KR20240063192A - 디스플레이 내장형 용량성 지문 센서 - Google Patents

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Abstract

용량성 지문 센서는 디스플레이에 통합되도록 구성된다. 용량성 지문 센서는 복수의 송신기 전극들을 포함한다. 각각의 개별 송신기 전극은, 센서 스택의 제 1 금속 층에 형성되고 디스플레이의 픽셀들 사이에 배치되는 적어도 하나의 송신기 전도체를 포함한다. 용량성 지문 센서는 복수의 수신기 전극들을 더 포함한다. 각각의 개별 수신기 전극은, 센서 스택의 제 2 금속 층에 형성되고 디스플레이의 픽셀들 사이에 배치되는 적어도 하나의 수신기 전도체를 포함한다. 수신기 전극들은 송신기 전극들과는 상이한 배향을 갖는다.

Description

디스플레이 내장형 용량성 지문 센서
관련 출원들에 대한 상호참조
본 출원은 2021년 9월 28일자로 출원된 미국 가특허출원 제63/249,472호의 이익을 주장하는, 2022년 9월 22일자로 출원된 미국 정규 특허출원 제17/934,474호에 대한 이익을 주장하며, 이들의 각각은 본 명세서에 참조에 의해 통합된다.
기술분야
개시된 실시형태들은 일반적으로 센서들에 관한 것으로, 더 구체적으로는, 디스플레이 내에 통합될 수도 있는 용량성 지문 및 터치 센서들에 관한 것이다.
지문 센서 디바이스들 뿐만 아니라 터치 센서 디바이스들 (예컨대, 터치패드 센서들, 터치 스크린 디스플레이들 등) 을 포함하는 입력 디바이스들이 다양한 전자 시스템들에서 사용된다.
터치 센서 디바이스들은 통상적으로, 표면에 의해 종종 경계표시되는 감지 영역을 포함하며, 여기서, 터치 센서 디바이스는, 통상적으로, 사용자로 하여금 전자 시스템과 상호작용하기 위해 사용자 입력을 제공하게 하는 목적들을 위해, 하나 이상의 입력 오브젝트들의 포지션 정보 (예컨대, 존재, 위치, 및/또는 모션) 를 결정한다. 지문 센서 디바이스들은 또한 통상적으로, 지문 센서 디바이스가 통상적으로 사용자 인증 또는 식별에 관한 목적들을 위해, 지문 정보 (예컨대, 전체 또는 부분 지문 패턴의 이미지들, 융선(ridge)들 또는 특징점 (minutia) 와 같은 지문 특징들 등) 를 결정하는 감지 영역을 포함한다.
따라서, 터치 센서 디바이스들 및 지문 센서 디바이스들은 전자 시스템에 대한 인터페이스들을 제공하는데 사용될 수도 있다. 예를 들어, 터치 센서 디바이스들 및 지문 센서 디바이스들은 (노트북 또는 데스크탑 컴퓨터들에 통합되거나 그에 주변기기인 불투명 터치패드들 및 지문 판독기들과 같은) 더 대형의 컴퓨팅 시스템들을 위한 입력 디바이스들로서 종종 사용된다. 터치 센서 디바이스들 및 지문 센서들은 또한 종종, 모바일 디바이스들, 예컨대, 스마트폰들 및 태블릿들과 같은 더 소형의 컴퓨팅 시스템들에서 사용된다.
지문 정보를 캡처하도록 설계된 지문 센서 디바이스들은 통상적으로, 손가락과 같은 입력 오브젝트의 존재 또는 포지션 정보를 몇몇 방식들로 검출하도록 설계되는 터치 센서 디바이스들과는 상이하다. 가장 주목하게는, 지문 정보를 캡처하는 것은 통상적인 터치 센서보다 훨씬 더 작은 구조들을 샘플링하는 것을 수반한다. 터치 센서가 (예컨대, 사이즈가 대략 5mm 이상 정도의) 전체 손가락 끝을 샘플링하도록 설계될 수 있지만, 지문 센서는 (예컨대, 사이즈가 대략 500 미크론 이하 정도의) 손가락 끝 표면 상의 개별 표면 변동들을 샘플링하도록 설계될 수도 있다. 결과적으로, 지문 센서는 통상적으로, 터치 센서보다 훨씬 더 높은 공간 밀도의 감지 엘리먼트들을 갖는다.
일 실시형태는, 디스플레이에 통합되도록 구성되는 용량성 센서를 제공한다. 용량성 지문 센서는 복수의 송신기 전극들을 포함한다. 각각의 개별 송신기 전극은, 센서 스택의 제 1 금속 층에 형성되고 디스플레이의 픽셀들 사이에 배치되는 적어도 하나의 송신기 전도체들을 포함한다. 용량성 지문 센서는 복수의 수신기 전극들을 더 포함한다. 각각의 개별 수신기 전극은, 센서 스택의 제 2 금속 층에 형성되고 디스플레이의 픽셀들 사이에 배치되는 적어도 하나의 수신기 전도체를 포함한다. 수신기 전극들은 송신기 전극들과는 상이한 배향을 갖는다.
다른 실시형태는, 터치 센서 및 용량성 센서를 포함하는 디스플레이를 갖는 입력 디바이스를 제공한다. 디스플레이는 층 스택의 복수의 디스플레이 층들로부터 형성된다. 터치 센서는 복수의 제 1 터치 센서 전극들 및 복수의 제 2 터치 센서 전극들을 포함한다. 복수의 제 1 터치 센서 전극들의 각각은 센서 스택의 제 1 금속 층에 배치된 전도체들로부터 형성되고, 복수의 제 2 터치 센서 전극들의 각각은 센서 스택의 제 1 금속 층에 배치된 전도체들로부터 그리고 센서 스택의 제 2 금속 층에 배치된 전도체들로부터 형성된다. 센서 스택은, 층 스택에서의 디스플레이 층들의 상부 상에 배치된다. 지문 센서는 센서 스택의 제 1 금속 층에 배치된 전도체들로부터 형성된 복수의 제 1 지문 센서 전극들 및 센서 스택의 제 2 금속 층에 배치된 전도체들로부터 형성된 복수의 제 2 지문 센서 전극들을 포함한다.
다른 실시형태는 용량성 센서를 제조하는 방법을 포함한다. 그 방법은 센서 스택의 제 1 금속 층에 복수의 제 1 전도체들을 형성하는 단계, 센서 스택에서의 제 1 금속 층의 상부 상에 절연 층을 형성하는 단계, 및 제 2 금속 층에 복수의 제 2 전도체들을 형성하는 단계를 포함하고, 제 2 금속 층은 절연 층의 상부 상에 형성된다. 그 방법은 복수의 제 1 전도체들 및 복수의 제 2 전도체들을 프로세싱 시스템에 연결하는 단계를 더 포함한다. 제 1 전도체들은 용량성 지문 센서의 송신기 전극들 또는 수신기 전극들 중 어느 하나를 형성하고, 제 2 전도체들은 제 1 전도체들에 의해 형성되지 않은 송신기 전극들 또는 수신기 전극들 중 다른 하나를 형성한다. 프로세싱 시스템은 수신기 전극들에 대해 복수의 송신기 전극들을 변조하고 용량성 지문 센서의 감지 영역에서의 입력 또는 입력의 결여 (lack) 를 나타내는 전기 신호들을 생성하도록 구성된다.
도 1 은 특정 실시형태들에 따른, 터치 센서를 갖는 입력 디바이스의 일 예의 블록 다이어그램이다.
도 2 는 특정 실시형태들에 따른, 지문 센서를 갖는 입력 디바이스의 일 예의 블록 다이어그램이다.
도 3 은 특정 실시형태들에 따른, 용량성 감지 전극들 및 제어 회로의 일 예의 블록 다이어그램이다.
도 4 는, 특정 실시형태들에 따른, 터치 센서 및 지문 센서를 갖는 전자 디바이스의 디스플레이의 활성 영역을 예시한 개략 다이어그램이다.
도 5 는, 특정 실시형태들에 따른, 결합된 OLED 디스플레이, 터치 센서 및 지문 센서에 대한 층 스택을 예시한다.
도 6a 및 도 6b 는 특정 실시형태들에 따른, OLED 디스플레이의 컬러 서브-픽셀 배열들의 구성들의 예들을 예시한다.
도 7a 내지 도 7e 는 특정 실시형태들에 따른, 지문 센서를 갖는 OLED 디스플레이의 부분들의 예들을 예시한다.
도 8 은 터치 센서 및 지문 센서를 갖는 전자 디바이스의 OLED 디스플레이의 활성 영역의 일부분의 평면도 및 단면도를 예시한다.
도 9 는 터치 센서 및 지문 센서를 갖는 전자 디바이스의 디스플레이의 활성 영역의 부분들의 상세도들을 예시한다.
도 10 은 특정 실시형태들에 따른, 용량성 지문 센서 및 터치 센서를 형성하기 위한 방법을 예시한다.
도 11a 및 도 11b 는 용량성 지문 센서 및 터치 센서에 대한 금속 메시 센서 층의 개별 와이어 트레이스들을 위한 대안적인 라우팅 방식들의 평면도들을 예시한다.
다음의 상세한 설명은 본질적으로 예시적이며 본 발명 또는 본 발명의 적용 및 용도를 제한하도록 의도되지 않는다. 더욱이, 선행하는 기술분야, 배경기술, 도면의 간단한 설명, 다음의 상세한 설명, 또는 첨부된 요약에서 제시된, 임의의 표현된 또는 암시된 이론에 의해 구속될 의도는 없다.
용어 "~ 와 커플링된" 은, 그 파생어들과 함께, 그리고 용어 "~ 에 연결된" 은, 그 파생어들과 함께, 청구항들을 포함하여 본 명세서에서 사용될 수도 있다. "커플링된" 또는 "연결된" 은 다음 중 하나 이상을 의미할 수도 있다: "커플링된" 또는 "연결된" 은 2개 이상의 엘리먼트들이 직접적인 물리적 또는 전기적 접촉 상태에 있음을 의미할 수도 있고; "커플링된" 또는 "연결된" 은 또한 2개 이상의 엘리먼트들이 간접적으로 서로 연결됨 (예컨대, 물리적으로 접촉하지는 않지만 여전히 서로 협력하거나 상호작용함) 을 의미할 수도 있으며, 하나 이상의 다른 엘리먼트들이 서로 커플링되거나 연결되는 것으로 일컬어지는 엘리먼트들 사이에 커플링되거나 연결됨을 의미할 수도 있다.
도 1 은 예시적인 입력 디바이스 (100) 의 블록 다이어그램이다. 입력 디바이스 (100) 는 전자 시스템 (도시 안됨) 에 입력을 제공하도록 구성될 수도 있다. 본 문서에서 사용된 바와 같이, 용어 "전자 시스템" (또는 "전자 디바이스") 은 정보를 전자적으로 프로세싱할 수 있는 임의의 시스템을 광범위하게 지칭한다. 전자 시스템들의 일부 비제한적인 예들은 데스크탑 컴퓨터들, 랩탑 컴퓨터들, 넷북 컴퓨터들, 태블릿들 - 폴더블 태블릿들을 포함함 -, 웹 브라우저들, e-북 판독기들, 개인용 디지털 보조기들 (PDA들), 및 웨어러블 컴퓨터들 (예컨대, 스마트 워치들 및 활동 추적기 디바이스들) 과 같은 모든 사이즈들 및 형상들의 개인용 컴퓨터들을 포함한다. 전자 시스템들의 추가적인 예들은, 입력 디바이스 (100) 를 포함하는 물리적 키보드들 및 별도의 조이스틱들 또는 키 스위치들과 같은 복합 입력 디바이스들을 포함한다. 전자 시스템들의 추가의 예들은 데이터 입력 디바이스들 (리모트 컨트롤들 및 마우스들을 포함함), 및 데이터 출력 디바이스들 (디스플레이 스크린들 및 프린터들을 포함함) 과 같은 주변기기들을 포함한다. 다른 예들은 원격 단말기들, 키오스크들, 및 비디오 게임 머신들 (예컨대, 비디오 게임 콘솔들, 휴대용 게이밍 디바이스들 등) 을 포함한다. 다른 예들은 통신 디바이스들 (폴더블 및 롤러블 (rollable) 스마트 폰들을 포함하는 스마트 폰들과 같은 셀룰러 폰들을 포함함), 및 미디어 디바이스들 (레코더들, 편집기들, 및 플레이어들, 예컨대, 텔레비전들, 셋탑 박스들, 뮤직 플레이어들, 디지털 포토 프레임들, 및 디지털 카메라들을 포함함) 을 포함한다. 부가적으로, 전자 시스템은 입력 디바이스에 대한 호스트 또는 슬레이브일 수 있다.
입력 디바이스 (100) 는 전자 시스템의 물리적 부분으로서 구현될 수 있거나, 또는 전자 시스템으로부터 물리적으로 분리될 수 있다. 적절하게, 입력 디바이스 (100) 는 버스들, 네트워크들, 및 다른 유선 또는 무선 상호접속부들 중 임의의 하나 이상을 사용하여 전자 시스템의 부분들과 통신할 수도 있다. 예들은 I2C, SPI, PS/2, 범용 직렬 버스 (USB), 블루투스, RF, 및 IRDA 를 포함한다.
도 1 에서, 터치 센서 (102) 가 입력 디바이스 (100) 에 포함된다. 터치 센서 (102) 는 감지 영역 (104) 에서 하나 이상의 입력 오브젝트들 (106) 에 의해 제공되는 입력을 감지하도록 구성된 하나 이상의 감지 엘리먼트들을 포함한다. 입력 오브젝트들의 예들은 손가락들, 스타일러스들, 및 손들을 포함한다. 감지 영역 (104) 은, 입력 디바이스 (100) 가 사용자 입력 (예컨대, 하나 이상의 입력 오브젝트들에 의해 제공되는 사용자 입력) 을 검출할 수 있는 터치 센서 (102) 위의, 주위의, 내부의 및/또는 근처의 임의의 공간을 포괄한다. 특정 감지 영역들의 사이즈들, 형상들, 및 위치들은 실시형태마다 변할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 감지 영역 (104) 은, 신호 대 노이즈 비들이 충분히 정확한 오브젝트 검출을 방지할 때까지 입력 디바이스 (100) 의 표면으로부터 하나 이상의 방향들로 공간 내로 연장된다. 일부 실시형태들에서, 이러한 감지 영역 (104) 이 특정 방향으로 연장되는 거리는 밀리미터 미만, 수 밀리미터, 센티미터, 또는 그 초과 정도일 수도 있고, 사용되는 감지 기술의 타입 및 원하는 정확도에 따라 현저히 변할 수도 있다. 따라서, 일부 실시형태들은 입력 디바이스 (100) 의 임의의 표면들과의 비접촉, 입력 디바이스 (100) 의 입력 표면 (예컨대, 터치 표면) 과의 접촉, 인가된 힘 또는 압력의 일부 양과 조합한 입력 디바이스 (100) 의 입력 표면과의 접촉, 및/또는 이들의 조합을 포함하는 입력을 감지한다. 일부 실시형태들에서, 입력 표면들은, 센서 엘리먼트들이 그 안에 또는 그 위에 포지셔닝되는 센서 기판들의 표면들에 의해, 또는 센서 엘리먼트들 위에 포지셔닝되는 면 시트(face sheet)들 또는 다른 커버 층들에 의해 제공될 수도 있다.
입력 디바이스 (100) 는 감지 영역 (104) 에서 사용자 입력을 검출하기 위해 센서 컴포넌트들과 감지 기술들의 임의의 적합한 조합을 활용할 수도 있다. 일부 구현들은 입력을 검출하기 위해 다중의 감지 엘리먼트들의 어레이들 또는 다른 규칙적인 또는 불규칙적인 패턴들을 활용한다. 입력 디바이스 (100) 가 사용할 수도 있는 예시적인 감지 기법들은 용량성 감지 기법들, 광학 감지 기법들, 음향 (예컨대, 초음파) 감지 기법들, 압력 기반 (예컨대, 압전) 감지 기법들, 저항성 감지 기법들, 열 감지 기법들, 유도성 감지 기법들, 탄성 감지 기법들, 자기 감지 기법들, 및/또는 레이더 감지 기법들을 포함한다. 입력 디바이스 (100) 는, 예를 들어, 감지 신호로서 지칭되는 전압 또는 전류가 전기장을 생성하기 위해 인가되는 용량성 기법들을 사용하는 터치 센서 (102) 를 포함한다. 인근의 입력 오브젝트들은 전기장의 변화들을 야기하고, 결과적인 신호로서 지칭되는 전압, 전류 등의 변화들로서 검출될 수도 있는 용량성 커플링의 검출가능한 변화들을 생성한다. 센서 (102) 는, 예를 들어, 용량성 감지 엘리먼트들로서 활용되는 센서 전극들 (352, 354) (도 3) 을 포함한다.
하나의 예시적인 기법은 센서 전극들 사이의 용량성 커플링의 변화들에 기초하여 "상호 커패시턴스" (또는 "트랜스커패시턴스") 감지 방법들을 활용한다. 센서 전극들 근처의 입력 오브젝트는 센서 전극들 사이의 전기장을 변경할 수도 있고, 따라서, 측정된 용량성 커플링을 변경할 수도 있다. 트랜스커패시티브 감지 방법은 하나 이상의 송신기 센서 전극들 (또한 "송신기 전극들") 과 하나 이상의 수신기 센서 전극들 (또한 "수신기 전극들") 사이의 용량성 커플링을 검출함으로써 동작할 수도 있다. 송신기 센서 전극들은 하나 이상의 송신기 신호들을 송신하기 위해 레퍼런스 전압에 대해 변조될 수도 있다. 수신기 센서 전극들은 하나 이상의 결과적인 신호들의 수신을 용이하게 하기 위해 레퍼런스 전압에 대해 실질적으로 일정하게 유지될 수도 있다. 레퍼런스 전압은 실질적으로 일정한 전압 또는 시스템 접지일 수도 있다. 송신기 전극들은, 송신기 신호들을 송신하고 결과적인 신호들의 수신을 용이하게 하기 위해 수신기 전극들에 대해 변조된다. 결과적인 신호는 하나 이상의 송신기 신호들에, 및/또는 환경적 간섭 또는 다른 전자기 신호들의 하나 이상의 소스들에 대응하는 효과(들)를 포함할 수도 있다. 하나 이상의 입력 오브젝트들이 센서의 감지 영역에 존재할 때, 결과적인 신호는 또한, 하나 이상의 입력 오브젝트들에 대응하는 효과(들)를 포함할 수도 있다.
입력 디바이스 (100) 는 프로세싱 시스템 (110) 을 포함한다. 프로세싱 시스템 (110) 은 하나 이상의 집적 회로들 (IC들) 및/또는 다른 회로부 컴포넌트들의 부분들 또는 전부를 포함한다. 프로세싱 시스템 (110) 은 터치 센서 (102) 에 커플링되고 (또는 커플링하도록 구성되고), 터치 센서 (102) 의 감지 하드웨어를 사용하여 감지 영역 (104) 에서의 입력을 검출하도록 구성된다. 일부 실시형태들에서, 프로세싱 시스템 (110) 은 펌웨어 코드, 소프트웨어 코드 등과 같은 전자적으로 판독가능한 명령들을 포함한다. 프로세싱 시스템 (110) 은 센서 (102) 의 물리적 부분으로서 구현될 수 있거나, 또는 센서 (102) 로부터 물리적으로 분리될 수 있다. 프로세싱 시스템 (110) 의 구성요소 컴포넌트들은 함께 위치될 수도 있거나, 또는 서로 물리적으로 분리되게 위치될 수도 있다. 예를 들어, 입력 디바이스 (100) 는 컴퓨팅 디바이스에 커플링된 주변기기일 수도 있고, 프로세싱 시스템 (110) 은 컴퓨팅 디바이스의 중앙 프로세싱 유닛 및 중앙 프로세싱 유닛 (CPU) 으로부터 분리된 연관된 펌웨어를 갖는 하나 이상의 IC들 상에서 구동하도록 구성된 소프트웨어를 포함할 수도 있다. 다른 예로서, 입력 디바이스 (100) 는 모바일 디바이스에 물리적으로 통합될 수도 있고, 프로세싱 시스템 (110) 은 모바일 디바이스의 메인 프로세서의 부분인 회로들 및 펌웨어를 포함할 수도 있다. 프로세싱 시스템 (110) 은 입력 디바이스 (100) 를 구현하는데 전용될 수도 있거나, 또는 디스플레이 스크린들을 동작시키는 것, 햅틱 액추에이터들을 구동하는 것 등과 같은 다른 기능들을 수행할 수도 있다.
프로세싱 시스템 (110) 은 감지 영역 (104) 에서의 입력 (또는 입력의 결여) 을 나타내는 전기 신호들을 생성하기 위해 입력 디바이스 (100) 의 감지 엘리먼트(들)를 동작시킬 수도 있다. 프로세싱 시스템 (110) 은, 전자 시스템에 제공되는 정보를 생성함에 있어서 전기 신호들에 대해 임의의 적절한 양의 프로세싱을 수행할 수도 있다. 예를 들어, 프로세싱 시스템 (110) 은 센서 전극들로부터 획득된 아날로그 전기 신호들을 디지털화할 수도 있다. 다른 예로서, 프로세싱 시스템 (110) 은 필터링 또는 다른 신호 컨디셔닝을 수행할 수도 있다. 또 다른 예로서, 프로세싱 시스템 (110) 은, 정보가 전기 신호들과 베이스라인 사이의 차이를 반영하도록, 베이스라인을 감산하거나 그렇지 않으면 처리 (account) 할 수도 있다. 더 추가의 예들로서, 프로세싱 시스템 (110) 은 포지션 정보를 결정하고, 입력들을 커맨드들로서 인식하고, 필기를 인식하고, 생체인식 샘플들을 매칭하는 등을 할 수도 있다.
터치 센서 (102) 는 감지 영역 (104) 내의 입력 오브젝트 (106) 의 포지션 정보를 검출하도록 구성된다. 감지 영역 (104) 은 입력 오브젝트보다 더 큰 면적을 갖는 입력 표면을 포함할 수도 있다. 터치 센서 (102) 는, 입력 표면에 대한 터치의 위치를 검출하도록 구성된 분해능을 갖는 용량성 감지 엘리먼트들과 같은 감지 엘리먼트들의 어레이를 포함할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 터치 감지 엘리먼트들의 피치 또는 터치 감지 엘리먼트들의 인접한 쌍 사이의 스페이싱은 2 와 6 mm 사이이지만, 다른 지오메트리들이 적합할 수도 있음이 인식될 것이다.
도 2 는, 예컨대, 입력 디바이스 (100) 의 지문 센서 (202) 를 예시한다. 특정 실시형태들에서, 지문 센서 (202) 는, 본 명세서에서 추가로 설명되는 바와 같이 디스플레이 및/또는 터치 센서 (102) 에 의해 점유되는 영역 내에 통합될 수도 있다. 다른 실시형태들에서, 지문 센서 (202) 는 터치 센서 (102) 로부터 물리적으로 분리될 수도 있다.
지문 센서 (202) 는 손가락 (204) 으로부터 지문을 캡처하도록 구성된다. 지문 센서 (202) 는, 센서 (202) 에 걸쳐 배치되거나 스와이핑될 지문에 대한 입력 표면을 제공하는 커버 층 (206) 아래에 배치된다. 커버 층 (206) 은, 일부 실시형태들에서, 더 큰 센서, 예컨대, 입력 디바이스 (100) 의 터치 센서 (102) 및/또는 디스플레이 전체에 걸쳐 연장될 수 있다. 지문 센서 (202) 의 감지 영역 (208) 은 전체 지문보다 사이즈가 크거나, 작거나, 또는 유사한 입력 표면을 포함할 수도 있다. 지문 센서 (202) 는 손가락 (204) 의 표면 변동들을 검출하도록 구성된 해상도를 갖는 감지 엘리먼트들, 예를 들어, 용량성 감지 엘리먼트들의 어레이를 갖고, 지문 센서 (202) 는 통상적으로, 도 1 의 터치 센서 (102) 보다 더 높은 해상도를 갖는다. 일부 실시형태들에서, 지문 감지 엘리먼트들의 피치 또는 지문 감지 엘리먼트들의 인접한 쌍 사이의 스페이싱은 10 과 100 미크론 사이이지만, 다른 지오메트리들이 적합할 수도 있음이 인식될 것이다.
터치 센서와 유사하게, 지문 센서 (202) 는 트랜스커패시티브 또는 절대 커패시턴스 감지 기법들을 사용하여 동작될 수도 있다. 지문 센서 (202) 는 프로세싱 시스템 (110) 의 제어 하에 동작할 수도 있으며, 이는 터치 센서 (102) (존재하는 경우) 를 위해 사용된 동일한 프로세싱 시스템일 수도 있거나 상이한 프로세싱 시스템일 수도 있다.
도 3 을 참조하면, 입력 디바이스 (100) 는, 특정 실시형태들에서, 용량성 터치 감지 및/또는 지문 감지를 용이하게 하기 위한 전극들을 포함한다. 예를 들어, 프로세싱 시스템 (110) 은 송신기 회로부 (342) 및 수신기 회로부 (344) 를 포함한다. 송신기 회로부 (342) 는 센서 (302) 의 하나 이상의 송신기 센서 전극들 (352) 로 하나 이상의 송신기 신호들 (감지 신호들) 을 송신하도록 구성된 하나 이상의 송신기 회로들 (예컨대, 구동기들 등) 을 포함하며, 여기서, 센서 (302) 는 전술된 터치 센서 (102) 및/또는 지문 센서 (202) 일 수도 있다. 수신기 회로부 (344) 는 터치 센서 (102) 및/또는 지문 센서 (202) 의 하나 이상의 수신기 센서 전극들로 하나 이상의 결과적인 신호들을 수신하도록 구성된 하나 이상의 수신기 회로들 (예컨대, 아날로그 프론트 엔드들, 아날로그-디지털 변환기들 등) 을 포함한다. 송신기 회로부 (342) 는 하나 이상의 송신기 전극들 (352) 에 직접적으로 또는 하나 이상의 중간 전기 컴포넌트들 (예컨대, 멀티플렉서들, 스위치들, 증폭기들 등) 을 통해 커플링될 수도 있다. 마찬가지로, 수신기 회로부 (344) 는 하나 이상의 수신기 전극들 (354) 에 직접적으로 또는 멀티플렉서들, 스위치들, 증폭기들 등과 같은 하나 이상의 중간 전기 컴포넌트들을 통해 커플링될 수도 있다. 입력 디바이스 (100) 가 터치 센서 및 지문 센서 양자 모두를 포함하는 경우, 각각의 센서는 그 자신의 연관된 수신기 회로부 (344) 및 송신기 회로부 (342) 를 가질 수도 있음이 이해될 것이다. 대안적으로, 동일한 수신기 회로부 (344) 및 송신기 회로부 (342) 가 터치 센서 및 지문 회로부 양자 모두를 제어하는데 사용될 수도 있다.
일부 실시형태들에서, 센서 전극들 (352, 354) 중 별도의 센서 전극들은 더 큰 감지 엘리먼트들을 형성하기 위해 함께 오믹 단락될 수도 있다. 예를 들어, 제 1 동작 모드에서, 센서 전극들의 각각은 독립적으로 동작될 수도 있고, 제 2 동작 모드에서, 센서 전극들 중 다중의 센서 전극들은 이들을 함께 오믹 단락시킴으로써 함께 동작될 수도 있다.
도 4 는 디스플레이의 활성 영역 (402) 의 일부분에 지문 센서 (405b) (예컨대, 지문 센서 (202) 일 수 있음) 를 갖는 예시적인 전자 디바이스 (400) 를 예시한다. 단지 예시적으로, 전자 디바이스 (400) 는 폴더블 또는 롤러블 폰과 같은 모바일 폰일 수도 있다. 지문 센서 (405b) 는 용량성 지문 센서이다. 전자 디바이스 (400) 는 터치 센서 (405a) 를 더 포함하며, 이는 디스플레이 (402) 의 활성 영역에서의 터치 센서 (102) 일 수 있다. 예를 들어, 금속 트레이스들과 같은 라우팅 (통신) 전도체들은 터치 센서 (405a) 및 지문 센서 (405b) 를, 하나 이상의 집적 회로들, ASIC들 등일 수도 있는 프로세싱 시스템 (406) 과 연결한다. 라우팅 전도체들은, 터치 센서 (405a) 및 지문 센서 (405b) 를 동작시키고 결과적인 신호들을 프로세싱하기 위한 구동 신호들을 제공한다. 프로세싱 시스템 (406) 은, 다양한 실시형태들에 따라, 터치 센서 (405a) 및 지문 센서 (405b) 의 각각에 대한 별도의 송신기 회로부 및 수신기 회로부를 포함할 수 있다. 다른 실시형태들에서, 프로세싱 시스템은 터치 센서 (405a) 및 지문 센서 (405b) 양자 모두를 위한 결합된 송신기 회로부 및/또는 양자 모두의 센서들을 위한 결합된 수신기 회로부를 포함할 수 있다. 일부 실시형태들에서, 터치 센서 (405a) 및 지문 센서 (405b) 양자 모두를 위한 송신기/수신기 프로세싱 회로부는 터치 구동기 집적 회로 (IC) 또는 터치 디스플레이 구동기 집적 회로 (TDDI) 에 통합될 수도 있다.
또한, 틱셀(tixel)들 (405c) 로서도 또한 지칭될 수도 있는 터치 센서 픽셀 엘리먼트들의 예들이 도시된다. 틱셀들 (405c) 은 반드시 스케일되도록 도시되거나 그들의 실제 형상들로 도시되지는 않는다. 각각의 틱셀 (405c) 은, 전기적으로 공통인 컴포넌트 센서 전극들의 집합 (예컨대, 전기적으로 공통인 전극 전도체들의 집합) 을 형성하기 위해, 개별 전극들에 의해 또는 복수의 컴포넌트 센서 전극들 (예컨대, 다중의 송신기 전극 전도체들 또는 다중의 수신기 전극 전도체들) 을 함께 오믹 단락시키는 것에 의해 형성될 수도 있다. 수신기 전극 전도체들 및 송신기 전극 전도체들은, 예를 들어, 와이어 트레이스들 또는 임의의 다른 적합한 전도체일 수 있다. 각각의 개별 송신기 전극 틱셀은 이웃한 수신기 전극 틱셀들로부터 전기적으로 절연되고, 그 역도 마찬가지이다. 유사하게, 개별 송신기 전극 틱셀들 (405c) 은 제 1 차원, 예컨대, 수평 방향을 따라 다른 이웃한 송신기 전극 틱셀들 (405c) 에 전기적으로 연결될 수 있는 한편, 개별 수신기 전극 틱셀들 (405c) 은 제 2 차원, 예컨대, 수평 방향에 수직인 수직 방향을 따라 다른 이웃한 수신기 전극 틱셀들에 전기적으로 연결될 수 있다. 이웃한 송신기 전극 틱셀들을, 이웃한 수신기 전극 틱셀들이 연결되는 제 2 방향에 수직인 제 1 방향을 따라 연결하는 것은, 예컨대, 도 3 에 도시된 송신기 전극들 (352) 및 수신기 전극들 (354) 또는 균등물의 구성을 제공할 수 있다.
터치 센서 (405a) 및 지문 센서 (405b) 는, 특정 실시형태들에서, 전자 디바이스의 활성 영역 (402) 의 전부 또는 일부에 걸쳐 연장되는 디스플레이 디바이스에서의 디스플레이 스택과 통합되게 형성되는 센서 스택에 의해 제공된다. 터치 센서 (405a) 및 지문 센서 (405b) 뿐만 아니라 전자 디바이스의 활성 영역 (402) 이 xy-평면에 걸쳐 연장되지만 (도 4 에 도시됨), 센서 스택 및 디스플레이 스택은 xy-평면에 수직인 z-방향으로 연장된다 (예컨대, 하기의 도 5 및 도 8 에 도시됨).
디스플레이 스택에 의해 형성된 디스플레이 디바이스는 무기 발광 다이오드 (ILED) 디스플레이, 유기 LED (OLED) 디스플레이, 액정 디스플레이 (LCD), 플라즈마 디스플레이, 전계발광 (EL) 디스플레이, 또는 다른 디스플레이 기술을 포함하여, 사용자에게 시각적 인터페이스를 디스플레이할 수 있는 임의의 적합한 타입의 동적 디스플레이일 수도 있다. 디스플레이는 가요성이거나 강성일 수도 있고, 평면형, 커브드형이거나, 또는 다른 지오메트리들을 가질 수도 있다. 디스플레이는, 시각적 정보를 제공하고/하거나 다른 기능성을 제공하기 위해 디스플레이 픽셀들을 어드레싱하는데 사용될 수도 있는 박막 트랜지스터 (TFT) 회로부를 위한 유리 또는 플라스틱 기판을 포함할 수도 있다. 디스플레이 디바이스는 디스플레이 회로부 위에 그리고 디스플레이 모듈의 내부 층들 위에 배치된, 때때로 "커버 유리" 로서 지칭되는 도 2 의 커버 층 (206) 과 같은 커버 렌즈를 포함할 수도 있으며, 커버 렌즈는 또한, 입력 디바이스 (100) 에 대한 입력 표면을 제공할 수도 있다. 커버 렌즈 재료들의 예들은 화학적으로 경화된 유리와 같은 광학적으로 투명한 비정질 고체들, 및 사파이어와 같은 광학적으로 투명한 결정질 구조들을 포함한다. 부가적으로, 커버 렌즈 재료들은, 집합적으로 커버 렌즈 스택을 형성하는 일련의 층들, 예컨대, 유기 및/또는 무기 층들 (도 5 에서의 501C) 을 포함할 수 있다.
입력 디바이스 (100) 와 디스플레이 디바이스는 물리적 엘리먼트들을 공유할 수도 있다. 예를 들어, 동일한 전기 컴포넌트들 중 일부는, 디스플레이 업데이팅 및 입력 감지 양자 모두를 위해 하나 이상의 디스플레이 전극들을 사용하는 것과 같이, 입력 디바이스 (100) 로의 입력 감지 (터치 또는 지문) 및 시각적 정보의 디스플레이 양자 모두를 위해 활용될 수도 있다. 다른 예로서, 디스플레이 스크린은 (예컨대, 프로세싱 시스템이 TDDI 일 경우) 입력 디바이스와 통신하는 프로세싱 시스템 (110) 에 의해 부분적으로 또는 전체적으로 동작될 수도 있다.
도 5 는, 집합적으로 터치 센서 디스플레이 스택으로서 지칭될 수 있는 디스플레이 스택, 센서 스택, 및 커버 렌즈 스택의 조합에 대한 z-방향 (예컨대, 하부에서 상부로) 으로의 구성의 일 예를 예시한다. 도 5 는 단지 하나의 예시적인 구성일 뿐이고 다양한 다른 구성이 또한 가능함이 인식될 것이다. 도 5 에 예시된 터치 센서 디스플레이 스택은, 예를 들어, 폴더블 모바일 폰 또는 폴더블 태블릿 컴퓨터용 터치 센서 디스플레이 스택일 수 있다.
터치 센서 디스플레이 스택 (500) 은 디스플레이 스택 (501A), 센서 스택 (501B), 및 커버 렌즈 스택 (커버 스택) (501C) 을 포함한다. 디스플레이 스택 (501A) 은 가요성 폴리이미드 기판 상에 형성된 박막 트랜지스터 (TFT) 층 (502) 을 포함한다. TFT 층 (502) 위에, 애노드 (504), OLED 층 (506), 및 캐소드 (508) 가 배치된다. OLED 층 (506) 은 디스플레이 픽셀들을 형성하기 위해 xy-평면에 배열되는, 예를 들어, 적색, 녹색, 및 청색 방출기 영역들을 포함하는 방출 층을 포함한다. 가능한 방출기 영역 구성들의 예들이 도 6a 및 도 6b (이는 하기 본 명세서에서 더 상세히 설명됨) 에 도시된다. 캐소드 (508) 위에, 예를 들어, 8 미크론 정도의 두께일 수 있는 박막 캡슐화 (TFE) 층 (510), 및 예를 들어, 2 미크론 정도의 두께일 수 있는 버퍼 (512), 뒤이어서 컬러 필터 (514) 가 놓인다. 대안적인 실시형태들에서, TFE 층 (510) 및 버퍼의 두께는 임의의 적합한 두께일 수 있다.
도 5 에 예시된 실시형태에서, 센서 스택 (501B) 은, 5 미크론 정도의 두께일 수 있는 컬러 필터 (516) 아래에 배치된 금속 메시 (MM) 센서 층 (514) 으로 구성된다. 대안적인 실시형태들에서, 컬러 필터 (516) 의 두께는 변할 수도 있고 임의의 적합한 두께일 수도 있다. MM 센서 층 (514) 은 센서 전극들, 예컨대, 전술된 터치 센서 (102) 및/또는 지문 센서 (202) 의 송신기 전극들 (352) 및 수신기 전극들 (354) 로서 서빙하는 복수의 온-셀 (on-cell) 와이어 트레이스들을 포함한다. MM 센서 층 (514) 의 개별 온-셀 와이어 트레이스들은 전기적으로 공통인 전극 트레이스들의 복수의, 예컨대, 집합들을 형성하기 위해 함께 오믹 단락될 수 있으며, 각각의 집합은 송신기 전극 또는 수신기 전극, 예컨대, 전극 틱셀들 (405c) 을 형성한다.
커버 렌즈 스택 (501C) 은 센서 스택 (501B) 위에 배치된다. 커버 렌즈 스택 (501C) 의 목적은 커버 렌즈 스택 아래에 배치된 - 디스플레이 뿐만 아니라 - 터치 센서 및 지문 센서를 보호하는 것이다. 커버 렌즈 스택 (501C) 은, 예컨대, 도 2 의 커버 층 (206) 에 대응한다. 예시적인 예에서, 커버 렌즈 스택 (501C) 은 50 미크론 정도의 두께를 갖는 광학 투명 접착제 (OCA) 층 (518), 25 미크론 정도의 두께를 갖는 폴리에틸렌 (PET) 층 (520), 50 미크론 정도의 두께를 갖는 제 2 OCA 층 (522), 30 미크론 정도의 두께를 갖는 초박형 유리 (UTG) 층 (524), 35 미크론 정도의 두께를 갖는 제 3 광학 투명 접착제 (OCA) (526), 및 70 미크론 정도의 두께를 갖는 제 2 PET 층 (528) 을 포함한다. 설명된 두께들은 예시적인 것이고, 커버 렌즈 스택 (501C) 의 개별 층들의 두께들은 변할 수 있음이 인식될 것이다.
도 5 에서 예시된 실시형태와 같은 특정 실시형태들에서, 커버 렌즈 스택 (501C) 은 300 미크론 미만의 두께를 갖는다. 일반적으로, 더 얇은 커버 렌즈 스택은, 커버 렌즈 스택 (501C) 의 상부에 배치되는 손가락의 융선 및 골 (valley) 을 더 잘 검출하기 위해 MM 센서 층 (516) 에서 제공된 지문 센서의 능력을 용이하게 한다. 얇은 커버 렌즈 스택은, 예컨대, 지문 검출을 위해 손가락의 특성들을 분석하는데 사용될 수 있는 프로세서 회로, 예컨대, 프로세서 (406) 에 신호를 제공하기에 충분한 해상도로 손가락의 융선 및 골의 검출을 허용한다. 다른 실시형태들에서, 커버 렌즈 스택은 약 450 미크론 미만의 두께를 갖는다. 또 다른 실시형태들에서, 커버 렌즈 스택은 450 미크론 초과의 두께를 갖는다.
언급된 바와 같이, 도 5 와 관련하여 설명된 다양한 층들은 예시적이다. 터치 센서 디스플레이 스택 (500) 은 본 명세서에서 설명된 다양한 예들로부터 일탈함없이 더 적거나 추가적인 층들을 포함할 수도 있음이 인식될 것이다.
도 6a 및 도 6b 는, xy-평면에서, OLED 층, 예컨대, OLED 층 (506) 의 통상적인 RGB 컬러 방출기 구성들을 예시한다. 도 6a 및 도 6b 양자 모두는, OLED 디스플레이들에서 사용될 수 있는 PenTile® 로 지칭되는 RGBG (Red Green Blue Green) 어레이들을 예시한다. 도 6a 는 다이아몬드 PenTile 어레이 (600) 를 예시하는 한편, 도 6b 는 델타 PenTile 어레이 (602) 를 예시한다. 각각의 배열은 적색 (604), 녹색 (606), 및 청색 (608) 서브픽셀들을 갖는 픽셀들 (610) 을 포함한다.
도 7a 내지 도 7e 는, xy-평면에서, 금속 메시 지문 센서 층, 예컨대, MM 센서 층 (516) 의 와이어 트레이스들과 같은 전도체들 뿐만 아니라 xy-평면에서, OLED 층, 예컨대, 도 6a 내지 도 6b 에 도시된 바와 같은 OLED 층 (506) 의 방출기 구성들을 예시한다. 도 7a 내지 도 7e 에서, 와이어 트레이스들은 OLED 층의 방출기들 위에, xy-평면에 수직인 z-방향으로 오버레이된다. 일 예로서, 와이어 트레이스들은 z-방향으로 OLED 층 위에 10 미크론 (μm) 이하 정도로 배치된다. 도 7a 내지 도 7e 의 각각에서 볼 수 있는 바와 같이, 와이어 트레이스들은 OLED 층의 개별 방출기들 (604, 606, 608) 사이에서 이동하도록 (배치되도록) 배열되어, 와이어 트레이스들은 OLED 층의 개별 다이오드들에 의해 방출된 광을 차단하지 않는다.
도 7a 내지 도 7d 는 다양한 와이어 트레이스 구성들을 갖는 다이아몬드 PenTile 어레이들을 예시한다. 도 7a 에서, Tx 및 Rx 로 라벨링된 와이어 트레이스들은 다이아몬드 PenTile® 어레이의 전체 RGBG 디스플레이 픽셀들의 폭과 동일한 피치 (예컨대, 인접한 와이어 트레이스들 사이의 거리) 를 갖는다. 송신기 전극들로서 사용되는 와이어 트레이스들은 Tx 로 표기되는 한편 (그리고 도 7a 에서 네거티브 기울기를 가짐), 수신기 전극들로서 사용되는 와이어 트레이스들은 Rx 로 표기된다 (그리고 도 7a 에서 포지티브 기울기를 가짐). 도 7b 내지 7d 에서, 와이어 트레이스들의 밀도는 도 7a 의 밀도보다 더 커서, 각각의 RGBG 디스플레이 픽셀 (도 6a 에서 610 으로 라벨링됨) 은 2개의 와이어 트레이스들에 의해 교차되며, 예컨대, 와이어 트레이스들은 서브픽셀들 사이를 지난다. 하지만, 그 예에서 상이한 사이즈들을 갖는 적색 (604) 및 청색 (608) 방출기들로 인해, 도 7b 내지 도 7d 에서의 와이어 트레이스들의 피치는 변한다. 구체적으로, 전체 RGBG 픽셀들 (610) 의 에지들을 따라 연장되는 연속적인 와이어 트레이스들은 일정한 피치를 갖고, RGBG 픽셀들과 교차하는 (예컨대, 개별 RGBG 픽셀들의 내부 영역들을 관통하여 지나는) 연속적인 와이어 트레이스들은 또한 일정한 피치를 갖지만, 개별 RGBG 픽셀과 교차하는 개별 와이어 트레이스 및 상기 개별 RGBG 픽셀의 에지를 따라 연장되는 인접한 와이어 트레이스의 피치는 일정하지 않은데, 왜냐하면, 예를 들어, 개별 RGBG 픽셀들과 교차하는 개별 와이어 트레이스들은 개별 RGBG 픽셀들을 이등분하지 않기 때문이다.
도 7a 및 도 7b 에서, 와이어 트레이스들은, 전술된 송신기 전극들 (352) 중의 송신기 전극 또는 수신기 전극들 (354) 중의 수신기 전극과 같은 독립적인 송신기 전극 (Tx) 또는 수신기 전극 (Rx) 으로서 기능한다. 도 7c 및 도 7d 에서, 개별 와이어 트레이스들 (예컨대, 2개 또는 3개의 와이어 트레이스들) 의 그룹들은, 개별 수신기 전극들, 예컨대, 수신기 전극들 (354) 및 개별 송신기 전극들, 예컨대, 송신기 전극들 (352) 이 다중의 개별 와이어 트레이스들로부터 형성되도록 함께 오믹 단락되거나 집단화된다. 도 7c 에서, 와이어 트레이스들의 쌍들은, 와이어 트레이스들의 각각의 쌍이 독립적인 송신기 전극 또는 수신기 전극으로서 기능하도록 오믹 단락된다. 도 7d 에서, 3개의 와이어 트레이스들의 그룹들은, 각각의 송신기 전극 또는 수신기 전극이 와이어 트레이스들의 트리플렛 (triplet) 으로부터 형성되도록 함께 오믹 단락된다.
전도체들의 밀도, 및 전도체들을 함께 집단화할지 여부를 결정함에 있어서 다양한 팩터들이 고려될 수도 있다. 예를 들어, 예컨대, 도 7a 의 밀도로부터 도 7b 의 밀도로 와이어 트레이스들의 밀도를 증가시키는 것은 용량성 센서, 예컨대, 지문 센서들 (202/405b) 의 해상도를 증가시킨다. 용량성 센서의 송신기 및 수신기 전극들을 형성하기 위해 함께 그룹화되거나 집단화되는 와이어 트레이스들의 수를 증가시키는 것은 각각의 센서 전극에 의해 제공되는 신호 강도를 증가시키고, 이에 의해, 신호 대 노이즈 비를 감소시킬 수 있다. 용량성 센서의 송신기 및 수신기 전극들을 형성하기 위해 함께 그룹화되는 와이어 트레이스들의 수를 증가시키는 것은 또한, 제조 동안 센서 전극들의 수율을 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 제조 프로세스 동안 개별 와이어 트레이스들 내로 의도치 않게 도입된 개방 회로들은, 센서 전극들이 개별 와이어 트레이스들의 쌍들 또는 더 큰 그룹화들로부터 형성된다면, 기능하지 않는 센서 전극들을 초래할 가능성이 적다. 하지만, 와이어 트레이스들의 주어진 밀도에 대해, 개별 센서 전극들을 형성하기 위해 함께 그룹화되는 개별 와이어 트레이스들의 수를 증가시키는 것은 용량성 센서의 해상도를 감소시킬 것이다. 센서 전극들 (예컨대, 쌍들, 트리플렛들 등) 로의 개별 와이어 트레이스들의 주어진 그룹화에 대해, 와이어 트레이스들의 밀도를 증가시키는 것은, 와이어 트레이스들의 그룹화로부터 초래되는 해상도의 감소를 오프셋할 수 있고, 증가된 센서 전극 신호 강도 및 신호 대 노이즈 비를 추가로 제공할 수 있다.
도 7e 는, 수평 방향 (702) 으로 지나는 와이어 트레이스들이 OLED 층의 인접한 픽셀들 (610) 의 경계들을 따라 연장되고 개별 픽셀들 (604, 606, 608) 과 교차하는 (예컨대, OLED 층의 개별 픽셀들의 내부 영역들을 관통하여 지나는) 한편 수직 방향 (704) 으로 지나는 와이어 트레이스들은 인접한 픽셀들 (610) 의 경계들을 따라서만 연장되고 OLED 층의 임의의 개별 픽셀들 (604, 606, 608) 과 교차하지 않는, 전도체, 예컨대, 와이어 트레이스, 구성을 갖는 규칙적인 PenTile 어레이를 예시한다. 도 7e 에 예시된 규칙적인 PenTile 어레이의 OLED 층의 픽셀들의 직사각형 형상으로 인해, 수평 방향으로 지나는 와이어 트레이스들은 - 수평 방향으로 지나는 와이어 트레이스들이 픽셀 높이 당 2개의 와이어 트레이스들의 밀도를 갖는 한편 수직 방향으로 지나는 와이어 트레이스들은 픽셀 높이 당 하나의 와이어 트레이스의 밀도를 갖더라도 - 수직 방향으로 지나는 와이어 트레이스들과 동일한 피치를 갖는다. 수평 및 수직 방향들 양자 모두에서의 와이어 트레이스 피치의 변동들이 도 7e 에 도시된 것과는 상이한 OLED 방출기 구성들을 갖는 다양한 실시형태들에서 고려된다는 것이 인식될 것이다. 도 7e 에 예시된 규칙적인 PenTile OLED 어레이의 방출기들 위에 오버레이된 개별 와이어 트레이스들은 도 7a 내지 도 7d 와 관련하여 상기에서 설명된 그룹화들과 동일하거나 유사한 방식으로 센서 전극들을 형성하기 위해 함께 그룹화될 수 있음이 또한 인식될 것이다. 더 추가로, 본 명세서에서 명시적으로 기술되지 않은 추가적인 그룹화들 및 OLED 구성들이 또한 본 개시의 범위 내에서 가능함이 인식될 것이다.
지문 센서들 (202/405b) 과 같은 지문 센서들은 손가락의 개별 융선들 및 골들을 검출하기 위해 충분한 센서 해상도를 요구한다. 특히, 지문 센서들은 통상적으로, 대략 100 미크론 이하의 송신기 전극 및 수신기 전극 피치를 요구한다. 도 7a 내지 도 7e 의 각각은, 제 1 방향 (예컨대, 도 7a 내지 도 7d 에서의 포지티브 기울기 방향, 도 7e 에서의 수평 방향) 으로 연장되는 수신기 전극들로서 또는 제 1 방향에 수직인 제 2 방향 (예컨대, 도 7a 내지 도 7d 에서의 네거티브 기울기 방향, 도 7e 에서의 수직 방향) 으로 연장되는 송신기 전극들로서, 개별적으로 또는 쌍으로 또는 트리플렛 등으로, 서빙하는 - 인접한 OLED 픽셀 쌍들 사이에서 연장되고 개별 OLED 픽셀들과 교차하는 - 개별 와이어 트레이스들을 예시한다. 그러한 구성들은 인접한 센서 전극들 사이에서 100 미크론 이하의 피치를 허용한다. 따라서, 지문 센서들 (202/405b) 의 경우에, 인접한 송신기 전극들, 예컨대, 인접한 송신기 전극들 (352) 은 인접한 OLED 픽셀 쌍들 사이에서 제 1 방향으로 연장되고 개별 OLED 픽셀들과 교차하는 개별 와이어 트레이스들로부터 - 또는 그러한 개별 와이어 트레이스들의 그룹들 (예컨대, 쌍들 또는 트리플렛들) 로부터 형성된다. 유사하게, 인접한 수신기 전극들, 예컨대, 인접한 수신기 전극들 (354) 은 인접한 OLED 픽셀 쌍들 사이에서, 제 1 방향에 수직인 제 2 방향으로 연장되고 개별 OLED 픽셀들과 교차하는 개별 와이어 트레이스들로부터 - 또는 그러한 개별 와이어 트레이스들의 그룹들 (예컨대, 쌍들 또는 트리플렛들) 로부터 형성된다.
터치 센서들, 예컨대, 터치 센서들 (102/405a) 은 지문 센서만큼 높은 센서 해상도를 요구하지 않는다. 센서 해상도에 대한 수요들이 그다지 높지 않은 터치 센서들에 대해, 인접한 픽셀들의 경계들을 따라 제 1 방향으로 연장되고 OLED 층의 개별 픽셀들과 교차하는 전도체들, 예컨대, 와이어 트레이스들은, 제 1 방향에 수직인 제 2 방향으로, 인접한 픽셀들의 경계들을 따라 연장되고 OLED 층의 개별 픽셀들과 교차하는 와이어 트레이스들과 오믹 단락될 수 있다. 결과적으로, xy-평면의 특정 영역에서의 모든 와이어 트레이스들, 예를 들어, xy-평면에서의 타일은, 터치 센서 틱셀, 예컨대, 터치 센서 (405a) 의 틱셀 (405c) 로서 기능하는 복수의 전기적으로 공통인 와이어 트레이스들 (의 집합체) 을 형성할 수 있다. 그 다음, 개별 터치 센서 틱셀들, 예컨대, 전기적으로 공통인 와이어 트레이스들의 개별 집합체들은 센서 전극들을 형성하기 위해 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 개별 터치 센서 틱셀들은 터치 센서들 (102/405a) 의 송신기 전극들, 예컨대, 송신기 전극들 (352) 을 형성하기 위해 제 1 방향을 따라 서로 연결될 수 있고, 다른 개별 틱셀들은 터치 센서들 (102/405a) 의 수신기 전극들, 예컨대, 수신기 전극들 (354) 을 형성하기 위해 제 2 방향을 따라 서로 연결될 수 있다.
도 8 및 도 9 는 터치 및 지문 센서 전극들을 제공하기 위해, 예를 들어, 수직으로 이격된 제 1 및 제 2 금속 층들을 사용하는 라우팅 전도체들의 다양한 실시형태들을 예시한다. 금속 층들은 적절한 라우팅을 달성하기 위해 비아들을 사용하여 선택적으로 상호연결된다.
도 8 은, xy-평면 및 xy-평면에 수직인 z-방향 양자 모두에서, 전자 디바이스 (400) 의 디스플레이의 활성 영역 (402) 의 일부분의 상이한 영역들에 대응하는 터치 센서 디스플레이 스택에 대한 하나의 가능한 구성을 예시한다. 도 8 에 도시된 구성은 단지 하나의 가능한 구성일 뿐이고, 다양한 다른 구성들이 또한 가능함이 인식될 것이다.
터치 센서 디스플레이 스택은, 예컨대, 폴리이미드 (PI) 상에 형성된 박막 트랜지스터 (TFT) 층 (802), OLED 층 (804), 박막 캡슐화 (TFE) (806), 및 버퍼 (808) 를 포함한다. OLED 층 (804) (예컨대, 도 5 의 터치 센서 디스플레이 스택의 애노드 (504), OLED 층 (506), 및 캐소드 (508) 의 조합에 대응함) 은 애노드 및 캐소드 뿐만 아니라, 예를 들어, xy-평면에서 픽셀들을 형성하도록 배열되는 적색, 녹색, 및 청색 방출기 영역들을 포함하는 방출 층을 포함한다.
터치 센서 디스플레이 스택은, 부가적으로, 버퍼 (808) 와 유기 층 (816) 사이에 배치되는 금속 메시 센서 층 (예컨대, 도 5 의 터치 센서 디스플레이 스택의 MM 센서 층 (516)) 을 집합적으로 형성하는, 제 1 금속 층 (금속 1) (810), 절연체로서 서빙하는 무기 층 (예컨대, SiNx) (812), 및 제 2 금속 층 (금속 2) (814) 을 포함한다. 도 8 은, 지문 센서 및 라우팅 영역에서, 제 1 금속 층 (810) 이 절연 무기 층 (812) 에 의해 제 2 금속 층 (814) 으로부터 전기적으로 절연되는 xy-평면의 일부분에 대응하는 터치 센서 디스플레이 스택의 뷰를 예시한다.
도 8 은 또한, 비아들 (818) 이 제 1 금속 층 (810) 과 제 2 금속 층 (814) 을 연결하는 터치 센서 디스플레이 스택의 뷰를 예시한다. 이러한 방식으로, 제 2 금속 층 (814) 의 2개의 격리된 영역들 - 이는 제 2 금속 층에서 서로 전기적으로 연결되지 않지만 대신에 절연체 층 (812) 에 의해 제 2 금속 층의 깊이에서 서로 격리됨 - 은 제 1 금속 층 (810) 을 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 대안적인 실시형태들에서, 서로 전기적으로 연결되지 않는, 제 1 금속 층 (810) 에 형성된 2개의 금속 영역들이 비아들 및 제 2 금속 층 (814) 에서의 금속 부분에 의해 전기적으로 연결될 수 있음이 인식될 것이다. 터치 센서 디스플레이 스택에서의 제 1 및 제 2 금속 층들의 개별 고도들은 또한, 대안적인 실시형태들에서, 도 8 에 예시된 것으로부터 반전될 수 있다.
도 8 에 예시된 바와 같이, 터치 센서 (405a) 에 대응하는 활성 영역 (402) 의 영역에서, 제 2 금속 층 (814) 에 형성된 전기적으로 공통인 와이어 트레이스들의 집합들로부터 형성되는 인접한 송신기 틱셀들 (405c (Tx)) 은 제 2 금속 층 (814) 에 형성된 전기 커넥션들에 의해 (xy 평면에서 수평 화살표로 도시된 바와 같이) 수평 방향으로 연결된다. 대안적으로 서술하면, 수평 방향에서, 인접한 송신기 틱셀들 (405c (Tx)) 은, 제 2 금속 층 (814) 에서 서로 연속적인 제 2 금속 층 (814) 에 형성된 전기적으로 공통인 와이어 트레이스들의 집합들에 의해 형성된다. 이러한 방식으로, 개별 터치 센서 송신기 전극들, 예컨대, 도 3 의 송신기 전극들 (352) 은, 제 2 금속 층 (814) 에 형성된 전기적으로 공통인 와이어 트레이스들의 연속적인 집합들에 의해 형성된다.
터치 센서 (405a) 에 대응하는 활성 영역 (402) 의 동일한 영역에서, 수신기 틱셀들 (405c) 은, 제 1 금속 층 (810) 에 형성된 와이어 트레이스들에 연결된 비아들에 의해 수직 방향으로 연결된다. 수신기 틱셀들 (405c) 은, 제 2 금속 층 (814) 에서, 다른 틱셀들 (405c) 로부터 전기적으로 절연되는 (예컨대, 제 2 금속 층에서, 다른 송신기 틱셀들 (405c (Tx)) 및 다른 수신기 틱셀들 (405c (Rx)) 양자 모두로부터 절연되는), 제 2 금속 층 (814) 에 형성된 복수의 전기적으로 공통인 와이어 트레이스들의 집합들로부터 형성된다. 이러한 방식으로, 개별 터치 센서 수신기 전극들, 예컨대, 도 3 의 수신기 전극들 (354) 은, 제 1 금속 층 (810) 을 제 2 금속 층 (814) 에 연결하는 비아들 (818) 을 사용하여 제 1 금속 층 (810) 에 형성된 와이어 트레이스들과 개별 수신기 틱셀들 (405c (Rx)) 을 연결함으로써 형성된다. 이러한 방식으로, 제 2 금속 층 (814) 에 형성된 복수의 전기적으로 공통인 와이어 트레이스들 (예컨대, 수신기 틱셀들 (405c Rx)) 의 격리된 집합체들은, xy 평면에서 수직 화살표에 의해 예시된 바와 같이, 제 1 금속 층에서의 와이어 트레이스들을 통해 수직 방향으로 서로 전기적으로 연결된다.
도 8 에 또한 예시된 바와 같이, 지문 센서 (405b) 에 대응하는 활성 영역 (402) 의 영역에서, 제 1 금속 층 (810) 에 형성되고 제 1 방향으로 연장되는 개별 와이어 트레이스들은, 예를 들어, 무기 SiNx 층 (812) 에 의해, 제 1 방향에 수직인 제 2 방향으로 연장되는 제 2 금속 층 (814) 에 형성된 개별 와이어 트레이스들로부터 전기적으로 절연된다. 이러한 방식으로, 제 1 금속 층 (810) 에 형성된 개별 와이어 트레이스들은 지문 센서 (405b) 의 개별 센서 전극들, 예컨대, 송신기 전극들 (421) 로서 작용할 수 있고, 제 2 금속 층 (814) 에 형성된 개별 와이어 트레이스들은 지문 센서 (405b) 의 센서 전극들의 제 2 세트, 예컨대, 수신기 전극들 (423) 로서 작용할 수 있다. 하지만, 제 1 금속 층 (810) 또는 제 2 금속 층 (814) 중 어느 하나에 형성된 다중의 개별 와이어 트레이스들은 또한, 예컨대, 도 7b 또는 도 7c 에 예시된 바와 같이, 예컨대, 지문 센서 (405b) 의 단일 송신기 전극 또는 수신기 전극을 집합적으로 형성하는 와이어 트레이스들의 쌍들 또는 트리플렛들을 형성하기 위해 함께 전기적으로 단락될 수 있다.
도 8 에 예시된 터치 센서 디스플레이 스택은, 터치 센서 (405a) 및 지문 센서 (405b) 양자 모두를 제공하는 단일 금속 메시 센서 층 - 절연 층 (812) 에 의해 z-방향으로 분리된 제 1 금속 층 (810) 및 제 2 금속 층 (814) 만을 가짐 - 을 제공한다. 예를 들어, 도 8 에 예시된 터치 센서 디스플레이 스택에서, 제 2 금속 층 (814) 은 다음의 각각을 형성한다: (i) 수평 방향으로 서로 연속적인 터치 센서 영역들의 제 1 세트에 대응하는 송신기 터치 센서 틱셀들 (405c (Tx)) 을 형성하는 전기적으로 공통인 와이어 트레이스들의 집합들 (연속적인 집합들은 터치 센서 (405a) 의 송신기 전극들을 구성함), (ii) 수직 방향으로 컬럼들로 배치되는 터치 센서 영역들의 제 2 세트 (터치 센서 영역들의 제 2 세트는, 제 1 금속 층 (810) 을 통해 전기적으로 연결될 때, 터치 센서 (405a) 의 수신기 전극들을 형성함) 에 대응하는 격리된 수신기 터치 센서 틱셀들 (405c (Rx)) 을 형성하는 전기적으로 공통인 와이어 트레이스들의 집합들, 및 (iii) 지문 센서 (405b) 의 송신기 전극들 (421) 을 형성하는, 제 1 대각선 방향으로 연장되는 개별 와이어 트레이스들. 제 1 금속 층 (810) 은 다음의 각각을 형성한다: (iv) 터치 센서 (405b) 의 수신기 전극들을 형성하기 위해 격리된 수신기 터치 센서 틱셀들 (405c) 을 수직 방향들로 전기적으로 연결하는 와이어 트레이스들, (v) 제 1 대각선 방향에 수직인 제 2 대각선 방향으로 연장되고 지문 센서 (405b) 의 수신기 전극들 (423) 을 형성하고 추가로 센서 회로부 (406) 에 연결되는 개별 와이어 트레이스들, 및 (vi) 지문 센서 (405b) 의 송신기 전극들 (421) 을 형성하는 개별 와이어 트레이스들을 센서 회로부 (406) 에 연결시키는 라우팅 전도체들.
도 9 는, xy-평면에서, 도 4 의 전자 디바이스 (400) 의 활성 영역 (402) 의 일부분을 예시하며, 여기서, 지문 센서 (405b) 및 터치 센서 (405a) 의 일부분이 배치된다.
도 9 는, 지문 센서 (405b) 의 일부분 및 터치 센서 (405a) 의 일련의 틱셀들 (405c) 을 포함하는 활성 영역 (402) 의 제 1 영역을 예시하는 제 1 상세부 (901) 를 포함한다. 제 1 상세부 (901) 에서 볼 수 있는 바와 같이, 터치 센서 (405a) 의 틱셀들 (405c) 중 2개 (즉, 2개의 송신기 틱셀들 (405c (Tx)) 는 (2개의 송신기 틱셀들 (405c (Tx)) 사이를 지나는 화살표에 의해 도시된 바와 같이) 수평 방향으로 서로 연속적인 제 2 금속 층 (814) 에서의 와이어 트레이스들의 집합들로부터 형성된다. 제 1 상세부 (901) 에 또한 예시된 바와 같이, 지문 센서 (405b) 는, 제 2 금속 층 (814) 에 형성되고 제 1 방향으로 연장되며 지문 센서 (405b) 의 송신기 전극들을 형성하는 개별 와이어 트레이스들의 제 1 세트, 및 제 1 금속 층 (810) 에 형성되고 제 1 방향에 수직인 제 2 방향으로 연장되며 지문 센서 (405b) 의 수신기 전극들을 형성하는 개별 와이어 트레이스들의 제 2 세트를 포함한다.
제 2 상세부 (902) 에서, 이는, 지문 센서 (405b) 의 송신기 전극들 (421) 과 센서 회로부 (406) 사이의 (송신기 커넥터 전도체들 (422) 에 의해 형성된) 전기 커넥션들 및 지문 센서 (405b) 의 수신기 전극들 (423) 과 센서 회로부 (406) 사이의 (수신기 커넥터 전도체들 (424) 에 의해 형성된) 전기 커넥션들 그리고 지문 센서 (405b) 의 일부분을 포함하는 활성 영역 (402) 의 제 2 영역을 예시한다. 송신기 및 수신기 커넥터 전도체들 (422, 424) 은 제 1 금속 층 (810) 에 형성된 금속 트레이스들로서 도시된다.
제 3 상세부 (903) 는, 터치 센서 (405a) 의 4개의 틱셀들 (405c) 을 포함하는 활성 영역 (402) 의 영역을 예시한다. 틱셀들 중 2개는, 수평 방향으로 서로 연속적인, 제 2 금속 층 (814) 에 형성된 전기적으로 공통인 와이어 트레이스들의 집합들이다 (예컨대, 송신기 틱셀들 (405c (Tx)). 다른 2개의 틱셀들은, 제 2 금속 층 (814) 에서 서로로부터 격리되지만 제 1 금속 층 (810) 에 형성된 와이어 트레이스들 (411) (예컨대, 비아들 (818)) 을 통해 수직 방향으로 서로 연결되는 전기적으로 공통인 와이어 트레이스들의 집합들이다 (예컨대, 수신기 틱셀들 (405c (Rx)).
제 4 상세부 (904) 는, 제 3 상세부 (903) 에서 예시된 것과 동일한 틱셀들의 구성을 포함하는 활성 영역 (402) 의 영역을 예시한다. 하지만, 제 4 상세부 (904) 에서, 지문 센서 (405b) 의 수신기 전극들과 센서 회로부 (406) 사이에 전기 커넥션들을 형성하는 수신기 커넥터 전도체들 (424) 은, 터치 센서 (405a) 의 개별 틱셀들을 형성하는, 제 2 금속 층 (814) 에 형성된, 와이어 트레이스들의 집합들 아래의 제 1 금속 층 (810) 에 배치된다. 제 4 상세부 (904) 에서 볼 수 있는 바와 같이, 수신기 커넥터 전도체들 (424) 을 형성하는 제 1 금속 층 (810) 에서의 와이어 트레이스들은, 수직 방향으로 틱셀들을 연결하는 제 1 금속 층 (810) 에서의 와이어 트레이스들 (411) (비아들) 주위에 라우팅된다.
도 10 은 용량성 지문 센서 및 터치 센서를 형성하기 위한 방법 (1000) 을 예시한다. 그 방법은 도시된 정확한 시퀀스로 수행될 필요는 없음이 인식될 것이다. 예를 들어, 그 방법은 반대 순서로 수행될 수 있다. 커버 층을 형성하는 것과 같은 특정 단계들은 선택적인 것임이 추가로 인식될 것이다.
1002 에서, 복수의 제 1 금속 트레이스들이 기판 상에 배치된 층 스택의 제 1 층에 형성된다. 기판은, 예컨대, OLED 디스플레이 스택으로부터 형성된 OLED 디스플레이이다. 예를 들어, OLED 디스플레이 스택은, 가요성 폴리이미드 기판 상에 형성된 박막 트랜지스터 (TFT) 층 (502), 애노드 (504), OLED 층 (506), 캐소드 (508), 박막 캡슐화 (TFE) 층 (510), 버퍼 (512), 및 컬러 필터 (514) 를 포함하는 도 5 의 구성을 가질 수 있다. OLED 디스플레이는, 픽셀들을 형성하기 위해 xy-평면에 배열되는, 예를 들어, 적색, 녹색, 및 청색 방출기 영역들을 갖는 방출 층을 포함하는 OLED 층, 예컨대, OLED 층 (506) 을 포함한다. 방출기 영역들은 도 6a 또는 도 6b 에 도시된 바와 같이 구성될 수 있다. 1002 에서 형성된 복수의 제 1 금속 트레이스들은, OLED 층의 인접한 픽셀들의 경계들을 따라 연장되고/되거나 OLED 층의 개별 픽셀들과 교차하지만 도 7a 내지 도 7e 에 일반적으로 도시된 바와 같이 OLED 층의 방출기 영역들 바로 위에 놓이지 않는 기판의 영역들 위에 배열된다.
1002 에서 형성된 복수의 제 1 금속 트레이스들은, 제 1 방향으로 연장되고, 지문 센서, 예컨대, 지문 센서들 (202/405b) 의 센서 전극들, 예컨대, 송신기 전극들 또는 수신기 전극들을 형성하는 개별 와이어 트레이스들 뿐만 아니라 상기 센서 전극들을 센서 회로부, 예컨대, TDDI 에 연결하는 전기 커넥터들 (예컨대, 송신기 커넥터 전도체들 및 수신기 커넥터 전도체들) 을 포함한다. 1002 에서 형성된 복수의 제 1 금속 트레이스들은, 제 2 금속 층의 후속적으로 디포짓되는 트레이스들의 집합들로부터 형성된 후속적으로 디포짓되는 격리된 터치 센서 틱셀들을 전기적으로 연결하도록 구성된 금속 트레이스들을 더 포함할 수 있다. 부가적으로, 1002 에서 형성된 복수의 제 1 금속 트레이스들은 또한, 제 1 방향에 수직인 제 2 방향으로 연장되고 추가적인 센서 전극들을 형성할 후속적으로 디포짓되는 와이어 트레이스들을 센서 회로부, 예컨대, TDDI 에 연결하도록 구성되는 라우팅 전도체들을 포함할 수 있다.
1004 에서, 그 방법은 복수의 제 1 금속 트레이스들 위에 절연체 층을 형성하는 단계를 포함한다. 절연체는, 예컨대, 무기 SiNx 재료로부터 형성될 수 있다. 1006 에서, 그 방법은, 1002 에서 형성된 제 1 금속 트레이스들의 특정 부분들을 노출하도록 절연체 층을 통해 비아들을 형성하는 단계를 포함한다. 비아들은, 제 1 금속 트레이스들과 제 2 금속 층의 후속적으로 디포짓되는 트레이스들 사이에 전기 커넥션이 소망되는 절연체의 부분들에 형성된다. 예를 들어, 비아들은 1004 에서 형성된 절연체를 통해 연장될 수 있으며, 여기서, 1002 에서 디포짓된 금속 트레이스들과, 제 2 금속 층의 후속적으로 디포짓되는 트레이스들의 집합들로부터 형성된 후속적으로 디포짓되는 격리된 터치 센서 틱셀들 사이에 전기 커넥션이 소망된다. 부가적으로, 비아들은 1004 에서 형성된 절연체를 통해 연장될 수 있으며, 여기서, 라우팅 전도체들을 형성하는 1002 에서 디포짓된 금속 트레이스들과, 상기 라우팅 전도체들에 전기적으로 연결될, 추가적인 센서 전극들을 형성할 후속적으로 디포짓되는 와이어 트레이스들 사이에 전기 커넥션이 소망된다.
1008 에서, 그 방법은 1004 에서 디포짓된 절연체의 상부 상에 복수의 제 2 금속 트레이스들을 형성하는 단계 및 비아들의 영역들에서 제 1 금속 트레이스들 및 제 2 금속 트레이스들을 연결하도록 비아들을 충전하는 단계를 포함한다. 복수의 제 2 금속 트레이스들은, 지문 센서, 예컨대, 지문 센서들 (202/405b) 의 센서 전극들, 예컨대, 송신기 전극들 또는 수신기 전극들을 형성하는, 제 1 방향에 수직인 제 2 방향으로 연장되는 와이어 트레이스들을 포함한다. 복수의 제 2 금속 트레이스들은, 부가적으로, 1002 와 관련하여 상기에서 논의된, 후속적으로 디포짓되는 격리된 터치 센서 틱셀들을 형성하는 제 2 금속 층의 트레이스들의 집합들을 포함할 수 있다. 더욱이, 복수의 제 2 금속 트레이스들은, 특정 방향으로 서로 연속적인 터치 센서 틱셀들을 형성하는 전기적으로 공통인 와이어 트레이스들의 집합들을 포함할 수 있다.
1010 에서, 그 방법은, 1008 에서 형성된 복수의 제 2 금속 트레이스들의 상부 위에 커버 층을 형성하는 단계를 포함한다.
도 11a 및 도 11b 는 금속 메시 센서 층 (예컨대, 도 5 의 터치 센서 디스플레이 스택의 MM 센서 층 (516) 및/또는 도 8 의 터치 센서 디스플레이 스택의 제 1 및 제 2 금속 층들 (810, 814)) 의 개별 와이어 트레이스들에 대한 대안적인 라우팅 방식들의 평면도들을 예시한다. 도 11a 및 도 11b 의 배열들은, 예를 들어, 도 10 의 방법을 사용하여 생성될 수 있다.
도 11a 는, xy-평면에서, 전자 디바이스 (400) 의 디스플레이의 활성 영역 (402) 에서의 금속 메시 센서 층의 개별 와이어 트레이스들에 대한 하나의 가능한 라우팅 방식을 예시한다. 도 11b 는, xy-평면에서, 디스플레이 전자 디바이스 (400) 의 활성 영역 (402) 에서의 금속 메시 센서 층의 개별 와이어 트레이스들에 대한 대안적인 가능한 라우팅 방식을 예시한다. 도 11a 및 도 11b 에 도시된 구성들은 단지 2개의 가능한 구성들일 뿐이고, 다양한 다른 구성들이 또한 가능함이 인식될 것이다. 도 8 및 도 9 에 도시된 구성들과 유사하게, 도 11a 및 도 11b 의 배열들은 지문 센서 수신기 및 송신기 전극들의 수직 분리를 효율적인 방식으로 제공한다.
도 11a 는 전자 디바이스 (400) 의 디스플레이의 활성 영역 (402) 의 일부분을 예시한다. 활성 영역 (402) 의 그 부분은 활성 영역 (402) 의 일 영역에서의 지문 센서 (405b) 및 지문 센서 (405b) 를 형성하지 않는 활성 영역 (402) 의 나머지 영역에서의 터치 센서 (405a) 양자 모두를 포함한다. 터치 센서 (405a) 는 복수의 송신기 틱셀들 (405c (Tx)) 및 수신기 틱셀들 (405c (Rx)) 로부터 형성된다. 각각의 개별 송신기 틱셀 (405c (Tx)) 및 각각의 개별 수신기 틱셀 (405c (Rx)) 은 금속 층 (예컨대, 도 8 의 터치 센서 디스플레이 스택의 제 1 금속 층 (810) 또는 제 2 금속 층 (814) 중 하나) 에 형성된 전기적으로 공통인 와이어 트레이스들의 집합으로부터 형성된다.
도 11a 에 예시된 실시형태에서, 인접한 송신기 틱셀들 (405c (Tx)) 은, 개별 송신기 틱셀들 (405c (Tx)) 을 형성하는 전기적으로 공통인 와이어 트레이스들의 집합들이 위치되는 금속 층과는 상이한 금속 층에 형성된 전도체, 예컨대, 와이어 트레이스들 (405d) 에 의해 수평 방향을 따라 서로 연결된다. 도 11a 에 예시된 실시형태에서, 인접한 수신기 틱셀들 (405c (Rx)) 은, 개별 수신기 틱셀들 (405c (Tx)) 을 형성하는 전기적으로 공통인 와이어 트레이스들의 집합들이 위치되는 금속 층과 동일한 금속 층에 형성된 와이어 트레이스들에 의해 수직 방향을 따라 서로 연결된다. 즉, 개별 수신기 틱셀들 (405c (Rx)) 을 형성하는 전기적으로 공통인 와이어 트레이스들의 집합들은 동일한 금속 층에서의 다른 전기적으로 공통인 와이어 트레이스들에 의해 수직 방향으로 함께 집합된다.
도 11a 에 예시된 실시형태에서, 지문 센서 송신기들 (421) 및 지문 센서 수신기들 (423) 은, 개별 송신기 틱셀들 (405c (Tx)) 및 수신기 틱셀들 (405c (Rx)) 을 형성하는 전기적으로 공통인 와이어 트레이스들의 집합들이 위치되는 금속 층과는 상이한 금속 층에 - 지문 센서 (405b) 를 형성하지 않는 활성 영역 (402) 의 나머지 영역에 - 형성된다. 예를 들어, 도 8 을 참조하면, 전기적으로 공통인 와이어 트레이스들의 집합들이 제 1 금속 층 (810) 에 배치되면, 송신기들 (421) 및 수신기들 (423) 은 제 2 금속 층 (814) 에 - 지문 센서 (405b) 를 형성하지 않는 활성 영역 (402) 의 나머지 영역에 - 형성된다.
지문 센서 (405b) 에 의해 점유되는 활성 영역 (402) 의 영역 내에서, 지문 센서 송신기들 (421) 또는 지문 센서 수신기들 (423) 중 어느 하나는 송신기 틱셀들 (405c (Tx)) 및 수신기 틱셀들 (405c (Rx)) 을 형성하는 전기적으로 공통인 와이어 트레이스들의 집합들이 위치되는 금속 층과 동일한 금속 층에 배치되는 한편, 지문 센서 송신기들 (421) 또는 지문 센서 수신기들 (423) 중 다른 하나는 지문 센서 (405b) 에 의해 점유되는 활성 영역 (402) 의 영역 외부에 배치되는 동일한 금속 층에 유지된다. 예를 들어, 도 8 을 참조하면, 전기적으로 공통인 와이어 트레이스들의 집합들이 제 1 금속 층 (810) 에 배치되면, - 지문 센서 (405b) 에 의해 점유되는 활성 영역의 영역 내에서 - 지문 센서 송신기들 (421) 또는 지문 센서 수신기들 (423) 중 어느 하나는 제 1 금속 층 (810) 에 배치되는 한편, 지문 센서 송신기들 (421) 또는 지문 센서 수신기들 (423) 중 다른 하나는 제 2 금속 층 (814) 에 배치된다.
지문 센서 (405b) 에 의해 점유되는 영역 (1102) 및 터치 센서 (405a) 에 의해 점유되는 나머지 영역의 경계를 따라 또는 그 근처에, (i) 지문 센서 (405b) 에 의해 점유되는 영역 내의 지문 센서 송신기들 (421) 또는 지문 센서 수신기들 (423) 을 형성하는 와이어 트레이스들을 (ii) 터치 센서 (405a) 에 의해 점유되는 나머지 영역에서의 동일한 지문 센서 송신기들 (421) 또는 지문 센서 수신기들 (423) 을 형성하는 와이어 트레이스들에 연결하기 위한 비아들이 제공된다.
도 11a 에 예시된 실시형태에서, 지문 센서 송신기들 (421) 을 형성하는 와이어 트레이스들은 지문 센서에 의해 점유되는 활성 영역 (402) 의 영역 내에서 수평 방향으로 연장되는 한편, 지문 센서 수신기들 (423) 을 형성하는 와이어 트레이스들은 지문 센서에 의해 점유되는 활성 영역 (402) 의 영역 내에서 수직 방향으로 연장된다. 물론, 지문 송신기들 및 수신기들의 배향은 반전될 수도 있음이 이해될 것이다.
도 11b 에 예시된 실시형태에서, 다양한 컴포넌트들의 구성은, 지문 센서 (405b) 가 (정사각형 형상의 영역 대신) 다이아몬드 형상의 영역을 점유하고, 지문 센서 송신기들 (421) 을 형성하는 와이어 트레이스들이 지문 센서에 의해 점유되는 활성 영역 (402) 의 영역 내에서 (수평 방향 대신) 대각선, 좌측에서 우측으로의 상향 방향으로 연장되는 것을 제외하면, 도 11a 와 관련하여 상기에서 설명된 것과 유사하다. 지문 센서 수신기들 (423) 을 형성하는 와이어 트레이스들이 지문 센서에 의해 점유되는 활성 영역 (402) 의 영역 내에서 (수직 방향 대신) 대각선, 좌측에서 우측으로의 하향 방향으로 연장된다는 점에서 도 11a 와는 추가로 상이하다. 따라서, 도 11b 의 구성은 도 8 및 도 9 의 배열과 유사하게 도시된다.
본 명세서에서 인용된 공개공보들, 특허 출원들, 및 특허들을 포함한 모든 참고문헌들은, 각각의 참고문헌이 개별적으로 그리고 구체적으로 참조에 의해 통합될 것으로 표시되어졌고 그 전부가 본 명세서에서 언급되었던 것처럼 동일한 정도로 본 명세서에서 참조에 의해 통합된다.
본 발명을 기술하는 컨텍스트에서 (특히, 다음의 청구항들의 컨텍스트에서) 용어들 부정관사 ("a" 와 "an") 및 정관사 ("the") 그리고 "적어도 하나" 및 유사한 지시자들의 사용은, 본 명세서에서 달리 표시되지 않거나 또는 컨텍스트에 의해 명확하게 모순되지 않는 한, 단수 및 복수 양자 모두를 커버하는 것으로 해석되어야 한다. 하나 이상의 아이템들의 리스트가 뒤이어지는 용어 "적어도 하나" (예를 들어, "A 및 B 중 적어도 하나") 의 사용은, 본 명세서에서 달리 표시되지 않거나 컨텍스트에 의해 명확하게 모순되지 않는 한, 열거된 아이템들로부터 선택되는 하나의 아이템 (A 또는 B) 또는 열거된 아이템들 중 2 이상의 임의의 조합 (A 및 B) 을 의미하는 것으로 해석되어야 한다. 용어들 "구비하는 (comprising)", "갖는 (having)", "포함하는 (including)" 및 "함유하는 (containing)" 은, 달리 언급되지 않는 한, 개방형 용어들 (예컨대, "포함하지만 이에 한정되지 않는" 을 의미함) 로서 해석되어야 한다. 본 명세서에서의 값들의 범위들의 기재는, 본 명세서에서 달리 표시되지 않는 한, 단지 그 범위 내에 속하는 각각의 별도의 값을 개별적으로 지칭하는 축약 방법으로서 서빙하도록 의도될 뿐이며, 각각의 별도의 값은 본 명세서에서 개별적으로 기재된 것처럼 본 명세서에 통합된다.
본 명세서에서 기술된 모든 방법들은, 본 명세서에서 달리 표시되지 않거나 컨텍스트에 의해 달리 명확하게 모순되지 않는 한, 임의의 적합한 순서로 수행될 수 있다. 본 명세서에서 제공되는 임의의 및 모든 예들, 또는 예시적인 언어 (예컨대, "와 같은") 의 사용은 단지 본 발명을 더 잘 설명하도록 의도될 뿐이며, 달리 청구되지 않는 한, 본 발명의 범위에 제한을 두지 않는다. 본 명세서에서의 어떠한 언어도, 임의의 청구되지 않은 엘리먼트를 본 발명의 실시에 필수적인 것으로서 나타내는 것으로서 해석되지 않아야 한다.
본 발명을 수행하기 위해 본 발명자들에게 공지된 최상의 모드를 포함하여, 본 발명의 바람직한 실시형태들이 본 명세서에서 설명된다. 이들 바람직한 실시형태들의 변형예들은, 전술한 설명을 읽을 시 당업자에게 명백해질 수도 있다. 본 발명자들은, 당업자가 그러한 변형들을 적절하게 채용할 것으로 예상하며, 본 발명자들은 본 발명이 본 명세서에서 구체적으로 설명된 것과 달리 실시될 것을 의도한다. 이에 따라, 본 발명은, 적용가능한 법률에 의해 허용되는 바와 같이 본 명세서에 첨부된 청구항들에 기재된 주제의 모든 수정들 및 균등물들을 포함한다. 더욱이, 그 모든 가능한 변형들에서의 상기 설명된 엘리먼트들의 임의의 조합은, 본 명세서에서 달리 표시되지 않거나 컨텍스트에 의해 달리 명확하게 모순되지 않는 한, 본 발명에 의해 포괄된다.

Claims (20)

  1. 디스플레이에 통합되도록 구성되는 용량성 지문 센서로서,
    복수의 송신기 전극들로서, 각각의 개별 송신기 전극은, 센서 스택의 제 1 금속 층에 형성되고 상기 디스플레이의 픽셀들 사이에 배치되는 적어도 하나의 송신기 전도체를 포함하는, 상기 복수의 송신기 전극들; 및
    복수의 수신기 전극들로서, 각각의 개별 수신기 전극은, 상기 센서 스택의 제 2 금속 층에 형성되고 상기 디스플레이의 픽셀들 사이에 배치되는 적어도 하나의 수신기 전도체를 포함하고, 상기 수신기 전극들은 상기 복수의 송신기 전극들과는 상이한 배향을 갖는, 상기 복수의 수신기 전극들을 포함하는, 용량성 지문 센서.
  2. 제 1 항에 있어서,
    (i) 상기 복수의 송신기 전극들의 각각 및 상기 복수의 수신기 전극들의 각각과 (ii) 감지 표면 사이의 거리는 400 미크론 이하인, 용량성 지문 센서.
  3. 제 1 항에 있어서,
    각각의 개별 송신기 전극은 복수의 전도체들을 포함하는, 용량성 지문 센서.
  4. 제 1 항에 있어서,
    각각의 개별 수신기 전극은 복수의 전도체들을 포함하는, 용량성 지문 센서.
  5. 제 1 항에 있어서,
    각각의 개별 수신기 전극은, 상기 센서 스택의 상기 제 1 금속 층에 형성되고 비아에 의해 상기 개별 수신기 전극에 연결되는 개별 수신기 커넥터 전도체에 의해 프로세싱 회로부에 연결되거나, 또는
    각각의 개별 송신기 전극은, 상기 센서 스택의 상기 제 2 금속 층에 형성되고 비아에 의해 상기 개별 송신기 전극에 연결되는 개별 송신기 커넥터 전도체에 의해 상기 프로세싱 회로부에 연결되는, 용량성 지문 센서.
  6. 제 1 항에 있어서,
    (i) 상기 복수의 송신기 전극들 및 상기 복수의 수신기 전극들의 각각과 (ii) 상기 디스플레이의 상기 픽셀들 사이의 수직 거리는 10 미크론 이하인, 용량성 지문 센서.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 송신기 전극들 상에서 감지 신호들을 송신하고 상기 수신기 전극들 상에서 결과적인 신호들을 수신하도록 구성된 제어 회로를 더 포함하는, 용량성 지문 센서.
  8. 입력 디바이스로서,
    디스플레이 스택의 복수의 디스플레이 층들로부터 형성되는 디스플레이;
    복수의 제 1 터치 센서 전극들 및 복수의 제 2 터치 센서 전극들을 포함하는 터치 센서로서, 상기 복수의 제 1 터치 센서 전극들의 각각은 센서 스택의 제 1 금속 층에 배치된 전도체들의 집합들로부터 형성되고, 상기 복수의 제 2 터치 센서 전극들의 각각은 상기 센서 스택의 상기 제 1 금속 층에 배치된 전도체들의 집합들로부터 형성되고 그리고 상기 센서 스택의 제 2 금속 층에 배치된 전도체들에 의해 연결되며, 상기 센서 스택은, 상기 디스플레이 스택에서의 상기 디스플레이 층들의 상부 상에 배치되는, 상기 터치 센서; 및
    상기 센서 스택의 상기 제 1 금속 층에 배치된 전도체들로부터 형성된 복수의 제 1 지문 센서 전극들 및 상기 센서 스택의 상기 제 2 금속 층에 배치된 전도체들로부터 형성된 복수의 제 2 지문 센서 전극들을 포함하는 지문 센서를 포함하는, 입력 디바이스.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 터치 센서는 상기 디스플레이의 제 1 영역 위에 배치되고, 상기 지문 센서는 상기 디스플레이의 제 2 영역 위에 배치되는, 입력 디바이스.
  10. 제 8 항에 있어서,
    각각의 개별 제 1 지문 센서 전극은 상기 센서 스택의 상기 제 1 금속 층에 배치된 복수의 전도체들을 포함하고,
    각각의 개별 제 2 지문 센서 전극은 상기 센서 스택의 상기 제 2 금속 층에 배치된 복수의 전도체들을 포함하는, 입력 디바이스.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 센서 스택의 상부 상에 배치되는 커버 스택을 더 포함하고, 상기 커버 스택은 400 미크론 미만의 두께를 갖는, 입력 디바이스.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 디스플레이 층들은 하나 이상의 방출기 층들을 포함하고, 상기 센서 스택의 상기 제 1 금속 층 및 상기 센서 스택의 상기 제 2 금속 층 중 하나와 상기 하나 이상의 방출기 층들 사이의 수직 거리는 10 미크론 이하인, 입력 디바이스.
  13. 제 9 항에 있어서,
    송신기 전극들 상에서 감지 신호들을 송신하도록 그리고 수신기 전극들 상에서 결과적인 신호들을 수신하도록 구성된 제어 회로를 더 포함하는, 입력 디바이스.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 센서 스택의 상기 제 1 금속 층에 배치된 전도체들로부터 형성된 상기 제 1 지문 센서 전극들은 상기 센서 스택의 상기 제 2 금속 층에서 상기 디스플레이의 상기 제 2 영역 위에 배치된 전도체들에 의해 상기 제어 회로에 연결되는, 입력 디바이스.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 복수의 디스플레이 층들은 애노드, 캐소드, 및 유기 발광 다이오드 (OLED) 층을 포함하는, 입력 디바이스.
  16. 제 15 항에 있어서,
    커버 스택을 더 포함하고, 상기 커버 스택은 상기 센서 스택의 상부 상에 배치되고, 상기 커버 스택은 400 미크론 미만의 두께를 갖는, 입력 디바이스.
  17. 용량성 지문 센서를 제조하는 방법으로서,
    센서 스택의 제 1 금속 층에 복수의 제 1 전도체들을 형성하는 단계;
    상기 센서 스택에서의 상기 제 1 금속 층의 상부 상에 절연 층을 형성하는 단계; 및
    상기 센서 스택의 제 2 금속 층에 복수의 제 2 전도체들을 형성하는 단계로서, 상기 제 2 금속 층은 상기 절연 층의 상부 상에 형성되는, 상기 복수의 제 2 전도체들을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 복수의 제 1 전도체들의 적어도 일부분은 상기 용량성 지문 센서의 송신기 전극들 또는 수신기 전극들을 형성하고, 그리고
    상기 복수의 제 2 전도체들의 적어도 일부분은 상기 제 1 전도체들에 의해 형성되지 않은 상기 송신기 전극들 또는 상기 수신기 전극들 중 다른 하나를 형성하는, 용량성 지문 센서를 제조하는 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 센서 스택의 상부 상에 커버 스택을 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 센서 스택의 상부와 상기 커버 스택의 상부 사이의 수직 거리는 400 미크론 이하인, 용량성 지문 센서를 제조하는 방법.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 센서 스택은 디스플레이 스택의 상부 상에 형성되고, 상기 디스플레이 스택은 하나 이상의 방출기 층들을 포함하고, 그리고
    상기 센서 스택의 상기 제 1 금속 층 및 상기 센서 스택의 상기 제 2 금속 층 중 하나와 상기 하나 이상의 방출기 층들 사이의 수직 거리는 10 미크론 이하인, 용량성 지문 센서를 제조하는 방법.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 1 전도체들을 상기 제 2 전도체들에 연결하기 위해 상기 절연 층을 통해 연장되는 비아들을 제공하는 단계를 더 포함하는, 용량성 지문 센서를 제조하는 방법.
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