KR20220087586A - 입력 감지 장치 및 입력 감지 장치의 보정 방법 - Google Patents

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Abstract

입력 감지 장치는 대상 객체에 대응하는 지문 감지 패턴을 표시하는 표시 패널을 포함한다. 센서 화소는 지문 감지 패턴으로부터 대상 객체에 의해 반사된 광을 감지하여 감지 신호를 생성한다. 지문 검출부는 감지 신호에 기초하여 객체에 대한 지문을 검출한다. 지문 검출부는 지문 감지 패턴의 크기에 기초하여 센서 화소의 광에 대한 노출 시간을 변화시킨다.

Description

입력 감지 장치 및 입력 감지 장치의 보정 방법{INPUT SENSING DEVICE AND CALIBRATION METHOD OF INPUT SENSING DEVICE}
본 발명은 입력 감지 장치 및 입력 감지 장치의 보정 방법에 관한 것이다.
최근, 스마트 폰이나 태블릿 PC 등과 같은 표시 장치가 다방면으로 활용되면서, 사용자의 지문 등을 이용한 생체 정보 인증 방식이 폭 넓게 이용되고 있다. 지문 감지 기능을 제공하기 위하여, 지문 센서가 표시 장치에 내장되거나 표시 장치의 상부 및/또는 하부에 부착되는 형태로 제공될 수 있다.
지문 센서는, 일 예로, 광 감지 방식의 센서로 구성될 수 있다. 광 감지 방식의 지문 센서는 화소 내에 마련되는 발광 소자를 광원으로 사용하며, 광 센서 어레이를 구비할 수 있다. 광 센서 어레이는 예를 들어 CMOS 이미지 센서(CMOS Image Sensor; CIS)로 구현될 수 있다.
한편, 광 센서 어레이 내 센서 화소들의 특성 산포와 위치에 따른 수광량 편차를 보정하기 위해, 특정 조건에서 지문 센서에 대한 보정(calibration)이 수행된다.
지문 센서가 대면적화되면서, 사용자는 지문 센서의 임의의 일부 영역만을 사용할 수 있다. 지문 센서의 일부 영역만이 구동되는 경우, 사용자의 지문 센서 사용시의 조건이 지문 센서에 대한 보정 조건(예를 들어, 지문 센서의 전체 영역을 대상으로 수행하는 보정 조건)과 달라지게 되면서, 지문 센서에 대한 보정 성능이 저하되고, 지문이 정확하게 감지되지 않을 수 있다.
본 발명의 일 목적은 일부 영역만이 사용되는 경우에도 지문을 정확하게 감지할 수 있는 입력 감지 장치 및 입력 감지 장치의 보정 방법을 제공하는 것이다.
다만, 본 발명의 목적은 상술한 목적들로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 입력 감지 장치는, 대상 객체에 대응하는 지문 감지 패턴을 표시하는 표시 패널; 상기 지문 감지 패턴으로부터 상기 대상 객체에 의해 반사된 광을 감지하여 감지 신호를 생성하는 센서 화소; 및 상기 감지 신호에 기초하여 상기 객체에 대한 지문을 검출하는 지문 검출부를 포함한다. 상기 지문 검출부는 상기 지문 감지 패턴의 크기에 기초하여 상기 센서 화소의 상기 광에 대한 노출 시간을 변화시킨다.
일 실시예에 의하면, 상기 지문 감지 패턴의 크기는 상기 대상 객체가 상기 표시 패널에 터치된 면적에 대응하며, 상기 지문 검출부는 상기 지문 감지 패턴의 크기가 작아질수록 상기 노출 시간을 감소시킬 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 표시 패널은 동일한 계조값에 기초하여 상기 지문 감지 패턴을 표시하되, 상기 지문 감지 패턴의 크기가 작아질수록 상기 지문 감지 패턴의 휘도가 높아질 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 지문 검출부는 스캔 신호를 생성하는 게이트 구동부를 포함하고, 상기 센서 화소는, 상기 광을 전하로 변환하는 광전 소자; 및 상기 전하에 대응하는 전기적 신호를 상기 스캔 신호에 응답하여 출력하는 트랜지스터를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 지문 검출부는, 상기 지문 감지 패턴의 크기에 기초하여 상기 스캔 신호의 펄스폭을 가변하도록 상기 게이트 구동부를 제어할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 지문 검출부는, 상기 지문 감지 패턴의 크기가 작아질수록 상기 스캔 신호의 상기 펄스폭을 감소시킬 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 게이트 구동부는 개시 신호에 응답하여 클럭 신호를 상기 스캔 신호로서 출력하며, 상기 지문 검출부는 상기 지문 감지 패턴의 크기에 기초하여 상기 클럭 신호의 온-듀티를 가변시킬 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 센서 화소는, 상기 전하를 저장하는 커패시터를 더 포함하고, 상기 트랜지스터는 상기 커패시터에 충전된 전하에 대응하는 전기적 신호를 상기 스캔 신호에 응답하여 출력하며, 상기 지문 검출부는, 상기 커패시터가 리셋된 이후 상기 센서 화소에 상기 스캔 신호가 인가되는 시점을 조절할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 지문 검출부는 상호 다른 크기들을 가지는 제1 및 제2 지문 감지 패턴들에 각각 대응하는 제1 및 제2 노출 시간들에 관한 정보를 저장하고, 상기 지문 검출부는 상기 지문 감지 패턴의 상기 크기에 기초하여 상기 제1 및 제2 노출 시간들을 보간하여 상기 노출 시간을 결정할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 지문 검출부는, 상기 감지 신호를 아날로그-디지털 변환하여 감지 데이터를 생성하고, 기 설정된 보정 데이터를 이용하여 상기 감지 데이터를 보정하며, 상기 보정된 감지 데이터 및 기 등록된 지문 데이터에 기초하여 상기 대상 객체에 대한 인증을 수행할 수 있다.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 입력 감지 장치의 보정 방법은, 대상 객체에 대응하는 지문 감지 패턴을 표시하는 표시 패널 및 상기 지문 감지 패턴으로부터 상기 대상 객체에 의해 반사된 광을 감지하여 감지 신호를 생성하는 센서 화소를 포함하는 입력 감지 장치를 대상으로 수행될 수 있다. 상기 입력 감지 장치의 보정 방법은, 평면상 상호 다른 크기들을 가지는 지문 감지 패턴들을 이용하여 상기 센서 화소의 상기 광에 대한 노출 시간을 설정하는 단계를 포함한다.
일 실시예에 의하면, 상기 노출 시간을 설정하는 단계는, 제1 크기를 가지는 제1 지문 감지 패턴에 기초하여 상기 센서 화소의 제1 노출 시간을 설정하는 단계; 및 제2 크기를 가지는 제2 지문 감지 패턴에 기초하여 상기 센서 화소의 제2 노출 시간을 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 노출 시간을 설정하는 단계는, 상기 제1 노출 시간 및 상기 제2 노출 시간에 기초하여, 지문 감지 패턴의 크기에 따른 노출 시간에 관한 수학식을 모델링할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 제1 노출 시간을 설정하는 단계는, 상기 센서 화소의 상기 제1 지문 감지 패턴에 대한 제1 센싱 감도가 기준 범위 이내인지 여부를 판단하는 단계; 상기 제1 센싱 감도가 상기 기준 범위 이내일 때까지 상기 노출 시간을 증가시키거나 감소시키는 단계; 및 상기 제1 센싱 감도가 상기 기준 범위 이내인 경우 상기 노출 시간을 제1 노출 시간으로 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 제2 노출 시간을 설정하는 단계는, 상기 센서 화소의 상기 제2 지문 감지 패턴에 대한 제2 센싱 감도가 제1 센싱 감도와 같은지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 제2 센싱 감도가 상기 제1 센싱 감도와 같은 경우의 상기 센서 화소의 노출 시간을 상기 제2 노출 시간으로 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 입력 감지 장치 및 입력 감지 장치의 보정 방법은, 대상 객체에 대응하여 표시 패널에 표시되는 지문 감지 패턴(또는, 표시 패턴)의 크기에 기초하여 센서 화소의 노출 시간을 가변시킴으로써, 센서 화소가 보정 데이터(즉, 센서 화소들의 위치에 따른 수광량 편차를 보상하기 위한 데이터) 생성시의 센싱 감도와 동일한 센싱 감도를 가지고 감지 데이터를 생성하도록 제어할 수 있다. 따라서, 입력 감지 장치 및 입력 감지 장치의 보정 방법은, 보정 데이터에 기초하여 감지 데이터를 정확하게 보정할 수 있으며, 사용자의 지문을 보다 정확하게 감지할 수 있다.
다만, 본 발명의 효과는 상술한 효과에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
도 1a는 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 1b는 도 1a의 표시 장치의 다른 예를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1a의 표시 장치의 일 예를 나타내는 단면도이다.
도 3은 도 1a의 표시 장치에 포함되는 지문 감지 장치의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 4는 도 3의 입력 감지 장치에 포함된 센서 화소의 일 예를 나타내는 회로도이다.
도 5는 도 4의 센서 화소의 동작을 설명하는 파형도이다.
도 6은 도 3의 지문 감지 장치에 포함된 지문 검출부의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 7은 도 1a의 표시 장치에 포함된 표시 패널에 표시되는 지문 감지 패턴들의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 8은 도 7의 지문 감지 패턴들의 면적에 따른 휘도를 나타내는 도면이다.
도 9는 센서 화소의 노출 시간에 따른 센싱 감도를 나타내는 도면이다.
도 10은 도 7의 지문 감지 패턴들의 면적에 따른 센서 화소의 노출 시간을 나타내는 도면이다.
도 11a 및 도 11b는 센서 화소의 노출 시간을 조절하는 일 예를 설명하는 도면들이다.
도 12는 본 발명의 실시예들에 따른 입력 감지 장치의 보정 방법을 나타내는 순서도이다.
도 13은 제1 노출 시간을 설정하는 과정을 나타내는 순서도이다.
도 14는 제1 노출 시간을 설정하는 과정의 일 예를 설명하는 도면이다.
도 15는 제1 노출 시간을 설정하는 과정의 다른 예를 설명하는 도면이다.
도 16은 제2 노출 시간을 설정하는 과정을 나타내는 순서도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시 예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 따라서 앞서 설명한 참조 부호는 다른 도면에서도 사용할 수 있다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 과장되게 나타낼 수 있다.
도 1a는 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치를 개략적으로 나타내는 블록도이다. 도 1b는 도 1a의 표시 장치의 다른 예를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
편의상, 도 1a 및 도 1b에서는 표시 패널(100)과 구동부(200)를 분리하여 도시하였으나, 본 발명은 이로써 한정되지 않는다. 보다 구체적으로, 구동부(200)의 전부 또는 일부는 표시 패널(100) 상에 일체로 구현될 수 있다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 표시 장치(1000)(또는, 입력 감지 장치)는 표시 패널(100) 및 구동부(200)를 포함할 수 있다. 구동부(200)는 패널 구동부(210) 및 지문 검출부(220)(또는, 입력 검출부)를 포함할 수 있다.
표시 장치(1000)는 전체 또는 적어도 일부가 가요성(flexibility)을 가질 수 있다.
표시 패널(100)은 표시 영역(AA) 및 비표시 영역(NA)을 포함한다. 표시 영역(AA)은 다수의 화소(PXL, 또는 부화소로 명명될 수 있음)들이 제공되는 영역으로서, 활성 영역(Active Area)으로 명명될 수 있다. 다양한 실시예에서, 화소(PXL)들 각각은 적어도 하나의 발광 소자를 포함할 수 있다. 표시 장치(1000)는 외부에서 입력되는 영상 데이터에 대응하여 화소(PXL)들을 구동함으로써 표시 영역(AA)에 영상을 표시한다.
일 실시예에서, 표시 영역(AA)은 지문 감지 영역(FSA)(또는, 입력 감지 영역)을 포함할 수 있다. 지문 감지 영역(FSA)은 표시 영역(AA)에 제공되는 화소(PXL) 중 적어도 일부의 화소(PXL)들을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 도 1a에 도시된 바와 같이, 표시 영역(AA) 중 적어도 일부가 지문 감지 영역(FSA)으로 설정될 수 있다. 다른 실시예에서, 도 1b에 도시된 바와 같이 표시 영역(AA)의 전체가 지문 감지 영역(FSA)으로 설정될 수도 있다. 지문 감지 수행 시, 실질적으로 사용자의 터치가 이루어지는 부분에서만 지문 감지 동작이 수행될 수 있다.
한편, 도 1a에서는 표시 영역(AA) 상에 하나의 지문 감지 영역(FSA)만이 형성되는 예가 도시되어 있으나, 본 발명은 이로써 한정되지 않는다. 예를 들어, 표시 영역(AA) 상에는 규칙적으로 또는 불규칙적으로 배열된 복수 개의 지문 감지 영역(FSA)들이 형성될 수 있다.
또한, 도 1a 및 도 1b에서는 지문 감지 영역(FSA)이 표시 영역(AA)의 적어도 일부에 형성되는 예가 도시되어 있으나, 본 발명은 이로써 한정되지 않는다. 즉, 다양한 실시예에서, 표시 영역(AA)과 지문 감지 영역(FSA)은 적어도 일부 영역에서만 중첩하도록 마련될 수도 있다.
비표시 영역(NA)은 표시 영역(AA)의 주변에 배치되는 영역이며, 비활성 영역(Non-active Area)으로 명명될 수 있다. 예를 들어, 비표시 영역(NA)은 배선 영역, 패드 영역 및 각종 더미 영역 등을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 표시 장치(1000)는 지문 감지 영역(FSA)에 제공되는 다수의 센서 화소(SPXL)들을 더 포함할 수 있다. 센서 화소(SPXL)들은 광을 감지하기 위한 광 센서(PS)로 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 센서 화소(SPXL)들은 표시 장치(1000)에 마련되는 광원(또는 화소(PXL))으로부터 출사된 광이 대상 객체(예를 들어, 사용자의 손가락)에 의해 반사될 때, 반사광을 감지하여 대응하는 전기적 신호(예를 들어, 전압 신호)를 출력할 수 있다. 전기적 신호는 구동부(200, 예를 들어, 지문 검출부(220))로 전달되어 지문 감지를 위해 이용될 수 있다. 이하에서는, 센서 화소(SPXL)들이 지문 감지 용도로 사용되는 것을 예로 들어 본 발명을 설명하지만, 센서 화소(SPXL)들은 터치 센서나 스캐너 등과 같이 다양한 기능을 수행하기 위한 용도로 사용될 수 있다.
평면상 센서 화소(SPXL)들이 지문 감지 영역(FSA) 내에 배치될 때, 센서 화소(SPXL)들은 화소(PXL)들과 중첩하거나, 화소(PXL)들의 주변에 배치될 수 있다. 예를 들어, 센서 화소(SPXL)들 중 일부 또는 전부는 화소(PXL)들과 중첩하거나, 화소(PXL)들 사이에 배치될 수 있다. 다양한 실시예에서, 센서 화소(SPXL)들과 화소(PXL)들은 동일하거나 상이한 크기를 가질 수 있다. 센서 화소(SPLX)들과 화소(PXL)들 사이의 상대적인 크기 및 배열은 특별히 제한하지 않는다.
센서 화소(SPXL)들이 화소(PXL)들에 인접하게 배치되거나 적어도 일부에서 중첩될 때, 센서 화소(SPXL)들은 화소(PXL)에 구비되는 발광 소자를 광원으로 사용할 수 있다. 이러한 실시예에서, 센서 화소(SPXL)들은 화소(PXL)들에 마련되는 발광 소자들과 함께 광 감지 방식의 지문 센서(또는, 광 센서(PS))를 구성할 수 있다. 이와 같이, 별도의 외부 광원 없이 화소(PXL)들을 광원으로 이용하여 지문 센서 내장형 표시 장치를 구성할 경우, 광 감지 방식의 지문 센서(즉, 광 센서(PS)) 및 이를 구비한 표시 장치(1000)의 모듈 두께가 감소되고, 제조 비용이 절감될 수 있다.
다양한 실시예에서, 센서 화소(SPXL)들은 표시 패널(100)의 양면 중, 영상이 표시되는 일면(예를 들어, 전면)에 대향하는 타면(예를 들어, 배면)에 배치될 수 있다. 그러나 본 발명은 이로써 한정되지 않는다.
구동부(200)는 표시 패널(100)을 구동시킬 수 있다. 예를 들어, 구동부(200)는 표시 패널(100)로 영상 데이터에 대응하는 데이터 신호(DS)를 출력할 수 있다. 또한, 구동부(200)는 센서 화소(SPXL)를 위한 구동 신호를 출력하고 센서 화소(SPXL)들로부터 수신되는 전기적 신호들(예를 들어, 감지 신호(SS))을 수신할 수 있다. 구동부(200)는 전기적 신호들을 이용하여 사용자의 지문 형태를 검출하고, 위조 지문을 검출할 수 있다.
다양한 실시예에서, 구동부(200)는 패널 구동부(210) 및 지문 검출부(220)를 포함할 수 있다. 편의상, 도 1a 및 도 1b에서는 패널 구동부(210)와 지문 검출부(220)를 분리하여 도시하였으나, 본 발명은 이로써 한정되지 않는다. 예를 들어, 지문 검출부(220)의 적어도 일부는 패널 구동부(210)와 함께 집적되거나, 패널 구동부(210)와 연동하여 동작할 수 있다.
패널 구동부(210)는 표시 영역(AA)의 화소(PXL)들을 순차적으로 주사하면서 화소(PXL)들로 영상 데이터에 대응하는 데이터 신호(DS)를 공급할 수 있다. 그러면, 표시 패널(100)은 영상 데이터에 대응하는 영상을 표시할 수 있다.
일 실시예에서, 패널 구동부(210)는 화소(PXL)들로 지문 감지를 위한 구동 신호를 공급할 수 있다. 이러한 구동 신호는 화소(PXL)들이 발광하여 센서 화소(SPXL)들을 위한 광원으로서 동작하도록 하기 위해 제공될 수 있다. 이러한 실시예에서, 지문 감지를 위한 구동 신호는, 표시 패널(100) 내의 특정 영역에 마련되는 화소(PXL)들(예를 들어, 지문 감지 영역(FSA)에 마련되는 화소(PXL)들, 또는 사용자의 터치가 이루어지는 부분에 대응하는 화소(PXL)들)로 제공될 수 있다. 이 경우, 표시 패널(100)은 지문 감지 영역(FSA)의 적어도 일부 영역에서(예를 들어, 사용자의 터치가 이루어진 부분에서), 지문 감지를 위한 지문 감지 패턴(또는, 표시 패턴, 영상 패턴, 예를 들어, 최대 휘도를 가지는 화이트 영상 패턴)을 표시할 수 있다.
일 실시예에서, 패널 구동부(210)는 지문 감지 패턴 정보(I_DP)를 지문 검출부(220)에 제공할 수 있다. 여기서, 지문 감지 패턴 정보(I_DP)는 표시 패널(100)에서 지문 감지 패턴이 표시되는 영역의 크기에 관한 면적 정보(또는, 크기 정보)를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 표시 장치(1000)가 사용자의 터치 입력을 감지하는 터치 센서를 구비하는 경우, 패널 구동부(210)(또는, 터치 센서를 구동하는 터치 검출부)는 사용자의 터치가 이루어진 영역에 대한 면적 정보(또는, 크기 정보)를 포함하는 지문 감지 패턴 정보(I_DP)를 지문 검출부(220)에 제공할 수도 있다.
지문 검출부(220)는 센서 화소(SPXL)들을 구동하기 위한 구동 신호(예를 들어, 구동 전압)를 센서 화소(SPXL)들로 전달하고, 센서 화소(SPXL)들로부터 수신되는 전기적 신호들에 기초하여 사용자 지문을 검출할 수 있다. 예를 들어, 지문 검출부(220)는 센서 화소(SPXL)들(예를 들어, 광 센서(PS))로부터 공급되는 감지 신호(SS)에 기초하여 지문 인증을 수행할 수 있다. 센서 화소(SPXL)들을 포함하는 광 센서(PS)와 지문 검출부(220)는 지문 감지 장치(FDD)(또는, 지문 센서)를 구성할 수 있다.
실시예들에서, 지문 검출부(220)는 지문 감지 패턴 정보(I_DP)에 기초하여 센서 화소(SPXL)의 구동 조건을 가변시킬 수 있다. 예를 들어, 지문 검출부(220)는 지문 감지 패턴 정보(I_DP)에 기초하여 센서 화소(SPXL)의 노출 시간을 가변시킬 수 있다. 여기서, 노출 시간은 센서 화소(SPXL)가 반사광을 수신하는 시간 뿐만 아니라, 센서 화소(SPXL)로부터 반사광에 대응하는 전기적 신호가 출력되는 시간을 의미할 수 있다. 노출 시간에 따라 지문 검출부(220)에서 센서 화소(SPXL)로부터 수신하는 전기적 신호의 크기가 달라질 수 있다.
도 7 및 도 8을 참조하여 후술하겠지만, 표시 패널(100)에서 표시되는 지문 감지 패턴(또는, 터치 입력이 발생한 영역)의 면적(또는, 크기)에 따라 지문 감지 패턴의 휘도가 달라질 수 있으며, 이에 따라, 센서 화소(SPXL)에 의해 감지되는 반사광의 광량(또는 센서 화소(SPXL)의 반사광에 대한 반응성, 즉, 센싱 감도)이 달라질 수 있고, 특정 조건에서(예를 들어, 특정 광량을 기준으로) 설정된 센서 화소(SPXL)에 대한 보정값이 유효하지 않을 수 있다. 여기서, 보정값은 센서 화소(SPXL)들의 공정상의 산포와 위치에 따른 수광량 편차를 보정하기 위해 기 설정된 값으로, 센서 화소(SPXL)들의 감지 신호(SS)에 기초하여 생성된 감지 데이터를 보정하기 위한 값일 수 있다. 따라서, 지문 검출부(220)는 지문 감지 패턴 정보(I_DP)에 기초하여 센서 화소(SPXL)의 노출 시간을 가변시킴으로써, 센서 화소(SPXL)에 의해 감지되는 반사광의 광량(또는, 센서 화소(SPXL)의 센싱 감도)을, 보정값이 유효하게 적용될 수 있는 조건인 특정 광량과 같아지도록 조절할 수 있다.
지문 검출부(220)의 보다 구체적인 구성 및 동작에 대해서는 도 6 내지 도 11b를 참조하여 후술하기로 한다.
상술한 바와 같이, 표시 장치(1000)(또는, 입력 감지 장치)는 지문 감지 장치(FDD)를 포함하되, 지문 감지 장치(FDD)는 표시 패널(100)의 일 면에 배치되는 광 센서(PS) 및 지문 검출부(220)를 포함하며, 표시 패널(100)에 구비되는 화소(PXL)를 광원으로 이용할 수 있다. 또한, 지문 검출부(220)는 패널 구동부(210)(또는, 터치 검출부)로부터 제공되는 지문 감지 패턴 정보(I_DP)(즉, 지문 감지 패턴이 표시되거나 터치 입력이 발생한 영역의 면적 정보 또는 크기 정보)에 기초하여 센서 화소(SPXL)의 구동 조건(예를 들어, 노출 시간)을 가변시킬 수 있다. 이를 통해, 센서 화소(SPXL)로부터 공급되는 감지 신호(SS)는, 센서 화소(SPXL)들의 위치에 따른 수광량 편차를 보정하기 위한 보정값이 유효하게 적용될 수 있는 상태가 되고, 감지 신호(SS)(또는, 이에 대응하는 감지 데이터)에 대한 보다 정확한 보정이 이루어질 수 있으며, 사용자의 지문이 보다 정확하게 감지될 수 있다.
도 2는 도 1a의 표시 장치의 일 예를 나타내는 단면도이다. 구체적으로, 도 2는 도 1a 및 도 1b에 도시된 표시 장치(1000)의 지문 감지 영역(FSA)에서의 단면의 일 예를 도시한다.
도 1a 내지 도 2를 참조하면, 표시 장치(1000)는 지문 감지 영역(FSA)에서 표시 패널(100)과 표시 패널(100)의 일면에 배치된 광 센서(PS)를 포함할 수 있다. 또한, 표시 장치(1000)는 기판(SUB)과, 기판(SUB)의 일면(예를 들어, 상부면) 상에 순차적으로 배치되는 회로 소자층(BPL), 발광 소자층(LDL), 제1 보호층(PTL1), 제1 점착층(ADL1) 및 윈도우(WIN)를 포함할 수 있다. 또한, 표시 장치(1000)는 감지 영역(SA)에서 기판(SUB)의 다른 일면(예를 들어, 하부면) 상에 순차적으로 배치되는 제2 점착층(ADL2) 및 제2 보호층(PTL2)을 포함할 수 있다.
기판(SUB)은 표시 패널(100)의 베이스 기재로서, 실질적으로 투명한 투광성 기판일 수 있다. 기판(SUB)은 유리 또는 강화 유리를 포함한 경성 기판(rigid substrate), 또는 플라스틱 재질의 가요성 기판(flexible substrate)일 수 있다. 다만, 기판(SUB)의 재질이 이에 한정되지는 않으며, 상기 기판(SUB)은 다양한 물질로 구성될 수 있다.
회로 소자층(BPL)은 기판(SUB)의 일면에 배치되며, 적어도 하나의 도전층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 회로 소자층(BPL)은 화소(PXL)들의 화소 회로를 구성하는 복수의 회로 소자들과, 화소(PXL)들을 구동하기 위한 각종 전원 및 신호를 공급하기 위한 배선들을 포함할 수 있다. 이 경우, 회로 소자층(BPL)은 적어도 하나의 트랜지스터 및 커패시터 등과 같은 각종 회로 소자들과, 이에 연결되는 배선들을 구성하기 위한 복수의 도전층들을 포함할 수 있다. 또한, 회로 소자층(BPL)은 복수의 도전층들 사이에 제공된 적어도 하나의 절연층을 포함할 수 있다.
발광 소자층(LDL)은 회로 소자층(BPL)의 일면에 배치될 수 있다. 발광 소자층(LDL)은, 컨택홀 등을 통해 회로 소자층(BPL)의 회로 소자들 및/또는 배선들에 연결되는 복수의 발광 소자(LD)들을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 복수의 발광 소자(LD)들은 각각의 화소(PXL)에 대해 적어도 하나가 마련될 수 있다. 예를 들어, 발광 소자(LD)는 유기 발광 다이오드(organic light emitting diode) 또는 마이크로 발광 다이오드, 양자점(quantum dot) 발광 다이오드와 같은 무기(inorganic) 발광 다이오드로 구성될 수 있다. 또한, 발광 소자(LD)는 유기물과 무기물이 복합적으로 구성된 발광 소자일 수도 있다. 나아가, 각각의 화소(PXL)들은 단일(single) 발광 소자(LD)를 포함하거나, 다른 실시예에서 각각의 화소(PXL)들은 복수의 발광 소자(LD)들을 포함하며, 복수의 발광 소자(LD)들은 상호 직렬, 병렬, 또는, 직병렬로 연결될 수 있다.
화소(PXL)들 각각은 회로 소자층(BPL)에 배치된 회로 소자들과 회로 소자층(BPL) 상부의 발광 소자층(LDL)에 배치된 적어도 하나의 발광 소자(LD)로 구성될 수 있다.
제1 보호층(PTL1)은 표시 영역(AA)을 커버하도록 발광 소자층(LDL)의 상부에 배치될 수 있다. 제1 보호층(PTL1)은 박막 봉지층(thin film encapsulation: TFE) 또는 봉지 기판과 같은 밀봉 부재를 포함할 수 있고, 상기 밀봉 부재 외에도 보호 필름 등을 추가적으로 포함할 수 있다.
제1 점착층(ADL1)은 제1 보호층(PTL1)과 윈도우(WIN)의 사이에 배치되어 제1 보호층(PTL1)과 윈도우(WIN)를 결합한다. 제1 점착층(ADL1)은 OCA(optically clear adhesive)와 같은 투명 접착제를 포함할 수 있으며, 이외에 다양한 접착 물질을 포함할 수 있다.
윈도우(WIN)는 표시 패널(100)을 포함하는 표시 장치(1000)의 모듈 최상단에 배치되는 보호 부재로서, 실질적으로 투명한 투광성 기판일 수 있다. 이러한 윈도우(WIN)는 유리 기판, 플라스틱 필름, 플라스틱 기판으로부터 선택된 다층 구조를 가질 수 있다. 윈도우(WIN)는 경성 또는 가요성의 기재를 포함할 수 있으며, 윈도우(WIN)의 구성 물질이 특별히 한정되지는 않는다.
다양한 실시예에서, 표시 장치(1000)는 도시되지 않은 편광판, 반사 방지층, 및/또는 터치 센서층(터치 전극층) 등을 더 포함할 수도 있다. 예를 들어, 표시 장치(1000)는 제1 보호층(PTL1)과 윈도우(WIN)의 사이에 배치되는 편광판 및/또는 터치 센서층을 더 포함할 수 있다.
터치 센서층은 복수의 감지 전극들(또는, 감지 셀들)을 포함할 수 있다. 이 경우, 도 1a를 참조하여 설명한 구동부(200)는 감지 전극들 사이의 정전 용량의 변화에 기초하여 터치 입력의 유무와 터치 입력의 위치(또는, 좌표, 면적)를 감지할 수 있다.
제2 보호층(PTL2)은 기판(SUB)의 다른 일면에 배치될 수 있다. 제2 보호층(PTL2)은 제2 점착층(ADL2)에 의해 기판(SUB)에 결합될 수 있다.
제2 점착층(ADL2)은 기판(SUB)과 제2 보호층(PTL2)을 견고하게 결합(또는 부착)할 수 있다. 제2 점착층(ADL2)은 OCA와 같은 투명 접착제를 포함할 수 있다. 제2 점착층(ADL2)은 접착면과 접착시키기 위한 압력이 가해질 때 접착 물질이 작용하는 감압 접착제(PSA: Pressure Sensitive Adhesive)를 포함할 수 있다.
제2 보호층(PTL2)은 외부로부터 산소 및 수분 등이 유입되는 것을 차단하며 단일층 또는 다중층의 형태로 제공될 수 있다. 제2 보호층(PTL2)은 필름 형태로 구성되어 표시 패널(100)의 가요성을 더욱 확보할 수 있다. 제2 보호층(PTL2)은 OCA와 같은 투명 접착제를 포함한 다른 접착층(미도시)을 통해 광 센서(PS)와 결합할 수 있다.
광 센서(PS)는 표시 패널(100)의 적어도 일 영역과 중첩되도록 표시 패널(100)의 이면(예를 들어, 배면)에 점착제 등을 통하여 부착된다. 광 센서(PS)는 예를 들어, 지문 감지 영역(FSA)에서 표시 패널(100)과 중첩되도록 배치될 수 있다. 광 센서(PS)는 소정의 해상도 및/또는 간격으로 분산된 복수의 센서 화소(SPXL)들을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 도시되지는 않았으나, 광 센서(PS) 상에는 광 센서(PS)로 향하는 광을 집광하여 광 경로를 제공하는 광학계가 제공될 수 있다. 광학계에서 광을 도파하는 투광부의 폭은 센싱 정밀도와 광 변환 효율을 고려하여 결정될 수 있다. 이러한 광학계에 의해 광 센서(PS)로 입사되는 광의 집광률이 향상될 수 있다. 실시예에 따라, 광학계는 광섬유, 실리콘 등으로 형성될 수 있다.
센서 화소(SPXL)들은, 센서 화소(SPXL)들이 출력하는 전기적 신호들로부터 식별 가능할 정도의 지문 이미지가 생성될 수 있도록, 적절한 개수, 크기 및 배열을 가질 수 있다. 센서 화소(SPXL)들 사이의 간격은, 대상 객체(예를 들어, 지문 등)로부터 반사되는 반사광이 이웃한 적어도 두 개의 센서 화소(SPXL)들에 입사될 수 있도록 조밀하게 설정될 수 있다.
센서 화소(SPXL)들은 외부 광을 감지하여 대응하는 전기적 신호, 예를 들어, 전압 신호를 출력할 수 있다. 각각의 센서 화소(SPXL)들로 수신되는 반사광들은 사용자의 손가락에 형성되는 지문(또는, 손바닥에 형성되는 장문(palm pattern), 피부에 형성되는 피문(dermatoglyphic pattern))의 골(valley)과 융선(ridge)에 의한 광 특성(일 예로, 주파수, 파장, 크기 등)을 가질 수 있다. 따라서, 센서 화소(SPXL)들 각각은 반사광의 광 특성에 대응하여 상이한 전기적 특성을 갖는 감지 신호(SS)를 출력할 수 있다.
일 실시예에서, 표시 장치(1000)(또는, 표시 패널(100))은 차광층(PHL)을 더 포함할 수 있다.
차광층(PHL)은 표시 패널(100) 내부에, 또는 표시 패널(100)과 센서 화소(SPXL)들 사이에 배치되어, 센서 화소(SPXL)들로 입사되는 광의 일부를 차단할 수 있다. 예를 들어, 차광층(PHL)으로 입사되는 광 중 일부는 차단되고, 나머지 일부는 핀홀(PIH)들을 통과하여 차광층(PHL) 하부의 센서 화소(SPXL)들에 도달할 수 있다. 핀홀(PIH)들은 광학계로서 작동하며, 다른 광학계와 함께 사용될 수도 있다.
핀홀(PIH)들은 광학적인 홀을 의미할 수 있는 것으로서, 투광홀의 일종일 수 있다. 예를 들어, 핀홀(PIH)들은 반사광이 표시 패널(100)을 사선 방향 또는 수직 방향으로 투과하여 센서 화소(SPXL)들로 입사되는 경로 상에서, 표시 장치(1000)의 레이어들이 서로 중첩하여 배치된 투광홀들 중 가장 작은 크기(또는, 면적)를 갖는 투광홀일 수 있다.
핀홀(PIH)들은 소정의 폭, 예를 들어 5㎛ 내지 20㎛ 범위의 폭(w)을 가질 수 있다. 이러한 방식으로, 차광층(PHL)으로부터 멀어질수록(즉, 차광층(PHL)의 상부 및 하부 방향으로 갈수록) 표시 장치(1000)의 각 층에서 확보해야 할 광학적 개구 영역의 폭은 점진적으로 증가할 수 있다.
핀홀(PIH)들의 폭(또는 직경)은 빛의 회절을 방지할 수 있도록 반사광의 파장의 대략 10배 이상, 예를 들어, 대략 4㎛ 또는 5㎛ 이상으로 설정될 수 있다. 또한, 핀홀(PIH)들의 폭은 이미지 블러(image blur)를 방지하고, 보다 또렷하게 지문의 형태를 감지할 수 있을 정도의 크기로 설정될 수 있다. 예를 들어, 핀홀(PIH)들의 폭은 대략 15㎛ 이하로 설정될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되지는 않으며, 핀홀(PIH)들의 폭은 반사광의 파장 대역 및/또는 모듈의 층별 두께 등에 따라 달라질 수도 있다.
핀홀(PIH)들을 통과한 반사광만이 광 센서(PS)의 센서 화소(SPXL)들에 도달할 수 있다. 매우 좁은 폭의 핀홀(PIH)에 의해 지문으로부터 반사되는 광의 위상과 광 센서(PS)에 맺히는 상의 위상은 180도 차이를 가질 수 있다.
센서 화소(SPXL)들은 수신되는 반사광에 대응하는 감지 신호(SS), 예를 들어 전압 신호를 출력할 수 있다.
도시되지 않았으나, 광학계(예를 들어, 차광층(PHL))와 광 센서(PS) 사이, 또는 표시 패널(100)과 광학계 사이에는 적외선 차단 필터를 더 배치될 수도 있다.
한편, 도 2에는 핀홀(PIH)들을 포함하는 차광층(PHL)을 광학계로 사용한 실시예가 도시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 마이크로 렌즈 타입, 콜리메이터 타입의 광학계(또는, 광 센서)가 이용될 수도 있다.
도 3은 도 1a의 표시 장치에 포함되는 지문 감지 장치의 일 예를 나타내는 블록도이다. 구체적으로, 도 3는 도 1a 및 도 1b의 표시 장치(1000)에 포함된 지문 감지 장치(FDD)의 일 예를 도시한다.
도 1a 내지 도 3을 참조하면, 지문 감지 장치(FDD)는 광 센서(PS) 및 지문 검출부(220)를 포함할 수 있다.
광 센서(PS)는 센서 화소(SPXL)들의 어레이를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 센서 화소(SPXL)들은 2차원 어레이로 배열될 수 있으나, 이로써 한정되지 않는다. 각각의 센서 화소(SPXL)는 입사되는 광을, 그 광량에 따라 전하로 광전 변환하는 광전 소자를 포함할 수 있다.
지문 검출부(220)는 게이트 구동부(221)(또는, 수평 구동부), 센싱 구동부(222)(또는, 수직 구동부), 및 제어부(223)를 포함할 수 있다. 게이트 구동부(221)는 하나의 기판 상에 광 센서(PS)와 함께 형성될 수 있으며, 센싱 구동부(222) 및 제어부(223)는 하나의 집적 회로로 구현되고 연성 회로 기판을 통해 광 센서(PS) 등에 연결될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
게이트 구동부(221)는 리셋 라인들(RSL1 내지 RSLn, 단, n은 양의 정수)을 통해 센서 화소(SPXL)들에 연결될 수 있다. 게이트 구동부(221)는 시프트 레지스터나 어드레스 디코더 등으로 구성될 수 있다. 다양한 실시예에서, 게이트 구동부(221)는 센서 화소(SPXL)들을 초기화하기 위하여(예를 들어, 센서 화소(SPXL)들에 충전된 광전 변환된 전하를 초기화 또는 방전시키기 위하여) 리셋 신호를 리셋 라인들(RSL1 내지 RSLn)을 통해 센서 화소(SPXL)들 중 적어도 일부에 인가할 수 있다.
일 실시예에서, 게이트 구동부(221)는 제어부(223)로부터 제공되는 개시 신호(FLM) 및 클럭 신호들(CLKS)(예를 들어, 리셋 개시 신호 및 리셋 클럭 신호들)에 기초하여, 리셋 라인들(RSL1 내지 RSLn) 중 적어도 일부에 리셋 신호들을 공급할 수 있다. 예를 들어, 게이트 구동부(221)는 리셋 라인들(RSL1 내지 RSLn)에 각각 연결되는 복수의 스테이지들을 포함하고, 스테이지들 각각은 개시 신호(FLM) 또는 이전 스테이지의 출력에 응답하여 클럭 신호들(CLKS)의 일부를 리셋 신호로서 출력할 수 있다.
일 실시예에서, 게이트 구동부(221)는 리셋 신호들을 센서 화소행 단위로 순차적으로 출력할 수 있다. 다만, 게이트 구동부(221)가 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 실시예에서, 게이트 구동부(221)는 리셋 신호들 중 적어도 일부를 센서 화소들(SPXL)에 동시에 출력할 수도 있다.
또한, 게이트 구동부(221)는 스캔 라인들(SCL1 내지 SCLn)을 통해 센서 화소(SPXL)들에 연결될 수 있다. 게이트 구동부(221)는 시프트 레지스터나 어드레스 디코더 등으로 구성될 수 있다. 다양한 실시예에서, 게이트 구동부(221)는 센서 화소(SPXL)들 중 선택된 일부를 구동시키기 위하여 스캔 신호를 인가할 수 있다. 게이트 구동부(221)는 센서 화소행 단위로 스캔 신호를 인가할 수 있다.
일 실시예에서, 게이트 구동부(221)는 제어부(223)로부터 제공되는 개시 신호(FLM) 및 클럭 신호들(CLKS)(예를 들어, 스캔 개시 신호 및 스캔 클럭 신호들)에 기초하여, 스캔 라인들(SCL1 내지 SCLn) 중 적어도 일부에 스캔 신호들을 공급할 수 있다. 예를 들어, 게이트 구동부(221)는 스캔 라인들(SCL1 내지 SCLn)에 각각 연결되는 복수의 스테이지들을 포함하고, 스테이지들 각각은 개시 신호(FLM) 또는 이전 스테이지의 출력에 응답하여 클럭 신호들(CLKS)의 일부를 스캔 신호로서 출력할 수 있다.
게이트 구동부(221)에 의해 선택되고 구동된 센서 화소(SPXL)들은 내부에 마련되는 광전 소자를 이용하여 광을 감지하고, 감지된 광에 대응하는 전기적 신호(감지 신호(SS), 도 1a 및 도 1b 참조), 예를 들어, 아날로그 형태의 전압 신호를 출력한다. 예를 들어, 센서 화소(SPXL)가 제i 리셋 라인(RSLi, 단, i는 n보다 작거나 같은 양의 정수), 제i 스캔 라인(SCLi)에 연결되는 경우, 센서 화소(SPXL)는 제i 리셋 라인(RSLi)을 통해 제공되는 리셋 신호에 응답하여 초기화 되고(예를 들어, 광전 소자에 의해 생성된 전하가 초기화되고), 제i 스캔 라인(SCLi)을 통해 제공되는 스캔 신호에 응답하여 전기적 신호를 출력할 수 있다.
센서 화소(SPXL)의 보다 구체적인 구성 및 동작에 대해서는 도 4 및 도 5를 참조하여 후술한다.
센싱 구동부(222)는 리드아웃 라인들(RL1 내지 RLm, 단, m은 양의 정수)을 통해 센서 화소(SPXL)들에 연결될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 센서 화소(SPXL)가 제j 리드아웃 라인(RLj, 단, j는 m보다 작거나 같은 양의 정수)에 연결되는 경우, 센싱 구동부(222)는 센서 화소(SPXL)로부터 출력된 전기적 신호를 제j 리드아웃 라인(RLj)을 통해 수신할 수 있다.
센싱 구동부(222)는 센서 화소(SPXL)들로부터 출력되는 신호에 대한 처리를 수행할 수 있다. 예를 들어, 센싱 구동부(222)는 수신되는 전기적 신호로부터 노이즈를 제거하기 위한 CDS(Correlated Double Sampling) 처리를 수행할 수 있다. 또한, 센싱 구동부(222)는 센서 화소(SPXL)들로부터 수신되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다. 일 실시예에서, 아날로그-디지털 컨버터는 센서 화소열마다 각각 마련되어, 센서 화소열로부터 수신되는 아날로그 신호들을 병렬적으로 처리할 수 있다.
제어부(223)는 게이트 구동부(221) 및 센싱 구동부(222)를 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 제어부(223)는 개시 신호(FLM) 및 클럭 신호들(CLKS)을 생성할 수 있다. 예를 들어, 제어부(223)는 리셋 신호의 생성에 이용되는 개시 신호(FLM)(예를 들어, 리셋 개시 신호) 및 클럭 신호들(CLKS)(예를 들어, 리셋 클럭 신호들)을 생성할 수 있다. 다른 예로, 제어부(223)는 스캔 신호의 생성에 이용되는 개시 신호(FLM)(예를 들어, 스캔 개시 신호) 및 클럭 신호들(CLKS)(예를 들어, 스캔 클럭 신호들)을 생성할 수 있다.
실시예들에서, 제어부(223)는 지문 감지 패턴 정보(I_DP)에 기초하여 센서 화소(SPXL)들의 노출 시간을 가변시킬 수 있다. 여기서, 지문 감지 패턴 정보(I_DP)는 패널 구동부(210)로부터 제공될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
일 실시예에서, 제어부(223)는 지문 감지 패턴 정보(I_DP)에 기초하여 스캔 신호의 펄스폭(또는, 스캔 신호가 트랜지스터를 턴-온시키는 턴-온 전압 레벨을 가지는 구간)을 가변시키도록 게이트 구동부(221)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(223)는 스캔 신호의 기초가 되는 클럭 신호들(CLKS)(또는, 개시 신호(FLM))의 펄스폭(또는, 트랜지스터를 턴-온시키는 턴-온 전압 레벨을 가지는 구간의 비율인, 온-듀티)을 가변시킬 수 있다. 예를 들어, 지문 감지 패턴 정보(I_DP)에 따라 표시 패널(100, 도 1a 및 도 1b 참조)에서 지문 감지 패턴이 표시되는 영역이 작아질수록, 제어부(223)는 클럭 신호들(CLKS)의 펄스폭을 감소시킬 수 있다. 클럭 신호들(CLKS)의 펄스폭을 가변시키는 제어부(223)의 동작에 대해서는 도 11a를 참조하여 후술하기로 한다.
일 실시예에서, 제어부(223)는 센싱 구동부(222)로부터 수신되는 감지 신호에 대응하는 영상 데이터를 생성하고, 생성된 영상 데이터의 처리를 수행할 수 있다. 또한, 일 실시예에서, 제어부(223)는 처리된 영상 데이터로부터 지문을 검출하거나, 검출된 지문을 인증 및/또는 외부로 전송할 수 있다. 다만 이는 예시적인 것으로서, 영상 데이터의 생성 및 지문 검출은 제어부(223)에 의해 수행되지 않고, 외부의 호스트 프로세서 등에 의해 수행될 수 있다.
상술한 바와 같이, 지문 감지 장치(FDD)(또는, 지문 검출부(220))는 지문 감지 패턴 정보(I_DP)에 기초하여 스캔 신호의 기초가 되는 클럭 신호들(CLKS)의 펄스폭을 가변시킴으로써, 센서 화소(SPXL)의 노출 시간을 가변시킬 수 있다.
도 4는 도 3의 입력 감지 장치에 포함된 센서 화소의 일 예를 나타내는 회로도이다. 리셋 라인(RSL)은 리셋 라인들(RSL1 내지 RSLn) 중 하나이며, 스캔 라인(SCL)은 스캔 라인들(SCL1 내지 SCLn) 중 하나이고, 리드아웃 라인(RL)은 리드아웃 라인들(RL1 내지 RLm) 중 하나일 수 있다. 도 5는 도 4의 센서 화소의 동작을 설명하는 파형도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 센서 화소(SPXL)는 제1 트랜지스터(T1), 제2 트랜지스터(T2), 제3 트랜지스터(T3), 포토 다이오드(PD), 및 커패시터(C_PD)를 포함할 수 있다.
포토 다이오드(PD)의 애노드는 제2 전원 라인(PL2)에 연결되고, 포토 다이오드(PD)의 캐소드 전극은 제1 트랜지스터(T1)의 게이트 전극에 연결될 수 있다. 제2 전원 라인(PL2)에는 포토 다이오드(PD)의 구동을 위한 바이어스 전압(VBIAS)이 인가될 수 있다.
커패시터(C_PD)는 제1 트랜지스터(T1)의 게이트 전극 및 제2 전원 라인(PL2) 사이에 형성되며, 포토 다이오드(PD)에 병렬 연결될 수 있다. 커패시터(C_PD)는 포토 다이오드(PD)에서 광전 변환된 전하를 저장할 수 있다. 실시예에 따라, 커패시터(C_PD)는 생략될 수도 있다.
제3 트랜지스터(T3)의 제1 전극은 제1 전원 라인(PL1)에 연결되고, 제3 트랜지스터(T3)의 제2 전극은 제1 트랜지스터(T1)의 게이트 전극에 연결되며, 제3 트랜지스터(T3)의 게이트 전극은 리셋 라인(RSL)에 연결될 수 있다. 여기서, 제1 전원 라인(PL1)에는 리셋 전압(VRST)이 인가될 수 있다. 제3 트랜지스터(T3)는 리셋 라인(RSL)에 인가되는 리셋 신호(RST)에 응답하여 제1 전원 라인(PL1) 및 제1 트랜지스터(T1)의 게이트 전극을 전기적으로 연결할 수 있다. 이 경우, 제1 트랜지스터(T1)의 게이트 전극에 인가되는 전압(또는, 커패시터(C_PD)에 저장된 전압)이 리셋 전압(VRST)에 의해 초기화되거나 리셋될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 게이트 구동부(221)의 동작에 따라, 리셋 신호(RST)는 클럭 신호들(CLKS)(예를 들어, 리셋 클럭 신호(CLK_RST))의 펄스들 중 하나의 펄스에 대응할 수 있다.
제1 트랜지스터(T1)의 제1 전극은 제3 전원 라인(PL3)에 연결되고, 제1 트랜지스터(T1)의 제2 전극은 제2 트랜지스터(T2)의 제1 전극에 연결되며, 제1 트랜지스터(T1)의 게이트 전극은 포토 다이오드(PD)의 캐소드 전극에 연결될 수 있다. 제3 전원 라인(PL3)에는 공통 전압(VCOM)이 인가될 수 있다. 제1 트랜지스터(T1)는 커패시터(C_PD)에 저장된 전압(즉, 포토 다이오드(PD)에서 광전 변환된 전하)에 응답하여 제3 전원 라인(PL3)으로부터 제2 트랜지스터(T2)에 흐르는 전류량을 제어할 수 있다. 제1 트랜지스터(T1)는 커패시터(C_PD)에 저장된 전압을 증폭시켜 출력하는 증폭기로서 동작할 수 있다.
제2 트랜지스터(T2)의 제1 전극은 제1 트랜지스터(T1)의 제2 전극에 연결되고, 제2 트랜지스터(T2)의 제2 전극은 리드아웃 라인(RL)에 연결되며, 제2 트랜지스터(T2)의 게이트 전극은 스캔 라인(SCL)에 연결될 수 있다. 제2 트랜지스터(T2)는 스캔 라인(SCL)에 인가되는 스캔 신호(HDS)에 응답하여 제1 트랜지스터(T1)(또는, 제3 전원 라인(PL3)) 및 리드아웃 라인(RL) 사이에 전류 이동 경로를 형성할 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 게이트 구동부(221)의 동작에 따라, 스캔 신호(HDS)는 클럭 신호들(CLKS)(예를 들어, 스캔 클럭 신호(CLK_HDS))의 펄스들 중 하나의 펄스에 대응하며, 턴-온 전압 레벨의 스캔 신호(HDS)는 턴-온 전압 레벨의 리셋 신호(RST)가 인가 완료된 시점으로부터 특정 시간(P_C) 경과 후에 스캔 라인(SCL)에 인가될 수 있다.
예를 들어, 턴-온 전압 레벨의 스캔 신호(HDS)에 응답하여 제2 트랜지스터(T2)가 턴-온되고, 제1 트랜지스터(T1)의 제2 전극은 리드아웃 라인(RL)에 전기적으로 연결될 수 있다. 이 경우, 포토 다이오드(PD)에서 광전 변환된 전하에 대응하는 전압(또는, 특정 시간(P_C)동안 커패시터(C_PD)에 저장된 전압)에 대응하는 전기적 신호가 리드아웃 라인(RL)을 통해 외부(예를 들어, 센싱 구동부(222), 도 3 참조)로 출력될 수 있다.
한편, 도 4에서는 트랜지스터들(T1, T2, T3)이 P타입 트랜지스터인 예가 도시되지만, 다양한 실시예에서 트랜지스터들 중 적어도 일부는 N타입으로 구성될 수 있으며, 그에 대응하여 센서 화소(SPXL)의 회로 구조가 다양하게 변형될 수 있다.
도 6은 도 3의 지문 감지 장치에 포함된 지문 검출부의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 3 및 도 6을 참조하면, 지문 검출부(220)는 제어부(223), 아날로그-디지털 컨버터(224), 메모리(226), 및 지문 분석부(228)를 포함할 수 있다.
지문 검출부(220)는 외부로부터 제공되는 지문 감지 커맨드에 응답하여 지문 인증을 수행할 수 있다.
아날로그-디지털 컨버터(224)는 아날로그 형식의 감지 신호(SS)를 디지털 형식의 감지 데이터(SD)로 변환할 수 있다.
메모리(226)는 보정 데이터(CAL_DATA) 및 등록된 지문 데이터(RFD)를 저장할 수 있다. 보정 데이터(CAL_DATA)는 센서 화소(SPXL, 도 3 참조)들의 위치에 따른 수광량 편차 등을 보정하기 위한 데이터로, 센서 화소(SPXL)들 중 적어도 일부에 대응하는 보정값들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 보정 데이터(CAL_DATA)는 지문 감지 장치(FDD)(또는, 표시 장치(1000, 도 1a 참조))의 제조 과정에서 생성되어, 메모리(226)에 저장될 수 있다. 등록된 지문 데이터(RFD)는 별도의 지문 등록 기간에 아날로그-디지털 컨버터(224)로부터 제공된 감지 데이터(SD)에 기초하여 생성되어, 메모리(226)에 저장될 수 있다.
또한, 메모리(226)는 룩업 테이블(LUT)을 저장할 수 있다. 후술하여 설명하겠지만, 룩업 테이블(LUT)은 지문 감지 패턴 정보(I_DP)에 대응하는, 센서 화소(SPXL)의 노출 시간들에 대한 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 룩업 테이블(LUT)은 지문 감지 패턴이 표시되는 영역(또는, 터치 입력이 발생한 영역)에 대한 면적 정보에 대응하여 센서 화소(SPXL)가 반사광을 감지하는 시간(또는, 감지된 반사광에 대응하는 전기적 신호를 출력하는 시간)간의 관계를 나타내는 정보를 포함할 수 있다. 후술하여 설명하겠지만, 룩업 테이블(LUT)은 복수의 면적 정보들에 각각 대응하는 복수의 노출 시간 정보들을 포함하거나, 면적 정보와 노출 시간 간의 관계를 모델링한 수학식(또는, 모델)에 대한 정보를 포함할 수 있다.
지문 분석부(228)는 아날로그-디지털 컨버터(224)로부터 감지 데이터(SD)를 수신할 수 있다. 또한, 지문 분석부(228)는 메모리(226)로부터 보정 데이터(CAL_DATA)를 수신할 수 있다. 지문 분석부(228)는 보정 데이터(CAL_DATA)를 이용하여 감지 데이터(SD)를 보정할 수 있다. 즉, 지문 분석부(228)는 보정 데이터(CAL_DATA)를 이용하여 감지 데이터(SD) 내 데이터 값들의 편차(즉, 센서 화소(SPXL)들의 수광량 편차에 기인한 편차)를 보정할 수 있다. 예를 들어, 지문 분석부(228)는 감지 데이터(SD) 내 데이터값들 중 특정 센서 화소(SPXL)에 대응하는 데이터값에, 보정 데이터(CAL_DATA) 내 보정값들 중 상기 센서 화소(SPXL)에 대응하는 보정값을 합산하는 방식으로, 감지 데이터(SD)를 보정할 수 있다.
참고로, 등록된 지문 데이터(RFD)도, 지문 분석부(228)에서 지문 등록 기간에 획득된 감지 데이터(SD)를 보정 데이터(CAL_DATA)를 이용하여 보정함으로써, 생성될 수 있다.
지문 분석부(228)는 메모리(226)로부터 등록된 지문 데이터(RFD)를 수신할 수 있다. 지문 분석부(228)는 보정된 감지 데이터(즉, 감지 데이터(SD)가 보정 데이터(CAL_DATA)에 의해 보정되어 생성되는 데이터)와 등록된 지문 데이터(RFD)를 비교하여 지문 인증을 수행할 수 있다.
지문 분석부(228)는 보정된 감지 데이터와 등록된 지문 데이터(RFD) 사이의 일치율을 산출할 수 있다. 일 실시예에서, 지문 분석부(228)는 보정된 감지 데이터에 대응하는 지문 영상을 생성하고, 등록된 지문 데이터(RFD)의 지문 영상과 비교하여 지문 인증을 수행할 수 있다. 예를 들어, 지문 분석부(228)는 지문 영상으로부터 특징점들을 추출하고, 추출된 특징점들을 등록된 지문 데이터(RFD)에 포함된 특징점들과 비교하여 지문 인증을 수행할 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로서, 지문 인증을 수행하는 방식은 공지된 다양한 지문 인식 방식으로 구현될 수 있으며, 지문 분석부(228)는 이를 위한 하드웨어 구성 및/또는 소프트웨어 구성을 포함할 수 있다.
일치율이 기 설정된 임계값 이상인 경우, 지문 분석부(228)는 감지된 지문이 등록된 지문 데이터(RFD)와 일치하는 것으로 판단할 수 있다. 일치율이 상기 임계값 미만인 경우, 지문 분석부(228)는 감지된 지문이 등록된 지문 데이터(RFD)와 불일치하는 것으로 판단할 수 있다.
감지된 지문이 등록된 지문 데이터(RFD)와 일치하는 것으로 결정된 경우, 지문 분석부(228)는 승인 신호(ASS)를 출력할 수 있다. 이와 달리, 감지된 지문이 등록된 지문 데이터(RFD)와 일치하지 않은 것으로 결정된 경우, 지문 분석부(228)는 거절 신호(RS)를 출력할 수 있다. 승인 신호(ASS) 또는 거절 신호(RS)는 외부(예를 들어, 호스트 프로세서)로 출력될 수 있다. 승인 신호(ASS) 또는 거절 신호(RS)에 기초하여 표시 장치(1000) 또는 해당 어플리케이션의 실행이 승인될 수 있다.
제어부(223)는 개시 신호(FLM) 및 클럭 신호들(CLKS)을 생성할 수 있다.
실시예들에서, 제어부(223)는 지문 감지 패턴 정보(I_DP) 및 룩업 테이블(LUT)에 기초하여 센서 화소(SPXL, 도 3 참조)들의 노출 시간을 가변시킬 수 있다.
예를 들어, 제어부(223)는 지문 감지 패턴 정보(I_DP) 및 룩업 테이블(LUT)에 기초하여 클럭 신호들(CLKS)의 펄스폭(또는, 클럭 신호들(CLKS)의 온-듀티) 또는 개시 신호(FLM)의 펄스폭을 가변시킬 수 있다.
제어부(223)가 노출 시간을 가변시키는 구성을 설명하기 위해 도 7 내지 도 10, 도 11a, 및 도 11b가 참조될 수 있다.
도 7은 도 1a의 표시 장치에 포함된 표시 패널에 표시되는 지문 감지 패턴들의 일 예를 나타내는 도면이다. 구체적으로, 도 7은 도 1a 및 도 1b에 도시된 표시 장치(1000)의 지문 감지 영역(FSA)에 표시되는 지문 감지 패턴들의 일 예를 도시한다. 도 8은 도 7의 지문 감지 패턴들의 면적에 따른 휘도를 나타내는 도면이다. 도 9는 센서 화소의 노출 시간에 따른 센싱 감도를 나타내는 도면이다. 도 10은 도 7의 지문 감지 패턴들의 면적에 따른 센서 화소의 노출 시간을 나타내는 도면이다. 도 11a 및 도 11b는 센서 화소의 노출 시간을 조절하는 일 예를 설명하는 도면들이다.
먼저 도 1a, 도 1b, 도 6, 및 도 7을 참조하면, 표시 패널(100)은 지문 감지 영역(FSA)의 적어도 일부 영역에서, 지문 감지를 위한 지문 감지 패턴(또는, 표시 패턴)을 표시할 수 있다. 여기서, 지문 감지 패턴은 특정 계조값에 대응하는 휘도를 가지는 영상 또는 영상 패턴일 수 있다. 예를 들어, 지문 감지 패턴은 최대 계조값에 대응하여 최대 휘도를 가지는 화이트 영상 패턴일 수 있다. 예를 들어, 표시 패널(100)은 사용자의 터치가 발생한 영역에서, 최대 계조값에 대응하는 화이트 영상 패턴을 표시할 수 있다. 다른 예로, 지문 감지 패턴은 화이트 색상의 배경에 지문을 모사한 특정 색상의 패턴(예를 들어, 블랙, 그레이 등의 색상을 가지는 패턴)을 포함할 수도 있다.
예를 들어, 사용자의 하나의 손가락이 지문 감지 영역(FSA)에 터치된 경우, 표시 패널(100)은 사용자의 하나의 손가락이 터치된 영역에, 최대 계조값에 대응하여 최대 휘도를 가지는 제1 지문 감지 패턴(DP1)을 표시할 수 있다. 표시 패널(100)은 사용자의 하나의 손가락이 터치된 영역을 제외한 나머지 영역에는 영상이 표시되지 않거나 최소 휘도에 대응하는 영상 패턴(예를 들어, 블랙 영상)이 표시될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다른 예로, 사용자의 2개의 손가락들이 지문 감지 영역(FSA)에 터치된 경우, 표시 패널(100)은 사용자의 2개의 손가락들이 터치된 영역들에, 최대 계조값에 대응하여 최대 휘도를 가지는 제2 지문 감지 패턴(DP2)을 표시할 수 있다. 또 다른 예로, 사용자의 손바닥이 지문 감지 영역(FSA) 전체에 터치된 경우, 표시 패널(100)은 지문 감지 영역(FSA) 전체에, 최대 계조값에 대응하여 최대 휘도를 가지는 제3 지문 감지 패턴(DP3)을 표시할 수 있다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 지문 감지 패턴의 면적에 따라 지문 감지 패턴의 휘도가 달라질 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 지문 감지 패턴의 면적이 커질수록 지문 감지 패턴의 휘도가 감소할 수 있다. 참고로, 지문 감지 패턴의 면적이 증가할수록 최대 계조값에 대응하여 최대 휘도로 발광하는 센서 화소(SPXL, 도 3 참조)들의 개수가 증가하고, 센서 화소(SPXL)들(또는, 표시 패널(100))에 공급되거나 흐르는 총 전류량이 증가하며, 전류 이동 경로 상의 저항 성분과 증가된 총 전류량에 의해 센서 화소(SPLX)들에 인가되는 구동 전압(또는, 전원 전압)에 대한 전압 강하가 커지며, 이에 따라 지문 감지 패턴의 휘도(즉, 표시하고자 하는 특정 목표 휘도에 대응하여 표시 패널(100)에서 표시되거나 측정되는 휘도)가 상대적으로 낮아질 수 있다. 달리 말해, 목표 휘도는 일정하더라도, 지문 감지 패턴의 면적이 작아질수록 지문 감지 패턴의 휘도(즉, 실제 측정된 휘도)가 증가할 수 있다.
도 7 및 도 8을 참조하여 예를 들어, 제2 지문 감지 패턴(DP2)의 제2 면적(A_DP2)이 제1 지문 감지 패턴(DP1)의 제1 면적(A_DP1)보다 큰 경우, 제2 지문 감지 패턴(DP2)의 휘도는 제1 지문 감지 패턴(DP1)의 휘도보다 낮을 수 있다. 유사하게, 제3 지문 감지 패턴(DP3)의 제3 면적(A_DP3)이 제2 지문 감지 패턴(DP2)의 제2 면적(A_DP2)보다 큰 경우, 제3 지문 감지 패턴(DP3)의 휘도는 제2 지문 감지 패턴(DP2)의 휘도보다 낮을 수 있다. 한편, 지문 감지 패턴의 휘도가 증가할수록 센서 화소(SPXL)들에 의해 감지되는 반사광의 광량(또는, 수광량)이 증가하거나, 센서 화소(SPXL)의 반사광에 대한 반응성, 즉, 센싱 감도가 높아질 수 있다. 즉, 지문 감지 패턴의 면적의 변화에 기인하여 센서 화소(SPXL)들의 수광량 또는 센싱 감도가 달라질 수 있다.
이에 따라, 센서 화소(SPXL)들의 위치에 따른 수광량 편차를 보정하기 위한 보정 데이터(CAL_DATA)를 생성하는 과정에서 표시 패널(100)의 휘도 조건(즉, 보정 조건)과, 사용자의 지문을 감지하는 과정에서 표시 패널(100)의 휘도 조건(즉, 사용자 조건) 간에 차이가 발생할 수 있다. 예를 들어, 보정 데이터(CAL_DATA)를 생성하는 과정에서는 지문 감지 영역(FSA) 내 센서 화소(SPXL)들 전체를 보상하기 위해 제3 지문 감지 패턴(DP3)이 사용되고, 사용자의 지문을 감지하는 과정에서는 사용자의 손가락에 대응하여 제1 지문 감지 패턴(DP1)이 사용될 수 있다. 제3 지문 감지 패턴(DP3)의 면적(및 이에 따른 휘도)과 제1 지문 감지 패턴(DP1)의 면적이 다를 수 있다. 따라서, 동일한 구동 조건(예를 들어, 동일한 노출 시간)을 가지고 동작하는 센서 화소(SPXL)에 있어서, 제3 지문 감지 패턴(DP3)에 대한 센싱 감도 및 휘도 편차는 제1 지문 감지 패턴(DP1)에 대한 센싱 감도 및 휘도 편차와 다르게 나타나며, 제3 지문 감지 패턴(DP3)에 기초하여 생성된 보정 데이터(CAL_DATA)를 그대로 적용하는 방식으로는, 제1 지문 감지 패턴(DP1)에 기초하여 생성되는 감지 데이터(즉, 다른 휘도 조건에서의 센서 화소(SPXL)의 센싱 감도 및 이의 편차가 반영된 감지 데이터)가 정확히 보정되지 못할 수 있다.
도 9을 참조하면, 제1 곡선(CURVE1)은 보정 데이터(CAL_DATA)를 생성하는 과정에서 센서 화소(SPXL)의 센싱 감도(또는, 수광량)를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 보정 데이터(CAL_DATA, 도 6 참조)는 지문 감지 영역(FSA) 내 센서 화소(SPXL)들 전체에 대한 편차를 보정하기 위해, 도 7에 도시된 제3 지문 감지 패턴(DP3)을 이용하여 생성되며, 제1 곡선(CURVE1)은 제3 지문 감지 패턴(DP3)에 대한 센서 화소(SPXL)의 센싱 감도를 나타낼 수 있다.
제2 곡선(CURVE2)은 사용자의 지문을 감지하는 과정에서 센서 화소(SPXL)의 센싱 감도(또는, 수광량)를 나타낼 수 있다. 실제 지문 감지에서는 다양한 크기의 지문 감지 패턴들이 사용될 수 있으며, 예를 들어, 제1 지문 감지 패턴(DP1)이 이용되며, 제2 곡선(CURVE2)은 제1 지문 감지 패턴(DP1)에 대한 센서 화소(SPXL)의 센싱 감도를 나타낼 수 있다.
보정 데이터(CAL_DATA)를 생성하는 과정에서는, 제1 곡선(CURVE1)에 따라, 센서 화소(SPXL)는 제1 노출 시간(T_CAL1)에 대응하여 제1 센싱 값(VALUE1)(또는, 제1 센싱 감도)을 가질 수 있다. 여기서, 제1 노출 시간(T_CAL1)은 지문 감지 장치(FDD)의 제조 과정에서 기 설정된 값으로, 예를 들어, 제3 지문 감지 패턴(DP3)에 대응하여, 지문의 골(valley)과 융선(ridge)에 의한 수광량 차이가 최대가 되는, 센서 화소(SPXL)의 노출 시간일 수 있다.
한편, 사용자의 지문을 감지하는 과정에서는, 제2 곡선(CURVE2)에 따라, 센서 화소(SPXL)는 제1 노출 시간(T_CAL1)에 대응하여 제2 센싱 값(VALUE2)(또는, 제2 센싱 감도)을 가질 수 있다. 제2 센싱 값(VALUE2)은 제1 센싱 값(VALUE1)보다 크거나 같을 수 있다.
이에 따라, 보정 데이터(CAL_DATA)(즉, 제1 값(VALUE1)을 기준으로 설정된 보정값)가 실제 지문 감지시 생성된 감지 데이터(즉, 제2 값(VALUE2)을 기준으로 생성된 감지 데이터)를 보정하는데 유효하지 않을 수 있다.
따라서, 제어부(223, 도 6 참조)는 사용자의 지문을 감지하는 과정에서, 센서 화소(SPXL)가 제1 센싱 값(VALUE1)(또는, 보정 데이터(CAL_DATA) 생성시 센서 화소(SPXL)의 센싱 감도)를 갖도록, 센서 화소(SPXL)의 노출 시간을 가변시킬 수 있다. 예를 들어, 제2 곡선(CURVE2)에 따라, 제어부(223)는 센서 화소(SPXL)의 노출 시간을 제1 노출 시간(T_CAL1)으로부터 제2 노출 시간(T_CAL2)으로 조절할 수 있다. 이 경우, 제1 센싱 값(VALUE1)(또는, 제1 센싱 감도)을 갖는 센서 화소(SPXL)를 기준으로 설정된 보정 데이터(CAL_DATA)는 감지 데이터(SD)(즉, 지문 감지시 제1 센싱 감도를 갖도록 조절된 센서 화소(SPXL)를 이용하여 생성된 감지 데이터(SD))에 유효하게 적용될 수 있다. 따라서, 감지 데이터(SD)가 보다 정확하게 보정될 수 있으며, 사용자의 지문이 보다 정확하게 감지될 수 있다.
도 10을 참조하면, 노출 시간 곡선(CURVE_E)은 지문 감지 패턴들의 면적에 따른 센서 화소(SPXL)의 노출 시간을 나타낸다.
일 실시예에서, 제3 지문 감지 패턴(DP3)의 제3 면적(A_DP3)에 대응하여 제1 노출 시간(T_CAL1)이 기 설정되고, 제1 지문 감지 패턴(DP1)의 제1 면적(A_DP1)에 대응하여 제2 노출 시간(T_CAL2)이 기 설정될 수 있다. 예를 들어, 제1 노출 시간(T_CAL1) 및 제2 노출 시간(T_CAL2)은 지문 감지 장치(FDD, 도 3 참조)를 제조하는 과정에서 측정되어, 룩업 테이블(LUT, 도 6 참조)에 저장될 수 있다. 즉, 상호 다른 면적들을 가지는 적어도 2개의 지문 감지 패턴들에 대한 노출 시간들이, 룩업 테이블(LUT)에 기 저장될 수 있다.
이 경우, 제어부(223)는 지문 감지시 획득한 지문 감지 패턴의 면적에 기초하여 제1 노출 시간(T_CAL1) 및 제2 노출 시간(T_CAL2)을 보간(또는, 외삽)하여, 센서 화소(SPXL)의 노출 시간을 결정할 수 있다.
예를 들어, 지문 감지 과정에서, 제2 지문 감지 패턴(DP2)이 이용되는 경우, 제어부(223)는 제1 노출 시간(T_CAL1) 및 제2 노출 시간(T_CAL2)을 제2 지문 감지 패턴(DP2)의 제2 면적(A_DP2)에 기초하여 보간하여, 센서 화소(SPXL)의 노출 시간을 결정할 수 있다.
다른 실시예에서, 제어부(223)는 노출 시간에 관하여 기 설정된 수학식을 이용하여, 지문 감지시 획득한 지문 감지 패턴의 면적에 대응하는 노출 시간을 산출하거나 결정할 수도 있다. 예를 들어, 지문 감지 장치(FDD, 도 3 참조)를 제조하는 과정에서 측정된 제1 노출 시간(T_CAL1) 및 제2 노출 시간(T_CAL2)에 기초하여 수학식이 모델링되고, 또한, 수학식의 계수(또는, 변수)가 설정될 수 있다.
예를 들어, 제어부(223)는 아래의 수학식 1에 기초하여 노출 시간을 산출할 수 있다.
Figure pat00001
여기서, LUMIFullActive는 지문 감지 영역(FSA) 전체에 대응하는 지문 감지 패턴의 휘도이고, TCAL1은 LUMIFullActive에 대응하여 설정된 센서 화소의 노출 시간이며, LUMIFingerActive는 지문 감지를 위해 표시되는 지문 감지 패턴의 휘도이고, TCAL2는 LUMIFingerActive에 대응하는 센서 화소의 노출 시간이며, α는 계수 또는 변수이다. LUMIFullActive, TCAL1, 및 α는 기 설정되어 룩업 테이블(LUT)에 저장될 수 있다. LUMIFingerActive는 지문 감지 패턴 정보(I_DP)(즉, 지문 감지 패턴의 면적) 및 노출 시간 곡선(CURVE_E)에 도출될 수 있으며, 노출 시간 곡선(CURVE_E)은 기 설정되어 룩업 테이블(LUT)에 저장될 수 있다.
다른 예로, 제어부(223)는 아래의 수학식 2에 기초하여 노출 시간을 산출할 수 있다.
Figure pat00002
여기서, TCAL2는 AREAFingerActive에 대응하는 센서 화소의 노출 시간이며, β는 계수 또는 변수이고, TCAL1은 AREAFullActive에 대응하여 설정된 센서 화소의 노출 시간이며, AREAFingerActive는 지문 감지를 위해 표시되는 지문 감지 패턴의 면적이고, AREAFullActive는 지문 감지 영역(FSA) 전체에 대응하는 지문 감지 패턴의 면적이다. AREAFullActive, TCAL1, 및 β는 기 설정되어 룩업 테이블(LUT)에 저장될 수 있다.
상술한 바와 같이, 제어부(223)는 상호 다른 면적들을 가지는 적어도 2개의 지문 감지 패턴들에 대하여 기 설정된 노출 시간들을 이용하거나, 기 모델링된 수학식을 이용하여, 센서 화소(SPXL)의 노출 시간을 결정하거나 산출할 수 있다.
실시예들에서, 제어부(223)는 센서 화소(SPXL)의 노출 시간에 대응하여 클럭 신호들(CLKS)(또는, 개시 신호(FLM))의 펄스폭을 가변시키거나, 개시 신호(FLM)들의 인가 시점을 가변시킬 수 있다.
도 11a를 참조하여 예를 들어, 지문 감지를 위해 제3 지문 감지 패턴(DP3)이 이용되는 경우, 제어부(223)는 제1 펄스폭(PW1)을 가지는 클럭 신호들(CLKS)(예를 들어, 스캔 클럭 신호)를 생성할 수 있다. 이 경우, 도 5를 참조하여 설명한 바와 같이, 제1 펄스폭(PW1)을 가지는 스캔 신호(HDS)가 생성되며, 센서 화소(SPXL, 도 4 참조)는 제1 펄스폭(PW1)에 대응하는 시간(예를 들어, 제1 노출 시간(T_CAL1))동안 전기적 신호를 출력할 수 있다. 다른 예로, 지문 감지를 위해 제1 지문 감지 패턴(DP1)(또는, 제2 지문 감지 패턴(DP2))이 이용되는 경우, 제어부(223)는 제2 펄스폭(PW2)을 가지는 클럭 신호들(CLKS)(예를 들어, 스캔 클럭 신호)를 생성할 수 있다. 이 경우, 제2 펄스폭(PW2)을 가지는 스캔 신호(HDS)가 생성되며, 센서 화소(SPXL, 도 4 참조)는 제2 펄스폭(PW2)에 대응하는 시간(예를 들어, 제2 노출 시간(T_CAL2))동안 전기적 신호를 출력할 수 있다.
한편, 도 11a에서 노출 시간은 클럭 신호(CLKS)의 주기와 유사한 것으로 전제로, 제어부(223)가 클럭 신호(CLKS)의 펄스폭을 조절하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 노출 시간이 클럭 신호(CLKS)보다 2배 이상 큰 경우, 제어부(223)는 턴-온 전압 레벨을 가지는 개시 신호(FLM)의 펄스폭을 조절할 수도 있다. 즉, 스캔 신호(HDS)의 펄스폭을 조절하기 위해, 제어부(223)는 스캔 신호(HDS)에 대응하는 개시 신호(FLM)의 펄스폭을 조절할 수도 있다.
도 11b를 참조하여 예를 들어, 지문 감지를 위해 제3 지문 감지 패턴(DP3)이 이용되는 경우, 제어부(223)는 턴-온 전압 레벨의 리셋 개시 신호(FLM_RST)가 출력된 시점으로부터 제1 시간(P1) 이후에 턴-온 전압 레벨의 스캔 개시 신호(FLM_HDS)를 생성할 수 있다. 도 4를 참조하여 설명한 리셋 신호(RST)는 리셋 개시 신호(FLM_RST)에 대응하여 생성되므로, 또한, 스캔 신호(HDS)는 스캔 개시 신호(FLM_HDS)에 대응하여 생성되므로, 턴-온 전압 레벨의 리셋 신호(RST)가 출력된 시점으로부터 제1 시간(P1) 이후에 턴-온 전압 레벨의 스캔 신호(HDS)가 출력될 수 있다. 이 경우, 제1 시간(P1)(예를 들어, 제1 노출 시간(T_CAL1))동안, 포토 다이오드(PD, 도 4 참조)에서 광전 변환된 전하가 커패시터(C_PD)에 저장되며, 센서 화소(SPXL)는 커패시터(C_PD)에 저장된 전압에 응답하여 전기적 신호를 출력할 수 있다. 다른 예로, 지문 감지를 위해 제1 지문 감지 패턴(DP1)(또는, 제2 지문 감지 패턴(DP2))이 이용되는 경우, 제어부(223)는 턴-온 전압 레벨의 리셋 개시 신호(FLM_RST)가 출력된 시점으로부터 제2 시간(P2) 이후에 턴-온 전압 레벨의 스캔 개시 신호(FLM_HDS)를 생성할 수 있다. 이 경우, 제2 시간(P2)(예를 들어, 제2 노출 시간(T_CAL2))동안, 포토 다이오드(PD)에서 광전 변환된 전하가 커패시터(C_PD)에 저장되며, 센서 화소(SPXL)는 커패시터(C_PD)에 저장된 전압에 응답하여 전기적 신호를 출력할 수 있다. 즉, 제어부(223)는 센서 화소(SPXL)의 커패시터(C_PD)가 초기화(또는, 리셋)된 이후 센서 화소(SPXL)에 스캔 신호(HDS)가 인가되는 시점을 조절할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 제어부(223)는 지문 감지 패턴 정보(I_DP)에 포함된 지문 감지 패턴의 면적(또는, 크기)에 기초하여 센서 화소(SPXL)의 노출 시간을 가변시킬 수 있다. 따라서, 특정 센싱 감도를 가지는 센서 화소(SPXL)를 기준으로 설정된 보정 데이터(CAL_DATA)는 감지 데이터(SD)(즉, 보정 데이터(CAL_DATA)의 생성시와 동일한 특정 센싱 감도를 갖도록 조절된 센서 화소(SPXL)를 이용하여 생성된 감지 데이터(SD))에 유효하게 적용될 수 있고, 감지 데이터(SD)가 보다 정확하게 보정될 수 있으며, 사용자의 지문이 보다 정확하게 감지될 수 있다.
도 12는 본 발명의 실시예들에 따른 입력 감지 장치의 보정 방법을 나타내는 순서도이다. 도 12의 방법은 도 1a 및 도 1b의 표시 장치(1000)(또는, 입력 감지 장치)를 대상으로 수행될 수 있다.
도 1a, 도 1b, 도 3, 도 4, 도 6, 및 도 12를 참조하면, 도 12의 방법은 표시 장치(1000)(또는, 입력 감지 장치)에 대해 전기적 테스트를 수행할 수 있다(S100).
예를 들어, 도 12의 방법은 표시 장치(1000)에 구동 전압들(또는, 전원 전압들)을 인가하여, 표시 장치(1000)(예를 들어, 표시 패널(100) 및 지문 감지 장치(FDD))가 정상적으로 동작하는지 여부를 테스트할 수 있다. 예를 들어, 도 12의 방법은 표시 패널(100)이 지문 감지 영역(FSA)에 지문 감지 패턴을 정상적으로 표시하는지 여부를 테스트할 수 있다. 예를 들어, 도 12의 방법은 도 4의 센서 화소(SPXL)가 정상적으로 동작하는지 여부, 예를 들어, 포토 다이오드(PD)가 정상적으로 동작하거나, 트랜지스터들(T1 내지 T3)이 정상적으로 동작하는지 여부를 테스트할 수 있다.
이후, 도 12의 방법은 평면상 상호 다른 크기들을 가지는 지문 감지 패턴들(또는, 표시 패턴들)을 이용하여 센서 화소(SPXL)의 노출 시간들을 설정할 수 있다. 예를 들어, 도 12의 방법은 평면상 상호 다른 크기들을 가지는 테스트 패턴들(또는, 지문 감지 영역(FSA)과 접촉하는 면적들이 다른 테스트 객체들)을 이용하여, 센서 화소(SPXL)의 노출 시간들을 설정할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 노출 시간들 각각은 센서 화소(SPXL)가 반사광을 수신하는 시간을 의미하거나 센서 화소(SPXL)로부터 반사광에 대응하는 전기적 신호가 출력되는 시간을 의미하며, 노출 시간에 따라 지문 검출부(220)에서 센서 화소(SPXL)로부터 수신하는 전기적 신호의 크기가 달라질 수 있다. 예를 들어, 도 12의 방법은 특정 크기를 가지는 지문 감지 패턴에 대하여 지문의 골(valley)과 융선(ridge)에 의한 수광량 차이가 최대가 되도록, 또는, 센서 화소(SPXL)들이 동일한 센싱 감도를 가지도록, 센서 화소(SPXL)의 노출 시간을 설정하거나 최적화할 수 있다.
실시예들에서, 도 12의 방법은 지문 감지 영역(FSA) 전체에 대응하는 제1 지문 감지 패턴(또는, 제1 표시 패턴)을 이용하여 센서 화소(SPXL)의 제1 노출 시간을 설정하고(S200), 제1 지문 감지 패턴보다 작은 제2 지문 감지 패턴(또는, 제2 표시 패턴)을 이용하여 센서 화소(SPXL)의 제2 노출 시간을 설정할 수 있다(S300).
제1 노출 시간 및 제2 노출 시간은, 도 6을 참조하여 설명한 룩업 테이블(LUT)에 저장될 수 있다. 실시예에 따라, 도 12의 방법은 제1 및 제2 노출 시간들을 이용하여 지문 감지 패턴의 면적에 따른 노출 시간에 관한 수학식(예를 들어, 도 10을 참조하여 설명한 수학식 1 또는 수학식 2)을 설정하거나 모델링할 수도 있다.
제1 노출 시간 및 제2 노출 시간을 설정하는 보다 구체적인 구성에 대해서는 도 13 내지 도 16을 참조하여 후술하기로 한다.
이후, 도 12의 방법은 센서 화소(SPXL)들의 위치에 따른 수광량 편차를 보정할 수 있다(S400). 예를 들어, 도 12의 방법은 센서 화소(SPXL)들 각각의 센싱 감도(또는, 센싱 값, 도 9 참조)가 균일해지도록, 센서 화소(SPXL)들 각각에 대한 보정값을 설정할 수 있다. 예를 들어, 도 12의 방법은 지문 감지 영역(FSA) 전체에 대응하는 테스트 객체(예를 들어, 골과 융이 없는 평평한 표면과, 화이트와 같은 특정 색상을 가지는 테스트 객체)와 지문 감지 영역(FSA) 전체에 대응하는 제1 지문 감지 패턴을 이용하여 감지 데이터를 획득하고, 감지 데이터 내 데이터 값들의 편차를 각각 보정하는 보정값들을 설정할 수 있다. 예를 들어, 도 12의 방법은 센서 화소(SPXL)들 각각의 센싱 감도(또는, 센싱 값)를 보정하는 오프셋 값을 보정값으로서 설정할 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로, 보정값이 센싱 감도에 대한 오프셋 값으로 한정되는 것은 아니다. 한편, 센서 화소(SPXL)들 각각에 대한 보정값은, 보정 데이터(CAL_DATA, 도 6 참조)를 생성하는데 이용될 수 있다.
이후, 도 12의 방법은 표시 장치(1000)에 대해 광학 테스트를 수행할 수 있다(S500). 예를 들어, 도 12의 방법은 기 설정된 지문(또는, 사용자의 지문을 모사한 모사 지문)과 이에 대응하여 기 설정된 등록된 지문 데이터(RFD, 도 6 참조)를 이용하여, 표시 장치(1000)가 지문을 정확하게 감지하는지 여부를 테스트할 수 있다. 예를 들어, 표시 장치(1000)에 모사 지문을 접촉시켜 감지 데이터를 획득하고, 보정값들(즉, S400에서 획득된 보정값들)을 이용하여 감지 데이터를 보정하며, 보정된 감지 데이터와 등록된 지문 데이터(즉, 모사 지문에 대응하는 등록된 지문 데이터)를 비교할 수 있다.
광학 테스트가 정상적으로 수행되지 않는 경우, 즉, 표시 장치(1000)가 지문을 정확하게 감지하지 못하는 경우, 센서 화소(SPXL)에 대해 보정을 수행하는 단계(S400)와 광학 테스트를 수행하는 단계(S500)가 반복적으로 수행될 수도 있다.
광학 테스트가 정상적으로 수행된 경우, 도 12의 방법은 보정 데이터(CAL_DATA, 도 6 참조)를 생성할 수 있다(S600).
즉, 센서 화소(SPXL)에 대해 보정을 수행하는 단계에서 설정된 보정값들에 기초하여, 도 12의 방법은 보정 데이터(CAL_DATA)를 생성할 수 있다. 보정 데이터(CAL_DATA)는 메모리(226, 도 6 참조)에 저장될 수 있다.
한편, 도 12에서 광학 테스트를 수행하는 단계(S500) 이후에 보정 데이터(CAL_DATA)를 생성(S600)하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 도 12의 방법은 센서 화소(SPXL)에 대한 보정(S400)을 수행한 이후, 광학 테스트를 수행하기 이전에, 보정 데이터(CAL_DATA)를 생성하거나 갱신할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 도 12의 방법은 평면상 상호 다른 크기들을 지문 감지 패턴들을 이용하여 센서 화소(SPXL)의 노출 시간들을 설정할 수 있다. 또한, 설정된 노출 시간들을 이용하여 지문 감지 패턴의 면적에 따른 노출 시간에 관한 수학식(예를 들어, 도 10을 참조하여 설명한 수학식 1 또는 수학식 2)을 설정하거나 모델링할 수도 있다. 따라서, 표시 장치(1000)는 설정된 노출 시간들 또는 수학식을 이용하여, 지문 감지시 센서 화소(SPXL)의 센싱 감도를 보정 데이터(CAL_DATA) 생성시 센서 화소(SPXL)의 센싱 감도와 동일하게 조절할 수 있으며, 이에 따라, 보정 데이터(CAL_DATA)를 이용하여 감지 데이터(SD)를 보다 정확하게 보정할 수 있고, 지문을 보다 정확하게 감지할 수 있다.
도 13은 제1 노출 시간을 설정하는 과정을 나타내는 순서도이다. 도 14는 제1 노출 시간을 설정하는 과정의 일 예를 설명하는 도면이다. 도 14에는 하나의 테스트 패턴(또는, 테스트 객체)을 이용하여 제1 노출 시간을 설정하는 과정을 설명하기 위해, 도 9를 참조하여 설명한 제1 곡선(CURVE1)이 도시되었다. 도 15는 제1 노출 시간을 설정하는 과정의 다른 예를 설명하는 도면이다. 도 15에는 복수의 테스트 패턴들(또는, 테스트 객체들)을 이용하여 제1 노출 시간을 설정하는 과정을 설명하기 위해, 도 9를 참조하여 설명한 제1 곡선(CURVE1)에 대응하는 곡선들이 도시되었다.
도 1a, 도 1b, 도 3, 도 4, 도 6, 도 12, 도 13, 및 도 14를 참조하면, 도 13의 방법은 표시 패널(100)의 지문 감지 영역(FSA)에 제1 지문 감지 패턴(또는, 제1 표시 패턴)을 표시할 수 있다(S210). 예를 들어, 제1 지문 감지 패턴은 도 7을 참조하여 설명한 제3 지문 감지 패턴(DP3)과 같을 수 있다.
이후, 도 13의 방법은 제1 지문 감지 패턴에 대응하여 센서 화소(SPXL)들(또는, 광 센서(PS))에서 생성된 제1 감지 신호를 지문 검출부(220)를 통해 수신할 수 있다(S220).
이후, 도 13의 방법은 제1 감지 신호가 기준 범위 이내가 되도록, 센서 화소(SPXL)의 노출 시간을 변경할 수 있다.
일 실시예에서, 도 13의 방법은 제1 감지 신호에 따른 센서 화소(SPXL)의 제1 센싱 감도가 제1 기준값(VALUE_REF1)보다 크고 제2 기준값(VALUE_REF2)보다 작은지 여부(즉, 센서 화소(SPXL)의 제1 센싱 감도가 제1 기준 범위 이내인지 여부)를 판단할 수 있다(S230).
센서 화소(SPXL)의 제1 센싱 감도가 제1 기준값(VALUE_REF1)보다 작거나 제2 기준값(VALUE_REF2)보다 큰 경우(즉, 센서 화소(SPXL)의 제1 센싱 감도가 제1 기준 범위를 벗어난 경우), 도 13의 방법은 센서 화소(SPXL)의 노출 시간을 변경할 수 있다(S240). 또한, 도 13의 방법은 센서 화소(SPXL)의 제1 센싱 감도가 제1 기준값보다 크고 제2 기준값보다 작은지 여부(즉, 센서 화소(SPXL)의 제1 센싱 감도가 제1 기준 범위 이내인지 여부)를 다시 판단할 수 있다(S230).
도 14를 참조하여 예를 들어, 센서 화소(SPXL)의 노출 시간이 제1 시간값(t1)을 가지는 경우, 센서 화소(SPXL)의 제1 센싱 감도는 제1 기준값(VALUE_REF1)보다 작을 수 있다. 이 경우, 도 13의 방법은 센서 화소(SPXL)의 노출 시간을 증가시킬 수 있다. 이와 달리, 센서 화소(SPXL)의 노출 시간이 제2 시간값(t2)을 가지는 경우, 센서 화소(SPXL)의 제1 센싱 감도는 제2 기준값(VALUE_REF2)보다 클 수 있다. 이 경우, 도 13의 방법은 센서 화소(SPXL)의 노출 시간을 감소시킬 수 있다.
센서 화소(SPXL)의 제1 센싱 감도가 제1 기준값(VALUE_REF1)보다 크고 제2 기준값(VALUE_REF2)보다 작게 될 때까지(즉, 센서 화소(SPXL)의 제1 센싱 감도가 제1 기준 범위 이내일 때까지), 센서 화소(SPXL)의 노출 시간을 증가시키거나 감소시키는 과정이 반복적으로 수행될 수 있다.
센서 화소(SPXL)의 제1 센싱 감도가 제1 기준값(VALUE_REF1)보다 크고 제2 기준값(VALUE_REF2)보다 작은 경우(즉, 센서 화소(SPXL)의 제1 센싱 감도가 제1 기준 범위 이내인 경우), 도 13의 방법은 해당 노출 시간을 센서 화소(SPXL)의 제1 노출 시간(T_CAL1)으로 설정할 수 있다(S250).
실시예에 따라, 도 13의 방법은 복수의 테스트 객체들을 이용하여 센서 화소(SPXL)의 제1 노출 시간(T_CAL1)을 설정할 수도 있다. 예를 들어, 도 14에서 사용된 테스트 객체는 특정 피부색을 가지며, 지문 감지 패턴에 대해 특정 반사율을 가질 수 있다. 한편, 도 15에서 사용되는 테스트 객체들은 동일한 크기(예를 들어, 지문 감지 영역(FSA) 전체와 접촉하는 크기)를 가지되, 상호 다른 색상들을 가지며, 예를 들어, 테스트 객체들은 흰색(또는, 상대적으로 밝은 색), 검은색(또는, 상대적으로 어두운 색), 및 연주황색을 각각 가지며, 그 색상드렝 따라 지문 감지 패턴에 대해 상호 다른 반사율을 가질 수 있다. 사용자마다 피부색이 다르며, 피부색에 따라 광에 대한 반사율이 다르므로, 상호 다른 색상들을 가지는 테스트 객체들을 이용하여 센서 화소(SPXL)의 제1 노출 시간(T_CAL1)이 설정될 수 있다.
도 15를 참조하여 예를 들어, 제1 서브 곡선(CURVE_S1)은 흰색의 테스트 객체에 대한 센서 화소(SPXL)의 센싱 감도를 나타내며, 센서 화소(SPXL)의 노출 시간이 제1 서브 노출 시간(T_CAL_S1)인 경우, 센서 화소(SPXL)의 센싱 감도가 제1 값(VALUE1)(즉, 도 14를 참조하여 설명한 제1 기준 범위 이내의 센싱 값)을 가질 수 있다. 제2 서브 곡선(CURVE_S2)은 검은색의 테스트 객체에 대한 센서 화소(SPXL)의 센싱 감도를 나타내며, 센서 화소(SPXL)의 노출 시간이 제2 서브 노출 시간(T_CAL_S2)인 경우, 센서 화소(SPXL)의 센싱 감도가 제1 값(VALUE1)을 가질 수 있다. 제3 서브 곡선(CURVE_S3)은 연주황색의 테스트 객체에 대한 센서 화소(SPXL)의 센싱 감도를 나타내며, 센서 화소(SPXL)의 노출 시간이 제3 서브 노출 시간(T_CAL_S3)인 경우, 센서 화소(SPXL)의 센싱 감도가 제1 값(VALUE1)을 가질 수 있다.
실시예에 따라, 제1 내지 제3 서브 노출 시간들(T_CAL_S1 내지 T_CAL_S3)은 제1 노출 시간(T_CAL1)에 포함될 수 있다. 표시 장치(1000)를 통해 대상 객체의 색상(예를 들어, 사용자의 피부색)이 추정되는 경우, 표시 장치(1000)는 대상 객체의 색상에 보다 적합한 서브 노출 시간을 제1 노출 시간으로 적용할 수 있다. 예를 들어, 사용자의 피부색이 상대적으로 밝은 경우, 표시 장치(1000)는 제1 서브 노출 시간(T_CAL_S1)을 해당 사용자의 지문 감지를 위한 제1 노출 시간(T_CAL1)으로 이용할 수 있다. 다른 예로, 사용자의 피부색이 상대적으로 어두운 경우, 표시 장치(1000)는 제2 서브 노출 시간(T_CAL_S2)을 해당 사용자의 지문 감지를 위한 제1 노출 시간(T_CAL1)으로 이용할 수 있다. 즉, 제어부(223)는 대상 객체의 색상이 밝을수록 노출 시간을 감소시킬 수 있다. 따라서, 보다 최적화된 제1 노출 시간(T_CAL1)이 지문 감지에 이용될 수 있고, 사용자의 지문이 보다 정확하게 감지될 수 있다.
상술한 바와 같이, 제1 지문 감지 패턴에 대한 센서 화소(SPXL)의 제1 노출 시간(T_CAL1)이 설정될 수 있다.
도 16은 제2 노출 시간을 설정하는 과정을 나타내는 순서도이다.
도 1a, 도 1b, 도 3, 도 4, 도 6, 도 12, 도 13 내지 도 16을 참조하면, 제2 노출 시간을 설정하는 과정은 제1 노출 시간을 설정하는 과정과 실질적으로 동일하거나 유사하므로, 중복되는 설명은 반복하지 않기로 한다.
도 16의 방법은 표시 패널(100)의 지문 감지 영역(FSA)에 제2 지문 감지 패턴(또는, 제2 표시 패턴)을 표시할 수 있다(S310). 예를 들어, 제2 지문 감지 패턴은 도 7을 참조하여 설명한 제1 지문 감지 패턴(DP1)과 같을 수 있다.
이후, 도 16의 방법은 제2 지문 감지 패턴에 대응하여 센서 화소(SPXL)들(또는, 광 센서(PS))에서 생성된 제2 감지 신호를 지문 검출부(220)를 통해 수신할 수 있다(S320).
이후, 도 16의 방법은 제2 감지 신호가 기준 범위 이내가 되도록, 센서 화소(SPXL)의 노출 시간을 변경할 수 있다.
일 실시예에서, 도 16의 방법은 제2 감지 신호에 따른 센서 화소(SPXL)의 제2 센싱 감도가 제1 센싱 감도(즉, 도 14를 참조하여 설명한 제1 노출 시간(T_CAL1)에 따른 센서 화소(SPXL)의 센싱 감도)와 같은지 여부를 판단할 수 있다(S330).
센서 화소(SPXL)의 제2 센싱 감도가 제1 센싱 감도와 다른 경우, 도 16의 방법은 센서 화소(SPXL)의 노출 시간을 변경하고(S340), 센서 화소(SPXL)의 제2 센싱 감도가 제1 센싱 감도와 같은지 여부를 다시 판단할 수 있다(S330).
이와 같은 과정을 반복함으로써, 센서 화소(SPXL)의 센싱 감도가 제1 센싱 감도와 같아지는, 제2 노출 시간(T_CAL2)이 설정될 수 있다.
즉, 센서 화소(SPXL)의 제2 센싱 감도가 제1 센싱 감도와 같아지는 경우, 도 16의 방법은 해당 노출 시간을 센서 화소(SPXL)의 제2 노출 시간(T_CAL2)으로 설정할 수 있다(S350).
실시예에 따라, 도 15를 참조하여 설명한 바와 같이, 상호 다른 색상들을 가지는 테스트 객체들을 이용하여 센서 화소(SPXL)의 제2 노출 시간(T_CAL2)이 설정될 수도 있다.
상술한 바와 같이, 제2 지문 감지 패턴에 대한 센서 화소(SPXL)의 제2 노출 시간(T_CAL2)이 설정될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
100: 표시 패널 200: 구동부
210: 패널 구동부 220: 지문 검출부
221: 게이트 구동부 222: 센싱 구동부
223: 제어부 224: 아날로그-디지털 컨버터
226: 메모리 228: 지문 분석부
1000: 표시 장치 FDD: 지문 감지 장치
FSA: 지문 감지 영역 PS: 광 센서
SPXL: 센서 화소

Claims (15)

  1. 대상 객체에 대응하는 지문 감지 패턴을 표시하는 표시 패널;
    상기 지문 감지 패턴으로부터 상기 대상 객체에 의해 반사된 광을 감지하여 감지 신호를 생성하는 센서 화소; 및
    상기 감지 신호에 기초하여 상기 객체에 대한 지문을 검출하는 지문 검출부를 포함하고,
    상기 지문 검출부는 상기 지문 감지 패턴의 크기에 기초하여 상기 센서 화소의 상기 광에 대한 노출 시간을 변화시키는, 입력 감지 장치.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 지문 감지 패턴의 크기는 상기 대상 객체가 상기 표시 패널에 터치된 면적에 대응하며,
    상기 지문 검출부는 상기 지문 감지 패턴의 크기가 작아질수록 상기 노출 시간을 감소시키는, 입력 감지 장치.
  3. 제2 항에 있어서, 상기 표시 패널은 동일한 계조값에 기초하여 상기 지문 감지 패턴을 표시하되,
    상기 지문 감지 패턴의 크기가 작아질수록 상기 지문 감지 패턴의 휘도가 높아지는, 입력 감지 장치.
  4. 제2 항에 있어서, 상기 지문 검출부는 스캔 신호를 생성하는 게이트 구동부를 포함하고,
    상기 센서 화소는,
    상기 광을 전하로 변환하는 광전 소자; 및
    상기 전하에 대응하는 전기적 신호를 상기 스캔 신호에 응답하여 출력하는 트랜지스터를 포함하는, 입력 감지 장치.
  5. 제4 항에 있어서, 상기 지문 검출부는, 상기 지문 감지 패턴의 크기에 기초하여 상기 스캔 신호의 펄스폭을 가변하도록 상기 게이트 구동부를 제어하는, 입력 감지 장치.
  6. 제5 항에 있어서, 상기 지문 검출부는, 상기 지문 감지 패턴의 크기가 작아질수록 상기 스캔 신호의 상기 펄스폭을 감소시키는, 입력 감지 장치.
  7. 제5 항에 있어서, 상기 게이트 구동부는 개시 신호에 응답하여 클럭 신호를 상기 스캔 신호로서 출력하며,
    상기 지문 검출부는 상기 지문 감지 패턴의 크기에 기초하여 상기 클럭 신호의 온-듀티를 가변시키는, 입력 감지 장치.
  8. 제4 항에 있어서, 상기 센서 화소는, 상기 전하를 저장하는 커패시터를 더 포함하고,
    상기 트랜지스터는 상기 커패시터에 충전된 전하에 대응하는 전기적 신호를 상기 스캔 신호에 응답하여 출력하며,
    상기 지문 검출부는, 상기 커패시터가 리셋된 이후 상기 센서 화소에 상기 스캔 신호가 인가되는 시점을 조절하는, 입력 감지 장치.
  9. 제1 항에 있어서, 상기 지문 검출부는 상호 다른 크기들을 가지는 제1 및 제2 지문 감지 패턴들에 각각 대응하는 제1 및 제2 노출 시간들에 관한 정보를 저장하고,
    상기 지문 검출부는 상기 지문 감지 패턴의 상기 크기에 기초하여 상기 제1 및 제2 노출 시간들을 보간하여 상기 노출 시간을 결정하는, 입력 감지 장치.
  10. 제1 항에 있어서, 상기 지문 검출부는, 상기 감지 신호를 아날로그-디지털 변환하여 감지 데이터를 생성하고, 기 설정된 보정 데이터를 이용하여 상기 감지 데이터를 보정하며, 상기 보정된 감지 데이터 및 기 등록된 지문 데이터에 기초하여 상기 대상 객체에 대한 인증을 수행하는, 입력 감지 장치.
  11. 대상 객체에 대응하는 지문 감지 패턴을 표시하는 표시 패널 및 상기 지문 감지 패턴으로부터 상기 대상 객체에 의해 반사된 광을 감지하여 감지 신호를 생성하는 센서 화소를 포함하는 입력 감지 장치에서,
    평면상 상호 다른 크기들을 가지는 지문 감지 패턴들을 이용하여 상기 센서 화소의 상기 광에 대한 노출 시간을 설정하는 단계를 포함하는, 입력 감지 장치의 보정 방법.
  12. 제11 항에 있어서, 상기 노출 시간을 설정하는 단계는,
    제1 크기를 가지는 제1 지문 감지 패턴에 기초하여 상기 센서 화소의 제1 노출 시간을 설정하는 단계; 및
    제2 크기를 가지는 제2 지문 감지 패턴에 기초하여 상기 센서 화소의 제2 노출 시간을 설정하는 단계를 포함하는, 입력 감지 장치의 보정 방법.
  13. 제12 항에 있어서, 상기 노출 시간을 설정하는 단계는, 상기 제1 노출 시간 및 상기 제2 노출 시간에 기초하여, 지문 감지 패턴의 크기에 따른 노출 시간에 관한 수학식을 모델링하는, 입력 감지 장치의 보정 방법.
  14. 제12 항에 있어서, 상기 제1 노출 시간을 설정하는 단계는,
    상기 센서 화소의 상기 제1 지문 감지 패턴에 대한 제1 센싱 감도가 기준 범위 이내인지 여부를 판단하는 단계;
    상기 제1 센싱 감도가 상기 기준 범위 이내일 때까지 상기 노출 시간을 증가시키거나 감소시키는 단계; 및
    상기 제1 센싱 감도가 상기 기준 범위 이내인 경우 상기 노출 시간을 제1 노출 시간으로 설정하는 단계를 포함하는, 입력 감지 장치의 보정 방법.
  15. 제14 항에 있어서, 상기 제2 노출 시간을 설정하는 단계는,
    상기 센서 화소의 상기 제2 지문 감지 패턴에 대한 제2 센싱 감도가 제1 센싱 감도와 같은지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 제2 센싱 감도가 상기 제1 센싱 감도와 같은 경우의 상기 센서 화소의 노출 시간을 상기 제2 노출 시간으로 설정하는 단계를 포함하는, 입력 감지 장치의 보정 방법.
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US20200394380A1 (en) * 2019-06-12 2020-12-17 Novatek Microelectronics Corp. Optical fingerprint sensing device and operation method thereof
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