KR20230161003A

KR20230161003A - 표시 장치

Info

Publication number: KR20230161003A
Application number: KR1020220060233A
Authority: KR
Inventors: 송보광; 안태경; 김건희; 이대영
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2022-05-17
Filing date: 2022-05-17
Publication date: 2023-11-27
Also published as: US20230377524A1; CN117082938A

Abstract

표시 장치가 제공된다. 표시 장치는 광을 발광하는 발광 화소들, 입사된 광에 따라 감지 전류를 각각 제어하는 광 센서들, 광 센서들 각각의 감지 전류를 감지하고, 감지 전류를 디지털 감지 데이터로 변환하는 리드 아웃 회로를 구비하고, 제1 프레임 기간 및 제2 프레임 기간을 포함하는 감지 모드에서, 발광 화소들은 제1 프레임 기간 동안 발광하는 제1 감지 화소들, 및 제1 프레임 기간 동안 발광하지 않는 제2 감지 화소들을 포함하며, 광 센서들은 제1 광 센서들 및 제2 광 센서들을 포함하고, 제1 감지 화소들 중에서 어느 한 제1 감지 화소 및 제1 광 센서들 중에서 제1 감지 화소에 인접하는 제1 광 센서 사이의 제1 거리는 제1 감지 화소 및 제2 광 센서들 중에서 제1 감지 화소에 인접하는 제2 광 센서 사이의 제2 거리보다 크다.

Description

표시 장치{DISPLAY DEVICE}

본 발명은 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 발명이다.

표시 장치는 스마트폰(smart phone), 태블릿(tablet), 노트북 컴퓨터(notebook computer), 모니터(monitor), TV 등 다양한 전자 장치에 적용되고 있다. 최근에는 이동통신 기술의 발달로 인해 스마트폰, 태블릿, 노트북 컴퓨터과 같은 휴대용 전자 장치의 사용이 크게 늘어났다. 휴대용 전자 장치에는 개인 정보(privacy information)가 저장되어 있으므로, 휴대용 전자 장치의 개인 정보를 보호하기 위해 사용자의 생체 정보인 지문을 인증하는 지문 인증이 사용되고 있다.

예를 들어, 표시 장치는 광학 방식, 초음파 방식, 정전 용량 방식 등을 이용하여 사용자의 지문을 인증할 수 있다. 광학 방식은 사용자의 지문에서 반사된 광을 감지함으로써 사용자의 지문을 인증할 수 있다. 표시 장치는 광학 방식으로 사용자의 지문을 인증하기 위해, 화상을 표시하기 위한 화소들과 광을 감지하는 광 센서들을 포함하는 표시 패널을 구비할 수 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 발광하는 화소와 인접하지 않은 광 센서를 구동하여 누설 전류를 줄임으로써, 광을 정확하게 감지할 수 있는 표시 장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 표시 장치는 광을 발광하는 발광 화소들, 입사된 광에 따라 감지 전류를 각각 제어하는 광 센서들, 상기 광 센서들 각각의 상기 감지 전류를 감지하고, 상기 감지 전류를 디지털 감지 데이터로 변환하는 리드 아웃 회로를 구비하고, 제1 프레임 기간 및 제2 프레임 기간을 포함하는 감지 모드에서, 상기 발광 화소들은 상기 제1 프레임 기간 동안 발광하는 제1 감지 화소들, 및 상기 제1 프레임 기간 동안 발광하지 않는 제2 감지 화소들을 포함하며, 상기 광 센서들은 제1 광 센서들 및 제2 광 센서들을 포함하고, 상기 제1 감지 화소들 중에서 어느 한 제1 감지 화소 및 상기 제1 광 센서들 중에서 상기 제1 감지 화소에 인접하는 제1 광 센서 사이의 제1 거리는 상기 제1 감지 화소 및 상기 제2 광 센서들 중에서 상기 제1 감지 화소에 인접하는 제2 광 센서 사이의 제2 거리보다 크다.

상기 제1 프레임 기간에서 상기 제2 광 센서들에 의해 얻어진 디지털 감지 데이터를 배제하고, 상기 제1 광 센서들에 의해 얻어진 디지털 감지 데이터에 따라 지문 이미지를 판독하는 제어부를 더 구비할 수 있다.

상기 제2 프레임 기간 동안 상기 제2 감지 화소들은 발광하고, 상기 제1 감지 화소들은 발광하지 않으며, 상기 제1 프레임 기간은 기수 프레임 기간이고, 상기 제2 프레임 기간은 우수 프레임 기간일 수 있다.

상기 제1 프레임 기간에서 상기 제2 감지 화소들 중에서 어느 한 제2 감지 화소 및 상기 제2 광 센서들 중에서 상기 제2 감지 화소에 인접하는 제2 광 센서 사이의 제3 거리는 상기 제2 감지 화소 및 상기 제1 광 센서들 중에서 상기 제2 감지 화소에 인접하는 제1 광 센서 사이의 제4 거리보다 클 수 있다.

상기 제3 거리는 상기 제2 거리보다 크고, 상기 제1 거리는 상기 제4 거리보다 클 수 있다.

상기 제1 거리는 상기 제3 거리와 동일하고, 상기 제2 거리는 상기 제4 거리와 동일할 수 있다.

상기 제1 프레임 기간에서 상기 제1 감지 화소들 중에서 어느 한 제1 감지 화소 및 상기 제2 감지 화소들 중에서 상기 제1 감지 화소에 인접하는 제2 감지 화소 사이의 제5 거리는 상기 제1 감지 화소 및 상기 제1 감지 화소들 중에서 상기 제1 감지 화소에 인접하는 제1 감지 화소 사이의 거리와 동일할 수 있다.

상기 제5 거리는 상기 제2 감지 화소 및 상기 제2 감지 화소들 중에서 상기 제2 감지 화소에 인접하는 제2 감지 화소 사이의 거리와 동일할 수 있다.

상기 제5 거리는 상기 제1 거리보다 작고, 상기 제2 거리보다 클 수 있다.

상기 제1 프레임 기간에서 상기 제1 광 센서들 중에서 어느 한 제1 광 센서 및 상기 제2 광 센서들 중에서 상기 제1 광 센서에 인접하는 제2 광 센서 사이의 제6 거리는 상기 제1 광 센서 및 상기 제1 광 센서들 중에서 상기 제1 광 센서에 인접하는 제1 광 센서 사이의 거리와 동일할 수 있다.

상기 제6 거리는 상기 제2 광 센서 및 상기 제2 광 센서들 중에서 상기 제2 광 센서에 인접하는 제2 광 센서 사이의 거리보다 작을 수 있다.

상기 제6 거리는 상기 제2 거리보다 크고, 상기 제1 거리보다 작을 수 있다.

상기 발광 화소들은 녹색 광을 발광할 수 있다.

상기 제1 프레임 기간에서 상기 제1 감지 화소들 중에서 어느 한 제1 감지 화소 및 상기 제1 감지 화소에 인접하는 다른 제1 감지 화소 사이에 상기 제2 광 센서들 중에서 어느 한 제2 광 센서가 배치될 수 있다.

상기 제1 프레임 기간에서 상기 제1 광 센서들 중에서 어느 한 제1 광 센서 및 상기 제1 광 센서에 인접하는 다른 제1 광 센서 사이에 상기 제2 감지 화소들 중에서 어느 한 제2 감지 화소가 배치될 수 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 또 다른 실시예에 따른 표시 장치는 광을 발광하는 발광 화소들, 및 입사된 광에 따라 감지 전류를 각각 제어하는 광 센서들을 구비하고, 상기 발광 화소들과 상기 광 센서들은 제1 방향과 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향에서 교번하여 배치되며, 제1 프레임 기간 및 제2 프레임 기간을 포함하는 감지 모드에서, 상기 발광 화소들은 상기 제1 프레임 기간 동안 발광하는 제1 감지 화소들, 및 상기 제1 프레임 기간 동안 발광하지 않는 제2 감지 화소들을 포함하며, 상기 광 센서들은 제1 광 센서들 및 제2 광 센서들을 포함한다.

상기 제1 광 센서와 상기 제2 광 센서는 상기 제2 방향에서 이웃하여 배치될 수 있다.

상기 제1 감지 화소와 상기 제2 감지 화소는 상기 제2 방향에서 이웃하여 배치될 수 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 또 다른 실시예에 따른 표시 장치는 광을 발광하는 발광 화소들, 입사된 광에 따라 감지 전류를 각각 제어하는 광 센서들, 감지 모드에서 제1 프레임 기간 동안 제1 영상 데이터를 데이터 구동부로 제공하고, 제2 프레임 기간 동안 제2 영상 데이터를 상기 데이터 구동부로 제공하는 타이밍 제어부, 및 상기 제1 영상 데이터 또는 상기 제2 영상 데이터를 데이터 전압들로 변환하여 상기 발광 화소들에 공급하는 데이터 구동부를 구비하고, 상기 발광 화소들은 제1 감지 화소들과 제2 감지 화소들을 포함하며, 상기 감지 모드에서 상기 제1 프레임 기간 동안 상기 제1 영상 데이터에 기초하여, 상기 제1 감지 화소들 각각은 광을 발광하기 위한 제1 데이터 전압을 공급받고, 상기 제2 감지 화소들 각각은 광을 발광하지 않기 위한 제2 데이터 전압을 공급받으며, 상기 감지 모드에서 상기 제2 프레임 기간 동안 상기 제2 영상 데이터에 기초하여, 상기 제2 감지 화소들 각각은 상기 제1 데이터 전압을 공급받고, 상기 제1 감지 화소들 각각은 상기 제2 데이터 전압을 공급받는다.

표시 장치는 상기 광 센서들 각각의 상기 감지 전류를 감지하고, 상기 감지 전류를 디지털 감지 데이터로 변환하는 리드 아웃 회로를 더 구비하고, 상기 광 센서들은 제1 광 센서들 및 제2 광 센서들을 포함하고, 상기 제1 프레임 기간에서 상기 제2 광 센서들에 의해 얻어진 디지털 감지 데이터를 배제하고, 상기 제1 광 센서들에 의해 얻어진 디지털 감지 데이터에 따라 지문 이미지를 판독하며, 상기 제2 프레임 기간 동안 상기 제1 광 센서들에 의해 얻어진 디지털 감지 데이터를 배제하고, 상기 제2 광 센서들에 의해 얻어진 디지털 감지 데이터에 따라 지문 이미지를 판독하는 프로세서를 더 구비할 수 있다.

일 실시예들에 따른 표시 장치에 의하면, 발광하는 화소와 인접하지 않은 광 센서를 구동하여 누설 전류를 줄임으로써, 광을 정확하게 감지하고 사용자의 지문을 정확하게 측정할 수 있다.

실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 표시 장치를 보여주는 평면도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 표시 장치의 블록도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 표시 장치의 지문 감지를 보여주는 예시 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 화소 및 광 센서를 보여주는 회로도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 화소들 및 광 센서들의 배치 관계를 보여주는 평면도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 표시 장치가 지문을 판독하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 제1 프레임 기간 동안 발광하는 화소 및 감지 가능한 광 센서를 나타낸 평면도이다.
도 8은 도 7의 B 부분을 확대한 평면도이다.
도 9는 일 실시예에 따른 제1 프레임 기간 동안 발광하는 화소 및 감지 가능한 광 센서를 나타낸 평면도이다.
도 10는 일 실시예에 따른 휘도에 따른 누설 전류의 양을 나타낸 그래프이다.
도 11은 또 다른 실시예에 따른 제1 프레임 기간 동안 발광하는 화소 및 감지 가능한 광 센서를 나타낸 평면도이다.
도 12는 또 다른 실시예에 따른 제2 프레임 기간 동안 발광하는 화소 및 감지 가능한 광 센서를 나타낸 평면도이다.
도 13은 또 다른 실시예에 따른 제3 프레임 기간 동안 발광하는 화소 및 감지 가능한 광 센서를 나타낸 평면도이다.
도 14는 또 다른 실시예에 따른 제1 프레임 기간 동안 발광하는 화소 및 감지 가능한 광 센서를 나타낸 평면도이다.
도 15는 또 다른 실시예에 따른 제2 프레임 기간 동안 발광하는 화소 및 감지 가능한 광 센서를 나타낸 평면도이다.
도 16은 일 실시예에 따른 화소들 및 광 센서들을 나타낸 단면도이다.
도 17은 또 다른 실시예에 따른 제스처 감지 방법을 보여주는 단면도이다.
도 18은 또 다른 실시예에 따른 혈압 측정 방법을 나타낸 단면도이다.
도 19는 또 다른 실시예에 따른 혈압 측정 방법을 나타낸 단면도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

소자(element) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 실시예들을 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 구체적인 실시예들에 대해 설명한다.

도 1은 일 실시예에 따른 표시 장치를 보여주는 평면도이다.

도 1에는 제1 방향(DR1), 제2 방향(DR2) 및 제3 방향(DR3)이 표기되어 있다. 제1 방향(DR1)은 평면 상에서 바라볼 때 표시 장치(1)의 일 변과 나란한 방향으로, 예를 들어 표시 장치(1)의 가로 방향일 수 있다. 제2 방향(DR2)은 평면 상에서 바라볼 때 표시 장치(1)의 일 변과 접하는 타 변과 나란한 방향으로, 표시 장치(1)의 세로 방향일 수 있다. 이하에서 설명의 편의를 위해 제1 방향(DR1)의 일 측은 평면도상 우측 방향을, 제1 방향(DR1)의 타 측은 평면도상 좌측 방향을 지칭하고, 제2 방향(DR2)의 일 측은 평면도상 상측 방향을, 제2 방향(DR2)의 타 측은 편면도상 하측 방향을 각각 지칭하는 것으로 한다. 제3 방향(DR3)은 표시 장치(1)의 두께 방향일수 있다. 다만, 실시예에서 언급하는 방향은 상대적인 방향을 의미하는 것으로 이해되어야 하며, 실시예는 언급한 방향에 한정되지 않는다.

다른 정의가 없는 한, 본 명세서에서 제3 방향(DR3)을 기준으로 표현된 “상부”, “상면” 은 표시 패널(10)을 기준으로 표시면 측을 의미하고, “하부”, “하면”, “배면” 은 표시 패널(10)을 기준으로 표시면의 반대측을 의미하는 것으로 한다.

도 1을 참조하면, 표시 장치(1)는 표시 화면을 제공하는 다양한 전자장치가 그에 포함될 수 있다. 표시 장치(1)의 예는, 이에 제한되는 것은 아니지만, 모바일 폰(mobile phone), 스마트 폰(smart phone), 태블릿 PC(tablet personal computer), 이동 통신 단말기, 전자 수첩, 전자 책, PDA(Personal Digital Assistant), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, UMPC(Ultra Mobile PC), 텔레비전, 게임기, 손목 시계형 전자 기기, 헤드 마운트 디스플레이, 퍼스널 컴퓨터의 모니터, 노트북 컴퓨터, 자동차 계기판, 디지털 카메라, 캠코더, 외부 광고판, 전광판, 각종 의료 장치, 각종 검사 장치, 냉장고나 세탁기 등과 같은 표시 영역을 포함하는 다양한 가전 제품, 사물 인터넷 장치 등을 포함할 수 있다. 후술하는 표시 장치(1)의 대표적인 예로 스마트 폰, 태블릿 PC나 노트북 등을 들 수 있지만 이에 제한되지 않는다.

표시 장치(1)는 표시 패널(10), 패널 구동 회로(20), 회로 보드(30), 및 리드 아웃 회로(40)를 포함할 수 있다.

표시 장치(1)는 활성 영역(AAR)과 비활성 영역(NAR)을 갖는 표시 패널(10)을 포함한다. 활성 영역(AAR)은 화면이 표시되는 표시 영역

을 포함한다. 활성 영역(AAR)은 표시 영역과 완전히 중첩될 수 있다. 표시 영역에는 영상을 표시하는 복수의 화소(PX)가 배치될 수 있다. 각 화소(PX)는 발광 소자(도 4의 'EL')를 포함할 수 있다.

또한, 활성 영역(AAR)은 지문 감지 영역을 더 포함한다. 지문 감지 영역은 광에 반응하는 영역으로, 입사광의 광량이나 파장 등을 감지하도록 구성된 영역이다. 지문 감지 영역은 표시 영역과 중첩할 수 있다. 예를 들어, 지문 감지 영역은 활성 영역(AAR) 내에서 지문 인식을 위해 필요한 한정된 영역에만 배치될 수 있다. 이 경우, 지문 감지 영역은 표시 영역의 일부와는 중첩하지만, 표시 영역의 다른 일부와는 비중첩할 수 있다. 다른 예를 들어, 지문 감지 영역은 활성 영역(AAR)과 완전히 동일한 영역으로 정의될 수 있다. 이 경우, 활성 영역(AAR)의 전면이 지문 감지를 위한 영역으로 활용될 수 있다. 지문 감지 영역에는 광에 반응하는 복수의 광 센서(PS)들이 배치될 수 있다. 각 광 센서(PS)는 입사되는 광을 감지하여 이를 전기적인 신호로 변환하는 광전 변환 소자(도 4의 'PD')를 포함할 수 있다.

비활성 영역(NAR)은 활성 영역(AAR)의 주변에 배치된다. 비활성 영역(NAR)은 베젤 영역일 수 있다. 비활성 영역(NAR)은 활성 영역(AAR)의 모든 변(도면에서 4 변)을 둘러쌀 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

비활성 영역(NAR)은 활성 영역(AAR)의 주변에 배치될 수 있다. 비활성 영역(NAR)에는 패널 구동 회로(20)가 배치될 수 있다. 패널 구동 회로(20)는 복수의 화소(PX) 및/또는 복수의 광 센서(PS)를 구동할 수 있다. 패널 구동 회로(20)는 표시 패널(10)을 구동하는 신호들과 전압들을 출력할 수 있다. 패널 구동 회로(20)는 집적 회로(Integrated Circuit, IC)로 형성되어 표시 패널(10) 상에 실장될 수 있다. 비활성 영역(NAR)에는 패널 구동 회로(20)와 활성 영역(AAR)간 신호를 전달하는 신호 배선들이 더 배치될 수 있다. 다른 예를 들어, 패널 구동 회로(20)는 회로 보드(30) 상에 실장될 수 있다.

또한, 비활성 영역(NAR)에는 활성 영역(AAR)에 신호를 인가하기 위한 신호 배선이나 리드 아웃 회로(40)가 배치될 수 있다. 리드 아웃 회로(40)는 신호 배선을 통해 각 광 센서(PS)와 연결되며, 각 광 센서(PS)에 흐르는 전류를 전달받아 사용자의 지문 입력을 감지할 수 있다. 리드 아웃 회로(40)는 집적회로(integrated circuit, IC)로 형성되어 COF(chip on film) 방식으로 표시 회로 보드 상에 부착될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니고, COG(chip on glass) 방식, COP(chip on plastic) 방식, 또는 초음파 접합 방식으로 표시 패널(10)의 비활성 영역(NAR) 상에 부착될 수도 있다.

회로 보드(30)는 이방성 도전 필름(Anisotropic Conductive Film, ACF)을 이용하여 표시 패널(10)의 일 단에 부착될 수 있다. 회로 보드(30)의 리드 배선들은 표시 패널(10)의 패드부에 전기적으로 연결될 수 있다. 회로 보드(30)는 연성 인쇄 회로 보드(Flexible Printed Circuit Board) 또는 칩 온 필름 (Chip on Film)과 같은 연성 필름(Flexible Film)일 수 있다.

도 2는 일 실시예에 따른 표시 장치의 블록도이다.

도 2를 참조하면, 표시 장치(1)는 프로세서(70), 패널 구동 회로(20), 및 리드 아웃 회로(40)를 포함한다.

프로세서(70)는 외부로부터 공급된 영상 신호(RGB) 및 복수의 제어 신호들을 타이밍 제어부(21)로 공급한다. 프로세서(70)는 외부로부터 제공된 영상 신호(RGB)에 대한 그래픽을 제공하는 그래픽 프로세싱 유닛(이하, GPU)를 더 포함할 수 있다. 영상 신호(RGB)는 GPU에서 그래픽 처리가 완료된 이미지 소스로서, 타이밍 제어부(21)에 제공될 수 있다. 영상 신호(RGB)는 예를 들어, 120Hz의 주파수를 가질 수 있다. 또 다른 예를 들어, 영상 신호(RGB)는 30Hz의 주파수를 가질 수 있다.

프로세서(70)에서 공급하는 복수의 제어 신호들은 제1 모드 제어 신호(MO1) 및 제2 모드 제어 신호(MO2), 클록 신호, 인에이블 신호 등을 포함한다.

제1 모드 제어 신호(MO1)는 일반 영상을 표시하기 위한 신호를 포함할 수 있다. 제2 모드 제어 신호(MO2)는 손가락의 지문(F)을 감지하기 위한 감지 모드의 신호를 포함할 수 있다. 제2 모드 제어 신호(MO2)는 각각의 프레임 기간들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 모드 제어 신호(MO2)는 제1 프레임 기간과 제2 프레임 기간 동안 표시 패널(10)을 구동하도록 제어하는 신호일 수 있다. 구체적으로, 제1 프레임 기간에는 일부의 화소(PX)들을 발광시키고, 다른 일부의 화소(PX)들은 발광시키지 않도록 제어하는 신호일 수 있다. 또한, 제1 프레임 기간에는 일부의 광 센서(PS)에서 검출한 디지털 감지 데이터를 통해 손가락의 지문(F)을 판독하고, 다른 일부의 광 센서(PS)에서 검출한 디지털 감지 데이터는 배제시키도록 제어하는 신호일 수 있다.

프로세서(70)는 표시 패널(10)에 화상을 표시하기 위해 제1 모드 제어 신호(MO1)를 타이밍 제어부(21)에 제공한다. 프로세서(70)는 사용자의 지문 감지를 위해 제2 모드 제어 신호(MO2)를 타이밍 제어부(21)에 제공한다. 타이밍 제어부(21)는 제2 모드 제어 신호(MO2)에 따라 표시 패널(10)의 화소(PX)와 광 센서(PS)를 구동한다.

패널 구동 회로(20)는 표시 패널(10)의 화소(PX)를 구동하는 데이터 구동부(22), 화소(PX) 및 광 센서(PS)를 구동하는 스캔 구동부(23), 데이터 구동부(22)와 스캔 구동부(23)의 구동 타이밍을 제어하는 타이밍 제어부(21)를 포함한다. 또한, 전원 공급부(24), 및 발광 제어 구동부(25)를 더 포함할 수 있다.

타이밍 제어부(21)는 표시 장치(1)의 외부로부터 공급된 영상 신호를 수신한다. 타이밍 제어부(21)는 영상 데이터(DATA)와 데이터 제어 신호(DCS)를 데이터 구동부(22)에 출력할 수 있다. 또한, 타이밍 제어부(21)는 스캔 구동부(23)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 스캔 제어 신호(SCS), 및 발광 제어 구동부(25)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 발광 제어 구동 신호(ECS)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 타이밍 제어부(21)는 스캔 제어 신호(SCS), 및 발광 제어 구동 신호(ECS)를 생성하고, 스캔 제어 배선을 통해 스캔 제어 신호(SCS)를 스캔 구동부(23)로 출력하고, 발광 제어 구동 배선을 통해 발광 제어 구동 신호(ECS)를 발광 제어 구동부(25)로 출력할 수 있다.

타이밍 제어부는 제1 모드 제어 신호(MO1)를 인가받는 경우, 제1 데이터 제어 신호(DCS1)를 생성할 수 있다. 타이밍 제어부는 제1 데이터 제어 신호(DCS1)를 데이터 구동부(22)에 출력할 수 있다. 또한, 타이밍 제어부는 제2 모드 제어 신호(MO2)를 인가받는 경우, 제2 데이터 제어 신호(DCS2)를 생성할 수 있다. 타이밍 제어부는 제2 데이터 제어 신호(DCS2)를 데이터 구동부(22)에 출력할 수 있다. 상술한 바와 같이, 제2 데이터 제어 신호(MO2)는 제1 프레임 기간과 제2 프레임 기간을 교번하도록 제어하는 신호일 수 있다.

데이터 구동부(22)는 영상 데이터(DATA)를 아날로그 데이터 전압들로 변환하여 데이터 배선(DL)들에 출력할 수 있다. 스캔 구동부(23)는 스캔 제어 신호(SCS)에 따라 스캔 신호들을 각각 생성하고, 스캔 신호들을 스캔 배선(SL)들에 순차적으로 출력할 수 있다.

전원 공급부(24)는 구동 전압(도 4의 'ELVDD')을 생성하여 전원 전압 배선(VL)에 공급하고, 공통 전압(도 4의 'ELVSS')을 생성하여 전원 전압 배선(VL)에 공급할 수 있다. 전원 전압 배선(VL)은 구동 전압 배선과 공통 전압 배선을 포함할 수 있다. 구동 전압(ELVDD)은 발광 소자 및 광전 변환 소자의 구동을 위한 고전위 전압일 수 있고, 공통 전압은 발광 소자 및 광전 변환 소자의 구동을 위한 저전위 전압일 수 있다. 즉, 구동 전압은 공통 전압보다 높은 전위를 가질 수 있다.

발광 제어 구동부(25)는 발광 제어 구동 신호(ECS)에 따라 발광 제어 신호들을 생성하고, 발광 제어 신호들을 발광 제어 배선(EML)들에 순차적으로 출력할 수 있다. 한편, 발광 제어 구동부(25)는 스캔 구동부(23)와 별도로 존재하는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않고 스캔 구동부(23)에 포함될 수 있다.

리드 아웃 회로(40)는 리드 아웃 배선(ROL)을 통해 각 광 센서(PS)와 연결되며, 각 광 센서(PS)에 흐르는 전류를 전달받아 사용자의 지문 입력을 감지할 수 있다. 리드 아웃 회로(40)는 각 광 센서(PS)에서 감지된 전류의 크기에 따라 디지털 감지 데이터를 생성하여 프로세서(70)로 전송하고, 프로세서(70)는 디지털 감지 데이터를 분석함으로써, 기 설정된 지문과 비교를 통해 사용자의 지문과 일치하는지 여부를 판단할 수 있다. 기 설정된 지문과 리드 아웃 회로(40)로부터 전송받은 디지털 감지 데이터가 동일한 경우, 설정된 기능들을 수행할 수 있다.

표시 패널(10)은 복수의 화소(PX)들, 복수의 광 센서(PS)들, 복수의 화소(PX)들과 복수의 광 센서(PS)들에 연결되는 복수의 스캔 배선(SL)들, 복수의 화소(PX)들에 연결되는 복수의 데이터 배선(DL)들과 복수의 발광 제어 배선(EML)들, 복수의 광 센서(PS)들에 연결되는 복수의 리드 아웃 배선(ROL)들을 더 포함한다.

복수의 화소(PX)들 각각은 스캔 배선(SL)들 중 적어도 어느 하나, 데이터 배선(DL)들 중 어느 하나, 발광 제어 배선(EML)들 중 적어도 하나, 및 전원 전압 배선(VL)에 접속될 수 있다.

복수의 광 센서(PS)들 각각은 스캔 배선(SL)들 중 어느 하나, 리드 아웃 배선(ROL)들 중 어느 하나 및 전원 전압 배선(VL)에 접속될 수 있다.

복수의 스캔 배선(SL)들은 스캔 구동부(23)와 복수의 화소(PX)들 및 복수의 광 센서(PS)들 각각을 연결할 수 있다. 복수의 스캔 배선(SL)들은 스캔 구동부(23)로부터 출력된 스캔 신호들을 복수의 화소(PX)들 각각 및 복수의 광 센서(PS)들 각각에 제공할 수 있다.

복수의 데이터 배선(DL)들은 데이터 구동부(22)와 복수의 화소(PX)들 각각을 연결할 수 있다. 복수의 데이터 배선(DL)들은 데이터 구동부(22)로부터 출력된 영상 데이터를 복수의 화소(PX)들 각각에 제공할 수 있다.

복수의 발광 제어 배선(EML)들은 발광 제어 구동부(25)와 복수의 화소(PX)들 각각을 연결할 수 있다. 복수의 발광 제어 배선(EML)들은 발광 제어 구동부(25)로부터 출력된 발광 제어 신호를 복수의 화소(PX)들 각각에 제공할 수 있다.

복수의 리드 아웃 배선(ROL)들은 복수의 광 센서(PS)들 각각과 리드 아웃 회로(40)를 연결할 수 있다. 복수의 리드 아웃 배선(ROL)들은 복수의 광 센서(PS)들 각각에서 출력된 광 전류에 따라 생성된 감지 전류를 리드 아웃 회로(40)에 제공할 수 있다. 이에 따라, 리드 아웃 회로(40)는 사용자의 지문을 감지할 수 있다.

복수의 전원 전압 배선(VL)들은 전원 공급부(24)와 복수의 화소(PX)들 및 복수의 광 센서(PS)들 각각을 연결할 수 있다. 복수의 전원 전압 배선(VL)들은 전원 공급부(24)로부터 구동 전압(ELVDD) 또는 공통 전압(ELVSS)을 복수의 화소(PX) 및 광 센서(PS)에 제공할 수 있다.

도 3은 일 실시예에 따른 표시 장치의 지문 감지를 보여주는 예시 도면이다.

도 3을 참조하면, 표시 장치(1)는 표시 패널(10) 상에 배치되는 윈도우(WDL)를 더 포함할 수 있다. 표시 패널(10)은 기판(SUB), 기판(SUB) 상에 배치되며, 화소(PX)들과 광 센서(PS)들을 포함하는 표시층(DPL), 및 표시층(DPL) 상에 배치되는 봉지층(TFE)을 포함할 수 있다.

표시 장치(1)의 윈도우(WDL)의 상면에 사용자의 손가락이 접촉되는 경우, 표시 패널(10)의 화소(PX)들에서 출력된 광은 사용자의 지문(F)의 융선(RID)과 융선(RID) 사이의 골(VAL)들에서 반사될 수 있다. 이 경우, 지문(F)의 융선(RID) 부분은 윈도우(WDL)의 상면에 접촉하는 반면, 지문(F)의 골(VAL) 부분은 윈도우(WDL)에 접촉되지 않는다. 즉, 골(VAL) 부분에서 윈도우(WDL)의 상면은 공기(air)와 접촉된다.

이때, 지문(F)이 가지는 굴절률과 공기(air)의 굴절률은 상이하므로, 지문(F)의 융선(RID)에서 반사되는 광량과 골(VAL)에서 반사되는 광량은 상이할 수 있다. 이에 따라, 반사되는 광, 즉, 광 센서(PS)에 입사되는 광이 갖는 광량의 차이에 기초하여 지문(F)의 융선(RID) 부분 및 골(VAL) 부분이 도출될 수 있다. 광 센서(PS)는 상기 광량의 차이에 따라 전기적 신호(즉, 감지 전류)를 출력하므로, 손가락의 지문(F) 패턴을 식별할 수 있다.

다만, 복수의 화소(PX)들과 인접한 광 센서(PS)가 감지 전류를 출력하는 경우, 복수의 화소(PX)들에서 광을 발광하기 위한 발광 전류의 일부가 복수의 화소와 인접한 광 센서(PS)로 누설될 수 있다. 이에 따라, 복수의 화소와 인접한 광 센서(PS)의 감지 전류가 상이해지고, 손가락의 지문(F) 패턴을 부정확하게 식별할 수 있다. 이에 관한 설명은 도 4를 결부하여 후술하기로 한다.

도 4는 일 실시예에 따른 화소 및 광 센서를 보여주는 회로도이다.

도 4에서는 제k 스캔 초기화 배선(GILk), 제k 스캔 배선(GWLk), 제k 스캔 제어 배선(GCLk), 제k-1 스캔 배선(GWLk-1), 및 제j 데이터 배선(DLj)에 연결된 화소(PX)와 제k 스캔 배선(GWLk), 제k 리셋 제어 배선(RSTLk), 및 제q 리드 아웃 배선(ROLq)에 연결된 광 센서(PS)의 회로도를 예시하였다.

화소(PX)는 발광 소자(Light Emitting Element, EL) 복수의 스위치 소자들, 및 제1 커패시터(Cst)를 포함할 수 있다. 발광 소자(EL)는 광을 발광하는 발광부(도 7의 'PX1, PX2, PX3, PX4')를 포함한다. 스위치 소자들은 제1 내지 제6 트랜지스터들(T1, T2, T3, T4, T5, T6)을 포함한다.

구동 트랜지스터(DT)는 게이트 전극, 제1 전극, 및 제2 전극을 포함할 수 있다. 구동 트랜지스터(DT)는 게이트 전극에 인가되는 데이터 전압에 따라 제1 전극과 제2 전극 사이에 흐르는 드레인-소스간 전류(Isd, 이하 "구동 전류"라 칭함)를 제어한다. 구동 트랜지스터(DT)의 채널을 통해 흐르는 구동 전류(Isd)는 수학식 1과 같이 구동 트랜지스터(DT)의 제1 전극과 게이트 전극 간의 전압(Vgs)과 문턱전압(threshold voltage) 간의 차이의 제곱에 비례한다.

수학식 1에서, Isd는 구동 전류로서, 구동 트랜지스터(DT)의 채널을 통해 흐르는 소스-드레인 전류, k'는 구동 트랜지스터의 구조와 물리적 특성에 의해 결정되는 비례 계수, Vsg는 구동 트랜지스터의 제1 전극과 게이트 전극 간의 전압, Vth는 구동 트랜지스터의 문턱전압을 의미한다.

발광 소자(EL)는 구동 전류(Isd)에 따라 발광한다. 구동 전류(Isd)가 클수록 발광 소자(EL)의 발광량은 커질 수 있다.

발광 소자(EL)는 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 배치된 유기 발광층을 포함하는 유기 발광 다이오드일 수 있다. 또는, 발광 소자(EL)는 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 배치된 양자점 발광층을 포함하는 양자점 발광 소자일 수 있다. 또는, 발광 소자(EL)는 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 배치된 무기 반도체를 포함하는 무기 발광 소자일 수 있다. 발광 소자(EL)가 무기 발광 소자인 경우, 마이크로 발광 다이오드(micro light emitting diode) 또는 나노 발광 다이오드(nano light emitting diode)를 포함할 수 있다. 도 15에서 발광 소자(EL)의 애노드 전극은 화소 전극(171, 172, 173, 174)에 대응되며, 캐소드 전극은 공통 전극(190)에 대응된다.

발광 소자(EL)의 애노드 전극은 제5 트랜지스터(T5)의 제2 전극과 제6 트랜지스터(T6)의 제1 전극에 연결되며, 캐소드 전극은 공통 전압(ELVSS)이 인가되는 공통 전압 배선(VSL)에 연결될 수 있다.

제1 트랜지스터(T1)는 제k 스캔 배선(GWLk)의 제k 스캔 신호에 의해 턴-온되어 구동 트랜지스터(DT)의 제1 전극을 제j 데이터 배선(DLj)에 연결시킨다. 이로 인해, 구동 트랜지스터(DT)의 제1 전극에는 제j 데이터 배선(DLj)의 데이터 전압이 인가될 수 있다. 제1 트랜지스터(T1)의 게이트 전극은 제k 스캔 배선(GWLk)에 연결되고, 제1 전극은 제j 데이터 배선(DLj)에 연결되며, 제2 전극은 구동 트랜지스터(DT)의 제1 전극에 연결될 수 있다.

제2 트랜지스터(T2)는 제k 스캔 제어 배선(GCLk)의 제k 스캔 제어 신호에 의해 턴-온되어 구동 트랜지스터(DT)의 게이트 전극과 제2 전극을 연결시킨다. 구동 트랜지스터(DT)의 게이트 전극과 제2 전극이 연결되는 경우, 구동 트랜지스터(DT)는 다이오드(diode)로 구동한다. 제2 트랜지스터(T2)의 게이트 전극은 제k 스캔 제어 배선(GCLk)에 연결되고, 제1 전극은 구동 트랜지스터(DT)의 게이트 전극에 연결되며, 제2 전극은 구동 트랜지스터(DT)의 제2 전극에 연결될 수 있다.

제3 트랜지스터(T3)는 제k 스캔 초기화 배선(GILk)의 제k 스캔 초기화 신호에 의해 턴-온되어 구동 트랜지스터(DT)의 게이트 전극을 제1 초기화 전압 배선(VIL1)에 연결시킨다. 이로 인해, 구동 트랜지스터(DT)의 게이트 전극에는 제1 초기화 전압 배선(VIL1)의 제1 초기화 전압(VINT1)이 인가될 수 있다. 제3 트랜지스터(T3)의 게이트 전극은 제k 스캔 초기화 배선(GILk)에 연결되고, 제1 전극은 제1 초기화 전압 배선(VIL1)에 연결되며, 제2 전극은 구동 트랜지스터(DT)의 게이트 전극에 연결될 수 있다.

제4 트랜지스터(T4)는 제k 발광 제어 배선(EMLk)의 제k 발광 제어 신호에 의해 턴-온되어 구동 트랜지스터(DT)의 제1 전극을 구동 전압(ELVDD)이 인가되는 구동 전압 배선(VDL)에 연결시킨다. 제4 트랜지스터(T4)의 게이트 전극은 제k 발광 제어 배선(EMLk)에 연결되고, 제1 전극은 구동 전압 배선(VDL)에 연결되며, 제2 전극은 구동 트랜지스터(DT)의 제1 전극에 연결될 수 있다.

제5 트랜지스터(T5)는 제k 발광 제어 배선(EMLk)의 제k 발광 제어 신호에 의해 턴-온되어 구동 트랜지스터(DT)의 제2 전극을 발광 소자(EL)의 애노드 전극에 연결시킨다. 제5 트랜지스터(T5)의 게이트 전극은 제k 발광 제어 배선(EMLk)에 연결되고, 제1 전극은 구동 트랜지스터(DT)의 제2 전극에 연결되며, 제2 전극은 발광 소자(EL)의 애노드 전극에 연결될 수 있다.

제4 트랜지스터(T4)와 제5 트랜지스터(T5)가 모두 턴-온되는 경우, 구동 트랜지스터(DT)의 게이트 전극의 전압에 따른 구동 트랜지스터(DT)의 구동 전류(Isd)가 발광 소자(EL)로 흐를 수 있다.

제6 트랜지스터(T6)는 제k-1 스캔 배선(GWLk-1)의 제k-1 스캔 신호에 의해 턴-온되어 발광 소자(EL)의 애노드 전극을 제2 초기화 전압 배선(VIL2)에 연결시킨다. 발광 소자(EL)의 애노드 전극에는 제2 초기화 전압 배선(VIL2)의 제2 초기화 전압(VAINT)이 인가될 수 있다. 제6 트랜지스터(T6)의 게이트 전극은 제k-1 스캔 배선(GWLk-1)에 연결되고, 제1 전극은 발광 소자(EL)의 애노드 전극에 연결되며, 제2 전극은 제2 초기화 전압 배선(VIL2)에 연결될 수 있다.

제1 커패시터(Cst)는 구동 트랜지스터(DT)의 게이트 전극과 구동 전압 배선(VDL) 사이에 형성된다. 제1 커패시터(Cst)의 제1 커패시터 전극은 구동 트랜지스터(DT)의 게이트 전극에 연결되고, 제2 커패시터 전극은 구동 전압 배선(VDL)에 연결될 수 있다.

구동 트랜지스터(DT)와 제1 내지 제6 트랜지스터들(T1, T2, T3, T4, T5, T6) 각각의 제1 전극이 소스 전극인 경우, 제2 전극은 드레인 전극일 수 있다. 또는, 구동 트랜지스터(DT)와 제1 내지 제6 트랜지스터들(T1, T2, T3, T4, T5, T6) 각각의 제1 전극이 드레인 전극인 경우, 제2 전극은 소스 전극일 수 있다.

구동 트랜지스터(DT)와 제1 내지 제6 트랜지스터들(T1, T2, T3, T4, T5, T6) 각각의 액티브층은 폴리 실리콘(Poly Silicon), 아몰포스 실리콘, 및 산화물 반도체 중에서 어느 하나로 형성될 수도 있다. 예를 들어, 구동 트랜지스터(DT), 제1 트랜지스터(T1), 및 제4 내지 제6 트랜지스터들(T4~T6) 각각의 액티브층은 폴리 실리콘으로 이루어질 수 있다. 제2 트랜지스터(T2)와 제3 트랜지스터(T3) 각각의 액티브층은 산화물 반도체로 이루어질 수 있다. 이 경우, 구동 트랜지스터(DT), 제1 트랜지스터(T1), 및 제4 내지 제6 트랜지스터들(T4~T6)은 P 타입 MOSFET으로 형성되고, 제2 트랜지스터(T2)와 제3 트랜지스터(T3)는 N 타입 MOSFET으로 형성될 수도 있다.

복수의 광 센서(PS) 각각은 광전 변환 소자(PD)와 복수의 감지 트랜지스터들 및 다양한 신호 배선을 포함할 수 있다. 광전 변환 소자(PD)는 외부 광을 감지하는 광 감지부들(도 8의 'PS1, PS2, PS3, PS4')을 포함한다. 복수의 감지 트랜지스터들은 제1 내지 제3 감지 트랜지스터(LT1, LT2, LT3)들을 포함할 수 있다.

광전 변환 소자(PD)들 각각은 감지 애노드 전극, 감지 캐소드 전극, 및 감지 애노드 전극과 감지 캐소드 전극 사이에 배치된 광전 변환층을 포함하는 포토 다이오드일 수 있다. 광전 변환 소자(PD)들 각각은 외부에서 입사된 광을 전기적 신호로 전환할 수 있다. 광전 변환 소자(PD)는 pn 형 또는 pin 형의 무기 물질로 형성되는 무기 포토 다이오드, 또는 포토 트랜지스터일 수 있다. 또는, 도우너 이온(donor ion)을 생성하는 전자 공여 물질 및 액셉트 이온(acceptor ion)을 생성하는 전자 수용 물질을 포함하는 유기 포토 다이오드일 수도 있다. 도 15에서 광전 변환 소자(PD)의 감지 애노드 전극은 감지 전극(180)에 대응되며, 감지 캐소드 전극은 공통 전극(190)에 대응된다.

광전 변환 소자(PD)가 외부 광에 노출된 경우 광전하들을 생성할 수 있고, 생성된 광전하들은 광전 변환 소자(PD)의 감지 애노드 전극에 축적될 수 있다. 이 경우, 감지 애노드 전극(도 16의 580)과 전기적으로 연결된 제1 노드(N1)의 전압은 증가할 수 있다. 제1 및 제3 감지 트랜지스터(LT1, LT3)의 턴-온에 따라 광전 변환 소자(PD)와 제q 리드 아웃 배선(ROLq)이 접속되는 경우, 전하가 축적된 제1 노드(N1)의 전압에 비례하여 제q 리드 아웃 배선(ROLq)과 제3 감지 트랜지스터(LT3) 사이의 제3 노드(N3)에 감지 전압이 축적될 수 있다.

제1 감지 트랜지스터(LT1)는 게이트 전극에 인가되는 제1 노드(N1)의 전압에 의해 턴-온되어 제2 초기화 전압 배선(VIL2)과 제3 감지 트랜지스터(LT3)의 제2 전극을 연결시킬 수 있다. 제1 감지 트랜지스터(LT1)의 게이트 전극은 제1 노드(N1)에 연결되고, 제1 전극은 제2 초기화 전압 배선(VIL2)에 연결되며, 제2 전극은 제3 감지 트랜지스터(LT3)의 제1 전극에 연결될 수 있다. 제1 감지 트랜지스터(LT1)는 게이트 전극으로 입력되는 제1 노드(N1)의 전하량에 비례하여 소스-드레인 전류를 발생시키는 소스 팔로워 증폭기(source follower amplifier)일 수 있다. 한편, 제1 감지 트랜지스터(LT1)의 제1 전극은 제1 초기화 전압 배선(VIL1)에 연결된 것으로 예시하였지만 이에 한정되지 않고 구동 전압 배선(VDL) 또는 제1 초기화 전압 배선(VIL1)에 연결될 수도 있다.

제2 감지 트랜지스터(LT2)는 제k 리셋 제어 배선(RSTLk)의 제k 리셋 제어 신호에 의해 턴-온되어 제1 노드(N1)를 리셋 전압(Vrst)을 인가하는 리셋 전압 배선(VRL)에 연결시킬 수 있다. 제2 감지 트랜지스터(LT2)의 게이트 전극은 제k 리셋 제어 배선(RSTLk)에 연결되고, 제1 전극은 리셋 전압 배선(VRL)에 연결되고, 제2 전극은 제1 노드(N1)에 연결될 수 있다.

제3 감지 트랜지스터(LT3)는 제k 스캔 배선(GWLk)의 제k 스캔 신호에 의해 턴-온되어 제1 감지 트랜지스터(LT1)의 제2 전극과 제q 리드 아웃 배선(ROLq)을 연결시킬 수 있다. 제3 감지 트랜지스터(LT3)의 게이트 전극은 제k 스캔 배선(GWLk)에 연결되고, 제1 전극은 제1 감지 트랜지스터(LT1)의 제2 전극에 연결되고, 제2 전극은 제3 노드(N3) 및 제q 리드 아웃 배선(ROLq)에 연결될 수 있다.

제1 내지 제3 감지 트랜지스터(LT1, LT2, LT3)들 각각의 액티브층은 폴리 실리콘(Poly Silicon), 아몰포스 실리콘, 및 산화물 반도체 중에서 어느 하나로 형성될 수도 있다. 예를 들어, 제1 감지 트랜지스터(LT1) 및 제3 감지 트랜지스터(LT3)의 액티브층은 폴리 실리콘으로 이루어질 수 있다. 제2 감지 트랜지스터(LT2)의 액티브층은 산화물 반도체로 이루어질 수 있다. 이 경우, 제1 감지 트랜지스터(LT1) 및 제3 감지 트랜지스터(LT3)는 P 타입 MOSFET으로 형성되고, 제2 감지 트랜지스터(LT2)는 N 타입 MOSFET으로 형성될 수도 있다.

다만, 상술한 바와 같이, 발광 소자(EL)가 발광 전류에 따라 발광하는 경우, 발광 소자(EL)에서 발광 소자(EL)와 인접한 광 변환 소자(PD) 간에 누설 전류(LL)가 발생할 수 있다. 누설 전류(LL)는 발광 소자(EL)가 발광하는 경우에 발생하는 발광 전류의 일부일 수 있다. 누설 전류(LL)는 발광 소자(EL)의 에노드 전극(도 16의 570) 및 광 변환 소자(PD)의 감지 에노드 전극(도 16의 580) 상에 배치된 전자 수송층을 통해 광 변환 소자(PD)의 감지 에노드 전극으로 흐를 수 있다. 즉, 발광 소자(EL)의 에노드 전극(도 16의 570)에서 광 변환 소자(PD)의 감지 에노드 전극(도 16의 580)으로 전자 수송층을 통해 누설 전류(LL)가 발생할 수 있다.

이에 따라, 광 변환 소자(PD)의 감지 에노드 전극(도 16의 580)과 연결된 제1 노드(N1)의 전압은 외부 광에 노출된 경우 광전하들을 생성하여 생성된 전압과 상이할 수 있다. 즉, 제1 노드(N1)의 전압은 감지 전류 및 누설 전류(LL)의 영향이 포함될 수 있다. 따라서, 발광 소자(EL)와 인접한 광 변환 소자(PD)에서 광을 감지하는 경우, 손가락의 지문(F) 패턴을 부정확하게 식별할 수 있다.

도 5는 일 실시예에 따른 표시 패널의 화소와 광 센서의 평면 배치도이다.

도 5를 참조하면, 표시 장치(1)는 복수의 화소(PX)들과 복수의 광 센서(PS)들이 반복적으로 배치될 수 있다.

복수의 화소(PX)들은 제1 서브 화소(PX1), 제2 서브 화소(PX2), 제3 서브 화소(PX3), 및 제4 서브 화소(PX4)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 서브 화소(PX1)는 적색 파장의 광을 발광하고, 제2 서브 화소(PX2) 및 제4 서브 화소(PX4)는 녹색 파장의 광을 발광하고, 제3 서브 화소(PX3)는 청색 파장의 광을 발광할 수 있다. 복수의 화소(PX)들은 각각 광을 발광하는 복수의 발광 영역을 포함할 수 있다. 복수의 광 센서(PS)들은 입사되는 광을 감지하는 복수의 광 감지 영역을 포함할 수 있다.

제1 서브 화소(PX1), 제2 서브 화소(PX2), 제3 서브 화소(PX3), 및 제4 서브 화소(PX4)와 복수의 광 센서(PS)는 제1 방향(DR1) 및 제1 방향(DR1)과 교차하는 제2 방향(DR2)으로 교대 배열될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 방향(DR1)을 따라 제1 행을 이루며 제1 서브 화소(PX1)와 제3 서브 화소(PX3)가 교대 배열되고, 그에 인접하는 제2 행은 제1 방향(DR1)을 따라 제2 서브 화소(PX2)와 제4 서브 화소(PX4)가 반복 배열될 수 있다. 제1 행에 속하는 화소(PX)는 제2 행에 속하는 화소(PX)에 대해 제1 방향(DR1)으로 엇갈려 배치될 수 있다. 상기 제1 행과 제2 행의 배열은 제n 행까지 반복될 수 있다.

다시 말해, 제1 서브 화소(PX1)와 제4 서브 화소(PX4)는 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)과 교차하는 제1 대각선 방향(X)으로 배열되며, 제2 서브 화소(PX2)와 제3 서브 화소(PX3)는 제1 대각선 방향(X)으로 배열될 수 있다. 제2 서브 화소(PX2)와 제3 서브 화소(PX3)는 제1 대각선 방향(X)과 교차하는 제2 대각선 방향(Y)으로 배열되며, 제1 서브 화소(PX1)와 제4 서브 화소(PX4)는 제2 대각선 방향(Y)으로 배열될 수 있다. 제1 대각선 방향(X)은 제1 방향(DR1)과 제2 방향(DR2) 사이로 비스듬하게 기울어진 방향이고, 제2 대각선 방향(Y)은 제1 대각선 방향(X)과 직교하는 방향일 수 있다. 예를 들어, 제1 대각선 방향(X)은 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)과 45° 기울어진 방향일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

광 센서(PS) 각각은 제1 행을 이루는 제1 서브 화소(PX1)와 제3 서브 화소(PX3) 사이에 이격 배치될 수 있다. 제1 방향(DR1)을 따라 제1 서브 화소(PX1), 광 센서(PS), 및 제3 서브 화소(PX3)가 교대 배열될 수 있다. 광 센서(PS) 각각은 제2 행을 이루는 제2 서브 화소(PX2)와 제4 서브 화소(PX4) 사이에 이격 배치될 수 있다. 제1 방향(DR1)을 따라 제2 서브 화소(PX2), 광 센서(PS), 및 제4 서브 화소(PX4)가 교대 배열될 수 있다. 제1 행에 속하는 광 센서(PS)의 개수는 제2 행에 속하는 광 센서(PS)의 개수와 동일할 수 있다. 상기 제1 행과 제2 행의 배열은 제n 행까지 반복될 수 있다.

각 지문 표시 화소(APX)들의 발광 영역의 크기는 상이할 수 있다. 제2 서브 화소(PX2) 및 제4 서브 화소(PX4)의 발광 영역의 크기는 제1 서브 화소(PX1) 또는 제3 서브 화소(PX3)의 발광 영역의 크기보다 작을 수 있다. 각 화소(PX)들의 형상은 팔각형 형상인 것으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않고 각 화소(PX)들의 형상은 직사각형, 사각형, 원형 기타 다각형일 수 있다.

하나의 지문 표시 화소 유닛(APXU)은 제1 서브 화소(PX1), 제2 서브 화소(PX2), 제3 서브 화소(PX3), 및 제4 서브 화소(PX4)를 각각 하나씩 포함할 수 있다. 지문 표시 화소 유닛(APXU)은 계조를 표현할 수 있는 한 그룹의 색 화소들을 가리킨다.

도 6은 일 실시예에 따른 표시 장치가 지문을 판독하는 방법을 나타낸 순서도이다. 도 7은 일 실시예에 따른 제1 프레임 기간 동안 발광하는 화소 및 감지 가능한 광 센서를 나타낸 평면도이다. 도 8은 도 7의 B 부분을 확대한 평면도이다. 도 9는 일 실시예에 따른 제1 프레임 기간 동안 발광하는 화소 및 감지 가능한 광 센서를 나타낸 평면도이다. 도 10는 일 실시예에 따른 휘도에 따른 누설 전류의 양을 나타낸 그래프이다.

도 6을 참조하면, 먼저, 표시 장치(1)가 지문을 감지하는 감지 모드로 설정되는 경우(S110), 프로세서(70)는 제1 프레임 기간을 설정할 수 있다(S120). 제1 감지 화소(DPX1)들은 제1 프레임 기간 동안 발광하고, 프로세서(70)는 제1 광 센서(PS1)들의 디지털 감지 데이터에 따라 지문을 판독한다(S130).

이하에서는, 제1 프레임 기간 동안 발광하는 화소를 제1 감지 화소(DPX1)들로 정의하고, 제1 프레임 기간동안 발광하지 않는 화소를 제2 감지 화소(DPX2)들로 정의한다. 또한, 제1 프레임 기간동안 광을 감지하여 생성된 디지털 감지 데이터에 따라 지문 이미지를 판독하는 센서들을 제1 광 센서(PS1)들로 정의하고, 생성된 디지털 감지 데이터를 배재하는 광 센서(PS)를 제2 광 센서(PS2)들로 정의하기로 한다. 즉, 제1 프레임 기간 동안, 제1 감지 화소(DPX1)들이 발광하고, 제2 감지 화소(DPX2)들은 발광하지 않을 수 있다. 또한, 제1 광 센서(PS1)들에 의해 얻어진 디지털 감지 데이터에 따라 지문 이미지를 판독하고, 제2 광 센서(PS2)들에 의해 얻어진 디지털 감지 데이터는 이용하지 않을 수 있다.

도 7을 참조하면, 제1 프레임 기간 동안 발광하는 감지 화소(DPX) 및 감지 가능한 광 센서(PS)를 나타낸다.

제1 감지 화소(DPX1)들은 기수 열(즉, 짝수 열)에 따라 배열될 수 있다. 기수 열은 제2 방향(DR2)을 따라 연장될 수 있다. 도면상에서, 제1 감지 화소(DPX1)들은 제1 열(RX1) 내지 제6 열(RX6) 중에서 제1 열(RX1), 제3 열(RX3), 및 제5 열(RX5)에 제2 방향(DR2)을 따라 배열될 수 있다. 또한, 제1 감지 화소(DPX1)들은 도 7과 같이 기수 열 상에서 제1 행(CX1) 내지 제4 행(CX4)을 따라 제2 광 센서(PS2)들과 교번하여 배열될 수 있다. 제1 감지 화소(DPX1)들은 녹색 광을 발광할 수 있다. 제1 감지 화소(DPX1)들은 제2 서브 화소(PX2) 또는 제4 서브 화소(PX4)일 수 있다.

제2 감지 화소(DPX2)들은 우수 열(즉, 홀수 열)에 따라 배열될 수 있다. 우수 열은 제2 방향(DR2)을 따라 연장될 수 있다. 도면상에서, 제2 감지 화소(DPX2)들은 제1 열(RX1) 내지 제6 열(RX6) 중에서 제2 열(RX2), 제4 열(RX4), 및 제6 열(RX6)에 제2 방향(DR2)을 따라 배열될 수 있다. 또한, 제2 감지 화소(DPX2)들은 우수 열 상에서 제1 행(CX1) 내지 제4 행(CX4)을 따라 제1 광 센서(PS1)들과 교번하여 배열될 수 있다. 제2 감지 화소(DPX2)들은 제1 감지 화소(DPX1)들과 제1 방향(DR1)에서 이웃하여 배치될 수 있다.

제1 광 센서(PS1)들은 우수 열(즉, 홀수 열)에 따라 배열될 수 있다. 우수 열은 제2 방향(DR2)을 따라 연장될 수 있다. 도면상에서, 제1 광 센서(PS1)들은 제1 열(RX1) 내지 제6 열(RX6) 중에서 제2 열(RX2), 제4 열(RX4), 및 제6 열(RX6)에 제2 방향(DR2)을 따라 배열될 수 있다. 또한, 제1 광 센서(PS1)들은 우수 열 상에서 제1 행(CX1) 내지 제4 행(CX4)을 따라 제2 감지 화소(DPX2)들과 교번하여 배열될 수 있다. 또한, 제1 광 센서(PS1)들은 제2 감지 화소와 제2 방향(DR2)에서 이웃하여 배치될 수 있다.

제2 광 센서(PS2)들은 기수 열(즉, 짝수 열)에 따라 배열될 수 있다. 기수 열은 제2 방향(DR2)을 따라 연장될 수 있다. 도면상에서, 제2 광 센서(PS2)들은 제1 열(RX1) 내지 제6 열(RX6) 중에서 제1 열(RX1), 제3 열(RX3), 및 제5 열(RX5)에 제2 방향(DR2)을 따라 배열될 수 있다. 또한, 제2 광 센서(PS2)들은 기수 열 상에서 제1 행(CX1) 내지 제4 행(CX4)을 따라 제1 감지 화소(DPX1)들과 교번하여 배열될 수 있다. 또한, 제2 광 센서(PS2)들은 제1 감지 화소와 제2 방향(DR2)에서 이웃하여 배치될 수 있다. 제2 광 센서(PS2)들과 제1 광 센서(PS1)들은 제1 방향(DR1)에서 이웃하여 배치될 수 있다.

다만, 제1 감지 화소(DPX1)들, 제2 감지 화소(DPX2)들, 제1 광 센서(PS1)들, 및 제2 광 센서(PS2)들의 배열은 제1 열(RX1) 내지 제6 열(RX6)에 제한되지 않고 K(K는 자연수)개의 열과 행에 배열될 수 있다.

도 8을 더 참조하면, 상술한 바와 같이, 제1 감지 화소(DPX1)들, 제2 감지 화소(DPX2)들, 제1 광 센서(PS1)들, 및 제2 광 센서(PS2)들의 배치 위치와 평면 형태로 인하여, 제1a 감지 화소(DPX1a)의 중심(C1)과 제1b 감지 화소(DPX1b)의 중심(C5) 사이의 거리(DD15)는 제2a 감지 화소의(DPX2a) 중심(C3)과 제2b 감지 화소의(DPX2b) 중심(C7) 사이의 거리(DD37)와 실질적으로 동일할 수 있다. 또한, 제1a 광 센서(PS1a)의 중심(C4)과 제1b 광 센서(PS1b)의 중심(C8) 사이의 거리(DD48)는 제2a 광 센서(PS2a)의 중심(C2)과 제2b 광 센서(PS2b)의 중심(C6) 사이의 거리 (DD26)는 실질적으로 동일할 수 있다.

이하에서의 감지 화소(DPX)들 및 광 센서(PS)들 사이의 거리는 제1a 감지 화소(DPX1a)의 중심(C1), 제1b 감지 화소(DPX1b)의 중심(C5) 제2a 감지 화소의(DPX2a) 중심(C3), 제2b 감지 화소의(DPX2b) 중심(C7), 제1a 광 센서(PS1a)의 중심(C4), 제1b 광 센서(PS1b)의 중심(C8), 제2a 광 센서(PS2a)의 중심(C2), 및 제2b 광 센서(PS2b)의 중심(C6) 간의 거리로 정의하기로 한다.

제1 감지 화소(DPX1)들, 제2 감지 화소(DPX2)들, 제1 광 센서(PS1), 및 제2 광 센서(PS2)들의 배치 위치와 평면 형태로 인하여, 제1a 감지 화소(DPX1a) 및 제1 광 센서(PS1)들 중에서 제1a 감지 화소(DPX1a)에 인접하는 제1a 광 센서(PS1a) 사이의 제1 거리(DD14)는 제1a 감지 화소(DPX1a) 및 제2 광 센서(PS2)들 중에서 제1a 감지 화소(DPX1a)에 인접하는 제2a 광 센서(PS2a) 사이의 제2 거리(DD12)보다 클 수 있다.

또한, 제1a 감지 화소(DPX1a) 및 제2 감지 화소(DPX2)들 중에서 제1a 감지 화소(DPX1a)에 인접하는 제2a 감지 화소 사이의 제5 거리(DD13)는 제1a 감지 화소(DPX1a) 및 제1 감지 화소(DPX1)들 중에서 제1a 감지 화소(DPX1a)에 인접하는 제1b 감지 화소(DPX1b) 사이의 거리(DD15)와 동일할 수 있다. 제5 거리(DD13)는 제2a 감지 화소 및 제2 감지 화소(DPX2)들 중에서 제2a 감지 화소에 인접하는 제2b 감지 화소 사이의 거리(DD37)와 동일할 수 있다. 제5 거리(DD13)는 제1 거리(DD14)보다 작고, 제2 거리(DD12)보다 클 수 있다.

제2a 감지 화소 및 제2 광 센서(PS2)들 중에서 제2a 감지 화소에 인접하는 제2a 광 센서(PS2a) 사이의 제3 거리(DD23)는 제2a 감지 화소 및 제1 광 센서(PS1)들 중에서 제2a 감지 화소에 인접하는 제1a 광 센서(PS1a) 사이의 제4 거리(DD34)보다 클 수 있다. 또한, 제3 거리(DD23)는 제2 거리(DD12)보다 크고, 제1 거리(DD14)는 제4 거리(DD34)보다 클 수 있다. 또한, 제1 거리(DD14)는 제3 거리(DD23)와 동일하고, 제2 거리(DD12)는 제4 거리(DD34)와 동일할 수 있다.

제1a 광 센서(PS1a) 및 제2 광 센서(PS2)들 중에서 제1a 광 센서(PS1a)에 인접하는 제2a 광 센서(PS2a) 사이의 제6 거리(DD24)는 제1a 광 센서(PS1a) 및 제1 광 센서(PS1)들 중에서 제1a 광 센서(PS1a)에 인접하는 제1b 광 센서(PS1b) 사이의 거리(DD48)와 동일할 수 있다. 또한, 제6 거리(DD24)는 제2a 광 센서(PS2a) 및 제2 광 센서(PS2)들 중에서 제2a 광 센서(PS2a)에 인접하는 제2b 광 센서(PS2b) 사이의 거리(DD26)보다 작을 수 있다. 제6 거리(DD24)는 제2 거리(DD12)보다 크고, 제1 거리(DD14)보다 작을 수 있다.

이어서, 다시 도 6을 참조하면, 프로세서(70)는 제2 프레임 기간을 설정할 수 있다(S140). 제2 감지 화소(DPX2)들은 제2 프레임 기간 동안 발광하고, 프로세서(70)는 제2 광 센서(PS2)들의 디지털 감지 데이터에 따라 지문을 판독한다(S150).

도 9을 더 참조하면, 제2 프레임 기간 동안 발광하는 화소(PX)들 및 감지 가능한 광 센서(PS)를 나타낸다.

제2 프레임 기간 동안 발광하는 화소를 제2 감지 화소(DPX2)들로 정의하고, 제2 프레임 기간동안 발광하지 않는 화소를 제1 감지 화소(DPX1)들로 정의한다. 또한, 제2 프레임 기간동안 광을 감지하여 생성된 디지털 감지 데이터에 따라 지문 이미지를 판독하는 센서들을 제2 광 센서(PS2)들로 정의하고, 생성된 디지털 감지 데이터를 배재하는 광 센서(PS)를 제1 광 센서(PS1)들로 정의하기로 한다. 즉, 제2 프레임 기간 동안, 제2 감지 화소(DPX2)들이 발광하고, 제1 감지 화소(DPX1)들은 발광하지 않을 수 있다. 또한, 제2 광 센서(PS2)들에 의해 얻어진 디지털 감지 데이터에 따라 지문 이미지를 판독하고, 제1 광 센서(PS1)들에 의해 얻어진 디지털 감지 데이터는 이용하지 않을 수 있다.

따라서, 제1 프레임 기간에는 제1 감지 화소(DPX1)들이 발광하고, 제2 프레임 기간에는 제2 감지 화소(DPX2)들이 발광할 수 있다. 또한, 제1 프레임 기간에는 제1 광 센서(PS1)에 따라 지문 이미지를 판독할 수 있고, 제2 프레임 기간에는 제2 광 센서(PS2)에 따라 지문 이미지를 판독할 수 있다. 즉, 감지 모드에서 화소(PX)들이 발광하는 경우, 발광하는 화소(PX)들과 인접하지 않은 광 센서(PS)들에 따라 지문 이미지를 판독할 수 있다.

다시 도 7을 참조하면, 마지막으로, 프로세서(70)는 감지 모드에서 제1 프레임 기간 및 제2 프레임 기간을 교번하여 반복할 수 있다.

도 10을 더 참조하면, 제1 누설 전류(LL1)는 감지 화소가 발광하는 경우, 감지 화소와 인접한 제2 광 센서(PS2)에 흐르는 누설 전류(LL)를 나타낸다(도 16의 M1 참조). 제2 누설 전류(LL2)는 감지 화소(DPX)가 발광하는 경우, 본 발명의 실시예에 따른 제1 광 센서(PS1)에 흐르는 누설 전류(LL)를 나타낸다(도 16의 LL2 참조).

발광 소자(EL)가 동일한 휘도로 발광하는 경우, 제1 누설 전류(LL1)보다 제2 누설 전류(LL2)의 크기가 작다. 예를 들어, 발광 소자(EL)가 120니트의 휘도로 발광하는 경우, 제1 광 센서(PS1)로 흐르는 제2 누설 전류(LL2)는 14uA이고, 감지 화소와 인접한 제2 광 센서(PS2)로 제1 누설 전류(LL1)는 16uA일 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 제1 광 센서(PS1)의 디지털 감지 데이터를 통해 지문을 판독하는 경우, 발광하는 감지 화소와 인접한 제2 광 센서(PS2)의 디지털 감지 데이터를 통해 지문을 판독하는 경우보다 누설 전류(LL)의 크기가 작을 수 있다.

이에 따라, 본 실시예의 경우, 감지 화소(DPX)들이 발광하는 경우, 감지 화소(DPX)들과 인접하지 않는 광 센서(PS)의 디지털 감지 데이터를 통해 지문을 정확하게 판독할 수 있다.

도 11은 또 다른 실시예에 따른 제1 프레임 기간 동안 발광하는 화소 및 감지 가능한 광 센서를 나타낸 평면도이다. 도 12는 또 다른 실시예에 따른 제2 프레임 기간 동안 발광하는 화소 및 감지 가능한 광 센서를 나타낸 평면도이다. 도 13은 또 다른 실시예에 따른 제3 프레임 기간 동안 발광하는 화소 및 감지 가능한 광 센서를 나타낸 평면도이다.

도 11 내지 도 13의 실시예는 제1 감지 화소(DPX1)들, 제2 감지 화소(DPX2)들, 제3 감지 화소(DPX3)들, 제1 광 센서(PS1), 제2 광 센서(PS2), 및 제3 광 센서(PS3)를 포함하는 점에서 도 7 내지 도 10의 실시예와 차이점이 있다, 따라서, 도 7 내지 도 10의 실시예와 실질적으로 동일한 설명은 생략하기로 한다.

감지 모드의 경우, 제1 프레임 기간, 제2 프레임 기간, 및 제3 프레임 기간을 포함할 수 있다. 제1 프레임 기간, 제2 프레임 기간, 및 제3 프레임 기간은 감지 모드에서 순차적으로 반복될 수 있다.

이하에서는, 제1 프레임 기간 동안 발광하는 화소를 제1 감지 화소(DPX1)들로 정의하고, 제2 프레임 기간 동안 발광하는 화소를 제2 감지 화소(DPX2)들로 정의하고, 제3 프레임 기간 동안 발광하는 화소를 제3 감지 화소(DPX3)들로 정의한다. 또한, 제1 프레임 기간동안 광을 감지하여 생성된 디지털 감지 데이터에 따라 지문 이미지를 판독하는 센서들을 제1 광 센서(PS1)들로 정의하고, 제2 프레임 기간동안 광을 감지하여 생성된 디지털 감지 데이터에 따라 지문 이미지를 판독하는 센서들을 제2 광 센서(PS2)들로 정의하고, 제3 프레임 기간동안 광을 감지하여 생성된 디지털 감지 데이터에 따라 지문 이미지를 판독하는 센서들을 제3 광 센서(PS3)들로 정의하기로 한다. 즉, 제1 프레임 기간 동안, 제1 감지 화소(DPX1)들이 발광하고, 제2 감지 화소(DPX2)들과 제3 감지 화소(DPX3)들은 발광하지 않을 수 있다. 또한, 제2 광 센서(PS2)들 및 제3 광 센서(PS3)들에 의해 얻어진 디지털 감지 데이터는 이용하지 않을 수 있다.

복수의 열은 3N(N은 자연수) 열, 3N-1 열, 3N-2 열을 포함할 수 있다.

제1 감지 화소(DPX1)들은 3N-2(N은 자연수) 열에 따라 배열될 수 있다. 3N-2 열은 제2 방향(DR2)을 따라 연장될 수 있다. 도면상에서, 제1 감지 화소(DPX1)들은 제1 열(RX1) 내지 제6 열(RX6) 중에서 제1 열(RX1)과 제4 열(RX4)에 제2 방향(DR2)을 따라 배열될 수 있다. 또한, 제1 감지 화소(DPX1)들은 3N-2 열 상에서 제1 행(CX1) 내지 제4 행(CX4)을 따라 제2 광 센서(PS2)들과 교번하여 배열될 수 있다. 제1 감지 화소(DPX1)들은 녹색 광을 발광할 수 있다. 제1 감지 화소(DPX1)들은 제2 서브 화소(PX2) 또는 제4 서브 화소(PX4)일 수 있다.

제2 감지 화소(DPX2)들은 3N-1 열에 따라 배열될 수 있다. 3N-1열은 제2 방향(DR2)을 따라 연장될 수 있다. 도면상에서, 제2 감지 화소(DPX2)들은 제1 열(RX1) 내지 제6 열(RX6) 중에서 제2 열(RX2)과 제5 열(RX5)에 제2 방향(DR2)을 따라 배열될 수 있다. 또한, 제2 감지 화소(DPX2)들은 3N-1 열 상에서 제1 행(CX1) 내지 제4 행(CX4)을 따라 제3 광 센서(PS3)들과 교번하여 배열될 수 있다. 제2 감지 화소(DPX2)들은 제1 감지 화소(DPX1)들과 제1 방향(DR1)에서 이웃하여 배치될 수 있다.

제3 감지 화소(DPX3)들은 3N 열에 따라 배열될 수 있다. 3N열은 제2 방향(DR2)을 따라 연장될 수 있다. 도면상에서, 제3 감지 화소(DPX3)들은 제1 열(RX1) 내지 제6 열(RX6) 중에서 제3 열(RX3)과 제6 열(RX6)에 제2 방향(DR2)을 따라 배열될 수 있다. 또한, 제2 감지 화소(DPX2)들은 3N 열 상에서 제1 행(CX1) 내지 제4 행(CX4)을 따라 제1 광 센서(PS1)들과 교번하여 배열될 수 있다. 제3 감지 화소(DPX3)들은 제1 감지 화소(DPX1)들과 제1 방향(DR1)에서 이웃하여 배치될 수 있다.

제1 광 센서(PS1)들은 3N 열에 따라 배열될 수 있다. 도면상에서, 제1 광 센서(PS1)들은 제1 열(RX1) 내지 제6 열(RX6) 중에서 제3 열(RX3)과 제6 열(RX6)에 제2 방향(DR2)을 따라 배열될 수 있다. 또한, 제1 광 센서(PS1)들은 3N 열 상에서 제1 행(CX1) 내지 제4 행(CX4)을 따라 제3 감지 화소(DPX3)들과 교번하여 배열될 수 있다.

제2 광 센서(PS2)들은 3N-2 열에 따라 배열될 수 있다. 도면상에서, 제2 광 센서(PS2)들은 제1 열(RX1) 내지 제6 열(RX6) 중에서 제1 열(RX1)과 제4 열(RX4)에 제2 방향(DR2)을 따라 배열될 수 있다. 또한, 제2 광 센서(PS2)들은 3N-2 열 상에서 제1 행(CX1) 내지 제4 행(CX4)을 따라 제1 감지 화소(DPX1)들과 교번하여 배열될 수 있다.

제3 광 센서(PS3)들은 3N-1 열에 따라 배열될 수 있다. 도면상에서, 제3 광 센서(PS3)들은 제1 열(RX1) 내지 제6 열(RX6) 중에서 제2 열(RX2)과 제5 열(RX5)에 제2 방향(DR2)을 따라 배열될 수 있다. 또한, 제3 광 센서(PS3)들은 3N-1 열 상에서 제1 행(CX1) 내지 제4 행(CX4)을 따라 제2 감지 화소(DPX2)들과 교번하여 배열될 수 있다.

다만, 제1 감지 화소(DPX1)들, 제2 감지 화소(DPX2)들, 제3 감지 화소(DPX3)들, 제1 광 센서(PS1)들, 제2 광 센서(PS2)들 및 제3 광 센서(PS3)들의 배열은 제1 열(RX1) 내지 제6 열(RX6)에 제한되지 않고 K(K는 자연수)개의 열과 행에 배열될 수 있다.

제2 프레임 기간 및 제3 프레임 기간에 따른 각각의 감지 화소(DPX)들, 광 센서(PS)들의 배열 관계는 상술한 바와 같이, 3개의 열에서 발광하는 점을 제외하면 도 7 내지 도 10의 실시예와 실질적으로 동일하므로 이에 관한 설명은 생략하기로 한다.

도 14는 또 다른 실시예에 따른 제1 프레임 기간 동안 발광하는 화소 및 감지 가능한 광 센서를 나타낸 평면도이다. 도 15는 또 다른 실시예에 따른 제2 프레임 기간 동안 발광하는 화소 및 감지 가능한 광 센서를 나타낸 평면도이다.

도 14 및 도 15의 실시예는 제1 프레임 기간, 제2 프레임 기간 동안 발광하는 제1 감지 화소(DPX1)들과 제2 감지 화소(DPX2)들의 배치 및 제1 광 센서(PS1) 및 제2 광 센서(PS2)의 배치가 일부 상이한 점을 제외하면 도 7 내지 도10의 실시예와 실질적으로 동일하므로, 이에 관한 설명은 생략하기로 한다.

도 14 및 도 15를 참조하면, 감지 모드의 경우, 제1 프레임 기간과 제2 프레임 기간을 포함할 수 있다. 제1 프레임 기간과 제2 프레임 기간은 감지 모드에서 순차적으로 반복될 수 있다.

이하에서는, 제1 프레임 기간 동안 발광하는 화소를 제1 감지 화소(DPX1)들로 정의하고, 제2 프레임 기간 동안 발광하는 화소를 제2 감지 화소(DPX2)들로 정의한다. 또한, 제1 프레임 기간동안 광을 감지하여 생성된 디지털 감지 데이터에 따라 지문 이미지를 판독하는 센서들을 제1 광 센서(PS1)들로 정의하고, 제2 프레임 기간동안 광을 감지하여 생성된 디지털 감지 데이터에 따라 지문 이미지를 판독하는 센서들을 제2 광 센서(PS2)들로 정의하기로 한다. 즉, 제1 프레임 기간 동안, 제1 감지 화소(DPX1)들이 발광하고, 제2 감지 화소(DPX2)들은 발광하지 않을 수 있다. 또한, 제2 광 센서(PS2)들에 의해 얻어진 디지털 감지 데이터는 이용하지 않을 수 있다.

도 14를 참조하면, 복수의 열은 3N(N은 자연수) 열, 3N-1 열, 3N-2 열을 포함할 수 있다.

제2 감지 화소(DPX2)들은 3N-1 열과 3N 열에 따라 배열될 수 있다. 3N-1 열과 3N 열 열은 제2 방향(DR2)을 따라 연장될 수 있다. 도면상에서, 제2 감지 화소(DPX2)들은 제1 열(RX1) 내지 제6 열(RX6) 중에서 제2 열(RX2), 제3열, 제5 열(RX5), 및 제6 열(RX6)에 제2 방향(DR2)을 따라 배열될 수 있다. 또한, 제2 감지 화소(DPX2)들은 3N-1 열과 3N 열 상에서 제1 행(CX1) 내지 제4 행(CX4)을 따라 제1 광 센서(PS1)들 또는 제2 광 센서(PS2)들과 교번하여 배열될 수 있다. 제2 감지 화소(DPX2)들은 제1 감지 화소(DPX1)들과 제1 방향(DR1)에서 이웃하여 배치될 수 있다.

제1 광 센서(PS1)들은 3N-1 열과 3N 열에 따라 배열될 수 있다. 도면상에서, 제1 광 센서(PS1)들은 제1 열(RX1) 내지 제6 열(RX6) 중에서 제2 열(RX2), 제3열, 제5 열(RX5), 및 제6 열(RX6)에 제2 방향(DR2)을 따라 배열될 수 있다. 또한, 제1 광 센서(PS1)들은 3N-1 열과 3N 열 상에서 제1 행(CX1) 내지 제4 행(CX4)을 따라 제2 광 센서(PS2)들과 교번하여 배열될 수 있다.

제2 프레임 기간에 따른 각각의 감지 화소(DPX)들, 광 센서(PS)들의 배열 관계는 상술한 바와 같이, 도 14의 배열과 실질적으로 동일하므로 이에 관한 설명은 생략하기로 한다.

도 16은 일 실시예에 따른 화소들 및 광 센서들을 나타낸 단면도이다.

도 16을 참조하면, 기판(SUB) 상에는 버퍼층(510)이 배치된다. 버퍼층(510)은 실리콘 질화물, 실리콘 산화물, 또는 실리콘 산질화물 등을 포함할 수 있다.

버퍼층(510) 상에는 제1 박막 트랜지스터(TFT1), 제2 박막 트랜지스터(TFT2)가 배치될 수 있다.

복수의 박막 트랜지스터들(TFT1, TFT2)은 각각 반도체층들(A1, A2), 반도체층들(A1, A2)의 일부 상에 배치되는 게이트 절연층(521), 게이트 절연층(521) 상의 게이트 전극들(G1, G2), 반도체층들(A1, A2) 각각과 게이트 전극들(G1, G2) 각각을 덮는 층간 절연막(522), 층간 절연막(522) 상의 소스 전극들(S1, S2)과 드레인 전극들(D1, D2)을 포함할 수 있다.

반도체층들(A1, A2)은 각각 제1 박막 트랜지스터(TFT1), 및 제2 박막 트랜지스터(TFT2)의 채널을 이룰 수 있다. 반도체층들(A1, A2)은 다결정 실리콘을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 반도체층들(A1, A2)은 단결정 실리콘, 저온 다결정 실리콘, 비정질 실리콘이나, 산화물 반도체를 포함할 수 있다. 상기 산화물 반도체는 예를 들어, 인듐, 아연, 갈륨, 주석, 티타늄, 알루미늄, 하프늄(Hf), 지르코늄(Zr), 마그네슘(Mg) 등을 함유하는 이성분계 화합물(ABx), 삼성분계 화합물(ABxCy), 사성분계 화합물(ABxCyDz)을 포함할 수 있다. 반도체층들(A1, A2)은 각각 채널 영역과 불순물이 도핑된 소스 영역 및 드레인 영역을 포함할 수 있다.

반도체층들(A1, A2) 상에는 게이트 절연층(521)이 배치된다. 게이트 절연층(521)은 제1 게이트 전극(G1)과 제1 반도체층(A1)을 전기적으로 절연하고, 제2 게이트 전극(G2)과 제2 반도체층(A2)을 전기적으로 절연한다. 게이트 절연층(521)은 절연 물질, 예를 들어 실리콘 산화물(SiOx), 실리콘 질화물(SiNx), 또는 금속 산화물 등으로 이루어질 수 있다.

게이트 절연층(521) 상에는 제1 박막 트랜지스터(TFT1)의 제1 게이트 전극(G1), 및 제2 박막 트랜지스터(TFT2)의 제2 게이트 전극(G2)이 배치된다. 게이트 전극들(G1, G2)은 각각 반도체층들(A1, A2)의 채널 영역의 상부, 즉 게이트 절연층(521) 상에서 채널 영역과 중첩하는 위치에 형성될 수 있다.

게이트 전극들(G1, G2) 상에는 층간 절연이 배치될 수 있다. 층간 절연막(522)은 실리콘 산화물(SiOx), 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산질화물, 하프늄 산화물, 알루미늄 산화물 등의 무기 절연 물질을 포함할 수 있다. 또한 도시하지는 않았지만, 층간 절연막(522)은 복수의 절연막으로 이루어질 수 있고, 절연막 사이에는 커패시터 제2 전극을 형성하는 도전층을 더 포함할 수 있다.

층간 절연막(522) 상에는 소스 전극들(S1, S2)과 드레인 전극들(D1, D2)이 배치된다. 제1 박막 트랜지스터(TFT1)의 제1 소스 전극(S1)은 층간 절연막(522)과 게이트 절연층(521)을 관통하는 컨택홀을 통해 제1 반도체층(A1)의 드레인 영역과 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 박막 트랜지스터(TFT2)의 제2 소스 전극(S2)은 층간 절연막(522)과 게이트 절연층(521)을 관통하는 컨택홀을 통해 제2 반도체층(A2)의 드레인 영역과 전기적으로 연결될 수 있다. 각각의 소스 전극들(S1, S2)과 드레인 전극들(D1, D2)은 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 마그네슘 (Mg), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리듐(Ir), 크롬(Cr), 칼슘(Ca), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W), 구리(Cu) 가운데 선택된 하나 이상의 금속을 포함할 수 있다.

평탄화층(530)은 각각의 소스 전극들(S1, S2)과 드레인 전극들(D1, D2)을 덮도록 층간 절연막(522) 상에 형성될 수 있다. 평탄화층(530)은 유기 절연 물질 등으로 형성될 수 있다. 평탄화층(530)은 평평한 표면을 가질 수 있으며, 소스 전극들(S1, S2)과 드레인 전극들(D1, D2) 각각 중 어느 하나를 노출시키는 컨택홀을 포함할 수 있다.

평탄화층(530) 상에는 발광 소자층(EEL)이 배치될 수 있다. 발광 소자층(EEL)은 제1 발광 소자(EL1), 제2 발광 소자(EL2), 제1 광전 변환 소자(PD1), 제2 광전 변환 소자(PD2) 및 뱅크층(BK)을 포함할 수 있다. 제1 발광 소자(EL1)는 제1 화소 전극(571), 제1 발광층(581) 및 공통 전극(590)을 포함하고, 제2 발광 소자(EL2)는 제2 화소 전극(572), 제2 발광층(582), 및 공통 전극(590)을 포함할 수 있다. 또한, 제1 광전 변환 소자(PD1)는 제1 수광 전극(573), 제1 광전 변환층(583), 및 공통 전극(590)을 포함하고, 제2 광전 변환 소자(PD2)는 제2 수광 전극(574), 제2 광전 변환층(584), 및 공통 전극(590)을 포함할 수 있다.

평탄화층(530) 상에는 제1 발광 소자(EL1) 및 제2 발광 소자(EL2)의 화소 전극(57a)이 배치될 수 있다. 구체적으로, 화소 전극(57a)은 제1 발광 소자(EL1)의 제1 화소 전극(571) 및 제2 발광 소자(EL2)의 제2 화소 전극(572)을 포함할 수 있다. 또한, 화소 전극(57a)은 각 화소마다 마련될 수 있다. 화소 전극(57a)은 평탄화층(530)을 관통하는 컨택홀을 통해 제1 박막 트랜지스터(TFT1)의 제1 소스 전극(S1) 또는 제1 드레인 전극(D1)과 연결될 수 있다.

발광 소자(EL)의 화소 전극(57a)은 이에 제한되는 것은 아니지만 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 구리(Cu), 알루미늄(Al)의 단일층 구조를 가지거나, 적층막 구조, 예를 들어 인듐-주석-산화물(Indi㎛-Tin-Oxide: ITO), 인듐-아연-산화물(Indi㎛-Zinc-Oxide: IZO), 산화아연(Zinc Oxide: ZnO), 산화인듐(Induim Oxide: In2O3) 및 은(Ag), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 납(Pb), 금(Au), 니켈(Ni)을 포함하는 ITO/Mg, ITO/MgF, ITO/Ag, ITO/Ag/ITO의 복수층 구조를 가질 수 있다.

또한, 평탄화층(530) 상에는 제1 광전 변환 소자(PD1) 및 제2 광전 변환 소자(PD2)의 수광 전극(57b)이 배치될 수 있다. 구체적으로, 수광 전극(57b)은 제1 광전 변환 소자(PD1)의 제1 수광 전극(573) 및 제2 광전 변환 소자(PD2)의 제2 수광 전극(574)을 포함할 수 있다. 수광 전극(57b)은 각 광 센서마다 마련될 수 있다. 수광 전극(57b)은 평탄화층(530)을 관통하는 컨택홀을 통해 제2 박막 트랜지스터(TFT2)의 제2 소스 전극(S2) 또는 제2 드레인 전극(D2)과 연결될 수 있다.

제1 광전 변환 소자(PD1) 및 제2 광전 변환 소자(PD2)의 수광 전극(57b)은 이에 제한되는 것은 아니지만 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 구리(Cu), 알루미늄(Al)의 단일층 구조를 가지거나, ITO/Mg, ITO/MgF, ITO/Ag, ITO/Ag/ITO의 복수층 구조를 가질 수 있다.

화소 전극(57a) 및 수광 전극(57b) 상에는 제1 정공 주입층(HIL1) 및 정공 수송층(HTL)이 순차적으로 배치될 수 있다. 제1 정공 주입층(HIL1) 및 정공 수송층(HTL)은 제1 발광층(581) 및 제2 발광층(582)이 유기물로 형성되는 경우, 각 제1 발광층(581) 및 제2 발광층(582)의 하부에 배치될 수 있다. 제1 정공 주입층(HIL1) 및 정공 수송층(HTL)은 유기물로 구비된 단층 또는 다층일 수 있다.

정공 수송층(HTL) 상에는 뱅크층(BK)이 배치될 수 있다. 뱅크층(BK)은 화소 전극(57a)과 중첩하는 영역에 형성되어 화소 전극(57a)을 노출시키는 개구를 형성할 수 있다. 상기 노출된 화소 전극(57a)과 제1 발광층(581) 및 제2 발광층(582)이 중첩하는 영역은 각 화소(PX)에 따라 서로 다른 광을 발광하는 발광 영역으로 정의될 수 있다.

또한, 뱅크층(BK)은 수광 전극(57b)과 중첩하는 영역에 형성되어 수광 전극(57b)을 노출시키는 개구를 형성할 수 있다. 상기 수광 전극(57b)을 노출시키는 개구는 각 광 센서(PS)의 광전 변환층(58b)이 형성되는 공간을 제공할 수 있다.

뱅크층(BK)은 아크릴계 수지(polyacrylates resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 페놀 수지(phenolic resin), 폴리아미드계 수지(polyamides resin), 폴리이미드계 수지(polyimides rein), 불포화 폴리에스테르계 수지(unsaturated polyesters resin), 폴리페닐렌계 수지(poly phenylenethers resin), 폴리페닐렌설파이드계 수지(polyphenylenesulfides resin) 또는 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene, BCB) 등의 유기 절연 물질을 포함할 수 있다. 다른 예로, 뱅크층(BK)은 실리콘 질화물 등과 같은 무기 물질을 포함할 수도 있다.

정공 수송층(HTL) 상에는 뱅크층(BK)의 개구가 노출하는 제1 발광 소자(EL1)의 제1 발광층(581)이 배치될 수 있다. 또한, 정공 수송층(HTL) 상에는 제2 발광 소자(EL2)의 제2 발광층(582)이 배치될 수 있다. 제1 발광층(581) 및 제2 발광층(582)은 고분자 물질 또는 저분자 물질을 포함할 수 있으며, 각 화소(PX)별로 적색, 녹색, 또는 청색의 빛을 방출할 수 있다. 제1 발광층(581) 및 제2 발광층(582)에서 방출한 빛은 영상 표시에 기여하거나, 또는 광 센서(PS)에 입사되는 광원으로서 기능할 수 있다.

정공 수송층(HTL) 상에는 뱅크층(BK)의 개구가 노출하는 제1 광전 변환 소자(PD1) 및 제2 광전 변환 소자(PD2)의 제2 정공 주입층(HIL2)이 배치될 수 있다. 제2 정공 주입층(HIL2)은 제1 광전 변환층(583) 및 제2 광전 변환층(584)이 유기물로 형성되는 경우, 제1 광전 변환층(583) 및 제2 광전 변환층(584)의 하부에 배치될 수 있다. 제2 정공 주입층(HIL2)은 유기물로 구비된 단층 또는 다층일 수 있다.

뱅크층(BK)의 개구가 노출하는 제1 광전 변환 소자(PD1)의 제2 정공 주입층(HLT2) 상에는 제1 광전 변환층(583)이 배치될 수 있다. 상기 노출된 제2 정공 주입층(HLT2)과 제1 광전 변환층(583)이 중첩하는 영역은 각 지문 광 센서(PS1)의 광 감지 영역으로 정의될 수 있다. 제1 광전 변환층(583)은 입사된 광에 비례하여 광 전하를 생성할 수 있다. 입사광은 제1 발광층(581)에서 출사되었다가 반사되어 진입한 광일 수도 있고, 제1 발광층(581)과 무관하게 외부에서 제공되는 광일 수도 있다. 제1 광전 변환층(583)에서 생성되어 축적된 전하는 센싱에 필요한 전기적 신호로 변환될 수 있다.

또한, 뱅크층(BK)의 개구가 노출하는 제2 광전 변환 소자(PD2)의 제2 정공 주입층(HLT2) 상에는 제2 광전 변환층(584)이 배치될 수 있다. 상기 노출된 제2 정공 주입층(HLT2)과 제2 광전 변환층(584)이 중첩하는 영역은 각 제2 광 센서(PS2)의 광 감지 영역으로 정의될 수 있다. 제2 광전 변환층(584)은 입사된 광에 비례하여 광 전하를 생성할 수 있다. 입사광은 제2 발광층(582)에서 출사되었다가 반사되어 진입한 광일 수도 있고, 제2 발광층(582)과 무관하게 외부에서 제공되는 광일 수도 있다. 제2 광전 변환층(584)에서 생성되어 축적된 전하는 센싱에 필요한 전기적 신호로 변환될 수 있다.

제1 광전 변환층(583) 및 제2 광전 변환층(584)은 전자 공여 물질 및 전자 수용 물질을 포함할 수 있다. 전자 공여 물질은 광에 응답하여 도우너 이온(donor ion)을 생성하고, 전자 수용 물질은 광에 응답하여 액셉트 이온(acceptor ion)을 생성할 수 있다. 제1 광전 변환층(583) 및 제2 광전 변환층(584)이 유기물로 형성되는 경우, 전자 공여 물질은 서브프탈로사이아닌(Subphthalocyanine, SubPc), 디부틸포스페이트(Dibutylphosphate, DBP)와 같은 화합물을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 전자 수용 물질은 플러렌, 플러렌 유도체, 페릴렌 디이미드(perylene diimide)와 같은 화합물을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

이와 달리, 제1 광전 변환층(583) 및 제2 광전 변환층(584)이 무기물로 형성되는 경우, 제1 광전 변환 소자(PD1) 및 제2 광전 변환 소자(PD2)는 pn 형 또는 pin 형의 포토 트랜지스터일 수 있다. 예를 들어, 제1 광전 변환층(583) 및 제2 광전 변환층(584)은 N형 반도체층, I형 반도체층, 및 P형 반도체층이 순차적으로 적층된 구조를 가질 수 있다.

제1 발광층(581) 및 제2 발광층(582), 제1 광전 변환층(583), 제2 광전 변환층(584), 및 뱅크층(BK) 상에는 공통 전극(590)이 배치될 수 있다. 공통 전극(590)은 제1 발광층(581) 및 제2 발광층(582), 제1 광전 변환층(583), 제2 광전 변환층(584), 및 뱅크층(BK)을 덮는 형태로 복수의 화소(PX) 및 복수의 광 센서(PS) 전체에 걸쳐 배치될 수 있다. 공통 전극(590)은 일함수가 낮은 도전성 물질, 예를 들어, Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Mg, Ag, Pt, Pd, Ni, Au Nd, Ir, Cr, BaF, Ba 또는 이들의 화합물이나 혼합물(예를 들어, Ag와 Mg의 혼합물 등)을 포함할 수 있다. 또는 투명 금속 산화물, 예를 들어, 인듐-주석-산화물(ITO), 인듐-아연-산화물(IZO), 산화아연(ZnO) 등을 포함할 수 있다.

이에 제한되는 것은 아니지만, 공통 전극(590)은 제1 발광층(581), 제2 발광층(582), 제1 광전 변환층(583), 및 제2 광전 변환층(584) 상에 공통적으로 배치될 수 있다. 이 경우, 제1 발광 소자(EL1) 및 제2 발광 소자(EL2)의 캐소드 전극과 제1 광전 변환 소자(PD1) 및 제2 광전 변환 소자(PD2)의 감지 캐소드 전극은 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1 발광 소자(EL1) 및 제2 발광 소자(EL2)의 캐소드 전극에 연결된 공통 전압 배선은 제1 광전 변환 소자(PD1) 및 제2 광전 변환 소자(PD2)의 감지 캐소드 전극에 동시에 연결될 수 있다.

발광 소자층(EEL) 상부에는 봉지층(TFEL)이 배치될 수 있다. 봉지층(TFEL)은 제1 발광층(581), 제2 발광층(582), 제1 광전 변환층(583), 및 제2 광전 변환층(584) 각각에 산소 또는 수분이 침투되는 것을 방지하기 위해 적어도 하나의 무기막을 포함할 수 있다. 또한, 봉지층(TFEL)은 먼지와 같은 이물질로부터 제1 발광층(581), 제2 발광층(582), 제1 광전 변환층(583), 및 제2 광전 변환층(584) 각각을 보호하기 위해 적어도 하나의 유기막을 포함할 수 있다. 예를 들어, 봉지층(TFEL)은 제1 무기막(611), 유기막(612), 제2 무기막(613)이 순차 적층된 구조로 형성될 수 있다. 제1 무기막(611) 및 제2 무기막(613)은 실리콘 나이트라이드층, 실리콘 옥시 나이트라이드층, 실리콘 옥사이드층, 티타늄 옥사이드층, 및 알루미늄 옥사이드층 중 하나 이상의 무기막이 교번하여 적층된 다중막으로 형성될 수 있다. 유기막(612)은 아크릴 수지(acryl resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 페놀 수지(phenolic resin), 폴리아미드 수지(polyamide resin), 폴리이미드 수지(polyimide resin) 등의 유기막일 수 있다.

봉지층(TFEL) 상부에는 윈도우(WDL)가 배치될 수 있다. 윈도우(WDL)는 표시 셀(100)이 절단 공정 및 모듈 공정을 진행한 후 표시 장치(1)의 상부에 배치되어 표시 장치(1)의 구성을 보호할 수 있다. 윈도우(WDL)는 유리나 플라스틱일 수 있다.

도 17은 또 다른 실시예에 따른 제스처 감지 방법을 보여주는 단면도이다.

제1 감지 화소(DPX1)들 각각은 송신 신호에 따라 제스처용 전자기파(EMW)를 방사한다. 제스처용 전자기파(EMW)는 10 GHz 내지 100 GHz의 주파수를 가질 수 있거나, 39 내지 60 GHz의 주파수를 가질 수 있다. 도 18과 같이, 제1 감지 화소(DPX1)들에서 각각 방사된 전자기파(EMW)는 윈도우(WDL)로부터 대략 1m에 떨어져 위치하는 사용자(OBJ) 또는 펜과 같은 물체에서 각각 반사될 수 있다.

제1 광 센서(PS1)들 각각에서 사용자(OBJ) 또는 펜과 같은 물체에서 반사된 전자기파(EMW)에 따라 수신되는 수신 신호를 입력 받을 수 있다. 여기에서, 제1 감지 화소(DPX1)들에서 전자기파(EMW)를 송신한 때와 수신 안테나 패턴(RAP)에서 전자기파(EMW)를 수신한 때 사이에 시간 간격이 존재할 수 있다. 또한, 반사된 전자기파(EMW)에 따른 각각의 수신 신호의 주파수는 도플러 효과에 의해 송신 신호의 주파수 편이가 일어날 수 있다. 주파수 편이는 제1 감지 화소(DPX1)들과 사용자(OBJ) 또는 펜과 같은 물체가 가지는 상대속도에 기반하여 결정된다.

이에 따라, 프로세서는 제1 광 센서(PS1)들에 따른 디지털 감지 데이터를 통해 사용자의 근접 제스처를 인식할 수 있다.

본 실시예의 경우에도, 복수의 화소(PX)들과 인접한 광 센서(PS)가 감지 전류를 출력하는 경우, 복수의 화소(PX)들에서 광을 발광하기 위한 발광 전류의 일부가 복수의 화소와 인접한 광 센서(PS)로 누설될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 제1 광 센서(PS1)의 디지털 감지 데이터를 통해 근접 제스처를 인식하는 경우, 발광하는 감지 화소와 인접한 제2 광 센서(PS2)의 디지털 감지 데이터를 통해 근접 제스처를 인식하는 경우보다 누설 전류의 크기가 작을 수 있다.

이에 따라, 본 실시예의 경우, 감지 화소(DPX)들이 발광하는 경우, 감지 화소(DPX)들과 인접하지 않는 광 센서(PS)의 디지털 감지 데이터를 통해 근접 제스처를 정확하게 인식할 수도 있다.

도 18은 또 다른 실시예에 따른 혈압 측정 방법을 나타낸 단면도이다.

도 18를 참조하면, 표시 장치(1)는 표시 패널(10) 상에 배치되는 윈도우(WDL)를 더 포함할 수 있다. 표시 패널(10)은 기판(SUB), 기판(SUB) 상에 배치되는 압력층(PRS), 압력층(PRS) 상에 배치되며, 혈압 표시 화소(BPX)들과 제2 광 센서(PS2)들을 포함하는 표시층(DPL), 및 표시층(DPL) 상에 배치되는 봉지층(TFEL)을 포함할 수 있다.

표시 장치(1)의 윈도우(WDL)의 상면에 사용자(OBJ)의 손가락이 접촉되는 경우, 압력층(PRN)은 사용자(OBJ)가 가한 압력을 측정할 수 있다. 이에 따라, 프로세서(70)는 시간에 따른 압력 데이터를 산출할 수 있다. 예를 들어, 사용자(OBJ)가 윈도우(WDL)의 상면에 손가락을 접촉시키는 과정에서, 압력층(PRS)이 감지하는 압력은 시간에 따라 점진적으로 증가하여 최대값에 도달할 수 있다. 압력(즉, 접촉 압력)이 증가하면 혈관이 줄어들어 혈류량이 작아지거나 0이 될 수 있다.

혈압을 측정하기 위해서는 압력 데이터와 함께 시간에 따른 맥파 정보도 필요하다. 심장의 수축기에는 심장의 좌심실에서 박출되는 혈액이 말초 조직으로 이동되어 동맥 쪽의 혈액 부피가 증가하게 된다. 또한, 심장의 수축기에는 적혈구가 말초 조직에 더 많은 산소 헤모글로빈을 운반하게 된다. 심장의 이완기에는 말초 조직으로부터 심장 쪽으로 부분적인 혈액의 흡입이 있다. 이때, 표시 화소로부터 발광한 빛이 말초 혈관에 조사되면, 조사된 빛은 말초 조직에 의해 흡수될 수 있다. 광흡수도는 혈구혈장비율(hematocrit)과 혈액의 부피에 종속적이다. 광흡수도는 심장의 수축기에 최대값을 가지고, 심장의 이완기에 최소값을 가질 수 있다. 광흡수도는 제2 광 센서(PS2)에 입사되는 광량과 반비례 관계에 있으므로, 제2 광 센서(PS2)에 입사되는 광량의 수광 데이터를 통해 해당 시점에서의 광흡수도를 추정할 수 있고, 프로세서(70)는 수광 데이터 및 압력 측정값을 통해 사용자(OBJ)의 혈압을 산출할 수 있다.

본 실시예의 경우에도, 복수의 화소(PX)들과 인접한 광 센서(PS)가 감지 전류를 출력하는 경우, 복수의 화소(PX)들에서 광을 발광하기 위한 발광 전류의 일부가 복수의 화소와 인접한 광 센서(PS)로 누설될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 제1 광 센서(PS1)의 디지털 감지 데이터를 통해 혈압을 산출하는 경우, 발광하는 감지 화소와 인접한 제2 광 센서(PS2)의 디지털 감지 데이터를 통해 혈압을 산출하는 경우보다 누설 전류의 크기가 작을 수 있다.

이에 따라, 본 실시예의 경우, 감지 화소(DPX)들이 발광하는 경우, 감지 화소(DPX)들과 인접하지 않는 광 센서(PS)의 디지털 감지 데이터를 통해 혈압을 정확하게 산출할 수도 있다.

도 19는 또 다른 실시예에 따른 혈압 측정 방법을 나타낸 단면도이다.

도 19를 참조하면, 표시 장치(1)의 제1 감지 화소(DPX1)들 각각은 광을 발광한다. 또한, 제2 감지 화소(DPX2)들 각각은 광을 발광하지 않을 수 있다. 표시 장치(1)의 윈도우(WDL)의 상면에서 사용자의 손가락이 근접하는 경우, 제1 감지 화소(DPX1)들에서 각각 방사된 광은 윈도우(WDL)로부터 떨어져 위치하는 사용자(OBJ) 또는 펜과 같은 물체에서 각각 반사될 수 있다.

제1 광 센서(PS1)들 각각에서 사용자(OBJ) 또는 펜과 같은 물체에서 반사된 광을 수신할 수 있다. 이에 따라, 프로세서(70)는 제1 광 센서(PS1)들에 따른 디지털 감지 데이터를 통해 사용자의 근접 제스처를 인식할 수 있다.

본 실시예의 경우에도, 광을 발광하는 제1 감지 화소(DPX1)들과 인접하지 않는 제1 광 센서(PS1)가 광을 수광하여 근접 센싱을 하는 경우, 제1 감지 화소(DPX1)들과 인접한 제2 광 센서(PS2)가 광을 수광하는 경우보다 누설 전류의 크기가 작을 수 있다. 따라서, 감지 화소(DPX)들이 발광하는 경우, 감지 화소(DPX)들과 인접하지 않는 광 센서(PS)의 디지털 감지 데이터를 통해 근접 센싱을 정확하게 할 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

1: 표시 장치
10: 표시 패널
20: 패널 구동 회로
30: 회로 보드
40: 리드 아웃 회로
70: 프로세서
PX: 화소
DPX1: 제1 감지 화소
DPX2: 제2 감지 화소
PS1: 제1 광 센서
PS2: 제2 광 센서

Claims

광을 발광하는 발광 화소들;
입사된 광에 따라 감지 전류를 각각 제어하는 광 센서들;
상기 광 센서들 각각의 상기 감지 전류를 감지하고, 상기 감지 전류를 디지털 감지 데이터로 변환하는 리드 아웃 회로를 구비하고,
제1 프레임 기간 및 제2 프레임 기간을 포함하는 감지 모드에서,
상기 발광 화소들은 상기 제1 프레임 기간 동안 발광하는 제1 감지 화소들, 및 상기 제1 프레임 기간 동안 발광하지 않는 제2 감지 화소들을 포함하며,
상기 광 센서들은 제1 광 센서들 및 제2 광 센서들을 포함하고,
상기 제1 감지 화소들 중에서 어느 한 제1 감지 화소 및 상기 제1 광 센서들 중에서 상기 제1 감지 화소에 인접하는 제1 광 센서 사이의 제1 거리는 상기 제1 감지 화소 및 상기 제2 광 센서들 중에서 상기 제1 감지 화소에 인접하는 제2 광 센서 사이의 제2 거리보다 큰 표시 장치.
제1 항에 있어서,
상기 제1 프레임 기간에서 상기 제2 광 센서들에 의해 얻어진 디지털 감지 데이터를 배제하고, 상기 제1 광 센서들에 의해 얻어진 디지털 감지 데이터에 따라 지문 이미지를 판독하는 제어부를 더 구비하는 표시 장치.
제2 항에 있어서,
상기 제2 프레임 기간 동안 상기 제2 감지 화소들은 발광하고, 상기 제1 감지 화소들은 발광하지 않으며,
상기 제1 프레임 기간은 기수 프레임 기간이고, 상기 제2 프레임 기간은 우수 프레임 기간인 표시 장치.
제1 항에 있어서,
상기 제1 프레임 기간에서 상기 제2 감지 화소들 중에서 어느 한 제2 감지 화소 및 상기 제2 광 센서들 중에서 상기 제2 감지 화소에 인접하는 제2 광 센서 사이의 제3 거리는 상기 제2 감지 화소 및 상기 제1 광 센서들 중에서 상기 제2 감지 화소에 인접하는 제1 광 센서 사이의 제4 거리보다 큰 표시 장치.
제4 항에 있어서,
상기 제3 거리는 상기 제2 거리보다 크고, 상기 제1 거리는 상기 제4 거리보다 큰 표시 장치.
제5 항에 있어서,
상기 제1 거리는 상기 제3 거리와 동일하고, 상기 제2 거리는 상기 제4 거리와 동일한 표시 장치.
제1 항에 있어서,
상기 제1 프레임 기간에서 상기 제1 감지 화소들 중에서 어느 한 제1 감지 화소 및 상기 제2 감지 화소들 중에서 상기 제1 감지 화소에 인접하는 제2 감지 화소 사이의 제5 거리는 상기 제1 감지 화소 및 상기 제1 감지 화소들 중에서 상기 제1 감지 화소에 인접하는 제1 감지 화소 사이의 거리와 동일한 표시 장치.
제7 항에 있어서,
상기 제5 거리는 상기 제2 감지 화소 및 상기 제2 감지 화소들 중에서 상기 제2 감지 화소에 인접하는 제2 감지 화소 사이의 거리와 동일한 표시 장치.
제7 항에 있어서,
상기 제5 거리는 상기 제1 거리보다 작고, 상기 제2 거리보다 큰 표시 장치.
제7 항에 있어서,
상기 제1 프레임 기간에서 상기 제1 광 센서들 중에서 어느 한 제1 광 센서 및 상기 제2 광 센서들 중에서 상기 제1 광 센서에 인접하는 제2 광 센서 사이의 제6 거리는 상기 제1 광 센서 및 상기 제1 광 센서들 중에서 상기 제1 광 센서에 인접하는 제1 광 센서 사이의 거리와 동일한 표시 장치.
제10 항에 있어서,
상기 제6 거리는 상기 제2 광 센서 및 상기 제2 광 센서들 중에서 상기 제2 광 센서에 인접하는 제2 광 센서 사이의 거리보다 작은 표시 장치.
제10 항에 있어서,
상기 제6 거리는 상기 제2 거리보다 크고, 상기 제1 거리보다 작은 표시 장치.
제1 항에 있어서,
상기 발광 화소들은 녹색 광을 발광하는 표시 장치.
제1 항에 있어서,
상기 제1 프레임 기간에서 상기 제1 감지 화소들 중에서 어느 한 제1 감지 화소 및 상기 제1 감지 화소에 인접하는 다른 제1 감지 화소 사이에 상기 제2 광 센서들 중에서 어느 한 제2 광 센서가 배치되는 표시 장치.
제14 항에 있어서,
상기 제1 프레임 기간에서 상기 제1 광 센서들 중에서 어느 한 제1 광 센서 및 상기 제1 광 센서에 인접하는 다른 제1 광 센서 사이에 상기 제2 감지 화소들 중에서 어느 한 제2 감지 화소가 배치되는 표시 장치.
광을 발광하는 발광 화소들; 및
입사된 광에 따라 감지 전류를 각각 제어하는 광 센서들을 구비하고,
상기 발광 화소들과 상기 광 센서들은 제1 방향과 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향에서 교번하여 배치되며,
제1 프레임 기간 및 제2 프레임 기간을 포함하는 감지 모드에서,
상기 발광 화소들은 상기 제1 프레임 기간 동안 발광하는 제1 감지 화소들, 및 상기 제1 프레임 기간 동안 발광하지 않는 제2 감지 화소들을 포함하며,
상기 광 센서들은 제1 광 센서들 및 제2 광 센서들을 포함하는 표시 장치.
제16 항에 있어서,
상기 제1 광 센서와 상기 제2 광 센서는 상기 제2 방향에서 이웃하여 배치되는 표시 장치.
제17 항에 있어서,
상기 제1 감지 화소와 상기 제2 감지 화소는 상기 제2 방향에서 이웃하여 배치되는 표시 장치.
광을 발광하는 발광 화소들;
입사된 광에 따라 감지 전류를 각각 제어하는 광 센서들;
감지 모드에서 제1 프레임 기간 동안 제1 영상 데이터를 데이터 구동부로 제공하고, 제2 프레임 기간 동안 제2 영상 데이터를 상기 데이터 구동부로 제공하는 타이밍 제어부; 및
상기 제1 영상 데이터 또는 상기 제2 영상 데이터를 데이터 전압들로 변환하여 상기 발광 화소들에 공급하는 데이터 구동부를 구비하고,
상기 발광 화소들은 제1 감지 화소들과 제2 감지 화소들을 포함하며,
상기 감지 모드에서 상기 제1 프레임 기간 동안 상기 제1 영상 데이터에 기초하여, 상기 제1 감지 화소들 각각은 광을 발광하기 위한 제1 데이터 전압을 공급받고, 상기 제2 감지 화소들 각각은 광을 발광하지 않기 위한 제2 데이터 전압을 공급받으며,
상기 감지 모드에서 상기 제2 프레임 기간 동안 상기 제2 영상 데이터에 기초하여, 상기 제2 감지 화소들 각각은 상기 제1 데이터 전압을 공급받고, 상기 제1 감지 화소들 각각은 상기 제2 데이터 전압을 공급받는 표시 장치.
제19 항에 있어서,
상기 광 센서들 각각의 상기 감지 전류를 감지하고, 상기 감지 전류를 디지털 감지 데이터로 변환하는 리드 아웃 회로를 더 구비하고,
상기 광 센서들은 제1 광 센서들 및 제2 광 센서들을 포함하고,
상기 제1 프레임 기간에서 상기 제2 광 센서들에 의해 얻어진 디지털 감지 데이터를 배제하고, 상기 제1 광 센서들에 의해 얻어진 디지털 감지 데이터에 따라 지문 이미지를 판독하며, 상기 제2 프레임 기간 동안 상기 제1 광 센서들에 의해 얻어진 디지털 감지 데이터를 배제하고, 상기 제2 광 센서들에 의해 얻어진 디지털 감지 데이터에 따라 지문 이미지를 판독하는 프로세서를 더 구비하는 표시 장치.