KR20240055916A - 표시 장치 - Google Patents

표시 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20240055916A
KR20240055916A KR1020220135361A KR20220135361A KR20240055916A KR 20240055916 A KR20240055916 A KR 20240055916A KR 1020220135361 A KR1020220135361 A KR 1020220135361A KR 20220135361 A KR20220135361 A KR 20220135361A KR 20240055916 A KR20240055916 A KR 20240055916A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light
disposed
opening
blocking
light emitting
Prior art date
Application number
KR1020220135361A
Other languages
English (en)
Inventor
최민오
배광수
김기범
송보광
홍수영
Original Assignee
삼성디스플레이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성디스플레이 주식회사 filed Critical 삼성디스플레이 주식회사
Priority to KR1020220135361A priority Critical patent/KR20240055916A/ko
Priority to US18/225,251 priority patent/US20240237475A9/en
Priority to CN202311364161.4A priority patent/CN117917776A/zh
Publication of KR20240055916A publication Critical patent/KR20240055916A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/60—OLEDs integrated with inorganic light-sensitive elements, e.g. with inorganic solar cells or inorganic photodiodes
    • H10K59/65—OLEDs integrated with inorganic image sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/60—OLEDs integrated with inorganic light-sensitive elements, e.g. with inorganic solar cells or inorganic photodiodes
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V40/00—Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
    • G06V40/10—Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
    • G06V40/12—Fingerprints or palmprints
    • G06V40/13—Sensors therefor
    • G06V40/1318—Sensors therefor using electro-optical elements or layers, e.g. electroluminescent sensing
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/80—Constructional details
    • H10K50/805—Electrodes
    • H10K50/82—Cathodes
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/80—Constructional details
    • H10K50/86—Arrangements for improving contrast, e.g. preventing reflection of ambient light
    • H10K50/865—Arrangements for improving contrast, e.g. preventing reflection of ambient light comprising light absorbing layers, e.g. light-blocking layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/10—OLED displays
    • H10K59/12—Active-matrix OLED [AMOLED] displays
    • H10K59/122—Pixel-defining structures or layers, e.g. banks
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/30—Devices specially adapted for multicolour light emission
    • H10K59/38—Devices specially adapted for multicolour light emission comprising colour filters or colour changing media [CCM]
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/80—Constructional details
    • H10K59/8791—Arrangements for improving contrast, e.g. preventing reflection of ambient light

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)

Abstract

표시 장치가 제공된다. 표시 장치는 기판, 기판 상에 배치되며, 제1 광을 발광하는 제1 발광부, 기판 상에 배치되며, 제2 광을 발광하는 제2 발광부, 기판 상에 배치되며, 제3 광을 발광하는 제3 발광부, 기판 상에 배치되며, 입사되는 광을 감지하는 광 감지부, 광 감지부와 중첩하는 차광 개구를 갖는 차광층, 제1 발광부 상에 배치되며, 제1 광을 투과시키고, 제2 광과 제3 광을 차단하는 제1 컬러 필터, 제2 발광부 상에 배치되며, 차광 개구와 중첩하고, 제2 광을 투과시키고, 제1 광과 제3 광을 차단하는 제2 컬러 필터, 제3 발광부 상에 배치되며, 제3 광을 투과시키고, 제1 광과 제2 광을 차단하는 제3 컬러 필터, 및 제2 컬러 필터 상에 배치되며, 차광 개구의 적어도 일부와 중첩하는 제1 차광 패턴을 구비한다.

Description

표시 장치{DISPLAY DEVICE}
본 발명은 표시 장치에 관한 발명이다.
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, 스마트 워치 및 스마트 텔레비전과 같이 다양한 전자기기에 적용되고 있다. 표시 장치는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display Device), 전계 방출 표시 장치(Field Emission Display Device), 유기 발광 표시 장치(Organic Light Emitting Display Device) 등과 같은 평판 표시 장치일 수 있다.
최근에는 이러한 표시 장치에 터치 인식 또는 지문 인식을 위한 센서들을 일체화하는 기술에 관한 연구와 개발이 진행되고 있다. 지문 감지의 정확도를 높이기 위해서는 각 광 감지부에 광이 입사되는 영역인 광학 홀의 면적이 작아져야 한다. 이 경우, 차광층의 개구부 면적을 줄이거나 개구부와 광 감지부의 거리를 조절하는 등 광학 홀의 면적을 줄이기 위한 다양한 연구가 진행되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 광학 홀의 면적을 줄임으로써, 지문 감지의 정확도를 높일 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 기판,상기 기판 상에 배치되며, 제1 광을 발광하는 제1 발광부, 상기 기판 상에 배치되며, 제2 광을 발광하는 제2 발광부, 상기 기판 상에 배치되며, 제3 광을 발광하는 제3 발광부, 상기 기판 상에 배치되며, 입사되는 광을 감지하는 광 감지부, 상기 광 감지부와 중첩하는 차광 개구를 갖는 차광층, 상기 제1 발광부 상에 배치되며, 상기 제1 광을 투과시키고, 상기 제2 광과 제3 광을 차단하는 제1 컬러 필터, 상기 제2 발광부 상에 배치되며, 상기 차광 개구와 중첩하고, 상기 제2 광을 투과시키고, 상기 제1 광과 상기 제3 광을 차단하는 제2 컬러 필터, 상기 제3 발광부 상에 배치되며, 상기 제3 광을 투과시키고, 상기 제1 광과 상기 제2 광을 차단하는 제3 컬러 필터, 및 상기 제2 컬러 필터 상에 배치되며, 상기 차광 개구의 적어도 일부와 중첩하는 제1 차광 패턴을 구비한다.
상기 제1 차광 패턴은 상기 제1 컬러 필터 또는 상기 제3 컬러 필터와 동일한 물질로 이루어질 수 있다.
상기 제1 차광 패턴은 제1 방향으로 연장되고, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 돌출될 수 있다.
표시 장치는 상기 제1 차광 패턴 상에 배치되며, 상기 제1 차광 패턴과 중첩하고, 상기 차광 개구의 적어도 일부와 중첩하는 제2 차광 패턴을 더 구비할 수 있다.
상기 제1 차광 패턴은 상기 제1 컬러 필터와 동일한 물질로 이루어지고, 상기 제2 차광 패턴은 상기 제3 컬러 필터와 동일한 물질로 이루어질 수 있다.
상기 제1 광은 적색 파장 대역의 광이고, 상기 제2 광은 청색 파장 대역의 광일 수 있다.
상기 기판 상에 배치되며, 상기 제1 발광부, 상기 제2 발광부, 상기 제3 발광부, 및 상기 광 감지부를 구획하는 뱅크층을 더 구비하고, 상기 차광 개구의 적어도 일부는 상기 뱅크층과 중첩하며, 상기 제1 차광 패턴은 상기 뱅크층과 중첩할 수 있다.
상기 차광 개구 중 상기 제1 차광 패턴과 중첩하지 않는 영역을 광학 홀로 정의하고, 상기 광학 홀의 폭은 상기 차광 개구의 폭보다 작고, 상기 광 감지부의 폭보다 클 수 있다.
상기 광학 홀의 폭은 상기 광 감지부의 폭의 10/7 내지 2배일 수 있다.
상기 차광층은 상기 제1 발광부와 중첩하는 제1 발광 개구, 및 상기 제2 발광부와 중첩하는 제2 발광 개구를 더 포함하고, 상기 제1 발광 개구와 상기 차광 개구 사이의 최소 거리는 상기 제1 발광 개구와 상기 제1 차광 패턴 사이의 최소 거리보다 작을 수 있다.
상기 제1 발광 개구의 중심과 상기 차광 개구의 중심 사이의 거리는 상기 제1 발광 개구의 중심과 상기 광 감지부의 중심 사이의 거리보다 클 수 있다.
상기 기판 상에서, 각 발광부마다 배치되는 발광층, 및 상기 기판 상에서, 각 광 감지부 마다 배치되는 광전 변환층을 포함하고, 상기 발광층 및 상기 광전 변환층 상에 배치되는 공통 전극을 포함하며, 상기 광전 변환층은 상기 차광 개구와 중첩할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 또 다른 실시예에 따른 표시 장치는 기판, 상기 기판 상에 배치되며, 광을 발광하는 복수의 발광부들, 상기 기판 상에 배치되며, 입사되는 광을 감지하는 복수의 광 감지부들, 상기 복수의 광 감지부들 상에 배치되며, 각 광 감지부와 중첩하는 차광 개구를 갖는 차광층, 및 상기 차광층 상에 배치되는 제1 차광 패턴을 구비하고, 상기 복수의 발광부들은, 제1 방향에서 상기 복수의 광 감지부들 중에서 어느 한 광 감지부의 일 측에 인접하게 배치되는 제1 발광부, 및 상기 제1 방향에서 상기 광 감지부의 타 측에 인접하게 배치되는 제2 발광부를 포함하고, 상기 차광 개구의 중심과 상기 제1 발광부의 중심 사이의 제1 거리는 상기 차광 개구의 중심과 상기 제2 발광부의 중심 사이의 제2 거리보다 작고, 상기 제2 거리는 상기 제1 차광 패턴의 중심과 상기 제1 발광부의 중심 사이의 제3 거리보다 클 수 있다.
상기 제1 차광 패턴은 상기 차광 개구의 적어도 일부와 중첩하고, 상기 제1 차광 패턴은 상기 광 감지부와 비중첩할 수 있다.
상기 차광 개구의 중심과 상기 광 감지부의 중심 사이의 제4 거리는 상기 광 감지부의 폭보다 작을 수 있다.
상기 제4 거리는 상기 광 감지부의 폭의 4/7 미만일 수 있다.
상기 제1 차광 패턴과 상기 차광 개구가 중첩하는 제6 거리는 상기 광 감지부의 폭보다 작을 수 있다.
상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향에서 상기 복수의 광 감지부들 중에서 어느 한 광 감지부의 일 측에 인접하게 배치되는 제3 발광부, 및 상기 제2 방향에서 상기 광 감지부의 타 측에 인접하게 배치되는 제4 발광부를 포함하고,
상기 차광 개구의 중심과 상기 제3 발광부의 중심 사이의 거리는 상기 차광 개구의 중심과 상기 제4 발광부의 중심 사이의 거리보다 작고, 상기 제1 차광 패턴은 상기 제2 방향에서 상기 차광 개구의 적어도 일부와 중첩할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 또 다른 실시예에 따른 표시 장치는 기판, 상기 기판 상에 배치되며, 제1 광을 발광하는 제1 발광부, 상기 기판 상에 배치되며, 제2 광을 발광하는 제2 발광부, 상기 기판 상에 배치되며, 제3 광을 발광하는 제3 발광부, 상기 기판 상에 배치되며, 입사되는 광을 감지하는 광 감지부, 상기 광 감지부와 중첩하는 차광 개구를 갖는 차광층, 상기 제1 발광부 상에 배치되며, 상기 제1 광을 투과시키고, 상기 제2 광과 제3 광을 차단하는 제1 컬러 필터, 상기 제2 발광부 상에 배치되며, 상기 차광 개구와 중첩하고, 상기 제2 광을 투과시키고, 상기 제1 광과 상기 제3 광을 차단하는 제2 컬러 필터, 상기 제3 발광부 상에 배치되며, 상기 제3 광을 투과시키고, 상기 제1 광과 상기 제2 광을 차단하는 제3 컬러 필터, 및 상기 차광층 상에 배치되며, 상기 차광 개구의 적어도 일부와 중첩하는 제1 차광 패턴, 및 상기 제1 차광 패턴 상에 배치되며, 상기 제1 차광 패턴과 중첩하는 제2 차광 패턴을 구비한다.
상기 제1 차광 패턴은 상기 제1 컬러 필터와 동일한 물질로 이루어지고, 상기 제2 차광 패턴은 상기 제3 컬러 필터와 동일한 물질로 이루어질 수 있다.
실시예들에 따른 표시 장치에 의하면, 차광 개구의 중심을 광 감지부의 일 측에 인접하게 배치하고, 별도의 차광 패턴을 광 감지부의 타측에 인접하게 배치함으로써, 광학 홀의 면적을 줄일 수 있다. 이에 따라 표시 장치의 지문 감지의 정확도를 높일 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 장치의 평면도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 표시 장치의 블록도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 표시 장치의 광 감지부에 입사되는 광의 영역을 도시한 일 예이다.
도 4는 일 실시예에 따른 표시 장치의 광 감지부의 폭에 따른 광 감지부에 입사되는 광의 영역을 나타내는 그래프이다.
도 5는 일 실시예에 따른 표시 패널의 화소, 광 센서, 및 컬러 필터의 평면 배치도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 표시 패널의 화소와 광 센서의 평면 배치도이다.
도 7은 도 6의 Z1 영역을 확대한 평면도이다.
도 8은 도 5의 Z2 영역을 확대한 평면도이다.
도 9는 도 5의 Ⅱ-Ⅱ'를 절단한 단면도이다.
도 10은 도 9의 광 감지, 차광 개구, 및 광학 홀을 나타낸 개략도이다.
도 11은 도 9의 A의 확대도이다.
도 12 및 도 13은 또 다른 실시예에 따른 광 감지부, 차광 개구, 및 광학 홀을 나타낸 단면도이다.
도 14는 일 실시예에 따른 표시 장치의 광 감지부에 입사되는 광의 영역을 도시한 일 예이다.
도 15는 컬러 필터의 광 투과율을 나타낸 그래프이다.
도 16은 일 실시예에 따른 표시 장치의 화소와 광 감지부를 나타낸 회로도이다.
도 17은 또 다른 실시예에 따른 화소와 광 센서를 나타낸 단면도이다.
도 18은 또 다른 실시예에 따른 화소와 광 센서를 나타낸 단면도이다.
도 19 내지 도 24는 또 다른 실시예에 따른 표시 패널의 화소와 광 센서의 평면 배치도이다.
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(X), 제2 방향(Y) 및 제3 방향(DR3)이 표기되어 있다. 제1 방향(X)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(Y)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(X)의 일 측은 평면도상 우측 방향을, 제1 방향(X)의 타 측은 평면도상 좌측 방향을 지칭하고, 제2 방향(Y)의 일 측은 평면도상 상측 방향을, 제2 방향(Y)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), 리드 아웃 회로(40) 및 제어부(50)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 영역을 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 패널(10)의 활성 영역(AAR)에 배치된 복수의 화소(PX)와 복수의 광 센서(PS)는 패널 구동 회로(20)에 의해 구동될 수 있다.
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.
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(ECML)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 지문 감지 데이터를 생성하여 제어부(50)로 전송할 수 있다. 제어부(50)는 리드 아웃 회로(40)로부터 지문 감지 데이터를 입력 받을 수 있다, 제어부(50)는 지문 감지 데이터를 분석함으로써, 기 설정된 지문과 비교를 통해 사용자의 지문과 일치하는지 여부를 판단할 수 있다. 기 설정된 지문과 리드 아웃 회로(40)로부터 전송받은 지문 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(ECML)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(ECML)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(ECML)들은 발광 제어 구동부(25)와 복수의 화소(PX)들 각각을 연결할 수 있다. 복수의 발광 제어 배선(ECML)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 광 감지부(RA)에 입사되는 광의 영역을 도시한 일 예이다. 도 4는 일 실시예에 따른 표시 장치의 광 감지부(RA)의 폭에 따른 광 감지부(RA)에 입사되는 광의 영역을 나타내는 그래프이다.
도 3은 일 실시예에 따른 표시 장치의 광 감지부(RA)에 입사되는 광의 영역을 도시한 일 예이고, 도 4는 일 실시예에 따른 표시 장치의 광 감지부(RA)의 폭에 따른 광 감지부(RA)에 입사되는 광의 영역을 나타내는 그래프이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 각 광 감지부(RA)에 입사되는 광의 영역(또는 면적)(LR)이 작을수록 지문(도 14의 'F')을 취득하는 영역이 작아질 수 있다. 지문(F)을 취득하는 영역이 작아질수록 지문의 융선(도 14의 'R') 또는 골(도 14의 'V')을 정확하게 감지할 수 있으므로, 지문 감지의 정확도가 높아질 수 있다.
광 감지부(RA)에 입사되는 지문 감지 영역(LR)은 광 감지부(RA)의 상면의 제1 꼭지점(PRA1)과 광학 홀(LH)의 제1 꼭지점(POP1)을 잇는 선, 광 감지부(RA)의 상면의 제2 꼭지점(PRA2)과 광학 홀(LH)의 제2 꼭지점(POP2)을 잇는 선, 광 감지부(RA)의 상면의 제3 꼭지점(PRA3)과 광학 홀(LH)의 제3 꼭지점(POP3)을 잇는 선, 및 광 감지부(RA)의 상면의 제4 꼭지점(PRA4)과 광학 홀(LH)의 제4 꼭지점(POP4)을 잇는 선이 커버 윈도우(도 6의 '500')의 상면과 만나는 지점들에 의해 설정될 수 있다. 또한, 광 감지부(RA)에 입사되는 지문 감지 영역(LR)은 광 감지부(RA)의 상면의 꼭지점들과 차광 개구(OP_P)들의 꼭지점들을 잇는 선이 커버 윈도우(500)의 상면과 만나는 지점들에 의해 설정될 수 있다.
그러므로, 광 감지부(RA)에 입사되는 지문 감지 영역(LR)은 광 감지부(RA)의 폭(W_RA), 차광층(LS)의 차광 개구(OP_P)의 폭(W_OP), 광학 홀(LH)의 폭, 광학 홀(LH)과 커버 윈도우(500) 사이의 거리(L), 및 광학 홀(LH)과 광 센서(PS) 사이의 거리(l)에 따라 달라질 수 있다.
예를 들어, 광 감지부(RA)의 폭(W_RA)이 작을수록 광 감지부(RA)에 입사되는 지문 감지 영역(LR)이 작아질 수 있다. 또 다른 예를 들어, 광학 홀(LH)의 폭(W_LH)이 작을수록 광 감지부(RA)에 입사되는 지문 감지 영역(LR)이 작아질 수 있다. 또 다른 예를 들어, 차광 개구(OP_P)의 폭(W_OP)이 작을수록 광 감지부(RA)에 입사되는 지문 감지 영역(LR)이 작아질 수 있다. 또한, 광학 홀(LH)과 커버 윈도우(500) 사이의 거리(L)가 작을수록 광 감지부(RA)에 입사되는 지문 감지 영역(LR)이 작아질 수 있고, 광학 홀(LH)과 광 센서(PS) 사이의 거리(l)가 클수록 광 감지부(RA)에 입사되는 지문 감지 영역(LR)이 작아질 수 있다. 또한, 차광층(LS)과 커버 윈도우(500) 사이의 거리(L)가 작을수록 광 감지부(RA)에 입사되는 지문 감지 영역(LR)이 작아질 수 있고, 차광층(LS)과 광 센서(PS) 사이의 거리가 클수록 광 감지부(RA)에 입사되는 지문 감지 영역(LR)이 작아질 수도 있다.
도 4의 그래프를 참조하면, 광 감지부(RA)의 폭(W_RA)이 작아질수록 광 감지부(RA)에 입사되는 지문 감지 영역(LR)(또는 일 방향의 길이(W_LR))도 작아질 수 있다. 예를 들어, 광 감지부(RA)의 폭(W_RA)이 8um인 경우보다 7um 또는 5um인 경우에 광 감지부(RA)에 입사되는 지문 감지 영역(LR)의 길이(W_LR)가 작아질 수 있다. 또한, 광학 홀(LH)의 폭(W_LH)이 작아질수록 광 감지부(RA)에 입사되는 지문 감지 영역(LR)(또는 일 방향의 길이(W_LR))도 작아질 수 있다. 예를 들어, 제1 폭(W1)은 제2 폭(W2)보다 크고, 제2 폭(W2)은 제3 폭(W3)보다 큰 경우, 광학 홀(LH)의 폭(W_LH)이 제1 폭(W1)인 경우보다 광학 홀(LH)의 폭(W_LH)이 제2 폭(W2)인 경우에 지문 감지 영역(LR)의 길이(W_LR)가 작아질 수 있다. 또한, 광학 홀(LH)의 폭(W_LH)이 제2 폭(W2)인 경우보다 광학 홀(LH)의 폭(W_LH)이 제3 폭(W3)인 경우에 지문 감지 영역(LR)의 길이(W_LR)가 작아질 수 있다. 즉, 광학 홀(LH)의 폭(W_LH)이 클수록 광 감지부(RA)에 입사되는 지문 감지 영역(LR)의 길이(W_LR)가 커질 수 있다.
한편, 광학 홀(LH)의 폭(W_LH)이 감소할수록 신호 대비 잡음비(signal-to-noise ratio,　SNR)는 증가할 수 있다. 신호 대비 잡음비는 잡음 신호의 크기에 비해 신호의 크기를 나타내는 비율로써, 신호 대비 잡음비가 클수록 신호에 노이즈의 비율이 작을 수 있다. 예를 들어, 도 4에서 광 감지부(RA)의 폭(W_RA)이 7um인 경우에 대해 살펴보면, 광학 홀(LH)이 제1 폭(W1)을 갖는 경우, 제1 잡음비(SNR1)를 가질 수 있다. 또한, 광 감지부(RA)의 폭(W_RA)이 7um이고, 광학 홀(LH)이 제2 폭(W2)을 갖는 경우, 제2 잡음비(SNR2)를 가질 수 있다. 또, 광 감지부(RA)의 폭(W_RA)이 7um이고, 광학 홀(LH)이 제3 폭(W3)을 갖는 경우, 제3 잡음비(SNR3)를 가질 수 있다. 이 경우, 제2 폭(W2)이 제1 폭(W1)보다 작으므로, 제2 잡음비(SNR2)는 제1 잡음비(SNR1)보다 클 수 있다. 또한, 제3 폭(W3)이 제2 폭(W2)보다 작으므로, 제3 잡음비(SNR3)는 제2 잡음비(SNR2)보다 클 수 있다. 예를 들어, 제1 잡음비(SNR1)는 2:1이고, 제2 잡음비(SNR2)는 2.5:1이고, 제3 잡음비(SNR3)는 3:1일 수 있다. 정리하면, 광학 홀(LH)의 폭(W_LH)이 감소할수록 신호 대비 잡음비가 증가하고, 지문 감지의 정확도가 높아질 수 있다.
정리하면, 광 감지부(RA)의 폭(W_RA)과 광학 홀(LH)의 폭(W_OP)이 감소할수록 신호 대비 잡음비가 증가하므로 지문 감지의 정확도가 높아질 수는 있지만, 이 경우 광 센서(PS)의 수광량 감소가 수반될 수 있다.
따라서, 광 센서(PS)가 적절한 수광량을 갖고, 지문 감지의 정확도를 동시에 만족하기 위해서는 적절한 광학 홀(LH)의 폭(W_LH)을 가져야 한다. 예를 들어, 도 4의 광 감지부(RA)의 폭(W_RA)이 7um인 경우에 광학 홀(LH)의 폭(W_LH)은 제2 폭(W2)을 갖는 경우, 광 감지부(RA)에 입사되는 지문 감지 영역(LR)의 길이(W_LR)는 390um를 가질 수 있다. 이 경우, 제2 폭(W2)은 15 um보다 작고, 10um보다 클 수 있다. 또는 , 제2 폭(W2)은 10um 내지 14um일 수 있다. 즉, 광학 홀(LH)의 폭(W_LH)이 10um 내지 14um를 갖는 경우, 광 센서(PS)는 적절한 수광량을 갖고, 지문 감지의 정확도를 동시에 만족할 수 있다.
일 실시예에 따른 표시 장치(1)는, 광 감지부(RA)의 폭(W_RA), 및 차광 개구(OP_P)의 폭(W_OP)을 일정하게 유지한 채, 차광 개구(OP_P)를 광 감지부(RA)의 일측에 인접하게 배치하고, 광학 홀(LH)을 광 감지부(RA)의 타측에 인접하게 배치할 수 있다. 이를 통해, 지문(F)에서 전반사되어 광학 홀(LH)을 통해 광 감지부(RA)에 입사되는 광의 비율을 높일 수 있으므로 수광량을 확보할 수 있다. 즉, 지문 감지의 정확도가 높고, 수광량이 증가하는 표시 장치를 구현할 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 표시 패널의 화소, 광 센서, 및 컬러 필터의 평면 배치도이다. 도 6은 일 실시예에 따른 표시 패널의 화소와 광 센서의 평면 배치도이다. 도 7은 도 6의 Z1 영역을 확대한 평면도이다. 도 8은 도 5의 Z2 영역을 확대한 평면도이다.
도 5 내지 도 8을 참조하면, 표시 패널(10)에 포함되는 복수의 화소(PX)들은 활성 영역(AAR) 내에서 광을 발광하는 복수의 발광부(EMA: EMA1, EMA2, EMA3, EMA4)들을 포함할 수 있다. 복수의 발광부(EMA)들은 단면도 상 화소 전극(AE)이 뱅크층(160)의 개구에 의해 노출되는 영역이자, 노출된 화소 전극(AE)과 발광층(EML)이 중첩하는 영역으로 정의될 수 있다.
또한, 화소(PX)의 활성 영역(AAR)에는 복수의 광 센서(PS)들이 배치될 수 있다. 복수의 광 센서(PS)들 각각은 활성 영역(AAR) 내에서 광을 감지하는 복수의 광 감지부(RA)들을 포함할 수 있다. 광 감지부(RA)는 광 센서(PS)의 제1 전극(E1)이 뱅크층(160)의 개구에 의해 노출되는 영역이자, 노출된 제1 전극(E1)과 광전 변환층(PEL)이 중첩되는 영역으로 정의될 수 있다.
제1 발광부(EMA1)는 제1 색의 광 또는 적색 광을 방출할 수 있고, 제2 발광부(EMA2) 및 제4 발광부(EMA4)는 제2 색의 광 또는 녹색 광을 방출할 수 있으며, 제3 발광부(EMA3)는 제3 색의 광 또는 청색 광을 방출할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
화소(PX)는 하나의 제1 발광부(EMA1), 하나의 제2 발광부(EMA2), 하나의 제3 발광부(EMA3), 및 하나의 제4 발광부(EMA4)를 포함하여 백색 계조를 표현할 수 있으나, 화소(PX)의 구성은 이에 한정되지 않는다. 하나의 화소(PX)는 하나의 제1 발광부(EMA1), 하나의 제2 발광부(EMA2), 하나의 제3 발광부(EMA3), 및 하나의 제4 발광부(EMA4)에서 방출된 광의 조합에 의해 백색 계조가 표현될 수 있다.
일 실시예에서, 제2 방향(Y)을 따라 제1 열을 이루며 제2 발광부(EMA2) 및 제4 발광부(EMA4)가 배열되고, 그에 인접하는 제열 행은 제2 방향(Y)을 따라 제1 발광부(EMA1)와 제3 발광부(EMA3)가 교대 배열될 수 있다. 제1 열에 속하는 제2 발광부(EMA2) 및 제4 발광부(EMA4)의 개수는 제2 열에 속하는 제1 발광부(EMA1) 또는 제3 발광부(EMA3)의 개수의 2배일 수 있다. 상기 제1 열과 제2 열의 배열은 제n 열까지 반복될 수 있다.
또한, 제1 방향(X)을 따라 제1 행을 이루며 제3 발광부(EMA3)와 제1 발광부(EMA1)가 교대로 배치되어 있으며, 인접한 제2 행에는 제1 방향(X)을 따라 제2 발광부(EMA2) 및 제4 발광부(EMA4)가 소정 간격 이격되어 배열될 수 있다. 인접한 제3 행에는 제1 발광부(EMA1)와 제3 발광부(EMA3)가 교대로 배치되어 있으며, 인접한 제4 행에는 제2 방향(Y)을 따라 제2 발광부(EMA2) 및 제4 발광부(EMA4)가 소정 간격 이격되어 배열될 수 있다. 상기 발광부(EMA)들의 배치는 제n 열까지 반복될 수 있다.
한편, 각 발광부(EMA)의 면적은 상이할 수 있다. 예를 들어, 제2 발광부(EMA2) 및 제4 발광부(EMA4)는 제1 발광부(EMA1) 및 제3 발광부(EMA3)보다 작을 수 있다. 각 발광부(EMA)의 형상은 평면상 직사각형 또는 정사각형일 수 있지만, 이에 제한되지 않고 팔각형, 원형이나 마름모 등 기타 다른 다각형일 수 있다.
표시 영역(DA)과 중첩되는 광 센싱 영역(PSA)에 복수의 광 센서(PS)들이 배치되는 경우, 제2 발광부(EMA2) 및 제4 발광부(EMA4) 사이에 광 감지부(RA)를 배치할 수 있다.
광 감지부(RA)는 복수의 발광부(EMA1, EMA2, EMA3, EMA4)들과 이웃할 수 있다. 예를 들어, 광 감지부(RA)는 제2 방향(Y)에서 이웃하는 제2 발광부(EMA2)와 제4 발광부(EMA1) 사이에 배치되고, 제1 방향(X)에서 이웃하는 제1 발광부(EMA1)와 제3 발광부(EMA3) 사이에 배치될 수 있다. 즉, 제2 방향(Y)을 따라 홀수 번째 열에는 제2 발광부(EMA2) 및 제4 발광부(EMA4)와 광 감지부(RA)가 교대 배열되고, 제2 방향(Y)을 따라 짝수 번째 행에는 제1 발광부(EMA1)와 제3 발광부(EMA3)가 교대 배열될 수 있다.
광 감지부(RA)는, 이에 제한되는 것은 아니지만, 인접한 제2 발광부(EMA2) 또는 제4 발광부(EMA4)로부터 발광된 녹색 파장 대역의 제2 광을 흡수하여 이를 전기적 신호로 변환할 수 있다. 이와 달리, 광 감지부(RA)는 적색 파장의 광 또는 청색 파장의 광을 노이즈 신호로 인식할 수 있다.
컬러 필터(CF)는 복수의 발광부(EMA1, EMA2, EMA3, EMA4) 상에 배치될 수 있다. 또한, 컬러 필터(CF)는 제1 컬러 필터(CF1), 제2 컬러 필터(CF2), 및 제3 컬러 필터(CF3)를 포함할 수 있다.
제1 컬러 필터(CF1)는 차단층(도 9의 LS) 상에서 제1 발광부(EMA1)에 배치될 수 있다. 제1 컬러 필터(CF1)는 제1 색의 광(예를 들어, 적색 광)을 선택적으로 투과시키고, 제2 색의 광(예를 들어, 녹색 광) 및 제3 색의 광(예를 들어, 청색 광)을 차단하거나 흡수할 수 있다. 예를 들어, 제1 컬러 필터(CF1)는 적색 컬러 필터일 수 있으며, 적색의 색재(Red Colorant)를 포함할 수 있다.
제2 컬러 필터(CF2)는 차단층(도 9의 LS) 상에서 제2 발광부(EMA2), 제4 발광부(EMA4), 및 광 감지부(RA)에 배치될 수 있다. 제2 컬러 필터(CF2)는 제2 색의 광(예를 들어, 녹색 광)을 선택적으로 투과시키고, 제1 색의 광(예를 들어, 적색 광) 및 제3 색의 광(예를 들어, 청색 광)을 차단하거나 흡수할 수 있다. 예를 들어, 제2 컬러 필터(CF2)는 녹색 컬러 필터일 수 있으며, 녹색의 색재(Green Colorant)를 포함할 수 있다.
제3 컬러 필터(CF3)는 차단층(도 9의 LS) 상에서 제3 발광부(EMA3)에 배치될 수 있다. 제3 컬러 필터(CF3)는 제3 색의 광(예를 들어, 청색 광)을 선택적으로 투과시키고, 제1 색의 광(예를 들어, 적색 광) 및 제2 색의 광(예를 들어, 녹색 광)을 차단하거나 흡수할 수 있다. 예를 들어, 제3 컬러 필터(CF3)는 청색 컬러 필터일 수 있으며, 청색의 색재(Blue Colorant)를 포함할 수 있다.
컬러 필터(CF)는 표시 장치(1)의 외부에서 유입되는 광의 일부를 흡수하여 외광에 의한 반사광을 저감시킬 수 있다. 따라서, 컬러 필터(CF)는 외광 반사에 의한 색의 왜곡을 방지할 수 있다.
도 6 및 도 7은 컬러 필터(CF) 및 차광 패턴(SPT)을 생략한 평면도이다. 도 6 및 도 7을 참조하여 광 감지부(RA)와 차광 개구(OP_P)를 구체적으로 설명하기로 한다.
도 6 및 도 7을 더 참조하면, 발광부(EMA) 상에는 그에 중첩하는 발광 개구(OP_E)를 구비할 수 있다. 발광 개구(OP_E)는 각 발광부(EMA)와 중첩하여 발광부(EMA)에서 방출하는 광을 제3 방향(Z)으로 통과시킬 수 있다. 예를 들어, 제1 발광부(EMA1) 상에는 그에 중첩하는 제1 발광 개구(OP_E1)를 구비하고, 제1 발광 개구(OP_E1)는 제1 발광부(EMA1)에서 방출하는 광을 제3 방향(Z)으로 통과시킬 수 있다. 제2 발광 개구(OP_E2), 제3 발광 개구(OP_E3), 및 제4 발광 개구에 관한 설명은 제1 발광 개구(OP_E1)에 관한 설명과 실질적으로 동일하므로 이에 관한 설명은 생략하기로 한다.
각 발광 개구(OP_E)의 폭은 각 발광부(EMA)의 폭보다 클 수 있다. 예를 들어, 제1 발광 개구(OP_E1)의 제1 방향(X)에서의 제1 폭(W1)은 제1 발광부(EMA1)의 제1 방향(X)에서의 제1 폭(W1)보다 클 수 있다. 또한, 제1 발광 개구(OP_E1)의 제2 방향(Y)에서의 제2 폭(W2)은 제1 발광부(EMA1)의 제2 방향(Y)에서의 제2 폭(W2)보다 클 수 있다. 따라서, 각 발광 개구(OP_E)의 일부는 각 발광부(EMA)와 중첩하고, 각 발광부(EMA)는 각 발광 개구(OP_E)와 완전히 중첩할 수 있다. 제2 발광 개구(OP_E2), 제3 발광 개구(OP_E3), 및 제4 발광 개구의 폭에 관한 설명은 제1 발광 개구(OP_E1)의 폭에 관한 설명과 실질적으로 동일하므로 이에 관한 설명은 생략하기로 한다.
광 감지부(RA) 상에는 그에 중첩하는 차광 개구(OP_P) 및 차광 개구(OP_P) 상에 그에 중첩하는 광학 홀(LH)을 구비할 수 있다. 차광 개구(OP_P) 및 광학 홀(LH)은 각 광 감지부(RA)와 중첩하여 광 감지부(RA)에 입사하는 광을 제3 방향(Z)으로 통과시킬 수 있다.
각 차광 개구(OP_P)의 폭은 각 광 감지부(RA)의 폭보다 클 수 있다. 예를 들어, 제1 방향(X)에서의 차광 개구(OP_P)의 제1 폭(W_P1)은 제1 방향(X)에서의 광 감지부(RA)의 제1 폭(W_R1)보다 클 수 있다. 또한, 제2 방향(Y)에서의 차광 개구(OP_P)의 제2 폭(W_P2)은 제2 방향(Y)에서의 광 감지부(RA)의 제2 폭(W_R2)보다 클 수 있다. 따라서, 각 광 감지부(RA)는 각 차광 개구(OP_P)와 완전히 중첩할 수 있다.
차광 개구(OP_P)는 각 광 감지부(RA)의 일측에 인접하게 배치될 수 있다. 일측은 제1 방향(X) 및 제2 방향(Y)과 교차하는 제1 대각선 방향(DR1)의 일측일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 광학 홀(LH)과 광 감지부(RA)는 광 감지부(RA)의 중심(C1)으로부터 차광 개구(OP_P)의 중심(C1)까지의 제1 대각선 거리(DC1)만큼 이격될 수 있다. 이에 따라, 차광 개구(OP_P)의 적어도 일부는 각 광 감지부(RA)와 중첩할 수 있지만, 차광 개구(OP_P)의 적어도 다른 일부는 뱅크층(160)과 중첩할 수 있다. 다시 말해, 차광 개구(OP_P)의 적어도 다른 일부는 각 광 감지부(RA)와 비중첩할 수 있다.
이에 따라, 차광 개구(OP_P)는 제3 발광부(EMA3)보다 제1 발광부(EMA1)에 인접하게 배치될 수 있다. 또한, 차광 개구(OP_P)는 제2 발광부(EMA2)보다 제4 발광부(EMA4)에 인접하게 배치될 수 있다. 예를 들어, 차광 개구(OP_P)와 제1 발광부(EMA1) 사이의 최소 거리를 제1 최소 거리(DM_1)로 정의하고, 차광 개구(OP_P)와 제3 발광부(EMA3) 사이의 최소 거리를 제2 최소 거리(DM_2)로 정의하는 경우, 제1 최소 거리(DM_1)는 제2 최소 거리(DM_2)보다 작을 수 있다. 또한, 차광 개구(OP_P)와 제2 발광부(EMA2) 사이의 최소 거리는 차광 개구(OP_P)와 제4 발광부(EMA4) 사이의 최소 거리보다 작을 수 있다.
도 8을 더 참조하면, 광학 홀(LH)은 차광 개구(OP_P) 상에 광 감지부(RA)의 타측에 차광 패턴(SPT)에 의해 형성될 수 있다. 차광 패턴(SPT)은 차광 개구(OP_P)의 제1 대각선 방향(DR1)의 타측에 인접하게 배치될 수 있다. 이에 따라, 차광 패턴(SPT)의 일부는 차광 개구(OP_P)와 중첩하고, 차광 패턴(SPT)의 다른 일부는 차광 개구(OP_P)와 중첩하지 않을 수 있다. 또한, 광학 홀(LH)은 차광 개구(OP_P)와 완전히 중첩하고, 차광 개구(OP_P)의 일부는 광학 홀(LH)과 중첩하지 않을 수 있다.
차광 패턴(SPT)은 제1 방향(X)으로 연장되고 제2 방향(Y)으로 돌출된 형상일 수 있다. 예를 들어, 차광 패턴(SPT)은 제1 방향(X)으로 연장되어 차광 개구(OP_P)를 덮고, 제2 방향(Y)으로 돌출되어 차광 개구(OP_P)를 덮을 수 있다. 즉, 차광 패턴(SPT)은 "ㄴ" 형상을 가질 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니고, 차광 패턴(SPT)과 중첩하는 다양한 형상을 가질 수 있다.
이에 따라, 광학 홀(LH)은 각 광 감지부(RA)의 일측에 인접하게 배치될 수 있다. 일측은 제1 방향(X) 및 제2 방향(Y)과 교차하는 제1 대각선 방향(DR1)일 수 있다. 즉, 광학 홀(LH)은 각 광 감지부(RA)의 일측에 인접하게 배치된 차광 개구(OP_P)의 타측에 배치될 수 있다. 이에 따라, 광학 홀(LH)의 적어도 일부는 각 광 감지부(RA)와 중첩할 수 있지만, 광학 홀(LH)의 적어도 다른 일부는 뱅크층(160)과 중첩할 수 있다. 다시 말해, 광학 홀(LH)의 적어도 다른 일부는 각 광 감지부(RA)와 비중첩할 수 있다.
광학 홀(LH)은 제3 발광부(EMA3)보다 제1 발광부(EMA1)에 인접하게 배치될 수 있다. 또한, 광학 홀(LH)은 제2 발광부(EMA2)보다 제4 발광부(EMA4)에 인접하게 배치될 수 있다. 예를 들어, 광학 홀(LH)과 제1 발광부(EMA1) 사이의 최소 거리를 제3 최소 거리(DM_3)로 정의하고, 광학 홀(LH)과 제3 발광부(EMA3) 사이의 최소 거리를 제4 최소 거리(DM_4)로 정의하는 경우, 제3 최소 거리(DM_3)는 제4 최소 거리(DM_4)보다 작을 수 있다. 또한, 광학 홀(LH)과 제2 발광부(EMA2) 사이의 최소 거리는 광학 홀(LH)과 제4 발광부(EMA4) 사이의 최소 거리보다 작을 수 있다. 이하, 광 감지부(RA), 차광 개구(OP_P), 및 광학 홀(LH) 사이의 구체적인 설명은 도 9 내지 도 11에서 후술하기로 한다.
본 실시예의 경우, 표시 장치(1)는 차광 개구(OP_P)가 광 감지부(RA)의 일측에 인접하게 배치되고, 차광 패턴(SPT)이 차광 개구(OP_P) 상에 일측에 배치됨으로서, 광학 홀(LH)을 형성한다. 이에 따라, 광학 홀(LH)의 면적을 줄임으로써, 표시 장치(1)의 지문 감지의 정확도를 높일 수 있다.
도 9는 도 5의 Ⅱ-Ⅱ'를 절단한 단면도이다. 도 10은 도 9의 광 감지부(RA), 차광 개구, 및 광학 홀을 나타낸 개략도이다. 도 11은 도 9의 A의 확대도이다. 도 12 및 도 13은 또 다른 실시예에 따른 광 감지부(RA), 차광 개구, 및 광학 홀을 나타낸 단면도이다.
도 9 내지 도 13을 참조하여, 발광부(EMA)를 포함하는 각 화소(PX)와 광 감지부(RA)를 포함하는 각 광 센서(PS)의 구체적인 단면도를 설명한다.
도 9를 참조하면, 표시 패널(10)은 기판(SUB), 기판(SUB) 상부에 배치된 박막 트랜지스터층(100), 박막 트랜지스터층(100) 상부에 배치된 발광 소자층(200), 발광 소자층(200) 상부에 배치된 봉지층(300), 봉지층(300) 상부에 배치된 차광층(LS), 차광층(LS)을 덮는 평탄화층(400), 및 평탄화층(400) 상부에 배치된 커버 윈도우(500)를 포함할 수 있다.
기판(SUB)은 그 위에 배치되는 각 층들을 지지한다. 기판(SUB)은 고분자 수지 등의 절연 물질로 이루어질 수 있다. 상기 고분자 물질의 예로는 상기 고분자 물질의 예로는 폴리에테르술폰(polyethersulphone: PES), 폴리아크릴레이트(polyacrylate: PA), 폴리아릴레이트(polyarylate: PAR), 폴리에테르이미드(polyetherimide: PEI), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene napthalate: PEN), 폴리에틸렌 테레프탈레이드(polyethylene terepthalate: PET), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide: PPS), 폴리알릴레이트(polyallylate), 폴리이미드(polyimide: PI), 폴리카보네이트(polycarbonate: PC) 또는 이들의 조합을 들 수 있다.
기판(SUB) 상에는 박막 트랜지스터층(100)이 배치될 수 있다. 박막 트랜지스터층(100)은 제1 박막 트랜지스터(TFT1), 제2 박막 트랜지스터(TFT2), 및 박막 트랜지스터로 형성되는 제1 센싱 트랜지스터와 버퍼층(110), 게이트 절연층(121), 층간 절연막(122), 및 평탄화층(130) 등을 포함할 수 있다.
기판(SUB) 상에는 버퍼층(110)이 배치된다. 버퍼층(110)은 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(SiOx), 또는 실리콘 산질화물 등을 포함할 수 있다.
버퍼층(110) 상에는 제1 박막 트랜지스터(TFT1), 제2 박막 트랜지스터(TFT2), 및 박막 트랜지스터로 형성되는 제1 센싱 트랜지스터(LT1)가 배치될 수 있다.
복수의 박막 트랜지스터들(TFT1, TFT2, LT1)은 각각 반도체층들(A1, A2, LA1), 반도체층들(A1, A2, LA1)의 일부 상에 배치되는 게이트 절연층(121), 게이트 절연층(121) 상의 게이트 전극들(G1, G2, LG1), 반도체층들(A1, A2, LA1) 각각과 게이트 전극들(G1, G2, LG1) 각각을 덮는 층간 절연막(122), 층간 절연막(122) 상의 소스 전극들(S1, S2, LS1)과 드레인 전극들(D1, D2, LD1)을 포함할 수 있다.
반도체층들(A1, A2, LA1)은 각각 제1 박막 트랜지스터(TFT1), 제2 박막 트랜지스터(TFT2), 및 박막 트랜지스터로 형성되는 제1 센싱 트랜지스터(LT1)의 채널을 이룰 수 있다. 반도체층들(A1, A2, LA1)은 다결정 실리콘을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 반도체층들(A1, A2, LA1)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, LA1)은 각각 채널 영역과 불순물이 도핑된 소스 영역 및 드레인 영역을 포함할 수 있다.
반도체층들(A1, A2, LA1) 상에는 게이트 절연층(121)이 배치된다. 게이트 절연층(121)은 제1 게이트 전극(G1)과 제1 반도체층(A1)을 전기적으로 절연하고, 제2 게이트 전극(G2)과 제2 반도체층(A2)을 전기적으로 절연하고, 제1 센싱 게이트 전극(LG1)과 제1 센싱 반도체층(LA1)을 전기적으로 절연한다. 게이트 절연층(121)은 절연 물질, 예를 들어 실리콘 산화물(SiOx), 실리콘 질화물(SiNx), 또는 금속 산화물 등으로 이루어질 수 있다.
게이트 절연층(121) 상에는 제1 박막 트랜지스터(TFT1)의 제1 게이트 전극(G1), 제2 박막 트랜지스터(TFT2)의 제2 게이트 전극(G2), 및 제1 센싱 트랜지스터(LT1)의 제1 센싱 게이트 전극(LG1)이 배치된다. 게이트 전극들(G1, G2, LG1)은 각각 반도체층들(A1, A2, LA1)의 채널 영역의 상부, 즉 게이트 절연층(121) 상에서 채널 영역과 중첩하는 위치에 형성될 수 있다.
게이트 전극들(G1, G2, LG1) 상에는 층간 절연이 배치될 수 있다. 층간 절연막(122)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(122)은 복수의 절연막으로 이루어질 수 있고, 절연막 사이에는 커패시터 제2 전극을 형성하는 도전층을 더 포함할 수 있다.
층간 절연막(122) 상에는 소스 전극들(S1, S2, LS1)과 드레인 전극들(D1, D2, LD1)이 배치된다. 제1 박막 트랜지스터(TFT1)의 제1 소스 전극(S1)은 층간 절연막(122)과 게이트 절연층(121)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(122)과 게이트 절연층(121)을 관통하는 컨택홀을 통해 제2 반도체층(A2)의 드레인 영역과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 센싱 트랜지스터(LT1)의 제1 센싱 소스 전극(LS1)은 층간 절연막(122)과 게이트 절연층(121)을 관통하는 컨택홀을 통해 제1 센싱 반도체층(LA1)의 드레인 영역과 전기적으로 연결될 수 있다. 각각의 소스 전극들(S1, S2, LS1)과 드레인 전극들(D1, D2, LD1)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(130)은 각각의 소스 전극들(S1, S2, LS1)과 드레인 전극들(D1, D2, LD1)을 덮도록 층간 절연막(122) 상에 형성될 수 있다. 평탄화층(130)은 유기 절연 물질 등으로 형성될 수 있다. 평탄화층(130)은 평평한 표면을 가질 수 있으며, 소스 전극들(S1, S2, LS1)과 드레인 전극들(D1, D2, LD1) 각각 중 어느 하나를 노출시키는 컨택홀을 포함할 수 있다.
평탄화층(130) 상에는 발광 소자층(200)이 배치될 수 있다. 발광 소자층(200)은 발광 소자(EL), 광전 변환 소자(PD), 및 뱅크층(160)을 포함할 수 있다. 발광 소자(EL)는 화소 전극(AE), 발광층(EML), 및 공통 전극(CE)을 포함하고, 광전 변환 소자(PD)는 제1 전극(E1), 광전 변환층(PEL), 및 공통 전극(CE)을 포함할 수 있다.
평탄화층(130) 상에는 발광 소자(EL)의 화소 전극(AE)이 배치될 수 있다. 화소 전극(AE)은 각 화소(PX)마다 마련될 수 있다. 화소 전극(AE)은 평탄화막을 관통하는 컨택홀을 통해 제1 박막 트랜지스터(TFT1)의 제1 소스 전극(S1) 또는 제1 드레인 전극(DN1)과 연결될 수 있고, 제2 박막 트랜지스터(TFT2)의 제2 소스 전극(S2) 또는 제2 드레인 전극(DN2)과 연결될 수 있다.
발광 소자(EL)의 화소 전극(AE)은 이에 제한되는 것은 아니지만 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 구리(Cu), 알루미늄(Al)의 단일층 구조를 가지거나, 적층막 구조, 예를 들어 인듐-주석-산화물(Indium-Tin-Oxide: ITO), 인듐-아연-산화물(Indium-Zinc-Oxide: IZO), 산화아연(Zinc Oxide: ZnO), 산화인듐(Induim Oxide: In2O3) 및 은(Ag), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 납(Pd), 금(Au), 니켈(Ni)을 포함하는 ITO/Mg, ITO/MgF, ITO/Ag, ITO/Ag/ITO의 복수층 구조를 가질 수 있다.
평탄화층(130) 상에는, 또한 광전 변환 소자(PD)의 제1 전극(E1)이 배치될 수 있다. 제1 전극(E1)은 각 광 센서(PS)마다 마련될 수 있다. 제1 전극(E1)은 평탄화막을 관통하는 컨택홀을 통해 제1 센싱 트랜지스터(LT1)의 제1 센싱 소스 전극(LS1) 또는 제1 센싱 드레인 전극(LD1)과 연결될 수 있다.
광전 변환 소자(PD)의 제1 전극(E1)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(AE) 및 제1 전극(E1) 상에는 뱅크층(160)이 배치될 수 있다. 뱅크층(160)은 화소 전극(AE)과 중첩하는 영역에 형성되어 화소 전극(AE)을 노출시키는 개구를 형성할 수 있다. 상기 노출된 화소 전극(AE)과 발광층(EML)이 중첩하는 영역은 제1 발광부(EMA1) 및 제3 발광부(EMA3)를 포함하는 복수의 발광부(EMA)로 정의될 수 있다. 또한, 뱅크층(160)은 제1 전극(E1)과 중첩하는 영역에 형성되어 제1 전극(E1)을 노출시키는 개구를 형성할 수 있다. 상기 제1 전극(E1)을 노출시키는 개구는 각 광 센서(PS)의 광전 변환층(PEL)이 형성되는 공간을 제공하며, 노출된 제1 전극(E1)과 광전 변환층(PEL)이 중첩하는 영역은 광 감지부(RA)로 정의될 수 있다.
뱅크층(160)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. 또 다른 예로, 뱅크층(160)은 실리콘 질화물 등과 같은 무기 물질을 포함할 수도 있다.
뱅크층(160)의 개구가 노출하는 발광 소자(EL)의 화소 전극(AE) 상에는 발광층(EML)이 배치될 수 있다. 발광층(EML)은 고분자 물질 또는 저분자 물질을 포함할 수 있으며, 각 화소(PX)별로 적색, 녹색, 또는 청색의 빛을 방출할 수 있다. 발광층(EML)에서 방출한 빛은 영상 표시에 기여하거나, 또는 광 센서(PS)에 입사되는 광원으로서 기능할 수 있다.
발광층(EML)이 유기물로 형성되는 경우, 각 발광층(EML)을 중심으로 하부에는 정공 주입층(Hole Injecting Layer: HIL) 및 정공 수송층(Hole Transporting Layer: HTL)이 배치될 수 있고, 상부에는 전자 주입층(Electron Injecting Layer: EIL) 및 전자 수송층(Electron Transporting Layer: ETL)이 적층될 수 있다. 이들은 유기물로 구비된 단층 또는 다층일 수 있다.
광 감지부(RA)의 제1 방향(X) 일측에 배치된 발광 소자(EL)의 제1 발광부(EMA1)는 제1 광을 발광하고, 광 감지부(RA)의 제1 방향(X) 타측에 배치된 발광 소자(EL)의 제3 발광부(EMA3)는 제2 광을 발광할 수 있다. 제1 광은 청색 파장의 광원이고, 제2 광은 적색 파장의 광원일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
뱅크층(160)의 개구가 노출하는 광전 변환 소자(PD)의 제1 전극(E1) 상에는 광전 변환층(PEL)이 배치될 수 있다. 광전 변환층(PEL)은 입사된 광에 비례하여 광 전하를 생성할 수 있다. 입사광은 발광층(EML)에서 출사되었다가 반사되어 진입한 광일 수도 있고, 발광층(EML)과 무관하게 외부에서 제공되는 광일 수도 있다. 광전 변환층(PEL)에서 생성되어 축적된 전하는 센싱에 필요한 전기적 신호로 변환될 수 있다. 광전 변환층(PEL)은 광전 변환 소자(PD)가 외부 광에 노출된 경우 노출된 광량에 비례하여 광 전하를 생성할 수 있다.
광전 변환층(PEL)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. 광전 변환층(PEL)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, 광전 변환층(PEL)이 무기물로 형성되는 경우, 광전 변환 소자(PD)는 pn 형 또는 pin 형의 포토 트랜지스터일 수 있다. 예를 들어, 광전 변환층(PEL)은 N형 반도체층, I형 반도체층, 및 P형 반도체층이 순차적으로 적층된 구조를 가질 수 있다.
광전 변환층(PEL)이 유기물로 형성되는 경우, 각 광전 변환층(PEL)을 중심으로 하부에는 정공 주입층(Hole Injecting Layer: HIL) 및 정공 수송층(Hole Transporting Layer: HTL)이 배치될 수 있고, 상부에는 전자 주입층(Electron Injecting Layer: EIL) 및 전자 수송층(Electron Transporting Layer: ETL)이 적층될 수 있다. 이들은 유기물로 구비된 단층 또는 다층일 수 있다.
광 감지부(RA)는 인접한 발광 소자(EL)의 발광부(EMA)에서 발생한 빛을 광원으로 하여 그와 동일한 파장의 광을 제공받는 영역일 수 있다.
본 명세서에서 발광층(EML) 및 광전 변환층(PEL)이 배치되는 영역은 각각 발광부(EMA) 및 광 감지부(RA)와 실질적 동일한 것으로 예시하였지만, 발광층(EML)은 발광부(EMA)를 넘어서 뱅크층(160)을 덮도록 배치될 수도 있고, 광전 변환층(PEL)은 광 감지부(RA)를 넘어서 뱅크층(160)을 덮도록 배치될 수도 있다.
발광층(EML), 광전 변환층(PEL), 및 뱅크층(160) 상에는 공통 전극(CE)이 배치될 수 있다. 공통 전극(CE)은 발광층(EML), 광전 변환층(PEL), 및 뱅크층(160)을 덮는 형태로 복수의 화소(PX) 및 광 센서(PS) 전체에 걸쳐 배치될 수 있다. 공통 전극(CE)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, 광전 변환 소자(PD)와 발광 소자(EL)는 각각 광전 변환층(PEL)과 발광층(EML) 상에 배치되는 공통 전극(CE)을 공용할 수 있다.
발광 소자층(200) 상부에는 봉지층(300)이 배치될 수 있다. 봉지층(300)은 발광층(EML) 및 광전 변환층(PEL) 각각에 산소 또는 수분이 침투되는 것을 방지하기 위해 적어도 하나의 무기막을 포함할 수 있다. 또한, 봉지층(300)은 먼지와 같은 이물질로부터 발광층(EML) 및 광전 변환층(PEL) 각각을 보호하기 위해 적어도 하나의 유기막을 포함할 수 있다. 예를 들어, 봉지층(300)은 제1 무기막, 유기막, 제2 무기막이 순차 적층된 구조로 형성될 수 있다. 제1 무기막 및 제2 무기막은 실리콘 나이트라이드층, 실리콘 옥시 나이트라이드층, 실리콘 옥사이드층, 티타늄 옥사이드층, 및 알루미늄 옥사이드층 중 하나 이상의 무기막이 교번하여 적층된 다중막으로 형성될 수 있다. 유기막은 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(300) 상부에는 차광층(LS)이 배치될 수 있다. 다른 예를 들어, 봉지층(300) 상부에 터치층이 더 배치되는 경우, 차광층(LS)은 봉지층(300)과 터치층 사이에 배치될 수도 있고, 터치층 상부에 배치될 수도 있다. 차광층(LS)은 봉지층(300)의 상부에 위치하면 족하고, 위치에 한정되지 않는다.
차광층(LS)은 발광 소자(EL)로부터의 발광을 차단하는 재료를 사용할 수 있다. 차광층(LS)은 가시광을 흡수하는 물질, 예를 들어 금속 재료, 혹은 안료(카본 블랙 등) 또는 염료를 포함하는 수지 재료 등을 사용하여 블랙 매트릭스를 형성할 수 있다. 다른 예를 들어, 차광층(LS)은 적색의 컬러 필터, 녹색의 컬러필터, 및 청색의 컬러 필터의 적층 구조일 수 있다. 이에 따라 차광층(LS)은 각 화소(PX)간 혼색을 방지할 수 있다.
상술한 바와 같이, 차광층(LS)은 광을 통과시키는 복수의 발광 개구(OP_E)와 복수의 차광 개구(OP_P)를 가질 수 있다. 제3 발광 개구(OP_E3)는 제3 발광부(EMA3)와 중첩하여 제3 발광부(EMA3)에 배치된 발광 소자(EL)로부터 제3 방향(Z)으로 발광하는 광을 통과시킬 수 있고, 제1 발광 개구(OP_E1)는 제1 발광부(EMA1)와 중첩하여 제1 발광부(EMA1)에 배치된 발광 소자(EL)로부터 제3 방향(Z)으로 발광하는 광을 통과시킬 수 있다. 또한, 복수의 차광 개구(OP_P) 각각은 광 감지부(RA)와 중첩하여 제3 방향(Z)의 반대방향으로 광전 변환 소자(PD)에 입사되는 광을 통과시킬 수 있다.
도 10을 더 참조하면, 차광 개구(OP_P)의 일부는 광 감지부(RA)와 중첩할 수 있다. 예를 들어, 차광 개구(OP_P)의 적어도 일부는 각 광 감지부(RA)와 중첩할 수 있지만, 차광 개구(OP_P)의 적어도 다른 일부는 뱅크층(160)과 중첩할 수 있다. 다시 말해, 차광 개구(OP_P)의 적어도 다른 일부는 각 광 감지부(RA)와 비중첩할 수 있다.
차광 개구(OP_P)는 제3 발광부(EMA3)보다 제1 발광부(EMA1)에 인접하게 배치될 수 있다. 예를 들어, 단면상에서 차광 개구(OP_P)의 제1 중심(C1)과 제1 발광부(EMA1)의 제2 중심(C2) 사이의 거리를 제1 거리(D1)로 정의하고, 단면 상에서 차광 개구(OP_P)의 제1 중심(C1)과 단면 상에서 제3 발광부(EMA3)의 제3 중심(C3) 사이의 거리를 제2 거리(D2)로 정의하는 경우, 제1 거리(D1)는 제2 거리(D2)보다 작을 수 있다. 또한, 차광 개구(OP_P)는 제3 발광 개구(OP_E3)보다 제1 발광 개구(OP_E1)에 인접하게 배치될 수 있다.
즉, 차광 개구(OP_P)는 광 감지부(RA)의 일측에 인접하게 배치될 수 있다, 예를 들어, 차광 개구(OP_P)는 광 감지부(RA)의 제1 방향(X축 "?*)으로 제1 발광부(EMA1)에 인접하게 배치될 수 있다. 또한, 단면상에서 차광 개구(OP_P)의 제1 중심(C1)과 광 감지부(RA)의 제4 중심(C4) 사이의 거리를 제4 거리(D4)로 정의하는 경우, 차광 개구(OP_P)는 광 감지부(RA)에서 제4 거리(D4)만큼 제1 발광부(EMA1) 방향으로 이격될 수 있다. 따라서, 제4 거리(D4)는 제1 거리(D1)와 제2 거리(D2)의 차이의 절반일 수 있다. 또는, 제4 거리(D4)는 광 감지부(RA)의 폭의 1/7 내지 4/7배 일 수 있다. 또는, 광 감지부(RA)의 폭이 6um 내지 8um인 경우, 제4 거리(D4)는 1um 내지 4um 일 수 있다.
차광층(LS)은 컬러 필터(CF)에 의해 덮힐 수 있다. 컬러 필터(CF)는 광을 선택적으로 투과시키거나, 흡수 또는 차단할 수 있다. 컬러 필터(CF)는 염료 또는 안료 등을 포함하는 수지 재료일 수 있다. 컬러 필터(CF)는 유전체인 SiO2, TiO2, ZrO2, Ta2O5, HfO2, Al2O3, ZnO, Y2O3, BeO, MgO, PbO2, WO3, VOX, SiNX, eNX, AlN, ZnS, CdS, SiC, SiCN, MgF, CaF2, NaF, BaF2, PbF2, LiF, LaF3, GaP, 및 AlOx에서 선택된 복수의 다층막 구조를 포함할 수 있다.
컬러 필터(CF)는 광 감지부(RA), 제3 발광부(EMA3), 및 제1 발광부(EMA1)에 대응되게 배치될 수 있다. 또한, 컬러 필터(CF)는 차광층(LS)의 상면 일부를 덮을 수 있다. 예를 들어, 컬러 필터(CF)는 광 감지부(RA), 제3 발광부(EMA3), 및 제1 발광부(EMA1)의 영역에서 봉지층(300) 상에 배치될 수 있고, 나머지 영역에서 차광층(LS) 상에 배치될 수 있다.
컬러 필터(CF)는 제1 컬러 필터(CF1), 제2 컬러 필터(CF2), 및 제3 컬러 필터(CF3)를 포함할 수 있다.
제1 컬러 필터(CF1)는 차단층(LS) 상에서 제1 발광부(EMA1)에 배치될 수 있다. 제1 컬러 필터(CF1)는 제1 색의 광(예를 들어, 적색 광)을 선택적으로 투과시키고, 제2 색의 광(예를 들어, 녹색 광) 및 제3 색의 광(예를 들어, 청색 광)을 차단하거나 흡수할 수 있다. 예를 들어, 제1 컬러 필터(CF1)는 적색 컬러 필터일 수 있으며, 적색의 색재(Red Colorant)를 포함할 수 있다.
제2 컬러 필터(CF2)는 차단층(LS) 상에서 제2 발광부(EMA2), 제4 발광부(EMA4), 및 광 감지부(RA)에 배치될 수 있다. 제2 컬러 필터(CF2)는 제2 색의 광(예를 들어, 녹색 광)을 선택적으로 투과시키고, 제1 색의 광(예를 들어, 적색 광) 및 제3 색의 광(예를 들어, 청색 광)을 차단하거나 흡수할 수 있다. 예를 들어, 제2 컬러 필터(CF2)는 녹색 컬러 필터일 수 있으며, 녹색의 색재(Green Colorant)를 포함할 수 있다. 따라서, 제2 컬러 필터(CF2)는 제1 광 및 제3 광을 흡수 또는 차단함으로써 상기 반사광이 외부에서 시인되는 것을 방지할 수 있다.
제3 컬러 필터(CF3)는 차단층(LS) 상에서 제3 발광부(EMA3)에 배치될 수 있다. 제3 컬러 필터(CF3)는 제3 색의 광(예를 들어, 청색 광)을 선택적으로 투과시키고, 제1 색의 광(예를 들어, 적색 광) 및 제2 색의 광(예를 들어, 녹색 광)을 차단하거나 흡수할 수 있다. 예를 들어, 제3 컬러 필터(CF3)는 청색 컬러 필터일 수 있으며, 청색의 색재(Blue Colorant)를 포함할 수 있다.
컬러 필터(CF) 상에는 차광 패턴(SPT)이 배치될 수 있다. 차광 패턴(SPT)은 제1 차광 패턴(SPT1) 및 제2 차광 패턴(SPT2)을 포함할 수 있다. 제2 컬러 필터(CF2) 상에는 제1 차광 패턴(SPT1)이 배치되고, 제1 차광 패턴(SPT1) 상에는 제2 차광 패턴(SPT2)이 배치될 수 있다.
제1 차광 패턴(SPT1)과 제2 차광 패턴(SPT2)은 서로 중첩할 수 있다. 제1 차광 패턴(SPT1) 및 제2 차광 패턴(SPT2)은 차광 개구(OP_P)와 중첩할 수 있다. 예를 들어, 제1 차광 패턴(SPT1) 및 제2 차광 패턴(SPT2)의 일부는 차광 개구(OP_P)와 중첩하고, 제1 차광 패턴(SPT1) 및 제2 차광 패턴(SPT2)의 나머지 일부는 차광층(LS)과 중첩할 수 있다. 즉, 제1 차광 패턴(SPT1) 및 제2 차광 패턴(SPT2)은 차광 개구(OP_P)와 일부 중첩하여 제3 방향(Z)으로 순차적으로 배치될 수 있다.
차광 패턴(SPT)은 컬러 필터(CF)와 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제1 차광 패턴(SPT1)은 제3 컬러 필터(CF3)와 동일한 물질로 이루어지고, 제2 차광 패턴(SPT2)은 제1 컬러 필터(CF1)와 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 다만 이에 제한되지 않고, 차광 패턴(SPT)은 유전체인 SiO2, TiO2, ZrO2, Ta2O5, HfO2, Al2O3, ZnO, Y2O3, BeO, MgO, PbO2, WO3, VOX, SiNX, eNX, AlN, ZnS, CdS, SiC, SiCN, MgF, CaF2, NaF, BaF2, PbF2, LiF, LaF3, GaP, 및 AlOx에서 선택된 복수의 다층막 구조를 더 포함할 수도 있다.
이하, 제1 차광 패턴(SPT1)과 광 감지부(RA) 및 차광 개구(OP_P)와의 배치 관계와 제2 차광 패턴(SPT2)과 광 감지부(RA) 및 차광 개구(OP_P)와의 배치 관계는 실질적으로 동일하므로, 차광 패턴(SPT)과 광 감지부(RA) 및 차광 개구(OP_P)와의 배치 관계를 설명하기로 한다.
차광 패턴(SPT)은 차광 개구(OP_P)와 제1 발광부(EMA1) 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 단면상에서 차광 패턴(SPT)의 제5 중심(C5)과 제1 발광부(EMA1)의 제2 중심(C2) 사이의 거리를 제3 거리(D3)로 정의하고, 단면상에서 차광 패턴(SPT)의 제5 중심(C5)과 제3 발광부(EMA3)의 제3 중심(C3) 사이의 거리를 제5 거리(D5)로 정의하는 경우, 제5 거리(D5)는 제3 거리(D3)보다 클 수 있다. 또한, 차광 패턴(SPT)이 차광 개구(OP_P)와 제1 발광부(EMA1) 사이에 배치됨으로써, 제3 거리(D3)는 제1 거리(D1)보다 작고, 저5 거리는 제2 거리(D2)보다 클 수 있다. 즉, 차광 패턴(SPT)은 제3 발광부(EMA3)보다 제1 발광부(EMA1)에 인접하게 배치될 수 있다.
이에 따라, 단면상에서, 차광 패턴(SPT)의 중심은 차광 개구(OP_P)의 중심에서 제1 발광부(EMA1)와 인접하도록 이격될 수 있다. 예를 들어, 단면상에서 차광 패턴(SPT)의 제5 중심(C5)과 차광 개구(OP_P)의 제1 중심(C1) 사이의 거리를 제6 거리(D6)로 정의하는 경우, 제6 거리(D6)는 제1 거리(D1)보다 작을 수 있다. 또한, 제6 거리(D6)는 제5 거리(D5)와 제2 거리(D2)의 차이와 동일하고, 제6 거리(D6)는 제1 거리(D1)와 제3 거리(D3)의 차이와 동일할 수 있다. 따라서, 차광 패턴(SPT)의 중심은 차광 개구(OP_P)의 중심으로부터 제6 거리(D6)만큼 이격되어 배치될 수 있다. 즉, 차광 패턴(SPT)의 일부는 차광 개구(OP_P)와 중첩하고, 차광 패턴(SPT)의 나머지 일부는 차광층(LS)과 중첩할 수 있다.
이에 따라, 차광 패턴(SPT)과 차광층(LS)의 차광 개구(OP_P)에 의해 광학 홀(LH)이 형성될 수 있다. 즉, 광학 홀(LH)은 광 감지부(RA)와 중첩하여 제3 방향(Z)의 반대방향으로 광전 변환 소자(PD)에 입사되는 광을 통과시킬 수 있다. 또한, 광학 홀(LH)은 복수의 차광 개구(OP_P)와 중첩하여 광 감지부(RA)에 광을 통과시킬 수 있다.
도 11을 더 참조하면, 광 감지부(RA)는 차광 개구(OP_P)와 중첩할 수 있다. 예를 들어, 차광 개구(OP_P)의 일부는 광 감지부(RA)와 중첩하고, 차광 개구(OP_P)의 나머지 일부는 광 감지부(RA)와 중첩하지 않을 수 있다. 즉, 차광 개구(OP_P)의 나머지 일부는 뱅크층(160)과 중첩할 수 있다.
이에 따라, 차광 개구(OP_P)의 폭은 광 감지부(RA)의 폭보다 클 수 있다. 예를 들어, 도 11의 단면상에서, 차광 개구(OP_P)의 일측의 에지는 광 감지부(RA)의 일측의 엣지에서 제1 이격 거리(DD1)만큼 이격되어 배치될 수 있다. 또한, 차광 개구(OP_P)의 타측의 에지는 광 감지부(RA)의 타측의 엣지에서 제2 이격 거리(DD2)만큼 이격되어 배치될 수 있다. 이 경우, 차광 개구(OP_P)의 폭은 광 감지부(RA)의 폭의 10/7배 내지 15/7배 일 수 있다. 또는, 광 감지부(RA)의 폭이 6um 내지 8um인 경우, 차광 개구(OP_P)의 폭은 14um 내지 16um일 수 있다. 또한, 제1 이격 거리(DD1)는 광 감지부(RA)의 폭보다 작고, 제2 이격 거리(DD2)보다 작을 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니고, 도 12의 실시예와 같이, 제1 이격 거리(DD1)가 존재하지 않을 수 있다. 즉, 제1 방향(X)에서 광 감지부(RA)와 차광 개구(OP_P)의 일측이 서로 정렬할 수 있다.
차광 패턴(SPT)의 일부는 차광 개구(OP_P)와 중첩할 수 있다. 예를 들어, 차광 패턴(SPT)의 일부는 차광 개구(OP_P)와 중첩하고, 차광 패턴(SPT)의 나머지 일부는 차광층(LS)과 중첩할 수 있다. 이에 따라, 차광 개구(OP_P)와 차광 패턴(SPT)이 중첩하지 않는 영역(또는 길이)가 광학 홀(LH)이 될 수 있다.
이에 따라, 광학 홀(LH)은 차광 개구(OP_P)와 중첩하고, 차광 패턴(SPT)과 중첩하지 않을 수 있다. 또한, 광학 홀(LH)의 폭은 차광 개구(OP_P)의 폭보다 작을 수 있다. 도 11의 단면상에서, 광학 홀(LH)의 일측의 에지는 차광 개구(OP_P)의 일측의 에지와 인접할 수 있다. 또한, 광학 홀(LH)의 타측의 에지는 차광 개구(OP_P)의 타측의 에지와 제3 이격 거리(DD3)만큼 이격되어 배치될 수 있다. 즉, 차광 패턴(SPT)은 차광 개구(OP_P)와 제3 이격 거리(DD3)만큼 중첩하고, 광학 홀(LH)은 차광 개구(OP_P)와 제3 이격 거리(DD3)만큼 중첩하지 않을 수 있다. 이 경우, 제3 이격 거리(DD3)는 광 감지부(RA)의 폭의 1/7 내지 5/7배 일 수 있다. 또는, 제3 이격 거리(DD3)는 1um 내지 5um일 수 있다.
광 감지부(RA)는 광학 홀(LH)과 중첩할 수 있다. 예를 들어, 광학 홀(LH)의 일부는 광 감지부(RA)와 중첩하고, 광학 홀(LH)의 나머지 일부는 광 감지부(RA)와 중첩하지 않을 수 있다. 즉, 광학 홀(LH)의 나머지 일부는 뱅크층(160)과 중첩할 수 있다.
따라서, 광학 홀(LH)의 폭은 광 감지부(RA)의 폭보다 클 수 있다. 예를 들어, 도 11의 단면상에서, 광학 홀(LH)의 일측의 에지는 광 감지부(RA)의 일측의 엣지에서 제1 이격 거리(DD1)만큼 이격되어 배치될 수 있다. 또한, 광학 홀(LH)의 타측의 에지는 광 감지부(RA)의 타측의 엣지에서 제4 이격 거리(DD4)만큼 이격되어 배치될 수 있다. 이 경우, 광학 홀(LH)의 폭은 광 감지부(RA)의 폭의 10/7배 내지 2배 일 수 있다. 또는, 광 감지부(RA)의 폭이 6um 내지 8um인 경우, 광학 홀(LH)의 폭은 10um 내지 14um일 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니고, 도 12의 실시예와 같이, 제1 이격 거리(DD1)가 존재하지 않을 수 있다. 즉, 제1 방향(X)에서 광 감지부(RA)와 차광 개구(OP_P)의 일측이 서로 정렬할 수 있다. 이 경우에도, 차광 패턴(SPT)은 차광 개구(OP_P)와 제3 이격 거리(DD3)만큼 중첩할 수 있다. 또는, 도 13의 실시예와 같이, 제1 이격 거리(DD1)가 존재하는 경우, 제4 이격 거리(DD4)가 제3 이격 거리(DD3)보다 클 수 있다. 본 실시예의 경우에도, 차광 패턴(SPT)이 차광 개구(OP_P)의 타측에 배치됨으로써, 광학 홀(LH)은 차광 개구(OP_P)의 폭보다 작고, 광학 홀(LH)은 광 감지부(RA)의 폭보다 크게 형성될 수 있다.
다시 도 9를 참조하면, 차광층(LS)은 평탄화층(400)에 의해 덮힐 수 있다. 평탄화층(400)은 광투과율이 우수한 물질일 수 있다. 평탄화층(400)은 차광층(LS) 상부를 평탄화할 수 있다. 평탄화층(400)은 유기 물질을 포함할 수 있으나, 이에, 한정되는 것은 아니다.
평탄화층(400) 상부에는 커버 윈도우(500)가 배치될 수 있다. 커버 윈도우(500)는 평탄화층(400)의 상부에 배치되어 표시 장치(1)의 구성을 보호하는 보호 부재일 수 있다. 커버 윈도우(500)는 유리나 플라스틱일 수 있다. 커버 부재가 유리를 포함하여 이루어지는 경우, 플렉시블한 특성을 갖기 위해 두께가 0.1mm 이하의 초박막 유리(Ultra Thin Glass; UTG)로 적용될 수 있다. 또한, 도시하지는 않았지만, 커버 윈도우(500)와 평탄화층(400) 사이에는 편광판이 배치될 수 있다.
도 14는 일 실시예에 따른 표시 장치의 광 감지부(RA)에 입사되는 광의 영역을 도시한 일 예이다. 도 15는 컬러 필터의 광 투과율을 나타낸 그래프이다.
도 14를 참조하면, 손가락의 지문(F)은 특정 패턴을 가지는 융선(RR)과 융선(RR) 사이의 골(V)들로 이루어진다. 지문(F)이 커버 윈도우(500)의 상면에 접촉된 상태에서, 지문(F)의 융선(RR) 부분은 커버 윈도우(500)의 상면에 접촉하는 반면, 지문(F)의 골(V) 부분은 커버 윈도우(500)에 접촉되지 않는다. 즉, 골(V) 부분에서 커버 윈도우(500)의 상면은 공기(air)와 접촉된다.
지문(F)이 커버 윈도우(500)의 상면에 접촉되는 경우, 발광 소자(EL)에서 출력된 광은 지문(F)의 융선(RR)과 골(V)에서 반사될 수 있다. 이때, 지문(F)이 가지는 굴절률과 공기(air)의 굴절률은 상이하므로, 지문(F)의 융선(RR)에서 반사되는 광량과 골(V)에서 반사되는 광량은 상이할 수 있다. 이에 따라, 반사되는 광, 즉, 광전 변환 소자(PD)에 입사되는 광이 갖는 광량의 차이에 기초하여 지문(F)의 융선(RR) 부분 및 골(V) 부분이 도출될 수 있다. 광전 변환 소자(PD)는 상기 광의 차이에 따라 전기적 신호를 출력하므로, 손가락의 지문(F) 패턴을 식별할 수 있다.
이 경우, 광 감지부(RA)에 입사되는 광의 영역(또는 면적)(LR)의 일 방향의 길이(LR_L)는 지문(F)의 융선(RR)과 골(V) 사이의 거리보다 짧을 수 있다. 일 방향은 제1 방향(X) 또는 제2 방향(Y)일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
한편, 발광 소자(EL)로부터 발광된 광은 커버 윈도우(500)를 투과하고 커버 윈도우(500)의 상면을 통해 외부로 방출될 수 있다.
발광 소자(EL)로부터 발광된 광 중에서 적어도 일부는 광전 변환 소자(PD)를 향해 제1 반사광(LL1)을 갖는다. 발광 소자(EL)로부터 발광된 광 중에서 적어도 일부는 커버 윈도우(500)의 상면과 공기(air) 사이의 계면 또는 커버 윈도우(500)의 상면과 지문(F)의 융선(RR) 사이의 계면에서 반사되고, 제1 반사광(LL1)은 광전 변환 소자(PD)를 향해 진행한다. 이 경우, 제1 반사광(LL1)은 반사 각도(AN1, AN2)를 가질 수 있다. 반사 각도(AN1, AN2)는 발광 소자(EL)로부터 발광된 광이 상기 계면에 입사되는 입사 각도는 커버 윈도우(500)의 상면과 입사하는 광이 이루는 각도를 가리킨다.
도 14에서는 제1 반사 각도(AN1) 및 제2 반사 각도(AN2)가 광 감지부(RA)에 입사되는 광의 영역(또는 면적)(LR) 내의 최대 반사 각인 것을 예시하였다. 발광 소자(EL)로부터 발광된 광은 커버 윈도우(500)의 계면에서 전반사될 수 있다. 제1 반사 각도(AN1)를 갖는 제1 반사광(LL1)은 광 감지부(RA)로 입사할 수 있다. 또한, 발광 소자(EL)로부터 발광된 광은 커버 윈도우(500)의 계면에서 전반사될 수 있다. 광 중 제2 반사 각도(AN2)를 갖는 제2 반사광(LL2)은 광 감지부(RA)로 입사할 수 있다.
이 경우, 광 감지부(RA)에 입사되는 광의 영역(또는 면적)(LR)의 일 방향의 길이(LR_L)는 제1 반사 각도(AN1)를 가지고 반사된 제1 반사광(LL1)과 제2 반사 각도(AN2)를 가지고 반사된 제2 반사광(LL2)에 의해 정해질 수 있다.
도 15를 더 참조하면, 제1 차광 패턴(SPT1)은 적색 컬러 필터(R)와 동일한 물질로 이루어지고, 제2 차광 패턴(SPT2)은 청색 컬러 필터(B)와 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제2 컬러 필터(CF2)가 녹색 컬러 필터(G)로 이루어진 경우, 제1 컬러 필터(CF1)는 적색 컬러 필터(R)로 이루어지고, 제1 차광 패턴(SPT1)도 적색 컬러 필터(R)로 이루어질 수 있다. 제1 차광 패턴(SPT1)은 적색 광을 선택적으로 투과시키고, 녹색 광 및 청색 광을 차단하거나 흡수할 수 있다. 또한, 제3 컬러 필터(CF3)는 청색 컬러 필터(B)로 이루어지고, 제2 차광 패턴(SPT2)도 청색 컬러 필터(B)로 이루어질 수 있다. 제1 차광 패턴(SPT1)은 청색 광을 선택적으로 투과시키고, 적색 광 및 청색 광을 차단하거나 흡수할 수 있다.
이에 따라, 제2 반사광(LL2)보다 작은 반사 각도를 갖는 반사광은 차광 패턴(SPT) 의해 차단될 수 있다. 예를 들어, 제1 차광 패턴(SPT1)이 적색 컬러 필터(R)로 이루어지고, 제2 차광 패턴(SPT2)이 청색 컬러 필터(B)로 이루어진 경우, 제2 반사광(LL2)보다 작은 반사 각도를 갖는 반사광이 광학 홀(LH)로 진행하기 위해서는 차광 패턴(SPT)을 투과해야 한다. 이 경우, 제2 반사광(LL2)보다 작은 반사 각도를 갖는 반사광 중에서 적색 광과 청색 광의 성분은 차광 패턴(SPT)을 투과하지 못하고 반사되거나 흡수될 수 있다. 또한, 상기 반사광이 제2 컬러 필터(G)를 투과하면서 녹색 광의 성분도 제2 컬러 필터(CF2)에 차단되거나 흡수될 수 있다. 즉, 제2 반사광(LL2)보다 작은 반사 각도를 갖는 반사광은 광 감지부(RA)에 입사되지 않을 수 있다. 또한, 제1 반사광(LL1)보다 작은 반사 각도를 갖는 반사광은 광 감지부(RA)에 입사되지 않을 수 있다. 예를 들어, 제1 반사광(LL1)보다 작은 반사 각도를 갖는 반사광은 차광층(LS)을 투과하지 못하고 반사되거나 흡수될 수 있다.
실시예들에 따른 표시 장치에 의하면, 차광 개구(OP_P)의 중심을 광 감지부(RA)의 일 측에 인접하게 배치하고, 별도의 차광 패턴(SPT)을 광 감지부(RA)의 타측에 인접하게 배치함으로써, 차광 패턴(SPT)을 통해 광 감지부(RA)에 입사되는 지문 감지 영역(LR)을 조절할 수 있다. 이에 따라 광학 홀(LH)의 면적을 줄일 수 있고, 표시 장치(1)의 지문 감지의 정확도를 높일 수 있다.
도 16은 일 실시예에 따른 표시 장치의 화소와 광 감지부(RA)를 나타낸 회로도이다.
도 16을 참조하면, 표시 패널(10)은 복수의 화소(PX)의 발광량을 제어하는 표시 회로 유닛(PDU)을 포함할 수 있다. 패널 구동 회로(20)는 복수의 화소(PX)에 대응하는 표시 회로 유닛(PDU)에 포함된 하나 이상의 트랜지스터 및 다양한 신호 라인에 구동 신호 또는 구동 전압을 인가할 수 있다.
표시 패널(10)은 또한, 광 센서(PS)의 수광량을 제어하는 감시 회로 유닛(SDU)을 포함할 수 있다. 패널 구동 회로(20)는 복수의 광 센서(PS)에 대응하는 감시 회로 유닛(SDU)에 포함된 하나 이상의 트랜지스터 및 다양한 신호 라인에 구동 신호 또는 구동 전압을 인가하고, 광 센서(PS)로부터 입사된 광을 전기적 신호인 센싱 신호로 인가받을 수 있다.
표시 회로 유닛(PDU)과 감시 회로 유닛(SDU)은 집적회로로 각각 형성되거나, 도시된 바와 같이 하나의 집적회로로 통합 형성될 수 있다.
표시 회로 유닛(PDU)은 발광 소자(EL), 커패시터(Cst), 제1 트랜지스터(ST1), 및 제2 트랜지스터(ST2)를 포함할 수 있다. 표시 회로 유닛(PDU)은 데이터 신호(DATA), 제1 스캔 신호, 제1 전원 전압(ELVDD), 제2 전원 전압(ELVSS)을 인가받을 수 있다. 데이터 신호(DATA)는 데이터 배선(DL)과 연결된 데이터 구동부(22)를 통해 제공되고, 제1 스캔 신호는 스캔 배선(SL)과 연결된 스캔 구동부(23)를 통해 제공될 수 있다.
발광 소자(EL)는 애노드 전극, 캐소드 전극 및 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 배치된 발광층(EML)을 포함하는 유기 발광 다이오드일 수 있다. 발광 소자(EL)의 애노드 전극은 제1 트랜지스터(ST1)와 연결된다. 발광 소자(EL)의 캐소드 전극은 제2 전원 전압(ELVSS) 단자와 연결되어 제2 전원 전압(ELVSS)을 제공받을 수 있다.
커패시터(Cst)는 제1 트랜지스터(ST1)의 게이트 전극과 제1 전원 전압(ELVDD) 단자 사이에 연결된다. 커패시터(Cst)는 제1 트랜지스터(ST1)의 게이트 전극과 연결된 커패시터 제1 전극 및 제1 전원 전압(ELVDD) 단자와 연결된 커패시터 제2 전극을 포함한다.
제1 트랜지스터(ST1)는 구동 트랜지스터이고, 제2 트랜지스터(ST2)는 스위칭 트랜지스터일 수 있다. 각 트랜지스터는 게이트 전극, 소스 전극 및 드레인 전극을 포함할 수 있다. 소스 전극과 드레인 전극 중 어느 하나는 일 전극이고, 다른 하나는 타 전극일 수 있다. 이하에서는 설명의 편의상 드레인 전극이 일 전극이고 소스 전극이 타 전극인 경우를 예시한다.
제1 트랜지스터(ST1)는 구동 트랜지스터로서, 구동 전류를 생성할 수 있다. 게이트 전극은 커패시터 제1 전극과 연결되고, 일 전극은 제1 전원 전압(ELVDD) 단자와 연결되고, 타 전극은 발광 소자(EL)의 애노드 전극과 연결된다. 커패시터 제2 전극은 제1 트랜지스터(ST1)의 일 전극과 연결된다. 단면도 상, 제1 트랜지스터(ST1)는 박막 트랜지스터층(100)(도 9의 '100')에 배치될 수 있다.
제2 트랜지스터(ST2)는 스위칭 트랜지스터로서, 게이트 전극은 제1 스캔 신호 단자와 연결되고, 일 전극은 데이터 신호(DATA) 단자와 연결되며, 타 전극은 제1 트랜지스터(ST1)의 일 전극과 연결된다. 제2 트랜지스터(ST2)는 제1 스캔 신호(GW)에 따라 턴온되어 데이터 신호(DATA)를 제1 트랜지스터(ST1)의 일 전극으로 전달하는 스위칭 동작을 수행할 수 있다. 제2 트랜지스터(ST2)는 트랜지스터층(100)에 배치될 수 있다.
커패시터(Cst)는 제2 트랜지스터(ST2)로부터 수신한 데이터 신호(DATA)에 대응하는 전압을 충전할 수 있다. 제1 트랜지스터(ST1)는 커패시터(Cst)에 저장된 전하량에 대응하여 발광 소자(EL)에 흐르는 구동 전류를 제어할 수 있다.
다만, 이는 단지 예시일 뿐이며, 표시 회로 유닛(PDU)은 제1 트랜지스터(ST1)의 임계전압편차(ΔVth)를 보상하는 보상회로 등을 더 포함하는 구조로 이루어질 수도 있다.
감시 회로 유닛(SDU)은 감지 트랜지스터(LT1), 리셋 트랜지스터(LT2), 및 광전 변환 소자(PD)를 포함할 수 있다. 또한, 감지 트랜지스터(LT1), 리셋 트랜지스터(LT2), 및 광전 변환 소자(PD) 사이의 감지 노드(LN)를 더 포함할 수 있다. 감시 회로 유닛(SDU)은 지문 스캔 신호, 지문 감지 신호, 및 리셋 신호를 인가받을 수 있다. 지문 스캔 신호는 지문 스캔 라인(LD)을 통해 제공될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 지문 감지 신호는 감지 라인(RL)과 연결된 리드 아웃 회로(40)를 통해 제공될 수 있다. 리셋 신호는 리셋 신호 라인(RSTL)과 연결된 리셋 신호 생성부를 통해 제공될 수 있다.
광전 변환 소자(PD)는 애노드 전극, 캐소드 전극, 및 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 배치된 광전 변환층(PEL)을 포함하는 유기 발광 다이오드, 또는 포토 트랜지스터일 수 있다. 광전 변환 소자(PD)의 애노드 전극은 감지 노드(LN)와 연결된다. 광전 변환 소자(PD)의 캐소드 전극은 제2 전원 전압(ELVSS) 단자와 연결되어 제2 전원 전압(ELVSS)을 제공받을 수 있다. 광전 변환 소자(PD)의 애노드 전극은 도 9의 제1 전극(E1)에 대응될 수 있고, 캐소드 전극은 도 9의 공통 전극(CE)에 대응될 수 있다.
광전 변환 소자(PD)는 외부 광에 노출된 경우 광전하들을 생성할 수 있고, 생성된 광전하들은 광전 변환 소자(PD)의 애노드 전극에 축적될 수 있다. 이 경우, 애노드 전극과 전기적으로 연결된 감지 노드(LN)의 전압은 승압 될 수 있다. 광전 변환 소자(PD)에 감지 라인(RL)이 접속되는 경우, 전하가 축적된 감지 노드(LN)의 전압과 감지 라인(RL)의 전압 차에 의해 전류가 흐를 수 있다.
감지 트랜지스터(LT1)는 게이트 전극이 지문 스캔 라인(LD)과 연결되고, 일 전극이 감지 노드(LN)와 연결되고, 타 전극이 감지 라인(RL)과 연결될 수 있다. 감지 트랜지스터(LT1)는 지문 스캔 신호(에 따라 턴온되어 광전 변환 소자(PD)에 흐르는 전류를 감지 라인(RL)에 전달할 수 있다.
리셋 트랜지스터(LT2)는 게이트 전극이 리셋 신호 라인(RSTL)과 연결되고, 일 전극이 제1 전원 전압(ELVDD) 단자와 연결되고, 타 전극이 감지 노드(LN)와 연결될 수 있다. 이 경우, 감지 노드(LN)와 광전 변환 소자(PD)의 애노드 전극은 제1 전원 전압(ELVDD)으로 리셋될 수 있다.
도면에서는 각 트랜지스터가 NMOS 트랜지스터인 경우를 예시하였지만, 트랜지스터는 일부 또는 전부가 PMOS 트랜지스터로 제공될 수도 있다.
도 17은 또 다른 실시예에 따른 화소와 광 센서를 나타낸 단면도이다.
도 17의 실시예는 도 9 내지 도 13의 실시예와 차광 패턴(SPT)을 제외하면 실질적으로 동일하므로, 이에 관한 설명은 생략하기로 한다.
도 17을 참조하면, 제2 컬러 필터(CF2) 상에는 차광 패턴(SPT)이 배치될 수 있다. 차광 패턴(SPT)은 제1 차광 패턴(SPT1) 및 제2 차광 패턴(SPT2)을 포함할 수 있다. 제2 컬러 필터(CF2) 상에는 제2 차광 패턴(SPT2)이 배치되고, 제2 차광 패턴(SPT2) 상에는 제1 차광 패턴(SPT1)이 배치될 수 있다. 즉, 제2 컬러 필터(CF2) 상에는 제2 차광 패턴(SPT2) 및 제1 차광 패턴(SPT1)이 순차적으로 배치될 수 있다.
제1 차광 패턴(SPT1)과 제2 차광 패턴(SPT2)은 서로 중첩할 수 있다. 제1 차광 패턴(SPT1) 및 제2 차광 패턴(SPT2)은 차광 개구(OP_P)와 중첩할 수 있다. 예를 들어, 제1 차광 패턴(SPT1) 및 제2 차광 패턴(SPT2)의 일부는 차광 개구(OP_P)와 중첩하고, 제1 차광 패턴(SPT1) 및 제2 차광 패턴(SPT2)의 나머지 일부는 차광층(LS)과 중첩할 수 있다. 즉, 제1 차광 패턴(SPT1) 및 제2 차광 패턴(SPT2)은 차광 개구(OP_P)와 일부 중첩하여 제3 방향(Z)으로 순차적으로 배치될 수 있다.
차광 패턴(SPT)은 컬러 필터(CF)와 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제1 차광 패턴(SPT1)은 제3 컬러 필터(CF3)와 동일한 물질로 이루어지고, 제2 차광 패턴(SPT2)은 제1 컬러 필터(CF1)와 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제1 차광 패턴(SPT1)은 적색 컬러 필터(R)와 동일한 물질로 이루어지고, 제2 차광 패턴(SPT2)은 청색 컬러 필터(B)와 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제2 컬러 필터(CF2)가 녹색 컬러 필터(G)로 이루어진 경우, 제1 컬러 필터(CF1)는 적색 컬러 필터(R)로 이루어지고, 제1 차광 패턴(SPT1)도 적색 컬러 필터(R)로 이루어질 수 있다. 제1 차광 패턴(SPT1)은 적색 광을 선택적으로 투과시키고, 녹색 광 및 청색 광을 차단하거나 흡수할 수 있다. 또한, 제3 컬러 필터(CF3)는 청색 컬러 필터(B)로 이루어지고, 제2 차광 패턴(SPT2)도 청색 컬러 필터(B)로 이루어질 수 있다. 제1 차광 패턴(SPT1)은 청색 광을 선택적으로 투과시키고, 적색 광 및 청색 광을 차단하거나 흡수할 수 있다.
이에 따라, 제2 반사광(LL2)보다 작은 반사 각도를 갖는 반사광은 차광 패턴(SPT) 의해 차단될 수 있다. 예를 들어, 제2 반사광(LL2)보다 작은 반사 각도를 갖는 반사광이 광학 홀(LH)로 진행하기 위해서는 차광 패턴(SPT)을 투과해야 한다. 제1 차광 패턴(SPT1)이 적색 컬러 필터(R)로 이루어지고, 제2 차광 패턴(SPT2)이 청색 컬러 필터(B)로 이루어진 경우, 제2 반사광(LL2)보다 작은 반사 각도를 갖는 반사광은 순차적으로 제1 차광 패턴(SPT1)과 제2 차광 패턴(SPT2)을 통과할 수 있다. 반사광이 제1 차광 패턴(SPT1)을 통과하면서 반사광 중에서 녹색 광 또는 청색 광 성분은 제1 차광 패턴(SPT1)에 반사되거나 흡수된다. 반사광 중에서 적색 광 성분은 제1 차광 패턴(SPT1)을 투과할 수 있다. 이후, 반사광이 제2 차광 패턴(SPT2)을 통과하면서 반사광 중에서 적색 광 또는 녹색 광 성분은 제2 차광 패턴(SPT2)에 반사되거나 흡수된다. 반사광 중에서 청색 광 성분은 제2 차광 패턴(SPT2)을 투과할 수 있다. 즉, 반사광 중에서 적색 광과 청색 광의 성분은 차광 패턴(SPT)을 투과하지 못하고 반사되거나 흡수될 수 있다. 또한, 상기 반사광이 제2 컬러 필터(G)를 투과하면서 녹색 광의 성분도 제2 컬러 필터(CF2)에 차단되거나 흡수될 수 있다. 즉, 제2 반사광(LL2)보다 작은 반사 각도를 갖는 반사광은 광 감지부(RA)에 입사되지 않을 수 있다.
제1 차광 패턴(SPT1)과 광 감지부(RA) 및 차광 개구(OP_P)와의 배치 관계와 제2 차광 패턴(SPT2)과 광 감지부(RA) 및 차광 개구(OP_P)와의 배치 관계는 도 9 내지 도 13의 실시예와 실질적으로 동일하므로, 이에 관한 설명은 생략하기로 한다.
본 실시예의 경우에도, 차광 개구(OP_P)의 중심을 광 감지부(RA)의 일 측에 인접하게 배치하고, 별도의 차광 패턴(SPT)을 광 감지부(RA)의 타측에 인접하게 배치함으로써, 차광 패턴(SPT)을 통해 광 감지부(RA)에 입사되는 지문 감지 영역(LR)을 조절할 수 있다. 이에 따라 광학 홀(LH)의 면적을 줄일 수 있고, 표시 장치(1)의 지문 감지의 정확도를 높일 수 있다.
도 18은 또 다른 실시예에 따른 화소와 광 센서를 나타낸 단면도이다.
도 18의 실시예는 도 9 내지 도 13의 실시예와 제2 컬러 필터(CF2)와 차광 패턴(SPT)을 제외하면 실질적으로 동일하므로, 이에 관한 설명은 생략하기로 한다.
도 18을 참조하면, 제2 컬러 필터(CF2)는 제3 발광부(EMA3), 및 제1 발광부(EMA1)에 대응되게 배치될 수 있다. 제2 컬러 필터(CF2)는 제3 발광부(EMA3), 및 제1 발광부(EMA1)의 영역에서 봉지층(300) 상에 배치될 수 있다.
제2 컬러 필터(CF2)는 차광층(LS) 상에 배치되지 않는 영역이 존재할 수 있다. 예를 들어, 제2 컬러 필터(CF2)는 광 감지부(RA) 상에 배치되지 않을 수 있다. 즉, 제2 컬러 필터(CF2)는 광 감지부(RA)와 제3 방향(Z)에서 중첩하지 않을 수 있다. 이에 따라, 제2 컬러 필터(CF2)는 광 감지부(RA), 차광 개구(OP_P)와 비중첩하고, 제2 컬러 필터(CF2)는 광학 홀(LH)과 비중첩할 수 있다. 또한, 제2 컬러 필터(CF2)는 차광층(LS)의 상면 일부를 덮을 수 있다. 제2 컬러 필터(CF2)는 제2 색의 광(예를 들어, 녹색 광)을 선택적으로 투과시키고, 제1 색의 광(예를 들어, 적색 광) 및 제3 색의 광(예를 들어, 청색 광)을 차단하거나 흡수할 수 있다. 예를 들어, 제2 컬러 필터(CF2)는 녹색 컬러 필터일 수 있으며, 녹색의 색재(Green Colorant)를 포함할 수 있다. 따라서, 제2 컬러 필터(CF2)는 제1 광 및 제3 광을 흡수 또는 차단함으로써 상기 반사광이 외부에서 시인되는 것을 방지할 수 있다.
차광층(LS) 상에는 차광 패턴(SPT)이 배치될 수 있다. 예를 들어, 차광 패턴(SPT)의 일부는 차광층(LS) 상에 배치되고, 차광 패턴(SPT)의 나머지 일부는 봉지층(300) 상에 배치될 수 있다. 즉, 차광 패턴(SPT)은 차광층(LS)과 일부 중첩할 수 있다. 또한, 차광 패턴(SPT)은 제2 컬러 필터(CF2)와 비중첩 할 수 있다.
차광 패턴(SPT)은 제1 차광 패턴(SPT1) 및 제2 차광 패턴(SPT2)을 포함할 수 있다. 차광층(LS) 상에는 제1 차광 패턴(SPT1)이 배치되고, 제1 차광 패턴(SPT1) 상에는 제2 차광 패턴(SPT2)이 배치될 수 있다.
제1 차광 패턴(SPT1)과 제2 차광 패턴(SPT2)은 서로 중첩할 수 있다. 제1 차광 패턴(SPT1) 및 제2 차광 패턴(SPT2)은 차광 개구(OP_P)와 중첩할 수 있다. 예를 들어, 제1 차광 패턴(SPT1) 및 제2 차광 패턴(SPT2)의 일부는 차광 개구(OP_P)와 중첩하고, 제1 차광 패턴(SPT1) 및 제2 차광 패턴(SPT2)의 나머지 일부는 차광층(LS)과 중첩할 수 있다. 즉, 제1 차광 패턴(SPT1) 및 제2 차광 패턴(SPT2)은 차광 개구(OP_P)와 일부 중첩하여 제3 방향(Z)으로 순차적으로 배치될 수 있다.
차광 패턴(SPT)은 컬러 필터(CF)와 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제1 차광 패턴(SPT1)은 제3 컬러 필터(CF3)와 동일한 물질로 이루어지고, 제2 차광 패턴(SPT2)은 제1 컬러 필터(CF1)와 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 제1 차광 패턴(SPT1)과 광 감지부(RA) 및 차광 개구(OP_P)와의 배치 관계와 제2 차광 패턴(SPT2)과 광 감지부(RA) 및 차광 개구(OP_P)와의 배치 관계는 도 9 내지 도 13의 실시예와 실질적으로 동일하므로, 이에 관한 설명은 생략하기로 한다.
본 실시예의 경우에도, 차광 개구(OP_P)의 중심을 광 감지부(RA)의 일 측에 인접하게 배치하고, 별도의 차광 패턴(SPT)을 광 감지부(RA)의 타측에 인접하게 배치함으로써, 차광 패턴(SPT)을 통해 광 감지부(RA)에 입사되는 지문 감지 영역(LR)을 조절할 수 있다. 이에 따라 광학 홀(LH)의 면적을 줄일 수 있고, 표시 장치(1)의 지문 감지의 정확도를 높일 수 있다.
도 19 내지 도 24는 또 다른 실시예에 따른 표시 패널의 화소와 광 센서의 평면 배치도이다.
도 19 내지 도 24의 실시예는 도 9 내지 도 13의 실시예와 화소(PX), 광 센서(PS), 및 차광 패턴(SPT)의 형상을 제외하면 실질적으로 동일하므로, 이에 관한 설명은 생략하기로 한다.
도 19 내지 도 24를 참조하면, 표시 패널(10)에 포함되는 복수의 화소(PX)들은 활성 영역(AAR) 내에서 광을 발광하는 복수의 발광부(EMA: EMA1, EMA2, EMA3, EMA4)들을 포함할 수 있다. 복수의 발광부(EMA)들은 단면도 상 화소 전극(AE)이 뱅크층(160)의 개구에 의해 노출되는 영역이자, 노출된 화소 전극(AE)과 발광층(EML)이 중첩하는 영역으로 정의될 수 있다.
또한, 화소(PX)의 활성 영역(AAR)에는 복수의 광 센서(PS)들이 배치될 수 있다. 복수의 광 센서(PS)들 각각은 활성 영역(AAR) 내에서 광을 감지하는 복수의 광 감지부(RA)들을 포함할 수 있다. 광 감지부(RA)는 광 센서(PS)의 제1 전극(E1)이 뱅크층(160)의 개구에 의해 노출되는 영역이자, 노출된 제1 전극(E1)과 광전 변환층(PEL)이 중첩되는 영역으로 정의될 수 있다.
제1 발광부(EMA1)는 제1 색의 광 또는 적색 광을 방출할 수 있고, 제2 발광부(EMA2) 및 제4 발광부(EMA4)는 제2 색의 광 또는 녹색 광을 방출할 수 있으며, 제3 발광부(EMA3)는 제3 색의 광 또는 청색 광을 방출할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 일 실시예에서, 복수의 발광부(EMA: EMA1, EMA2, EMA3, EMA4)들이 행과 열을 이루며 배열되는 점은 도 5 내지 도 9의 실시예와 실질적으로 동일하므로, 이에 관한 설명은 생략하기로 한다.
도 19 및 도 20을 참조하면, 각 발광부(EMA) 및 광 감지부(RA)의 형상은 평면상 육각형일 수 있다. 또는, 도 21 및 도 22의 경우와 같이, 각 발광부(EMA) 및 광 감지부(RA)의 형상은 평면상 팔각형일 수 있다. 또는, 도 23 및 도 24의 경우와 같이, 각 발광부(EMA) 및 광 감지부(RA)의 형상은 평면상 원일 수도 있다.
발광부(EMA) 상에는 그에 중첩하는 발광 개구(OP_E)를 구비할 수 있다. 발광 개구(OP_E)는 각 발광부(EMA)와 중첩하여 발광부(EMA)에서 방출하는 광을 제3 방향(Z)으로 통과시킬 수 있다. 예를 들어, 제1 발광부(EMA1) 상에는 그에 중첩하는 제1 발광 개구(OP_E1)를 구비하고, 제1 발광 개구(OP_E1)는 제1 발광부(EMA1)에서 방출하는 광을 제3 방향(Z)으로 통과시킬 수 있다. 제2 발광 개구(OP_E2), 제3 발광 개구(OP_E3), 및 제4 발광 개구에 관한 설명은 제1 발광 개구(OP_E1)에 관한 설명과 실질적으로 동일하므로 이에 관한 설명은 생략하기로 한다.
각 발광 개구(OP_E)의 형상은 평면상 육각형일 수 있다. 또는, 도 21 및 도 22의 경우와 같이, 각 발광 개구(OP_E)의 형상은 평면상 팔각형일 수 있다. 또는, 도 23 및 도 24의 경우와 같이, 각 발광 개구(OP_E)의 형상은 평면상 원일 수도 있다. 또한, 각 발광 개구(OP_E)의 폭은 각 발광부(EMA)의 폭보다 클 수 있다. 예를 들어, 제1 발광 개구(OP_E1)의 일측의 폭은 제1 발광부(EMA1)의 일측의 보다 클 수 있다. 또한, 제1 발광 개구(OP_E1)의 타측의 폭은 제1 발광부(EMA1)의 타측의 폭보다 클 수 있다. 따라서, 각 발광 개구(OP_E)의 일부는 각 발광부(EMA)와 중첩하고, 각 발광부(EMA)는 각 발광 개구(OP_E)와 완전히 중첩할 수 있다. 제2 발광 개구(OP_E2), 제3 발광 개구(OP_E3), 및 제4 발광 개구의 폭에 관한 설명은 제1 발광 개구(OP_E1)의 폭에 관한 설명과 실질적으로 동일하므로 이에 관한 설명은 생략하기로 한다.
광 감지부(RA) 상에는 그에 중첩하는 차광 개구(OP_P) 및 차광 개구(OP_P) 상에 그에 중첩하는 광학 홀(LH)을 구비할 수 있다. 차광 개구(OP_P) 및 광학 홀(LH)은 각 광 감지부(RA)와 중첩하여 광 감지부(RA)에 입사하는 광을 제3 방향(Z)으로 통과시킬 수 있다. 각 차광 개구(OP_P)의 형상은 평면상 육각형일 수 있다. 각 차광 개구(OP_P)의 폭은 각 광 감지부(RA)의 폭보다 클 수 있다. 예를 들어, 제1 방향(X)에서의 차광 개구(OP_P)의 일측의 폭은 광 감지부(RA)의 일측의 폭보다 클 수 있다. 따라서, 각 광 감지부(RA)는 각 차광 개구(OP_P)와 완전히 중첩할 수 있다.
차광 개구(OP_P)의 형상은 평면상 육각형일 수 있다. 또는, 도 21 및 도 22의 경우와 같이, 차광 개구(OP_P)의 형상은 평면상 팔각형일 수 있다. 또는, 도 23 및 도 24의 경우와 같이, 차광 개구(OP_P)의 형상은 평면상 원일 수도 있다. 또한, 차광 개구(OP_P)는 각 광 감지부(RA)의 일측에 인접하게 배치될 수 있다. 일측은 제1 방향(X) 및 제2 방향(Y)과 교차하는 제1 대각선 방향(DR1)의 일측일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 이에 따라, 차광 개구(OP_P)의 적어도 일부는 각 광 감지부(RA)와 중첩할 수 있지만, 차광 개구(OP_P)의 적어도 다른 일부는 뱅크층(160)과 중첩할 수 있다. 다시 말해, 차광 개구(OP_P)의 적어도 다른 일부는 각 광 감지부(RA)와 비중첩할 수 있다. 이에 따라, 차광 개구(OP_P)는 제3 발광부(EMA3)보다 제1 발광부(EMA1)에 인접하게 배치될 수 있다. 또한, 차광 개구(OP_P)는 제2 발광부(EMA2)보다 제4 발광부(EMA4)에 인접하게 배치될 수 있다.
광학 홀(LH)은 차광 개구(OP_P) 상에 광 감지부(RA)의 타측에 차광 패턴(SPT)에 의해 형성될 수 있다. 차광 패턴(SPT)은 차광 개구(OP_P)의 제1 대각선 방향(DR1)의 타측에 인접하게 배치될 수 있다. 이에 따라, 차광 패턴(SPT)의 일부는 차광 개구(OP_P)와 중첩하고, 차광 패턴(SPT)의 다른 일부는 차광 개구(OP_P)와 중첩하지 않을 수 있다. 또한, 광학 홀(LH)은 차광 개구(OP_P)와 완전히 중첩하고, 차광 개구(OP_P)의 일부는 광학 홀(LH)과 중첩하지 않을 수 있다. 또한, 광학 홀(LH)의 형상은 평면상 육각형일 수 있다. 또는, 도 21 및 도 22의 경우와 같이, 광학 홀(LH)의 형상은 평면상 팔각형일 수 있다. 또는, 도 23 및 도 24의 경우와 같이, 광학 홀(LH)의 형상은 평면상 원일 수도 있다.
차광 패턴(SPT)은 광 감지부(RA)를 둘러싸는 형상일 수 있다. 예를 들어, 차광 패턴(SPT)의 형상은 육각형 모양의 일부일 수 있다. 차광 패턴(SPT)은 광학 홀(LH)의 형상이 평면상 육각형을 갖도록 차광 개구(OP_P)를 덮는 형상일 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니고, 광학 홀(LH)의 형상이 평면상 육각형을 갖는 경우, 차광 패턴(SPT)은 다양한 형상을 가질 수도 있다. 또는, 도 21 및 도 22의 경우와 같이, 차광 패턴(SPT)은 광학 홀(LH)의 형상이 평면상 팔각형을 갖도록 차광 개구(OP_P)를 덮는 형상일 수 있다. 또는, 도 23 및 도 24의 경우와 같이, 차광 패턴(SPT)은 광학 홀(LH)의 형상이 평면상 원을 갖도록 차광 개구(OP_P)를 덮는 형상일 수 있다.
이에 따라, 광학 홀(LH)은 각 광 감지부(RA)의 일측에 인접하게 배치될 수 있다. 일측은 제1 방향(X) 및 제2 방향(Y)과 교차하는 제1 대각선 방향(DR1)일 수 있다. 즉, 광학 홀(LH)은 각 광 감지부(RA)의 일측에 인접하게 배치된 차광 개구(OP_P)의 타측에 배치될 수 있다. 이에 따라, 광학 홀(LH)의 적어도 일부는 각 광 감지부(RA)와 중첩할 수 있지만, 광학 홀(LH)의 적어도 다른 일부는 뱅크층(160)과 중첩할 수 있다. 다시 말해, 광학 홀(LH)의 적어도 다른 일부는 각 광 감지부(RA)와 비중첩할 수 있다.
본 실시예의 경우에도, 차광 개구(OP_P)의 중심을 광 감지부(RA)의 일 측에 인접하게 배치하고, 별도의 차광 패턴(SPT)을 광 감지부(RA)의 타측에 인접하게 배치함으로써, 차광 패턴(SPT)을 통해 광 감지부(RA)에 입사되는 지문 감지 영역(LR)을 조절할 수 있다. 이에 따라 광학 홀(LH)의 면적을 줄일 수 있고, 표시 장치(1)의 지문 감지의 정확도를 높일 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
LNS: 렌즈
30: 고정핀
50: 레진 공급부
60: 자기장 생성부
70: 모터부
40: 커버 윈도우
300: 제어부
RA: 광 감지부
OP_P: 차광 개구
OP_E: 발광 개구
LH: 광학 홀
LR: 지문 감지 영역
LS: 차광층
SPT: 차광 패턴

Claims (20)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 배치되며, 제1 광을 발광하는 제1 발광부;
    상기 기판 상에 배치되며, 제2 광을 발광하는 제2 발광부;
    상기 기판 상에 배치되며, 제3 광을 발광하는 제3 발광부;
    상기 기판 상에 배치되며, 입사되는 광을 감지하는 광 감지부;
    상기 광 감지부와 중첩하는 차광 개구를 갖는 차광층;
    상기 제1 발광부 상에 배치되며, 상기 제1 광을 투과시키고, 상기 제2 광과 상기 제3 광을 차단하는 제1 컬러 필터;
    상기 제2 발광부 상에 배치되며, 상기 차광 개구와 중첩하고, 상기 제2 광을 투과시키고, 상기 제1 광과 상기 제3 광을 차단하는 제2 컬러 필터;
    상기 제3 발광부 상에 배치되며, 상기 제3 광을 투과시키고, 상기 제1 광과 상기 제2 광을 차단하는 제3 컬러 필터; 및
    상기 제2 컬러 필터 상에 배치되며, 상기 차광 개구의 적어도 일부와 중첩하는 제1 차광 패턴을 구비하는 표시 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 차광 패턴은 상기 제1 컬러 필터 또는 상기 제3 컬러 필터와 동일한 물질로 이루어진 표시 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 차광 패턴은 제1 방향으로 연장되고, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 돌출되는 표시 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 차광 패턴 상에 배치되며, 상기 제1 차광 패턴과 중첩하고, 상기 차광 개구의 적어도 일부와 중첩하는 제2 차광 패턴을 더 구비하는 표시 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 차광 패턴은 상기 제1 컬러 필터와 동일한 물질로 이루어지고, 상기 제2 차광 패턴은 상기 제3 컬러 필터와 동일한 물질로 이루어진 표시 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 광은 적색 파장 대역의 광이고, 상기 제2 광은 청색 파장 대역의 광인 표시 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 기판 상에 배치되며, 상기 제1 발광부, 상기 제2 발광부, 상기 제3 발광부, 및 상기 광 감지부를 구획하는 뱅크층을 더 구비하고,
    상기 차광 개구의 적어도 일부는 상기 뱅크층과 중첩하며, 상기 제1 차광 패턴은 상기 뱅크층과 중첩하는 표시 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 차광 개구 중 상기 제1 차광 패턴과 중첩하지 않는 영역을 광학 홀로 정의하고,
    상기 광학 홀의 폭은 상기 차광 개구의 폭보다 작고, 상기 광 감지부의 폭보다 큰 표시 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 광학 홀의 폭은 상기 광 감지부의 폭의 10/7 내지 2배인
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 차광층은
    상기 제1 발광부와 중첩하는 제1 발광 개구; 및
    상기 제2 발광부와 중첩하는 제2 발광 개구를 더 포함하고,
    상기 제1 발광 개구와 상기 차광 개구 사이의 최소 거리는 상기 제1 발광 개구와 상기 제1 차광 패턴 사이의 최소 거리보다 작은 표시 장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 제1 발광 개구의 중심과 상기 차광 개구의 중심 사이의 거리는 상기 제1 발광 개구의 중심과 상기 광 감지부의 중심 사이의 거리보다 큰 표시 장치.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 기판 상에서, 각 발광부마다 배치되는 발광층; 및
    상기 기판 상에서, 각 광 감지부 마다 배치되는 광전 변환층을 포함하고,
    상기 발광층 및 상기 광전 변환층 상에 배치되는 공통 전극을 포함하며,
    상기 광전 변환층은 상기 차광 개구와 중첩하는 표시 장치.
  13. 기판;
    상기 기판 상에 배치되며, 광을 발광하는 복수의 발광부들;
    상기 기판 상에 배치되며, 입사되는 광을 감지하는 복수의 광 감지부들;
    상기 복수의 광 감지부들 상에 배치되며, 각 광 감지부와 중첩하는 차광 개구를 갖는 차광층; 및
    상기 차광층 상에 배치되는 제1 차광 패턴을 구비하고,
    상기 복수의 발광부들은,
    제1 방향에서 상기 복수의 광 감지부들 중에서 어느 한 광 감지부의 일 측에 인접하게 배치되는 제1 발광부; 및
    상기 제1 방향에서 상기 광 감지부의 타 측에 인접하게 배치되는 제2 발광부를 포함하고,
    상기 차광 개구의 중심과 상기 제1 발광부의 중심 사이의 제1 거리는 상기 차광 개구의 중심과 상기 제2 발광부의 중심 사이의 제2 거리보다 작고,
    상기 제2 거리는 상기 제1 차광 패턴의 중심과 상기 제1 발광부의 중심 사이의 제3 거리보다 큰 표시 장치.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 제1 차광 패턴은 상기 차광 개구의 적어도 일부와 중첩하고, 상기 제1 차광 패턴은 상기 광 감지부와 비중첩하는 표시 장치.
  15. 제13 항에 있어서,
    상기 차광 개구의 중심과 상기 광 감지부의 중심 사이의 제4 거리는 상기 광 감지부의 폭보다 작은 표시 장치.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 제4 거리는 상기 광 감지부의 폭의 4/7 미만인 표시 장치.
  17. 제13 항에 있어서,
    상기 제1 차광 패턴과 상기 차광 개구가 중첩하는 제6 거리는 상기 광 감지부의 폭보다 작은 표시 장치.
  18. 제13 항에 있어서,
    상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향에서 상기 복수의 광 감지부들 중에서 어느 한 광 감지부의 일 측에 인접하게 배치되는 제3 발광부; 및
    상기 제2 방향에서 상기 광 감지부의 타 측에 인접하게 배치되는 제4 발광부를 포함하고,
    상기 차광 개구의 중심과 상기 제3 발광부의 중심 사이의 거리는 상기 차광 개구의 중심과 상기 제4 발광부의 중심 사이의 거리보다 작고,
    상기 제1 차광 패턴은 상기 제2 방향에서 상기 차광 개구의 적어도 일부와 중첩하는 표시 장치.
  19. 기판;
    상기 기판 상에 배치되며, 제1 광을 발광하는 제1 발광부;
    상기 기판 상에 배치되며, 제2 광을 발광하는 제2 발광부;
    상기 기판 상에 배치되며, 제3 광을 발광하는 제3 발광부;
    상기 기판 상에 배치되며, 입사되는 광을 감지하는 광 감지부;
    상기 광 감지부와 중첩하는 차광 개구를 갖는 차광층;
    상기 제1 발광부 상에 배치되며, 상기 제1 광을 투과시키고, 상기 제2 광과 제3 광을 차단하는 제1 컬러 필터;
    상기 제2 발광부 상에 배치되며, 상기 차광 개구와 중첩하고, 상기 제2 광을 투과시키고, 상기 제1 광과 상기 제3 광을 차단하는 제2 컬러 필터;
    상기 제3 발광부 상에 배치되며, 상기 제3 광을 투과시키고, 상기 제1 광과 상기 제2 광을 차단하는 제3 컬러 필터; 및
    상기 차광층 상에 배치되며, 상기 차광 개구의 적어도 일부와 중첩하는 제1 차광 패턴; 및
    상기 제1 차광 패턴 상에 배치되며, 상기 제1 차광 패턴과 중첩하는 제2 차광 패턴을 구비하는 표시 장치.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 제1 차광 패턴은 상기 제1 컬러 필터와 동일한 물질로 이루어지고, 상기 제2 차광 패턴은 상기 제3 컬러 필터와 동일한 물질로 이루어진 표시 장치.
KR1020220135361A 2022-10-20 2022-10-20 표시 장치 KR20240055916A (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220135361A KR20240055916A (ko) 2022-10-20 2022-10-20 표시 장치
US18/225,251 US20240237475A9 (en) 2022-10-20 2023-07-24 Display device
CN202311364161.4A CN117917776A (zh) 2022-10-20 2023-10-20 显示装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220135361A KR20240055916A (ko) 2022-10-20 2022-10-20 표시 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20240055916A true KR20240055916A (ko) 2024-04-30

Family

ID=90730065

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220135361A KR20240055916A (ko) 2022-10-20 2022-10-20 표시 장치

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR20240055916A (ko)
CN (1) CN117917776A (ko)

Also Published As

Publication number Publication date
CN117917776A (zh) 2024-04-23
US20240138229A1 (en) 2024-04-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20230109051A1 (en) Display device
US20230118413A1 (en) Display device
KR20240055916A (ko) 표시 장치
US20240237475A9 (en) Display device
CN219698379U (zh) 显示装置
EP4164360A1 (en) Display device and method of manufacturing the same
US20230320171A1 (en) Display device
US20230083612A1 (en) Display device
CN219108131U (zh) 显示装置
CN219679165U (zh) 显示装置
KR20230143228A (ko) 표시 장치
US20240231518A9 (en) Display device
US20240134471A1 (en) Display device
US20230320161A1 (en) Display device including sensors
US20230329073A1 (en) Display device
US20230345795A1 (en) Display device including a partition
KR20230143638A (ko) 표시 장치
KR20230144680A (ko) 표시 장치
KR20230154344A (ko) 표시 장치
KR20230050498A (ko) 표시장치
KR20240098250A (ko) 표시 장치
KR20230144682A (ko) 표시 장치
KR20230159656A (ko) 표시 장치
KR20230151587A (ko) 표시 장치
KR20240051006A (ko) 표시 장치 및 이를 포함하는 모바일 전자 장치