셀 해상도는 상기 디스플레이 영역의 디스플레이 픽셀 해상도 보다 낮은 표시패널.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 센싱 영역의 디스플레이 픽셀의 PPI(Pixels Per Inch)는 상기 디스플레이 영역의 디스플레이 픽셀의 PPI 보다 낮은 표시패널.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 개구부는 상기 제1 개구부 보다 작은 표시패널.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 터치 센서는,
    상기 디스플레이 픽셀과 인접한 부분 보다 상기 센서 픽셀과 인접한 부분에서 선폭이 큰 표시패널.
  6. 제 1 항에 있어서,
    이웃한 디스플레이 픽셀과 상기 센서 픽셀 사이에서 상기 터치 센서의 금속 배선이 상기 센서 픽셀에 더 가까운 표시패널.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 터치 센서와 상기 발광 소자 사이에 배치되고, 상기 터치 센서와 상기 광전 변환 소자 사이에 배치되어 상기 디스플레이 픽셀의 발광 영역과 상기 광전 변환 소자의 수광면을 정의하는 픽셀 정의막을 더 포함하는 표시패널.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 픽셀 정의막과 상기 터치 센서 사이에 배치된 베리어층을 더 포함하고,
    상기 베리어층은 상기 표시패널의 기판면에 대하여 수직으로 상기 제1 개구부와 정렬된 개구부를 포함하는 표시패널.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 베리어층은 흑색으로 착색된 유기 절연 물질 또는 금속을 포함하는 표시패널.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 터치 센서 위에 배치된 컬러 필터 어레이를 포함하고,
    상기 컬러 필터 어레이는,
    상기 발광 소자의 발광 영역과 대향하는 컬러 필터;
    상기 디스플레이 픽셀의 서브 픽셀들 간의 경계와, 상기 디스플레이 픽셀과 상기 센서 픽셀 간의 경계에 배치된 블랙 매트릭스를 포함하고,
    상기 블랙 매트릭스는 상기 표시패널의 기판면에 대하여 수직으로 상기 제1 개구부와 정렬된 개구부를 포함하는 표시패널.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 컬러필터 어레이는,
    상기 광전 변환 소자의 수광면에 대향하는 보조 필터를 더 포함하고,
    상기 보조 필터는,
    색감 보정용 컬러 필터, 지문 센싱 모드에서 광원으로 구동되는 서브 픽셀로부터 발생되는 빛의 파장만 통과시키는 컬러 필터, 적외선 차단 필터 중 적어도 어느 하나를 포함하는 표시패널.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 터치 센서는,
    상기 광전 변환 소자의 발광면과 대향하는 복수의 마이크로 홀을 포함한 배선을 포함하는 표시패널.
  13. 발광 소자를 포함한 복수의 디스플레이 픽셀들이 배치된 디스플레이 영역;
    상기 발광 소자를 포함한 복수의 디스플레이 픽셀들과, 광전 변환 소자를 포함한 복수의 센서 픽셀들이 배치된 센싱 영역; 및
    상기 발광 소자와 상기 광전 변환 소자 위에 배치된 터치 센서를 포함하고,
    상기 터치 센서는,
    상기 센싱 영역에서 부분적으로 선폭이 다른 배선을 포함하는 표시패널.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 터치 센서의 배선은,
    상기 디스플레이 영역에서 동일한 선폭을 갖는 표시패널.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 터치 센서의 배선은,
    상기 센싱 영역에서 센서 픽셀과 인접한 부분이 상기 디스플레이 픽셀과 인접한 부분 보다 큰 선폭을 갖는 표시패널.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 터치 센서의 배선은,
    상기 디스플레이 영역에서 이웃한 녹색 서브 픽셀과 상기 녹색 이외의 다른 컬러의 서브 픽셀 간의 경계에서 상기 녹색 서브 픽셀에 더 가깝게 배치된 표시패널.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 녹색 서브 픽셀의 발광 영역이 상기 다른 컬러의 서브 픽셀의 발광 영역 보다 작은 표시패널.
  18. 발광 소자를 포함한 복수의 디스플레이 픽셀들이 배치된 디스플레이 영역, 상기 발광 소자를 포함한 복수의 디스플레이 픽셀들과 광전 변환 소자를 포함한 복수의 센서 픽셀들이 배치된 센싱 영역, 및 상기 발광 소자와 상기 광전 변환 소자 위에 배치된 터치 센서를 포함한 표시패널; 및
    상기 광전 변환 소자로부터 얻어진 지문 패턴 영상을 바탕으로 지문을 인식하는 지문 인식 처리부를 포함하고,
    상기 터치 센서는,
    상기 발광 소자의 발광 영역을 노출하는 제1 개구부와, 상기 광전 변환 소자의 수광면을 노출하는 제2 개구부를 제공하는 배선을 포함하는 표시장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 표시패널은,
    복수의 투광부를 포함하고 상기 투광부를 사이에 두고 이격된 복수의 디스플레이 픽셀들을 포함한 제2 센싱 영역을 더 포함하고,
    상기 표시패널의 제2 센싱 영역 아래에 배치된 광학 센서를 더 포함하고,
    상기 제1 및 제2 센싱 영역의 디스플레이 픽셀 해상도가 상기 디스플레이 영역의 디스플레이 픽셀 해상도 보다 낮은 표시장치.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 터치 센서는 상기 센싱 영역에서 선폭이 부분적으로 다른 배선을 포함하는 표시장치.
KR1020200111670A 2020-09-02 2020-09-02 표시패널과 이를 이용한 표시장치 KR20220030004A (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200111670A KR20220030004A (ko) 2020-09-02 2020-09-02 표시패널과 이를 이용한 표시장치
US17/410,737 US11543919B2 (en) 2020-09-02 2021-08-24 Display panel and display device using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200111670A KR20220030004A (ko) 2020-09-02 2020-09-02 표시패널과 이를 이용한 표시장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220030004A true KR20220030004A (ko) 2022-03-10

Family

ID=80356953

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200111670A KR20220030004A (ko) 2020-09-02 2020-09-02 표시패널과 이를 이용한 표시장치

Country Status (2)

Country Link
US (1) US11543919B2 (ko)
KR (1) KR20220030004A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102544152B1 (ko) * 2023-04-05 2023-06-15 (주) 아하 광 투과율이 개선되며 비접촉 상태로 외부 입력을 감지할 수 있는 입력 감지 센서 및 이를 포함하는 디스플레이 장치

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11839118B2 (en) * 2020-09-23 2023-12-05 Boe Technology Group Co., Ltd. Organic light-emitting display panel and display apparatus
US11694606B2 (en) * 2020-11-23 2023-07-04 Industrial Technology Research Institute Display device with sensing element
CN114625264A (zh) * 2020-11-27 2022-06-14 京东方科技集团股份有限公司 显示装置
CN112861763A (zh) * 2021-02-25 2021-05-28 京东方科技集团股份有限公司 显示基板及显示装置
KR20220125839A (ko) * 2021-03-03 2022-09-15 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치
US11839133B2 (en) * 2021-03-12 2023-12-05 Apple Inc. Organic photodetectors for in-cell optical sensing
CN116259079A (zh) * 2021-12-09 2023-06-13 群创光电股份有限公司 电子装置
CN117337630A (zh) * 2022-04-27 2024-01-02 京东方科技集团股份有限公司 显示面板及显示装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102636405B1 (ko) 2018-09-28 2024-02-14 엘지디스플레이 주식회사 수광화소영역을 포함하는 표시장치
KR102643092B1 (ko) 2018-10-02 2024-03-06 삼성디스플레이 주식회사 지문 센서 및 이를 구비한 표시 장치
KR102604051B1 (ko) 2018-10-16 2023-11-20 삼성디스플레이 주식회사 유기발광 표시장치
US11221693B2 (en) * 2019-08-09 2022-01-11 Wuhan China Star Optoelectronics Semiconduetor Display Technology Co., Ltd. Display panel and display device
TW202117694A (zh) * 2019-09-27 2021-05-01 日商半導體能源研究所股份有限公司 顯示裝置、識別方法及程式
CN115568246A (zh) * 2020-03-04 2023-01-03 上海天马微电子有限公司 显示面板和显示装置
CN117255591A (zh) * 2020-05-12 2023-12-19 合肥维信诺科技有限公司 显示装置
KR20210146499A (ko) * 2020-05-26 2021-12-06 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치
CN116133490A (zh) * 2020-05-29 2023-05-16 京东方科技集团股份有限公司 显示面板、显示装置
KR20220027357A (ko) * 2020-08-26 2022-03-08 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102544152B1 (ko) * 2023-04-05 2023-06-15 (주) 아하 광 투과율이 개선되며 비접촉 상태로 외부 입력을 감지할 수 있는 입력 감지 센서 및 이를 포함하는 디스플레이 장치

Also Published As

Publication number Publication date
US20220067340A1 (en) 2022-03-03
US11543919B2 (en) 2023-01-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20220030004A (ko) 표시패널과 이를 이용한 표시장치
JP7030085B2 (ja) 表示装置
EP3930001A1 (en) Display device and mobile terminal device including the same
CN114023265B (zh) 显示装置以及包括该显示装置的移动终端
US11861930B2 (en) Display panel and display device using the same
US11893945B2 (en) Display device and electronic device including the same
US11961478B2 (en) Display panel and display device including the same
KR20220048220A (ko) 표시패널과 이를 이용한 표시장치
KR20220059697A (ko) 표시패널과 이를 이용한 표시장치
US20220037430A1 (en) Display Device and Mobile Terminal Device Including the Same
KR20220030778A (ko) 표시 패널 및 이를 포함하는 표시 장치
US20220051617A1 (en) Display Device and Luminance Control Method Thereof and Mobile Terminal Using the Same
EP3958322A1 (en) Display device and mobile terminal device including the same
US20230081008A1 (en) Display Panel and Display Device Using the Same
US20230035356A1 (en) Display device and driving method thereof
US20220130935A1 (en) Display device

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination