KR20220079732A - 표시 장치 - Google Patents

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김수정
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Abstract

본 발명에 따른 표시 장치는 베이스 기판, 화소층, 입력 감지층, 및 광 흡수층을 포함한다. 베이스 기판에는 복수의 표시 영역들 및 상기 복수의 표시 영역들에 인접한 주변 영역이 정의된다. 화소층은 상기 베이스 기판 상에서 상기 복수의 표시 영역들에 각각 대응하여 배치되는 복수의 발광 소자들 및 상기 복수의 발광 소자들 중 제1 발광 소자들에 인접하여 배치되는 복수의 센서들을 포함한다. 입력 감지층은 도전층을 포함한다. 광 흡수층은 상기 화소층과 상기 도전층 사이에 배치된다.

Description

표시 장치{DISPLAY DEVICE}
본 발명은 표시 장치에 관한 발명이다. 보다 상세하게는, 감지 신뢰성이 개선된 표시 장치에 관한 것이다.
표시 장치는 영상을 표시하여 사용자에게 정보를 제공하거나 사용자의 입력을 감지하는 등 사용자와 유기적으로 소통할 수 있는 다양한 기능을 제공한다. 최근의 표시 장치들은 사용자의 생체 정보를 감지하기 위한 기능을 함께 포함하고 있다.
생체 정보 인식 방식으로는 전극들 사이에 형성된 정전용량 변화를 감지하는 정전용량 방식, 광 센서를 이용하여 입사되는 광을 감지하는 광 방식, 압전체 등을 활용하여 진동을 감지하는 초음파 방식 등이 있다.
본 발명은 생체 정보 인식을 위한 센서의 감지 신뢰성을 개선하기 위한 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 베이스 기판, 화소층, 입력 감지층, 및 광 흡수층을 포함한다. 베이스 기판에는 복수의 표시 영역들 및 상기 복수의 표시 영역들에 인접한 주변 영역이 정의된다. 화소층은 상기 베이스 기판 상에서 상기 복수의 표시 영역들에 각각 대응하여 배치되는 복수의 발광 소자들 및 상기 복수의 발광 소자들 중 제1 발광 소자들에 인접하여 배치되는 복수의 센서들을 포함한다. 입력 감지층은 도전층을 포함한다. 광 흡수층은 상기 화소층과 상기 도전층 사이에 배치된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 베이스 기판, 화소층, 제1 컬러 필터층, 입력 감지층 및 제2 컬러 필터층을 포함한다. 상기 베이스 기판에는 복수의 표시 영역들 및 상기 복수의 표시 영역들에 인접한 주변 영역이 정의된다. 상기 화소층은 상기 베이스 기판 상에서 상기 복수의 표시 영역들에 각각 대응하여 배치되는 복수의 발광 소자들 및 상기 복수의 발광 소자들 중 제1 발광 소자들에 인접하여 배치되는 복수의 센서들을 포함한다. 상기 제1 컬러 필터층은 상기 화소층 상에 배치되고, 상기 입력 감지층은 상기 제1 컬러 필터층 상에 배치되며, 상기 제2 컬러 필터층은 상기 입력 감지층 상에 배치된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 사용자의 생체 정보를 인식하기 위한 센서들이 표시 패널에 내장되는 구조에서, 표시 패널 내 도전층 등에 의해 반사된 광이 센서들로 입사되는 것을 방지할 수 있고, 그 결과 센서들을 이용한 생체 정보 인식 성능 및 감지 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 표시 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 패널의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 입력 감지층의 평면도이다.
도 5a는 도 3에 도시된 표시 패널의 FF 영역을 확대하여 나타낸 확대 평면도이다.
도 5b는 도 4에 도시된 입력 감지층의 GG 영역을 확대하여 나타낸 확대 평면도이다.
도 6a는 도 5b에 도시된 절단선 I-I`에 따라 절단한 본 발명의 일 실시예에 따른 단면도이다.
도 6b는 도 6a에 도시된 표시 장치의 지문 센싱 과정을 나타낸 단면도이다.
도 7은 도 5b에 도시된 절단선 I-I`에 따라 절단한 본 발명의 일 실시예에 따른 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 9a는 도 8에 도시된 표시 장치의 부분 확대 단면도이다.
도 9b는 도 9a에 도시된 표시 장치의 지문 센싱 과정을 나타낸 단면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 11a는 도 8에 도시된 표시 장치의 부분 확대 단면도이다.
도 11b는 도 11a에 도시된 표시 장치의 지문 센싱 과정을 나타낸 단면도이다.
이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 살펴보기로 한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 출원에서, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 또는 "상부에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "하에" 또는 "하부에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 또한, 본 출원에서 "상에" 배치된다고 하는 것은 상부뿐 아니라 하부에 배치되는 경우도 포함하는 것일 수 있다.
한편, 본 출원에서 "직접 접한다"는 것은 층, 막, 영역, 판 등의 부분과 다른 부분 사이에 추가되는 층, 막, 영역, 판 등이 없는 것을 의미하는 것일 수 있다. 예를 들어, "직접 접하는" 것은 두 개의 층 또는 두 개의 부재들 사이에 접착 부재 등의 추가 부재를 사용하지 않고 배치하는 것을 의미하는 것일 수 있다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 패널에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 표시 장치의 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 표시 장치(DD)는 제1 방향(DR1)으로 장변들을 갖고, 제1 방향(DR1)과 교차하는 제2 방향(DR2)으로 단변들을 갖는 직사각형 형상을 가질 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않고, 표시 장치(DD)는 원형 및 다각형 등 다양한 형상들을 가질 수 있다.
표시 장치(DD)는 전기적 신호에 따라 활성화되는 장치일 수 있다. 표시장치(DD)는 다양한 실시예들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 표시 장치(DD)는 스마트 워치, 태블릿, 노트북, 컴퓨터, 스마트 텔레비전 등의 전자 장치에 적용될 수 있다.
이하, 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)에 의해 정의된 평면과 실질적으로 수직하게 교차하는 방향은 제3 방향(DR3)으로 정의된다. 본 명세서에서 "평면상에서 봤을 때"의 의미는 제3 방향(DR3)에서 바라본 상태를 의미할 수 있다.
표시 장치(DD)의 상면은 표시면(IS)으로 정의될 수 있으며, 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)에 의해 정의된 평면을 가질 수 있다. 표시면(IS)을 통해 표시 장치(DD)에서 생성된 영상들(IM)이 사용자에게 제공될 수 있다.
표시면(IS)은 은 투과 영역(TA) 및 베젤 영역(BZA)으로 구분될 수 있다. 투과 영역(TA)은 영상들(IM)이 표시되는 영역일 수 있다. 사용자는 투과 영역(TA)을 통해 영상들(IM)을 시인한다. 본 실시예에서, 투과 영역(TA)은 꼭지점들이 둥근 사각 형상으로 도시되었다. 다만, 이는 예시적으로 도시한 것이고, 투과 영역(TA)은 다양한 형상을 가질 수 있으며, 어느 하나의 실시예로 한정되지 않는다.
베젤 영역(BZA)은 투과 영역(TA)에 인접한다. 베젤 영역(BZA)은 소정의 컬러를 가질 수 있다. 베젤 영역(BZA)은 투과 영역(TA)을 에워쌀 수 있다. 이에 따라, 투과 영역(TA)의 형상은 실질적으로 베젤 영역(BA)에 의해 정의될 수 있다. 다만, 이는 예시적으로 도시한 것이고, 베젤 영역(BZA)은 투과 영역(TA)의 일 측에만 인접하여 배치될 수도 있고, 생략될 수도 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(DD)는 다양한 실시예들을 포함할 수 있으며, 어느 하나의 실시예로 한정되지 않는다.
표시 장치(DD)는 외부에서 인가되는 외부 입력을 감지할 수 있다. 외부 입력은 표시 장치(DD)의 외부에서 제공되는 다양한 형태의 입력들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 외부 입력은 사용자의 손(US_F) 등 신체의 일부에 의한 접촉은 물론 표시 장치(DD)와 근접하거나, 소정의 거리로 인접하여 인가되는 외부 입력(예를 들어, 호버링)을 포함할 수 있다. 또한, 힘, 압력, 온도, 광 등 다양한 형태를 가질 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 패널의 평면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 입력 감지층의 평면도이다.
도 2를 참조하면, 표시 장치(DD)는 표시 패널(DP), 표시 패널(DP) 상에 배치된 제1 컬러 필터층(CFL1), 제1 컬러 필터층(CFL1) 상에 배치된 입력 감지층(ISL), 입력 감지층(ISL) 상에 배치된 제2 컬러 필터층(CFL2)을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 패널(DP)은 발광형 표시패널일 수 있고, 특별히 제한되지 않는다. 예컨대, 표시 패널(DP)은 유기발광 표시 패널, 무기발광 표시 패널 또는 퀀텀닷 발광 표시 패널일 수 있다. 유기발광 표시 패널의 발광층은 유기발광물질을 포함할 수 있고, 무기발광 표시 패널의 발광층은 무기발광물질을 포함할 수 있다. 퀀텀닷 발광 표시 패널의 발광층은 퀀텀닷 및 퀀텀로드 등을 포함할 수 있다. 이하, 표시 패널(DP)은 유기발광 표시 패널로 설명된다.
표시 패널(DP)은 베이스층(BL), 베이스층(BL) 위에 배치된 화소층(PXL), 및 화소층(PXL)을 상에 배치된 박막 봉지층(TFL)을 포함할 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 베이스층(BL)은 투과 영역(TA)에 대응하는 표시 영역(AA) 및 베젤 영역(BZA)에 대응하는 비표시 영역(NAA)을 포함할 수 있다. 화소층(PXL)은 표시 영역(AA)에 대응하여 베이스층(BL) 상에 배치된다. 베이스층(BL)은 다층 구조를 가질 수 있다.
화소층(PXL)은 영상을 표시하기 위한 복수개의 화소들을 포함하고, 화소들 각각은 발광 소자를 포함할 수 있다. 화소층(PXL)은 외부 정보 인식을 위해 제공된 센서를 포함할 수 있다. 외부 정보는 생체 정보일 수 있다. 본 발명의 일 예로, 센서는 광학식 지문 센서일 수 있다. 예를 들어, 광학식 지문 센서는 포토 다이오드일 수 있다. 광학식 지문 센서는 사용자의 지문에 의해 반사된 광을 감지할 수 있다. 반사 경로에 관하여는 자세히 후술하도록 한다.
박막 봉지층(TFL)은 화소층(PXL)을 커버하도록 제공된다. 박막 봉지층(TFL)은 화소층(PXL)을 밀봉할 수 있다. 박막 봉지층(TFL)은 적어도 2개의 무기층들과 무기층들 사이에 배치된 유기층을 포함할 수 있다. 무기층들은 무기 물질을 포함하고, 수분/산소로부터 화소층(PXL)을 보호할 수 있다. 유기층은 유기 물질을 포함하고, 먼지 입자와 같은 이물질로부터 화소층(PXL)을 보호할 수 있다.
제1 컬러 필터층(CFL1)은 박막 봉지층(TFL) 상에 제공될 수 있다. 제1 컬러 필터층(CFL1)은 적어도 하나의 컬러 필터를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 예로, 적어도 하나의 컬러 필터는 제1 특정 색을 가질 수 있다. 따라서, 제1 컬러 필터층(CFL1)의 적어도 하나의 컬러 필터는 제1 특정 색 이외의 광은 흡수할 수 있다.
입력 감지층(ISL)은 외부의 입력(예를 들어, 사용자의 터치)을 감지하여 소정의 입력 신호로 변경하고, 입력 신호를 표시 패널(DP)에 제공할 수 있다. 입력 감지층(ISL)은 외부의 입력을 감지하기 위한 복수 개의 감지 전극들을 포함할 수 있다. 감지 전극들은 정전 용량 방식으로 외부의 입력을 감지할 수 있다. 표시 패널(DP)은 입력 감지층(ISL)으로부터 입력 신호를 제공받고, 입력 신호에 대응하는 영상을 생성할 수 있다.
제2 컬러 필터층(CFL2)은 복수 개의 컬러 필터들을 포함할 수 있다. 컬러 필터들 각각은 제2 특정 색을 가질 수 있다. 제2 특정 색은 제1 특정 색과 다른 색일 수 있다. 따라서, 제2 컬러 필터층(CFL2)의 컬러 필터들은 제2 특정 색 이외의 광은 흡수할 수 있다.
제1 컬러 필터층(CFL1), 입력 감지층(ISL) 및 제2 컬러 필터층(CFL2)에 관한 자세한 사항은 후술될 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(DD)는 윈도우(WN) 및 접착층(AL)을 더 포함할 수 있다. 윈도우(WM)는 외부의 스크래치 및 충격으로부터 표시 패널(DP) 및 입력 감지층(ISL)을 보호할 수 있다. 윈도우(WN)는 접착층(AL)에 의해 입력 감지층(ISL)에 부착될 수 있다. 접착층(AL)은 광학 투명 접착제(Optical Clear Adhesive), 광학 투명 접착 수지(Optically Clear Adhesive Resin) 또는 감압 접착제(PSA, Pressure Sensitive Adhesive)을 포함할 수 있다.
윈도우(WM)는 영상을 출사할 수 있는 투명한 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 유리, 사파이어, 플라스틱 등으로 구성될 수 있다. 윈도우(WM)는 단일층으로 도시되었으나, 이에 한정하는 것은 아니며 복수 개의 층들을 포함할 수 있다. 한편, 도시되지 않았으나, 상술한 표시 장치(DD)의 베젤 영역(BZA)은 실질적으로 윈도우(WM)의 일 영역에 소정의 컬러를 포함하는 물질이 인쇄된 영역으로 제공될 수 있다. 표시 패널(DP)에서 생성된 영상은 윈도우(WN)를 투과하여 사용자에게 제공될 수 있다.
표시 장치(DD)는 윈도우(WM)와 결합하여 표시장치(DD)의 외관을 정의하는 외부 케이스(EDC, 도 1 참조)를 더 포함한다. 외부 케이스(EDC)는 외부로부터 가해지는 충격을 흡수하며 이물질/수분 등의 침투를 방지하여 외부 케이스(EDC)에 수용된 구성들을 보호한다. 한편, 본 발명의 일 예로, 외부 케이스(EDC)는 복수의 수납 부재들이 결합된 형태로 제공될 수 있다.
도 3을 참조하면, 표시 패널(DP)은 구동회로(GDC), 복수 개의 신호라인들(SGL), 및 복수 개의 화소들(PX)을 포함할 수 있다. 표시 패널(DP)은 비표시 영역(NAA)에 배치된 패드부(PLD)를 더 포함할 수 있다. 패드부(PLD)는 복수 개의 신호라인들(SGL) 중 대응되는 신호라인과 연결된 화소 패드들(D-PD)을 포함한다.
화소들(PX)은 베이스층(BL)의 표시 영역(AA)에 배치된다. 화소들(PX) 각각은 발광 소자 및 발광 소자에 연결된 화소 구동회로를 포함한다. 구동회로(GDC), 신호라인들(SGL), 패드부(PLD), 및 화소 구동회로는 도 6에 도시된 회로층(DP_CL)에 포함될 수 있다.
구동회로(GDC)는 게이트 구동회로를 포함할 수 있다. 게이트 구동회로는 복수 개의 게이트 신호들(이하, 게이트 신호들)을 생성하고, 게이트 신호들을 후술하는 복수 개의 게이트 라인들(GL, 이하 게이트 라인들)에 순차적으로 출력한다.　게이트 구동회로는 화소 구동회로에 또 다른 제어 신호를 더 출력할 수 있다.
신호라인들(SGL)은 게이트 라인들(GL), 데이터 라인들(DL), 전원 라인(PL), 및 제어신호라인(CSL)을 포함한다. 게이트 라인들(GL) 중 하나의 게이트 라인은 화소들(PX) 중 대응하는 화소(PX)에 각각 연결되고, 데이터 라인들(DL) 중 하나의 데이터 라인은 화소들(PX) 중 대응하는 화소(PX)에 각각 연결된다. 전원 라인(PL)은 화소들(PX)에 연결된다. 제어신호라인(CSL)은 구동회로(GDC)에 제어신호들을 제공할 수 있다. 신호라인들(SGL)은 표시 영역(AA) 및 비표시 영역(NAA)에 중첩한다.
표시 패널(DP)은 복수 개의 화소들(PX) 중 특정 화소에 인접하여 배치된 센서들(OPD)을 더 포함할 수 있다. 센서들(OPD)은 베이스층(BL)의 표시 영역(AA) 내에 배치된다. 센서들(OPD) 각각은 화소들 각각의 사이즈보다 작은 사이즈를 가질 수 있다. 신호라인들(SGL)은 센서들(OPD)에 연결된 센싱 라인들을 더 포함할 수 있다.
패드부(PLD)는 연성회로필름이 연결되는 부분으로써, 연성회로필름을 표시 패널(DP)에 연결시키기 위한 화소 패드들(D-PD) 및 연성회로필름을 입력 감지층(ISL)에 연결시키기 위한 입력 패드들(I-PD)을 포함할 수 있다. 화소 패드들(D-PD) 및 입력 패드들(I-PD)은 회로층(DP_CL)에 배치된 배선들 중 일부가 회로층(DP_CL)에 포함된 절연층으로부터 노출됨으로써 제공될 수 있다.
화소 패드들(D-PD)은 신호 라인들(SGL)을 통해 대응되는 화소들(PX)에 연결된다. 또한, 화소 패드들(D-PD) 중 어느 하나의 화소 패드에는 구동회로(GDC)가 연결될 수 있다. 화소 패드들(D-PD)은 센싱 라인들을 통해 대응되는 센서들(OPD)에 연결되는 센서 패드들을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 연성회로필름에는 센서들(OPD)을 구동하기 위한 센서 구동회로가 제공되고, 센서 패드들 및 센싱 라인들을 통해 센서 구동회로와 센서들(OPD)은 전기적으로 연결될 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 입력 감지층(ISL)은 제1 감지전극들(IE1-1 내지 IE1-5), 제1 감지전극들(IE1-1 내지 IE1-5)에 연결된 제1 신호라인들(SL1-1 내지 SL1-5), 제2 감지전극들(IE2-1 내지 IE2-4), 및 제2 감지전극들(IE2-1 내지 IE2-4)에 연결된 제2 신호라인들(SL2-1 내지 SL2-4)을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 예로, 입력 감지층(ISL)은 제2 감지전극들(IE2-1 내지 IE2-4)에 연결된 제3 신호라인들을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 제2 신호라인들(SL2-1 내지 SL2-4)은 제2 감지전극들(IE2-1 내지 IE2-4)의 일단에 연결되고, 제3 신호라인들은 제2 감지전극들(IE2-1 내지 IE2-4)의 타단에 연결될 수 있다.
제1 감지전극들(IE1-1 내지 IE1-5)과 제2 감지전극들(IE2-1 내지 IE2-4)은 서로 교차한다. 제1 감지전극들(IE1-1 내지 IE1-5)은 제1 방향(DR1)으로 나열되며, 각각이 제2 방향(DR2)으로 연장된다.
제1 감지전극들(IE1-1 내지 IE1-5) 각각은 표시 영역(AA)에 배치된 제1 센싱부들(sensing portions)(SP1) 및 제1 연결부들(CP1)을 포함한다. 제2 감지전극들(IE2-1 내지 IE2-4) 각각은 표시 영역(AA)에 배치된 제2 센싱부들(SP2) 및 제2 연결부들(CP2)을 포함한다. 제1 센싱부들(SP1) 중 제1 전극의 양단에 배치된 2개 제1 센싱부들은 중앙에 배치된 제1 센싱부 대비 작은 크기, 예컨대 1/2 크기를 가질 수 있다. 제2 센싱부들(SP2) 중 제2 전극의 양단에 배치된 2개 제2 센싱부들은 중앙에 배치된 제2 센싱부 대비 작은 크기, 예컨대 1/2 크기를 가질 수 있다.
도 4에는 일 실시예에 따른 제1 감지전극들(IE1-1 내지 IE1-5)과 제2 감지전극들(IE2-1 내지 IE2-4)을 도시하였으나, 그 형상은 이에 제한되지 않는다. 본 발명의 일 실시예에서 제1 감지전극들(IE1-1 내지 IE1-5)과 제2 감지전극들(IE2-1 내지 IE2-4)은 센싱부와 연결부의 구분이 없는 형상(예컨대 바 형상)을 가질 수 있다. 마름모 형상의 제1 센싱부들(SP1)과 제2 센싱부들(SP2)을 예시적으로 도시하였으나, 이에 제한되지 않고, 제1 센싱부들(SP1)과 제2 센싱부들(SP2)은 다른 다각형상을 가질 수 있다.
하나의 제1 감지전극 내에서 제1 센싱부들(SP1)은 제2 방향(DR2)을 따라 나열되고, 하나의 제2 감지전극 내에서 제2 센싱부들(SP2)은 제1 방향(DR1)을 따라 나열된다. 제1 연결부들(CP1) 각각은 인접한 제1 센싱부들(SP1)을 연결하고, 제2 연결부들(CP2) 각각은 인접한 제2 센싱부들(SP2)을 연결한다.
제1 감지전극들(IE1-1 내지 IE1-5) 및 제2 감지전극들(IE2-1 내지 IE2-4)은 메쉬 형상을 가질 수 있다. 제1 감지전극들(IE1-1 내지 IE1-5) 및 제2 감지전극들(IE2-1 내지 IE2-4)이 메쉬 형상을 가짐으로써 표시 패널(DP, 도 3 참조)의 전극들과의 기생 커패시턴스가 감소될 수 있다. 또한, 후술하는 것과 같이, 제1 감지전극들(IE1-1 내지 IE1-5) 및 제2 감지전극들(IE2-1 내지 IE2-4)은 발광 소자들(ED1, ED2, ED3, 도 5a에 도시됨)에 비중첩하므로 표시 장치(DD)의 사용자에게 시인되지 않는다.
메쉬 형상의 제1 감지전극들(IE1-1 내지 IE1-5) 및 제2 감지전극들(IE2-1 내지 IE2-4)은 저온 공정이 가능한 은, 알루미늄, 구리, 크롬, 니켈, 티타늄 등을 포함할 수 있고, 이에 한정되지는 않는다. 따라서, 연속공정으로 입력 감지층(ISL)을 형성하더라도 발광 소자들(ED1~ED3)의 손상이 방지될 수 있다.
제1 신호라인들(SL1-1 내지 SL1-5)은 제1 감지전극들(IE1-1 내지 IE1-5)의 일단에 각각 연결된다. 본 발명의 일 실시예에서, 입력 감지층(ISL)은 제1 감지전극들(IE1-1 내지 IE1-5)의 타단에 연결된 신호라인들을 더 포함할 수 있다.
제1 신호라인들(SL1-1 내지 SL1-5) 및 제2 신호라인들(SL2-1 내지 SL2-4)은 비표시 영역(NAA)에 배치될 수 있다. 입력 감지층(ISL)은 제1 신호라인들(SL1-1 내지 SL1-5) 및 제2 신호라인들(SL2-1 내지 SL2-4)의 일단으로부터 연장되고, 비표시 영역(NAA)에 배치된 입력 패드들(I-PD)을 포함할 수 있다.
도 5a는 도 3에 도시된 FF 영역에 대응하는 표시패널의 확대 평면도이고, 도 5b는 도 4에 도시된 입력 감지층의 GG 영역을 확대한 확대 평면도이다.
도 3 및 도 5a를 참조하면, 표시 패널(DP)은 복수의 화소(PX)를 포함한다. 본 발명의 일 예로, 복수의 화소(PX) 각각은 복수의 제1 화소(PX-G), 복수의 제2 화소(PX-B) 및 복수의 제3 화소들(PX-R) 중 어느 하나일 수 있다. 본 발명의 일 예로, 복수의 제1 화소(PX-G), 복수의 제2 화소(PX-B) 및 복수의 제3 화소들(PX-R) 각각은 서로 다른 사이즈를 가질 수 있다. 즉, 제1 화소들(PX-G)은 제3 화소들(PX-R)보다 작은 사이즈를 갖고, 제2 화소들(PX-B)은 제3 화소들(PX-R)보다 큰 사이즈를 가질 수 있다. 본 발명의 일 예로, 제1 화소들(PX-G)은 녹색의 화소들일 수 있고, 제2 화소들(PX-B)은 청색의 화소들일 수 있으며, 제3 화소들(PX-R)은 적색의 화소들일 수 있다.
제1 화소들(PX-G)은 제1 및 제2 방향(DR1, DR2)을 따라 배열될 수 있다. 제2 및 제3 화소들(PX-B, PX-R)은 서로 교대로 반복되며 제1 및 제2 방향(DR1, DR2)을 따라 배열될 수 있다. 제1 내지 제3 화소들(PX-G, PX-B, PX-R) 사이에는 비화소 영역(NPA)이 정의될 수 있다.
도 5a에 도시한 제1 내지 제3 화소들(PX-G, PX-B, PX-R)의 배열 구조는 하나의 예시로 도시한 것일 뿐, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 예컨대, 본 발명의 다른 실시예로 제1 화소(PX-G), 제2 화소(PX-B), 및 제3 화소(PX-R)가 제2 방향(DR2)을 따라 번갈아 배치되는 형태로 배열될 수도 있다. 또한, 제1 내지 제3 화소들(PX-G, PX-B, PX-R) 각각이 사각 형상을 갖는 것을 예시적으로 도시하였으나, 이에 제한되는 것은 아니고, 제1 내지 제3 화소들(PX-G, PX-B, PX-R) 각각의 형상은 다각형, 원형, 타원형 등으로 다양하게 변형될 수 있다. 다른 일 예로, 제1 내지 제3 화소(PX-G, PX-B, PX-R)의 형상은 서로 상이할 수 있다. 즉, 제1 화소(PX-G)는 원 형상을 갖고, 제2 및 제3 화소(PX-B, PX-R)는 사각 형상을 가질 수도 있다.
또한, 도 5a에서는 제1 화소들(PX-G)의 사이즈가 제2 화소들(PX-B) 및 제3 화소들(PX-R)의 사이즈보다 작은 것을 예시적으로 도시하였으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예컨대, 본 발명의 다른 실시예에서 제1 내지 제3 화소들(PX-G, PX-B, PX-R)은 서로 동일한 사이즈를 가질 수도 있다.
제1 화소들(PX-G) 각각은 제1 광을 출력하는 제1 발광 소자(ED1)를 포함하고, 제2 화소들(PX-B) 각각은 제2 광을 출력하는 제2 발광 소자(ED2)를 포함하며, 제3 화소들(PX-R) 각각은 제3 광을 출력하는 제3 발광 소자(ED3)를 포함한다. 따라서, 제1 화소들(PX-G) 각각은 제1 광이 출력되는 제1 발광 영역(PXA-G) 및 제1 발광 영역(PXA-G)의 주변에 형성된 제1 비발광 영역(NPXA-G)을 포함할 수 있다. 제2 화소들(PX-B) 각각은 제2 광이 출력되는 제2 발광 영역(PXA-B) 및 제2 발광 영역(PXA-B)의 주변에 형성된 제2 비발광 영역(NPXA-B)을 포함할 수 있다. 제3 화소들(PX-R) 각각은 제3 광이 출력되는 제3 발광 영역(PXA-R) 및 제3 발광 영역(PXA-R)의 주변에 형성된 제3 비발광 영역(NPXA-R)을 포함할 수 있다. 여기서, 제1 광은 그린 파장대의 광일 수 있고, 제2 광은 블루 파장대의 광일 수 있으며, 제3 광은 레드 파장대의 광일 수 있다. 제1 내지 제3 비발광 영역(NPXA-G, NPXA-B, NPXA-R)은 광이 출력되지 않는 영역으로 정의될 수 있다.
표시 패널(DP)은 제1 내지 제3 발광 영역(PXA-G, PXA-B, PXA-R)과 비중첩하도록 배치된 센서들(OPD)을 더 포함한다. 센서들(OPD)은 제1 및 제2 방향(DR1, DR2) 상에서 매트릭스 형태로 배치될 수 있다. 센서들(OPD)은 제1 방향(DR1) 상에서 서로 인접하는 두 개의 제1 화소들(PX-G) 사이에 배치될 수 있다. 센서들(OPD)은 제1 방향(DR1) 상에서 서로 인접하는 제2 및 제3 화소(PX-B, PX-R) 사이에 배치될 수 있다. 센서들(OPD) 각각의 사이즈는 제1 화소들(PX-G) 각각의 사이즈보다 작을 수 있다. 그러나, 센서들(OPD) 각각의 사이즈 및 배열 형태는 이에 한정되지 않고, 다양하게 변형될 수 있다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 입력 감지층(ISL)의 제1 및 제2 센싱부들(SP1, SP2) 각각은 메쉬 형상을 갖는다. 제1 센싱부들(SP1) 각각에는 제1 내지 제3 화소들(PX-G, PX-B, PX-R)에 각각 대응하여 복수의 제1 화소 개구부들(P_OP1)이 정의될 수 있다. 제2 센싱부들(SP2) 각각에는 제1 내지 제3 화소들(PX-G, PX-B, PX-R)에 각각 대응하여 복수의 제2 화소 개구부들(P_OP2)이 정의될 수 있다. 즉, 평면 상에서 제1 센싱부들(SP1) 및 제2 센싱부들(SP2)은 제1 화소들(PX-G), 제2 화소들(PX-B), 및 제3 화소들(PX-R)과 비중첩할 수 있다. 제1 및 제2 센싱부들(SP1, SP2) 각각이 비화소 영역(NPA)에 대응하여 배치됨으로써, 제1 내지 제3 화소들(PX-G, PX-B, PX-R)의 개구율을 증가시키며 기생 커패시턴스를 감소시킬 수 있다. 그러나, 제1 및 제2 센싱부들(SP1, SP2) 각각은 제1 내지 제3 비발광 영역(NPXA-G, NPXA-B, NPXA-R)과 부분적으로 중첩할 수도 있다.
제1 방향(DR1) 상에서 서로 이격된 제1 센싱부들(SP1)은 제1 연결부(CP1)에 의해서 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 연결부(CP1)는 제1 센싱부들(SP1)과 서로 다른 층 상에 배치될 수 있다. 제1 연결부(DP1)의 제1 단부에는 제1 콘택부(CNT1)가 제공되고, 제2 단부에는 제2 콘택부(CNT2)가 제공될 수 있다. 제1 및 제2 콘택부(CNT1, CNT2)에서 제1 연결부(CP1)는 대응하는 두 개의 제1 센싱부들(SP1)과 직접적으로 접속될 수 있다.
제2 방향(DR1) 상에서 서로 이격된 제2 센싱부들(SP2)은 제2 연결부(CP2)에 의해서 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 본 발명의 일 예로, 제2 연결부(CP)는 제2 센싱부들(SP2)과 동일층 상에 배치될 수 있고, 제2 센싱부들(SP2)과 일체의 형상으로 제공될 수 있다.
본 발명의 일 예로, 제1 센싱부들(SP1) 각각에는 센서들(OPD)에 대응하여 제공되는 복수의 제1 센서 개구부들(S_OP1)이 정의될 수 있다. 제2 센싱부들(SP2) 각각에는 센서들(OPD)에 각각 대응하여 복수의 제2 센서 개구부들(S_OP2)이 정의될 수 있다. 즉, 평면 상에서 제1 센싱부들(SP1) 및 제2 센싱부들(SP2)은 센서들(OPD)과 비중첩할 수 있다. 제1 및 제2 센싱부들(SP1, SP2) 각각이 센서들(OPD)과 비중첩함으로써, 센서들(OPD)의 개구율을 향상시키고, 센서들(OPD)로 입사되는 광의 입사량을 증가시킬 수 있다.
도 6a는 도 5b에 도시된 절단선 I-I`에 따라 절단한 본 발명의 일 실시예에 따른 단면도이고, 도 6b는 도 6a에 도시된 센서의 지문 센싱 과정을 나타낸 단면도이다. 도 7은 도 5b에 도시된 절단선 I-I`에 따라 절단한 본 발명의 일 실시예에 따른 단면도이다.
도 2, 도 6a 및 도 6b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(DD)에서, 표시 패널(DP)은 베이스층(BL), 베이스층(BL) 상에 배치된 화소층(PXL), 및 박막 봉지층(TFL)을 포함한다.
베이스층(BL)은 합성수지 필름을 포함할 수 있다. 표시 패널(DP)의 제조시에 이용되는 작업기판 상에 합성수지층을 형성한다. 이후 합성수지층 상에 도전층 및 절연층 등을 형성한다. 작업기판이 제거되면 합성수지층은 베이스층(BL)에 대응한다. 합성수지층은 폴리이미드계 수지층일 수 있고, 그 재료는 특별히 제한되지 않는다. 그밖에 베이스층(BL)은 유리 기판, 금속 기판, 또는 유/무기 복합재료 기판 등을 포함할 수 있다.
화소층(PXL)은 베이스층(BL) 상에 배치된 회로 소자층(DP_CL) 및 회로층(DP_CL) 상에 배치된 표시 소자층(DP_ED)을 포함한다.
회로 소자층(DP_CL)은 적어도 하나의 절연층과 회로 소자를 포함한다. 이하, 회로 소자층(DP_CL)에 포함된 절연층은 중간 절연층으로 지칭된다. 중간 절연층은 적어도 하나의 중간 무기막과 적어도 하나의 중간 유기막을 포함한다. 회로 소자는 신호라인, 화소의 구동회로 등을 포함한다. 코팅, 증착 등에 의한 절연층, 반도체층 및 도전층 형성공정과 포토리소그래피 공정에 의한 절연층, 반도체층 및 도전층의 패터닝 공정을 통해 회로 소자층(DP_CL)이 형성될 수 있다.
표시 소자층(DP_ED)은 화소 정의막(PDL) 및 복수의 발광 소자(ED1~ED3)를 포함할 수 있다. 화소 정의막(PDL)은 유기 물질을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 예로, 복수의 발광 소자(ED1~ED3)는 제1 발광 소자들(ED1), 제2 발광 소자들(ED2) 및 제3 발광 소자들(ED3)을 포함한다. 화소 정의막(PDL)은 제1 발광 소자들(ED1)에 대응하여 제공되는 제1 개구부들(OP1), 제2 발광 소자들(ED2)에 대응하여 제공되는 제2 개구부들(OP2) 및 제1 발광 소자들(ED1)에 대응하여 제공되는 제3 개구부들(OP3)을 포함한다. 제1 내지 제3 개구부들(OP1, OP2, OP3) 각각의 사이즈는 서로 상이할 수 있다.
회로 소자층(DP_CL) 상에 제1 전극층이 배치된다. 제1 전극층 위로 화소 정의막(PDL)이 형성된다. 제1 전극층은 제1 내지 제3 애노드 전극(AE1, AE2, AE3)을 포함할 수 있다. 화소 정의막(PDL)의 제1 내지 제3 개구부들(OP1, OP2, OP3)은 제1 내지 제3 애노드 전극(AE1, AE2, AE3)의 적어도 일부분을 각각 노출시킨다. 본 발명의 일 실시예에서 화소 정의막(PDL)은 흑색 물질을 더 포함할 수 있다. 화소 정의막(PDL)은 카본 블랙, 또는 아닐린 블랙 등의 흑색 유기 염료/안료를 더 포함할 수 있다. 화소 정의막(PDL)은 청색 유기 물질과 흑색 유기 물질이 혼합되어 형성된 것일 수 있다. 화소 정의막(PDL)은 발액성 유기물을 더 포함할 수 있다.
도 5a 및 도 6에 도시된 바와 같이, 표시 패널(DP)은 제1 내지 제3 발광 영역들(PXA-G, PXA-B, PXA-R)과 제1 내지 제3 발광 영역들(PXA-G, PXA-B, PXA-R)에 인접한 제1 내지 제3 비발광 영역들(NPXA-G, NPXA-B, NPXA-R)을 포함할 수 있다. 각 비발광 영역(NPXA-G, NPXA-B, NPXA-R)은 대응하는 발광 영역(PXA-G, PXA-B, PXA-R)을 에워쌀 수 있다. 본 실시예에서, 제1 발광 영역(PXA-G)은 제1 개구부(OP1)에 의해 노출된 제1 애노드 전극(AE1)의 일부 영역에 대응하게 정의된다. 제2 발광 영역(PXA-B)은 제2 개구부(OP2)에 의해 노출된 제2 애노드 전극(AE2)의 일부 영역에 대응하게 정의된다. 제3 발광 영역(PXA-R)은 제3 개구부(OP3)에 의해 노출된 제3 애노드 전극(AE3)의 일부 영역에 대응하게 정의된다. 제1 내지 제3 비발광 영역들(NPXA-G, NPXA-B, NPXA-B) 사이에는 비화소 영역(NPA)이 정의될 수 있다.
제1 전극층 상에는 발광층이 배치될 수 있다. 발광층은 제1 내지 제3 발광층(EML1, EML2, EML3)을 포함할 수 있다. 제1 내지 제3 발광층(EML1, EML2, EML3)은 제1 내지 제3 개구부(OP1, OP2, OP3)에 각각 대응하는 영역에 배치될 수 있다. 제1 내지 제3 발광층(EML1, EML2, EML3)은 제 내지 제3 화소들(PX-G, PX-B, PX-R)에 각각 분리되어 형성될 수 있다. 제1 내지 제3 발광층(EML1~EML3) 각각은 유기물질 및/또는 무기물질을 포함할 수 있다. 제1 내지 제3 발광층(EML1~EML3)은 소정의 유색 컬러광을 생성할 수 있다. 예를 들어, 제1 발광층(EML1)은 녹색광을 생성하고, 제2 발광층(EML2)은 적색광을 생성하며, 제3 발광층(EML3)은 청색광을 생성할 수 있다.
본 실시예에서 패터닝된 제1 내지 제3 발광층(EML1~EML3)을 예시적으로 도시하였으나, 하나의 발광층이 제1 내지 제3 발광 영역들(PXA-G, PXA-B, PXA-R)에 공통적으로 배치될 수 있다. 이때, 발광층은 백색 광 또는 청색 광을 생성할 수도 있다. 또한, 발광층은 탠덤(tandem)이라 지칭되는 다층구조를 가질 수 있다.
제1 내지 제3 발광층(EML1~EML3) 각각은 발광 물질로 저분자 유기물 또는 고분자 유기물을 포함할 수 있다. 또는, 제1 내지 제3 발광층(EML1~EML3) 각각은 발광 물질로 양자점(Quantum Dot) 물질을 포함할 수 있다. 양자점의 코어는 II-VI족 화합물, III-V족 화합물, IV-VI족 화합물, IV족 원소, IV족 화합물 및 이들의 조합에서 선택될 수 있다.
발광층 상에 제2 전극층이 배치된다. 제2 전극층은 제1 내지 제3 캐소드 전극들(CE1, CE2, CE3)을 포함할 수 있다. 제1 내지 제3 캐소드 전극들(CE1, CE2, CE3)은 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 본 발명의 일 예로, 제1 내지 제3 캐소드 전극들(CE1, CE2, CE3)은 서로 일체의 형상을 가질 수 있다. 이 경우, 제1 내지 제3 캐소드 전극들(CE1, CE2, CE3)은 제1 내지 제3 발광 영역들(PXA-G, PXA-B, PXA-R), 제1 내지 제3 비발광 영역들(NPXA-G, NPXA-B, NPXA-R) 및 비화소 영역(NPA)에 공통적으로 배치될 수 있다.
제2 전극층 상에 박막 봉지층(TFL)이 배치된다. 박막 봉지층(TFL)은 표시 소자층(DP_ED)을 밀봉할 수 있다. 박막 봉지층(TFL)은 적어도 하나의 절연층을 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 봉지층(TFL)은 적어도 하나의 무기막(이하, 봉지 무기막)을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 봉지층(TFL)은 적어도 하나의 유기막(이하, 봉지 유기막) 및 적어도 하나의 봉지 무기막을 포함할 수 있다.
봉지 무기막은 수분/산소로부터 표시 소자층(DP_ED)을 보호하고, 봉지 유기막은 먼지 입자와 같은 이물질로부터 표시 소자층(DP_ED)을 보호한다. 봉지 무기막은 실리콘 나이트라이드층, 실리콘 옥시 나이트라이드층, 실리콘 옥사이드층, 티타늄옥사이드층, 또는 알루미늄옥사이드층 등을 포함할 수 있고, 이에 특별히 제한되지 않는다. 봉지 유기막은 아크릴 계열 유기막을 포함할 수 있고, 특별히 제한되지 않는다.
표시 소자층(DP_ED)은 센서들(OPD)을 더 포함할 수 있다. 센서들(OPD) 각각은 포토 다이오드일 수 있다. 화소 정의막(PDL)은 센서들(OPD)에 대응하여 제공되는 제4 개구부(OP4)를 더 포함할 수 있다.
센서들(OPD) 각각은 제1 전극(AE4), 광 감지층(ORL) 및 제2 전극(CE4)을 포함할 수 있다. 제1 전극(AE4)은 제1 전극층과 동일층 상에 배치될 수 있다. 즉, 제1 전극(AE4)은 회로 소자층(DP_CL) 상에 배치되고, 제1 내지 제3 애노드 전극(AE~AE3)과 동일 공정을 통해 동시에 형성될 수 있다.
화소 정의막(PDL)의 제4 개구부(OP4)는 제1 전극(AE4)의 적어도 일부분을 노출시킨다. 광 감지층(ORL)은 제4 개구부(OP4)에 의해 노출된 제1 전극(AE4) 상에 배치된다. 광 감지층(ORL)은 유기 포토 센싱 물질을 포함할 수 있다. 제2 전극(CE4)은 광 감지층(ORL) 상에 배치될 수 있다. 제2 전극(CE4)은 제1 내지 제3 캐소드 전극(CE1~CE3)과 동일 공정을 통해 동시에 형성될 수 있다. 본 발명의 일 예로, 제2 전극(CE4)은 제1 내지 제3 캐소드 전극(CE1~CE3)과 일체의 형상을 가질 수 있다.
제1 및 제2 전극들(AE4, CE4) 각각은 전기적 신호를 수신할 수 있다. 제2 전극(CE4)은 제1 전극(AE4)과 상이한 신호를 수신할 수 있다. 따라서, 제1 및 제2 전극(AE4, CE4) 사이에는 소정의 전계가 형성될 수 있다. 광 감지층(ORL)은 센서로 입사되는 광에 대응하는 전기적 신호를 생성한다. 광 감지층(ORL)은 입사되는 광의 에너지를 흡수하여 전하를 생성할 수 있다. 예를 들어, 광 감지층(ORL)은 광 민감성 반도체 물질을 포함할 수 있다.
광 감지층(ORL)에 생성된 전하는 제1 전극(AE4) 및 제2 전극(CE4) 사이의 전계를 변화시킨다. 센서들(OPD)에 광이 입사되는지 여부, 센서들(OPD)에 입사되는 광의 양, 및 세기에 따라 광 감지층(ORL)에 생성되는 전하의 양이 달라질 수 있다. 이에 따라, 제1 전극(AE4) 및 제2 전극(CE4) 사이에 형성된 전계가 달라질 수 있다. 본 발명에 따른 센서들(OPD)은 제1 전극(AE4) 및 제2 전극(CE4) 사이의 전계의 변화를 통해 사용자의 지문 정보를 획득할 수 있다.
다만, 이는 예시적으로 도시한 것이고, 센서들(OPD) 각각은 광 감지층(ORL)을 활성층으로 하는 포토 트랜지스터를 포함할 수도 있다. 이때, 센서들(OPD) 각각은 포토 트랜지스터에 흐르는 전류량을 감지하여 지문 정보를 획득할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 센서들(OPD) 각각은 광량의 변화에 대응하여 전기적 신호를 생성할 수 있는 다양한 광전 변환 소자를 포함할 수 있으며, 어느 하나의 실시예로 한정되지 않는다.
본 발명의 일 예로, 센서들(OPD) 각각은 제1 내지 제3 발광 소자들(ED1~ED3) 중 제1 발광 소자들(ED1)에 인접하여 배치될 수 있다. 즉, 센서들(OPD) 각각은 제1 발광 소자들(ED1)로부터 출력되는 제1 광(Lg1)이 사용자의 지문에 의해 반사된 제1 반사광(Lg2)을 수신할 수 있다. 제1 광(Lg1) 및 제1 반사광(Lg2)은 그린 파장대의 광일 수 있다.
제1 컬러 필터층(CFL1)은 표시 패널(DP) 상에 직접 배치될 수 있다. 제1 컬러 필터층(CFL1)은 표시 패널(DP)의 박막 봉지층(TFL) 상에 직접 배치될 수 있다. 제1 컬러 필터층(CFL1)은 제1 색을 갖는 제1 컬러 필터(CF1)를 포함할 수 있다. 제1 컬러 필터(CF1)는 제1 내지 제3 발광 소자들(ED1~ED3) 중 어느 하나의 발광 소자에 대응하여 배치될 수 있다. 본 발명의 일 예로, 제1 컬러 필터(CF1)는 청색을 가질 수 있고, 이 경우, 제1 컬러 필터(CF1)는 제2 발광 소자(ED2)에 대응하도록 제2 발광 영역(PXA-B) 내에 배치될 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 컬러 필터(CF1)는 적색을 가질 수 있고, 이 경우, 제1 컬러 필터(CF1)는 제3 발광 소자(ED3)에 대응하도록 제3 발광 영역(PXA-R) 내에 배치될 수 있다.
제1 컬러 필터층(CFL1)은 제1 더미 컬러 필터(DCF1)를 더 포함할 수 있다. 제1 더미 컬러 필터(DCF1)는 비화소 영역(NPA)에 대응하여 배치될 수 있다. 제1 더미 컬러 필터(DCF1)는 비화소 영역(NPA)에서 제1 및 제2 도전층과 중첩하도록 배치될 수 있다. 제1 더미 컬러 필터(DCF1)의 폭은 제1 및 제2 도전층 각각의 폭보다 클 수 있다. 본 발명의 일 예로, 제1 더미 컬러 필터(DCF1)는 비화소 영역(NPA), 제1 내지 제3 비발광 영역(NPXA-G, NPXA-B, NPXA-R)과 중첩할 수 있다. 제1 더미 컬러 필터(DCF1)는 제1 및 제3 발광 영역(PXA-G, PXA-R)과 비중첩할 수 있다.
입력 감지층(ISL)은 표시 패널(DP) 및 제1 컬러 필터층(CFL1) 상에 배치될 수 있다. 입력감지유닛(ISP)은 제1 도전층, 절연층(IL), 제2 도전층, 및 보호층(PL)을 포함한다. 제1 도전층은 제1 컬러 필터층(CFL1) 상에 배치될 수 있다. 본 발명의 일 예로, 제1 도전층은 제1 연결부(CP1)를 포함할 수 있다. 도 6a 및 도 6b에서는 제1 도전층이 제1 컬러 필터층(CFL1) 상에 직접 배치된 구조를 도시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 입력 감지층(ISL)은 제1 도전층과 제1 컬러 필터층(CFL1) 사이에 배치되는 베이스 절연층을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 제1 컬러 필터층(CFL1)은 베이스 절연층에 의해 커버되고, 제1 도전층은 베이스 절연층 상에 배치될 수 있다. 본 발명의 일 예로, 베이스 절연층은 무기 절연 물질을 포함할 수 있다.
절연층(IL)은 제1 컬러 필터층(CFL1) 및 박막 봉지층(TFL) 상에 배치되고, 제1 도전층을 커버할 수 있다. 절연층은 무기 절연 물질을 포함할 수 있다. 예컨대, 절연층(IL)은 실리콘 나이트라이드층을 포함할 수 있다.
제2 도전층은 절연층(IL) 상에 배치된다. 제2 도전층은 제1 센싱부(SP1), 제2 센싱부(SP2) 및 제2 연결부(CP2)를 포함할 수 있다. 절연층(IL)은 제1 도전층과 제2 도전층 사이에 배치된다. 절연층(IL)은 제1 도전층과 제2 도전층을 단면상에서 이격 및 분리시킨다. 절연층(IL)에는 제1 센싱부(SP1)를 부분적으로 노출시키기 위한 제1 및 제2 콘택부(CNT1, CNT2, 도 5b 참조)가 홀 형태로 제공될 수 있다. 제1 및 제2 콘택부(CNT1, CNR2)를 통해 제1 연결부(CP1)는 제1 센싱부(SP1)과 접속될 수 있다.
제2 도전층 위에는 보호층(PL)이 배치될 수 있다. 보호층(PL)은 유기 절연 물질을 포함할 수 있다. 유기 절연 물질은 아크릴계 수지, 메타크릴계 수지, 폴리이소프렌, 비닐계 수지, 에폭시계 수지, 우레탄계 수지, 셀룰로오스계 수지 실록산계 수지, 폴리이미드계 수지, 폴리아미드계 수지 및 페릴렌계 수지 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로 유기 절연 물질이 상기한 예에 제한되는 것은 아니다. 보호층(PL)은 수분/산소로부터 제1 및 제2 도전층을 보호하고, 이물질로부터 제1 및 제2 도전층을 보호하는 역할을 할 수 있다.
입력 감지층(ISL) 위로는 제2 컬러 필터층(CFL2)이 배치될 수 있다. 제2 컬러 필터층(CFL2)은 제2 컬러 필터(CF2) 및 제3 컬러 필터(CF3)를 포함할 수 있다. 제2 컬러 필터(CF2)는 제1 발광 소자(ED1)에 대응하도록 제1 발광 영역(PXA-G) 내에 배치되고, 제3 컬러 필터(CF3)는 제3 발광 소자(ED3)에 대응하도록 제3 발광 영역(PXA-R) 내에 배치될 수 있다. 제2 컬러 필터(CF2)는 제2 색을 갖고, 제3 컬러 필터(CF3)는 제3 색을 가질 수 있다. 제2 및 제3 컬러 필터(CF2, CF3)는 제1 컬러 필터(CF1)와 다른 컬러를 가질 수 있다. 본 발명의 일 예로, 제1 컬러 필터(CF1)는 청색을 가질 수 있고, 제2 컬러 필터(CF2)는 녹색을 가질 수 있으며, 제3 컬러 필터는 적색을 가질 수 있다.
제2 컬러 필터층(CFL2)은 센서들(OPD)에 대응하여 배치되는 제2 더미 컬러 필터(DCF2)를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 일 예로, 광 감지층(ORL)이 배치되는 영역을 센싱 영역(SA)으로 정의하고, 센싱 영역(SA)의 주변을 비센싱 영역(NSA)으로 정의할 때, 제2 더미 컬러 필터(DCF2)는 센싱 영역(SA)에 대응하도록 배치될 수 있다. 제2 더미 컬러 필터(DCF2)는 센싱 영역(SA) 및 비센싱 영역(NSA)과 중첩할 수 있다.
본 발명의 일 예로, 제2 더미 컬러 필터(DCF2)는 제2 컬러 필터(CF2)와 동일한 색을 가질 수 있다. 즉, 제2 더미 컬러 필터(DCF2) 및 제2 컬러 필터(CF2)는 녹색을 가질 수 있다.
제2 컬러 필터층(CFL2)과 입력 감지층(ISL) 사이에는 블랙 매트릭스(BM)가 더 배치될 수 있다. 블랙 매트릭스(BM)는 제2 및 제3 컬러 필터들(CF2, CF3)과 중첩하도록 배치될 수 있다. 또한, 블랙 매트릭스(BM)는 비화소 영역(NPA)에 대응하여 제공될 수 있다. 본 발명의 일 예로, 블랙 매트릭스(BM)는 비화소 영역(NPA), 제1 내지 제3 비발광 영역(NPXA-G, NPXA-B, NPXA-R)과 중첩하고, 제1 내지 제3 발광 영역들(PXA-G, PXA-B, PXA-R)에 비중첩할 수 있다. 블랙 매트릭스(BM)는 유기 물질 또는 금속 물질을 포함할 수 있다. 블랙 매트릭스(BM)은 광을 반사 또는 흡수하는 물질이라면 특별히 한정되지 않고 포함할 수 있다.
표시 장치(DD)는 제2 컬러 필터층(CFL2)과 블랙 매트릭스(BM)를 커버하는 오버 코팅층(OCL)을 더 포함할 수 있다. 오버 코팅층(OCL)은 유기 절연 물질을 포함할 수 있다. 오버 코팅층(OCL)은 제2 컬러 필터층(CFL2)과 블랙 매트릭스(BM) 사이의 단차를 제거할 수 있을 정도의 두께로 제공될 수 있다. 오버 코팅층(OCL)은 소정의 두께를 가지고 제2 컬러 필터층(CFL2)의 상부를 평탄화시킬 수 있는 물질이라면 특별히 제한되지 않고 포함할 수 있으며, 예를 들어, 아크릴레이트 계열의 유기물을 포함할 수 있다.
도 6b를 참조하면, 표시 장치(DD, 도 2 참조)가 동작하면, 제1 내지 제3 발광 소자들(ED1~ED3) 각각은 광을 출력할 수 있다. 제1 발광 소자들(ED1)은 제1 광을 출력하고, 제2 발광 소자들은 제2 광을 출력하며, 제3 발광 소자들은 제3 광을 출력한다. 여기서, 제1 광(Lg1)은 그린 파장대의 광일 수 있고, 제2 광은 블루 파장대의 광일 수 있으며, 제3 광(Lr1)은 레드 파장대의 광일 수 있다.
본 발명의 일 예로, 센서들(OPD) 각각은 제1 내지 제3 발광 소자들(ED1~ED3) 중 제1 발광 소자들(ED1)에 인접하여 배치될 수 있다. 지문 센싱 동작 시, 센서들(OPD) 각각은 제1 발광 소자들(ED1)로부터 출력되는 제1 광(Lg1)이 사용자의 손(US_F)에 의해 반사된 제1 반사광(Lg2)을 수신할 수 있다. 제1 반사광(Lg2)은 그린 파장대의 광일 수 있다. 센서들(OPD)의 상부에는 제2 더미 컬러 필터(DCF2)가 배치된다. 제2 더미 컬러 필터(DCF2)는 녹색을 가질 수 있다. 제1 반사광(Lg2)은 제2 더미 컬러 필터(DCF2)를 통과하여 센서들(OPD)로 입사될 수 있다.
한편, 제2 및 제3 발광 소자들(ED2, ED3)로부터 출력되는 제2 및 제3 광들 역시 사용자의 손(US_F)에 의해 반사될 수 있다. 예를 들어, 제3 발광 소자들(ED3)로부터 출력되는 제3 광(Lr1)이 사용자의 손(US_F)에 의해 반사된 광을 제2 반사광(Lr2)으로 정의할 때, 제2 반사광(Lr2)은 제2 더미 컬러 필터(DCF2)를 통과하지 못하고 흡수될 수 있다. 따라서, 제2 반사광(Lr2)은 제2 더미 컬러 필터(DCF2)를 통과하지 못하여 센서들(OPD)로 입사될 수 없다. 이와 마찬가지로 제2 광이 사용자의 손(US_F)에 의해 반사되더라도 제2 더미 컬러 필터(DCF2)에 의해 흡수될 수 있다. 따라서, 센서들(OPD)에는 제1 반사광(Lg2) 만이 제공될 수 있다.
지문 센싱 동작 시, 제1 발광 소자들(ED1)로부터 출력되는 제1 광(Lg1) 중 일부는 입력 감지층(ISL)의 제1 및 제2 도전층 중 어느 하나에 의해 반사될 수 있다. 예를 들어, 제1 광(Lg1) 중 제2 도전층에 의해 반사된 광을 제3 반사광(Lg3)으로 정의할 때, 제3 반사광(Lg3)은 제2 도전층의 하부에 배치된 제1 더미 컬러 필터(DCF1)로 제공될 수 있다. 제1 더미 컬러 필터(DCF1)는 청색을 가지므로, 그린 파장대를 갖는 제3 반사광(Lg3)을 흡수할 수 있다. 즉, 제3 반사광(Lg3)은 제1 더미 컬러 필터(DCF1)를 투과하지 못하고 흡수될 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 제1 더미 컬러 필터(DCF1)가 적색을 가질 경우, 제3 반사광(Lg3)은 제1 더미 컬러 필터(DCF1)를 투과하지 못하고 흡수될 수 있다. 그러나, 제1 더미 컬러 필터(DCF1)가 청색을 가질 경우, 제3 반사광(Lg3)의 흡수율을 제1 흡수율로 정의하고, 제1 더미 컬러 필터(DCF1)가 적색을 가질 경우, 제3 반사광(Lg3)의 흡수율을 제2 흡수율로 정의할 때, 제1 흡수율은 제2 흡수율보다 높을 수 있다.
한편, 제2 및 제3 발광 소자들(ED2, ED3)로부터 출력되는 제2 및 제3 광들이 제1 및 제2 도전층 중 하나에 의해 반사될 수 있다. 예를 들어, 제3 발광 소자들(ED3)로부터 출력되는 제3 광(Lr1)이 제2 도전층에 의해 반사된 광을 제4 반사광(Lr3)으로 정의할 때, 제4 반사광(Lr3)은 제1 더미 컬러 필터(DCF1)를 통과하지 못하고 흡수될 수 있다.
이처럼, 사용자의 손(US_F)이 아닌 도전층 등 다른 부재에 의해 제1 광(Lg1)이 반사되어 센서들(OPD)로 입사될 경우, 센서들(OPD)로 제공되는 노이즈가 증가할 수 있다. 그러나, 제1 및 제2 도전층의 하부에 제1 더미 컬러 필터(DCF1)가 배치됨에 따라 이러한 노이즈를 제거할 수 있다. 따라서, 센서들(OPD)을 이용한 지문 센싱 성능 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이고, 도 9a는 도 8에 도시된 표시 장치의 부분 확대 단면도이며, 도 9b는 도 9a에 도시된 표시 장치의 지문 센싱 과정을 나타낸 단면도이다. 도 8, 도 9a 및 도 9b에 도시된 구성 요소 중 도 2, 도 6a 및 도 6b에 도시된 구성 요소와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 병기하고, 그에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
도 8, 도 9a 및 도 9b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(DD)는 표시 패널(DP), 표시 패널(DP) 상에 배치된 컬러 필터층(CFLa), 컬러 필터층(CFLa) 상에 배치된 입력 감지층(ISL)을 포함한다. 표시 패널(DP)은 베이스층(BL), 베이스층(BL) 상에 배치된 화소층(PXL), 및 박막 봉지층(TFL)을 포함한다.
컬러 필터층(CFLa)은 표시 패널(DP) 상에 직접 배치될 수 있다. 컬러 필터층(CFLa)은 표시 패널(DP)의 박막 봉지층(TFL) 상에 직접 배치될 수 있다. 컬러 필터층(CFLa)은 제1 컬러 필터(CF_G), 제2 컬러 필터(CF_B), 및 제3 컬러 필터(CF_R)를 포함할 수 있다. 제1 컬러 필터(CF_G)는 제1 색을 갖고, 제2 컬러 필터(CF_B)는 제2 색을 갖고, 제3 컬러 필터(CF_R)는 제3 색을 갖는다. 본 발명의 일 예로, 제1 색은 녹색이고, 제2 색은 청색이며, 제3 색은 적색일 수 있다.
컬러 필터층(CFLa)은 더미 컬러 필터(DCF)를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 일 예로, 광 감지층(ORL)이 배치되는 영역을 센싱 영역(SA)으로 정의하고, 센싱 영역(SA)의 주변을 비센싱 영역(NSA)으로 정의할 때, 더미 컬러 필터(DCF)는 센싱 영역(SA)에 대응하도록 배치될 수 있다. 더미 컬러 필터(DCF)는 센싱 영역(SA) 및 비센싱 영역(NSA)과 중첩할 수 있다. 본 발명의 일 예로, 더미 컬러 필터(DCF)는 제1 컬러 필터(CF_G)와 동일한 색을 가질 수 있다. 즉, 더미 컬러 필터(DCF) 및 제1 컬러 필터(CF_G)는 녹색을 가질 수 있다.
컬러 필터층(CFLa)은 블루 블랙 매트릭스(BBM)를 더 포함할 수 있다. 블루 블랙 매트릭스(BBM)는 비화소 영역(NPA)에 대응하여 배치될 수 있다. 블루 블랙 매트릭스(BBM)는 비화소 영역(NPA)에서 제1 및 제2 도전층과 중첩하도록 배치될 수 있다. 블루 블랙 매트릭스(BBM)의 폭은 제1 및 제2 도전층 각각의 폭보다 클 수 있다. 본 발명의 일 예로, 블루 블랙 매트릭스(BBM)는 비화소 영역(NPA), 제1 내지 제3 비발광 영역(NPXA-G, NPXA-B, NPXA-R)과 중첩할 수 있다. 블루 블랙 매트릭스(BBM)는 제1 및 제3 발광 영역(PXA-G, PXA-R)과 비중첩할 수 있다.
블루 블랙 매트릭스(BBM)는 제2 컬러 필터(CF_B)와 동일한 색을 가질 수 있다. 즉, 블루 블랙 매트릭스(BBM) 및 제2 컬러 필터(CF_B)는 청색을 가질 수 있다. 블루 블랙 매트릭스(BBM)는 제2 컬러 필터(CF_B)와 동일 공정을 통해 동시에 형성될 수 있다. 또한, 블루 블랙 매트릭스(BBM)는 제1 및 제3 컬러 필터(CF_G, CF_R)와 평면 상에서 부분적으로 중첩할 수 있다.
입력 감지층(ISL)은 컬러 필터층(CFLa) 상에 배치될 수 있다. 입력감지유닛(ISP)은 제1 도전층, 절연층(IL), 제2 도전층, 및 보호층(PL)을 포함한다. 제1 도전층은 컬러 필터층(CFLa) 상에 배치될 수 있다. 본 발명의 일 예로, 제1 도전층은 제1 연결부(CP1)를 포함할 수 있다. 도 9a 및 도 9b에서는 제1 도전층이 컬러 필터층(CFLa) 상에 직접 배치된 구조를 도시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 입력 감지층(ISL)은 제1 도전층과 컬러 필터층(CFLa) 사이에 배치되는 베이스 절연층을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 컬러 필터층(CFLa)은 베이스 절연층에 의해 커버되고, 제1 도전층은 베이스 절연층 상에 배치될 수 있다. 본 발명의 일 예로, 베이스 절연층은 무기 절연 물질을 포함할 수 있다.
절연층(IL)은 컬러 필터층(CFLa) 상에 배치되고, 제1 도전층을 커버할 수 있다. 절연층은 무기 절연 물질을 포함할 수 있다. 예컨대, 절연층(IL)은 실리콘 나이트라이드층을 포함할 수 있다.
제2 도전층은 절연층(IL) 상에 배치된다. 제2 도전층은 제1 센싱부(SP1), 제2 센싱부(SP2) 및 제2 연결부(CP2)를 포함할 수 있다. 절연층(IL)은 제1 도전층과 제2 도전층 사이에 배치된다. 절연층(IL)은 제1 도전층과 제2 도전층을 단면상에서 이격 및 분리시킨다. 절연층(IL)에는 제1 센싱부(SP1)를 부분적으로 노출시키기 위한 제1 및 제2 콘택부(CNT1, CNT2, 도 5b 참조)가 홀 형태로 제공될 수 있다. 제1 및 제2 콘택부(CNT1, CNR2)를 통해 제1 연결부(CP1)는 제1 센싱부(SP1)과 접속될 수 있다.
제2 도전층 위에는 보호층(PL)이 배치될 수 있다. 보호층(PL)은 유기 절연 물질을 포함할 수 있다. 유기 절연 물질은 아크릴계 수지, 메타크릴계 수지, 폴리이소프렌, 비닐계 수지, 에폭시계 수지, 우레탄계 수지, 셀룰로오스계 수지 실록산계 수지, 폴리이미드계 수지, 폴리아미드계 수지 및 페릴렌계 수지 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로 유기 절연 물질이 상기한 예에 제한되는 것은 아니다. 보호층(PL)은 수분/산소로부터 제1 및 제2 도전층을 보호하고, 이물질로부터 제1 및 제2 도전층을 보호하는 역할을 할 수 있다.
입력 감지층(ISL) 위로는 블랙 매트릭스(BM)가 배치될 수 있다. 블랙 매트릭스(BM)는 평면 상에서 블루 블랙 매트릭스(BBM), 제1 및 제2 도전층와 중첩할 수 있다. 블랙 매트릭스(BM)는 유기 물질 또는 금속 물질을 포함할 수 있다. 블랙 매트릭스(BM)은 광을 반사 또는 흡수하는 물질이라면 특별히 한정되지 않고 포함할 수 있다. 블랙 매트릭스(BM)는 제1 및 제2 도전층에 대응하여 배치됨에 따라, 외부광이 제1 및 제2 도전층에 의해 반사되지 않도록 차단할 수 있다. 따라서, 사용자의 눈에 외광 반사가 시인되는 것을 방지할 수 있다.
표시 장치(DD)는 입력 감지층(ISL)과 블랙 매트릭스(BM)를 커버하는 오버 코팅층(OCL)을 더 포함할 수 있다. 오버 코팅층(OCL)은 유기 절연 물질을 포함할 수 있다. 오버 코팅층(OCL)은 입력 감지층(ISL)과 블랙 매트릭스(BM) 사이의 단차를 제거할 수 있을 정도의 두께로 제공될 수 있다. 오버 코팅층(OCL)은 소정의 두께를 가지고 입력 감지층(ISL)의 상부를 평탄화시킬 수 있는 물질이라면 특별히 제한되지 않고 포함할 수 있으며, 예를 들어, 아크릴레이트 계열의 유기물을 포함할 수 있다.
도 9b를 참조하면, 표시 장치(DD, 도 8 참조)가 동작하면, 제1 내지 제3 발광 소자들(ED1~ED3) 각각은 광을 출력할 수 있다. 제1 발광 소자들(ED1)은 제1 광을 출력하고, 제2 발광 소자들은 제2 광을 출력하며, 제3 발광 소자들은 제3 광을 출력한다. 여기서, 제1 광(Lg1)은 그린 파장대의 광일 수 있고, 제2 광은 블루 파장대의 광일 수 있으며, 제3 광(Lr1)은 레드 파장대의 광일 수 있다.
본 발명의 일 예로, 센서들(OPD) 각각은 제1 내지 제3 발광 소자들(ED1~ED3) 중 제1 발광 소자들(ED1)에 인접하여 배치될 수 있다. 지문 센싱 동작 시, 센서들(OPD) 각각은 제1 발광 소자들(ED1)로부터 출력되는 제1 광(Lg1)이 사용자의 손(US_F)에 의해 반사된 제1 반사광(Lg2)을 수신할 수 있다. 제1 반사광(Lg2)은 그린 파장대의 광일 수 있다. 센서들(OPD)의 상부에는 더미 컬러 필터(DCF)가 배치된다. 더미 컬러 필터(DCF)는 녹색을 가질 수 있다. 제1 반사광(Lg2)은 더미 컬러 필터(DCF)를 통과하여 센서들(OPD)로 입사될 수 있다.
한편, 제2 및 제3 발광 소자들(ED2, ED3)로부터 출력되는 제2 및 제3 광들 역시 사용자의 손(US_F)에 의해 반사될 수 있다. 예를 들어, 제3 발광 소자들(ED3)로부터 출력되는 제3 광(Lr1)이 사용자의 손(US_F)에 의해 반사된 광을 제2 반사광(Lr2)으로 정의할 때, 제2 반사광(Lr2)은 더미 컬러 필터(DCF)를 통과하지 못하고 흡수될 수 있다. 따라서, 제2 반사광(Lr2)은 더미 컬러 필터(DCF)를 통과하지 못하여 센서들(OPD)로 입사될 수 없다. 이와 마찬가지로 제2 광이 사용자의 손(US_F)에 의해 반사되더라도 더미 컬러 필터(DCF)에 의해 흡수될 수 있다. 따라서, 센서들(OPD)에는 제1 반사광(Lg2) 만이 제공될 수 있다.
지문 센싱 동작 시, 제1 발광 소자들(ED1)로부터 출력되는 제1 광(Lg1) 중 일부는 입력 감지층(ISL)의 제1 및 제2 도전층 중 어느 하나에 의해 반사될 수 있다. 예를 들어, 제1 광(Lg1) 중 제2 도전층에 의해 반사된 광을 제3 반사광(Lg3)으로 정의할 때, 제3 반사광(Lg3)은 제2 도전층의 하부에 배치된 블루 블랙 매트릭스(BBM)로 제공될 수 있다. 블루 블랙 매트릭스(BBM)는 청색을 가지므로, 그린 파장대를 갖는 제3 반사광(Lg3)을 흡수할 수 있다. 즉, 제3 반사광(Lg3)은 블루 블랙 매트릭스(BBM)를 투과하지 못하고 흡수될 수 있다. 따라서, 블루 블랙 매트릭스(BBM)는 차광층 또는 광 흡수층 등으로 지칭될 수 있다.
한편, 제2 및 제3 발광 소자들(ED2, ED3)로부터 출력되는 제2 및 제3 광들이 제1 및 제2 도전층 중 하나에 의해 반사될 수 있다. 예를 들어, 제3 발광 소자들(ED3)로부터 출력되는 제3 광(Lr1)이 제2 도전층에 의해 반사된 광을 제4 반사광(Lr3)으로 정의할 때, 제4 반사광(Lr3)은 블루 블랙 매트릭스(BBM)를 통과하지 못하고 흡수될 수 있다.
이처럼, 사용자의 손(US_F)이 아닌 도전층 등 다른 부재에 의해 제1 광(Lg1)이 반사되어 센서들(OPD)로 입사될 경우, 센서들(OPD)로 제공되는 노이즈가 증가할 수 있다. 그러나, 제1 및 제2 도전층의 하부에 블루 블랙 매트릭스(BBM)가 배치됨에 따라 이러한 노이즈를 제거할 수 있다. 따라서, 센서들(OPD)을 이용한 지문 센싱 성능 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이고, 도 11a는 도 8에 도시된 표시 장치의 부분 확대 단면도이며, 도 11b는 도 11a에 도시된 표시 장치의 지문 센싱 과정을 나타낸 단면도이다. 도 10, 도 9a 및 도 9b에 도시된 구성 요소 중 도 8, 도 9a 및 도 9b에 도시된 구성 요소와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 병기하고, 그에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
도 10, 도 11a 및 도 11b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(DD)는 표시 패널(DP), 표시 패널(DP) 상에 배치된 입력 감지층(ISLa) 및 입력 감지층(ISLa) 상에 배치된 컬러 필터층(CFLb)을 포함한다.
입력 감지층(ISLa)은 표시 패널(DP) 상에 직접 배치될 수 있다. 입력 감지층(ISLa)은 표시 패널(DP)의 박막 봉지층(TFL) 상에 직접 배치될 수 있다. 입력 감지층(ISLa)은 블랙 매트릭스(BM), 제1 도전층, 절연층(IL), 제2 도전층, 및 보호층(PL)을 포함한다. 블랙 매트릭스(BM)는 박막 봉지층(TFL) 상에 배치될 수 있다. 도 11a 및 도 11b에서는 블랙 매트릭스(BM)이 박막 봉지층(TFL) 상에 직접 배치된 구조를 도시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 입력 감지층(ISL)은 블랙 매트릭스(BM)과 박막 봉지층(TFL) 사이에 배치되는 베이스 절연층을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 박막 봉지층(TFL)은 베이스 절연층에 의해 커버되고, 블랙 매트릭스(BM)은 베이스 절연층 상에 배치될 수 있다. 본 발명의 일 예로, 베이스 절연층은 무기 절연 물질을 포함할 수 있다.
제1 도전층은 블랙 매트릭스(BM) 상에 배치될 수 있다. 제1 도전층은 제1 연결부(CP1)를 포함할 수 있다. 절연층(IL)은 컬러 필터층(CFLa) 상에 배치되고, 제1 도전층을 커버할 수 있다. 제2 도전층은 절연층(IL) 상에 배치된다. 제2 도전층은 제1 센싱부(SP1), 제2 센싱부(SP2) 및 제2 연결부(CP2)를 포함할 수 있다. 블랙 매트릭스(BM)는 평면 상에서 제1 및 제2 도전층과 중첩할 수 있다. 블랙 매트릭스(BM)의 폭은 제1 및 제2 도전층 각각의 폭보다 클 수 있다.
제2 도전층 위에는 보호층(PL)이 배치될 수 있다. 보호층(PL)은 유기 절연 물질을 포함할 수 있다. 보호층(PL)은 수분/산소로부터 제1 및 제2 도전층을 보호하고, 이물질로부터 제1 및 제2 도전층을 보호하는 역할을 할 수 있다.
입력 감지층(ISLa) 상에는 컬러 필터층(CFLb)이 배치될 수 있다. 컬러 필터층(CFLb)은 보호층(PL) 상에 직접 배치될 수 있다. 컬러 필터층(CFLb)은 제1 컬러 필터(CF_G), 제2 컬러 필터(CF_B), 및 제3 컬러 필터(CF_R)를 포함할 수 있다. 제1 컬러 필터(CF_G)는 제1 색을 갖고, 제2 컬러 필터(CF_B)는 제2 색을 갖고, 제3 컬러 필터(CF_R)는 제3 색을 갖는다. 본 발명의 일 예로, 제1 색은 녹색이고, 제2 색은 청색이며, 제3 색은 적색일 수 있다.
컬러 필터층(CFLb)은 더미 컬러 필터(DCF)를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 일 예로, 광 감지층(ORL)이 배치되는 영역을 센싱 영역(SA)으로 정의하고, 센싱 영역(SA)의 주변을 비센싱 영역(NSA)으로 정의할 때, 더미 컬러 필터(DCF)는 센싱 영역(SA)에 대응하도록 배치될 수 있다. 더미 컬러 필터(DCF)는 센싱 영역(SA) 및 비센싱 영역(NSA)과 중첩할 수 있다. 본 발명의 일 예로, 더미 컬러 필터(DCF)는 제1 컬러 필터(CF_G)와 동일한 색을 가질 수 있다. 즉, 더미 컬러 필터(DCF) 및 제1 컬러 필터(CF_G)는 녹색을 가질 수 있다.
컬러 필터층(CFLb)은 블루 블랙 매트릭스(BBM)를 더 포함할 수 있다. 블루 블랙 매트릭스(BBM)는 비화소 영역(NPA)에 대응하여 배치될 수 있다. 블루 블랙 매트릭스(BBM)는 비화소 영역(NPA)에서 제1 및 제2 도전층과 중첩하도록 배치될 수 있다. 본 발명의 일 예로, 블루 블랙 매트릭스(BBM)는 비화소 영역(NPA), 제1 내지 제3 비발광 영역(NPXA-G, NPXA-B, NPXA-R)과 중첩할 수 있다. 블루 블랙 매트릭스(BBM)는 제1 및 제3 발광 영역(PXA-G, PXA-R)과 비중첩할 수 있다.
블루 블랙 매트릭스(BBM)는 제2 컬러 필터(CF_B)와 동일한 색을 가질 수 있다. 즉, 블루 블랙 매트릭스(BBM) 및 제2 컬러 필터(CF_B)는 청색을 가질 수 있다. 블루 블랙 매트릭스(BBM)는 제2 컬러 필터(CF_B)와 동일 공정을 통해 동시에 형성될 수 있다. 또한, 블루 블랙 매트릭스(BBM)는 제1 및 제3 컬러 필터(CF_G, CF_R)와 평면 상에서 부분적으로 중첩할 수 있다.
표시 장치(DD)는 컬러 필터층(CFLb)을 커버하는 오버 코팅층(OCL)을 더 포함할 수 있다. 오버 코팅층(OCL)은 유기 절연 물질을 포함할 수 있다. 오버 코팅층(OCL)은 컬러 필터들(CF_G, CF_B, CF_R) 사이의 단차를 제거할 수 있을 정도의 두께로 제공될 수 있다. 오버 코팅층(OCL)은 소정의 두께를 가지고 컬러 필터층(CFLb)의 상부를 평탄화시킬 수 있는 물질이라면 특별히 제한되지 않고 포함할 수 있으며, 예를 들어, 아크릴레이트 계열의 유기물을 포함할 수 있다.
도 11b를 참조하면, 표시 장치(DD, 도 10 참조)가 동작하면, 제1 내지 제3 발광 소자들(ED1~ED3) 각각은 광을 출력할 수 있다. 제1 발광 소자들(ED1)은 제1 광을 출력하고, 제2 발광 소자들은 제2 광을 출력하며, 제3 발광 소자들은 제3 광을 출력한다. 여기서, 제1 광(Lg1)은 그린 파장대의 광일 수 있고, 제2 광은 블루 파장대의 광일 수 있으며, 제3 광(Lr1)은 레드 파장대의 광일 수 있다.
본 발명의 일 예로, 센서들(OPD) 각각은 제1 내지 제3 발광 소자들(ED1~ED3) 중 제1 발광 소자들(ED1)에 인접하여 배치될 수 있다. 지문 센싱 동작 시, 센서들(OPD) 각각은 제1 발광 소자들(ED1)로부터 출력되는 제1 광(Lg1)이 사용자의 손(US_F)에 의해 반사된 제1 반사광(Lg2)을 수신할 수 있다. 제1 반사광(Lg2)은 그린 파장대의 광일 수 있다. 센서들(OPD)의 상부에는 더미 컬러 필터(DCF)가 배치된다. 더미 컬러 필터(DCF)는 녹색을 가질 수 있다. 제1 반사광(Lg2)은 더미 컬러 필터(DCF)를 통과하여 센서들(OPD)로 입사될 수 있다.
한편, 제2 및 제3 발광 소자들(ED2, ED3)로부터 출력되는 제2 및 제3 광들 역시 사용자의 손(US_F)에 의해 반사될 수 있다. 예를 들어, 제3 발광 소자들(ED3)로부터 출력되는 제3 광(Lr1)이 사용자의 손(US_F)에 의해 반사된 광을 제2 반사광(Lr2)으로 정의할 때, 제2 반사광(Lr2)은 더미 컬러 필터(DCF)를 통과하지 못하고 흡수될 수 있다. 따라서, 제2 반사광(Lr2)은 더미 컬러 필터(DCF)를 통과하지 못하여 센서들(OPD)로 입사될 수 없다. 이와 마찬가지로 제2 광이 사용자의 손(US_F)에 의해 반사되더라도 더미 컬러 필터(DCF)에 의해 흡수될 수 있다. 따라서, 센서들(OPD)에는 제1 반사광(Lg2) 만이 제공될 수 있다.
지문 센싱 동작 시, 제1 발광 소자들(ED1)로부터 출력되는 제1 광(Lg1) 중 일부는 입력 감지층(ISL)의 제1 및 제2 도전층 중 어느 하나에 의해 반사될 수 있다. 예를 들어, 제1 광(Lg1) 중 제2 도전층에 의해 반사된 광을 제3 반사광(Lg3)으로 정의할 때, 제3 반사광(Lg3)은 제2 도전층의 하부에 배치된 블랙 매트릭스(BM)로 제공될 수 있다. 블랙 매트릭스(BM)는 블랙 유기 물질을 포함하므로, 제3 반사광(Lg3)을 흡수할 수 있다. 즉, 제3 반사광(Lg3)은 블랙 매트릭스(BM)를 투과하지 못하고 흡수될 수 있다. 따라서, 블랙 매트릭스(BM)는 차광층 또는 광 흡수층 등으로 지칭될 수 있다.
한편, 제2 및 제3 발광 소자들(ED2, ED3)로부터 출력되는 제2 및 제3 광들이 제1 및 제2 도전층 중 하나에 의해 반사될 수 있다. 예를 들어, 제3 발광 소자들(ED3)로부터 출력되는 제3 광(Lr1)이 제2 도전층에 의해 반사된 광을 제4 반사광(Lr3)으로 정의할 때, 제4 반사광(Lr3)은 블랙 매트릭스(BM)를 통과하지 못하고 흡수될 수 있다.
이처럼, 사용자의 손(US_F)이 아닌 도전층 등 다른 부재에 의해 제1 광(Lg1)이 반사되어 센서들(OPD)로 입사될 경우, 센서들(OPD)로 제공되는 노이즈가 증가할 수 있다. 그러나, 제1 및 제2 도전층의 하부에 블랙 매트릭스(BM)가 배치됨에 따라 이러한 노이즈를 제거할 수 있다. 따라서, 센서들(OPD)을 이용한 지문 센싱 성능 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
DD: 표시 장치 DP : 표시 패널
ISL : 입력 감지층 CFL1: 제1 컬러 필터층
CFL2: 제2 컬러 필터층 DCF1: 제1 더미 컬러 필터
CF1~CF3: 제1 내지 제3 컬러 필터
DCF2: 제2 더미 컬러 필터 OPD: 센서들
ED1~ED3: 제1 내지 제3 발광 소자
TFL: 박막 봉지층 BM: 블랙 매트릭스
PXL: 화소층 OCL: 오버 코팅층
PDL: 화소 정의막

Claims (30)

  1. 복수의 표시 영역들 및 상기 복수의 표시 영역들에 인접한 주변 영역이 정의된 베이스 기판;
    상기 베이스 기판 상에서 상기 복수의 표시 영역들에 각각 대응하여 배치되는 복수의 발광 소자들 및 상기 복수의 발광 소자들 중 제1 발광 소자들에 인접하여 배치되는 복수의 센서들을 포함하는 화소층;
    도전층을 포함하는 입력 감지층; 및
    상기 화소층과 상기 도전층 사이에 배치되는 광 흡수층을 포함하는 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 발광 소자들에 각각 대응하는 배치되는 복수의 컬러 필터들 및 상기 센서들에 대응하여 배치된 더미 컬러 필터를 포함하는 컬러 필터층을 더 포함하는 표시 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 발광 소자들은 제1 파장대를 갖는 제1 광을 출력하고,
    상기 복수의 발광 소자들은,
    상기 제1 파장대와 다른 제2 파장대를 갖는 제2 광을 출력하는 제2 발광 소자들; 및
    상기 제1 및 제2 파장대와 다른 다른 제3 파장대를 갖는 제3 광을 출력하는 제3 발광 소자들을 더 포함하는 표시 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 컬러 필터층은,
    제1 색을 갖고, 상기 제1 발광 소자들에 대응하여 배치되는 제1 컬러 필터;
    상기 제1 색과 다른 제2 색을 갖고, 상기 제2 발광 소자들에 대응하여 배치되는 제2 컬러 필터; 및
    상기 제1 및 제2 색과 다른 제3 색을 갖고, 상기 제3 발광 소자들에 대응하여 배치되는 제3 컬러 필터를 포함하는 표시 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 더미 컬러 필터는,
    상기 제1 색을 갖는 표시 장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 광 흡수층은,
    상기 제2 색을 갖고, 상기 제2 컬러 필터와 동일한 물질을 포함하는 표시 장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 화소층과 상기 광 흡수층 사이에 배치된 박막 봉지층을 더 포함하는 표시 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 컬러 필터층은,
    상기 박막 봉지층 상에 직접 배치되는 표시 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 입력 감지층 상에 배치된 차광층을 더 포함하는 표시 장치.
  10. 제7항에 있어서, 상기 컬러 필터층은,
    상기 입력 감지층 상에 직접 배치되는 표시 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 컬러 필터층은,
    제1 색을 갖고, 상기 제1 발광 소자들에 대응하여 배치되는 제1 컬러 필터;
    상기 제1 색과 다른 제2 색을 갖고, 상기 제2 발광 소자들에 대응하여 배치되는 제2 컬러 필터; 및
    상기 제1 및 제2 색과 다른 제3 색을 갖고, 상기 제3 발광 소자들에 대응하여 배치되는 제3 컬러 필터를 포함하는 표시 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 더미 컬러 필터는,
    상기 제1 색을 갖는 표시 장치.
  13. 제11항에 있어서, 상기 컬러 필터층은,
    상기 제2 색을 갖고, 상기 제2 컬러 필터와 동일한 물질을 포함하는 차광층을 더 포함하는 표시 장치.
  14. 제1항에 있어서, 상기 광 흡수층의 폭은 상기 도전층의 폭보다 큰 표시 장치.
  15. 복수의 표시 영역들 및 상기 복수의 표시 영역들에 인접한 주변 영역이 정의된 베이스층;
    상기 베이스층 상에서 상기 복수의 표시 영역들에 각각 대응하여 배치되는 복수의 발광 소자들 및 상기 복수의 발광 소자들 중 제1 발광 소자들에 인접하여 배치되는 복수의 센서를 포함하는 화소층;
    상기 화소층 상에 배치된 제1 컬러 필터층;
    상기 제1 컬러 필터층 상에 배치된 입력 감지층; 및
    상기 입력 감지층 상에 배치된 제2 컬러 필터층을 포함하는 표시 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 발광 소자들은 제1 파장대를 갖는 제1 광을 출력하고,
    상기 제1 컬러 필터층은 상기 제1 색을 갖는 제1 컬러 필터를 포함하는 표시 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제1 파장대는 그린 파장대이고, 상기 제1 색은 청색인 표시 장치.
  18. 제16항에 있어서, 상기 복수의 발광 소자들은,
    상기 제1 파장대와 다른 제2 파장대를 갖는 제2 광을 출력하는 제2 발광 소자들; 및
    상기 제1 및 제2 파장대와 다른 제3 파장대을 갖는 제3 광을 출력하는 제3 발광 소자들을 더 포함하는 표시 장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 제2 컬러 필터층은,
    상기 제1 색과 다른 제2 색을 갖고, 상기 제1 발광 소자들에 대응하여 배치되는 제2 컬러 필터; 및
    상기 제1 및 제2 색과 다른 제3 색을 갖고, 상기 제3 발광 소자들에 대응하여 배치되는 제3 컬러 필터를 포함하는 표시 장치.
  20. 제19항에 있어서, 상기 제2 컬러 필터층은,
    상기 제2 색을 갖고, 상기 센서들에 대응하여 배치되는 제2 더미 컬러 필터를 더 포함하는 표시 장치.
  21. 제18항에 있어서,
    상기 제1 컬러 필터는 상기 제2 발광 소자들에 대응하여 배치되는 표시 장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 입력 감지층은 도전층을 포함하고,
    상기 제1 컬러 필터층은,
    상기 제1 색을 갖고, 상기 도전층에 대응하여 배치되는 제1 더미 컬러 필터를 더 포함하는 표시 장치.
  23. 제22항에 있어서,
    제1 더미 컬러 필터의 폭은 상기 도전층의 폭보다 큰 표시 장치.
  24. 제22항에 있어서, 상기 도전층은,
    제1 도전층; 및
    상기 제1 도전층 상에 배치되는 제2 도전층을 포함하는 표시 장치.
  25. 제24항에 있어서, 상기 입력 감지층은 절연층을 더 포함하고,
    상기 제1 도전층은 상기 제1 더미 컬러 필터 상에 배치되고, 상기 절연층에 의해 커버되며,
    상기 제2 도전층은 상기 절연층 상에 배치되는 표시 장치.
  26. 제15항에 있어서,
    상기 화소층과 상기 제1 컬러 필터층 사이에 배치된 박막 봉지층을 더 포함하는 표시 장치.
  27. 제15항에 있어서, 상기 입력 감지층 상에 배치된 차광층을 더 포함하는 표시 장치.
  28. 제15항에 있어서, 상기 화소층은,
    화소 정의막을 더 포함하고,
    상기 화소 정의막은,
    상기 발광 소자들에 대응하여 제공되는 제1 개구부; 및
    상기 센서들에 대응하는 제공되는 제2 개구부를 포함하는 표시 장치.
  29. 제28항에 있어서, 상기 화소 정의막은 흑색 물질을 포함하는 표시 장치.
  30. 제15항에 있어서, 상기 센서들 각각은,
    포토 다이오드를 포함하는 표시 장치.
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