KR20230149366A - 표시 장치 - Google Patents

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KR20230149366A
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이상원
박영민
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 상면, 상기 상면과 마주하는 바닥부, 및 상기 상면과 상기 바닥부를 연결하는 측부를 포함하고, 투과 영역 및 차광 영역이 정의된 윈도우, 상기 윈도우 아래에 배치되며, 상기 차광 영역과 중첩하여 배치된 차광층, 평면 상에서 보았을 때, 상기 바닥부와 제1 방향으로 이격된 광원, 및 상기 윈도우 아래에 배치되며, 광감지 소자를 포함하고, 상기 투과 영역과 중첩하는 표시 영역을 포함하는 표시 패널을 포함할 수 있다.

Description

표시 장치{DISPLAY DEVICE}
본 발명은 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 인식이 가능하고, 입광 효율이 향상되어 생체 정보 인식 감도가 향상된 표시 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 상면, 상기 상면과 마주하는 바닥부, 및 상기 상면과 상기 바닥부를 연결하는 측부를 포함하고, 투과 영역 및 차광 영역이 정의된 윈도우, 상기 윈도우 아래에 배치되며, 상기 차광 영역과 중첩하여 배치된 차광층, 평면 상에서 보았을 때, 상기 바닥부와 제1 방향으로 이격된 광원, 및 상기 윈도우 아래에 배치되며, 광감지 소자를 포함하고, 상기 투과 영역과 중첩하는 표시 영역을 포함하는 표시 패널을 포함할 수 있다.
상기 바닥부는, 상기 상면과 나란한 제1 바닥면, 및 상기 제1 바닥면 및 상기 측부와 연결되며, 상기 제1 바닥면과 경사진 제2 바닥면을 포함할 수 있다.
상기 제1 바닥면과 상기 제2 바닥면 사이의 각도는 165도 이상 175도 이하일 수 있다.
상기 표시 장치는 상기 윈도우의 상기 바닥부와 상기 차광층 사이에 배치된 광학층을 더 포함할 수 있고, 상기 광학층은 상기 차광 영역 및 상기 투과 영역 전체와 중첩할 수 있다.
상기 광학층의 굴절률은 상기 윈도우의 굴절률보다 낮을 수 있다.
상기 윈도우의 굴절률이 1.5 일때, 상기 광학층의 굴절률은 1.3 이상 1.4 이하일 수 있다.
상기 측부는, 상기 바닥부와 연결된 제1 측면, 및 상기 상면 및 상기 제1 측면과 연결되며, 상기 제1 측면과 경사진 제2 측면을 포함하고, 상기 광원은 상기 제1 측면과 마주할 수 있다.
상기 제2 측면은 상기 광원과 중첩할 수 있다.
상기 제1 측면과 상기 제2 측면 사이의 각도는 165도 이상이고, 180도 미만일 수 있다.
상기 표시 장치는 상기 제2 측면에 배치되는 추가 차광층을 더 포함할 수 있다.
상기 표시 장치는 상기 광원을 사이에 두고 상기 윈도우의 상기 측부와 마주하는 반사부재를 더 포함할 수 있다.
상기 표시 장치는 상기 바닥부의 일부분에 부착되며, 상기 바닥부에 대해 경사진 제1 경사면을 갖는 제1 광학부, 및 상기 측부에 부착되며, 상기 측부에 대해 경사진 제2 경사면을 갖는 제2 광학부를 더 포함할 수 있다.
상기 표시 장치는 상기 제1 광학부 및 상기 제2 광학부 각각을 상기 윈도우에 부착시키는 접착부재를 더 포함할 수 있다.
상기 표시 장치는 상기 제2 경사면에 배치된 추가 차광층을 더 포함할 수 있다.
상기 차광층은 상기 제1 광학부와 상기 윈도우 사이에 배치될 수 있다.
상기 측부는, 상기 바닥부와 연결되며, 상기 상면을 향해 연장된 제1 측면, 상기 제1 측면으로부터 상기 상면과 나란한 방향으로 연장된 제2 측면, 및 상기 제2 측면으로부터 상기 상면을 향해 연장된 제3 측면을 포함하고, 상기 광원은 상기 제1 측면 및 상기 제2 측면과 마주하여 배치될 수 있다.
상기 표시 장치는 상기 제2 측면에 배치된 추가 차광층을 더 포함할 수 있다.
상기 차광층은 적외선 광은 투과시키고, 가시광은 반사시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 상면, 상기 상면과 마주하는 바닥부, 및 상기 상면과 상기 바닥부를 연결하는 측부를 포함하고, 투과 영역 및 차광 영역이 정의된 윈도우, 상기 윈도우 아래에 배치되며, 상기 차광 영역에 배치된 차광층, 평면 상에서 보았을 때, 상기 바닥부와 제1 방향으로 이격된 광원, 및 상기 윈도우 아래에 배치되며, 광감지 소자를 포함하고, 상기 투과 영역과 중첩하는 표시 영역을 포함하는 표시 패널을 포함할 수 있다. 상기 바닥부는, 상기 상면과 나란한 제1 바닥면, 및 상기 제1 바닥면 및 상기 측부와 연결되며, 상기 제1 바닥면과 경사진 제2 바닥면을 포함할 수 있다. 상기 제1 바닥면과 상기 제2 바닥면 사이의 각도는 165도 이상 180도 이하일 수 있다.
상기 표시 장치는 상기 윈도우의 상기 바닥부와 상기 차광층 사이에 배치된 광학층을 더 포함하고, 상기 광학층은 상기 차광 영역 및 상기 투과 영역 전체와 중첩할 수 있다.
본 발명에 따르면, 생체 정보 인식을 위하여 광원에서 방출된 광은 윈도우로 입사될 수 있다. 윈도우로 입사된 광은 전반사되어 진행될 수 있다. 윈도우는 입광 효율을 향상시키기 위한 구조를 가질 수 있다. 따라서, 입광 효율이 향상됨에 따라 생체 정보에 대한 인식 감도가 향상된 표시 장치가 제공될 수 있다. 또한, 윈도우를 전반사용 광학계로 사용함에 따라, 표시 장치의 차광 영역의 폭 증가 및 광원을 차폐하기 위한 추가 구조를 제공하지 않을 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 장치 일부의 단면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 AA'에 대응하는 표시 장치의 일부를 도시한 확대도이다.
도 5a 및 도 5b는 도 4와 동일한 구조에서 반사되는 광 경로를 도시한 도면들이다.
도 6a는 본 발명의 비교예에 따른 광원이 윈도우의 측면에 배치되었을 때의 광 경로를 도시한 도면이다.
도 6b는 본 발명의 비교예에 따른 광원이 윈도우의 하측에 배치되었을 때의 광 경로를 도시한 도면이다.
도 7은 도 4, 도 6a, 및 도 6b 구성의 도광량을 나타낸 도면이다.
도 8 및 도 9는 는 도 3에 도시된 AA'에 대응하는 표시 장치의 일부를 도시한 확대도들이다.
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 도면부호는 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.
“부(part)”, "유닛"이라는 용어는 특정 기능을 수행하는 소프트웨어 구성 요소(component) 또는 하드웨어 구성 요소를 의미한다. 하드웨어 구성 요소는 예를 들어, FPGA(field-programmable gate array) 또는 ASIC(application-specific integrated circuit)을 포함할 수 있다. 소프트웨어 구성 요소는 실행 가능한 코드 및/또는 어드레스 가능 저장 매체 내의 실행 가능 코드에 의해 사용되는 데이터를 지칭할 수 있다. 따라서 소프트웨어 구성 요소들은 예를 들어, 객체 지향 소프트웨어 구성 요소들, 클래스 구성 요소들 및 작업 구성 요소들일 수 있으며, 프로세스들, 기능들, 속성들, 절차들, 서브 루틴들, 프로그램 코드 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어들, 마이크로 코드들, 회로들, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 배열들 또는 변수들을 포함할 수 있다.
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 장치(DD)의 사시도이다.
도 1을 참조하면, 표시 장치(DD)는 전기적 신호에 따라 활성화되는 장치일 수 있다. 예를 들어, 표시 장치(DD)는 휴대폰, 태블릿, 자동차 내비게이션, 게임기, 또는 웨어러블 장치일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 도 1에서는 표시 장치(DD)가 휴대폰인 것을 예시적으로 도시하였다.
표시 장치(DD)의 상면은 표시면(IS)으로 정의될 수 있으며, 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)에 의해 정의된 평면을 가질 수 있다. 표시 장치(DD)에서 생성된 영상들(IM)은 표시면(IS)을 통해 사용자에게 제공될 수 있다. 이하, 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)에 의해 정의된 평면과 실질적으로 수직한 법선 방향은 제3 방향(DR3)으로 정의된다. 본 명세서에서 "평면상에서 봤을 때"의 의미는 제3 방향(DR3)에서 바라본 상태를 의미할 수 있다. 즉, 평면은 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)에 의해 정의된 면과 나란할 수 있다.
표시면(IS)은 투과 영역(TA) 및 베젤 영역(BZA)을 포함할 수 있다. 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 인접할 수 있다. 본 실시예에서, 베젤 영역(BZA)은 차광 영역(BZA)으로 지칭될 수 있다. 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.
표시 장치(DD)는 외부에서 인가되는 외부 입력을 감지할 수 있다. 외부 입력은 표시 장치(DD)의 외부에서 제공되는 다양한 형태의 입력들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 외부 입력은 사용자의 손(US_F) 등 신체의 일부에 의한 접촉은 물론 표시 장치(DD)와 근접하거나, 소정의 거리로 인접하여 인가되는 외부 입력(예를 들어, 호버링)을 포함할 수 있다. 또한, 외부 입력은 힘, 압력, 온도, 광 등 다양한 형태를 가질 수 있다. 외부 입력은 별도의 장치, 예를 들어, 액티브 펜 또는 디지타이저 펜에 의해 제공될 수도 있다.
표시 장치(DD)는 외부에서 인가되는 사용자의 생체 정보를 감지할 수 있다. 표시 장치(DD)의 표시면(IS)에는 사용자의 생체 정보를 감지할 수 있는 생체 정보 감지 영역이 제공될 수 있다. 생체 정보 감지 영역은 투과 영역(TA)의 전체 영역에 제공되거나, 투과 영역(TA)의 일부 영역에 제공될 수 있다. 도 1에서는 투과 영역(TA)의 전체가 생체 정보 감지 영역으로 활용되는 것을 도시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 생체 정보 감지 영역이 투과 영역(TA)의 일부분에 제공될 수도 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(DD)의 분해 사시도이다.
도 2를 참조하면, 표시 장치(DD)는 윈도우(WM), 표시 모듈(DM), 광원(LS), 반사부재(RU), 및 하우징(EDC)을 포함할 수 있다. 윈도우(WM)와 하우징(EAC)은 결합하여 표시 장치(DD)의 외관을 구성할 수 있고, 표시 모듈(DM)과 같은 표시 장치(DD)의 구성들을 수용할 수 있는 내부 공간을 제공할 수 있다.
윈도우(WM)는 표시 모듈(DM) 상에 배치될 수 있다. 윈도우(WM)는 외부 충격으로부터 표시 모듈(DM)을 보호할 수 있다. 윈도우(WM)의 전면은 상술한 표시 장치(DD)의 표시면(IS, 도 1 참조)에 대응될 수 있다. 윈도우(WM)의 전면은 투과 영역(TA) 및 베젤 영역(BZA)을 포함할 수 있다.
윈도우(WM)는 광학적으로 투명한 절연 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 윈도우(WM)는 유리, 사파이어, 또는 플라스틱 등을 포함할 수 있다. 윈도우(WM)는 단층 또는 다층 구조를 가질 수 있다. 윈도우(WM)는 광학적으로 투명한 기판 상에 배치된 지문 방지층, 위상 제어층, 하드 코팅층과 같은 기능층을 더 포함할 수 있다.
윈도우(WM)의 투과 영역(TA)은 광학적으로 투명한 영역일 수 있다. 윈도우(WM)의 투과 영역(TA)은 표시 모듈(DM)이 제공하는 영상을 투과 시킬 수 있고, 사용자는 해당 영상을 시인할 수 있다.
윈도우(WM)의 베젤 영역(BZA)은 소정의 컬러를 갖는 물질이 투명한 기판상에 증착, 코팅 또는 인쇄되어 제공되는 영역일 수 있다. 윈도우(WM)의 베젤 영역(BZA)은 베젤 영역(BZA)에 중첩하여 배치된 표시 모듈(DM)의 일 구성이 외부에 시인되는 것을 방지할 수 있다.
반사부재(RU)는 윈도우(WM)의 단면에 배치될 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로, 반사부재(RU)의 위치는 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 반사부재(RU)는 윈도우(WM)의 장변에 배치될 수 있고, 단변 및 장변에 배치될 수 있다.
광원(LS)은 반사부재(RU) 상에 배치될 수 있다. 광원(LS)은 COB(Chip On Board) 구조를 가질 수 있다. 광원(LS)은 기판 상에 배치된 칩 형태일 수 있다. 도 2에서는 4개의 광원(LS)이 단변에 배치되는 것을 예시적으로 도시하였으나, 광원(LS)의 개수 및 배치는 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 광원(LS)의 개수는 3개 이하이거나 5개 이상일 수 있다. 또한, 광원(LS)은 장변에 배치되거나, 단변 및 장변에 배치될 수 있다.
표시 모듈(DM)은 윈도우(WM)와 하우징(EAC) 사이에 배치될 수 있다. 표시 모듈(DM)은 전기적 신호에 따라 영상을 표시할 수 있다. 표시 모듈(DM)은 표시 영역(DA) 및 표시 영역(DA)에 인접한 비표시 영역(NDA)을 포함할 수 있다.
표시 영역(DA)은 전기적 신호에 따라 활성화되는 영역일 수 있다. 표시 영역(DA)은 표시 패널(DP, 도 3 참조)에서 제공하는 영상이 출사되는 영역일 수 있다. 표시 모듈(DM)의 표시 영역(DA)은 투과 영역(TA)의 적어도 일부에 중첩할 수 있다. 표시 영역(DA)에서 출력되는 영상은 투과 영역(TA)을 통해 외부에서 시인 될 수 있다.
비표시 영역(NDA)은 표시 영역(DA)에 인접할 수 있다. 예를 들어, 비표시 영역(NDA)은 표시 영역(DA)을 에워쌀 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않고, 비표시 영역(NDA)은 다양한 형상으로 정의될 수 있다. 비표시 영역(NDA)은 표시 영역(DA)에 배치된 소자들을 구동하기 위한 구동 회로나 구동 배선, 소자들에 전기적 신호를 제공하는 각종 신호 라인들, 패드들이 배치되는 영역일 수 있다. 비표시 영역(NDA)은 베젤 영역(BZA)의 적어도 일부에 중첩할 수 있고, 비표시 영역(NDA)에 배치된 표시 모듈(DM)의 구성들은 베젤 영역(BZA)에 의해 외부에 시인되는 것이 방지될 수 있다.
표시 모듈(DM)은 표시 영역(DA)에 배치되는 복수의 화소들(PX) 및 표시 영역(DA)에 배치되는 복수의 센서들(FX)을 포함할 수 있다. 도 2에서는 복수의 화소들(PX) 및 복수의 센서들(FX) 각각이 제2 방향(DR2)을 따라 일정 간격으로 배열된 것을 예시적으로 도시하였으나, 복수의 화소들(PX) 및 복수의 센서들(FX)의 배열은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 복수의 센서들(FX) 각각은 서로 인접하는 두 개의 화소(PX) 사이에 배치될 수 있고, 복수의 화소들(PX) 및 복수의 센서들(FX)은 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2) 상에서 교번적으로 배치될 수 있다.복수의 센서들(FX)은 광원(LS)에서 방출된 적외선 광(OT-L, 도 3 참조)이 지문(US_F, 도 3 참조)으로부터 반사된 반사광(IP-L)을 감지할 수 있다.
하우징(EDC)은 표시 모듈(DM) 아래 배치되어 표시 모듈(DM)을 수용할 수 있다. 하우징(EDC)은 상대적으로 높은 강성을 가진 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하우징(EDC)은 유리, 플라스틱, 또는 금속을 포함하거나, 이들의 조합으로 구성된 복수 개의 프레임 및/또는 플레이트를 포함할 수 있다. 하우징(EDC)은 내부 공간에 수용된 표시 장치(DD)의 구성들을 외부 충격으로부터 안정적으로 보호할 수 있다. 도시되지 않았으나, 표시 모듈(DM)과 하우징(EDC) 사이에는 표시 장치(DD)의 전반적인 동작에 필요한 전원을 공급하는 배터리 모듈 등이 배치될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(DD) 일부의 단면도이다. 도 3은 센서(FX)가 사용자의 손(US_F)을 통해 입력되는 생체 정보 중 하나인 지문(FGP)을 인식하는 상태를 도시한다.
도 3을 참조하면, 표시 장치(DD)는 표시 모듈(DM), 광학층(LCL), 차광층(BBM), 추가 차광층(BBMA), 광원(LS), 반사부재(RU), 및 윈도우(WM)를 포함할 수 있다. 광학층(LCL), 차광층(BBM), 추가 차광층(BBMA), 광원(LS), 반사부재(RU), 및 윈도우(WM)에 대한 자세한 설명은 도 4에서 후술한다.
표시 모듈(DM)은 표시 패널(DP), 입력 감지층(ISL), 및 반사 방지층(CFL)을 포함할 수 있다. 표시 패널(DP)은 베이스층(BL), 회로층(DP_CL), 소자층(DP_ED) 및 봉지층(TFE)을 포함할 수 있다.
표시 패널(DP)은 영상을 실질적으로 생성하는 구성일 수 있다. 표시 패널(DP)은 발광형 표시 패널일 수 있으며, 예를 들어, 표시 패널(DP)은 유기발광 표시 패널, 무기발광 표시 패널, 유기-무기발광 표시 패널, 퀀텀닷 표시 패널, 마이크로 엘이디 표시 패널, 또는 나노 엘이디 표시 패널일 수 있다. 이하, 표시 패널(DP)은 유기발광 표시 패널로 설명된다.
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 합성수지층을 포함할 수 있다. 합성수지층은 폴리이미드계 수지층일 수 있고, 그 재료는 특별히 제한되지 않는다. 그밖에 베이스층(BL)은 유리 기판, 금속 기판, 또는 유/무기 복합재료 기판 등을 포함할 수 있다.
회로층(DP_CL)은 베이스층(BL) 상에 배치될 수 있다. 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 영상을 표시하기 위한 복수 개의 화소들(PX) 각각에 포함된 화소 구동 회로(미도시) 및 외부 정보를 인식하기 위한 복수 개의 센서들(FX) 각각에 포함된 센서 구동 회로(미도시) 등을 포함할 수 있다. 외부 정보는 생체 정보일 수 있다. 본 발명의 일 예로, 센서(FX)는 지문 인식 센서, 근접 센서, 홍채 인식 센서 등일 수 있다. 또한, 센서(FX)는 광학 방식으로 생체 정보를 인식하는 광학식 센서일 수 있다. 회로층(DP_CL)은 화소 구동 회로(미도시) 및/또는 센서 구동 회로(미도시)에 연결된 신호 라인들을 더 포함할 수 있다.
소자층(DP_ED)은 회로층(DP_CL) 상에 배치될 수 있다. 소자층(DP_ED)은 화소들(PX) 각각에 포함된 복수의 발광 소자들(ED) 및 센서들(FX) 각각에 포함된 광감지 소자(OPD)를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 예로, 광감지 소자(OPD)는 포토 다이오드일 수 있다. 광감지 소자(OPD)는 사용자의 지문(FGP)에 의해 반사된 광을 감지 또는 광에 반응하는 센서일 수 있다. 소자층(DP_ED)은 센서(FX)의 광감지 소자(OPD), 화소(PX)의 발광 소자(ED), 화소 정의막(PDL), 및 캡핑층(CPL)을 포함할 수 있다.
화소(PX)는 발광 소자(ED) 및 화소 구동부(PDP)를 포함할 수 있다. 발광 소자(ED) 유기 발광 소자, 퀀텀닷 발광 소자를 포함하는 것일 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 발광 소자(ED)은 전기적 신호에 따라 광이 발생되거나 광량이 제어될 수 있다면 다양한 실시예들을 포함할 수 있다.
센서(FX)는 광감지 소자(OPD) 및 센서 구동부(SDP)를 포함할 수 있다. 광감지 소자(OPD)는 외부 물체에 의해 반사된 적외선 영역의 광을 인식하는 광 센서일 수 있다. 일 실시예에서, 광감지 소자(OPD)는 지문뿐만 아니라 정맥 등의 사용자의 신체 부위에서 반사된 광을 인식하여 광 신호를 전기적 신호로 변환하는 생체 인식 센서일 수 있다.
광원(LS)에서 방출된 적외선광(OT-L)은 외부 물체(US_F, 지문)로부터 반사되어 반사광(IP-L)으로 광감지 소자(OPD)로 입사될 수 있다. 광감지 소자(OPD)로 입사되는 반사광(IP-L)은 적외선 영역의 광일 수 있다. 광감지 소자(OPD)는 입사된 반사광(IP-L)을 수광하고 이를 전기적 신호로 변환할 수 있다.
광감지 소자(OPD)는 애노드(O_AE), 정공 제어층(HTL), 광전 변환층(OL), 전자 제어층(METL), 및 캐소드(CE)를 포함할 수 있다.
애노드(O_AE)는 회로층(DP_CL) 상에 배치될 수 있다. 애노드(O_AE)는 화소 정의막(PDL)의 광감지 개구(PDL_OPD)를 통해 노출될 수 있다. 애노드(O_AE)는 금속재료, 금속합금 또는 도전성 화합물로 형성될 수 있다.
다만, 애노드(O_AE)의 재료 및 특성은 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 애노드(O_AE)는 화소 전극 또는 감지 전극일 수 있다. 애노드(O_AE) 는 투과형 전극, 반투과형 전극 또는 반사형 전극일 수 있다. 애노드(O_AE) 가 투과형 전극인 경우, ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등과 같은 투명 금속 산화물을 포함할 수 있다. 애노드(O_AE)가 반투과형 전극 또는 반사형 전극인 경우, Ag, Mg, Cu, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Mo, Ti, W 또는 이들의 화합물이나 혼합물(예를 들어, Ag와 Mg의 혼합물)을 포함할 수 있다.
정공 제어층(HTL)은 애노드(O_AE) 및 화소 정의막(PDL) 상에 배치될 수 있다. 정공 제어층(HTL)은 단일 물질로 이루어진 단일층, 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층, 또는 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 복수의 층을 갖는 다층 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 정공 제어층(HTL)은 정공 주입층 또는 정공 수송층의 단일층의 구조를 가질 수도 있고, 정공 주입 물질 및 정공 수송 물질로 이루어진 단일층 구조를 가질 수도 있다. 일 실시예에서, 정공 제어층(HTL)은 정공 수송층을 포함하고, 정공 주입층을 더 포함할 수 있다.
광전 변환층(OL)은 정공 제어층(HTL) 상에 배치될 수 있다. 광전 변환층(OL)은 광을 수신하여 전기적 신호로 변환하는 수광 물질을 포함할 수 있다. 일 실시예에서 광전 변환층(OL)은 유기 수광 물질을 포함하는 것일 수 있다. 다만, 광전 변환층(OL)을 이루는 물질은 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 광전 변환층(OL)은 유기 고분자 물질 등을 수광 물질로 포함할 수 있으며, 광전 변환층(OL)은 공액 고분자(conjugated polymer)를 포함할 수 있다. 광전 변환층(OL)은 티오펜계 공액 고분자, 벤조디티오펜계 공액 고분자, 티에노[3,4-c]피롤-4,6-디온(TPD)계 공액 고분자, 디케토-피롤-피롤(DPP)계 공액 고분자, 벤조티아디아졸(BT)계 공액 고분자 등을 포함할 수 있다.
전자 제어층(METL)은 광전 변환층(OL), 발광층(EL), 및 정공 제어층(HTL) 상에 배치될 수 있다. 즉, 전자 제어층(METL)은 일체의 형상을 가질 수 있다. 전자 제어층(METL)은 단일 물질로 이루어진 단일층, 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층, 또는 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 복수의 층을 갖는 다층 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 전자 제어층(METL)은 전자 주입층 또는 전자 수송층의 단일층의 구조를 가질 수도 있고, 전자 주입 물질과 전자 수송 물질로 이루어진 단일층 구조를 가질 수도 있다. 또한, 전자 제어층(METL)은, 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층의 구조를 갖거나, 발광층으로부터 차례로 적층된 복수의 층들을 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 전자 제어층(METL)은 전자 수송층을 포함하고, 전자 주입층을 더 포함할 수 있다.
캐소드(CE)는 전자 제어층(METL) 상에 배치될 수 있고, 동일 공정을 통해 동시에 형성될 수 있다. 즉, 캐소드(CE)는 일체의 형상을 가질 수 있다. 캐소드(CE)는 공통 전극일 수 있다. 다만, 캐소드(CE)는 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 캐소드(CE)는 투과형 전극, 반투과형 전극 또는 반사형 전극일 수 있다. 캐소드(CE)가 투과형 전극인 경우, ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등과 같은 투명 금속 산화물을 포함할 수 있다. 캐소드(CE)가 반투과형 전극 또는 반사형 전극인 경우, Ag, Mg, Cu, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Mo, Ti, W 또는 이들의 화합물이나 혼합물(예를 들어, Ag와 Mg의 혼합물)을 포함할 수 있다.
센서 구동부(SDP)는 회로층(DP_CL)에 배치될 수 있다. 센서 구동부(SDP)는 광감지 소자(OPD)와 전기적으로 연결되어 광감지 소자(OPD)를 구동시키기 위한 센서 구동 회로(미도시)를 포함할 수 있다.
발광 소자(ED)는 애노드(AE), 정공 제어층(HTL), 발광층(EL), 전자 제어층(METL), 및 캐소드(CE)를 포함할 수 있다. 발광 소자(ED)의 애노드(AE), 정공 제어층(HTL), 전자 제어층(METL), 및 캐소드(CE)는 광감지 소자(OPD)의 애노드(O_AE), 정공 제어층(HTL), 전자 제어층(METL) 및 캐소드(CE)의 설명과 동일할 수 있다.
발광층(EL)은 정공 제어층(HTL) 상에 배치될 수 있다. 발광층(EL)은 녹색 발광층일 수 있으나, 이에 특별히 제한되는 것은 아니다. 발광층(EL)은 유기물질 및/또는 무기물질을 포함할 수 있다. 발광층(EL)은 유색 컬러광을 생성할 수 있다. 발광층(EL)은 유기 발광 재료를 포함하거나, 퀀텀닷 재료를 포함할 수 있다.
화소 구동부(PDP)는 회로층(DP_CL)에 배치될 수 있다. 화소 구동부(PDP)는 발광 소자(ED)와 전기적으로 연결되어 발광 소자(ED)를 구동시키기 위한 화소 구동 회로(미도시)를 포함할 수 있다.
화소 정의막(PDL)은 회로층(DP_CL) 상에 배치될 수 있다. 화소 정의막(PDL)에는 제1 개구(PDL_OP1) 및 광감지 개구(PDL_OPD)가 정의될 수 있다. 제1 개구(PDL_OP1)에는 발광층(EL)이 배치될 수 있고, 광감지 개구(PDL_OPD)에는 광전 변환층(OL)이 배치될 수 있다. 도 3에서는 대표적으로 제1 개구(PDL_OP1) 및 광감지 개구(PDL_OPD)에 대해서만 도시하였다.
본 발명의 일 실시예에서 화소 정의막(PDL)은 흑색 물질을 더 포함할 수 있다. 화소 정의막(PDL)은 카본 블랙, 또는 아닐린 블랙 등의 흑색 유기 염료/안료를 더 포함할 수 있다. 화소 정의막(PDL)은 청색 유기 물질과 흑색 유기 물질이 혼합되어 형성된 것일 수 있다. 화소 정의막(PDL)은 발액성 유기물을 더 포함할 수 있다.
캡핑층(CPL)은 캐소드(CE) 상에 배치될 수 있고, 캐소드(CE)를 커버할 수 있다.
봉지층(TFE)은 소자층(DP_ED)을 밀봉한다. 봉지층(TFE)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 나이트라이드층, 실리콘 옥시 나이트라이드층, 실리콘 옥사이드층, 티타늄옥사이드층, 또는 알루미늄옥사이드층 등을 포함할 수 있으나, 이에 특별히 제한되지 않는다. 유기층은 유기 물질을 포함하고, 먼지 입자와 같은 이물질로부터 소자층(DP_ED)을 보호할 수 있다.
입력 감지층(ISL)은 표시 패널(DP) 상에 형성될 수 있다. 입력 감지층(ISL)은 봉지층(TFE) 상에 직접 배치될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 입력 감지층(ISL)은 연속 공정에 의해 표시 패널(DP) 상에 형성될 수 있다. 즉, 입력 감지층(ISL)이 표시 패널(DP) 상에 직접 배치되는 경우, 접착필름이 입력 감지층(ISL)과 봉지층(TFE) 사이에 배치되지 않는다. 대안적으로 입력 감지층(ISL)과 표시 패널(DP) 사이에 접착필름이 배치될 수 있다. 이 경우, 입력 감지층(ISL)은 표시 패널(DP)과 연속 공정에 의해 제조되지 않으며, 표시 패널(DP)과 별도의 공정을 통해 제조된 후, 접착필름에 의해 표시 패널(DP)의 상면에 고정될 수 있다.
입력 감지층(ISL)은 외부의 입력(예를 들어, 사용자의 터치)을 감지하여 소정의 입력 신호로 변경하고, 입력 신호를 표시 패널(DP)에 제공할 수 있다. 입력 감지층(ISL)은 외부의 입력을 감지하기 위한 복수 개의 감지 전극들을 포함할 수 있다. 감지 전극들은 정전 용량 방식으로 외부의 입력을 감지할 수 있다. 표시 패널(DP)은 입력 감지층(ISL)으로부터 입력 신호를 제공받고, 입력 신호에 대응하는 영상을 생성할 수 있다.
반사 방지층(CFL)은 입력 감지층(ISL) 위에 배치될 수 있다. 반사 방지층(CFL)은 표시 장치(DD)의 외부로부터 입사되는 외부광의 반사율을 감소시킬 수 있다. 반사 방지층(CFL)은 연속된 공정을 통해 입력 감지층(ISL) 위에 형성될 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 반사 방지층(CFL)은 표시 패널(DP)과 입력 감지층(ISL) 사이에 배치될 수도 있다.
반사 방지층(CFL)은 차광 패턴(BM) 및 복수의 컬러 필터들을 포함할 수 있다. 복수의 컬러 필터들은 적색 컬러 필터, 녹색 컬러 필터(CF_G), 및 청색 컬러 필터를 포함할 수 있으며, 도 3에는 녹색 컬러 필터(CF_G)가 도시되었다. 차광 패턴(BM)은 입력 감지층(ISL) 상에 배치될 수 있다. 녹색 컬러 필터(CF_G)는 차광 패턴(BM) 및 입력 감지층(ISL) 상에 배치될 수 있고, 차광 패턴(BM)을 커버할 수 있다. 차광 패턴(BM)은 빛샘 현상을 방지하고, 인접하는 다른 색의 컬러 필터들 사이의 경계를 구분할 수 있다.
도 3에서는 반사 방지층(CFL)이 차광 패턴(BM) 및 컬러 필터(CF_G)를 포함하는 것을 도시하고 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 다른 실시예에서, 반사 방지층(CFL)은 컬러 필터(CF_G) 대신 차광 패턴(BM) 상에 배치된 반사 조정층(미도시)을 포함할 수 있다. 반사 조정층은 표시 패널(DP) 및/또는 전자 기기 내부에서 반사된 빛 또는 표시 패널(DP) 및/또는 전자 기기 외부에서 입사하는 빛 중 일부 대역의 빛을 선택적으로 흡수할 수 있다.
차광 패턴(BM)은 블랙 매트릭스(black matrix)일 수 있다. 차광 패턴(BM)은 유기 안료 또는 염료를 포함하는 것일 수 있다. 차광 패턴(BM)은 흑색 안료 또는 흑색 염료를 포함하는 유기 차광 물질 또는 무기 차광 물질을 포함하여 형성될 수 있다. 차광 패턴(BM)은 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(propylene glycol monomethyl ether acetate), 3-메톡시부틸아세테이트(3-methoxybutyl acetate) 및 유기 흑색 안료를 포함한 차광 조성물로부터 형성된 것일 수 있다. 또한, 차광 패턴(BM)은 화소 정의막(PDL)과 중첩할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(DD)는 접착층(미도시)을 더 포함할 수 있다. 윈도우(WM)는 접착층(미도시)에 의해 반사 방지층(CFL)에 부착될 수 있다. 접착층(미도시)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.
도 4는 도 3에 도시된 AA'에 대응하는 표시 장치(DD)의 일부를 도시한 확대도이다. 도 5a 및 도 5b는 도 4와 동일한 구조에서 반사되는 광 경로를 도시한 도면들이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 윈도우(WM)는 표시 장치(DD)의 최상면에 배치될 수 있다. 윈도우(WM)는 상면(U-WM), 바닥부(B-WM), 및 측부(S-WM)를 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 윈도우(WM)는 도광판의 역할을 할 수 있다. 즉, 윈도우(WM)는 광원(LS)에서 방출된 광을 표시면(IS, 도 1 참조)에 균일하게 전달할 수 있다.
바닥부(B-WM)는 상면(U-WM)과 마주할 수 있다. 바닥부(B-WM)는 제1 바닥면(BS1) 및 제2 바닥면(BS2)을 포함할 수 있다. 제1 바닥면(BS1)은 상면(U-WM)과 나란할 수 있다. 제2 바닥면(BS2)은 제1 바닥면(BS1) 및 측부(S-WM)와 연결되며, 제1 바닥면(BS1)으로부터 제1 각도(A1)로 경사질 수 있다. 제1 바닥면(BS1)과 제2 바닥면(BS2) 사이의 제1 각도(A1)는 165도 이상 175도 이하일 수 있다.
측부(S-WM)는 상면(U-WM)과 바닥부(B-WM)를 연결할 수 있다. 측부(S-WM)는 제1 측면(SS1) 및 제2 측면(SS2)을 포함할 수 있다. 제1 측면(SS1)은 바닥부(B-WM)와 연결될 수 있다. 제2 측면(SS2)은 상면(U-WM) 및 제2 측면(SS2)과 연결되며, 제1 측면(SS1)과 제2 각도(A2)로 경사질 수 있다. 제1 측면(SS1)과 제2 측면(SS2) 사이의 제2 각도(A2)는 165도 이상이고 180도 미만일 수 있다. 예를 들어, 제2 각도(A2)는 173.6도 이상일 수 있다.
광학층(LCL)은 반사 방지층(CFL) 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 광학층(LCL)은 윈도우(WM)의 바닥부(B-WM)와 차광층(BBM) 사이, 및 바닥부(B-WM)와 반사 방지층(CFL) 사이에 배치될 수 있다. 광학층(LCL)은 차광 영역(BZA) 및 투과 영역(TA) 전체와 중첩할 수 있다. 광학층(LCL)의 굴절률은 윈도우(WM)의 굴절률보다 낮을 수 있다. 예를 들어, 윈도우(WM)의 굴절률이 1.5일 때, 광학층(LCL)의 굴절률은 1.3 이상 1.4 이하일 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로, 광학층(LCL)의 굴절률이 상기 수치 예에 제한되는 것은 아니다.
광학층(LCL)은 유기막 내에 분산된 중공 입자 및/또는 보이드(void)를 더 포함할 수 있고, 중공 입자 및/또는 보이드(void)의 비율에 의해 광학층(LCL)의 굴절률이 조절될 수 있다. 광학층(LCL)의 굴절률을 이용하여 광원(LS)에서 방출된 광을 전반사 시킴으로써, 반사된 광들을 다시 윈도우(WM) 내부로 입사 시킬 수 있다. 즉, 광원(LS)에서 출사된 광이 윈도우(WM) 내에서 전반사되어 진행함으로써, 도광 거리에 따른 광량이 증가되고, 광 효율이 향상될 수 있다.
차광층(BBM)은 윈도우(WM) 아래에 배치될 수 있고, 추가 차광층(BBMA)은 제2 측면(SS2)에 배치될 수 있다. 추가 차광층(BBMA)의 재료 및 기능은 차광층(BBM)과 동일할 수 있다. 차광층(BBM) 및 추가 차광층(BBMA)은 적외선 영역의 광을 투과시키고, 가시광 영역의 광을 반사시키는 재료를 포함할 수 있다. 차광층(BBM) 및 추가 차광층(BBMA) 각각은 윈도우(WM)에 인쇄된 인쇄층이거나, 윈도우(WM)에 부착된 필름일 수 있다.
차광층(BBM)은 광학층(LCL) 일부의 하면에 배치될 수 있다. 차광층(BBM)은 투과 영역(TA) 및 차광 영역(BZA)을 정의할 수 있다. 예를 들어, 차광층(BBM)과 중첩되는 부분은 차광 영역(BZA)으로 정의될 수 있고, 차광층(BBM)과 중첩되지 않은 부분은 투과 영역(TA)으로 정의될 수 있다.
차광층(BBM)은 적외선 광은 투과시키고, 가시광은 반사 또는 흡수할 수 있다. 즉, 가시광 영역의 광은 차단하고, 적외선 영역의 광만 윈도우(WM)로 입사되어 전반사시킬 수 있다.
광원(LS)은 평면 상에서 보았을 때, 바닥부(B-WM)와 제1 방향(DR1)으로 이격될 수 있다. 예를 들어, 광원(LS)은 제1 측면(SS1)과 마주하여 배치될 수 있고, 광원(LS)은 제2 측면(SS2)과 중첩하여 배치될 수 있다. 광원(LS)은 적외선 영역의 광을 방출할 수 있다. 예를 들어, 광원(LS)이 방출하는 광의 파장은 700nm 이상 1000nm 이하일 수 있다.
반사부재(RU)는 광원(LS)을 사이에 두고 윈도우(WM)의 측부(S-WM)와 마주하여 배치될 수 있다. 반사부재(RU)는 경면반사를 유도할 수 있다. 즉, 평면 거울인 반사부재(RU)에 광이 입사하여, 반사부재(RU)의 면을 경계로 반사가 일어날 수 있다. 광원(LS)에서 방출된 적외선 광은 반사부재(RU)에서 반사되어 추가 차광층(BBMA)을 투과하여 윈도우(WM)로 입사될 수 있다. 광원(LS)에서 출사된 광이 직간접적으로 윈도우(WM) 내에 입사되고, 윈도우(WM) 내부에서 전반사되어 진행함으로써, 도광 거리에 따른 광량이 증가되고, 광 효율이 향상될 수 있다.
도 4 및 도 5a를 참조하면, 제1 바닥면(BS1)과 제2 바닥면(BS2)이 제1 각도(A1)를 가짐에 따라, 제2 바닥면(BS2)을 통해 입사하는 모든 광은 윈도우(WM) 내로 전반사될 수 있다. 따라서, 지문(FGP)을 인식하는 적외선 광이 윈도우(WM) 내로 입사되고, 가시광 영역의 광이 윈도우(WM) 외부로 방출되는 것을 방지할 수 있다. 윈도우(WM)의 도광판 역할의 효율이 향상될 수 있다.
도 4 및 도 5b를 참조하면, 제1 측면(SS1)과 제2 측면(SS2) 사이의 제2 각도(A2)를 가짐에 따라, 제2 측면(SS2)을 통해 입사하는 모든 광은 윈도우(WM) 내에서 전반사될 수 있다. 따라서, 지문(FGP)을 인식하는 적외선 광이 윈도우(WM) 내로 입사되고, 가시광 영역의 광이 윈도우(WM) 외부로 방출되는 것을 방지할 수 있다. 윈도우(WM)의 도광판 역할을 향상될 수 있다.
도 6a는 본 발명의 비교예에 따른 광원(LS1, 제1 외부 광원)이 윈도우(WM)의 측면에 배치되었을 때의 광 경로를 도시한 도면이고, 도 6b는 본 발명의 비교예에 따른 광원(LS2, 제2 외부 광원)이 윈도우(WM)의 하측에 배치되었을 때의 광 경로를 도시한 도면이다. 도 7은 도 4, 도 6a, 및 도 6b 구성의 도광량을 나타낸 도면이다.
도 6a를 참조하면, 제1 외부 광원(LS1)은 윈도우(WM)의 측면에 배치될 수 있다. 윈도우(WM) 측면에 배치되는 경우, 제1 외부 광원(LS1)으로부터 방출된 광은 윈도우(WM)에 입사될 수 있고, 윈도우(WM)가 도광판의 역할을 할 수 있다. 다만, 제1 외부 광원(LS1)이 윈도우(WM)의 측면에 배치됨에 따라, 차광 영역(BZA, 도 1 참조)의 폭이 증가할 수 있고, 제1 외부 광원(LS1)을 차폐하기 위한 추가 구조가 필요할 수 있다.
도 6b를 참조하면, 제2 외부 광원(LS2)은 윈도우(WM)의 하측에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제2 외부 광원(LS2)은 윈도우(WM)의 하측에 광학 접촉(Optical Contact)될 수 있다. 예를 들어, 제2 외부 광원(LS2)과 윈도우(WM)는 매개물을 통해 서로 결합될 수 있으며, 매개물은 실리콘 옥사이드일 수 있으나, 이에 특별히 제한되는 것은 아니다. 제2 외부 광원(LS2)으로부터 방출된 광은 윈도우(WM)에 입사될 수 있으나, 윈도우(WM)가 도광판의 역할을 할 수 없다. 즉, 윈도우(WM)로 입사된 광은 전영역에 걸쳐 균일하게 분산시켜주는 기능을 하지 못한 채, 윈도우(WM)의 일부 영역을 통해 발산될 수 있다. 따라서, 제2 외부 광원(LS2)으로부터 제공된 광을 분산시키기 위한 도광판이 추가로 요구될 수 잇다.
도 4, 도 6a, 도 6b, 및 도 7을 참조하면, 그래프의 X축은 도광 거리를 나타내고, 그래프의 Y축은 조도(Irradiance)를 나타낼 수 있다. 제1 그래프(G1)는 도 4에 도시된 구성일 때의 도광 거리에 따른 조도를 나타낼 수 있고, 제2 그래프(G2)는 도 6a에 도시된 구성일 때의 도광 거리에 따른 조도를 나타낼 수 있고, 제3 그래프(G3)는 도 6b에 도시된 구성일 때의 도광 거리에 따른 조도를 나타낼 수 있다. 제1 그래프(G1)는 제2 그래프(G2) 및 제3 그래프(G3)에 비하여 조도가 높게 나타나며, 즉, 도광량이 증가된 것을 확인할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따르면, 차광 영역(BZA)의 폭이 감소되고, 광원(LS)을 차폐하기 위한 추가 구조 없이 도광량이 향상되는 효과를 가질 수 있다.
도 8 및 도 9는 는 도 3에 도시된 AA'에 대응하는 표시 장치(DD)의 일부를 도시한 확대도들이다. 도 8 및 도 9를 설명함에 있어, 도 3 및 도 4를 참조하여 설명하고 동일한 도면 부호에 대한 설명은 생략한다.
도 8을 참조하면, 표시 장치(DD, 도 3 참조)는 표시 모듈(DM, 도 3 참조), 광학층(LCLa), 차광층(BBMa), 추가 차광층(BBMAa), 광원(LS), 반사부재(RU), 제1 접착부재(OC1), 제2 접착부재(OC2), 및 윈도우(WMa)를 포함할 수 있다. 도 8에서는 윈도우(WMa)가 직사각형 형상을 가지는 것을 예시적으로 도시하였으나, 이에 제한되지 않는다.
윈도우(WMa)는 상면(U-WM), 바닥부(B-WMa), 및 상면(U-WM)과 바닥부(B-WMa)를 연결하는 측부(S-WMa)를 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 윈도우(WMa)는 도광판의 역할을 할 수 있다. 즉, 윈도우(WMa)는 광원(LS)에서 방출된 광을 표시면(IS, 도 1 참조)에 균일하게 전달할 수 있다.
제1 광학부(OM1)는 바닥부(B-WMa)의 일부분에 부착될 수 있다. 예를 들어, 제1 접착부재(OC1)는 제1 광학부(OM1)를 윈도우(WMa)의 바닥부(B-WMa)에 부착할 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로, 제1 접착부재(OC1)는 생략될 수 있다. 제1 광학부(OM1)는 제1 경사면(IP1)을 가질 수 있다. 제1 경사면(IP1)은 윈도우(WMa)의 바닥부(B-WMa)로부터 제1 각도(B1)만큼 경사질 수 있다. 제1 각도(B1)는 165도 이상 175도 이하일 수 있다.
제2 광학부(OM2)는 측부(S-BMa)에 부착될 수 있다. 예를 들어, 제2 접착부재(OC2)는 제2 광학부(OM2)를 윈도우(WMa)의 측부(S-WMa)에 부착할 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로, 제2 접착부재(OC2)는 생략될 수 있다. 제2 광학부(OM2)는 제2 경사면(IP2)을 가질 수 있다. 제2 경사면(IP2)은 윈도우(WMa)의 측부(S-BMa)로부터 제2 각도(B2)만큼 경사질 수 있다. 제2 각도(B2)는 165도 이상 180도 미만일 수 있다.
제1 광학부(OM1) 및 제2 광학부(OM2)는 투과율이 높고 가공성이 향상된 물질을 포함할 수 있다. 상기 구조에 따르면, 윈도우(WMa)의 추가 가공 없이 제1 광학부(OM1) 및 제2 광학부(OM2)를 접착하여 표시 장치(DD)의 공정 난이도가 감소될 수 있고, 입광 효율이 향상될 수 있다.
광학층(LCLa)은 반사 방지층(CFL, 도 3 참조) 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 광학층(LCLa)은 윈도우(WMa)의 바닥부(B-WMa)와 차광층(BBMa) 사이, 및 바닥부(B-WMa)와 반사 방지층(CFL) 사이에 배치될 수 있다. 광학층(LCL)은 차광 영역(BZA, 도 4 참조) 및 투과 영역(TA, 도 4 참조) 전체와 중첩할 수 있다. 광학층(LCLa)의 굴절률은 윈도우(WMa)의 굴절률보다 낮을 수 있다. 예를 들어, 윈도우(WMa)의 굴절률이 1.5일 때, 광학층(LCLa)의 굴절률은 1.3 이상 1.4 이하일 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로, 광학층(LCLa)의 굴절률이 상기 수치 예에 제한되는 것은 아니다.
차광층(BBMa)은 윈도우(WMa)와 제1 광학부(OM1) 사이, 및 윈도우(WMa)와 반사 방지층(CFL) 사이에 배치될 수 있다. 추가 차광층(BBMAa)은 제2 광학부(OM2)의 제2 경사면(IP2)에 배치될 수 있다. 추가 차광층(BBMAa)의 재료 및 기능은 차광층(BBMa)과 동일할 수 있다.
도 9를 참조하면, 표시 장치(DD, 도 3 참조)는 표시 모듈(DM, 도 3 참조), 광학층(LCL), 차광층(BBM), 추가 차광층(BBMAb), 광원(LS), 반사부재(RU), 및 윈도우(WMb)를 포함할 수 있다.
윈도우(WMb)는 상면(U-WM), 바닥부(B-WM), 및 상면(U-WM)과 바닥부(B-WM)를 연결하는 측부(S-WMb)를 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 윈도우(WMb)는 도광판의 역할을 할 수 있다. 즉, 윈도우(WMb)는 광원(LS)에서 방출된 광을 표시면(IS, 도 1 참조)에 균일하게 전달할 수 있다.
윈도우(WMb)의 측부(S-WMb)는 제1 측면(SS1a), 제2 측면(SS2a), 및 제3 측면(SS3)을 포함할 수 있다. 제1 측면(SS1a)은 바닥부(B-WM)와 연결되며, 상면(U-WM)을 향해 연장될 수 있다. 제2 측면(SS2a)은 제1 측면(SS1a)으로부터 상면(U-WM)과 나란한 방향으로 연장될 수 있다. 제3 측면(SS3)은 제2 측면(SS2a)으로부터 상면(U-WM)을 향해 연장될 수 있다.
광원(LS)은 제1 측면(SS1a) 및 제2 측면(SS2a)과 마주하여 배치될 수 있다. 추가 차광층(BBMAb)은 제2 측면(SS2a)에 배치될 수 있다. 윈도우(WMb)를 직각 가공하여 광원(LS)이 배치되는 공간을 확보함으로써, 표시 장치(DD)의 공정 난이도가 감소될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
DD: 표시 장치 WM: 윈도우
U-WM: 상면 B-WM: 바닥부
BS1: 제1 바닥면 BS2: 제2 바닥면
SS1: 제1 측면 SS2: 제2 측면
S-WM: 측부 TA: 투과 영역
BZA: 차광 영역 BBM: 차광층
LS: 광원 OPD: 광감지 소자
LCL: 광학층 BBMA: 추가 차광층
RU: 반사부재 OM1: 제1 광학부
OM2: 제2 광학부

Claims (20)

  1. 상면, 상기 상면과 마주하는 바닥부, 및 상기 상면과 상기 바닥부를 연결하는 측부를 포함하고, 투과 영역 및 차광 영역이 정의된 윈도우;
    상기 윈도우 아래에 배치되며, 상기 차광 영역과 중첩하여 배치된 차광층;
    평면 상에서 보았을 때, 상기 바닥부와 제1 방향으로 이격된 광원; 및
    상기 윈도우 아래에 배치되며, 광감지 소자를 포함하고, 상기 투과 영역과 중첩하는 표시 영역을 포함하는 표시 패널을 포함하는 표시 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 바닥부는,
    상기 상면과 나란한 제1 바닥면; 및
    상기 제1 바닥면 및 상기 측부와 연결되며, 상기 제1 바닥면과 경사진 제2 바닥면을 포함하는 표시 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 바닥면과 상기 제2 바닥면 사이의 각도는 165도 이상 175도 이하인 표시 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 윈도우의 상기 바닥부와 상기 차광층 사이에 배치된 광학층을 더 포함하고, 상기 광학층은 상기 차광 영역 및 상기 투과 영역 전체와 중첩하는 표시 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 광학층의 굴절률은 상기 윈도우의 굴절률보다 낮은 표시 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 윈도우의 굴절률이 1.5 일때, 상기 광학층의 굴절률은 1.3 이상 1.4 이하인 표시 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 측부는,
    상기 바닥부와 연결된 제1 측면; 및
    상기 상면 및 상기 제1 측면과 연결되며, 상기 제1 측면과 경사진 제2 측면을 포함하고, 상기 광원은 상기 제1 측면과 마주하는 표시 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제2 측면은 상기 광원과 중첩하는 표시 장치.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 측면과 상기 제2 측면 사이의 각도는 165도 이상이고, 180도 미만인 표시 장치.
  10. 제7 항에 있어서,
    상기 제2 측면에 배치되는 추가 차광층을 더 포함하는 표시 장치.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 광원을 사이에 두고 상기 윈도우의 상기 측부와 마주하는 반사부재를 더 포함하는 표시 장치.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 바닥부의 일부분에 부착되며, 상기 바닥부에 대해 경사진 제1 경사면을 갖는 제1 광학부; 및
    상기 측부에 부착되며, 상기 측부에 대해 경사진 제2 경사면을 갖는 제2 광학부를 더 포함하는 표시 장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 제1 광학부 및 상기 제2 광학부 각각을 상기 윈도우에 부착시키는 접착부재; 및
    상기 제2 경사면에 배치된 추가 차광층을 더 포함하는 표시 장치.
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 제1 경사면과 상기 바닥부 사이의 각도는 165도 이상 175도 이하이고,
    상기 제2 경사면과 상기 측부 사이의 각도는 165도 이상 180도 미만인 표시 장치.
  15. 제12 항에 있어서,
    상기 차광층은 상기 제1 광학부와 상기 윈도우 사이에 배치되는 표시 장치.
  16. 제1 항에 있어서,
    상기 측부는,
    상기 바닥부와 연결되며, 상기 상면을 향해 연장된 제1 측면;
    상기 제1 측면으로부터 상기 상면과 나란한 방향으로 연장된 제2 측면; 및
    상기 제2 측면으로부터 상기 상면을 향해 연장된 제3 측면을 포함하고, 상기 광원은 상기 제1 측면 및 상기 제2 측면과 마주하여 배치되는 표시 장치.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 제2 측면에 배치된 추가 차광층을 더 포함하는 표시 장치.
  18. 제1 항에 있어서,
    상기 차광층은 적외선 광은 투과시키고, 가시광은 반사시키는 표시 장치.
  19. 상면, 상기 상면과 마주하는 바닥부, 및 상기 상면과 상기 바닥부를 연결하는 측부를 포함하고, 투과 영역 및 차광 영역이 정의된 윈도우;
    상기 윈도우 아래에 배치되며, 상기 차광 영역에 배치된 차광층;
    평면 상에서 보았을 때, 상기 바닥부와 제1 방향으로 이격된 광원; 및
    상기 윈도우 아래에 배치되며, 광감지 소자를 포함하고, 상기 투과 영역과 중첩하는 표시 영역을 포함하는 표시 패널을 포함하고,
    상기 바닥부는,
    상기 상면과 나란한 제1 바닥면; 및
    상기 제1 바닥면 및 상기 측부와 연결되며, 상기 제1 바닥면과 경사진 제2 바닥면을 포함하고,
    상기 제1 바닥면과 상기 제2 바닥면 사이의 각도는 165도 이상 180도 이하인 표시 장치.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 윈도우의 상기 바닥부와 상기 차광층 사이에 배치된 광학층을 더 포함하고, 상기 광학층은 상기 차광 영역 및 상기 투과 영역 전체와 중첩하는 표시 장치.
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