KR20230144172A - 표시 장치 및 표시 장치의 구동 방법 - Google Patents

표시 장치 및 표시 장치의 구동 방법 Download PDF

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Abstract

표시 장치는 발광 화소 및 센서 화소를 포함한다. 발광 화소는, 발광 소자; 제1 전원선 및 제2 전원선 사이에 전기적으로 연결되며 제1 노드의 전압에 응답하여 발광 소자에 흐르는 구동 전류를 제어하는 제1 트랜지스터, 및 제1 노드 및 제3 전원선 사이에 연결되는 제2 트랜지스터를 포함한다. 센서 화소는, 센서 노드 및 제2 전원선 사이에 연결되는 수광 소자, 및 센서 노드의 전압에 응답하여 제3 전원선 및 리드아웃선 사이에 흐르는 전류를 제어하는 제1 센서 트랜지스터를 포함한다.

Description

표시 장치 및 표시 장치의 구동 방법{DISPLAY DEVICE AND METHOD OF DRIVING DISPLAY DEVICE}
본 발명의 실시예는 표시 장치 및 표시 장치의 구동 방법에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 영상을 표시하기 위한 표시 장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있다. 예를 들어, 표시 장치는 스마트폰, 디지털 카메라, 노트북 컴퓨터, 네비게이션, 및 스마트 텔레비전과 같이 다양한 전자기기에 적용되고 있다.
최근에는 표시 장치에서 가장 넓은 면적을 차지하는 표시 패널에 지문 등의 인식을 위한 생체 인식 센서를 통합하여 일체화하는 기술에 대한 연구와 개발이 진행되고 있다.
본 발명의 일 목적은 배선을 공용하는 발광 화소와 센서 화소를 포함하는 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 목적은 배선을 공용하는 발광 화소와 센서 화소를 포함하는 표시 장치를 구동하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치는, 발광 화소 및 센서 화소를 포함한다. 상기 발광 화소는, 발광 소자; 제1 전원선 및 제2 전원선 사이에 전기적으로 연결되며, 제1 노드의 전압에 응답하여 상기 발광 소자에 흐르는 구동 전류를 제어하는 제1 트랜지스터; 및 상기 제1 노드 및 제3 전원선 사이에 연결되는 제2 트랜지스터를 포함한다. 상기 센서 화소는, 센서 노드 및 상기 제2 전원선 사이에 연결되는 수광 소자; 및 상기 센서 노드의 전압에 응답하여 상기 제3 전원선 및 리드아웃선 사이에 흐르는 전류를 제어하는 제1 센서 트랜지스터를 포함한다.
상기 발광 화소는, 상기 제1 트랜지스터의 게이트 전극 및 상기 제1 트랜지스터의 제2 전극 사이에 전기적으로 연결되며 게이트 전극이 제1 게이트선에 전기적으로 연결되는 제3 트랜지스터를 더 포함하고, 상기 센서 화소는, 제4 전원선 및 상기 센서 노드 사이에 전기적으로 연결되며 게이트 전극이 상기 제1 게이트선에 전기적으로 연결되는 제2 센서 트랜지스터를 더 포함할 수 있다.
상기 센서 화소는, 상기 제1 센서 트랜지스터 및 상기 리드아웃선 사이에 전기적으로 연결되며 게이트 전극이 제2 게이트선에 전기적으로 연결되는 제3 센서 트랜지스터를 더 포함하고, 하나의 프레임 구간은 제1 서브 구간 및 상기 제1 서브 구간보다 이후인 제2 서브 구간을 포함하며, 제1 서브 구간에서 상기 제2 게이트선에 제2 턴-온 레벨의 제2 게이트 신호가 인가되고, 상기 제2 서브 구간에서 상기 제1 게이트선에 제1 턴-온 레벨의 제1 게이트 신호가 인가될 수 있다.
상기 센서 화소는 제1 프레임 구간의 상기 제2 서브 구간 및 제2 프레임 구간의 상기 제1 서브 구간 사이의 구간 동안 수광 소자에서 생성된 전하에 대응하는 신호를 상기 제2 프레임 구간의 상기 제1 서브 구간에서 출력할 수 있다.
제1 프레임 구간에서 터치 입력이 발생한 경우, 상기 제1 프레임 구간 이후에 상기 제1 게이트 신호의 주파수는 상기 제1 프레임 구간 이전에 상기 제1 게이트 신호의 이전 주파수보다 낮을 수 있다.
상기 발광 화소는, 데이터선 및 상기 제1 트랜지스터의 제1 전극 사이에 전기적으로 연결되며 게이트 전극이 제3 게이트선에 연결되는 제4 트랜지스터를 더 포함하고, 상기 발광 화소는 i(단, i는 자연수)번째 화소행에 포함되며, 상기 제2 게이트선은 i-1번째 화소행에 포함된 이전 발광 화소의 상기 제4 트랜지스터의 게이트 전극에 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 데이터선은 상기 리드아웃선에 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 프레임 구간에서 터치 입력이 발생한 경우, 상기 제1 프레임 구간 이후에서, 상기 제1 게이트 신호의 주파수는 상기 제2 게이트 신호의 주파수보다 낮을 수 있다.
상기 표시 장치는, 상기 센서 화소로부터 상기 리드아웃선을 통해 감지 신호를 수신하는 구동부를 더 포함하고, 상기 구동부가 상기 감지 신호를 수신하는 동안, 상기 제1 게이트 신호의 주파수는 상기 제2 게이트 신호의 주파수보다 낮을 수 있다.
상기 제1 트랜지스터는 실리콘 반도체를 포함하고, 상기 제2 트랜지스터는 산화물 반도체를 포함할 수 있다.
상기 제1 트랜지스터, 상기 제2 트랜지스터, 및 상기 제1 센서 트랜지스터를 포함하는 회로층은 기판 상에 형성되며, 상기 회로층 상에 상기 발광 소자 및 상기 수광 소자가 배치될 수 있다.
상기 표시 장치는, 각각이 상기 발광 화소에 대응하며, 평면도 상에서 상호 인접하여 배치되는 제1 화소, 제2 화소, 제3 화소, 및 제4 화소를 포함하고, 상기 제1 화소는 제1 색으로 발광하며, 상기 제2 화소 및 상기 제4 화소는 제2 색으로 발광하고, 상기 제3 화소는 제3 색으로 발광하며, 평면도 상에서 상기 센서 화소는 상기 제2 화소 및 상기 제3 화소 사이에 또는 상기 제2 화소 및 상기 제1 화소 사이에 위치할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치는, 하나의 화소행에 포함된 발광 화소 및 센서 화소를 포함한다. 상기 발광 화소는, 발광 소자; 제1 전원선 및 제2 전원선 사이에 전기적으로 연결되며, 제1 노드의 전압에 응답하여 상기 발광 소자에 흐르는 구동 전류를 제어하는 제1 트랜지스터; 데이터선 및 상기 제1 트랜지스터의 제1 전극 사이에 연결되며 게이트 전극이 제1 게이트선에 전기적으로 연결되는 제2 트랜지스터; 및 상기 제1 트랜지스터의 게이트 전극 및 상기 제1 트랜지스터의 제2 전극 사이에 전기적으로 연결되며 게이트 전극이 제2 게이트선에 전기적으로 연결되는 제3 트랜지스터를 포함한다. 상기 센서 화소는, 센서 노드 및 상기 제2 전원선 사이에 연결되는 수광 소자; 상기 센서 노드의 전압에 응답하여 제3 전원선 및 리드아웃선 사이에 흐르는 전류를 제어하는 제1 센서 트랜지스터; 상기 제1 센서 트랜지스터 및 상기 리드아웃선 사이에 연결되고 게이트 전극이 이전 화소행의 제1 게이트선에 연결되는 제2 센서 트랜지스터; 및 제4 전원선 및 상기 센서 노드 사이에 전기적으로 연결되며 게이트 전극이 상기 제2 게이트선에 전기적으로 연결되는 제2 센서 트랜지스터를 포함한다.
하나의 프레임 구간은 제1 서브 구간 및 상기 제1 서브 구간 이후의 제2 서브 구간을 포함하며, 제1 서브 구간에서 상기 제1 게이트선에 제1 턴-온 레벨의 제1 게이트 신호가 인가되고, 상기 제2 서브 구간에서 상기 제2 게이트선에 제2 턴-온 레벨의 제2 게이트 신호가 인가될 수 있다.
상기 센서 화소는 제1 프레임 구간의 상기 제2 서브 구간 및 제2 프레임 구간의 상기 제1 서브 구간 사이의 구간 동안 수광 소자에서 생성된 전하에 대응하는 신호를 상기 제2 프레임 구간의 상기 제1 서브 구간에서 출력할 수 있다.
상기 제2 프레임 구간에서 상기 제1 게이트 신호의 주파수는 상기 제1 프레임 구간에서 상기 제1 게이트 신호의 이전 주파수보다 낮을 수 있다.
상기 데이터선은 상기 리드아웃선에 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 프레임 구간에서 터치 입력이 발생한 경우, 상기 제1 프레임 구간 이후에서, 상기 제2 게이트선에 인가되는 제2 게이트 신호의 주파수는 상기 제1 게이트선에 인가되는 제1 게이트 신호의 주파수보다 낮을 수 있다.
상기 표시 장치는, 상기 센서 화소로부터 상기 리드아웃선을 통해 감지 신호를 수신하는 구동부를 더 포함하고, 상기 구동부가 상기 감지 신호를 수신하는 동안, 상기 제1 게이트 신호의 주파수는 상기 제2 게이트 신호의 주파수보다 낮을 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치의 구동 방법은, 주사선들을 공용하는 발광 화소들 및 센서 화소들을 포함하는 표시 장치에서 수행된다. 상기 방법은, 제1 구동 주파수로 상기 발광 화소들 및 상기 센서 화소들을 주사하여 상기 발광 화소들 중 적어도 일부를 통해 발광 패턴을 표시하는 단계; 및 제2 구동 주파수로 상기 발광 화소들 및 상기 센서 화소들을 주사하여 상기 센서 화소들로부터 감지 신호들을 수신하는 단계를 포함한다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치는 발광 화소 및 센서 화소를 포함하며, 발광 화소 및 센서 화소는 전원선, 게이트선(또는, 주사선), 데이터선(또는, 리드아웃선) 중에서 적어도 하나의 배선을 공용할 수 있다. 이 경우, 표시 장치에 배치되는 배선의 수가 상대적으로 감소되고, 배선(예를 들어, 상대적으로 많은 배선)에 기인한 해상도 저하가 최소화될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치 및 표시 장치의 구동 방법은 지문 감지시 구동 주파수(또는, 재생률, 주사율)을 변경함으로써, 센서 화소를 위한 보다 충분한 노출 시간를 확보할 수 있다. 따라서, 지문 감지(또는, 지문 인식)가 보다 정확하게 수행될 수 있다.
실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1의 표시 장치에 포함되는 표시 패널의 표시 영역의 백플레인 회로들의 배치의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1의 표시 장치에 포함되는 표시 패널의 표시 영역의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3의 표시 영역에 포함된 화소 및 광 센서의 일 예를 나타내는 회로도이다.
도 5는 도 3의 표시 영역 내 센서 회로 영역에 배치되는 배선들 및 트랜지스터들의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 6은 도 3의 표시 영역의 일 예를 나타내는 단면도이다.
도 7은 도 4의 화소 및 광 센서의 동작의 일 실시예를 설명하는 파형도이다.
도 8은 도 2의 표시 패널의 동작의 일 실시예를 설명하는 파형도이다.
도 9a, 도 9b, 및 도 9c는 도 1의 표시 장치의 다른 실시예를 설명하는 도면들이다.
도 10은 도 4의 화소 및 광 센서의 동작의 다른 실시예를 설명하는 파형도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 구동 방법을 설명하는 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 아래의 설명에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 단수만을 포함하지 않는 한, 복수의 표현도 포함한다.
일부 실시예가 기능 블록, 유닛 및/또는 모듈과 관련하여 첨부된 도면에서 설명된다. 당업자는 이러한 블록, 유닛 및/또는 모듈이 논리 회로, 개별 구성 요소, 마이크로 프로세서, 하드 와이어 회로, 메모리 소자, 배선 연결, 및 기타 전자 회로에 의해 물리적으로 구현된다는 것을 이해할 것이다. 이는 반도체 기반 제조 기술 또는 기타 제조 기술을 사용하여 형성될 수 있다. 마이크로 프로세서 또는 다른 유사한 하드웨어에 의해 구현되는 블록, 유닛 및/또는 모듈의 경우, 소프트웨어를 사용하여 프로그래밍 및 제어되어 본 발명에서 논의되는 다양한 기능을 수행할 수 있으며, 선택적으로 펌웨어 및/또는 또는 소프트웨어에 의해 구동될 수 있다. 또한, 각각의 블록, 유닛 및/또는 모듈은 전용 하드웨어에 의해 구현될 수 있거나, 일부 기능을 수행하는 전용 하드웨어와 다른 기능을 수행하는 프로세서(예를 들어, 하나 이상의 프로그래밍된 마이크로 프로세서 및 관련 회로)의 조합으로 구현 될 수 있다. 또한, 일부 실시예에서 블록, 유닛 및/또는 모듈은 본 발명의 개념의 범위를 벗어나지 않는 범주 내에서 상호 작용하는 둘 이상의 개별 블록, 유닛 및/또는 모듈로 물리적으로 분리될 수도 있다. 또한, 일부 실시예서 블록, 유닛 및/또는 모듈은 본 발명의 개념의 범위를 벗어나지 않는 범주 내에서 물리적으로 더 복잡한 블록, 유닛 및/또는 모듈로 결합될 수도 있다.
한편, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되지는 않으며, 다양한 형태로 변경되어 실시될 수 있을 것이다. 또한, 이하에서 개시되는 각각의 실시예는 단독으로 실시되거나, 또는 적어도 하나의 다른 실시예와 결합되어 복합적으로 실시될 수 있을 것이다.
도면에서 본 발명의 특징과 직접적으로 관계되지 않은 일부 구성 요소는 본 발명을 명확하게 나타내기 위하여 생략되었을 수 있다. 또한, 도면 상의 일부 구성 요소는 그 크기나 비율 등이 다소 과장되어 도시되었을 수 있다. 도면 전반에서 동일 또는 유사한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면 상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조 번호 및 부호를 부여하고, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치를 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 표시 장치(1000)는 표시 패널(100) 및 구동 회로(200)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 구동 회로(200)는 패널 구동부(210), 및 센서 구동부(220)를 포함할 수 있다. 구동 회로(200)는 하나의 집적 회로로 구현될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 패널 구동부(210) 및 센서 구동부(220) 각각이 독립적인 집적 회로로 구현될 수도 있다.
표시 장치(1000)는 복수의 자발광 소자들을 포함하는 자발광 표시 장치로 구현될 수 있다. 특히, 표시 장치(1000)는 유기 발광 소자들을 포함하는 유기 발광 표시 장치일 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로서, 표시 장치(1000)는 무기 발광 소자들을 포함하는 표시 장치, 또는 무기 물질 및 유기 물질이 복합적으로 구성된 발광 소자들을 포함하는 표시 장치, 퀀텀닷으로 영상을 표시하는 표시 장치 등으로 구현될 수도 있다.
표시 장치(1000)는 평면 표시 장치, 플렉서블(flexible) 표시 장치, 커브드(curved) 표시 장치, 폴더블(foldable) 표시 장치, 벤더블(bendable) 표시 장치, 및 롤러블(rollable) 표시 장치일 수 있다. 또한, 표시 장치는 투명 표시 장치, 헤드 마운트(head-mounted) 표시 장치, 웨어러블(wearable) 표시 장치 등에 적용될 수 있다.
표시 패널(100)은 표시 영역(AA) 및 비표시 영역(NA)을 포함한다. 표시 영역(AA)은 화소(PX)가 제공되는 영역일 수 있다. 화소(PX)는 부화소 또는 발광 화소로 명명될 수 있다. 화소(PX)는 적어도 하나의 발광 소자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 발광 소자는 발광층(예를 들어, 유기 발광층)을 포함할 수 있다. 발광 소자에 의해 발광되는 부분은 발광 영역으로 정의될 수 있다. 표시 장치(1000)는 영상 데이터에 대응하여 화소(PX)를 구동함으로써 표시 영역(AA)에 영상을 표시할 수 있다.
비표시 영역(NA)은 표시 영역(AA)의 주변에 제공되는 영역일 수 있다. 일 실시예에서, 비표시 영역(NA)은 표시 패널(100) 상에서 표시 영역(AA)을 제외한 나머지 영역을 포괄적으로 의미할 수 있다. 예를 들어, 비표시 영역(NA)은 배선 영역, 패드 영역 및 각종 더미 영역 등을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 표시 영역(AA)에는 광 센서(PHS)가 포함될 수 있다. 광 센서(PHS)는 센서 화소로 명명될 수 있다. 광 센서(PHS)는 수광층을 포함하는 수광 소자를 포함할 수 있다. 표시 영역(AA) 내에서 수광 소자의 수광층은 발광 소자의 발광층과 이격하여 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 표시 영역(AA)의 전 영역에 걸쳐 복수의 광 센서(PHS)들이 서로 이격하여 분포될 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로서, 표시 영역(AA)의 일부만이 소정의 센싱 영역으로 설정되고, 해당 센싱 영역에 광 센서(PHS)들이 제공될 수도 있다. 또한, 비표시 영역(NA)의 적어도 일부에도 광 센서(PHS)가 포함될 수 있다.
일 실시예에서, 광 센서(PHS)는 광원(예를 들어, 화소(PX)의 발광 소자)에서 출사된 광이 외부의 오브젝트(예를 들어, 사용자 손가락 등)에 의해 반사되는 것을 감지할 수 있다. 예를 들어, 광 센서(PHS)를 통해 사용자의 지문이 감지될 수 있다. 이하에서는 광 센서(PHS)가 지문 감지 용도로 사용되는 것을 예로 들어 본 발명을 설명하지만, 다양한 실시 예에서, 광 센서(PHS)는 홍채, 정맥 등과 같은 다양한 생체 정보를 감지할 수 있다.
표시 장치(1000)는 패널 구동부(210) 및 센서 구동부(220)를 포함할 수 있다. 도 1에서는 패널 구동부(210)와 센서 구동부(220)를 분리하여 도시하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 이로써 한정되지 않는다. 예를 들어, 센서 구동부 (220)의 적어도 일부는 패널 구동부(210)에 포함되거나, 패널 구동부(210)와 연동하여 동작할 수 있다.
패널 구동부(210)는 표시 영역(AA)의 화소(PX)를 주사하고, 화소(PX)로 영상 데이터(또는, 영상)에 대응하는 데이터 신호를 공급할 수 있다. 표시 패널(100)은 데이터 신호에 대응하는 영상을 표시할 수 있다.
일 실시예에서, 패널 구동부(210)는 화소(PX)로 광 센싱(예를 들어, 지문 센싱)을 위한 구동 신호를 공급할 수 있다. 이러한 구동 신호는 화소(PX)가 발광하여 광 센서(PHS)를 위한 광원으로서 동작하도록 하기 위해 제공될 수 있다. 일 실시예에서, 패널 구동부(210)는 광 센싱을 위한 상기 구동 신호 및/또는 다른 구동 신호를 광 센서(PHS)로도 공급할 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로서, 광 센싱을 위한 구동 신호들은 센서 구동부(220)에 의하여 제공될 수도 있다.
센서 구동부(220)는 광 센서(PHS)로부터 수신되는 감지 신호에 기초하여 사용자 지문 등의 생체 정보를 검출할 수 있다. 일 실시예에서, 센서 구동부(220)는 상기 구동 신호들을 광 센서(PHS) 및/또는 화소(PX)에 공급할 수도 있다.
도 2는 도 1의 표시 장치에 포함되는 표시 패널의 표시 영역의 백플레인 회로들의 배치의 일 예를 나타내는 도면이다. 도 3은 도 1의 표시 장치에 포함되는 표시 패널의 표시 영역의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 1, 도 2, 및 도 3을 참조하면, 표시 패널(100)의 표시 영역(AA)에는 복수의 화소들(PX1, PX2, PX3, PX4) 및 복수의 광 센서(PHS)들이 배치될 수 있다.
표시 영역(AA)은 복수의 화소행들(R1 내지 R4)로 구분될 수 있다. 화소행들(R1 내지 R4) 각각은 제1 방향(DR1)으로 연장되며, 제2 방향(DR2)으로 배열될 수 있다. 화소행들(R1 내지 R4) 각각은 화소들(PX1, PX2, PX3, PX4)을 포함할 수 있다. 화소들(PX1, PX2, PX3, PX4) 각각은 화소 회로들(PXC11 내지 PXC48) 중 하나 및 발광 소자들(LED1 내지 LED4) 중 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 화소(PX1), 제2 화소(PX2), 및 제3 화소(PX3)는 각각 제1 색광, 제2 색광, 및 제3 색광을 방출할 수 있다. 제1 색광, 제2 색광, 및 제3 색광은 각각 서로 다른 색광이며, 적색, 녹색, 및 청색 중 하나일 수 있다. 일 실시예에서, 제4 화소(PX4)는 제2 화소(PX2)와 동일한 색광을 방출할 수 있다. 예를 들어, 제1 발광 소자(LED1)는 제1 색광을 방출하고, 제2 발광 소자(LED2) 및 제4 발광 소자(LED4)는 제2 색광을 방출하며, 제3 발광 소자(LED3)는 제3 색광을 방출할 수 있다.
도 3에서, 제1 내지 제4 발광 소자들(LED1 내지 LED4)은 각각 발광층에 대응하는 발광 영역으로 이해될 수 있다. 다만, 이는 설명의 편의를 위한 것에 불과하며, 제1 내지 제4 발광 소자들(LED1 내지 LED4)이 방출하는 광의 색, 제1 내지 제4 발광 소자들(LED1 내지 LED4)의 위치, 면적, 모양 등이 이에 한정되는 것은 아니다.
일 실시예에서, 제1 화소행(R1, 또는, 제1 수평라인) 및 제3 화소행(R3, 또는, 제3 수평라인)을 포함하는 홀수 번째 화소행들 각각에서는 적색 광을 방출하는 제1 화소(PX1), 녹색 광을 방출하는 제2 화소(PX2), 청색 광을 방출하는 제3 화소(PX3), 및 녹색 광을 방출하는 제4 화소(PX4)의 순서로 제1 방향(DR1)에 대하여 화소들(PX1, PX2, PX3, PX4)이 배열될 수 있다.
제2 화소행(R2, 또는, 제2 수평라인) 및 제4 화소행(R4, 또는, 제4 수평라인)을 포함하는 짝수 번째 화소행들 각각에서는 제3 화소(PX3), 제4 화소(PX4), 제1 화소(PX1), 및 제2 화소(PX2)의 순서로 제1 방향(DR1)에 대하여 화소들(PX1, PX2, PX3, PX4)이 배열될 수 있다.
일 실시예에서, 제1 화소(PX1) 및 제2 화소(PX2)는 제1 서브 화소 유닛(SPU1)을 구성하고, 제3 화소(PX3) 및 제4 화소(PX4)는 제2 서브 화소 유닛(SPU2)을 구성할 수 있다. 따라서, 홀수 번째 화소행들(R1, R3)에는 제1 서브 화소 유닛(SPU1)과 제2 서브 화소 유닛(SPU2)이 교번하여 배치되고, 짝수 번째 화소행들(R2, R4)에는 홀수 번째 화소행들(R1, R3)과 반대 패턴으로 제2 서브 화소 유닛(SPU2)과 제1 서브 화소 유닛(SPU1)이 교번하여 배치될 수 있다.
상호 인접한 소정의 제1 및 제2 서브 화소 유닛들(SPU1, SPU2)은 제1 내지 제4 화소들(PX1 내지 PX4)을 포함하고, 설명의 편의 상 하나의 화소 유닛(PU)을 구성하는 것으로 이해될 수 있다. 예를 들어, 도 3은 제1 화소행(R1) 및 제2 화소행(R2) 각각의 화소 유닛(PU)을 보여준다.
다만, 이는 예시적인 것으로서, 화소들의 배열이 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 화소행(R1)에서는 제1 화소행(R1)의 화소들(PX1, PX2, PX3, PX4) 각각에 대응하는 화소 회로들(PXC11 내지 PXC18)이 제1 방향(DR1)으로 배열될 수 있다. 제2 화소행(R2)에는 제2 화소행(R2)의 화소들(PX1, PX2, PX3, PX4) 각각에 대응하는 화소 회로들(PXC21 내지 PXC28)이 제1 방향(DR1)으로 배열될 수 있다. 마찬가지로, 제3 및 제4 화소행들(R3, R4)에서 제3 및 제4 화소행들(R3, R4)의 화소들(PX1, PX2, PX3, PX4) 각각에 대응하는 화소 회로들(PXC31 내지 PXC38, PXC41 내지 PXC48)이 제1 방향(DR1)으로 배열될 수 있다.
도 2에서는, 제1 화소행(R1)의 제1 내지 제4 화소 회로들(PXC11 내지 PXC14)이 하나의 화소 유닛(PU)에 포함되고, 제1 화소행(R1)의 제5 내지 제8 화소 회로들(PXC15 내지 PXC18)은 다른 하나의 화소 유닛(PU)에 포함될 수 있다.
이와 유사하게, 제2 화소행(R2)의 제1 내지 제4 화소 회로들(PXC21 내지 PXC24), 제2 화소행(R2)의 제5 내지 제8 화소 회로들(PXC25 내지 PXC28), 제3 화소행(R3)의 제1 내지 제4 화소 회로들(PXC31 내지 PXC34), 제3 화소행(R3)의 제5 내지 제8 화소 회로들(PXC35 내지 PXC38), 제4 화소행(R4)의 제1 내지 제4 화소 회로들(PXC41 내지 PXC44), 및 제4 화소행(R4)의 제5 내지 제8 화소 회로들(PXC45 내지 PXC48) 또한 서로 다른 각각의 화소 유닛(PU)에 포함될 수 있다.
일 실시예에서, 화소행들(R1 내지 R4) 각각은 수광 소자들(LRD1 내 LRD4)을 포함할 수 있다. 도 3에서, 제1 내지 제4 수광 소자들(LRD1 내지 LRD4)은 각각 수광층에 대응하는 수광 영역으로 이해될 수 있다. 다만, 이는 설명의 편의를 위한 것에 불과하며, 제1 내지 제4 수광 소자들(LRD1 내지 LRD4)의 위치, 면적, 모양 등이 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 화소행(R1)의 수광 소자들(LRD1, LRD2)은 각각 제1 화소행(R1)의 화소 회로들(PXC11 내지 PXC14) 및 제1 화소행(R1)의 센서 회로들(SC11, SC12) 중 적어도 일부에 중첩할 수 있다. 제2 화소행(R2)의 수광 소자들(LRD3, LRD4)은 각각 제2 화소행(R2)의 화소 회로들(PXC21 내지 PXC24) 및 제2 화소행(R2)의 센서 회로들(SC21, SC22) 중 적어도 일부에 중첩할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 수광 소자(LRD1)는 제1 화소행(R1)의 제1 센서 회로(SC11)의 적어도 일부에 중첩하고, 제3 수광 소자(LRD3)는 제2 화소행(R2)의 제1 센서 회로(SC21)의 적어도 일부에 중첩할 수 있다.
또한, 도 2와 도 3을 함께 참조하면, 제2 수광 소자(LRD2)는 제1 화소행(R1)의 제2 센서 회로(SC12)의 적어도 일부에 중첩하고, 제4 수광 소자(LRD4)는 제2 화소행(R2)의 제2 센서 회로(SC22)의 적어도 일부에 중첩할 수 있다.
제1 내지 제4 수광 소자들(LRD1 내지 LRD4)은 도 3에 도시된 바와 같은 배열로 표시 영역(AA) 내에 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 센서 회로들(SC11 내지 SC44)은 대응되는 수광 소자에 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1 화소행(R1)의 제1 센서 회로(SC11)는 제1 수광 소자(LRD1)에 연결되며, 제1 센서 회로(SC11) 및 제1 수광 소자(LRD1)은 하나의 광 센서(PHS)를 구성할 수 있다. 유사하게, 제1 화소행(R1)의 제2 센서 회로(SC12)는 제2 수광 소자(LRD2)에 연결되며, 제2 화소행(R2)의 제1 센서 회로(SC21)는 제3 수광 소자(LRD3)에 연결되고, 제2 화소행(R2)의 제2 센서 회로(SC22)는 제4 수광 소자(LRD4)에 연결될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 센서 회로들(SC11 내지 SC44) 중 일부만이 구비되고, 상기 일부는 복수의 수광 소자들에 연결될 수 있다. 도 3을 참조하여 예를 들면, 제2 화소행(R2)의 제1 센서 회로(SC21)만이 구비되고, 나머지 센서 회로들(즉, SC11, SC12, SC22)는 생략되며, 제2 화소행(R2)의 제1 센서 회로(SC21)는 제1 내지 제4 수광 소자들(LRD1 내지 LRD4)에 공통적으로 연결될 수도 있다. 즉, 제2 화소행(R2)의 제1 센서 회로(SC21)와 제1 내지 제4 수광 소자들(LRD1 내지 LRD4)이 하나의 광 센서(PHS)를 구성할 수도 있다. 이 경우, 제1 내지 제4 수광 소자들(LRD1 내지 LRD4)에 의해 생성되는 검출 전류(또는, 검출 전압)는 하나의 센서 회로(즉, 제2 화소행(R2)의 제1 센서 회로(SC21))에 의해 검출될 수 있다. 이 경우, 센서 회로의 개수가 감소하여 표시 영역(AA)의 해상도 저하가 최소화될 수 있다. 또한, 하나의 센서 회로(예를 들어, SC11)로 제1 내지 제4 수광 소자들(LRD1 내지 LRD4)에서 생성된 전류가 제공됨으로써 광 센서의 수광량이 증가하고, 광 센싱 성능이 개선될 수 있다.
제1 화소행(R1)의 제1 센서 회로(SC11)는 화소 유닛(PU)에 포함되는 제1 서브 화소 유닛(SPU1)과 제2 서브 화소 유닛(SPU2) 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 화소행(R1)의 제1 및 제2 화소 회로들(PXC11, PXC12)은 제1 서브 화소 유닛(SPU1)에 포함되고, 제1 화소행(R1)의 제3 및 제4 화소 회로들(PXC13, PXC14)은 제2 서브 화소 유닛(SPU2)에 포함될 수 있다. 따라서, 제1 화소행(R1)에서 상호 인접한 제1 센서 회로(SC11) 및 제2 센서 회로(SC12) 사이에는 적어도 2개의 화소 회로들(예를 들어, PXC13, PXC14)이 배치될 수 있다.
제1 화소행(R1)의 제2 센서 회로(SC12), 제2 화소행(R2)의 제1 센서 회로(SC21), 제2 화소행(R2)의 제2 센서 회로(SC22)는, 제1 화소행(R1)의 제1 센서 회로(SC11)와 유사하게, 제1 서브 화소 유닛(SPU1)과 제2 서브 화소 유닛(SPU2) 사이에 배치될 수 있다.
도 4는 도 3의 표시 영역에 포함된 화소 및 광 센서의 일 예를 나타내는 회로도이다. 도 4에서는 설명의 편의를 위해 i번째 수평라인(또는 i번째 화소행)에 위치되며 j번째 데이터선(Dj)과 접속된 화소(PX)를 도시하기로 한다(단, i는 자연수).
도 2, 도 3, 및 도 4를 참조하면, 화소(PX) 및 센서 회로(SC)는 i번째 수평라인에 배치될 수 있다.
화소(PX)는 발광 소자(LED) 및 화소 회로(PXC)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 화소 회로(PXC)는 제1 내지 제7 화소 트랜지스터들(T1 내지 T7) 및 스토리지 커패시터(Cst)를 포함할 수 있다.
제1 화소 트랜지스터(T1)(또는, 구동 트랜지스터)는 제1 전원선(PL1)과 발광 소자(LED)의 제1 전극 사이에 연결될 수 있다. 제1 화소 트랜지스터(T1)는 제1 노드(N1)에 연결되는 게이트 전극을 포함할 수 있다. 제1 화소 트랜지스터(T1)는 제1 노드(N1)의 전압에 기초하여 제1 전원선(PL1)으로부터 발광 소자(LED)를 경유하여 전극(EP)(또는, 전원선)으로 흐르는 전류량(구동 전류)을 제어할 수 있다. 제1 전원선(PL1)에는 제1 전원 전압(VDD)이 제공되고, 전극(EP)에는 제2 전원 전압(VSS)이 제공되며, 제1 전원 전압(VDD)은 제2 전원 전압(VSS)보다 높은 전압으로 설정될 수 있다. 예를 들어, 제1 전원 전압(VDD)은 약 4.6V이고, 제2 전원 전압(VSS)은 약 -2.6V일 수 있다.
제2 화소 트랜지스터(T2)는 j번째 데이터선(Dj)과 제2 노드(N2) 사이에 접속될 수 있다. 제2 화소 트랜지스터(T2)의 게이트 전극은 i번째 제1 게이트선(S1i)에 접속될 수 있다. 제2 화소 트랜지스터(T2)는 i번째 제1 게이트선(S1i)으로 제1 게이트 신호(GW[i])가 공급될 때 턴-온되어 j번째 데이터선(Dj)과 제2 노드(N2)를 전기적으로 접속시킬 수 있다.
제3 화소 트랜지스터(T3)는 제1 노드(N1)와 제3 노드(N3) 사이에 접속될 수 있다. 제3 화소 트랜지스터(T3)의 게이트 전극은 i번째 제4 게이트선(S4i)에 접속될 수 있다. 제3 화소 트랜지스터(T3)는 i번째 제4 게이트선(S4i)으로 제4 게이트 신호(GC[i])가 공급될 때 턴-온될 수 있다. 제3 화소 트랜지스터(T3)가 턴-온되면 제1 화소 트랜지스터(T1)는 다이오드 연결된 형태를 가질 수 있다.
제4 화소 트랜지스터(T4)는 제1 노드(N1)와 제2 전원선(PL2) 사이에 접속될 수 있다. 제4 화소 트랜지스터(T4)의 게이트 전극은 i번째 제2 게이트선(S2i)에 접속될 수 있다. 제2 전원선(PL2)에는 제1 초기화 전원 전압(Vint1)이 제공될 수 있다. 예를 들어, 제1 초기화 전원 전압(Vint1)은 약 -3.8V일 수 있다. 제4 화소 트랜지스터(T4)는 i번째 제2 게이트선(S2i)으로 공급되는 제2 게이트 신호(GI[i])에 의해 턴-온될 수 있다. 제4 화소 트랜지스터(T4)가 턴-온되면 제1 노드(N1)(즉, 제1 화소 트랜지스터(T1)의 게이트 전극)로 제1 초기화 전원 전압(Vint1)이 공급될 수 있다.
제5 화소 트랜지스터(T5)는 제1 전원선(PL1)과 제2 노드(N2) 사이에 접속될 수 있다. 제5 화소 트랜지스터(T5)의 게이트 전극은 i번째 발광 제어선(Ei)에 접속될 수 있다. 제6 화소 트랜지스터(T6)는 제3 노드(N3)와 발광 소자(LED)(또는, 제4 노드(N4)) 사이에 접속될 수 있다. 제6 화소 트랜지스터(T6)의 게이트 전극은 i번째 발광 제어선(Ei)에 접속될 수 있다. 제5 화소 트랜지스터(T5) 및 제6 화소 트랜지스터(T6)는 i번째 발광 제어선(Ei)으로 발광 제어 신호(EM[i])가 공급될 때 턴-오프되고, 그 외의 경우에 턴-온될 수 있다.
제7 화소 트랜지스터(T7)는 발광 소자(LED)의 제1 전극(즉, 제4 노드(N4))과 제3 전원선(PL3) 사이에 접속될 수 있다. 제7 화소 트랜지스터(T7)의 게이트 전극은 i번째 제3 게이트선(S3i)에 접속될 수 있다. 제3 전원선(PL3)에는 제2 초기화 전원 전압(Vint2)이 제공될 수 있다. 예를 들어, 제2 초기화 전원 전압(Vint2)은 약 -3.8V일 수 있다. 실시예에 따라, 제2 초기화 전원 전압(Vint2)은 제1 초기화 전원 전압(Vint1)과 다를 수도 있다. 제7 화소 트랜지스터(T7)는 i번째 제3 게이트선(S3i)으로 공급되는 제3 게이트 신호(GB[i])에 의해 턴-온되어 발광 소자(LED)의 제1 전극에 제2 초기화 전원 전압(Vint2)을 공급할 수 있다.
스토리지 커패시터(Cst)는 제1 전원선(PL1) 과 제1 노드(N1) 사이에 접속될 수 있다.
센서 회로(SC)는 제1 내지 제3 센서 트랜지스터들(M1 내지 M3)을 포함할 수 있다.
제1 및 제2 센서 트랜지스터들(M1, M2)은 제5 전원선(PL5)과 k번째 리드아웃선(RXk, 단, k는 자연수) 사이에 직렬로 접속될 수 있다.
제1 센서 트랜지스터(M1)는 제5 전원선(PL5)과 제2 센서 트랜지스터(M2) 사이에 접속될 수 있다. 제1 센서 트랜지스터(M1)의 게이트 전극은 제5 노드(N5)(또는, 센서 노드)에 접속될 수 있다. 제5 전원선(PL5)에는 공통 전압(VCOM)이 제공될 수 있다. 예를 들어, 공통 전압(VCOM)은 약 -3.8V일 수 있다.
일 실시예에서, 제5 전원선(PL5)은 제2 전원선(PL2) 또는 제3 전원선(PL3)에 전기적으로 연결되거나 일체로 형성되며, 제5 전원선(PL5)에 인가되는 공통 전압(VCOM)은 제1 초기화 전원 전압(Vint1) 또는 제2 초기화 전원 전압(Vint2)와 같을 수 있다.
제2 센서 트랜지스터(M2)는 제1 센서 트랜지스터(M1)와 k번째 리드아웃선(RXk) 사이에 접속될 수 있다. 제2 센서 트랜지스터(M2)의 게이트 전극은 i번째 주사선(SLi)에 접속될 수 있다.
일 실시예에서, 제2 센서 트랜지스터(M2)의 게이트 전극과 제2 화소 트랜지스터(T2)의 게이트 전극은 i-1번째 수평라인(즉, i번째 수평라인 이전의 수평라인, 또는 i-1번째 화소행)의 제1 게이트선(S1i-1)을 공유할 수 있다. 달리 말해, i번째 주사선(SLi)은 i-1번째 제1 게이트선(S1i-1)에 전기적으로 연결되거나 일체로 형성되며, i번째 주사선(SLi)에 인가되는 주사 신호(SCAN[i])는 i-1번째 제1 게이트선(S1i-1)에 인가되는 제1 게이트 신호(예를 들어, "GW[i-1]")와 같을 수 있다.
일 실시예에서, k번째 리드아웃선(RXk)은 데이터선일 수 있다. 예를 들어, k번째 리드아웃선(RXk)은 j번째 데이터선(Dj)이거나, j+1번째 데이터선(Dj+1)일 수 있다.
제3 센서 트랜지스터(M3)는 제4 전원선(PL4)과 제5 노드(N5) 사이에 접속될 수 있다. 제3 센서 트랜지스터(M3)의 게이트 전극은 i번째 리셋선(RSTLi)에 접속될 수 있다. 제4 전원선(PL4)에는 리셋 전압(VGL)이 제공되며, 리셋 전압(VGL)은 약 -7V일 수 있다.
일 실시예에서, 제3 센서 트랜지스터(M3)의 게이트 전극과 제3 화소 트랜지스터(T3)의 게이트 전극은 i번째 제4 게이트선(S4i)을 공유할 수 있다. 달리 말해, i번째 리셋선(RSTLi)은 i번째 제4 게이트선(S4i)에 전기적으로 연결되거나 일체로 형성되며, i번째 리셋선(RSTLi)에 인가되는 리셋 신호(RST[i])는 i번째 제4 게이트선(S4i)에 인가되는 제4 게이트 신호(GC[i])와 같을 수 있다.
제5 노드(N5)와 제2 전원 전압(VSS)이 제공되는 전극(EP) 사이에는 적어도 하나의 수광 소자(LRD)가 접속될 수 있다.
수광 소자(LRD)는 입사되는 광에 기초하여 전하(또는, 전류)를 생성할 수 있다. 즉, 수광 소자(LRD)는 광전 변환의 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 수광 소자(LRD)는 포토 다이오드로 구현될 수 있다.
i번째 리셋선(RSTLi)으로 공급되는 리셋 신호(RST[i])에 의해 제3 센서 트랜지스터(M3)가 턴-온되면, 리셋 전압(VGL)이 제5 노드(N5)에 제공될 수 있다. 예를 들어, 제5 노드(N5)의 전압이 리셋 전압(VGL)에 의해 리셋될 수 있다. 제5 노드(N5)에 리셋 전압(VGL)이 인가된 이후부터 수광 소자(LRD)는 광전 변환의 기능을 수행할 수 있다.
수광 소자(LRD)의 동작에 의해 제5 노드(N5)의 전압이 변할 수 있다. 제5 노드(N5)의 전압(또는, 수광 소자(LRD)에서 생성되는 전하 또는 전류)은 수광 소자(LRD)에 입사되는 광의 세기 및 광이 입사되는 시간(또는, 수광 소자(LRD)가 광에 노출되는 시간)에 따라 변할 수 있다.
i번째 주사선(SLi)으로 공급되는 주사 신호(SCAN[i])에 의해 제2 센서 트랜지스터(M2)가 턴-온되면, 제5 노드(N5)의 전압에 기초하여 생성된 검출 값(전류 및/또는 전압)이 리드아웃선(PXk)으로 흐를 수 있다.
일 실시예에서, 화소 회로(PXC) 및 센서 회로(SC) 각각은 P형 트랜지스터 및 N형 트랜지스터를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 제3 화소 트랜지스터(T3), 제4 화소 트랜지스터(T4), 및 제3 센서 트랜지스터(M3)는 산화물 반도체 트랜지스터로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제3 화소 트랜지스터(T3), 제4 화소 트랜지스터(T4), 및 제3 센서 트랜지스터(M3)는 N형 산화물 반도체 트랜지스터일 수 있고, 액티브층으로서 산화물 반도체층을 포함할 수 있다.
산화물 반도체 트랜지스터는 저온 공정이 가능하며, 폴리실리콘 반도체 트랜지스터에 비하여 낮은 전하 이동도를 갖는다. 즉, 산화물 반도체 트랜지스터는 오프 전류 특성이 우수하다. 따라서, 제3 화소 트랜지스터(T3), 제4 화소 트랜지스터(T4), 및 제3 센서 트랜지스터(M3)에서의 누설전류가 최소화될 수 있다.
나머지 트랜지스터들은 폴리 실리콘 트랜지스터로 형성되고, 액티브층으로서 폴리실리콘 반도체층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 액티브층은 저온 폴리 실리콘 공정(예를 들어, LTPS(low-temperature poly-silicon) 공정)을 통해 형성될 수 있다. 예를 들어, 폴리 실리콘 트랜지스터는 P형 폴리실리콘 트랜지스터일 수 있다. 폴리실리콘 반도체 트랜지스터는 빠른 응답 속도의 장점이 있으므로, 빠른 스위칭이 요구되는 스위칭 소자에 적용될 수 있다.
상술한 바와 같이, 화소 회로(PXC)의 전원선(예를 들어, 제2 전원선(PL2) 또는, 제3 전원선(PL3))은 센서 회로(SC)의 전원선(예를 들어, 제5 전원선(PL5))과 공용화되거나, 화소 회로(PXC)의 게이트선(예를 들어, i-1번째 제1 게이트선(S1i-1) 및/또는 i번째 제4 게이트선(S4i))은 센서 회로(SC)의 주사선(예를 들어, i번째 주사선(SLi) 및/또는 i번째 리셋선(RSTLi))과 공용화되거나, 화소 회로(PXC)의 데이터선(예를 들어, j번째 데이터선(Dj) 또는 j+1번째 데이터선(Dj+1))은 센서 회로(SC)의 리드아웃선(예를 들어, k번째 리드아웃선(RXk))과 공용화될 수 있다. 즉, 화소 회로(PXC) 및 센서 회로(SC)는 전원선, 게이트선(또는, 주사선), 및 데이터선(또는, 리드아웃선) 중에서 적어도 하나의 배선을 공용할 수 있다. 이 경우, 표시 패널(100, 도 1 참고)에 배치되는 배선의 수가 상대적으로 감소되고, 배선(예를 들어, 상대적으로 많은 배선)에 기인한 해상도 저하가 최소화될 수 있다. 또한, 화소(PX)와 광 센서(PHS)가 동시에 제어되므로, 화소(PX)를 구동하기 위한 구동부 및 광 센서(PHS)를 구동하기 위한 구동부가 통합될 수 있으며, 상기 구동부들을 동기화시키기 위한 구성도 생략될 수 있다.
도 5는 도 3의 표시 영역 내 센서 회로 영역에 배치되는 배선들 및 트랜지스터들의 일 예를 나타내는 도면이다. 도 5에는 i-1 번째 화소행(Ri-1) 및 i 번째 화소행(Ri)이 예시적으로 도시되었다.
도 2, 도 3, 도 4, 및 도 5를 참조하면, i-1 번째 화소행(Ri-1)에는 i-1번째 제1 게이트선(S1i-1), i-1번째 제2 게이트선(S2i-1), i-1번째 제3 게이트선(S3i-1), i-1번째 제4 게이트선(S4i-1), 및 i-1번째 발광 제어선(Ei-1)이 제1 방향(DR1)으로 연장될 수 있다. i 번째 화소행(Ri)에는 i번째 제1 게이트선(S1i), i번째 제2 게이트선(S2i), i번째 제3 게이트선(S3i), i번째 제4 게이트선(S4i), 및 i번째 발광 제어선(Ei)이 제1 방향(DR1)으로 연장될 수 있다. 또한, i-1 번째 화소행(Ri-1) 및 i 번째 화소행(Ri) 각각에서, 제1 내지 제4 전원선들(PL1 내지 PL4)은 제1 방향(DR1)으로 연장될 수 있다. k번째 리드아웃선(RXk)(또는, j+1번째 데이터선(Dj+1))은 제2 방향(DR2)으로 연장될 수 있다.
센서 회로 영역에는 제1 내지 제3 센서 트랜지스터들(M1 내지 M3)을 포함하는 센서 회로(예를 들어, i번째 센서 회로(SCi))가 배치(또는 형성)될 수 있다.
i번째 센서 회로(SCi)의 제1 센서 트랜지스터(M1)는 제1 컨택홀(CNT1)을 통해 제1 초기화 전원 전압(Vint1)을 제공하는 제2 전원선(PL2)에 접속될 수 있다. 또한, 제1 센서 트랜지스터(M1)는 제2 센서 트랜지스터(M2)로 연장될 수 있다.
i번째 센서 회로(SCi)의 제2 센서 트랜지스터(M2)는 i-1번째 제1 게이트선(S1i-1)과 중첩하며, 제2 컨택홀(CNT2)을 통해 k번째 리드아웃선(RXk)에 접속될 수 있다.
i번째 센서 회로(SCi)의 제3 센서 트랜지스터(M3)는 i번째 제4 게이트선(S4i)과 중첩하며, 제3 컨택홀(CNT3)을 통해 제4 전원선(PL4)에 접속될 수 있다.
이와 같이, i번째 센서 회로(SCi)를 구동하기 위한 제5 전원선(P5), i번째 주사선(SLi), 및 i번째 리셋선(RSTLi)이 생략되므로, 화소행들(Ri-1, Ri)의 제2 방향(DR2)으로의 폭이 감소되고, 표시 패널(100)의 해상도 저하가 최소화될 수 있다. 또한, 데이터선(예를 들어, j+1번째 데이터선(Dj+1))이 k번째 리드아웃선(RXk)으로 이용되는 경우, 센서 회로 영역의 제1 방향(DR1)으로의 폭이 감소되며, 표시 패널(100)의 해상도 저하가 최소화될 수 있다.
한편, 제3 게이트선들(S3i-1, S3i)은 각각 제1 게이트선들(S1i-1, S1i)과 공통으로 사용될 수 있으며, 이 경우, 제3 게이트선들(S3i-1, S3i)은 생략될 수도 있다.
도 6은 도 3의 표시 영역의 일 예를 나타내는 단면도이다.
도 1, 도 3, 도 4, 및 도 6을 참조하면, 표시 패널(100)의 백플레인 구조물(BP)(또는, 회로층)에 화소 트랜지스터들(T1 내지 T7) 및 센서 트랜지스터들(M1 내지 M3)이 포함될 수 있다.
도 6은 제1 화소 트랜지스터(T1), 제3 화소 트랜지스터(T3), 제1 센서 트랜지스터(M1), 제2 센서 트랜지스터(M2), 및 제3 센서 트랜지스터(M3)를 보여준다.
베이스층(BL)은 유리, 수지(resin) 등과 같은 절연성 재료로 이루어질 수 있다. 또한, 베이스층(BL)은 휘거나 접힘이 가능하도록 가요성(flexibility)을 갖는 재료로 이루어질 수 있고, 단층 구조 또는 다층 구조를 가질 수 있다.
베이스층(BL) 상에는 화소 회로(PXC) 및 센서 회로(SC)를 포함하는 백플레인 구조물(BP)이 제공될 수 있다. 백플레인 구조물(BP)은 후술될 반도체층, 복수의 도전층들, 및 복수의 절연층들을 포함할 수 있다.
베이스층(BL) 상에는 버퍼층(BF)이 형성될 수 있다. 버퍼층(BF)은 화소 트랜지스터들(T1 내지 T7) 및 센서 트랜지스터들(M1 내지 M3)에 불순물이 확산되는 것을 방지할 수 있다. 버퍼층(BF)은 베이스층(BL)의 재료 및 공정 조건에 따라 생략될 수도 있다.
버퍼층(BF) 상에 제1 내지 제3 액티브 패턴들(ACT11, ACT12, ACT13)이 제공될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 내지 제3 액티브 패턴들(ACT11, ACT12, ACT13)은 폴리 실리콘 반도체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 내지 제3 액티브 패턴들(ACT11, ACT12, ACT13)은 저온 폴리 실리콘 공정(예를 들어, LTPS(low-temperature poly-silicon) 공정)을 통해 형성될 수 있다.
제1 내지 제3 액티브 패턴들(ACT11, ACT12, ACT13) 상에 제1 게이트 절연층(GI1)이 제공될 수 있다. 제1 게이트 절연층(GI1)은 무기 재료로 이루어진 무기 절연층일 수 있다.
제1 게이트 절연층(GI1) 상에는 제1 내지 제3 게이트 전극들(GE11, GE12, GE13)이 제공될 수 있다. 제1 게이트 전극(GE11)은 제1 액티브 패턴(ACT11)의 채널 영역에 중첩하고, 제2 게이트 전극(GE12)은 제2 액티브 패턴(ACT12)의 채널 영역에 중첩하며, 제3 게이트 전극(GE13)은 제3 액티브 패턴(ACT13)의 채널 영역에 중첩할 수 있다.
제1 내지 제3 게이트 전극들(GE11, GE12, GE13)은 금속으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제1 내지 제3 게이트 전극들(GE11, GE12, GE13)은 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 구리(Cu)와 같은 금속 중 적어도 하나, 또는 금속들의 합금으로 이루어질 수 있다. 또한, 제1 내지 제3 게이트 전극들(GE11, GE12, GE13)은 단일층 또는 금속들 및 합금들 중 2 이상 물질이 적층된 다중층으로 형성될 수 있다.
제1 내지 제3 게이트 전극들(GE11, GE12, GE13) 상에는 층간 절연층(IL)이 제공될 수 있다. 층간 절연층(IL)은 무기 재료로 이루어진 무기 절연층일 수 있다. 무기 재료로는 폴리실록산, 실리콘 질화물, 실리콘 산화물, 실리콘산질화물 등이 이용될 수 있다.
층간 절연층(IL) 상에는 도전 패턴들(CL1, CL2, CL3)이 제공될 수 있다. 도전 패턴들(CL1, CL2, CL3)은 스토리지 커패시터(Cst)의 일 전극, 게이트선들(S1i 내지 S4i)(및 주사선(SLi), 리셋선(RSTLi)), 데이터선(Dj)(및 리드아웃선(Rxk)), 및 전원선들(PL1 내지 PL4) 중 적어도 하나를 형성할 수 있다.
도전 패턴들(CL1, CL2, CL3)은 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 구리(Cu)와 같은 금속 중 적어도 하나, 또는 금속들의 합금으로 이루어질 수 있다. 또한, 도전 패턴들(CL1, CL2, CL3)은 단일층으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 금속들 및 합금들 중 2 이상 물질이 적층된 다중층으로 형성될 수 있다.
도전 패턴들(CL1, CL2, CL3) 상에는 제1 절연층(INS1)이 제공될 수 있다. 제1 절연층(INS1)은 무기 재료로 이루어진 무기 절연층일 수 있다. 무기 재료로는 폴리실록산, 실리콘 질화물, 실리콘 산화물, 실리콘산질화물 등이 이용될 수 있다.
제1 절연층(INS1) 상에는 제4 액티브 패턴(ACT21) 및 제5 액티브 패턴(ACT22)이 제공될 수 있다. 일 실시예에서, 제4 및 제5 액티브 패턴들(ACT21, ACT22)은 산화물 반도체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제 제4 및 제5 액티브 패턴들(ACT21, ACT22)은 금속 산화물 반도체 형성 공정을 통해 형성될 수 있다.
제4 액티브 패턴(ACT21) 및 제5 액티브 패턴(ACT22) 상에는 제2 게이트 절연층(GI2)이 제공될 수 있다. 제2 게이트 절연층(GI2)은 무기 재료로 이루어진 무기 절연층일 수 있다.
제2 게이트 절연층(GI2) 상에는 제4 및 제5 게이트 전극들(GE21, GE22)이 제공될 수 있다. 제4 게이트 전극(GE21)은 제4 액티브 패턴(ACT21)의 채널 영역에 중첩하고, 제5 게이트 전극(GE22)은 제5 액티브 패턴(ACT22)의 채널 영역에 중첩할 수 있다.
제4 및 제5 게이트 전극들(GE21, GE22) 상에는 제2 절연층(INS2)이 제공될 수 있다. 예를 들어, 제2 절연층(INS2)은 무기 재료로 이루어진 무기 절연층일 수 있다.
제2 절연층(INS2) 상에는 제1 소스/드레인 전극(21, 22), 제2 소스/드레인 전극(23, 24), 제3 소스/드레인 전극(25, 26), 제4 소스/드레인 전극(31, 32), 및 제5 소스/드레인 전극(33, 34)이 제공될 수 있다. 제1 내지 제5 소스/드레인 전극들(21, 22, 23, 24, 25, 26, 31, 32, 33, 34)은 각각 컨택홀들을 통해 이에 대응하는 제1 내지 제5 액티브 패턴들(ACT11, ACT12, ACT13, AC21, ACT22)에 접속될 수 있다.
제1 내지 제5 소스/드레인 전극들(21, 22, 23, 24, 25, 26, 31, 32, 33, 34)은 금속으로 이루어질 수 있다.
제1 내지 제5 소스/드레인 전극들(21, 22, 23, 24, 25, 26, 31, 32, 33, 34) 상에는 제3 절연층(INS3)이 제공될 수 있다. 예를 들어, 제3 절연층(INS3)은 무기 재료로 이루어진 무기 절연층일 수 있다.
제3 절연층(INS3) 상에는 연결 패턴들(CNP1, CNP2)이 제공될 수 있다. 제1 연결 패턴(CNP1)은 제3 절연층(INS3)을 관통하는 컨택홀을 통해 제1 드레인 전극(22)에 접속될 수 있다. 제2 연결 패턴(CNP2)은 제3 절연층(INS3)을 관통하는 컨택홀을 통해 제5 드레인 전극(34, 또는 소스 전극)에 접속될 수 있다.
연결 패턴들(CNP1, CNP2)은 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 구리(Cu)와 같은 금속 중 적어도 하나, 또는 금속들의 합금으로 이루어질 수 있다.
연결 패턴들(CNP1, CNP2) 상에는 제4 절연층(INS4)이 배치될 수 있다. 제4 절연층(INS4)은 유기 재료로 이루어진 유기 절연층이거나, 무기 재료로 이루어진 무기 절연층일 수도 있다. 일 실시예에서, 제4 절연층(INS4)은 평탄화층의 역할을 할 수 있다.
제4 절연층(INS4) 상에는 제1 화소 전극(PEL1), 제1 센서 전극(SEL1), 및 뱅크층(BK)을 포함하는 화소층이 제공될 수 있다.
화소층은 화소 회로(PXC)에 연결되는 발광 소자(LED) 및 센서 회로(SC)에 연결되는 수광 소자(LRD)를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 발광 소자(LED)는 제1 화소 전극(PEL1), 정공 수송층(HTL1), 발광층(EML), 전자 수송층(ETL), 및 제2 화소 전극(PEL2)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 수광 소자(LRD)는 제1 센서 전극(SEL1), 제2 정공 수송층(HTL2), 수광층(LRL), 전자 수송층(ETL), 및 제2 센서 전극(SEL2)을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 화소 전극(PEL1) 및 제1 센서 전극(SEL1)은 Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, 이들의 합금 등의 금속층 및/또는 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등으로 이루어질 수 있다. 제1 화소 전극(PEL1)은 컨택홀을 통해 제1 드레인 전극(22)에 접속될 수 있다. 제1 센서 전극(SEL1)은 컨택홀을 통해 제5 드레인 전극(34)에 접속될 수 있다.
제1 화소 전극(PEL1) 및 제1 센서 전극(SEL1)은 마스크를 이용한 패터닝을 통해 동시에 형성될 수 있다.
제1 화소 전극(PEL1) 및 제1 센서 전극(SEL1)이 형성된 제4 절연층(INS4) 상에는 발광 영역 및 수광 영역을 구획하는 뱅크층(BK, 또는, 화소 정의막)이 제공될 수 있다. 뱅크층(BK)은 유기 재료로 이루어진 유기 절연층일 수 있다. 유기 재료로는 아크릴 수지(acryl resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 페놀 수지(phenolic resin), 폴리아미드 수지(polyamide resin), 폴리이미드 수지(polyimide resin) 등이 포함될 수 있다.
또한, 뱅크층(BK)은 광 흡수 물질을 포함하거나, 광 흡수제가 도포되어 외부로부터 유입된 광을 흡수하는 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 뱅크층(BK)은 카본 계열의 블랙 안료를 포함할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 뱅크층(BK)은 광 흡수율이 높은 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 몰리브덴과 티타늄의 합금(MoTi), 텅스텐(W), 바나듐(V), 니오븀(Nb), 탄탈륨(Ta), 망간(Mn), 코발트(Co) 또는 니켈(Ni)과 같은 불투명 금속 물질을 포함할 수도 있다.
뱅크층(BK)은 발광 영역 및 수광 영역에 대응하는 개구들을 포함할 수 있다.
뱅크층(BK)에 의해 노출된 제1 화소 전극(PEL1)의 상면에는 제1 정공 수송층(HTL1)이 제공되고, 노출된 제1 센서 전극(SEL1)의 상면에는 제2 정공 수송층(HTL2)이 제공될 수 있다. 제1 정공 수송층(HTL1)을 통해 정공이 발광층(EML)으로 이동되고, 제2 정공 수송층(HTL2)을 통해 정공이 수광층(LRL)으로 이동될 수 있다.
일 실시예에서, 발광층(EML) 및 수광층(LRL)의 물질에 따라 제1 정공 수송층(HTL1)과 제2 정공 수송층(HTL2)은 동일할 수도 있고, 상이할 수도 있다.
제1 정공 수송층(HTL1) 상에 발광층(EML)이 제공될 수 있다. 일 실시예에서, 발광층(EML)은 유기 발광층으로 구성될 수 있다. 발광층(EML)에 포함되는 유기 물질에 따라 발광층(EML)은 적색광, 녹색광, 또는 청색광 등의 빛을 발광할 수 있다.
일 실시예에서, 수광 영역에는 제2 정공 수송층(HTL2) 상에 전자 차단층이 제공될 수 있다. 전자 차단층은 수광층(LRL)의 전하가 정공 수송층(HTL)으로 이동되는 것을 막을 수 있다. 일 실시예에서, 전자 차단층은 생략될 수도 있다.
제2 정공 수송층(HTL2) 상에는 수광층(LRL)이 배치될 수 있다. 수광층(LRL)은 특정 파장 대역의 광에 대응하여 전자를 방출함으로써 광의 세기를 감지할 수 있다.
일 실시예에서, 수광층(LRL)은 저분자 유기 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 수광층(LRL)은 구리(Cu), 철(Fe), 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn), 알루미늄(Al), 팔라듐(Pd), 주석 (Sn), 인듐(In), 납(Pb), 티타늄(Ti), 루비듐(Rb), 바나듐(V), 갈륨(Ga), 테르븀(Tb), 세륨(Ce), 란탄(La) 및 아연(Zn)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 금속을 포함하는 프탈로시아닌(phthalocyanines) 화합물로 구성된다.
또는, 수광층(LRL)에 포함되는 저분자 유기 물질은, 구리(Cu), 철(Fe), 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn), 알루미늄(Al), 팔라듐(Pd), 주석(Sn), 인듐(In), 납(Pb), 티타늄(Ti), 루비듐(Rb), 바나듐(V), 갈륨(Ga), 테르븀 (Tb), 세륨(Ce), 란탄(La) 및 아연(Zn)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 금속을 포함하는 프탈로시아닌 (phthalocyanines) 화합물을 포함하는 층 및 C60을 포함하는 층을 포함하는 두 개의 층(bi-layer)으로 구성되거나, 프탈로시아닌 화합물 및 C60가 혼합된 하나의 혼합층(mixing layer)로 구성될 수도 있다.
다만, 이는 예시적인 것으로서, 수광층(LRL)은 고분자 유기층을 구비할 수도 있다.
일 실시예에서, 수광층(LRL)은 프탈로시아닌 화합물에 포함되는 금속 성분의 선택을 제어함에 따라, 광 센서의 광 검출 대역을 결정할 수 있다. 예를 들어, 구리를 포함하는 프탈로시아닌 화합물의 경우, 대략 600 ~ 800 nm 대역의 가시 광선 파장 흡수하고, 주석(Sn)을 포함하는 프탈로시아닌 화합물의 경우, 대략 800 ~ 1000 nm 대역의 근 적외선 파장을 흡수한다. 따라서, 상기의 프탈로시아닌 화합물에 포함되는 금속의 선택을 제어함에 따라, 사용자가 원하는 대역의 파장을 검출할 수 있는 광 센서를 구현할 수 있다. 예를 들어, 수광층(LRL)은 통해 적색 광 대역의 파장, 녹색 광 대역의 파장, 또는 청색 광 대역의 파장을 선택적으로 흡수하도록 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 수광 영역의 면적은 발광 영역의 면적보다 작을 수 있다.
전자 수송층(ETL) 상에 제2 화소 전극(PEL2) 및 제2 센서 전극(SEL2)이 제공될 수 있다. 일 실시예에서, 제2 화소 전극(PEL2) 및 제2 센서 전극(SEL2)은 표시 영역(AA) 상에 일체로 형성되는 공통 전극(CD)일 수 있다. 제2 화소 전극(PEL2) 및 제2 센서 전극(SEL2)으로 제2 전원 전압(VSS)이 공급될 수 있다.
공통 전극(CD)은 Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr 등의 금속층 및/또는 ITO, IZO, ZnO, ITZO 등의 투명 도전성층으로 이루어질 수 있다. 일 실시예에서, 공통 전극(CD)은 금속 박층을 포함하는 이중층 이상의 다중층으로 이루어질 수 있으며, 예를 들어, ITO/Ag/ITO의 삼중층으로 이루어질 수 있다.
제2 화소 전극(PEL2) 및 제2 센서 전극(SEL2)을 포함하는 공통 전극(CD) 상에는 봉지층(TFE)이 제공될 수 있다. 봉지층(TFE)은 단일층으로 이루어질 수 있으나, 다중층으로 이루어질 수 있다. 일 실시예에서, 봉지층(TFE)은 무기 재료, 유기 재료, 및 무기 재료 순으로 증착된 적층 구조를 가질 수 있다. 봉지층(TFE)의 최상층은 무기 재료로 형성될 수 있다.
도 7은 도 4의 화소 및 광 센서의 동작의 일 실시예를 설명하는 파형도이다.
도 1, 도 4 및 도 7을 참조하면, 발광 제어 신호(EM[i])는 i번째 발광 제어선(Ei)에 제공되며, 제2 게이트 신호(GI[i])는 i번째 제2 게이트선(S2i)에 제공되며, 제4 게이트 신호(GC[i])는 i번째 제4 게이트선(S4i)에 제공되고, 제1 게이트 신호(GW[i])는 i번째 제1 게이트선(S1i)에 제공될 수 있다. 이전 제1 게이트 신호(GW[i-1])는 i-1번째 제1 게이트선(S1i-1)에 제공될 수 있다. 리셋 신호(RST[i])는 i번째 리셋선(RSTLi)에 제공되며, i번째 리셋선(RSTLi) 및 i번째 제4 게이트선(S4i)를 공용함에 따라, 리셋 신호(RST[i])는 제4 게이트 신호(GC[i])와 같을 수 있다. 주사 신호(SCAN[i])는 i번째 주사선(SLi)에 제공되며, i번째 주사선(SLi) 및 i-1번째 제1 게이트선(S1i-1)을 공용함에 따라, 주사 신호(SCAN[i])는 이전 제1 게이트 신호(GW[i-1])와 같을 수 있다.
k번째 프레임 구간(FRAME_k)은 비발광 구간(P_NE)을 포함하고, 비발광 구간(P_NE)(또는, k번째 프레임 구간(FRAME_k))은 초기화 구간(P_INT), 보상 구간(P_C), 및 기입 구간(P_W)을 포함할 수 있다. 기입 구간(P_W)은 보상 구간(P_C)에 포함될 수 있다. 예를 들어, 기입 구간(P_W)은 1 수평 시간이며, 초기화 구간(P_INT) 및 보상 구간(P_C) 각각은 6 수평 시간이며, 비발광 구간(P_NE)은 26 수평 시간일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
비발광 구간(P_NE)에서, 발광 제어 신호(EM[i])는 하이 레벨을 가질 수 있다. 이 경우, 하이 레벨의 발광 제어 신호(EM[i])에 응답하여 제5 화소 트랜지스터(T5) 및 제6 화소 트랜지스터(T6)가 턴-오프되고, 화소(PX)는 비발광할 수 있다.
초기화 구간(P_INT)에서, 제2 게이트 신호(GI[i])는 하이 레벨을 가질 수 있다. 이 경우, 하이 레벨의 제2 게이트 신호(GI[i])에 응답하여 제4 화소 트랜지스터(T4)가 턴-온되고, 제2 전원선(PL2)의 제1 초기화 전원 전압(Vint1)이 제1 노드(또는, 제1 화소 트랜지스터(T1)의 게이트 전극)에 제공될 수 있다.
이후, 기입 구간(P_W)에서, 제4 게이트 신호(GC[i])는 하이 레벨을 가지며, 제1 게이트 신호(GW[i])는 로우 레벨을 가질 수 있다. 이 경우, 로우 레벨의 제1 게이트 신호(GW[i])에 응답하여 제2 화소 트랜지스터(T2)가 턴-온되며, 데이터 신호가 데이터선(Dj)으로부터 제2 노드(N2)에 제공될 수 있다. 또한, 하이 레벨의 제4 게이트 신호(GC[i])에 응답하여 제3 화소 트랜지스터(T3)가 턴-온되며, 제2 노드(N2)로부터 제1 화소 트랜지스터(T1), 및 제3 화소 트랜지스터(T3)를 통해 제1 노드(N1)에 데이터 신호가 전달될 수 있다.
보상 구간(P_C) 동안 제4 게이트 신호(GC[i])는 하이 레벨을 가질 수 있다. 턴-온된 제3 화소 트랜지스터(T3)에 의해 제1 화소 트랜지스터(T1)는 다이오드 연결된 형태를 유지하므로, 제1 노드(N1)의 전압은 데이터 신호에 제1 화소 트랜지스터(T1)의 문턱 전압이 보상된 전압을 가질 수 있다.
이후, 비발광 구간(P_NE)이 종료되고, 발광 제어 신호(EM[i])는 로우 레벨을 가질 수 있다. 이 경우, 로우 레벨의 발광 제어 신호(EM[i])에 응답하여 제5 화소 트랜지스터(T5) 및 제6 화소 트랜지스터(T6)가 턴-온되고, 제1 전원선(PL1)으로부터 제5 화소 트랜지스터(T5), 제1 화소 트랜지스터(T1), 제6 화소 트랜지스터(T6), 및 발광 소자(LED)를 통해 전극(EP)까지 전류 이동 경로가 형성되고, 제1 화소 트랜지스터(T1)의 동작에 따라 제1 노드(N1)의 전압(예를 들어, 데이터 신호)에 대응하는 구동 전류가 발광 소자(LED)를 통해 흐르며, 발광 소자(LED)는 구동 전류에 대응하는 휘도를 가지고 발광할 수 있다. 발광 소자(LED)는 k+1번째 프레임 구간(FRAME_k+1)의 비발광 구간(P_NE) 전까지 발광 상태를 유지할 수 있다.
한편, k번째 프레임 구간(FRAME_k)의 주사 구간(P_SC)에서 이전 제1 게이트 신호(GW[i-1])가 로우 레벨을 가질 수 있다. 이전 제1 게이트 신호(GW[i-1])에 응답하여 제2 센서 트랜지스터(M2)가 턴-온될 수 있다. 수광 소자(LRD)에 의해 제5 노드(N5)의 전압이 변동된 경우, 제1 센서 트랜지스터(M1)의 동작에 따라 제5 노드(N5)의 전압에 대응하여 전류(또는, 검출 값)가 제5 전원선(PL5)(또는, 제2 전원선(PL2))으로부터 리드아웃선(RXk)(또는, 데이터선(Dj))으로 흐를 수 있다. 주사 구간(P_SC)은 보상 구간(P_C)보다 이전일 수 있다.
리셋 구간(P_RST)은 보상 구간(P_C)과 동일할 수 있다. 리셋 구간(P_RST)에서, 하이 레벨의 제4 게이트 신호(GC[i])에 응답하여 제3 센서 트랜지스터(M3)가 턴-온되고, 제5 노드(N5)에 리셋 전압(VGL)이 인가될 수 있다. 제5 노드(N5)의 전압이 리셋 전압(VGL)에 의해 리셋될 수 있다.
이후, 리셋 구간(P_RST)(또는, 보상 구간(P_C))이 종료되고, 제4 게이트 신호(GC[i])는 로우 레벨을 가질 수 있다. k번째 프레임 구간(FRAME_k)의 리셋 구간(P_RST)이 종료된 직후부터 k+1번째 프레임 구간(FRAME_k+1)의 리셋 구간(P_RST)이 시작되기 직전까지의 구간동안(예를 들어, 노출 시간(EIT))동안 제4 게이트 신호(GC[i])는 로우 레벨로 유지될 수 있다.
노출 시간(EIT) 동안 수광 소자(LRD)에 광이 입사되는 경우, 수광 소자(LRD)의 광전 변환 기능에 의해 제5 노드(N5)의 전압이 변할 수 있다.
k+1번째 프레임 구간(FRAME_k+1)의 주사 구간(P_SC)에서 이전 제1 게이트 신호(GW[i-1])가 로우 레벨을 가질 수 있다. 이전 제1 게이트 신호(GW[i-1])에 응답하여 제2 센서 트랜지스터(M2)가 턴-온되며, 제5 노드(N5)의 전압에 대응하여 전류(또는, 검출 값)가 제5 전원선(PL5)(또는, 제2 전원선(PL2))으로부터 리드아웃선(RXk)(또는, 데이터선(Dj))으로 흐를 수 있다.
예를 들어, k번째 프레임 구간(FRAME_k)의 리셋 구간(P_RST)에서(또는, 상기 리셋 구간(P_RST) 이전에), 표시 패널(100)에 사용자의 터치 입력이 발생한 경우, 사용자(예를 들어, 사용자 손가락)에 의해 반사된 광에 대응하는 전류, 즉, 검출 값이 k번째 프레임 구간(FRAME_k)에 출력될 수 있다. 예를 들어, 상기 검출 값에 기초하여 사용자의 지문이 감지될 수 있다. 한 프레임 구간에 대응하는 노출 시간(EIT)이 확보되므로, 지문 감지가 상대적으로 정확하게 수행될 수 있다.
특히, 표시 패널(100)이 상대적으로 낮은 재생률(refresh rate)(또는, 구동 주파수, 주사율)로 구동되는 경우 보다 충분한 노출 시간(EIT)이 확보될 수 있다. 예를 들어, 표시 패널(100)이 10Hz의 재생률로 구동되는 경우, 한 프레임 구간(즉, 1/재생률)에 대응하여 약 100ms의 노출 시간(EIT)이 확보될 수 있다. 다른 예로, 표시 패널(100)이 20Hz의 재생률로 구동되는 경우, 한 프레임 구간에 대응하여 약 50ms의 노출 시간(EIT)이 확보될 수 있다.
한편, 도 7에서, 리셋 신호(RST[i])는 제4 게이트 신호(GC[i])와 같으며, 주사 신호(SCAN[i])는 이전 제1 게이트 신호(GW[i-1])와 같은 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 리셋 신호(RST[i])에 의한 광 센서(PHS)의 리셋 동작이, 주사 신호(SCAN[i])에 의한 광 센서(PHS)의 검출 값 출력 동작보다 이후에 수행되는 범위 내에서, 리셋 신호(RST[i]) 및 주사 신호(SCAN[i])는 변경될 수 있다. 예를 들어, 주사 신호(SCAN[i])는 제1 게이트 신호(GW[i])와 같으며, 리셋 신호(RST[i])는 i번째 제4 게이트선(S4i) 이후의 제4 게이트선(예를 들어, i+1번째 제4 게이트선("S4i+1"), i+2번째 제4 게이트선("S4i+2") 등)에 제공되는 제4 게이트 신호와 같을 수 있다. 다른 예로, 리셋 신호(RST[i])는 제4 게이트 신호(GC[i])와 같으며, 주사 신호(SCAN[i])는 i-1번째 제1 게이트선(S1i-1) 이전의 제1 게이트선(예를 들어, i-2번째 제1 게이트선("S1i-2"), i-3번째 제1 게이트선("S1i-3") 등)에 제공되는 제1 게이트 신호와 같을 수 있다.
도 8은 도 2의 표시 패널의 동작의 일 실시예를 설명하는 파형도이다.
도 1, 도 2, 도 4, 도 7, 및 도 8을 참조하면, 제4 게이트 신호들(GC[1], GC[2], GC[3], GC[4])이 제4 게이트선들에 순차적으로 제공되며, 제1 게이트 신호들(GW[1]), GW[2], GW[3], GC[4])는 제1 게이트선들 순차적으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 제1 시점(TP1)에서 제1 화소행(R1)의 제4 게이트선 및 제1 게이트선에 제4 게이트 신호(GC[1]) 및 제1 게이트 신호(GW[1])가 각각 제공되고, 제2 시점(TP2)에서 제2 화소행(R2)의 제4 게이트선 및 제2 화소행(R2)의 제1 게이트선에 제4 게이트 신호(GC[2]) 및 제1 게이트 신호(GW[2])가 각각 제공되며, 제3 시점(TP3)에서 제3 화소행(R3)의 제4 게이트선 및 제3 화소행(R3)의 제1 게이트선에 제4 게이트 신호(GC[3]) 및 제1 게이트 신호(GW[3])가 각각 제공되고, 제4 시점(TP4)에서 제4 화소행(R4)의 제4 게이트선 및 제4 화소행(R4)의 제1 게이트선에 제4 게이트 신호(GC[4]) 및 제1 게이트 신호(GW[4])가 제공될 수 있다.
예를 들어, 리셋선(예를 들어, i번째 리셋선(RSTLi), 도 4 참고) 및 제4 게이트선(예를 들어, i번째 제4 게이트선(S4i), 도 4 참고)이 공용되고, 주사선(예를 들어, i번째 주사선(SLi), 도 4 참고) 및 제1 게이트선(예를 들어, i-1번째 제1 게이트선(S1i-1), 도 4 참고)이 공용되는 것을 가정한다.
이 경우, 제2 화소행(R2)의 센서 회로들(SC21 내지 SC24)은 제1 화소행(R1)의 제1 게이트 신호(GW[1]) 및 제2 화소행(R2)의 제4 게이트 신호(GC[2])에 기초하여 동작할 수 있다. 제5 시점(TP5)에서 제2 화소행(R2)의 센서 회로들(SC21 내지 SC24) 각각은 노출 시간(EIT) 동안 입사된 광에 대응하는 검출 값을 출력할 수 있다.
유사하게, 제3 화소행(R3)의 센서 회로들(SC31 내지 SC34)은 제2 화소행(R2)의 제1 게이트 신호(GW[2]) 및 제3 화소행(R3)의 제4 게이트 신호(GC[3])에 기초하여 동작할 수 있다. 제6 시점(TP6)에서 제3 화소행(R3)의 센서 회로들(SC31 내지 SC34) 각각은 노출 시간(EIT) 동안 입사된 광에 대응하는 검출 값을 출력할 수 있다.
제4 화소행(R4)의 센서 회로들(SC41 내지 SC44)은 제3 화소행(R3)의 제1 게이트 신호(GW[3]) 및 제4 화소행(R4)의 제4 게이트 신호(GC[4])에 기초하여 동작할 수 있다. 제7 시점(TP7)에서 제4 화소행(R4)의 센서 회로들(SC41 내지 SC44) 각각은 노출 시간(EIT) 동안 입사된 광에 대응하는 검출 값을 출력할 수 있다.
즉, 센서 회로들(SC11 내지 SC44) 각각은 동일한 노출 시간(EIT)에 대응하는 검출 값을 출력할 수 있다.
도 9a, 도 9b, 및 도 9c는 도 1의 표시 장치의 다른 실시예를 설명하는 도면들이다.
도 1, 도 4, 도 7, 도 9a, 도 9b, 및 도 9c를 참조하면, 표시 패널(100)은 지문 감지를 수행하지 않는 구간에서 제1 재생률(또는, 제1 구동 주파수)로 영상을 표시하거나 구동되며, 지문 감지를 수행하는 구간에서 제2 재생률(또는, 제2 구동 주파수)로 영상을 표시하거나 구동될 수 있다.
도 9a를 참조하여 예를 들면, 지문 감지가 수행되지 않는 제1 구간(P1)에서, 표시 패널(100)은 120Hz의 제1 재생률로 구동될 수 있다. 표시 패널(100)은 120Hz의 제1 재생률로 프레임 영상들을 표시할 수 있다. 사용자의 터치 입력이 발생한 경우(또는, 지문 감지가 요구되는 경우), 표시 패널(100)은 지문 감지를 위한 특정 패턴(예를 들어, 풀화이트 영상)을 포함하는 k번째 프레임 영상(IMAGE_Fk)을 표시할 수 있다.
이후, 지문 감지가 수행되는 제2 구간(P2)에서, 표시 패널(100)은 10Hz의 제2 재생률로 구동될 수 있다. 예를 들어, 제2 구간(P2)동안, 표시 패널(100)이 120Hz의 제1 재생률로 구동시 표시될 12개의 프레임 영상들이 스킵될 수 있다. 제2 구간(P2) 동안 표시 패널(100)에 k번째 프레임 영상(IMAGE_Fk)이 표시된 상태가 유지될 수 있다. 이 경우, 약 100ms의 노출 시간(EIT)이 확보될 수 있다.
이후, 지문 감지가 수행되지 않는 제3 구간(P3)에서, 표시 패널(100)은 120Hz의 제1 재생률로 구동되며, 표시 패널(100)은 120Hz의 제1 재생률로 프레임 영상들을 표시할 수 있다.
다른 예로, 도 9b에 도시된 바와 같이, 제1 구간(P1)에서, 표시 패널(100)은 120Hz의 제1 재생률로 구동될 수 있다. 사용자의 터치 입력이 발생한 경우, 표시 패널(100)은 지문 감지를 위한 특정 패턴을 포함하는 k번째 프레임 영상(IMAGE_Fk)을 표시할 수 있다. 제2 구간(P2)에서, 표시 패널(100)은 20Hz의 제2 재생률로 구동될 수 있다. 예를 들어, 제2 구간(P2)동안, 표시 패널(100)이 120Hz의 제1 재생률로 구동시 표시될 6개의 프레임 영상들이 스킵되고, 제2 구간(P2) 동안 표시 패널(100)에 k번째 프레임 영상(IMAGE_Fk)이 표시된 상태가 유지될 수 있다. 이 경우, 약 50ms의 노출 시간(EIT)이 확보될 수 있다.
또 다른 예로, 도 9c에 도시된 바와 같이, 제2 구간(P2)에서 표시 패널(100)은 5Hz의 제2 재생률로 구동될 수 있다. 이 경우, 표시 패널(100)이 120Hz의 제1 재생률로 구동시 표시될 24개의 프레임 영상들이 스킵되며, 약 200ms의 노출 시간(EIT)이 확보될 수 있다.
상술한 바와 같이, 지문 감지를 위해 표시 패널(100)(또는, 표시 장치(1000))은 재생률을 변경하면서 구동될 수 있다. 한편, 도 9a, 도 9b, 도 9c에서 제2 재생률은 10Hz, 20Hz, 5Hz인 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 요구되는 노출 시간(EIT)에 따라 제2 재생률은 다양하게 변경될 수 있다. 또한, 제1 재생률은 120Hz인 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 재생률은 제품에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
도 10은 도 4의 화소 및 광 센서의 동작의 다른 실시예를 설명하는 파형도이다.
도 1, 도 4, 도 7, 도 9a, 및 도 10을 참조하면, 발광 제어 신호(EM[i])는 i번째 발광 제어선(Ei)에 제공되며, 제2 게이트 신호(GI[i])는 i번째 제2 게이트선(S2i)에 제공되며, 제4 게이트 신호(GC[i])는 i번째 제4 게이트선(S4i)에 제공되고, 제3 게이트 신호(GB[i])는 i번째 제3 게이트선(S3i)에 제공되며, 제1 게이트 신호(GW[i])는 i번째 제1 게이트선(S1i)에 제공될 수 있다. 데이터 신호(DATA[i])는 j번째 데이터선(Dj)에 제공되는 신호이거나 j번째 데이터선(Dj)에서 측정된 신호일 수 있다. i번째 리셋선(RSTLi) 및 i번째 제4 게이트선(S4i)를 공용함에 따라, 제4 게이트 신호(GC[i])는 i번째 리셋선(RSTLi)에 제공될 수 있다. i번째 주사선(SLi) 및 i-1번째 제1 게이트선(S1i-1)을 공용함에 따라, 제1 게이트 신호(GW[i-1])는 i번째 주사선(SLi)에 제공될 수 있다. j번째 데이터선(Dj) 및 k번째 리드아웃선(RXk)을 공용하는 경우, 데이터 신호(GW[j])는 광 센서(PHS)로부터 출력되는 검출 값(전류 및/또는 전압)을 포함할 수 있다.
발광 제어 신호(EM[i])는 제1 내지 제3 구간들(P1 내지 P3)에서 특정 시간을 주기로 하이 레벨(또는, 하이 레벨의 펄스)을 가질 수 있다. 예를 들어, 특정 시간은 표시 장치(1000)의 최대 구동 주파수(예를 들어, 120Hz)로 구동되는 경우에서의, 하나의 프레임 구간(또는, 서프 프레임 구간(SF))에 대응할 수 있다. 유사하게, 제3 게이트 신호(GB[i]) 및 제1 게이트 신호(GW[i]) 각각은 제1 내지 제3 구간들(P1 내지 P3)에서 특정 시간을 주기로 로우 레벨(또는, 로우 레벨의 펄스)을 가질 수 있다. 표시 장치(1000)가 저주파 구동시 휘도가 저하되는 것을 방지하기 위해, 제3 게이트 신호(GB[i]) 및 제1 게이트 신호(GW[i])(및 발광 제어 신호(EM[i]))는 상기 특정 시간을 주기로 펄스를 가질 수 있다.
발광 제어 신호(EM[i])는 제1 내지 제3 구간들(P1 내지 P3)에서 특정 시간을 주기로 하이 레벨(또는, 하이 레벨의 펄스)을 가질 수 있다. 예를 들어, 특정 시간은 표시 장치(1000)의 최대 구동 주파수(예를 들어, 120Hz)로 구동되는 경우에서의, 하나의 프레임 구간(또는, 서프 프레임 구간(SF))에 대응할 수 있다. 유사하게, 제3 게이트 신호(GB[i]) 및 제1 게이트 신호(GW[i]) 각각은 제1 내지 제3 구간들(P1 내지 P3)에서 특정 시간을 주기로 로우 레벨(또는, 로우 레벨의 펄스)을 가질 수 있다. 표시 장치(1000)가 저주파 구동시 휘도가 저하되는 것을 방지하기 위해, 제3 게이트 신호(GB[i]) 및 제1 게이트 신호(GW[i])(및 발광 제어 신호(EM[i]))는 상기 특정 시간을 주기로 펄스를 가질 수 있다.
제2 게이트 신호(GI[i]) 및 제4 게이트 신호(GC[i])는 제1 구간(P1) 및 제3 구간(P3)에서 특정 시간을 주기로 하이 레벨(또는, 하이 레벨의 펄스)을 가지며, 제2 구간(P2)에서 제2 게이트 신호(GI[i]) 및 제4 게이트 신호(GC[i])(또는, 하이 레벨의 펄스)는 스킵될 수 있다. 예를 들어, 제2 구간(P2)에 대응하는 12 프레임 구간 동안 제2 게이트 신호(GI[i]) 및 제4 게이트 신호(GC[i]) 각각은 로우 레벨로 유지(또는, 홀드)될 수 있다.
제1 구간(P1) 및 제3 구간(P3)에서, 화소(PX)는 제2 게이트 신호(GI[i]) 및 제4 게이트 신호(GC[i])에 응답하여 정상적으로 초기화 동작 및 보상 동작을 수행하고, 데이터 신호(DATA[j])(또는, 디스플레이 데이터)에 대응하는 휘도로 발광하거나 영상을 표시할 수 있다. 제2 구간(P2)에서, 화소(PX)는 초기화 동작 및 보상 동작을 수행하지 않으며, 이에 따라, 제2 구간(P2) 직전에 제공된(또는, 저장된) 데이터 신호(DATA[j])(또는, 디스플레이 데이터)에 대응하는 휘도로 발광하거나 영상을 표시할 수 있다.
제2 구간(P2)에서 제4 게이트 신호(GC[i])(또는, 하이 레벨의 펄스)는 스킵되므로, 광 센서(PHS)를 위한 노출 시간(EIT)이 확보될 수 있다. 제1 게이트 신호(GW[i])에 응답하여 광 센서(PHS)는 프레임 구간마다 검출 값을 출력할 수 있으며, 구동 회로(200, 도 1 참고)(또는, 센서 구동부(220))는 상기 검출 값을 선택적으로 획득하거나 샘플링할 수 있다. 예를 들어, 구동 회로(200, 도 1 참고)(또는, 센서 구동부(220))는 제2 구간(P2)의 마지막 프레임 구간에서의 데이터 신호(DATA[i])만을 검출 값(즉, 노출 시간(EIT) 동안 충분히 수신된 광에 대응하는 센서 데이터)으로서 획득할 수 있다.
상술한 바와 같이, j번째 데이터선(Dj) 및 k번째 리드아웃선(RXk)을 공용하는 경우, 검출 값(또는, 센서 데이터)이 출력되는 구간에서도 표시 장치(1000)는 제2 재생률(또는, 저주파수)로 구동될 수 있다.
이와 달리, j번째 데이터선(Dj) 및 k번째 리드아웃선(RXk)을 공용하지 않는 경우, 검출 값이 출력되는 구간은 제2 구간(P2')이 아닌 제3 구간(P3')에 포함되며, 표시 장치(1000)는 제2 구간(P2')에서 제2 재생률(또는, 저주파수)로 구동되며 제3 구간(P3')에서는 제1 재생률로 구동될 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 구동 방법을 설명하는 도면이다.
도 1, 도 4, 도 7, 도 10, 및 도 11을 참조하면, 표시 장치의 구동 방법은 표시 장치(1000)에서 수행될 수 있다. 표시 장치(1000)는 화소(PX)들 및 광 센서(PHS)들을 포함하며, 도 4를 참조하여 설명한 바와 같이, 화소(PX)들 및 광 센서(PHS)들은 주사선들을 공용할 수 있다.
제1 구간(P1)에서 표시 장치(1000)는 제1 재생률(또는, 제1 구동 주파수)로 구동될 수 있다.
예를 들어, 제1 구간(P1)에서 표시 장치(1000)는 제1 재생률로 화소(PX) 및 광 센서(PHS)들을 주사할 수 있다. 예를 들어, 화소(PX)는 120Hz의 주파수로 발광하며, 광 센서(PHS)는 120Hz의 주파수로 리셋될 수 있다.
제1 서브 구간(PS1)에서 사용자로부터 지문 인식에 대한 입력이 발생한 경우, 예를 들어, 표시 패널(100)에 대한 사용자의 터치 입력이 발생할 수 있다. 이 경우, 제1 서브 구간(PS1)에서, 외부 장치(AP)(예를 들어, 어플리케이션 프로세서, 그래픽 프로세서)는 구동 회로(200)(또는, 패널 구동부(210))에 지문 감지를 위한 발광 패턴(예를 들어, 풀화이트 영상)이 표시 패널(100)에 표시되도록 제어하거나, 발광 패턴을 포함하는 입력 영상 데이터를 제공할 수 있다. 패널 구동부(210)는 표시 패널(100)에 상기 발광 패턴 또는 상기 입력 영상 데이터에 대응하는 데이터 신호를 표시 패널(100)에 제공하고, 표시 패널(100)은 상기 발광 패턴을 포함하는 프레임 영상(또는, 지문 감지용 영상)을 표시할 수 있다.
이후, 지문 감지가 수행되는 제2 구간(P2)에서 표시 장치(1000)는 제2 재생률로 구동될 수 있다.
예를 들어, 제2 구간(P2)에서 표시 장치(1000)는 제2 재생률로 화소(PX) 및 광 센서(PHS)들을 주사할 수 있다. 예를 들어, 제2 구간(P2) 동안, 표시 패널(100)은 10Hz의 제2 재생률로 구동되며, 프레임 영상을 리프레쉬하지 않고, 제1 서브 구간(PS1)에서 표시된 프레임 영상(즉, 발광 패턴을 포함하는 프레임 영상)을 유지할 수 있다.
이 경우, 표시 패널(100) 내 광 센서(PHS)는 제2 구간(P2)동안(또는, 제2 서브 구간(PS2), 노출 시간(EIT)) 동안 발광 패턴으로부터 오브젝트(예를 들어, 사용자 손가락)에 의해 반사된 광에 노출되며, 상기 반사된 광에 대응하는 검출 값(전류 및/또는 전압)을 출력할 수 있다.
제2 서브 구간(PS2) 동안 구동 회로(200)(또는, 센서 구동부(220))는 검출 값을 획득(또는, 샘플링)하지 않으며, 충분한 노출 시간(EIT)이 경과한 제3 서브 구간(PS3)에서 구동 회로(200)는 검출 값을 리드아웃(또는, 샘플링, 수신)할 수 있다. 달리 말해, 제3 서브 구간(PS3)에서 광 센서(PHS)의 검출 값이 리드아웃될 수 있다.
이후, 제3 구간(P3)에서, 표시 패널(100)(또는, 표시 장치(1000))은 다시 제1 재생률로 구동될 수 있다. 예를 들어, 제1 구간(P1)에서와 동일하게, 화소(PX)는 120Hz의 주파수로 발광하며, 광 센서(PHS)는 120Hz의 주파수로 리셋될 수 있다.
한편, 구동 회로(200)(또는, 센서 구동부(220)) 또는 외부 장치(AP)는 제3 서브 구간(PS3)에서 리드아웃(또는, 샘플링)된 검출 값에 기초하여 지문 인증을 수행할 수 있다. 예를 들어, 제3 서브 구간(PS3)에서 표시 패널(100) 내 광 센서(PHS)로부터 출력된 검출 값은 이미지 형태로(예를 들어, 지문 이미지로) 구동 회로(200)를 통해 외부 장치(AP)에 제공되며, 외부 장치(AP)는 인증 알고리즘(즉, 기 저장되거나 등록된 지문 템플릿과 지문 이미지를 비교하는 방식으로 지문을 인증하는 알고리즘)을 이용하여 지문 인증을 수행할 수 있다.
구동 회로(200)(또는, 외부 장치(AP))는 지문 인증 결과에 대응하는 영상을 표시 패널(100)을 통해 표시할 수 있으며, 사용자는 지문 인증의 성공 여부를 확인할 수 있다.
본 발명의 기술 사상은 전술한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 변형 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명의 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라, 특허 청구범위에 의해 정해져야만 할 것이다. 또한, 특허 청구범위의 의미 및 범위, 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1000: 표시 장치 100: 표시 패널
200: 구동 회로 210: 패널 구동부
220: 센서 구동부 Dj: 데이터선
M: 센서 트랜지스터 LED: 발광 소자
LRD: 수광 소자 PHS: 광 센서
PL: 전원선 PX: 화소
PXC: 화소 회로 RXk: 리드아웃선
SC: 센서 회로 S1i~S4i: 게이트선
T: 화소 트랜지스터

Claims (20)

  1. 발광 화소 및 센서 화소를 포함하고,
    상기 발광 화소는,
    발광 소자;
    제1 전원선 및 제2 전원선 사이에 전기적으로 연결되며, 제1 노드의 전압에 응답하여 상기 발광 소자에 흐르는 구동 전류를 제어하는 제1 트랜지스터; 및
    상기 제1 노드 및 제3 전원선 사이에 연결되는 제2 트랜지스터를 포함하고,
    상기 센서 화소는,
    센서 노드 및 상기 제2 전원선 사이에 연결되는 수광 소자; 및
    상기 센서 노드의 전압에 응답하여 상기 제3 전원선 및 리드아웃선 사이에 흐르는 전류를 제어하는 제1 센서 트랜지스터를 포함하는, 표시 장치.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 발광 화소는, 상기 제1 트랜지스터의 게이트 전극 및 상기 제1 트랜지스터의 제2 전극 사이에 전기적으로 연결되며 게이트 전극이 제1 게이트선에 전기적으로 연결되는 제3 트랜지스터를 더 포함하고,
    상기 센서 화소는, 제4 전원선 및 상기 센서 노드 사이에 전기적으로 연결되며 게이트 전극이 상기 제1 게이트선에 전기적으로 연결되는 제2 센서 트랜지스터를 더 포함하는, 표시 장치.
  3. 제2 항에 있어서, 상기 센서 화소는, 상기 제1 센서 트랜지스터 및 상기 리드아웃선 사이에 전기적으로 연결되며 게이트 전극이 제2 게이트선에 전기적으로 연결되는 제3 센서 트랜지스터를 더 포함하고,
    하나의 프레임 구간은 제1 서브 구간 및 상기 제1 서브 구간보다 이후인 제2 서브 구간을 포함하며,
    제1 서브 구간에서 상기 제2 게이트선에 제2 턴-온 레벨의 제2 게이트 신호가 인가되고,
    상기 제2 서브 구간에서 상기 제1 게이트선에 제1 턴-온 레벨의 제1 게이트 신호가 인가되는, 표시 장치.
  4. 제3 항에 있어서, 상기 센서 화소는 제1 프레임 구간의 상기 제2 서브 구간 및 제2 프레임 구간의 상기 제1 서브 구간 사이의 구간 동안 수광 소자에서 생성된 전하에 대응하는 신호를 상기 제2 프레임 구간의 상기 제1 서브 구간에서 출력하는, 표시 장치.
  5. 제4 항에 있어서, 제1 프레임 구간에서 터치 입력이 발생한 경우, 상기 제1 프레임 구간 이후에 상기 제1 게이트 신호의 주파수는 상기 제1 프레임 구간 이전에 상기 제1 게이트 신호의 이전 주파수보다 낮은, 표시 장치.
  6. 제3 항에 있어서, 상기 발광 화소는, 데이터선 및 상기 제1 트랜지스터의 제1 전극 사이에 전기적으로 연결되며 게이트 전극이 제3 게이트선에 연결되는 제4 트랜지스터를 더 포함하고,
    상기 발광 화소는 i(단, i는 자연수)번째 화소행에 포함되며,
    상기 제2 게이트선은 i-1번째 화소행에 포함된 이전 발광 화소의 상기 제4 트랜지스터의 게이트 전극에 전기적으로 연결되는, 표시 장치.
  7. 제6 항에 있어서, 상기 데이터선은 상기 리드아웃선에 전기적으로 연결된, 표시 장치.
  8. 제6 항에 있어서, 제1 프레임 구간에서 터치 입력이 발생한 경우, 상기 제1 프레임 구간 이후에서, 상기 제1 게이트 신호의 주파수는 상기 제2 게이트 신호의 주파수보다 낮은, 표시 장치.
  9. 제3 항에 있어서,
    상기 센서 화소로부터 상기 리드아웃선을 통해 감지 신호를 수신하는 구동부를 더 포함하고,
    상기 구동부가 상기 감지 신호를 수신하는 동안, 상기 제1 게이트 신호의 주파수는 상기 제2 게이트 신호의 주파수보다 낮은, 표시 장치.
  10. 제1 항에 있어서, 상기 제1 트랜지스터는 실리콘 반도체를 포함하고,
    상기 제2 트랜지스터는 산화물 반도체를 포함하는, 표시 장치.
  11. 제1 항에 있어서, 상기 제1 트랜지스터, 상기 제2 트랜지스터, 및 상기 제1 센서 트랜지스터를 포함하는 회로층은 기판 상에 형성되며,
    상기 회로층 상에 상기 발광 소자 및 상기 수광 소자가 배치되는, 표시 장치.
  12. 제1 항에 있어서,
    각각이 상기 발광 화소에 대응하며, 평면도 상에서 상호 인접하여 배치되는 제1 화소, 제2 화소, 제3 화소, 및 제4 화소를 포함하고,
    상기 제1 화소는 제1 색으로 발광하며, 상기 제2 화소 및 상기 제4 화소는 제2 색으로 발광하고, 상기 제3 화소는 제3 색으로 발광하며,
    평면도 상에서 상기 센서 화소는 상기 제2 화소 및 상기 제3 화소 사이에 또는 상기 제2 화소 및 상기 제1 화소 사이에 위치하는, 표시 장치.
  13. 하나의 화소행에 포함된 발광 화소 및 센서 화소를 포함하고,
    상기 발광 화소는,
    발광 소자;
    제1 전원선 및 제2 전원선 사이에 전기적으로 연결되며, 제1 노드의 전압에 응답하여 상기 발광 소자에 흐르는 구동 전류를 제어하는 제1 트랜지스터;
    데이터선 및 상기 제1 트랜지스터의 제1 전극 사이에 연결되며 게이트 전극이 제1 게이트선에 전기적으로 연결되는 제2 트랜지스터; 및
    상기 제1 트랜지스터의 게이트 전극 및 상기 제1 트랜지스터의 제2 전극 사이에 전기적으로 연결되며 게이트 전극이 제2 게이트선에 전기적으로 연결되는 제3 트랜지스터를 포함하고,
    상기 센서 화소는,
    센서 노드 및 상기 제2 전원선 사이에 연결되는 수광 소자;
    상기 센서 노드의 전압에 응답하여 제3 전원선 및 리드아웃선 사이에 흐르는 전류를 제어하는 제1 센서 트랜지스터;
    상기 제1 센서 트랜지스터 및 상기 리드아웃선 사이에 연결되고 게이트 전극이 이전 화소행의 제1 게이트선에 연결되는 제2 센서 트랜지스터; 및
    제4 전원선 및 상기 센서 노드 사이에 전기적으로 연결되며 게이트 전극이 상기 제2 게이트선에 전기적으로 연결되는 제2 센서 트랜지스터를 포함하는, 표시 장치.
  14. 제13 항에 있어서, 하나의 프레임 구간은 제1 서브 구간 및 상기 제1 서브 구간 이후의 제2 서브 구간을 포함하며,
    제1 서브 구간에서 상기 제1 게이트선에 제1 턴-온 레벨의 제1 게이트 신호가 인가되고,
    상기 제2 서브 구간에서 상기 제2 게이트선에 제2 턴-온 레벨의 제2 게이트 신호가 인가되는, 표시 장치.
  15. 제14 항에 있어서, 상기 센서 화소는 제1 프레임 구간의 상기 제2 서브 구간 및 제2 프레임 구간의 상기 제1 서브 구간 사이의 구간 동안 수광 소자에서 생성된 전하에 대응하는 신호를 상기 제2 프레임 구간의 상기 제1 서브 구간에서 출력하는, 표시 장치.
  16. 제15 항에 있어서, 상기 제2 프레임 구간에서 상기 제1 게이트 신호의 주파수는 상기 제1 프레임 구간에서 상기 제1 게이트 신호의 이전 주파수보다 낮은, 표시 장치.
  17. 제13 항에 있어서, 상기 데이터선은 상기 리드아웃선에 전기적으로 연결된, 표시 장치.
  18. 제13 항에 있어서, 제1 프레임 구간에서 터치 입력이 발생한 경우, 상기 제1 프레임 구간 이후에서, 상기 제2 게이트선에 인가되는 제2 게이트 신호의 주파수는 상기 제1 게이트선에 인가되는 제1 게이트 신호의 주파수보다 낮은, 표시 장치.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 센서 화소로부터 상기 리드아웃선을 통해 감지 신호를 수신하는 구동부를 더 포함하고,
    상기 구동부가 상기 감지 신호를 수신하는 동안, 상기 제1 게이트 신호의 주파수는 상기 제2 게이트 신호의 주파수보다 낮은, 표시 장치.
  20. 주사선들을 공용하는 발광 화소들 및 센서 화소들을 포함하는 표시 장치에서,
    제1 구동 주파수로 상기 발광 화소들 및 상기 센서 화소들을 주사하여 상기 발광 화소들 중 적어도 일부를 통해 발광 패턴을 표시하는 단계; 및
    제2 구동 주파수로 상기 발광 화소들 및 상기 센서 화소들을 주사하여 상기 센서 화소들로부터 감지 신호들을 수신하는 단계를 포함하는, 표시 장치의 구동 방법.
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