KR20230121663A - 표시 장치 - Google Patents

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송보광
배광수
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최민오
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

표시 장치는 영상을 표시하는 표시 패널 및 표시 패널 상에 배치되는 광 차단층을 포함하고, 표시 패널은 베이스층 및 베이스층 상에 배치되고, 발광 소자, 수광 소자 및 발광 소자와 수광 소자 사이에 배치되는 소자 정의막을 포함하는 소자층을 포함하며, 광 차단층은 발광 소자와 중첩하는 제1 차광 개구부 및 수광 소자와 중첩하는 제2 차광 개구부가 정의되고 평면 상에서 소자 정의막과 중첩하는 차광부 및 차광부로부터 소자 정의막을 향하여 돌출된 돌출부를 포함한다.

Description

표시 장치{DISPLAY DEVICE}
본 발명은 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 생체 정보 인식이 가능한 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 센싱 성능이 개선된 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 영상을 표시하는 표시 패널 및 상기 표시 패널 상에 배치되는 광 차단층을 포함한다. 상기 표시 패널은 베이스층 및 상기 베이스층 상에 배치되고, 발광 소자, 수광 소자 및 상기 발광 소자와 상기 수광 소자 사이에 배치되는 소자 정의막을 포함하는 소자층을 포함한다. 상기 광 차단층은 상기 발광 소자와 중첩하는 제1 차광 개구부 및 상기 수광 소자와 중첩하는 제2 차광 개구부가 정의되고, 평면 상에서 상기 소자 정의막과 중첩하는 차광부를 포함한다. 상기 광 차단층은 상기 차광부로부터 상기 소자 정의막을 향하여 돌출된 돌출부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예로 상기 표시 장치는 상기 표시 패널과 상기 광 차단층 사이에 배치된 입력 감지층을 더 포함한다.
본 발명의 일 실시예로 상기 입력 감지층은 도전층 및 상기 도전층 상에 배치된 절연층을 포함한다.
본 발명의 일 실시예로 상기 절연층은 상기 돌출부에 대응하여 형성된 홈을 포함하고, 상기 돌출부는 상기 홈에 수용된다.
본 발명의 일 실시예로 상기 돌출부는 상기 제1 차광 개구부와 상기 제2 차광 개구부 사이에 배치된다.
본 발명의 일 실시예로 상기 돌출부는 상기 제2 차광 개구부를 둘러싼다.
본 발명의 일 실시예로 상기 소자 정의막은 상기 수광 소자와 인접한 제1 정의 영역 및 상기 발광 소자와 상기 제1 정의 영역 사이에 배치된 제2 정의 영역을 포함한다. 상기 돌출부는 상기 제1 정의 영역 내에 배치된다.
본 발명의 일 실시예로 상기 제1 차광 개구부와 상기 제2 차광 개구부가 배열된 방향을 제1 기준 방향이라고 할 때, 상기 제1 정의 영역의 상기 제1 기준 방향으로의 제1 폭은 상기 제2 정의 영역의 상기 제1 기준 방향으로의 제2 폭과 같다.
본 발명의 일 실시예로 상기 제1 정의 영역은 상기 제2 정의 영역과 맞닿는 제1 영역, 상기 수광 소자와 맞닿는 제2 영역 및 상기 제1 영역과 상기 제2 영역 사이에 배치된 제3 영역을 포함한다. 상기 돌출부는 상기 제1 영역 및 상기 제3 영역과 중첩한다.
본 발명의 일 실시예로 상기 돌출부는 상기 제2 영역과 중첩하지 않는다.
본 발명의 일 실시예로 상기 수광 소자의 상기 제1 기준 방향으로의 길이를 제3 폭이라고 할 때, 상기 돌출부의 상기 제1 기준 방향으로의 폭은 상기 제3 폭의 절반과 같거나 작다.
본 발명의 일 실시예로 상기 돌출부는 상기 제2 차광 개구부와 중첩하지 않는다.
본 발명의 일 실시예로 상기 수광 소자의 상기 제1 기준 방향으로의 길이를 제3 폭이라고 하고, 상기 발광 소자의 상기 제1 기준 방향으로의 길이를 제4 폭이라고 한다. 상기 돌출부가 상기 소자 정의막을 향하여 돌출된 방향을 제2 기준 방향이라고 할 때, 상기 돌출부의 상기 제2 기준 방향으로의 높이는 상기 제4 폭과 상기 제3 폭의 차의 절반에 비례한다.
본 발명의 일 실시예로 상기 돌출부가 상기 소자 정의막을 향하여 돌출된 방향을 제2 기준 방향이라고 할 때, 상기 돌출부의 상기 제1 기준 방향으로의 폭은 상기 돌출부의 상기 제2 기준 방향으로의 높이보다 크다.
본 발명의 일 실시예로 상기 돌출부는 제1 서브 돌출부 및 상기 제1 서브 돌출부와 이격된 제2 서브 돌출부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예로 상기 제1 서브 돌출부의 상기 제1 기준 방향으로의 길이를 제1 서브 폭이라 하고, 상기 제2 서브 돌출부의 상기 제1 기준 방향으로의 길이를 제2 서브 폭이라 한다. 상기 제1 서브 돌출부와 상기 제2 서브 돌출부가 상기 제1 기준 방향으로 이격된 길이를 제3 서브 폭이라 하고, 상기 수광 소자의 상기 제1 기준 방향으로의 길이를 제3 폭이라고 한다. 상기 제1 서브 폭, 상기 제2 서브 폭 및 상기 제3 서브 폭의 합은 상기 제3 폭의 절반과 같거나 작다.
본 발명의 일 실시예로 상기 표시 장치는 상기 광 차단층 상에 배치된 컬러 필터를 더 포함한다.
본 발명의 일 실시예로 상기 표시 패널은 상기 소자층 상에 배치된 봉지층을 더 포함한다.
본 발명의 일 실시예로 상기 돌출부는 상기 봉지층을 향하여 돌출된다.
본 발명의 일 실시예로 상기 표시 패널은 상기 베이스층과 상기 소자층 사이에 배치된 회로층을 더 포함한다. 상기 회로층은 상기 발광 소자와 전기적으로 연결되며, 상기 발광 소자의 동작을 제어하는 화소 구동 회로 및 상기 수광 소자와 전기적으로 연결되며, 상기 수광 소자의 동작을 제어하는 센싱 구동 회로를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 영상을 표시하는 표시 패널, 상기 표시 패널 상에 배치된 입력 감지층 및 상기 입력 감지층 상에 배치되는 컬러 필터층을 포함한다. 상기 표시 패널은 베이스층 및 상기 베이스층 상에 배치되고, 발광 소자, 수광 소자 및 상기 발광 소자와 상기 수광 소자 사이에 배치되는 소자 정의막을 포함하는 소자층을 포함한다. 상기 컬러 필터층은 상기 발광 소자 및 상기 수광 소자와 중첩되는 컬러 필터 및 상기 소자 정의막과 중첩되는 차광부를 포함한다. 상기 차광부는 상기 소자 정의막을 향하여 돌출되고, 상기 소자 정의막과 중첩되는 돌출부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예로 상기 입력 감지층은 상기 표시 패널 상에 배치되는 도전층 및 상기 도전층 상에 배치된 제1 절연층을 포함한다. 상기 제1 절연층은 상기 돌출부에 대응하여 형성된 제1 홈을 포함하고, 상기 돌출부는 상기 제1 홈에 수용된다.
본 발명의 일 실시예로 상기 입력 감지층은 상기 표시 패널 상에 배치되는 도전층, 상기 도전층 상에 배치된 제1 절연층 및 상기 제1 절연층 상에 배치되는 제2 절연층을 포함한다. 상기 제2 절연층은 상기 돌출부에 대응하여 형성된 제2 홈을 포함하고, 상기 돌출부는 상기 제2 홈에 수용된다.
본 발명의 일 실시예로 상기 표시 패널은 상기 베이스층과 상기 소자층 사이에 배치된 회로층을 더 포함한다. 상기 회로층은 상기 발광 소자와 전기적으로 연결되며, 상기 발광 소자의 동작을 제어하는 화소 구동 회로 및 상기 수광 소자와 전기적으로 연결되며, 상기 수광 소자의 동작을 제어하는 센싱 구동 회로를 포함한다.
본 발명의 일 실시예로 상기 컬러 필터는 상기 발광 소자와 중첩하는 제1 서브 컬러 필터 및 상기 수광 소자와 중첩하는 제2 서브 컬러 필터를 포함한다. 상기 돌출부는 상기 제1 서브 컬러 필터와 상기 제2 서브 컬러 필터 사이에 배치된다.
본 발명의 일 실시예로 상기 돌출부는 상기 제2 서브 컬러 필터와 인접한다.
본 발명의 일 실시예로 상기 돌출부는 상기 제2 서브 컬러 필터를 둘러싼다.
본 발명의 일 실시예로 상기 표시 패널은 상기 소자층 상에 배치된 봉지층을 더 포함한다.
본 발명의 일 실시예로 상기 입력 감지층은 상기 봉지층 상에 직접 배치된다.
본 발명에 따르면, 표시 장치에 포함된 광 차단층은 차광부로부터 발광 소자와 수광 소자 사이에 배치되는 소자 정의막을 향하여 돌출된 돌출부를 포함한다. 따라서, 발광 소자에서 제공된 광이 차광부에 의해 반사되어 수광 소자에 제공되는 것을 방지할 수 있다. 이를 통하여 사용자의 생체 정보를 인식하는 표시 장치의 센서 성능을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 입력 감지층의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 블럭도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 패널의 화소 및 수광 센서를 나타낸 회로도이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자의 지문 정보를 산출하는 동작을 설명하기 위한 표시 장치의 단면도들이다.
도 8a 내지 도 8d는 본 발명의 일 실시예에 따른 돌출부의 효과를 설명하기 위한 개념도들이다.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 일 실시예에 따른 돌출부를 설명하기 위한 평면도들이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소(또는 영역, 층, 부분 등)가 다른 구성요소 “상에 있다”, “연결된다”, 또는 “결합된다”고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 배치/연결/결합될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 구성요소가 배치될 수도 있다는 것을 의미한다.
동일한 도면 부호는 동일한 구성요소를 지칭한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께, 비율, 및 치수는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. “및/또는”은 연관된 구성요소들이 정의할 수 있는 하나 이상의 조합을 모두 포함한다.
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.
또한, “아래에”, “하측에”, “위에”, “상측에” 등의 용어는 도면에 도시된 구성요소들의 연관관계를 설명하기 위해 사용된다. 상기 용어들은 상대적인 개념으로, 도면에 표시된 방향을 기준으로 설명된다.
"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, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 용어 (기술 용어 및 과학 용어 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에서 정의된 용어와 같은 용어는 관련 기술의 맥락에서 갖는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하고, 여기서 명시적으로 정의되지 않는 한 너무 이상적이거나 지나치게 형식적인 의미로 해석되어서는 안된다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 1을 참조하면, 표시 장치(DD)는 전기적 신호에 따라 활성화되는 장치일 수 있다. 도1 및 도 2에는 표시 장치(DD)가 스마트폰인 것을 예시적으로 도시하였다. 그러나, 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 표시 장치(DD)는 텔레비전, 모니터 등과 같은 대형 표시 장치를 비롯하여, 태블릿, 노트북, 자동차 내비게이션, 게임기 등과 같은 중소형 표시 장치일 수 있다. 이것들은 단지 실시예로서 제시된 것들로서, 본 발명의 개념에서 벗어나지 않은 이상 표시 장치(DD)는 다른 형태의 표시 장치로 구현될 수 있음은 물론이다.
표시 장치(DD)는 제1 방향(DR1)으로 장변을 갖고, 제1 방향(DR1)과 교차하는 제2 방향(DR2)으로 단변을 갖으며, 꼭지점들이 둥근 사각 형상을 갖는다. 그러나, 표시 장치(DD)의 형상은 이에 한정되지 않고, 다양한 형상(예를 들어, 원 형상)의 표시 장치(DD)가 제공될 수 있다. 표시 장치(DD)는 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2) 각각에 평행한 표시면(IS)에 제3 방향(DR3)을 향해 영상(IM)을 표시할 수 있다. 영상(IM)이 표시되는 표시면(IS)은 표시 장치(DD)의 전면(front surface)과 대응될 수 있다.
본 실시예에서는 영상(IM)이 표시되는 방향을 기준으로 각 부재들의 전면(또는 상면)과 배면(또는 하면)이 정의된다. 전면과 배면은 제3 방향(DR3)에서 서로 대향(opposing)되고, 전면과 배면 각각의 법선 방향은 제3 방향(DR3)과 평행할 수 있다.
제3 방향(DR3)에서의 전면과 배면 사이의 이격 거리는 표시 장치(DD)의 제3 방향(DR3)에서의 두께와 대응될 수 있다. 한편, 제1 내지 제3 방향들(DR1, DR2, DR3)이 지시하는 방향은 상대적인 개념으로서 다른 방향으로 변환될 수 있다.
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. 외부 입력은 사용자(US) 신체의 일부, 광, 열, 또는 압력 등 다양한 형태의 외부 입력들 중 어느 하나 또는 그들의 조합일 수 있다. 본 실시예에서, 사용자(US)의 외부 입력은 전면에 인가되는 사용자(US)의 손에 의한 터치 입력인 것을 예로 들어 설명하나, 이는 예시적인 것이며, 상술한 바와 같이 사용자(US)의 외부 입력은 다양한 형태로 제공될 수 있다. 또한, 표시 장치(DD)는 구조에 따라 표시 장치(DD)의 측면이나 배면에 인가되는 사용자(US)의 외부 입력을 감지할 수도 있으며, 어느 하나의 실시예로 한정되지 않는다. 표시 장치(DD)는 외부 입력의 위치(예를 들어 좌표 정보 등)를 감지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 외부 입력은 사용자(US)의 손 이외에, 입력 장치(예를 들어 스타일러스 펜, 액티브 펜, 터치 펜, 전자 펜, e-펜 등)에 의한 입력 등을 더 포함할 수 있다.
표시 장치(DD)의 표시면(IS)은 투과 영역(TA) 및 베젤 영역(BZA)으로 구분될 수 있다. 투과 영역(TA)은 영상(IM)이 표시되는 영역일 수 있다. 사용자는 투과 영역(TA)을 통해 영상(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(BZA)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.
도 2에 도시된 바와 같이, 표시 장치(DD)는 윈도우(WM), 표시 모듈(DM) 및 외부 케이스(EDC)를 포함할 수 있다. 표시 모듈(DM)은 전기적 신호에 따라 영상(IM)을 표시하는 표시 패널(DP) 및 외부 입력(TC, 도 1 참조)에 대한 정보를 송/수신하는 입력 감지층(ISP)을 포함할 수 있다.
윈도우(WM)는 표시 모듈(DM)의 상면을 보호한다. 윈도우(WM)는 광학적으로 투명할 수 있다. 윈도우(WM)는 영상(IM)을 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. 본 발명의 일 예로, 윈도우(WM)는 베젤 영역(BZA)을 정의하기 위한 차광 패턴을 포함할 수 있다. 차광 패턴은 유색의 유기막으로써 예컨대, 코팅 방식으로 형성될 수 있다.
윈도우(WM)는 접착 필름을 통해 표시 모듈(DM)에 결합될 수 있다. 본 발명의 일 예로, 접착 필름은 광학 투명 접착 필름(OCA, Optically Clear Adhesive film)을 포함할 수 있다. 그러나, 접착 필름은 이에 한정되지 않으며, 통상의 접착제 또는 점착제를 포함할 수 있다. 예를 들어, 접착 필름은 광학 투명 접착 수지(OCR, Optically Clear Resin) 또는 감압 접착 필름(PSA, Pressure Sensitive Adhesive film)을 포함할 수 있다.
윈도우(WM)와 표시 모듈(DM) 사이에는 반사 방지층이 더 배치될 수 있다. 반사 방지층은 윈도우(WM)의 상측으로부터 입사되는 외부광의 반사율을 감소시킨다. 본 발명의 일 실시예에 따른 반사 방지층은 위상 지연자(retarder) 및 편광자(polarizer)를 포함할 수 있다. 위상 지연자는 필름 타입 또는 액정 코팅 타입일 수 있고, λ/2 위상 지연자 및/또는 λ/4 위상 지연자를 포함할 수 있다. 편광자 역시 필름 타입 또는 액정 코팅 타입일 수 있다. 필름 타입은 연신형 합성 수지 필름을 포함하고, 액정 코팅 타입은 소정의 배열로 배열된 액정들을 포함할 수 있다. 위상 지연자 및 편광자는 하나의 편광 필름으로 구현될 수 있다.
본 발명의 일 예로, 반사 방지층은 컬러 필터들을 포함할 수도 있다. 표시 패널(DP)에 포함된 복수의 화소들이 생성하는 광의 컬러들을 고려하여 컬러 필터들의 배열이 결정될 수 있다. 반사 방지층은 차광 패턴을 더 포함할 수도 있다.
표시 모듈(DM)은 전기적 신호에 따라 영상을 표시하고, 외부 입력에 대한 정보를 송/수신할 수 있다. 표시 모듈(DM)은 유효 영역(AA) 및 비유효 영역(NAA)으로 정의될 수 있다. 유효 영역(AA)은 표시 패널(DP)으로부터 영상(IM)이 표시되는 영역으로 정의될 수 있다. 또한 유효 영역(AA)은 입력 감지층(ISP)이 외부 입력을 감지하는 영역으로 정의될 수도 있다. 다만, 본 발명은 이에 제한되지 않고, 표시 패널(DP)에서 영상(IM)이 표시되는 영역과 입력 감지층(ISP)이 외부 입력을 감지하는 영역은 서로 다를 수도 있다.
비유효 영역(NAA)은 유효 영역(AA)에 인접한다. 예를 들어, 비유효 영역(NAA)은 유효 영역(AA)을 에워쌀 수 있다. 다만, 이는 예시적으로 도시한 것이고, 비유효 영역(NAA)은 다양한 형상으로 정의될 수 있으며, 어느 하나의 실시예로 한정되지 않는다. 예를 들어, 비유효 영역(NAA)은 유효 영역(AA)의 일측 변 또는 양측 변에 인접하여 제공될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 표시 모듈(DM)의 유효 영역(AA)은 투과 영역(TA)의 적어도 일부와 대응될 수 있고, 비유효 영역(NAA)은 베젤 영역(BZA)의 적어도 일부와 대응될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 패널(DP)은 발광형 표시 패널일 수 있다. 일 예로 표시 패널(DP)은 유기 발광 표시 패널, 무기 발광 표시 패널 또는 퀀텀닷(quantum dot) 발광 표시 패널일 수 있다. 유기 발광 표시 패널의 발광층은 유기 발광 물질을 포함할 수 있다. 무기 발광 표시 패널의 발광층은 무기 발광 물질을 포함할 수 있다. 퀀텀닷 발광 표시 패널의 발광층은 퀀텀닷, 및 퀀텀로드 등을 포함할 수 있다. 이하, 본 실시예에서 표시 패널(DP)은 유기 발광 표시 패널로 설명된다.
입력 감지층(ISP)은 표시 패널(DP) 상에 배치되어 외부 입력(TC)을 감지할 수 있다. 입력 감지층(ISP)은 표시 패널(DP) 상에 직접 배치될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 입력 감지층(ISP)은 연속공정에 의해 표시 패널(DP) 상에 형성될 수 있다. 즉, 입력 감지층(ISP)이 표시 패널(DP) 상에 직접 배치되는 경우, 점착 필름이 입력 감지층(ISP)과 표시 패널(DP) 사이에 배치되지 않을 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 입력 감지층(ISP)과 표시 패널(DP) 사이에 점착 필름이 배치될 수 있다. 이 경우, 입력 감지층(ISP)은 표시 패널(DP)과 연속 공정에 의해 제조되지 않으며, 표시 패널(DP)과 별도의 공정을 통해 제조된 후, 점착 필름에 의해 표시 패널(DP)의 상면에 고정될 수 있다.
본 발명의 일 예로, 표시 장치(DD)는 구동칩(DIC), 컨트롤러(CP) 및 연성회로필름(FCB)을 더 포함할 수 있다. 본 발명의 일 예로, 표시 패널(DP)은 비표시 영역(NDA)으로부터 연장되는 패드 영역(PP)을 더 포함할 수 있다.
패드 영역(PP)에는 구동칩(DIC) 및 패드들이 배치될 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 대안적으로, 구동칩(DIC)은 연성회로필름(FCB) 상에 실장될 수도 있다. 표시 패널(DP)은 패드들을 통해 연성회로필름(FCB)과 전기적으로 연결될 수 있다. 본 발명의 일 예로, 컨트롤러(CP)는 연성회로필름(FCB) 상에 실장될 수 있다. 연성회로필름(FCB)은 복수의 구동 소자를 포함할 수 있다. 복수의 구동 소자는 표시 패널(DP)을 구동하기 위한 회로부를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 예로, 패드 영역(PP)은 벤딩되어 표시 패널(DP)의 후면에 배치될 수 있다.
외부 케이스(EDC)는 윈도우(WM)와 결합되어 표시 장치(DD)의 외관을 정의할 수 있다. 외부 케이스(EDC)는 외부로부터 가해지는 충격을 흡수하며 표시 모듈(DM)로 침투되는 이물질/수분 등을 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.
일 실시예에 따른 표시 장치(DD)는 표시 모듈(DM)을 동작시키기 위한 다양한 기능성 모듈을 포함하는 전자 모듈, 표시 장치(DD)의 전반적인 동작에 필요한 전원을 공급하는 전원 공급 모듈 및 외부 케이스(EDC)와 결합되어 표시 장치(DD)의 내부 공간을 분할하는 브라켓 등을 더 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 표시 패널(DP)은 베이스층(BL), 회로층(DP_CL), 소자층(DP_ED) 및 봉지층(ENP)을 포함한다. 본 발명에 따른 표시 패널(DP)은 플렉서블(flexible) 표시 패널일 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 표시 패널(DP)은 폴딩축을 기준으로 폴딩되는 폴더블(foldable) 표시 패널 또는 리지드(rigid) 표시 패널일 수 있다.
베이스층(BL)은 합성 수지층을 포함할 수 있다. 합성 수지층은 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.
회로층(DP_CL)은 베이스층(BL)과 소자층(DP_ED) 사이에 배치된다. 회로층(DP_CL)은 적어도 하나의 절연층과 회로 소자를 포함한다. 이하, 회로층(DP_CL)에 포함된 절연층은 중간 절연층으로 지칭된다. 중간 절연층은 적어도 하나의 중간 무기막과 적어도 하나의 중간 유기막을 포함한다. 회로 소자는 영상(IM)을 표시하기 위한 복수 개의 화소들(PX, 도 5 참조) 각각에 포함된 화소 구동 회로(PDC, 도 6 참조) 및 외부 정보를 인식하기 위한 복수 개의 수광 센서들(FX, 도 5 참조) 각각에 포함된 센서 구동 회로(SDC, 도 6 참조) 등을 포함할 수 있다. 외부 정보는 사용자(US)의 생체 정보일 수 있다. 본 발명의 일 예로, 수광 센서들(FX)은 지문 인식 센서, 근접 센서, 홍채 인식 센서 등일 수 있다. 또한, 수광 센서는 광학 방식으로 생체 정보를 인식하는 광학식 센서일 수 있다.
회로층(DP_CL)은 화소 구동 회로(PDC) 및/또는 센서 구동 회로(SDC)에 연결된 신호 라인들을 더 포함할 수 있다.
소자층(DP_ED)은 화소들(PX) 각각에 포함된 발광 소자(ED, 도 6 참조) 및 수광 센서들(FX) 각각에 포함된 수광 소자(OPD, 도 6 참조)를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 예로, 수광 소자(OPD)는 포토 다이오드일 수 있다. 수광 소자(OPD)는 사용자(US)의 신체에 의해 반사된 광 또는 사용자(US)의 신체를 투과한 광에 반응하는 센서일 수 있다. 회로층(DP_CL) 및 소자층(DP_ED)에 대해서는 이후 도 6 및 도 7a을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.
봉지층(ENP)은 소자층(DP_ED)을 밀봉한다. 봉지층(ENP)은 적어도 하나의 유기막 및 적어도 하나의 무기막을 포함할 수 있다. 무기막은 무기 물질을 포함하고, 수분/산소로부터 소자층(DP_ED)을 보호할 수 있다. 무기막은 실리콘 나이트라이드(SiNw)층, 실리콘 옥시 나이트라이드(SiON)층, 실리콘 옥사이드(SiOx)층, 티타늄 옥사이드(TiOy)층, 또는 알루미늄 옥사이드(AlOz)층 등을 포함할 수 있으나, 이에 특별히 제한되지 않는다. 유기층은 유기 물질을 포함하고, 먼지 입자와 같은 이물질로부터 소자층(DP_ED)을 보호할 수 있다.
표시 패널(DP) 상에 입력 감지층(ISP)이 형성될 수 있다. 입력 감지층(ISP)은 외부의 입력(예를 들어, 사용자의 터치)을 감지하여 소정의 입력 신호로 변경하고, 입력 신호를 표시 패널(DP)에 제공할 수 있다. 입력 감지층(ISP)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(ISP)으로부터 입력 신호를 제공받고, 입력 신호에 대응하는 영상을 생성할 수 있다.
표시 모듈(DM)은 컬러 필터층(CFL)을 더 포함할 수 있다. 본 발명의 일 예로, 컬러 필터층(CFL)은 입력 감지층(ISL) 상에 배치될 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 컬러 필터층(CFL)은 표시 패널(DP)과 입력 감지층(ISL) 사이에 배치될 수도 있다. 컬러 필터층(CFL)은 컬러필터(CF, 도 7a 참조) 및 광 차단층(BM, 도 7a 참조)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(DD)는 접착층(AL)을 더 포함할 수 있다. 윈도우(WM)는 접착층(AL)에 의해 입력 감지층(ISP)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. 본 발명의 일 예로, 표시 모듈(DM)이 컬러 필터층(CFL)을 포함하는 경우, 윈도우(WM)는 접착층(AL)에 의해 입력 감지층(ISP)에 부착될 수 있다.
표시 장치(DD)의 표시면(IS)은 투과 영역(TA) 및 베젤 영역(BZA)으로 구분될 수 있다. 투과 영역(TA)은 영상(IM)이 표시되는 영역일 수 있다. 사용자는 투과 영역(TA)을 통해 영상(IM)을 시인한다. 표시 장치(DD)의 베젤 영역(BZA)은 실질적으로 윈도우(WM)의 일 영역에 소정의 컬러를 포함하는 물질이 인쇄된 영역으로 제공될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 입력 감지층의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 입력 감지층(ISP)은 제1 감지 절연층(IIL1), 제1 도전층(ICL1), 제2 감지 절연층(IIL2), 제2 도전층(ICL2) 및 제3 감지 절연층(IIL3)을 포함할 수 있다. 제1 감지 절연층(IIL1)은 봉지층(ENP) 상에 직접 배치될 수 있다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에서 제1 감지 절연층(IIL1)은 생략될 수 있다.
제1 도전층(ICL1) 및 제2 도전층(ICL2) 각각은 복수 개의 도전패턴들을 포함한다. 도전패턴들은 복수 개의 센싱 전극들 및 이에 연결된 복수 개의 신호 라인들을 포함할 수 있다.
제1 감지 절연층(IIL1) 내지 제3 감지 절연층(IIL3) 각각은 무기물 또는 유기물을 포함할 수 있다. 본 실시예에서 제1 감지 절연층(IIL1) 및 제2 감지 절연층(IIL2)은 무기층일 수 있다. 무기층은 알루미늄 옥사이드(AlOz), 티타늄 옥사이드(TiOy), 실리콘 옥사이드(SiOx), 실리콘옥시나이트라이드(SiON), 지르코늄옥사이드(ZrOa), 및 하프늄 옥사이드(HfOb) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 무기층의 두께는 1000옹스트롱 내지 4000옹스트롱일 수 있다.
제3 감지 절연층(IIL3)은 유기층일 수 있다. 유기층은 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. 유기 물질을 포함하는 제3 감지 절연층(IIL3)은 외부로부터 수분 등이 제1 도전층(ICL1) 및 제2 도전층(ICL2) 상에 유입되는 것을 방지할 수 있다.
센싱 전극들은 복수 개의 송신 전극들 및 복수 개의 수신 전극들을 포함할 수 있다. 입력 감지층(ISP)은 뮤추얼 캡(mutual-cap) 방식으로 좌표정보를 획득할 수 있다. 송신 전극들과 수신 전극들 사이에는 커패시터(capacitor)가 형성된다. 상기한 커패시터의 정전용량(capacitance)은 외부 입력에 의해 변화될 수 있다. 여기서, 정전용량의 변화량에 따라 입력 감지층(ISP)의 센싱 감도가 결정될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 블럭도이다.
도 5를 참조하면, 표시 장치(DD)는 표시 패널(DP) 및 컨트롤 모듈(MCP)을 포함한다. 본 발명의 일 예로, 컨트롤 모듈(MCP)은 컨트롤러(CP), 소스 구동 블록(SDB), 게이트 구동 블록(GDB), 발광 구동 블록(EDB), 전압 생성 블록(VGB) 및 리드 아웃 블록(ROB)을 포함한다.
컨트롤러(CP)는 영상 신호(RGB) 및 외부 제어 신호(CTRL)를 수신한다. 컨트롤러(CP)는 소스 구동 블록(SDB)과의 인터페이스 사양에 맞도록 영상 신호(RGB)의 데이터 포맷을 변환한 영상 데이터 신호(IMD)를 생성한다. 컨트롤러(CP)는 외부 제어 신호(CTRL)에 기초하여 게이트 구동 신호(SCS), 소스 구동 신호(DCS), 발광 제어 신호(ECS) 및 리드 제어 신호(RCS)를 출력한다.
소스 구동 블록(SDB)은 컨트롤러(CP)로부터 소스 구동 신호(DCS) 및 영상 데이터 신호(IMD)를 수신한다. 소스 구동 블록(SDB)은 영상 데이터 신호(IMD)를 데이터 신호들로 변환하고, 데이터 신호들을 후술하는 복수 개의 데이터 라인들(DL1~DLm)에 출력한다. 데이터 신호들은 영상 데이터 신호(IMD)의 계조 값에 대응하는 아날로그 전압들이다.
게이트 구동 블록(GDB)은 컨트롤러(CP)로부터 게이트 구동 신호(SCS)를 수신한다. 게이트 구동 블록(GDB)은 게이트 구동 신호(SCS)에 응답해서 후술하는 복수 개의 스캔 라인들로 스캔 신호들을 출력할 수 있다.
전압 생성 블록(VGB)은 표시 패널(DP)의 동작에 필요한 전압들을 생성한다. 이 실시예에서, 전압 생성 블록(VGB)은 제1 구동 전압(ELVDD), 제2 구동 전압(ELVSS), 제1 초기화 전압(VINT1) 및 제2 초기화 전압(VINT2)을 생성한다. 본 발명의 일 예로, 전압 생성 블록(VGB)은 컨트롤러(CP)의 제어에 따라 동작할 수 있다. 본 발명의 일 예로, 제1 구동 전압(ELVDD)의 전압 레벨은 제2 구동 전압(ELVSS)의 전압 레벨보다 크다. 제1 및 제2 초기화 전압들(VINT1, VINT2)의 전압 레벨은 제2 구동 전압(ELVSS)의 전압 레벨보다 작다. 다만, 본 발명은 이에 제한되지 않고, 표시 장치(DD) 및 표시 패널(DP)의 형상에 따라 전압 생성 블록(VGB)이 생성하는 제1 구동 전압(ELVDD), 제2 구동 전압(ELVSS) 및 제1 및 제2 초기화 전압들(VINT1, VINT2)의 전압 레벨 및 크기의 대, 소 관계는 달라질 수 있다.
표시 패널(DP)은 투과 영역(TA, 도 1 참조)에 대응하는 표시 영역(DA) 및 베젤 영역(BZA, 도 1 참조)에 대응하는 비표시 영역(NDA)을 포함할 수 있다.
표시 패널(DP)은 표시 영역(DA)에 배치되는 복수의 화소들(PX) 및 표시 영역(DA)에 배치되는 복수의 수광 센서들(FX)을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 예로, 복수의 수광 센서들(FX) 각각은 서로 인접하는 두 개의 화소들(PX) 사이에 배치될 수 있다. 복수의 화소들(PX) 및 복수의 수광 센서들(FX)은 제1 및 제2 방향(DR1, DR2) 상에서 교번적으로 배치될 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 즉, 복수의 수광 센서들(FX) 중 제1 방향(DR1) 상에서 서로 인접한 두 개의 수광 센서들(FX) 사이에는 두 개 이상의 화소들(PX)이 배치되거나, 복수의 수광 센서들(FX) 중 제2 방향(DR2) 상에서 서로 인접한 두 개의 수광 센서들(FX) 사이에는 두 개 이상의 화소들(PX)이 배치될 수 있다.
표시 패널(DP)은 복수의 초기화 스캔 라인들(SIL1~SILn), 복수의 보상 스캔 라인들(SCL1~SCLn), 복수의 기입 스캔 라인들(SWL1~SWLn), 복수의 블랙 스캔 라인들(BSL1~BSLn), 복수의 발광 제어 라인들(EML1~EMLn), 복수의 데이터 라인들(DL1~DLm) 및 복수의 감지 라인들(RL1~RLh)을 더 포함한다. 초기화 스캔 라인들(SIL1~SILn), 보상 스캔 라인들(SCL1~SCLn), 기입 스캔 라인들(SWL1~SWLn), 블랙 스캔 라인들(BSL1~BSLn) 및 발광 제어 라인들(EML1~EMLn)은 제2 방향(DR2)으로 연장된다. 초기화 스캔 라인들(SIL1~SILn), 보상 스캔 라인들(SCL1~SCLn), 기입 스캔 라인들(SWL1~SWLn), 블랙 스캔 라인들(BSL1~BSLn) 및 발광 제어 라인들(EML1~EMLn)은 제1 방향(DR1)으로 서로 이격되어 배열된다. 데이터 라인들(DL1~DLm) 및 감지 라인들(RL1~RLh)은 제1 방향(DR1)로 연장되며, 제2 방향(DR2)으로 서로 이격되어 배열된다.
복수의 화소들(PX)은 초기화 스캔 라인들(SIL1~SILn), 보상 스캔 라인들(SCL1~SCLn), 기입 스캔 라인들(SWL1~SWLn), 블랙 스캔 라인들(BSL1~BSLn), 발광 제어 라인들(EML1~EMLn), 그리고 데이터 라인들(DL1~DLm)에 각각 전기적으로 연결된다. 예를 들어, 복수의 화소들(PX) 각각은 4개의 스캔 라인들에 전기적으로 연결될 수 있다. 그러나, 각 화소(PX)에 연결되는 스캔 라인의 개수는 이에 한정되지 않으며, 변경될 수 있다.
복수의 수광 센서들(FX)은 기입 스캔 라인들(SWL1~SWLn) 및 감지 라인들(RL1~RLh)에 각각 전기적으로 연결된다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 각 수광 센서(FX)에 연결되는 라인의 개수는 가변될 수 있다. 본 발명의 일 예로, 감지 라인들(RL1~RLh)의 개수는 데이터 라인들(DL1~DLm)의 개수의 1/2에 해당할 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 대안적으로, 감지 라인들(RL1~RLh)의 개수는 데이터 라인들(DL1~DLm)의 개수의 1/4 또는 1/8 등에 해당할 수 있다.
게이트 구동 블록(GDB)은 표시 패널(DP)의 비표시 영역(NDA)에 배치될 수 있다. 게이트 구동 블록(GDB)은 컨트롤러(CP)로부터 게이트 구동 신호(SCS)를 수신한다. 게이트 구동 블록(GDB)은 게이트 구동 신호(SCS)에 응답해서 초기화 스캔 라인들(SIL1~SILn)로 초기화 스캔 신호들을 출력하고, 보상 스캔 라인들(SCL1~SCLn)로 보상 스캔 신호들을 출력한다. 본 발명의 일 예로 게이트 구동 블록(GDB)은 초기화 스캔 신호들을 순차적으로 초기화 스캔 라인들(SIL1~SILn)에 공급하고, 보상 스캔 신호들을 순차적으로 보상 스캔 라인들(SCL1~SCLn)에 공급할 수 있다. 또한, 게이트 구동 블록(GDB)은 게이트 구동 신호(SCS)에 응답해서 기입 스캔 라인들(SWL1~SWLn)로 기입 스캔 신호들을 출력하고, 블랙 스캔 라인들(BSL1~BSLn)로 블랙 스캔 신호들을 출력할 수 있다. 본 발명의 일 예로, 게이트 구동 블록(GDB)은 기입 스캔 신호들을 순차적으로 기입 스캔 라인들(SWL1~SWLn)에 공급하고, 블랙 스캔 신호들을 순차적으로 블랙 스캔 라인들(BSL1~BSLn)에 공급할 수 있다.
대안적으로, 게이트 구동 블록(GDB)은 제1 및 제2 게이트 구동 블록을 포함할 수 있다. 제1 게이트 구동 블록은 초기화 스캔 신호들 및 보상 스캔 신호들을 출력할 수 있고, 제2 게이트 구동 블록은 기입 스캔 신호들 및 블랙 스캔 신호들을 출력할 수도 있다.
발광 구동 블록(EDB)은 표시 패널(DP)의 비표시 영역(NDA)에 배치될 수 있다. 발광 구동 블록(EDB)은 컨트롤러(CP)로부터 발광 제어 신호(ECS)를 수신한다. 발광 구동 블록(EDB)은 발광 제어 신호(ECS)에 응답해서 발광 제어 라인들(EML1~EMLn)로 발광 제어 신호들을 출력할 수 있다. 대안적으로, 게이트 구동 블록(GDB)이 발광 제어 라인들(EML1~EMLn)에 연결될 수 있다. 이 경우, 발광 구동 블록(EDB)은 생략되고, 게이트 구동 블록(GDB)이 발광 제어 라인들(EML1~EMLn)로 발광 제어 신호들을 출력할 수 있다.
리드 아웃 블록(ROB)은 컨트롤러(CP)로부터 리드 제어 신호(RCS)를 수신한다. 본 발명의 일 예로, 리드 제어 신호(RCS)에는 컨트롤러(CP)가 수신한 설정 신호(STS)가 포함되어 있을 수 있다. 리드 아웃 블록(ROB)은 리드 제어 신호(RCS)에 응답해서, 감지 라인들(RL1~RLh)로부터 감지 신호를 수신할 수 있다. 리드 아웃 블록(ROB)은 수신한 감지 신호를 컨트롤러(CP)에 제공한다. 컨트롤러(CP)는 감지 신호를 토대로 사용자(US)의 생체 정보를 계산한다. 구체적으로, 컨트롤러(CP)는 설정 신호(STS)를 토대로 측정하고자 하는 사용자(US)의 생체 정보의 종류를 특정하고, 수신한 감지 신호를 토대로 특정된 사용자(US)의 생체 정보를 계산한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 패널의 화소 및 수광 센서를 나타낸 회로도이다.
도 6에는 도 5에 도시된 복수의 화소들(PX) 중 하나의 화소(PX)의 등가 회로도가 예시적으로 도시된다. 복수의 화소들(PX) 각각은 동일한 회로 구조를 가지므로, 상기 화소(PX)에 대한 회로 구조의 설명으로 나머지 화소들에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
또한, 도 6에는 도 5에 도시된 복수의 수광 센서들(FX) 중 하나의 수광 센서(FX)의 등가 회로도가 예시적으로 도시된다. 복수의 수광 센서들(FX) 각각은 동일한 회로 구조를 가지므로, 상기 수광 센서(FX)에 대한 회로 구조의 설명으로 나머지 수광 센서들에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
도 6을 참조하면, 화소(PX)는 데이터 라인들(DL1~DLm) 중 i번째 데이터 라인(DLi), 초기화 스캔 라인들(SIL1~SILn) 중 j번째 초기화 스캔 라인(SILj), 보상 스캔 라인들(SCL1~SCLn) 중 j번째 보상 스캔 라인(SCLj), 기입 스캔 라인들(SWL1~SWLn) 중 j번째 기입 스캔 라인(SWLj), 블랙 스캔 라인들(BSL1~BSLn) 중 j번째 블랙 스캔 라인(BSLj), 발광 제어 라인들(EML1~EMLn) 중 j번째 발광 제어 라인(EMLj)에 접속된다.
화소(PX)는 발광 소자(ED) 및 화소 구동 회로(PDC)를 포함한다. 발광 소자(ED)는 발광 다이오드일 수 있다. 본 발명의 일 예로, 발광 소자(ED)는 유기 발광층을 포함하는 유기 발광 다이오드일 수 있다.
화소 구동 회로(PDC)는 제1 내지 제7 트랜지스터들(T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7) 및 하나의 커패시터(Cst)를 포함한다. 제1 내지 제7 트랜지스터들(T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7) 중 적어도 하나는 저온 폴리 실리콘(low-temperature polycrystalline silicon, LTPS) 반도체층을 갖는 트랜지스터일 수 있다. 제1 내지 제7 트랜지스터들(T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7) 중 적어도 하나는 산화물 반도체층을 갖는 트랜지스터일 수 있다. 제1 내지 제7 트랜지스터들(T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7) 중 일부는 P-타입 트랜지스터일 수 있고, 나머지 일부는 N-타입 트랜지스터일 수 있다. 예를 들어, 제1, 제2, 제5, 제6 및 제7 트랜지스터들(T1, T2, T5, T6, T7)은 PMOS 트랜지스터이고, 제3 및 제4 트랜지스터들(T3, T4)은 NMOS 트랜지스터일 수 있다. 예를 들어, 제3 및 제4 트랜지스터들(T3, T4)은 산화물 반도체 트랜지스터이고, 제1, 제2, 제5, 제6 및 제7 트랜지스터들(T1, T2, T5, T6, T7)은 LTPS 트랜지스터일 수 있다.
본 발명에 따른 화소 구동 회로(PDC)의 구성은 도 6에 도시된 실시예에 제한되지 않는다. 도 6에 도시된 화소 구동 회로(PDC)는 하나의 예시에 불과하고 화소 구동 회로(PDC)의 구성은 변형되어 실시될 수 있다. 예를 들어, 제1 내지 제7 트랜지스터들(T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7) 모두가 P-타입 트랜지스터이거나 N-타입 트랜지스터일 수 있다.
j번째 초기화 스캔 라인(SILj), j번째 보상 스캔 라인(SCLj), j번째 기입 스캔 라인(SWLj), j번째 블랙 스캔 라인(BSLj) 및 j번째 발광 제어 라인(EMLj)은 각각 j번째 초기화 스캔 신호(SIj), j번째 보상 스캔 신호(SCj), j번째 기입 스캔 신호(SWj), j번째 블랙 스캔 신호(BSj) 및 j번째 발광 제어 신호(EMj)를 화소(PX)로 전달할 수 있다. i번째 데이터 라인(DLi)은 i번째 데이터 신호(DSi)를 화소(PX)로 전달한다. i번째 데이터 신호(DSi)는 표시 장치(DD, 도 5 참조)에 입력되는 영상 신호(RGB, 도 5 참조)에 대응하는 전압 레벨을 가질 수 있다.
제1 및 제2 구동 전압 라인들(VL1, VL2) 각각은 제1 구동 전압(ELVDD) 및 제2 구동 전압(ELVSS)을 화소(PX)로 전달할 수 있다. 또한, 제1 및 제2 초기화 전압 라인들(VL3, VL4)은 각각 제1 초기화 전압(VINT1) 및 제2 초기화 전압(VINT2)을 화소(PX)로 전달할 수 있다.
제1 트랜지스터(T1)는 제1 구동 전압(ELVDD)을 수신하는 제1 구동 전압 라인(VL1)과 발광 소자(ED) 사이에 접속된다. 제1 트랜지스터(T1)는 제6 트랜지스터(T6)를 경유하여 제1 구동 전압 라인(VL1)과 연결된 제1 전극, 제7 트랜지스터(T7)를 경유하여 발광 소자(ED)의 애노드 전극(P_AE)과 연결된 제2 전극, 커패시터(Cst)의 일단(예를 들어, 제1 노드(ND1)와 연결된 제3 전극을 포함한다. 제1 트랜지스터(T1)는 제2 트랜지스터(T2)의 스위칭 동작에 따라 i번째 데이터 라인(DLi)이 전달하는 i번째 데이터 신호(DSi)를 전달받아 발광 소자(ED)에 구동 전류(Id)를 공급할 수 있다.
제2 트랜지스터(T2)는 i번째 데이터 라인(DLi)과 제1 트랜지스터(T1)의 제1 전극 사이에 접속된다. 제2 트랜지스터(T2)는 i번째 데이터 라인(DLi)과 연결된 제1 전극, 제1 트랜지스터(T1)의 제1 전극과 연결된 제2 전극, 및 j번째 기입 스캔 라인(SWLj)과 연결된 제3 전극을 포함한다. 제2 트랜지스터(T2)는 j번째 기입 스캔 라인(SWLj)을 통해 전달받은 기입 스캔 신호(SWj)에 따라 턴 온되어 i번째 데이터 라인(DLi)으로부터 전달된 i번째 데이터 신호(DSi)를 제1 트랜지스터(T1)의 제1 전극으로 전달할 수 있다.
제3 트랜지스터(T3)는 상기 제1 트랜지스터(T1)의 제2 전극과 제1 노드(ND1) 사이에 접속된다. 제3 트랜지스터(T3)는 제1 트랜지스터(T1)의 제3 전극과 연결된 제1 전극, 제1 트랜지스터(T1)의 제2 전극과 연결된 제2 전극, 및 j번째 보상 스캔 라인(SCLj)과 연결된 제3 전극을 포함한다. 제3 트랜지스터(T3)는 j번째 보상 스캔 라인(SCLj)을 통해 전달받은 j번째 보상 스캔 신호(SCj)에 따라 턴 온되어 제1 트랜지스터(T1)의 제3 전극과 제2 전극을 서로 연결하여 제1 트랜지스터(T1)를 다이오드 연결시킬 수 있다.
제4 트랜지스터(T4)는 제1 초기화 전압(VINT1)이 인가되는 제1 초기화 전압 라인(VL3)과 제1 노드(ND1) 사이에 접속된다. 제4 트랜지스터(T4)는 제1 초기화 전압 라인(VL3)과 연결된 제1 전극, 제1 노드(ND1)와 연결된 제2 전극, 및 j번째 초기화 스캔 라인(SILj)과 연결된 제3 전극을 포함한다. 제4 트랜지스터(T4)는 j번째 초기화 스캔 라인(SILj)을 통해 전달받은 j번째 초기화 스캔 신호(SIj)에 따라 턴 온된다. 턴 온된 제4 트랜지스터(T4)는 제1 초기화 전압(VINT1)을 제1 노드(ND1)에 전달하여 제1 트랜지스터(T1)의 제3 전극의 전위(즉, 제1 노드(ND1)의 전위)를 초기화시킨다.
제6 트랜지스터(T6)는 제1 구동 전압 라인(VL1)과 연결된 제1 전극, 제1 트랜지스터(T1)의 제1 전극과 연결된 제2 전극 및 j번째 발광 제어 라인(EMLj)에 연결된 제3 전극을 포함한다.
제7 트랜지스터(T7)는 제1 트랜지스터(T1)의 제2 전극과 연결된 제1 전극, 발광 소자(ED)의 애노드 전극(P_AE)에 연결된 제2 전극 및 j번째 발광 제어 라인(EMLj)에 연결된 제3 전극을 포함한다.
제6 및 제7 트랜지스터들(T6, T7)는 j번째 발광 제어 라인(EMLj)을 통해 전달받은 j번째 발광 제어 신호(EMj)에 따라 동시에 턴 온된다. 턴-온된 제6 트랜지스터(T6)를 통해 인가된 제1 구동 전압(ELVDD)은 다이오드 연결된 제1 트랜지스터(T1)를 통해 보상된 후 발광 소자(ED)에 전달될 수 있다.
제5 트랜지스터(T5)는 제2 초기화 전압(VINT2)이 전달되는 제2 초기화 전압 라인(VL4)에 연결된 제1 전극, 제7 트랜지스터(T7)의 제2 전극과 연결된 제2 전극 및 블랙 스캔 라인(BSLj)과 연결된 제3 전극을 포함한다. 제2 초기화 전압(VINT2)은 제1 초기화 전압(VINT1)보다 낮거나 같은 전압 레벨을 가질 수 있다.
커패시터(Cst)의 일단은 앞에서 설명한 바와 같이 제1 트랜지스터(T1)의 제3 전극과 연결되어 있고, 타단은 제1 구동 전압 라인(VL1)과 연결되어 있다.
발광 소자(ED)의 캐소드 전극(P_CA)은 제2 구동 전압(ELVSS)을 전달하는 제2 구동 전압 라인(VL2)과 연결될 수 있다. 제2 구동 전압(ELVSS)은 제1 구동 전압(ELVDD)보다 낮은 전압 레벨을 가질 수 있다. 본 발명의 일 예로, 제2 구동 전압(ELVSS)은 제1 및 제2 초기화 전압들(VINT1, VINT2)보다 낮은 전압 레벨을 가질 수 있다.
본 발명의 일 예로, 표시 패널(DP, 도 5 참조)의 하나의 구동 프레임 내에서, j번째 발광 제어 신호(EMj)는 발광 구간 및 비발광 구간을 포함한다. j번째 발광 제어 신호(EMj)는 비발광 구간동안 하이 레벨을 갖는다. 비발광 구간 내에서, j번째 초기화 스캔 신호(SIj)가 활성화된다. j번째 초기화 스캔 신호(SIj)의 활성화 구간(이하, 제1 활성화 구간) 동안, j번째 초기화 스캔 라인(SILj)을 통해 하이 레벨의 j번째 초기화 스캔 신호(SIj)가 제공되면, 하이 레벨의 j번째 초기화 스캔 신호(SIj)에 응답해서 제4 트랜지스터(T4)가 턴-온된다. 제1 초기화 전압(VINT1)은 턴-온된 제4 트랜지스터(T4)를 통해 제1 트랜지스터(T1)의 제3 전극에 전달되고, 제1 초기화 전압(VINT1)으로 제1 노드(ND1)가 초기화된다. 따라서, 제1 활성화 구간은 화소(PX)의 초기화 구간으로 정의될 수 있다.
다음, j번째 보상 스캔 신호(SCj)가 활성화되고, j번째 보상 스캔 신호(SCj)의 활성화 구간(이하, 제2 활성화 구간) 동안, j번째 보상 스캔 라인(SCLj)을 통해 하이 레벨의 j번째 보상 스캔 신호(SCj)가 공급되면 제3 트랜지스터(T3)가 턴-온된다. 제1 트랜지스터(T1)는 턴-온된 제3 트랜지스터(T3)에 의해 다이오드 연결되고, 순방향으로 바이어스된다. 제1 활성화 구간은 제2 활성화 구간과 비중첩할 수 있다.
제2 활성화 구간 내에서 j번째 기입 스캔 신호(SWj)가 활성화된다. j번째 기입 스캔 신호(SWj)는 활성화 구간(이하, 제4 활성화 구간) 동안 로우 레벨을 갖는다. 제4 활성화 구간 동안, 로우 레벨의 j번째 기입 스캔 신호(SWj)에 의해 제2 트랜지스터(T2)가 턴-온된다. 그러면, i번째 데이터 라인(DLi)으로부터 공급된 i번째 데이터 신호(DSi)에서 제1 트랜지스터(T1)의 문턱 전압(Vth)만큼 감소한 보상 전압("DSi-Vth")이 제1 트랜지스터(T1)의 제3 전극에 인가된다. 즉, 제1 트랜지스터(T1)의 제3 전극의 전위는 보상 전압("DSi-Vth")이 될 수 있다. 제4 활성화 구간은 제2 활성화 구간과 중첩할 수 있다. 제2 활성화 구간의 지속 시간은 제4 활성화 구간의 지속 시간보다 클 수 있다.
커패시터(Cst)의 양단에는 제1 구동 전압(ELVDD)과 보상 전압("DSi-Vth")이 인가되고, 커패시터(Cst)에는 양단 전압 차에 대응하는 전하가 저장될 수 있다. 여기서, j번째 보상 스캔 신호(SCj)의 하이 레벨 구간은 화소(PX)의 보상 구간으로 지칭될 수 있다.
한편, j번째 보상 스캔 신호(SCj)의 제2 활성화 구간 내에서 j번째 블랙 스캔 신호(BSj)가 활성화된다. j번째 블랙 스캔 신호(BSj)는 활성화 구간(이하, 제3 활성화 구간)동안 로우 레벨을 갖는다. 제3 활성화 구간 동안, 제5 트랜지스터(T5)는 j번째 블랙 스캔 라인(BSLj)을 통해 로우 레벨의 j번째 블랙 스캔 신호(BSj)를 공급받아 턴-온된다. 제5 트랜지스터(T5)에 의해 구동 전류(Id)의 일부는 바이패스 전류(Ibp)로서 제5 트랜지스터(T5)를 통해 빠져나갈 수 있다. 제3 활성화 구간은 제2 활성화 구간과 중첩할 수 있다. 제2 활성화 구간의 지속 시간은 제3 활성화 구간의 지속 시간보다 클 수 있다. 제3 활성화 구간은 제4 활성화 구간보다 선행하고, 제4 활성화 구간과 비중첩할 수 있다.
화소(PX)가 블랙 영상을 표시하는 경우, 제1 트랜지스터(T1)의 최소 구동 전류가 구동 전류(Id)로 흐르더라도 발광 소자(ED)가 발광하게 된다면, 화소(PX)는 정상적으로 블랙 영상을 표시할 수 없다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 제5 트랜지스터(T5)는 제1 트랜지스터(T1)의 최소 구동 전류의 일부를 바이패스 전류(Ibp)로서 발광 소자(ED) 쪽의 전류 경로 외의 다른 전류 경로로 분산시킬 수 있다. 여기서 제1 트랜지스터(T1)의 최소 구동 전류란 제1 트랜지스터(T1)의 게이트-소스 전압(Vgs)이 문턱 전압(Vth)보다 작아서 제1 트랜지스터(T1)가 오프되는 조건에서 제1 트랜지스터(T1)로 흐르는 누설(leakage) 전류를 의미한다. 이렇게 제1 트랜지스터(T1)를 오프시키는 조건에서 제1 트랜지스터(T1)로 흐르는 최소 구동 전류(예를 들어 10pA 이하의 전류)가 발광 소자(ED)에 전달되어 블랙 계조의 영상이 표시된다. 화소(PX)가 블랙 영상을 표시하는 경우, 최소 구동 전류에 대한 바이패스 전류(Ibp)의 영향이 상대적으로 큰 반면, 일반 영상 또는 화이트 영상과 같은 영상을 표시하는 경우, 구동 전류(Id)에 대한 바이패스 전류(Ibp)의 영향은 거의 없다고 할 수 있다. 따라서, 블랙 영상을 표시하는 경우, 구동 전류(Id)로부터 제5 트랜지스터(T5)를 통해 빠져나온 바이패스 전류(Ibp)의 전류량만큼 감소된 전류(즉, 발광 전류(Ied))가 발광 소자(ED)로 제공되어 블랙 영상을 확실하게 표현할 수 있다. 따라서, 화소(PX)는 제5 트랜지스터(T5)를 이용하여 정확한 블랙 계조 영상을 구현할 수 있고, 그 결과 콘트라스트비를 향상시킬 수 있다.
다음, j번째 발광 제어 라인(EMLj)으로부터 공급되는 j번째 발광 제어 신호(EMj)가 하이 레벨에서 로우 레벨로 변경된다. 로우 레벨의 발광 제어 신호(EMj)에 의해 제6 및 제7 트랜지스터들(T6, T7)이 각각 턴 온 된다. 그러면, 제1 트랜지스터(T1)의 제3 전극의 전압과 제1 구동 전압(ELVDD) 간의 전압 차에 따르는 구동 전류(Id)가 발생하고, 제7 트랜지스터(T7)를 통해 구동 전류(Id)가 발광 소자(ED)에 공급되어 발광 소자(ED)에 전류(Ied)가 흐른다.
다시 도 4를 참조하면, 수광 센서(FX)는 감지 라인들(RL1~RLh) 중 d번째 감지 라인(RLd), j번째 기입 스캔 라인(SWLj) 및 센싱 제어 라인(CL)에 접속된다.
수광 센서(FX)는 수광 소자(OPD) 및 센서 구동 회로(SDC)를 포함한다. 수광 소자(OPD)는 포토 다이오드일 수 있다. 본 발명의 일 예로, 수광 소자(OPD)는 광전 변환층으로 유기 물질을 포함하는 유기 포토 다이오드일 수 있다. 수광 소자(OPD)의 애노드 전극(O_AE, 이하 센서 애노드 전극)은 제1 센싱 노드(SN1)에 연결되고, 수광 소자(OPD)의 캐소드 전극(O_CA, 이하 센서 캐소드 전극)은 제2 구동 전압(ELVSS)을 전달하는 제2 구동 전압 라인(VL2)과 연결될 수 있다.
센서 구동 회로(SDC)는 3개의 트랜지스터들(ST1~ST3)을 포함한다. 3개의 트랜지스터들(ST1~ST3)은 각각 리셋 트랜지스터(ST1), 증폭 트랜지스터(ST2) 및 출력 트랜지스터(ST3)일 수 있다. 리셋 트랜지스터(ST1), 증폭 트랜지스터(ST2) 및 출력 트랜지스터(ST3) 중 적어도 하나는 산화물 반도체 트랜지스터일 수 있다. 본 발명의 일 예로, 리셋 트랜지스터(ST1)는 산화물 반도체 트랜지스터이고, 증폭 트랜지스터(ST2) 및 출력 트랜지스터(ST3)는 LTPS 트랜지스터일 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니고, 적어도 리셋 트랜지스터(ST1) 및 출력 트랜지스터(ST3)가 산화물 반도체 트랜지스터일 수 있고, 증폭 트랜지스터(ST2)가 LTPS 트랜지스터일 수 있다.
또한, 리셋 트랜지스터(ST1), 증폭 트랜지스터(ST2) 및 출력 트랜지스터(ST3) 중 일부는 P-타입 트랜지스터일 수 있고, 일부는 N-타입 트랜지스터일 수 있다. 본 발명의 일 예로, 증폭 트랜지스터(ST2) 및 출력 트랜지스터(ST3)는 PMOS 트랜지스터일 수 있고, 리셋 트랜지스터(ST1)는 NMOS 트랜지스터일 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니고, 리셋 트랜지스터(ST1), 증폭 트랜지스터(ST2) 및 출력 트랜지스터(ST3)가 모두 N-타입 트랜지스터이거나, 모두 P-타입 트랜지스터일 수도 있다.
리셋 트랜지스터(ST1), 증폭 트랜지스터(ST2) 및 출력 트랜지스터(ST3) 중 일부(예를 들어, 리셋 트랜지스터(ST1)는 화소(PX)의 제3 및 제4 트랜지스터(T3, T4)와 동일한 타입의 트랜지스터일 수 있다. 증폭 트랜지스터(ST2) 및 출력 트랜지스터(ST3)는 화소(PX)의 제1, 제2, 제5, 제6 및 제7 트랜지스터들(T1, T2, T5, T6, T7)와 동일한 타입의 트랜지스터일 수 있다.
본 발명에 따른 센서 구동 회로(SDC)의 회로 구성은 도 4에 제한되지 않는다. 도 6에 도시된 센서 구동 회로(SDC)는 하나의 예시에 불과하고 센서 구동 회로(SDC)의 구성은 변형되어 실시될 수 있다.
리셋 트랜지스터(ST1)는 리셋 전압(RST)을 제공받는 리셋 수신 라인(VL5)과 연결된 제1 전극, 제1 센싱 노드(SN1)와 연결된 제2 전극 및 센싱 제어 신호(CS)를 수신하는 센싱 제어 라인(CL)과 연결된 제3 전극을 포함한다. 리셋 트랜지스터(ST1)는 센싱 제어 신호(CS)에 응답해서 제1 센싱 노드(SN1)의 전위를 리셋 전압(RST)으로 리셋시킬 수 있다. 본 발명의 일 예로, 센싱 제어 라인(CL)은 스캔 라인들(SWLj, SCLj, SILj, SBLj)과 전기적으로 절연된 라인일 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 대안적으로, 센싱 제어 신호(CS)는 j번째 보상 스캔 라인(SCLj)으로부터 공급된 j번째 보상 스캔 신호(SCj)일 수 있다. 이 경우, 센싱 제어 라인(CL)은 j번째 보상 스캔 라인(SCLj)과 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 리셋 트랜지스터(ST1)는 j번째 보상 스캔 라인(SCLj)으로부터 공급된 j번째 보상 스캔 신호(SCj)를 센싱 제어 신호(CS)로서 수신할 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 제한되지 않고, 센싱 제어 신호(CS)는 j번째 보상 스캔 신호(SCj)와 별개의 신호일 수 있다. 센싱 제어 신호(CS)가 활성화 되는 타이밍과 j번째 보상 스캔 신호(SCj)가 활성화 되는 시간은 서로 다를 수도 있다.
본 발명의 일 예로, 리셋 전압(RST)은 제2 구동 전압(ELVSS)보다 낮은 전압 레벨로 유지되는 DC 전압일 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 리셋 전압(RST)은 적어도 센싱 제어 신호(CS)의 활성화 구간 동안 제2 구동 전압(ELVSS)보다 낮은 전압 레벨을 가질 수 있다. 본 발명의 일 예로, 전압 생성 블록(VGB, 도 5 참조)은 리셋 전압(RST)을 제1 및 제2 초기화 전압들(VINT1, VINT2) 중 어느 하나의 전압과 동일한 전압으로 생성할 수도 있다.
리셋 트랜지스터(ST1)는 직렬 연결된 복수의 서브 리셋 트랜지스터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 리셋 트랜지스터(ST1)는 두 개의 서브 리셋 트랜지스터(이하, 제1 및 제2 서브 리셋 트랜지스터라 함)를 포함할 수 있다. 이 경우, 제1 서브 리셋 트랜지스터의 제3 전극 및 제2 서브 리셋 트랜지스터의 제3 전극은 센싱 제어 라인(CL)에 연결된다. 또한, 제1 서브 리셋 트랜지스터의 제2 전극과 제2 서브 리셋 트랜지스터의 제1 전극은 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 또한 제1 서브 리셋 트랜지스터의 제1 전극으로 리셋 전압(RST)이 인가되며, 제2 서브 리셋 트랜지스터의 제2 전극은 제1 센싱 노드(SN1)와 전기적으로 연결될 수 있다. 그러나, 서브 리셋 트랜지스터의 개수는 이에 한정되지 않고, 다양하게 변형될 수 있다.
증폭 트랜지스터(ST2)는 센싱 구동 전압(SVD)을 수신하는 센싱 구동 라인(SVL)과 연결된 제1 전극, 제2 센싱 노드(SN2)와 연결된 제2 전극 및 제1 센싱 노드(SN1)와 연결된 제3 전극을 포함한다. 증폭 트랜지스터(ST2)는 제1 센싱 노드(SN1)의 전위에 따라 턴 온되어 제2 센싱 노드(SN2)로 센싱 구동 전압(SVD)을 인가할 수 있다. 본 발명의 일 예로, 센싱 구동 전압(SVD)은 제1 구동 전압(ELVDD), 제1 및 제2 초기화 전압들(VINT1, VINT2) 중 하나일 수 있다. 센싱 구동 전압(SVD)이 제1 구동 전압(ELVDD)인 경우, 센싱 구동 라인(SVL)은 제1 구동 전압 라인(VL1)에 전기적으로 연결될 수 있다. 센싱 구동 전압(SVD)이 제1 초기화 전압(VINT1)인 경우, 센싱 구동 라인(SVL)은 제1 초기화 전압 라인(VL3)에 전기적으로 연결될 수 있고, 센싱 구동 전압(SVD)이 제2 초기화 전압(VINT2)인 경우, 센싱 구동 라인(SVL)은 제2 초기화 전압 라인(VL4)에 전기적으로 연결될 수 있다.
출력 트랜지스터(ST3)는 제2 센싱 노드(SN2)와 연결된 제1 전극, d번째 감지 라인(RLd)과 연결된 제2 전극 및 출력 제어 신호를 수신하는 출력 제어 라인과 연결되는 제3 전극을 포함한다. 출력 트랜지스터(ST3)는 출력 제어 신호에 응답해서 d번째 감지 신호(FSd)를 d번째 감지 라인(RLd)으로 전달할 수 있다. 출력 제어 신호는 j번째 기입 스캔 라인(SWLj)을 통해 공급되는 j번째 기입 스캔 신호(SWj)일 수 있다. 즉, 출력 트랜지스터(ST3)는 j번째 기입 스캔 라인(SWLj)으로부터 공급된 j번째 기입 스캔 신호(SWj)를 출력 제어 신호로써 수신할 수 있다.
수광 센서(FX)의 수광 소자(OPD)는 발광 소자(ED)에서 발광되는 광에 노출될 수 있다. 본 발명의 일 예로, 수광 소자(OPD)는 제공받은 광에 대응되는 광전하들을 생성하고, 생성된 광전하들은 제1 센싱 노드(SN1)에 축적될 수 있다. 구체적으로, 사용자(US, 도 1 참조)의 손이 표시 장치(DD, 도 1 참조)의 표시면(IS, 도 1 참조)을 터치할 때, 발광 소자(ED)가 광을 발광할 경우, 수광 소자(OPD)는 발광 소자(ED)가 발광한 광 중 사용자(US)의 손에 의해 반사된 광을 제공받고, 제공받은 반사 광에 대응하는 광전하들을 생성한다.
출력 트랜지스터(ST3)가 턴-온 될 때 센싱 구동 라인(SVL)으로부터 증폭 트랜지스터(ST2) 및 출력 트랜지스터(ST3)를 통해 d번째 감지 라인(RLd)으로 흐르는 d번째 감지 신호(FSd)는 제1 센싱 노드(SN1)의 전하량에 의하여 결정된다. 본 발명의 일 예로, 출력 트랜지스터(ST3)가 P-타입의 트랜지스터인 경우에는, 수광 소자(OPD)에 의해 생성되어 제1 센싱 노드(SN1)에 축전된 광전하의 양이 클수록 d번째 감지 신호(FSd)의 크기는 줄어들 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자의 지문 정보를 산출하는 동작을 설명하기 위한 표시 장치의 단면도들이다.
도 7a를 참조하면, 표시 패널(DP)에 포함된 화소들(PX, 도 5 참조)은 레드 발광 소자(ED_R)를 포함하는 레드 화소, 그린 발광 소자(ED_G)를 포함하는 그린 화소 및 블루 발광 소자(ED_B)를 포함하는 블루 화소 중 하나일 수 있다. 레드 발광 소자(ED_R)는 레드 애노드 전극(R_AE), 레드 발광층(R_EL) 및 레드 캐소드 전극(R_CA)을 포함한다. 그린 발광 소자(ED_G)는 그린 애노드 전극(G_AE), 그린 발광층(G_EL) 및 그린 캐소드 전극(G_CA)을 포함한다. 블루 발광 소자(ED_B)는 블루 애노드 전극(B_AE), 블루 발광층(B_EL) 및 블루 캐소드 전극(B_CA)을 포함한다. 본 발명의 일 예로, 표시 패널(DP)에 포함된 수광 센서(FX, 도 5 참조)는 수광 소자(OPD)를 포함한다. 수광 소자(OPD)는 센서 애노드 전극(O_AE), 광전 변환층(O_PCL) 및 센서 캐소드 전극(O_CA)을 포함한다. 본 발명의 일 예로, 수광 소자(OPD)는 포토 다이오드일 수 있다.
회로층(DP_CL) 상에 소자층(DP_ED)이 배치된다. 소자층(DP_ED)은 레드 발광 소자(ED_R), 그린 발광 소자(ED_G), 블루 발광 소자(ED_B), 수광 소자(OPD) 및 소자 정의막(PDL)을 포함한다.
소자층(DP_ED)은 레드, 그린, 블루 애노드 전극들(R_AE, G_AE, B_AE) 및 센서 애노드 전극(O_AE)을 포함하는 제1 전극층을 포함한다. 제1 전극층은 회로층(DP_CL) 상에 배치되고, 레드, 그린, 블루 애노드 전극들(R_AE, G_AE, B_AE) 및 센서 애노드 전극(O_AE)은 동일 공정을 통해 동시에 형성될 수 있다.
제1 전극층 위로 소자 정의막(PDL)이 형성된다. 소자 정의막(PDL)의 제1 내지 제4 개구부들(OP1, OP2, OP3, OPD4)은 레드, 그린, 블루 애노드 전극들(R_AE, G_AE, B_AE) 및 센서 애노드 전극(O_AE)의 적어도 일부분을 각각 노출시킨다. 소자 정의막(PDL)은 발광 소자(ED)와 수광 소자(OPD)에 배치된다. 본 발명의 일 예로, 소자 정의막(PDL)은 레드 발광 소자(ED_R), 그린 발광 소자(ED_G), 블루 발광 소자(ED_B) 및 수광 소자(OPD)들 사이에 각각 배치될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 소자 정의막(PDL)은 흑색 물질을 더 포함할 수 있다. 소자 정의막(PDL)은 카본 블랙, 또는 아닐린 블랙 등의 흑색 유기 염료/안료를 더 포함할 수 있다. 소자 정의막(PDL)은 청색 유기 물질과 흑색 유기 물질이 혼합되어 형성된 것일 수 있다. 소자 정의막(PDL)은 발액성 유기물을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예로, 레드 발광 소자(ED_R), 블루 발광 소자(ED_B) 및 그린 발광 소자(ED_G)들이 배치된 영역은 화소 영역으로 정의될 수 있고, 화소 영역은 발광 영역(PXA)과 발광 영역(PXA)에 인접한 비발광 영역(NPXA)을 포함할 수 있다. 비발광 영역(NPXA)은 발광 영역(PXA)을 에워쌀 수 있다. 발광 영역(PXA)은 제1 발광 영역(PXA_R), 제2 발광 영역(PXA_G) 및 제3 발광 영역(PXA_B)을 포함한다. 비발광 영역(NPXA)은 제1 내지 제3 발광 영역들(PXA_R, PXA_G, PXA_B)에 각각 인접한 제1 비발광 영역(NPXA_R), 제2 비발광 영역(NPXA_G) 및 제3 비발광 영역(NPXA_B)을 포함한다. 각 비발광 영역(NPXA_R, NPXA_G, NPXA_B)은 대응하는 발광 영역(PXA_R, PXA_G, PXA_B)을 에워쌀 수 있다. 본 실시예에서, 제1 발광 영역(PXA_R)은 제1 개구부(OP1)에 의해 노출된 레드 애노드 전극(R_AE)의 일부 영역에 대응하게 정의된다. 제2 발광 영역(PXA_G)은 제2 개구부(OP2)에 의해 노출된 그린 애노드 전극(G_AE)의 일부 영역에 대응하게 정의된다. 제3 발광 영역(PXA_B)은 제3 개구부(OP3)에 의해 노출된 블루 애노드 전극(B_AE)의 일부 영역에 대응하게 정의된다. 제1 내지 제3 비발광 영역들(NPXA_R, NPXA_G, NPXA_B) 사이에는 비화소 영역(NPA)이 정의될 수 있다.
본 발명의 일 예로, 수광 소자(OPD)가 배치된 영역은 센싱 영역(SA)으로 정의될 수 있다. 센싱 영역(SA)은 제4 개구부(OP4)에 의해 노출된 센서 애노드 전극(O_AE)의 일부 영역에 대응하게 정의된다. 센싱 영역(SA)에 인접한 영역은 비센싱 영역(NSA)으로 정의될 수 있다. 비센싱 영역(NSA)은 대응하는 센싱 영역(SA)을 에워쌀 수 있다. 본 발명의 일 예로, 비센싱 영역(NSA)과 비발광 영역(NPXA) 사이에는 비화소 영역(NPA)이 정의될 수 있다.
소자층(DP_ED)은 레드, 그린 및 블루 발광층(R_EL, G_EL, B_EL)을 포함하는 발광층을 포함한다. 발광층은 제1 전극층 상에 배치될 수 있다. 레드, 그린 및 블루 발광층(R_EL, G_EL, B_EL)은 제1 내지 제3 개구부(OP1, OP2, OP3)에 각각 대응하는 영역에 배치될 수 있다. 레드, 그린 및 블루 발광층(R_EL, G_EL, B_EL)은 레드, 그린 및 블루 화소들에 각각 분리되어 형성될 수 있다. 레드, 그린 및 블루 발광층(R_EL, G_EL, B_EL) 각각은 유기 물질 및/또는 무기 물질을 포함할 수 있다. 레드, 그린 및 블루 발광층(R_EL, G_EL, B_EL)은 소정의 유색 컬러광을 생성할 수 있다. 예를 들어, 레드 발광층(R_EL)은 적색 광을 생성하고, 그린 발광층(G_EL)은 녹색 광을 생성하며, 블루 발광층(B_EL)은 청색 광을 생성할 수 있다.
본 실시예에서 패터닝된 레드, 그린 및 블루 발광층(R_EL, G_EL, B_EL)을 예시적으로 도시하였으나, 하나의 발광층이 제1 내지 제3 발광 영역들(PXA-R, PXA-G, PXA-B)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.
레드, 그린 및 블루 발광층(R_EL, G1_EL, B_EL) 각각은 발광 물질로 저분자 유기물 또는 고분자 유기물을 포함할 수 있다. 또는, 레드, 제1 그린 및 블루 발광층(R_EL, G1_EL, B_EL) 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.
소자층(DP_ED)은 광전 변환층(O_PCL)을 더 포함한다. 광전 변환층(O_PCL)은 제1 전극층 상에 배치될 수 있다. 광전 변환층(O_PCL)은 제4 개구부(OP4)에 배치될 수 있다.
소자층(DP_ED)은 레드, 그린, 블루 캐소드 전극들(R_CA, G_CA, B_CA) 및 센서 캐소드 전극(O_CA)을 포함하는 제2 전극층을 포함한다. 제2 전극층은 레드, 그린, 블루 발광층(R_EL, G_EL, B_EL) 및 광전 변환층(O_PCL) 상에 배치된다. 레드, 그린 및 블루 캐소드 전극들(R_CA, G_CA, B_CA)은 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 본 발명의 일 예로, 레드, 그린 및 블루 캐소드 전극들(R_CA, G_CA, B_CA)은 서로 일체의 형상을 가질 수 있다. 이 경우, 레드, 그린 및 블루 캐소드 전극들(R_CA, G_CA, B_CA)은 제1 내지 제3 발광 영역들(PXA_R, PXA_G, PXA_B), 제1 내지 제3 비발광 영역들(NPXA_R, NPXA_G, NPXA_B) 및 비화소 영역(NPA)에 공통적으로 배치될 수 있다. 본 발명의 일 예로, 센서 캐소드 전극(O_CA)은 레드, 그린 및 블루 캐소드 전극들(R_CA, G_CA, B_CA)과 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 본 발명의 일 예로, 레드, 그린, 블루 캐소드 전극들(R_CA, G_CA, B_CA) 및 센서 캐소드 전극(O_CA)은 서로 일체의 형상을 가질 수 있다. 센서 캐소드 전극(O_CA)은 레드, 그린, 블루 캐소드 전극들(R_CA, G_CA, B_CA)과 동일 공정을 통해 동시에 형성될 수 있다.
센서 애노드 전극(O_AE)과 센서 캐소드 전극(O_CA) 각각은 전기적 신호를 수신할 수 있다. 센서 애노드 전극(O_AE)은 센서 캐소드 전극(O_CA)과 상이한 신호를 수신할 수 있다. 따라서, 센서 애노드 전극(O_AE)과 센서 캐소드 전극(O_CA) 사이에는 소정의 전계가 형성될 수 있다. 광전 변환층(O_PCL)은 수광 소자(OPD)로 입사되는 광에 대응하는 전기적 신호를 생성한다. 광전 변환층(O_PCL)은 입사되는 광의 에너지를 흡수하여 전하를 생성할 수 있다. 예를 들어, 광전 변환층(O_PCL)은 광 민감성 반도체 물질을 포함할 수 있다.
광전 변환층(O_PCL)에 생성된 전하는 센싱 애노드 전극(O_AE)과 센싱 캐소드 전극(O_CA) 사이의 전계를 변화시킨다. 수광 소자(OPD)에 광이 입사되는지 여부, 수광 소자(OPD)에 입사되는 광의 양, 및 세기에 따라 광전 변환층(O_PCL)에 생성되는 전하의 양이 달라질 수 있다. 이에 따라, 센싱 애노드 전극(O_AE)과 센싱 캐소드 전극(O_CA) 사이에 형성된 전계가 달라질 수 있다. 본 발명에 따른 수광 소자(OPD)는 센싱 애노드 전극(O_AE)과 센싱 캐소드 전극(O_CA) 사이의 전계의 변화를 통해 사용자(US, 도 1 참조)의 지문 정보를 획득할 수 있다. 다만, 이는 예시적으로 도시한 것이고, 수광 소자(OPD)는 광전 변환층(O_PCL)을 활성층으로 하는 포토 트랜지스터를 포함할 수도 있다. 이때, 수광 소자(OPD)는 포토 트랜지스터에 흐르는 전류량을 감지하여 지문 정보를 획득할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 수광 소자(OPD)는 광량의 변화에 대응하여 전기적 신호를 생성할 수 있는 다양한 광전 변환 소자를 포함할 수 있으며, 어느 하나의 실시예로 한정되지 않는다.
소자층(DP_ED) 위로는 봉지층(TFE)이 배치된다. 봉지층(TFE)은 적어도 무기층 또는 유기층을 포함한다. 본 발명의 일 실시예에서 봉지층(TFE)은 2개의 무기층과 그 사이에 배치된 유기층을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 박막 봉지층은 교번하게 적층된 복수 개의 무기층들과 복수 개의 유기층들을 포함할 수 있다.
봉지 무기층은 수분/산소로부터 레드, 그린 및 블루 발광 소자들(ED_R, ED_G, ED_B) 및 수광 소자(OPD)를 보호하고, 봉지 유기층은 먼지 입자와 같은 이물질로부터 레드, 그린 및 블루 발광 소자(ED_R, ED_G, ED_B) 및 수광 소자(OPD)를 보호한다. 봉지 무기층은 실리콘 나이트라이드(SiNw)층, 실리콘 옥시 나이트라이드(SiON)층, 실리콘 옥사이드(SiOx)층, 티타늄 옥사이드(TiOy)층, 또는 알루미늄 옥사이드(AlOz)층 등을 포함할 수 있고, 이에 특별히 제한되지 않는다. 봉지 유기층은 아크릴 계열 유기층을 포함할 수 있고, 특별히 제한되지 않는다.
표시 장치(DD)는 표시 패널(DP) 상에 배치된 입력 감지층(ISP), 입력 감지층(ISP) 상에 배치된 컬러 필터층(CFL) 및 윈도우(WM)를 포함한다.
입력 감지층(ISP)은 봉지층(ENP) 상에 직접 배치될 수 있다. 입력 감지층(ISP)은 제1 도전층(ICL1), 제2 감지 절연층(IIL2), 제2 도전층(ICL2), 제3 감지 절연층(IIL3)을 포함한다. 제1 도전층(ICL1)은 봉지층(ENP) 상에 배치될 수 있다. 도 7A에서는 제1 도전층(ICL1)이 봉지층(ENP) 상에 직접 배치된 구조를 도시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 입력 감지층(ISP)은 제1 도전층(ICL1)과 봉지층(ENP) 사이에 배치되는 제1 감지 절연층(IIL1)을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 봉지층(ENP)은 제1 감지 절연층(IIL1)에 의해 커버되고, 제1 도전층(ICL1)은 제1 감지 절연층(IIL1) 상에 배치될 수 있다. 본 발명의 일 예로, 제1 감지 절연층(IIL1)은 무기 절연 물질을 포함할 수 있다.
제2 감지 절연층(IIL2)은 제1 도전층(ICL1)을 커버할 수 있다. 제2 도전층(ICL2)은 제2 감지 절연층(IIL2) 상에 배치된다. 입력 감지층(ISP)이 제1 및 제2 도전층들(ICL1, ICL2)을 포함하는 구조를 도시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 입력 감지층(ISP)은 제1 및 제2 도전층들(ICL1, ICL2) 중 하나 만을 포함할 수 있다.
제2 도전층(ICL2) 위에는 제3 감지 절연층(IIL3)이 배치될 수 있다. 제3감지 절연층(IIL3)은 유기 절연 물질을 포함할 수 있다. 제3 감지 절연층(IIL3)은 수분/산소로부터 제1 및 제2 도전층(ICL1, ICL2)을 보호하고, 이물질로부터 제1 및 제2 도전층(ICL1, ICL2)을 보호하는 역할을 할 수 있다.
입력 감지층(ISP) 상에는 컬러 필터층(CFL)이 배치될 수 있다. 컬러 필터층(CFL)은 제3 감지 절연층(IIL3) 상에 직접 배치될 수 있다. 컬러 필터층(CFL)은 제1 컬러 필터(CF_R), 제2 컬러 필터(CF_G), 및 제3 컬러 필터(CF_B)를 포함할 수 있다. 제1 컬러 필터(CF_R)는 제1 색을 갖고, 제2 컬러 필터(CF_G)는 제2 색을 갖고, 제3 컬러 필터(CF_B)는 제3 색을 갖는다. 본 발명의 일 예로, 제1 색은 레드이고, 제2 색은 그린이며, 제3 색은 블루일 수 있다.
컬러 필터층(CFL)은 더미 컬러 필터(DCF)를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 일 예로, 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 내지 제3 컬러 필터(CF_R, CF_G, CF_B) 중 하나와 동일한 색을 가질 수 있다. 본 발명의 일 예로, 더미 컬러 필터(DCF)는 제2 컬러 필터(CF_G)와 동일하게 그린 컬러를 가질 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 컬러 필터층(CFL)은 제1 내지 제3 컬러 필터들(CF_R, CF_G, CF_B)만을 포함하고, 더미 컬러 필터(DCF)를 포함하지 않을 수도 있다.
컬러 필터층(CFL)은 광 차단층(BM)을 더 포함할 수 있다. 광 차단층(BM)은 비화소 영역(NPA)에 대응하여 배치될 수 있다. 광 차단층(BM)은 비화소 영역(NPA)에서 제1 및 제2 도전층(ICL1, ICL2)과 중첩하도록 배치될 수 있다. 본 발명의 일 예로, 광 차단층(BM)은 비화소 영역(NPA), 제1 내지 제3 비발광 영역(NPXA-G, NPXA-B, NPXA-R) 및 비센싱 영역(NSA)과 중첩할 수 있다. 광 차단층(BM)은 제1 내지 제3 발광 영역(PXA-R, PXR-G, PXA-B) 및 센싱 영역(SA)과 비중첩할 수 있다.
본 발명의 일 예로, 광 차단층(BM)은 차광부(SHP) 및 차광부(SHP)로부터 소자 정의막(PDL)을 향하여 돌출된 돌출부(PJP)를 포함한다. 본 발명의 일 예로, 차광부(SHP)는 제3 감지 절연층(IIL3) 상에 배치된다. 차광부(SHP)에는 발광 소자(ED)와 중첩하는 제1 차광 개구부(B_OP1) 및 수광 소자(OPD)와 중첩하는 제2 차광 개구부(B_OP2)가 정의된다. 본 발명의 일 예로, 제1 차광 개구부(B_OP1)는 레드 발광 소자(ED_R)와 중첩하는 제1 서브 개구부(B_OP1r), 그린 발광 소자(ED_G)와 중첩하는 제2 서브 개구부(B_OP1g) 및 블루 발광 소자(ED_B)와 중첩하는 제3 서브 개구부(B_OP1b)를 포함한다. 차광부(SHP)에는 제1 내지 제3 서브 개구부들(B_OP1r, B_OP1g, B_OP1b) 및 제2 차광 개구부(B_OP2)가 정의된다. 차광부(SHP)는 평면 상에서 소자 정의막(PDL)과 중첩한다. 돌출부(PJP)는 비화소 영역(NPA)에 대응하여 배치될 수 있다. 돌출부(PJP)는 비화소 영역(NPA) 및 비센싱 영역(NSA)과 중첩하도록 배치될 수 있다. 돌출부(PJP)는 평면 상에서 센싱 영역(SA)을 둘러쌀 수 있다. 돌출부(PJP)의 형상 및 배치에 대하여는 도 8a 내지 도 9c에 대한 설명에서 후술하도록 한다.
컬러 필터층(CFL)은 오버 코팅층(OCL)을 더 포함할 수 있다. 오버 코팅층(OCL)은 유기 절연 물질을 포함할 수 있다. 오버 코팅층(OCL)은 제1 내지 제3 컬러 필터들(CF_R, CF_G, CF_B) 사이의 단차를 제거할 수 있을 정도의 두께로 제공될 수 있다. 오버 코팅층(OCL)은 제1 내지 제3 컬러 필터들(CF_R, CF_G, CF_B) 및 더미 컬러 필터(DCF) 사이의 단차를 제거할 수 잇을 정도의 두께로 제공될 수 있다. 오버 코팅층(OCL)은 소정의 두께를 가지고 컬러 필터층(CFL)의 상부면을 평탄화시킬 수 있는 물질이라면 특별히 제한되지 않고 포함할 수 있으며, 예를 들어, 아크릴레이트 계열의 유기물을 포함할 수 있다.
윈도우(WM)는 컬러 필터층(CFL) 상에 배치될 수 있다.
도 7b를 참조하면, 표시 장치(DD)가 동작하면, 레드, 그린 및 블루 발광 소자들(ED_R, ED_G, ED_B) 각각은 광을 출력한다. 레드 발광 소자들(ED_R)은 레드 파장대의 레드광을 출력하고, 그린 발광 소자들(ED_G)은 그린 파장대의 그린광을 출력하며, 블루 발광 소자들(ED_B)은 블루 파장대의 블루광을 출력한다. 이하, 도 7a와 설명한 구성과 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하고, 설명은 생략하도록 한다.
본 발명의 일 예로, 수광 소자(OPD)는 레드, 그린 및 블루 발광 소자들(ED_R, ED_G, ED_B) 중 특정 발광 소자들(예를 들어, 그린 발광 소자들(ED_G))로부터 광을 수신할 수 있다. 즉, 광감지 소자(OPD)는 그린 발광 소자들(ED_G)로부터 출력되는 제1 광(Lg1)이 사용자의 지문에 의해 반사된 제1 서브 광(Lg2)을 수신할 수 있다. 제1 광(Lg1) 및 제1 서브 광(Lg2)은 그린 파장대의 그린 광일 수 있다. 수광 소자(OPD)의 상부에는 더미 컬러 필터(DCF)가 배치된다. 더미 컬러 필터(DCF)는 녹색을 가질 수 있다. 따라서, 제1 서브 광(Lg2)은 더미 컬러 필터(DCF)를 통과하여 수광 소자(OPD)로 입사될 수 있다.
한편, 레드 및 블루 발광 소자들(ED_R, ED_B)로부터 출력되는 제2 광(Lr1) 및 제3 광(Lb1) 역시 사용자(US)의 손에 의해 반사될 수 있다. 예를 들어, 레드 발광 소자(ED_R)로부터 출력되는 제2 광(Lr1)이 사용자(US)의 손에 의해 반사된 광을 제2 서브 광(Lr2)으로 정의할 때, 제2 광(Lr1) 및 제2 서브 광(Lr2)은 레드 파장대의 레드 광일 수 있다. 제2 서브 광(Lr2)은 더미 컬러 필터(DCF)에 의해 흡수될 수 있다. 따라서, 제2 서브 광(Lr2)은 더미 컬러 필터(DCF)를 통과하지 못하여 수광 소자(OPD)로 입사될 수 없다. 이와 마찬가지로 블루 발광 소자(ED_B)로부터 출력되는 제3 광(Lb1)이 사용자(US)의 손에 의해 반사된 광을 제3 서브 광(Lb2)으로 정의할 때, 제3 광(Lb1) 및 제3 서브 광(Lb2)은 블루 파장대의 블루 광일 수 있다. 제3 서브 광(Lb2)은 더미 컬러 필터(DCF)에 의해 흡수될 수 있다. 따라서, 제3 서브 광(Lb2)은 더미 컬러 필터(DCF)를 통과하지 못하여 수광 소자(OPD)로 입사될 수 없다. 따라서, 수광 소자(OPD)에는 제1 서브 광(Lg2) 만이 제공될 수 있다. 수광 소자(OPD)는 입사된 제1 서브 광(Lg2)에 대응하고 광전하들을 생성하고, 이를 토대로 사용자(US)의 지문 정보등을 측정할 수 있다.
도 8a 내지 도 8d는 본 발명의 일 실시예에 따른 돌출부를 설명하기 위한 도 7a에 도시된 AA` 영역의 확대 단면도들이다. 이하, 도 7a 및 도 7b를 참조하여 설명한 구성과 동일한 구성에 대하여는 동일한 도면 부호를 부여하고 설명은 생략하도록 한다. 또한, 설명의 편의를 위하여 입력 감지층(ISP)에 포함된 제1 및 제2 도전층들(ICL1, ICL2, 도 7a 참조)은 미도시하였다.
도 8a를 참조하면, 소자 정의막(PDL) 중 수광 소자(OPD)와 그린 발광 소자(ED_G) 사이에 배치되는 소자 정의막은 수광 소자(OPD)와 인접한 제1 정의 영역(FDA1) 및 제1 정의 영역(FDA1) 및 그린 발광 소자(ED_G) 사이에 배치된 제2 정의 영역(FDA2)을 포함한다. 본 발명의 일 예로, 돌출부(PJP_a)는 제1 정의 영역(FDA1) 내에 배치된다. 본 발명의 일 예로, 제2 서브 개구부(B_OP1g)와 제2 차광 개구부(B_OP2)는 제2 방향(DR2)의 반대 방향으로 배열된다. 본 발명의 일 예로, 제2 방향(DR2)의 반대 방향을 제1 기준 방향이라 할 때, 제1 정의 영역(FDA1)의 제1 기준 방향으로의 제1 폭(WD1)은 제2 정의 영역(FDA2)의 제2 기준 방향으로의 제2 폭(WD2)과 같을 수 있다.
본 발명의 일 예로, 광 차단층(BM_a)은 차광부(SHP) 및 돌출부(PJP_a)를 포함한다. 컬러 필터층(CFL_a)은 광 차단층(BM_a), 컬러 필터(CF) 및 오버 코팅층(OCL)을 포함한다.
돌출부(PJP_a)는 차광부(SHP)로부터 소자 정의막(PDL)을 향하여 돌출된 형상을 갖는다. 구체적으로, 소자 정의막(PDL) 상에 봉지층(ENP), 입력 감지층(ISP_a) 및 컬러 필터층(CFL_a)이 제1 방향(DR1)으로 순차적으로 배치될 때, 돌출부(PJP_a)는 차광부(SHP)로부터 제1 방향(DR1)의 반대 방향으로 돌출되어 형성된다.
본 발명의 일 예로, 제3 감지 절연층(IIL3_a)은 돌출부(PJP_a)에 대응하여 형성된 홈(GV_a)을 포함한다. 돌출부(PJP_a)는 홈(GV_a)에 수용된다. 본 발명의 일 예로, 제1 정의 영역(FDA1)은 제2 정의 영역(FDA2)과 인접한 제1 영역(AR1), 수광 소자(OPD)와 인접한 제2 영역(AR2) 및 제1 영역(AR1)과 제2 영역(AR2) 사이에 배치된 제2 영역(AR3)을 포함한다. 본 발명의 일 예로, 제1 영역(AR1)은 제1 정의 영역(FDA2)과 맞닿는 영역이고, 제2 영역(AR2)은 수광 소자(OPD)와 맞닿는 영역일 수 있다.
돌출부(PJP_a)는 제1 영역(AR1) 및 제3 영역(AR3)과 중첩되도록 배치된다. 본 발명의 일 예로, 돌출부(PJP_a)는 제2 영역(AR2)과 중첩하지 않는다.
본 발명의 일 예로, 차광부(SHP) 및 돌출부(PJP_a)는 블랙 매트릭스일 수 있다. 차광부(SHP) 및 돌출부(PJP_a)는 흑색 안료 또는 흑색 염료를 포함하는 유기 차광 물질 또는 무기 차광 물질을 포함하여 형성될 수 있다. 차광부(SHP)와 돌출부(PJP_a)는 동일한 물질을 포함할 수 있다. 차광부(SHP)와 돌출부(PJP_a)는 동일 공정을 통하여 동시에 형성될 수도 있다. 다만, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 차광부(SHP)와 돌출부(PJP_a)는 연속 공정에 의하여 형성될 수도 있다.
본 발명의 일 예로, 차광부(SHP)는 빛샘 현상을 방지하고, 제1 내지 제3 컬러 필터들(CF_R, CF_G, CF_B, 도 7a 참조) 사이의 경계를 구분하는 것일 수 있다. 차광부(SHP)는 제1 내지 제3 컬러 필터들(CF_R, CF_G, CF_B) 및 더미 컬러 필터(DCF) 간의 경계를 구분하는 것일 수 있다. 도 8a에서 차광부(SHP)는 제2 컬러 필터(CF_G)와 더미 컬러 필터(DCF) 간의 경계를 구분한다. 그러나, 그린 발광 소자(ED_G)에서 차광부(SHP)로 제공되는 광 중 일부는 차광부(SHP)에서 반사되어 수광 소자(ODP)로 제공될 수 있다. 이 경우, 수광 소자(OPD)는 사용자(US, 도 1 참조)의 손에 의해 반사된 광이 아닌 광을 제공받으므로, 사용자(US)의 지문 정보등의 측정 신뢰도가 낮아질 수 있다.
돌출부(PJP_a)는 발광 소자(ED, 도 7a)에서 출력된 광이 차광부(SHP)에 의해 반사되어 수광 소자(OPD)로 제공되는 것을 방지하기 위한 것일 수 있다. 돌출부(PJP_a)는 발광 소자(ED)에서 출력된 광 중 차광부(SHP)에 의해 반사된 광이 수광 소자(OPD)로 제공되는 광 경로와 중첩되도록 배치될 수 있다. 도 8a에서 돌출부(PJP_a)는 그린 발광 소자(ED_G)에서 출력된 광이 차광부(SHP)에 의해 반사되어 수광 소자(OPD)로 제공되는 것을 방지하기 위한 것이다. 이하, 도 8a에 도시된 돌출부(PJP_a)를 기준으로 설명한다.
본 발명의 일 예로, 수광 소자(OPD)의 제1 기준 방향으로의 길이를 제3 폭(WD3), 그린 발광 소자(ED_G)의 제1 기준 방향으로의 길이를 제4 폭(WD4)이라 지칭할 수 있다. 제1 정의 영역(FDA1)과 제2 정의 영역(FDA2)이 맞닿는 지점을 기준 지점이라고 할 수 있다. 광 차단층(BM_a)이 돌출부(PJP_a)를 포함하지 않는 경우, 그린 발광 소자(ED_G)에서 출력되는 광 중 차광부(SHP)의 기준 지점부터 제1 기준 방향으로 제3 폭(WD3)의 절반까지 제공되는 광이 차광부(SHP)에 의해 반사되어 수광 소자(OPD)로 제공될 수 있다. 또한, 그린 발광 소자(ED_G)에서 출력되는 광 중 차광부(SHP)의 기준 지점부터 제1 기준 방향의 반대 방향으로 제4 폭(WD4)의 절반까지 제공되는 광이 차광부(SHP)에 의해 반사되어 수광 소자(OPD)로 제공될 수 있다.
그러나, 광 차단층(BM_a)이 돌출부(PJP_a)를 포함하지 않는 경우와 비교하여, 광 차단층(BM_a)이 돌출부(PJP_a)를 포함하는 경우 그린 발광 소자(ED_G)에서 출력된 광 중 차광부(SHP)에 의해 반사되어 수광 소자(OPD)로 제공되는 광의 양이 줄어든다. 본 발명의 일 예로, 광 차단층(BM_a)이 돌출부(PJP_a)를 포함하는 경우, 그린 발광 소자(ED_G)와 돌출부(PJP_a) 간의 제1 방향(DR1)으로의 거리가, 그린 발광 소자(ED_G)와 차광부(SHP) 간의 제1 방향(DR1)으로의 거리보다 가깝다. 따라서 그린 발광 소자(ED_G)에서 출력된 광이 차광부(SHP)에 의해 반사된 후 수광 소자(OPD)로 제공되기까지 필요한 거리를 이동할 수 없게 된다. 따라서 그린 발광 소자(ED_G)에서 출력된 광 중 차광부(SHP)에 의해 반사되어 수광 소자(OPD)로 제공되는 광의 양이 줄어든다. 또한, 그린 발광 소자(ED_G)에서 출력된 광 중 차광부(SHP)의 기준 지점으로부터 제1 기준 방향의 반대 방향에서 반사된 광의 광 경로는, 돌출부(PJP_a)에 의해 가로막혀 수광 소자(OPD)로 제공되지 못한다. 따라서 그린 발광 소자(ED_G)에서 출력된 광 중 차광부(SHP)에 의해 반사되어 수광 소자(OPD)로 제공되는 광의 양이 줄어든다.
본 발명의 일 예로, 돌출부(PJP_a)의 제1 기준 방향으로의 폭(PWD_a, 이하 돌출폭이라 지칭함)은 제3 폭(WD3)의 절반과 같거나 작을 수 있다. 그린 발광 소자(ED_G)로부터 차광부(SHP)의 기준 지점으로부터 제1 기준 방향으로 제3 폭(WD3)의 절반보다 먼 지점에 제공된 광을 제1 입사광(Lg1_a)이라 하고, 차광부(SHP)에 의해 반사된 제1 입사광(Lg1_a)을 제1 반사광(Lg3_a)이라 지칭한다. 제1 반사광(Lg3_a)은 돌출부(PJP_a)가 없더라도 스넬의 법칙에 의하여 수광 소자(OPD)에 제공되지 못한다. 따라서, 돌출부(PJP_a)의 돌출폭(PWD_a)은 제3 폭(WD3)의 절반과 같거나, 혹은 작을 수 있다.
돌출부(PJP_a)는 제1 방향(DR1)의 반대 방향으로 소자 정의막(PDL)을 향하여 돌출되어 있다. 제1 방향(DR1)의 반대 방향을 제2 기준 방향이라고 할 때, 돌출부(PJP_a)의 제2 기준 방향으로의 높이(PHT_a, 이하 돌출 높이라 지칭함)은 제4 폭(WD4)의 절반에 비례한다. 다만, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 돌출부(PJP_a)의 높이는 제4 폭(WD4)의 길이와 제3 폭(WD3)의 길이의 차의 절반에 비례할 수도 있다. 본 발명의 일 예로, 그린 발광 소자(ED_G) 중 제2 정의 영역(FDA2)과 맞닿지 않은 일단에서 제공된 광을 제4 입사광(Lg1_d)이라 할 때, 제4 입사광(Lg1_d)이 차광부(SHP)에서 입사되는 각을 최대 입사각(AN)이라 지칭한다. 이때, 돌출부(PJP_a)의 높이는 최대 입사각(AN)의 크기에 반비례할 수 있다.
본 발명의 일 예로, 그린 발광 소자(ED_G)로부터 돌출부(PJP_a)를 향해 제공된 광을 제2 입사광(Lg1_b)이라 하고, 돌출부(PJP_a)에 의해 반사된 제2 입사광(Lg1_b)을 제2 반사광(Lg3_b)이라 지칭한다. 제2 반사광(Lg3_b)은 수광 소자(OPD)에 제공될 수도 있다. 그러나, 이 경우에도 그린 발광 소자(ED_G)로부터 제공되는 제3 입사광(Lg1_c) 및 제4 입사광(Lg1_d)이 돌출부(PJP_a)에 의해 가로막혀 수광 소자(OPD)로 제공되지 못하므로, 수광 소자(OPD)의 사용자(US)의 지문 정보의 측정 신뢰도를 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명을 통하여 그린 발광 소자(ED_G)에서 출력된 광이 돌출부(PJP_a)에 의해 반사될 경우, 수광 소자(OPD)로 제공되기까지의 광의 경로가 줄어들어, 수광 소자(OPD)로 제공되는 광이 줄어들 수도 있다.
도 8b를 참조하면, 광 차단층(BM_b)은 차광부(SHP) 및 돌출부(PJP_b)를 포함한다. 컬러 필터층(CFL_b)은 광 차단층(BM_b), 컬러 필터(CF) 및 오버 코팅층(OCL)을 포함한다. 이하, 도 8a를 참조하여 설명한 구성과 동일한 구성에 대하여는 동일한 도면 부호를 부여하고, 설명은 생략하도록 한다.
본 발명의 일 예로, 입력 감지층(ISP_b)은 제4 감지 절연층(IIL4)을 더 포함한다. 제4 감지 절연층(IIL4)은 제3 감지 절연층(IIL3) 상에 배치될 수 있다. 제4 감지 절연층(IIL4)은 돌출부(PJP_b)에 대응하여 형성된 홈(GV_b)을 포함한다. 본 발명의 일 예로, 홈(GV_b)은 제4 감지 절연층(IIL4)을 관통하여 형성될 수도 있다. 돌출부(PJP_b)는 홈(GV_b)에 수용된다. 다만, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 제3 감지 절연층(IIL3) 및 제4 감지 절연층(IIL4)은 동일한 층이고, 홈(GV_b)은 제3 감지 절연층(IIL3)을 관통하여 형성될 수도 있다.
도 8a에 도시된 돌출부(PJP_a)의 돌출 높이(PHT_a)보다, 도 8b에 도시된 돌출부(PJP_b)의 돌출 높이(PHT_b)가 더 높다. 돌출부(PJP_b)의 돌출 높이가 높아질수록, 그린 발광 소자(ED_G)에서 제공된 입사광 중 차광부(SHP)의 기준 지점으로부터 제1 기준 방향의 반대 방향에 있는 지점에서 반사된 광이 수광 소자(OPD)로 제공되는 것을 방지하는 효과가 커질 수 있다.
본 발명의 일 예로, 그린 발광 소자(ED_G)로부터 차광부(SHP)의 기준 지점으로부터 제1 기준 방향으로 제3 폭(WD3)의 절반보다 먼 지점에 제공된 광을 제5 입사광(Lg1_e)이라 하고, 차광부(SHP)에 의해 반사된 제5 입사광(Lg1_e)을 제3 반사광(Lg3_c)이라 지칭한다. 그린 발광 소자(ED_G)로부터 돌출부(PJP_b)를 향해 제공된 광을 제6 입사광(Lg1_f)이라 하고, 돌출부(PJP_b)에 의해 반사된 제6 입사광(Lg1_f)을 제4 반사광(Lg3_d)이라 지칭한다. 그린 발광 소자(ED_G)로부터 제공되는 입사광 중 차광부(SHP)에 의해 반사되더라도 돌출부(PJP_b)에 의해 가로막히는 광을 제7 입사광(Lg1_g) 및 제8 입사광(Lg1_h)이라 지칭한다. 돌출부(PJP_b)에 의해 제4 반사광(Lg3_d)이 수광 소자(OPD)에 제공될 수도 있다. 그러나, 이 경우에도 그린 발광 소자(ED_G)로부터 제공되는 제7 입사광(Lg1_g) 및 제8 입사광(Lg1_h)이 돌출부(PJP_b)에 의해 가로막혀 수광 소자(OPD)로 제공되지 못하므로, 수광 소자(OPD)의 사용자(US)의 지문 정보의 측정 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
도 8c를 참조하면, 광 차단층(BM_c)은 차광부(SHP) 및 돌출부(PJP_c)를 포함한다. 컬러 필터층(CFL_c)은 광 차단층(BM_c), 컬러 필터(CF) 및 오버 코팅층(OCL)을 포함한다. 이하, 도 8a 및 도 8b를 참조하여 설명한 구성과 동일한 구성에 대하여는 동일한 도면 부호를 부여하고, 설명은 생략하도록 한다.
본 발명의 일 예로, 입력 감지층(ISP_c)에 포함된 제3 감지 절연층(IIL3)은 돌출부(PJP_c)에 대응하여 형성된 홈(GV_c)을 포함한다. 돌출부(PJP_c)는 홈(GV_c)에 수용된다.
도 8a에 도시된 돌출부(PJP_a)의 돌출폭(PWD_a)보다, 도 8c에 도시된 돌출부(PJP_c)의 돌출폭(PWD_b)이 더 크다. 본 발명의 일 예로, 돌출부(PJP_c)는 제1 정의 영역(FDA1) 및 제2 정의 영역(FDA2)에 중첩할 수 있다. 돌출부(PJP_c)는 기준 지점으로부터 제1 기준 방향 및 제1 기준 방향의 반대 방향으로 연장된 형상을 가질 수 있다. 돌출부(PJP_c)는 제1 정의 영역(FDA1)에서 제1 영역(AR1)과 중첩할 수 있다. 돌출부(PJP_c)는 제1 정의 영역(FDA1)에서 제1 영역 및 제2 영역(AR1, AR2)과 중첩할 수 있다. 미도시되었지만, 돌출부(PJP_c)는 제2 정의 영역(FDA2) 내에서는 제1 정의 영역(FDA1)과 인접한 영역과 중첩하고, 그린 발광 소자(ED_G)와 인접한 영역과는 중첩하지 않는다.
돌출부(PJP_c)가 제1 정의 영역(FDA1) 및 제2 정의 영역(FDA2) 내에 배치될 경우, 그린 발광 소자(ED_G)에서 출력된 광 중 차광부(SHP)의 기준 지점으로부터 제1 기준 방향의 반대 방향에서 반사된 광이 수광 소자(OPD)로 제공되기까지 필요한 거리를 이동할 수 없게 된다. 따라서, 수광 소자(OPD)의 사용자(US)의 지문 정보의 측정 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 예로, 그린 발광 소자(ED_G)로부터 차광부(SHP)의 기준 지점으로부터 제1 기준 방향으로 제3 폭(WD3)의 절반보다 먼 지점에 제공된 광을 제9 입사광(Lg1_i)이라 하고, 차광부(SHP)에 의해 반사된 제9 입사광(Lg1_i)을 제5 반사광(Lg3_e)이라 지칭한다. 그린 발광 소자(ED_G)로부터 돌출부(PJP_c)를 향해 제공된 광을 제10 입사광(Lg1_j) 및 제11 입사광(Lg1_k)이라 하고, 돌출부(PJP_c)에 의해 반사된 제10 입사광(Lg1_j)을 제6 반사광(Lg3_f), 돌출부(PJP_c)에 의해 반사된 제11 입사광(Lg1_k)을 제7 반사광(Lg3_g)이라 지칭한다. 그린 발광 소자(ED_G)로부터 제공되는 입사광 중 차광부(SHP)에 의해 반사되더라도 돌출부(PJP_c)에 의해 가로막히는 광을 제12 입사광(Lg1_l) 및 제13 입사광(Lg1_m)이라 지칭한다. 돌출부(PJP_c)에 의해 제6 반사광(Lg3_f)이 수광 소자(OPD)에 제공될 수도 있다. 그러나, 이 경우에도 돌출부(PJP_c)에 의해 반사된 제7 반사광(Lg3_g) 및 그린 발광 소자(ED_G)로부터 제공되는 제12 입사광(Lg1_l) 및 제13 입사광(Lg1_m)이 돌출부(PJP_c)에 의해 가로막혀 수광 소자(OPD)로 제공되지 못하므로, 수광 소자(OPD)의 사용자(US)의 지문 정보의 측정 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
도 8d를 참조하면, 광 차단층(BM_d)은 차광부(SHP) 및 돌출부(PJP_d)를 포함한다. 컬러 필터층(CFL_d)은 광 차단층(BM_d), 컬러 필터(CF) 및 오버 코팅층(OCL)을 포함한다. 이하, 도 8a, 도 8b 및 도 8c를 참조하여 설명한 구성과 동일한 구성에 대하여는 동일한 도면 부호를 부여하고, 설명은 생략하도록 한다.
본 발명의 일 예로, 입력 감지층(ISP_d)에 포함된 제3 감지 절연층(IIL3)은 돌출부(PJP_d)에 대응하여 형성된 복수의 홈들(GV_d, GV_e)을 포함한다. 돌출부(PJP_d)는 홈들(GV_d, GV_e)에 수용된다. 구체적으로, 돌출부(PJP_d)는 제1 서브 돌출부(SPJP1) 및 제2 서브 돌출부(SPJP2)를 포함한다. 제1 서브 돌출부(SPJP1) 및 제2 서브 돌출부(SPJP2)는 제1 기준 방향으로 이격되어 배치된다. 제1 서브 돌출부(SPJP1)는 제1 홈(GV_d)에 수용되고, 제2 서브 돌출부(SPJP2)는 제2 홈(GV_e)에 수용된다.
본 발명의 일 예로, 제1 서브 돌출부(SPJP1)의 제1 기준 방향으로의 길이는 제1 서브 폭(SWD1)이다. 제2 서브 돌출부(SPJP2)의 제1 기준 방향으로의 길이는 제2 서브 폭(SWD2)이다. 제1 서브 돌출부(SPJP1)와 제2 서브 돌출부(SPJP2)가 제1 기준 방향으로 이격된 길이는 제3 서브 폭(SWD3)이다. 본 발명의 일 예로, 제1 내지 제3 서브 폭들(SWD1, SWD2, SWD3)의 합은 제3 폭(WD3)의 절반과 같거나 작을 수 있다.
본 발명의 일 예로, 도 8a에 도시된 돌출부(PJP_a)의 돌출폭(PWD_a)과 도 8d에 도시된 제1 내지 제3 서브 폭들(SWD1, SWD2, SWD3)의 합은 같을 수 있다.
본 발명의 일 예로, 그린 발광 소자(ED_G)로부터 제1 서브 돌출부(SPJP1)를 향해 제공된 광을 제14 입사광(Lg1_n)이라 하고, 제1 서브 돌출부(SPJP1)에 의해 반사된 제14 입사광(Lg1_n)을 제8 반사광(Lg3_h)이라 지칭한다. 그린 발광 소자(ED_G)로부터 제공되는 입사광 중 제1 서브 돌출부(SPJP1)와 제2 서브 돌출부(SPJP2) 사이로 제공되어 가로막히는 광을 제15 입사광(Lg1_o)이라 한다.
제1 서브 돌출부(SPJP1)에 의해 제8 반사광(Lg3_h)이 수광 소자(OPD)로 제공될 수도 있다. 그러나, 이 경우에도 제15 입사광(Lg1_o)이 수광 소자(OPD)로 제공되지 못하므로, 수광 소자(OPD)의 사용자(US)의 지문 정보의 측정 신뢰도를 향상시킬 수 있다. 또한, 미도시하였지만, 제2 서브 돌출부에 의하여 가로막혀 수광 소자(OPD)로 제공되지 못하거나, 제1 및 제1 서브 돌출부들(SPJP1, SPJP2)에 의해 반사된 광이 수광 소자(OPD)로 제공되기까지 필요한 거리를 이동할 수 없게 되어 수광 소자(OPD)로 제공되지 못하는 경우도 존재할 수 있다. 따라서, 수광 소자(OPD)의 사용자(US)의 지문 정보의 측정 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 일 실시예에 따른 돌출부를 설명하기 위한 평면도들이다. 이하, 도 7a 및 도 8a에서 설명한 구성과 동일한 구성에 대하여는 동일한 도면 부호를 부여하고, 설명은 생략하도록 한다.
도 5 및 도 9a를 참조하면, 도 9a는 표시 패널(DP)의 일부 영역을 확대한 평면도이다. 표시 패널(DP)은 복수의 화소들(PX) 및 복수의 수광 센서들(FX)을 포함한다.
복수의 화소들(PX)은 각각이 반복되는 복수의 기준 화소 유닛(RPU)으로 그룹지어 질 수 있다. 본 발명의 일 예로, 각 기준 화소 유닛(RPU)은 4개의 화소, 즉 제1 화소(이하, 레드 화소), 2개의 제2 화소(이하, 제1 및 제2 그린 화소) 및 제3 화소(이하, 블루 화소)를 포함할 수 있다. 그러나, 각 기준 화소 유닛(RPU)에 포함되는 화소의 개수는 이에 한정되지 않는다. 대안적으로, 각 기준 화소 유닛(RPU)은 3개의 화소, 즉 레드 화소, 제1 그린 화소(또는 제2 그린 화소) 및 블루 화소를 포함할 수도 있다.
레드 화소는 제1 발광 소자(ED_R)(이하, 레드 발광 소자)를 포함하고, 제1 및 제2 그린 화소는 제2 발광 소자(ED_G1, ED_G2)(이하, 제1 및 제2 그린 발광 소자)를 각각 포함하며, 블루 화소는 제3 발광 소자(ED_B)(이하, 블루 발광 소자)를 포함한다. 본 발명의 일 예로, 레드 발광 소자(ED_R)는 제1 컬러광(예를 들면, 레드광)을 출력하고, 제1 및 제2 그린 발광 소자(ED_G1, ED_G2)는 제2 컬러광(예를 들면, 그린광)을 출력하며, 블루 발광 소자(ED_B)는 제3 컬러광(예를 들면, 블루광)을 출력한다.
제1 및 제2 방향(DR1, DR2) 상에서, 레드 발광 소자들(ED_R) 및 블루 발광 소자들(ED_B)은 서로 교대로 반복되어 배치될 수 있다. 제1 및 제2 그린 발광 소자들(ED_G1, ED_G2)은 서로 같은 행 상에 배치될 수 있다. 제1 및 제2 그린 발광 소자들(ED_G1, ED_G2) 각각은 제1 방향(DR1)을 따라 배열될 수 있다. 제1 및 제2 그린 발광 소자들(ED_G1, ED_G2)은 서로 다른 열 상에 배치될 수 있다. 제1 및 제2 그린 발광 소자들(ED_G1, ED_G2) 각각은 제2 방향(DR2)을 따라 교번적으로 배열될 수 있다. 제1 및 제2 그린 발광 소자들(ED_G1, ED_G2)은 제1 및 제2 방향(DR1, DR2) 상에서, 레드 발광 소자들(ED_R) 및 블루 발광 소자들(ED_B)과 서로 다른 행 및 서로 다른 열에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 예로, 레드 발광 소자(ED_R)는 제1 및 제2 그린 발광 소자(ED_G1, ED_G2)보다 큰 사이즈를 가질 수 있다. 또한, 블루 발광 소자(ED_B)는 레드 발광 소자(ED_R)보다 크거나 동일한 사이즈를 가질 수 있다. 발광 소자들(ED_R, ED_G1, ED_G2, ED_B) 각각의 사이즈는 이에 한정되지 않으며, 다양하게 변형하여 적용될 수 있다. 예컨대, 본 발명의 다른 실시예에서 발광 소자들(ED_R, ED_G1, ED_G2, ED_B)은 서로 동일한 사이즈를 가질 수도 있다.
제1 및 제2 그린 발광 소자(ED_G1, ED_G2)는 레드 및 블루 발광 소자(ED_R, ED_B)와 동일한 형상을 가질 수 있다. 본 발명의 일 예로, 레드 및 블루 발광 소자(ED_R, ED_B) 각각은, 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)의 길이가 동일한 팔각형 형상을 가질 수 있다. 즉, 레드 및 블루 발광 소자(ED_R, ED_B)는 서로 같거나 다른 사이즈를 가질 수 있으나, 동일한 형상을 갖는다.
제1 및 제2 그린 발광 소자(ED_G1, ED_G2) 각각은 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)의 길이가 동일한 팔각형 형상을 가질 수 있다. 본 발명의 일 예로, 제1 및 제2 그린 발광 소자(ED_G1, ED_G2)는 서로 동일한 사이즈 및 동일한 형상을 갖는다. 그러나, 발광 소자들(ED_R, ED_G1, ED_G2, ED_B)의 형상은 이에 제한되는 것은 아니다. 발광 소자들(ED_R, ED_G1, ED_G2, ED_B) 각각의 형상은 다양하게 변형될 수 있다. 본 발명의 일 예로, 발광 소자들(ED_R, ED_G1, ED_G2, ED_B) 각각은 원형 형상, 직사각형 형상 및 다이아몬드 형상 등을 가질 수도 있다.
복수의 수광 센서들(FX)은 각각이 반복되는 복수의 기준 화소 유닛(RPU)으로 그룹지어질 수 있다. 본 발명의 일 예로, 각 기준 화소 유닛(RPU)은 2개의 수광 센서, 즉 제1 수광 센서 및 제2 수광 센서를 포함할 수 있다. 그러나, 각 기준 화소 유닛(RPU)에 포함되는 수광 센서의 개수는 이에 한정되지 않는다. 대안적으로, 각 기준 화소 유닛(RPU)은 1개의 수광 센서 혹은 3개 이상의 수광 센서를 포함할 수 있다.
제1 수광 센서는 제1 수광 소자(OPD1)를 포함하고, 제2 수광 센서는 제2 수광 소자(OPD2)를 포함한다. 제1 및 제2 수광 소자들(OPD1, OPD2) 각각은 제2 방향(DR2) 상에서 레드 발광 소자(ED_R) 및 블루 발광 소자(ED_B) 사이에 배치된다. 제1 및 제2 수광 소자들(OPD1, OPD2) 각각은 제1 방향(DR1) 상에서 제1 그린 발광 소자(ED_G1) 또는 제2 그린 발광 소자(ED_G2)에 인접하여 배치될 수 있다. 본 발명의 일 예로, 제1 수광 소자(OPD1)는 제1 방향(DR1) 상에서 서로 인접한 두 개의 제1 그린 발광 소자(ED_G1) 사이에 배치된다. 제2 수광 소자(OPD2)는 제1 방향(DR1) 상에서 서로 인접한 두 개의 제2 그린 발광 소자(ED_G2) 사이에 배치된다.
제1 및 제2 수광 소자들(OPD1, OPD2) 각각은 동일한 사이즈 및 동일한 형상을 가질 수 있다. 제1 및 제2 수광 소자들(OPD1, OPD2) 각각은 레드 및 블루 발광 소자(ED_R, ED_B)보다 작은 사이즈를 가질 수 있다. 본 발명의 일 예로, 제1 및 제2 수광 소자들(OPD1, OPD2) 각각은 제1 및 제2 그린 발광 소자(ED_G1, ED_G2)와 같거나 유사한 사이즈를 가질 수 있다. 그러나, 제1 및 제2 수광 소자들(OPD1, OPD2) 각각의 사이즈는 특별히 한정되지 않으며, 다양하게 변형하여 적용될 수 있다. 제1 및 제2 수광 소자들(OPD1, OPD2) 각각은 레드 및 블루 발광 소자(ED_R, ED_B)와 다른 형상을 가질 수 있다. 본 발명의 일 예로, 제1 및 제2 수광 소자들(OPD1, OPD2) 각각은 직사각형 형상을 가질 수 있다. 제1 및 제2 수광 소자들(OPD1, OPD2) 각각은 제2 방향(DR2)보다 제1 방향(DR1)으로 긴 직사각형 형상을 가질 수 있다. 대안적으로, 제1 및 제2 수광 소자들(OPD1, OPD2) 각각은 제1 방향(DR1)과 제2 방향(DR2)으로 동일한 길이를 갖는 정사각형 형상을 가질 수도 있다.
도 8a 및 도 9a를 참조하면, 돌출부(PJP_a)는 제2 컬러 필터(CF_G)와 더미 컬러 필터(DCF) 사이에 배치된다. 이하, 제2 컬러 필터(CF_G)는 제1 서브 컬러 필터(CF_G), 더미 컬러 필터(DCF)는 제2 서브 컬러 필터(DCF)로 지칭하기로 한다.
돌출부(PJP_a)는 제1 서브 컬러 필터(CF_G)와 제2 서브 컬러 필터(DCF) 중 제2 서브 컬러 필터(DCF)와 인접하게 배치된다. 돌출부(PJP_a)는 평면 상에서 제2 서브 컬러 필터(DCF)를 둘러싼다.
본 발명의 일 예로, 돌출부(PJP_a)는 제1 차광 개구부(B_OP1, 도 7a 참조)와 제2 차광 개구부(B_OP2) 사이에 배치된다. 돌출부(PJP_a)는 평면 상에서 제2 차광 개구부(B_OP2)를 둘러싼다. 돌출부(PJP_a)는 제2 차광 개구부(B_OP2)와 중첩하지 않는다. 본 발명의 일 예로, 제1 차광 개구부(B_OP1)는 제1 서브 개구부(B_OP1r), 제2 서브 개구부(B_OP1g) 및 제3 서브 개구부(B_OP1b)를 포함한다. 돌출부(PJP_a)는 제1 서브 개구부(B_OP1r)와 제2 차광 개구부(B_OP2)의 사이, 제2 서브 개구부(B_OP1g)와 제2 차광 개구부(B_OP2)의 사이 및 제3 서브 개구부(B_OP1b)와 제2 차광 개구부(B_OP2) 사이에 배치될 수 있다. 본 발명의 일 예로, 돌출부(PJP_a)는 수광 소자(OPD)의 형상에 대응되는 형상으로 제2 차광 개구부(B_OP2)를 둘러쌀 수 있다. 본 발명의 일 예로, 수광 소자(OPD)가 제1 방향(DR1)의 길이가 제2 방향(DR2)의 길이보다 긴 사각 형상을 가질 경우, 돌출부(PJP_a)도 제1 방향(DR1)의 길이가 제2 방향(DR2)의 길이보다 긴 사각 형상으로 제2 차광 개구부(B_OP2)를 둘러쌀 수 있다.
본 발명의 일 예로, 도 8a 및 도 9a를 참조할 때, 제1 그린 발광 소자(ED_G1)와 제1 수광 소자(OPD1) 사이의 제1 정의 영역(이하 제1 그린 정의 영역이라 지칭함)의 길이(WD1g)와 제2 정의 영역(이하, 제2 그린 정의 영역이라 지칭함)의 길이(WD2g)는 동일할 수 있다. 이때, 돌출부(PJP_a)는 제1 그린 정의 영역 내에 배치된다. 레드 발광 소자(ED_R)와 제1 수광 소자(OPD1) 사이의 제1 정의 영역(이하 제1 레드 정의 영역이라 지칭함)의 길이(WD1r)와 제2 정의 영역(이하 제2 레드 정의 영역이라 지칭함)의 길이(WD2r)는 동일할 수 있다. 이때, 돌출부(PJP_a)는 제1 레드 정의 영역 내에 배치된다. 블루 발광 소자(ED_B)와 제1 수광 소자(OPD1) 사이의 제1 정의 영역(이하 제1 블루 정의 영역이라 지칭함)의 길이(WD1b)와 제2 정의 영역(이하 제2 블루 정의 영역이라 지칭함)의 길이(WD2b)는 동일할 수 있다. 이때, 돌출부(PJP_a)는 제1 블루 정의 영역 내에 배치된다.
도 8c 및 도 9b를 참조하면, 제1 그린 발광 소자(ED_G1)와 제1 수광 소자(OPD1) 사이의 제1 그린 정의 영역의 길이(WD1g)와 제2 그린 정의 영역의 길이(WD2g)는 동일할 수 있다. 이때, 돌출부(PJP_a)는 제1 그린 정의 영역 및 제2 그린 정의 영역 내에 배치된다. 레드 발광 소자(ED_R)와 제1 수광 소자(OPD1) 사이의 제1 레드 정의 영역의 길이(WD1r)와 제2 레드 정의 영역의 길이(WD2r)는 동일할 수 있다. 이때, 돌출부(PJP_a)는 제1 레드 정의 영역 및 제2 레드 정의 영역 내에 배치된다. 블루 발광 소자(ED_B)와 제1 수광 소자(OPD1) 사이의 제1 블루 정의 영역의 길이(WD1b)와 제2 블루 정의 영역의 길이(WD2b)는 동일할 수 있다. 이때, 돌출부(PJP_a)는 제1 블루 정의 영역 및 제2 블루 정의 영역 내에 배치된다.
도 8d 및 도 9c를 참조하면, 제1 그린 발광 소자(ED_G1)와 제1 수광 소자(OPD1) 사이의 제1 그린 정의 영역의 길이(WD1g)와 제2 그린 정의 영역의 길이(WD2g)는 동일할 수 있다. 이때, 돌출부(PJP_d)는 제1 그린 정의 영역 내에 배치된다. 구체적으로, 제1 서브 돌출부(SPJP1) 및 제2 서브 돌출부(SPJP2)는 제1 그린 정의 영역 내에 배치된다. 레드 발광 소자(ED_R)와 제1 수광 소자(OPD1) 사이의 제1 레드 정의 영역의 길이(WD1r)와 제2 레드 정의 영역의 길이(WD2r)는 동일할 수 있다. 이때, 돌출부(PJP_d)는 제1 레드 정의 영역 내에 배치된다. 구체적으로, 제1 서브 돌출부(SPJP1) 및 제2 서브 돌출부(SPJP2)는 제1 레드 정의 영역 내에 배치된다. 블루 발광 소자(ED_B)와 제1 수광 소자(OPD1) 사이의 제1 블루 정의 영역의 길이(WD1b)와 제2 블루 정의 영역의 길이(WD2b)는 동일할 수 있다. 이때, 돌출부(PJP_a)는 제1 블루 정의 영역 내에 배치된다. 구체적으로, 제1 서브 돌출부(SPJP1) 및 제2 서브 돌출부(SPJP2)는 제1 블루 정의 영역 내에 배치된다. 이때, 본 발명의 일 예로, 제1 서브 돌출부(SPJP1) 와 제2 서브 돌출부(SPJP2)는 서로 대응되는 형상을 가질 수 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 실시 예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
DD: 표시 장치 ENP: 봉지층
DP: 표시 패널 ISP: 입력 감지층
IM: 영상 PJP: 돌출부
BM: 광 차단층 FDA1: 제1 정의 영역
BL: 베이스층 FDA2: 제2 정의 영역
ED: 발광 소자 SPJP1: 제1 서브 돌출부
OPD: 수광 소자 SPJP2: 제2 서브 돌출부
DP_ED: 소자층 GV: 홈
PDL: 소자 정의막 DP_CL: 회로층
SHP: 차광부 CF: 컬러 필터
CFL: 컬러 필터층

Claims (29)

  1. 영상을 표시하는 표시 패널; 및
    상기 표시 패널 상에 배치되는 광 차단층을 포함하고,
    상기 표시 패널은,
    베이스층; 및
    상기 베이스층 상에 배치되고, 발광 소자, 수광 소자 및 상기 발광 소자와 상기 수광 소자 사이에 배치되는 소자 정의막을 포함하는 소자층을 포함하고,
    상기 광 차단층은,
    상기 발광 소자와 중첩하는 제1 차광 개구부 및 상기 수광 소자와 중첩하는 제2 차광 개구부가 정의되고, 평면 상에서 상기 소자 정의막과 중첩하는 차광부; 및
    상기 차광부로부터 상기 소자 정의막을 향하여 돌출된 돌출부를 포함하는 표시 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 표시 장치는,
    상기 표시 패널과 상기 광 차단층 사이에 배치된 입력 감지층을 더 포함하는 표시 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 입력 감지층은,
    도전층; 및
    상기 도전층 상에 배치된 절연층을 포함하는 표시 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 절연층은, 상기 돌출부에 대응하여 형성된 홈을 포함하고,
    상기 돌출부는, 상기 홈에 수용되는 표시 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 돌출부는, 상기 제1 차광 개구부와 상기 제2 차광 개구부 사이에 배치되는 표시 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 돌출부는, 상기 제2 차광 개구부를 둘러싸는 표시 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 소자 정의막은,
    상기 수광 소자와 인접한 제1 정의 영역 및 상기 발광 소자와 상기 제1 정의 영역 사이에 배치된 제2 정의 영역을 포함하고,
    상기 돌출부는,
    상기 제1 정의 영역 내에 배치되는 표시 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 차광 개구부와 상기 제2 차광 개구부가 배열된 방향을 제1 기준 방향이라고 할 때,
    상기 제1 정의 영역의 상기 제1 기준 방향으로의 제1 폭은, 상기 제2 정의 영역의 상기 제1 기준 방향으로의 제2 폭과 같은 표시 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제1 정의 영역은, 상기 제2 정의 영역과 맞닿는 제1 영역, 상기 수광 소자와 맞닿는 제2 영역 및 상기 제1 영역과 상기 제2 영역 사이에 배치된 제3 영역을 포함하고,
    상기 돌출부는,
    상기 제1 영역 및 상기 제3 영역과 중첩하는 표시 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 돌출부는, 상기 제2 영역과 중첩하지 않는 표시 장치.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 수광 소자의 상기 제1 기준 방향으로의 길이를 제3 폭이라고 할 때,
    상기 돌출부의 상기 제1 기준 방향으로의 폭은, 상기 제3 폭의 절반과 같거나 작은 표시 장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 돌출부는, 상기 제2 차광 개구부와 중첩하지 않는 표시 장치.
  13. 제9 항에 있어서,
    상기 수광 소자의 상기 제1 기준 방향으로의 길이를 제3 폭이라고 하고, 상기 발광 소자의 상기 제1 기준 방향으로의 길이를 제4 폭이라고 하며, 상기 돌출부가 상기 소자 정의막을 향하여 돌출된 방향을 제2 기준 방향이라고 할 때,
    상기 돌출부의 상기 제2 기준 방향으로의 높이는 상기 제4 폭과 상기 제3 폭의 차의 절반에 비례하는 표시 장치.
  14. 제9 항에 있어서,
    상기 돌출부가 상기 소자 정의막을 향하여 돌출된 방향을 제2 기준 방향이라고 할 때,
    상기 돌출부의 상기 제1 기준 방향으로의 폭은, 상기 돌출부의 상기 제2 기준 방향으로의 높이보다 큰 표시 장치.
  15. 제9 항에 있어서,
    상기 돌출부는,
    제1 서브 돌출부 및 상기 제1 서브 돌출부와 이격된 제2 서브 돌출부를 포함하는 표시 장치.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 제1 서브 돌출부의 상기 제1 기준 방향으로의 길이를 제1 서브 폭이라 하고, 상기 제2 서브 돌출부의 상기 제1 기준 방향으로의 길이를 제2 서브 폭이라 하며, 상기 제1 서브 돌출부와 상기 제2 서브 돌출부가 상기 제1 기준 방향으로 이격된 길이를 제3 서브 폭이라 하고, 상기 수광 소자의 상기 제1 기준 방향으로의 길이를 제3 폭이라고 할 때,
    상기 제1 서브 폭, 상기 제2 서브 폭 및 상기 제3 서브 폭의 합은 상기 제3 폭의 절반과 같거나 작은 표시 장치.
  17. 제1 항에 있어서,
    상기 표시 장치는,
    상기 광 차단층 상에 배치된 컬러 필터를 더 포함하는 표시 장치.
  18. 제1 항에 있어서,
    상기 표시 패널은,
    상기 소자층 상에 배치된 봉지층을 더 포함하는 표시 장치.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 돌출부는, 상기 봉지층을 향하여 돌출된 표시 장치.
  20. 제1 항에 있어서,
    상기 표시 패널은,
    상기 베이스층과 상기 소자층 사이에 배치된 회로층을 더 포함하고,
    상기 회로층은,
    상기 발광 소자와 전기적으로 연결되며, 상기 발광 소자의 동작을 제어하는 화소 구동 회로 및 상기 수광 소자와 전기적으로 연결되며, 상기 수광 소자의 동작을 제어하는 센싱 구동 회로를 포함하는 표시 장치.
  21. 영상을 표시하는 표시 패널;
    상기 표시 패널 상에 배치된 입력 감지층; 및
    상기 입력 감지층 상에 배치되는 컬러 필터층을 포함하고,
    상기 표시 패널은,
    베이스층; 및
    상기 베이스층 상에 배치되고, 발광 소자, 수광 소자 및 상기 발광 소자와 상기 수광 소자 사이에 배치되는 소자 정의막을 포함하는 소자층을 포함하고,
    상기 컬러 필터층은,
    상기 발광 소자 및 상기 수광 소자와 중첩되는 컬러 필터 및 상기 소자 정의막과 중첩되는 차광부를 포함하며,
    상기 차광부는,
    상기 소자 정의막을 향하여 돌출되고, 상기 소자 정의막과 중첩되는 돌출부를 포함하는 표시 장치.
  22. 제21 항에 있어서,
    상기 입력 감지층은,
    상기 표시 패널 상에 배치되는 도전층; 및
    상기 도전층 상에 배치된 제1 절연층을 포함하고,
    상기 제1 절연층은, 상기 돌출부에 대응하여 형성된 제1 홈을 포함하고,
    상기 돌출부는, 상기 제1 홈에 수용되는 표시 장치.
  23. 제21 항에 있어서,
    상기 입력 감지층은,
    상기 표시 패널 상에 배치되는 도전층;
    상기 도전층 상에 배치된 제1 절연층; 및
    상기 제1 절연층 상에 배치되는 제2 절연층을 포함하고,
    상기 제2 절연층은, 상기 돌출부에 대응하여 형성된 제2 홈을 포함하고,
    상기 돌출부는, 상기 제2 홈에 수용되는 표시 장치.
  24. 제21 항에 있어서,
    상기 표시 패널은,
    상기 베이스층과 상기 소자층 사이에 배치된 회로층을 더 포함하고,
    상기 회로층은,
    상기 발광 소자와 전기적으로 연결되며, 상기 발광 소자의 동작을 제어하는 화소 구동 회로 및 상기 수광 소자와 전기적으로 연결되며, 상기 수광 소자의 동작을 제어하는 센싱 구동 회로를 포함하는 표시 장치.
  25. 제21 항에 있어서,
    상기 컬러 필터는,
    상기 발광 소자와 중첩하는 제1 서브 컬러 필터 및 상기 수광 소자와 중첩하는 제2 서브 컬러 필터를 포함하고,
    상기 돌출부는,
    상기 제1 서브 컬러 필터와 상기 제2 서브 컬러 필터 사이에 배치되는 표시 장치.
  26. 제25 항에 있어서,
    상기 돌출부는, 상기 제2 서브 컬러 필터와 인접한 표시 장치.
  27. 제26 항에 있어서,
    상기 돌출부는, 상기 제2 서브 컬러 필터를 둘러싸는 표시 장치.
  28. 제21 항에 있어서,
    상기 표시 패널은,
    상기 소자층 상에 배치된 봉지층을 더 포함하는 표시 장치.
  29. 제28 항에 있어서,
    상기 입력 감지층은, 상기 봉지층 상에 직접 배치되는 표시 장치.
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