KR20240065422A - 전자 장치 및 이를 포함하는 인터페이스 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치는 화소 구동 회로 및 발광 소자를 포함하는 화소 및 센서 구동 회로 및 감지 소자를 포함하는 센서를 포함하고, 복수의 프레임 구간들 동안 영상을 표시하는 표시층, 상기 표시층 위에 배치되고, 입력 장치와 신호를 통신하며, 터치에 의한 입력을 감지하는 센서층, 상기 센서를 제어하는 지문 컨트롤러, 및 상기 센서층을 제어하는 센서 컨트롤러를 포함하고, 상기 센서는 상기 입력 장치에 의한 제1 입력 및 생체 정보에 의한 제2 입력을 감지하며, 상기 센서 컨트롤러는 상기 센서층이 상기 신호를 감지하면 상기 지문 컨트롤러에 제어 신호를 송신하고, 상기 지문 컨트롤러는 상기 센서가 감지한 상기 제1 입력의 정보를 상기 센서 컨트롤러에 제공할 수 있다.
Description
본 발명은 감지 신뢰성이 향상된 전자 장치 및 이를 포함하는 인터페이스 장치에 관한 것이다.
전자 장치는 전자 장치의 외부에서 인가되는 외부 입력을 감지할 수 있다. 외부 입력은 사용자의 입력일 수 있다. 사용자의 입력은 사용자 신체의 일부, 광, 열, 펜, 또는 압력 등 다양한 형태의 외부 입력들을 포함할 수 있다. 전자 장치는 전자기 공명(electromagnetic resonance, EMR) 방식을 이용하여 펜의 좌표를 인식하거나, 능동 정전기(active electrostatic, AES) 방식을 이용하여 펜의 좌표를 인식할 수 있다.
본 발명은 감지 신뢰성이 향상된 전자 장치 및 이를 포함하는 인터페이스 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치는 화소 구동 회로 및 발광 소자를 포함하는 화소 및 센서 구동 회로 및 감지 소자를 포함하는 센서를 포함하고, 복수의 프레임 구간들 동안 영상을 표시하는 표시층, 상기 표시층 위에 배치되고, 입력 장치와 신호를 통신하며, 터치에 의한 입력을 감지하는 센서층, 상기 센서를 제어하는 지문 컨트롤러, 및 상기 센서층을 제어하는 센서 컨트롤러를 포함하고, 상기 센서는 상기 입력 장치에 의한 제1 입력 및 생체 정보에 의한 제2 입력을 감지하며, 상기 센서 컨트롤러는 상기 센서층이 상기 신호를 감지하면 상기 지문 컨트롤러에 제어 신호를 송신하고, 상기 지문 컨트롤러는 상기 센서가 감지한 상기 제1 입력의 정보를 상기 센서 컨트롤러에 제공할 수 있다.
상기 복수의 프레임 구간들 중 제1 프레임 구간 동안, 상기 센서층은 상기 터치에 의한 상기 입력을 감지하고, 상기 제1 프레임 구간 동안, 상기 센서는 상기 제1 입력을 감지할 수 있다.
상기 제1 프레임 구간 동안 상기 센서층은 상기 입력 장치에 의한 제3 입력을 더 감지할 수 있다.
상기 제1 프레임 구간 동안, 상기 센서는 상기 생체 정보를 더 감지할 수 있다.
상기 제1 입력은 적외선 광을 포함할 수 있다.
상기 센서층은 복수의 감지 전극들을 포함하고, 상기 복수의 감지 전극들 각각의 면적은 상기 감지 소자의 면적보다 클 수 있다.
상기 감지 소자는 복수로 제공되고, 단위 면적 당 상기 복수의 감지 전극들의 개수는 상기 단위 면적 당 상기 복수의 감지 소자들의 개수보다 적을 수 있다.
상기 복수의 프레임 구간들 중 제1 프레임 구간은 업링크 구간 및 상기 업링크 구간 이후에 순차적으로 제공되는 확인 응답 구간, 및 터치 구간을 포함하고, 상기 업링크 구간은 상기 센서 컨트롤러가 상기 센서층을 통해 상기 입력 장치에 업링크 신호를 제공하는 구간이고, 상기 확인 응답 구간은 상기 센서 컨트롤러가 상기 업링크 신호를 수신한 상기 입력 장치가 제공하는 상기 신호를 수신하는 구간이며, 상기 터치 구간은 상기 센서층이 상기 터치에 의한 상기 입력을 감지하는 구간일 수 있다.
상기 복수의 프레임 구간들 중 상기 제1 프레임 구간 이후에 제공되는 제2 프레임 구간은 상기 터치 구간, 정보 감지 구간, 및 좌표 감지 구간을 포함하고, 상기 정보 감지 구간은 상기 터치 구간과 인접하고, 상기 센서층이 상기 입력 장치에 의한 제3 입력을 감지하는 구간이며, 상기 좌표 감지 구간은 상기 센서가 상기 제1 입력을 감지하는 구간일 수 있다.
상기 좌표 감지 구간은 상기 지문 컨트롤러에서 동작하고, 상기 터치 구간 및 상기 정보 감지 구간은 상기 센서 컨트롤러에서 동작할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치는 화소 구동 회로 및 발광 소자를 포함하는 화소를 포함하고, 복수의 프레임 구간들 동안 영상을 표시하는 표시층, 상기 표시층 위에 배치되고, 입력 장치와 신호를 통신하며, 터치에 의한 입력을 감지하는 센서층, 상기 표시층 아래에 배치되고 센서를 포함하는 생체 정보 감지층, 상기 센서를 제어하는 지문 컨트롤러, 및 상기 센서층을 제어하는 센서 컨트롤러를 포함하고, 상기 센서는 상기 입력 장치에 의한 제1 입력 및 생체 정보에 의한 제2 입력을 감지하며, 상기 센서 컨트롤러는 상기 센서층이 상기 신호를 감지하면 상기 지문 컨트롤러에 제어 신호를 송신하고, 상기 지문 컨트롤러는 상기 센서가 감지한 상기 제1 입력의 정보를 상기 센서 컨트롤러에 제공할 수 있다.
상기 복수의 프레임 구간들 중 제1 프레임 구간 동안, 상기 센서층은 상기 터치에 의한 상기 입력을 감지하고, 상기 제1 프레임 구간 동안, 상기 센서는 상기 제1 입력을 감지할 수 있다.
상기 제1 프레임 구간 동안 상기 센서층은 상기 입력 장치에 의한 제3 입력을 더 감지할 수 있다.
상기 제1 프레임 구간 동안, 상기 센서는 상기 생체 정보를 더 감지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 인터페이스 장치는 전자 장치 및 상기 전자 장치와 통신하는 입력 장치를 포함하고, 상기 전자 장치는 화소 구동 회로 및 발광 소자를 포함하는 화소, 센서 구동 회로 및 감지 소자를 포함하는 생체 정보 감지 센서, 복수의 감지 전극들을 포함하는 입력 감지 센서, 상기 생체 정보 감지 센서를 제어하는 지문 컨트롤러, 및 상기 입력 감지 센서를 제어하는 센서 컨트롤러를 포함하고, 상기 입력 장치는 상기 입력 감지 센서로부터 업링크 신호를 수신하는 수신 회로, 상기 감지 소자에 적외선 광을 송신하는 제1 송신 회로, 및 상기 입력 감지 센서에 확인 응답 신호 및 다운링크 신호를 송신하는 제2 송신 회로를 포함하고, 상기 생체 정보 감지 센서는 상기 적외선 광에 의한 제1 입력 및 지문에 의한 제2 입력을 감지하며, 상기 센서 컨트롤러는 상기 확인 응답 신호를 감지하면 상기 지문 컨트롤러에 제어 신호를 송신하고, 상기 지문 컨트롤러는 상기 생체 정보 감지 센서가 감지한 상기 제1 입력의 정보를 상기 센서 컨트롤러에 제공할 수 있다.
상기 감지 소자는 상기 발광 소자와 동일한 층에 배치될 수 있다.
상기 생체 정보 감지 센서는 상기 화소 아래에 배치될 수 있다.
상기 전자 장치는 복수의 프레임 구간들 동안 영상을 표시하고, 상기 복수의 프레임 구간들 중 제1 프레임 구간 동안, 상기 입력 감지 센서는 터치에 의한 입력을 감지하고, 상기 제1 프레임 구간 동안, 상기 생체 정보 감지 센서는 상기 제1 입력을 감지할 수 있다.
상기 제1 프레임 구간 동안 상기 입력 감지 센서는 상기 다운링크 신호를 더 감지할 수 있다.
상기 제1 프레임 구간 동안, 상기 생체 정보 감지 센서는 생체 정보를 더 감지할 수 있다.
상술된 바에 따르면, 평면 상에서 보았을 때, 표시층의 복수의 센서들의 센서 해상도는 센서층의 복수의 감지 전극들의 센서 해상도보다 높을 수 있다. 입력 장치는 광 신호를 출력하는 제2 송신 회로를 포함할 수 있다. 복수의 센서들은 상기 광 신호를 수신하여 입력 장치의 제1 입력의 이동 좌표를 센서층을 이용하여 측정할 때보다 높은 해상도로 측정할 수 있다. 입력 장치의 이동 경로에 대한 좌표의 선형성(Linearity)이 향상될 수 있다. 따라서, 감지 신뢰성이 향상된 전자 장치 및 이를 포함하는 인터페이스 장치를 제공할 수 있다.
또한, 상술된 바에 따르면, 입력 장치의 다운링크 신호는 복수의 센서들을 이용하여 수신할 수 있다. 지문 컨트롤러는 다운링크 신호를 근거로 하나의 프레임 구간 내에서 입력 장치에 의한 입력을 감지할 수 있다. 동시에 센서 컨트롤러는 상기 하나의 프레임 구간 내에서 사용자의 신체의 터치에 의한 좌표를 감지할 터치 구간을 확보할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치는 하나의 프레임 구간 내에서 사용자의 신체의 터치에 의한 좌표 및 입력 장치에 의한 좌표를 동시에 확보할 수 있다. 따라서, 감지 신뢰성이 향상된 전자 장치 및 이를 포함하는 인터페이스 장치를 제공할 수 있다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 인터페이스 장치의 사시도이다.
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 인터페이스 장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치 및 입력 장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 단면도이다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시에에 따른 도 1의 AA'영역을 확대하여 도시한 확대 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 화소 및 센서의 등가 회로도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 5의 I-I'를 따라 절단한 표시층의 단면도이다.
도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치 및 입력 장치를 도시한 것이다.
도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 단면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 감지 유닛의 단면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서층의 평면도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 11의 II-II'를 따라 절단한 센서층의 단면도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 감지 소자의 종류에 따른 입력 장치의 좌표 선형성을 도시한 그래프이다.
도 14 내지 도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 컨트롤러 및 지문 컨트롤러의 동작을 설명하기 위한 개념도들이다.
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 인터페이스 장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치 및 입력 장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 단면도이다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시에에 따른 도 1의 AA'영역을 확대하여 도시한 확대 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 화소 및 센서의 등가 회로도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 5의 I-I'를 따라 절단한 표시층의 단면도이다.
도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치 및 입력 장치를 도시한 것이다.
도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 단면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 감지 유닛의 단면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서층의 평면도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 11의 II-II'를 따라 절단한 센서층의 단면도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 감지 소자의 종류에 따른 입력 장치의 좌표 선형성을 도시한 그래프이다.
도 14 내지 도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 컨트롤러 및 지문 컨트롤러의 동작을 설명하기 위한 개념도들이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소(또는 영역, 층, 부분 등)가 다른 구성요소 “상에 있다”, “연결된다”, 또는 “결합된다”고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 배치/연결/결합될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 구성요소가 배치될 수도 있다는 것을 의미한다.
동일한 도면부호는 동일한 구성요소를 지칭한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께, 비율, 및 치수는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. “및/또는”은 연관된 구성요소들이 정의할 수 있는 하나 이상의 조합을 모두 포함한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
또한, “아래에”, “하측에”, “위에”, “상측에” 등의 용어는 도면에 도시된 구성요소들의 연관관계를 설명하기 위해 사용된다. 상기 용어들은 상대적인 개념으로, 도면에 표시된 방향을 기준으로 설명된다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 용어 (기술 용어 및 과학 용어 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에서 정의된 용어와 같은 용어는 관련 기술의 맥락에서 갖는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하고, 여기서 명시적으로 정의되지 않는 한 너무 이상적이거나 지나치게 형식적인 의미로 해석되어서는 안된다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명한다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 인터페이스 장치의 사시도이다.
도 1a를 참조하면, 인터페이스 장치(10000)는 전자 장치(1000) 및 입력 장치(2000)를 포함할 수 있다. 전자 장치(1000)는 입력 장치(2000)에 의한 제1 입력을 감지할 수 있다. 인터페이스 장치(10000)는 디지타이저로 지칭될 수도 있다.
전자 장치(1000)는 전기적 신호에 따라 활성화되는 장치일 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(1000)는 휴대폰, 태블릿, 자동차 내비게이션, 게임기, 또는 웨어러블 장치일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 도 1a에서는 전자 장치(1000)가 휴대폰인 것을 예시적으로 도시하였다.
전자 장치(1000)에는 액티브 영역(1000A) 및 주변 영역(1000NA)이 정의될 수 있다. 전자 장치(1000)는 액티브 영역(1000A)을 통해 영상을 표시할 수 있다. 액티브 영역(1000A)은 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)에 의해 정의된 면을 포함할 수 있다. 주변 영역(1000NA)은 액티브 영역(1000A)의 주변을 에워쌀 수 있다.
전자 장치(1000)의 두께 방향은 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)과 교차하는 제3 방향(DR3)과 나란할 수 있다. 따라서, 전자 장치(1000)를 구성하는 부재들의 전면(또는 상면)과 배면(또는 하면)은 제3 방향(DR3)을 기준으로 정의될 수 있다.
전자 장치(1000)는 전자 장치(1000)의 외부에서 인가되는 입력들을 감지할 수 있다. 상기 외부의 입력들은 사용자의 신체의 일부, 광, 열, 또는 압력 등 다양한 형태의 외부 입력들을 포함할 수 있다. 상기 외부의 입력들은 제2 입력으로 지칭될 수 있다.
도 1a에 도시된 전자 장치(1000)는 사용자의 터치에 의한 입력 및 입력 장치(2000)에 의한 입력을 감지할 수 있다. 입력 장치(2000)는 사용자의 신체 이외의 장치를 의미할 수 있다. 입력 장치(2000)에 의한 입력은 제1 입력으로 지칭될 수 있다. 예를 들어, 입력 장치(2000)는 액티브 펜, 스타일러스 펜, 터치 펜, 또는 전자 펜일 수 있다. 이하에서는 입력 장치(2000)가 액티브 펜인 경우를 예로 들어 설명한다.
전자 장치(1000) 및 입력 장치(2000)는 양방향 통신이 가능할 수 있다. 전자 장치(1000)는 입력 장치(2000)으로 업링크 신호를 제공할 수 있다. 예를 들어, 상기 업링크 신호는 동기화 데이터 또는 전자 장치(1000)의 정보를 포함할 수 있으나, 특별히 이에 제한되는 것은 아니다. 입력 장치(2000)는 전자 장치(1000)로 다운링크 신호를 제공할 수 있다. 상기 다운링크 신호는 동기화 신호 또는 입력 장치(2000)의 상태 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 다운링크 신호는 입력 장치(2000)의 좌표 정보, 입력 장치(2000)의 배터리 정보, 입력 장치(2000)의 기울기 정보, 및/또는 입력 장치(2000)에 저장된 다양한 정보 등을 포함할 수 있으나, 특별히 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 업링크 신호 및 상기 다운링크 신호에 대해서는 후술된다.
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 인터페이스 장치를 도시한 사시도이다. 도 1b를 설명함에 있어서, 도 1a를 통해 설명된 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 병기하고 이에 대한 설명은 생략된다.
도 1b를 참조하면, 인터페이스 장치(10000-1)는 전자 장치(1000-1) 및 입력 장치(2000)를 포함할 수 있다. 도 1b에서는 전자 장치(1000-1)가 소정의 각도로 폴딩된 상태를 도시하였다. 전자 장치(1000-1)가 언폴딩된 상태에서, 액티브 영역(1000A-1)은 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)에 의해 정의된 평면을 포함할 수 있다.
액티브 영역(1000A-1)은 제1 영역(1000A1), 제2 영역(1000A2), 및 제3 영역(1000A3)을 포함할 수 있다. 제1 영역(1000A1), 제2 영역(1000A2), 및 제3 영역(1000A3)은 제1 방향(DR1)으로 순차적으로 정의될 수 있다. 제2 영역(1000A2)은 제2 방향(DR2)을 따라 연장되는 폴딩축(1000FX)을 기준으로 휘어질 수 있다. 따라서, 제1 영역(1000A1) 및 제3 영역(1000A3)은 비폴딩 영역들로 지칭될 수 있고, 제2 영역(1000A2)은 폴딩 영역으로 지칭될 수 있다.
전자 장치(1000-1)가 폴딩되면, 제1 영역(1000A1)과 제3 영역(1000A3)은 서로 마주할 수 있다. 따라서, 완전히 폴딩된 상태에서, 액티브 영역(1000A-1)은 외부로 노출되지 않을 수 있으며, 이는 인-폴딩(in-folding)으로 지칭될 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로 전자 장치(1000-1)의 동작이 이에 제한되는 것은 아니다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치(1000-1)가 폴딩되면, 제1 영역(1000A1) 및 제3 영역(1000A3)은 서로 대향(opposing)할 수 있다. 따라서, 폴딩된 상태에서, 액티브 영역(1000A-1)은 외부로 노출될 수 있으며, 이는 아웃-폴딩(out-folding)으로 지칭될 수 있다.
전자 장치(1000-1)는 인-폴딩 또는 아웃-폴딩 중 어느 하나의 동작만 가능할 수 있다. 또는 전자 장치(1000-1)는 인-폴딩 동작 및 아웃-폴딩 동작이 모두 가능할 수 있다. 이 경우, 전자 장치(1000-1)의 동일한 영역, 예를 들어, 제2 영역(1000A2)이 인-폴딩 및 아웃-폴딩될 수 있다.
도 1b에서는 하나의 폴딩 영역과 두 개의 비폴딩 영역이 예를 들어 도시되었으나, 폴딩 영역과 비폴딩 영역의 개수가 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 전자 장치(1000-1)는 2개보다 많은 복수 개의 비폴딩 영역들 및 서로 인접한 비폴딩 영역들 사이에 배치된 복수의 폴딩 영역들을 포함할 수 있다.
도 1b에서는 폴딩축(1000FX)이 제2 방향(DR2)으로 연장된 것을 예시적으로 도시하였으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 폴딩축(1000FX)은 제1 방향(DR1)과 나란한 방향을 따라 연장될 수 있다. 이 경우, 제1 영역(1000A1), 제2 영역(1000A2), 및 제3 영역(1000A3)은 제2 방향(DR2)을 따라 순차적으로 배열될 수 있다.
전자 장치(1000-1)와 입력 장치(2000)는 양방향 통신이 가능할 수 있다. 전자 장치(1000-1)는 입력 장치(2000)로 업링크 신호를 제공할 수 있다. 입력 장치(2000)는 전자 장치(1000-1)로 다운링크 신호를 제공할 수 있다. 전자 장치(1000-1)는 입력 장치(2000)로부터 제공되는 신호를 이용하여 입력 장치(2000)의 좌표 또는 기울기를 감지할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치 및 입력 장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 전자 장치(1000)는 표시층(100), 센서층(200), 구동 컨트롤러(100C), 센서 컨트롤러(200C), 지문 컨트롤러(RC), 및 메인 제어부(1000C)를 포함할 수 있다.
표시층(100)은 영상을 실질적으로 생성하는 구성일 수 있다. 표시층(100)은 발광형 표시층일 수 있으며, 예를 들어, 표시층(100)은 유기 발광 표시층, 퀀텀닷 표시층, 마이크로 엘이디 표시층, 또는 나노 엘이디 표시층일 수 있다.
센서층(200)은 표시층(100) 위에 배치될 수 있다. 센서층(200)은 외부에서 인가되는 외부 입력을 감지할 수 있다. 센서층(200)은 입력 장치(2000)에 의한 제1 입력 및 사용자의 신체(3000)에 의한 제2 입력을 감지할 수 있다.
메인 제어부(1000C)는 전자 장치(1000)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 메인 제어부(1000C)는 구동 컨트롤러(100C) 및 센서 컨트롤러(200C)의 동작을 제어할 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로 본 발명의 일 실시예에 따른 메인 제어부(1000C)의 동작은 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 메인 제어부(1000C)는 지문 컨트롤러(RC)를 더 제어할 수도 있다. 메인 제어부(1000C)는 적어도 하나의 마이크로 프로세서를 포함할 수 있으며, 메인 제어부(1000C)는 호스트로 지칭될 수 있다.
구동 컨트롤러(100C)는 표시층(100)을 제어할 수 있다. 메인 제어부(1000C)는 그래픽 컨트롤러를 더 포함할 수 있다. 구동 컨트롤러(100C)는 메인 제어부(1000C)로부터 영상 데이터(RGB) 및 제어 신호(D-CS)를 수신할 수 있다. 제어 신호(D-CS)는 다양한 신호를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어 신호(D-CS)는 입력수직동기신호, 입력수평동기신호, 메인 클럭, 및 데이터 인에이블 신호 등을 포함할 수 있다. 구동 컨트롤러(100C)는 제어 신호(D-CS)를 근거로 표시층(100)에 신호를 제공하는 타이밍을 제어하기 위한 수직동기신호 및 수평동기신호를 생성할 수 있다.
지문 컨트롤러(RC)는 표시층(100) 내의 복수의 센서들(FX, 도 4 참조)을 제어할 수 있다. 지문 컨트롤러(RC)는 복수의 센서들(FX, 도 4 참조)을 통해 입력 장치(2000)의 의한 제1 입력을 획득할 수 있다. 지문 컨트롤러(RC)는 복수의 센서들(FX, 도 4 참조)을 통해 사용자의 신체(3000)의 생체 정보에 의한 제2 입력을 획득할 수 있다. 예를 들어, 상기 생체 정보는 지문을 포함할 수 있다.
지문 컨트롤러(RC) 및 구동 컨트롤러(100C)는 서로 통신할 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 컨트롤러(RC)의 구동은 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 지문 컨트롤러(RC)는 구동 컨트롤러(100C)와 통신하지 않고, 메인 제어부(1000C)와 직접 통신할 수도 있다.
센서 컨트롤러(200C)는 센서층(200)을 제어할 수 있다. 센서 컨트롤러(200C)는 메인 제어부(1000C)로부터 제어 신호(I-CS)를 수신할 수 있다. 제어 신호(I-CS)는 센서 컨트롤러(200C)의 구동을 제어할 수 있다.
센서 컨트롤러(200C)는 센서층(200)을 통해 업링크 신호(ULS)를 입력 장치(2000)에 제공할 수 있다. 센서 컨트롤러(200C)는 입력 장치(2000)에 의한 다운링크 신호(DLS) 및 확인 응답 신호(ACK)를 감지할 수 있다.
센서 컨트롤러(200C)는 사용자의 신체(3000)의 터치에 의한 입력을 감지할 수 있다. 센서 컨트롤러(200C)는 센서층(200)으로부터 수신한 신호에 근거하여 상기 터치에 의한 입력의 좌표정보를 산출하고, 상기 터치에 의한 입력의 좌표정보를 포함하는 좌표 신호(I-SS)를 메인 제어부(1000C)에 제공할 수 있다. 메인 제어부(1000C)는 좌표 신호(I-SS)에 근거하여 사용자의 입력에 대응하는 동작을 실행시킬 수 있다. 예를 들어, 메인 제어부(1000C)는 좌표 신호(I-SS)에 근거하여 표시층(100)에 새로운 어플리케이션 이미지가 표시되도록 구동 컨트롤러(100C)를 동작시킬 수 있다.
지문 컨트롤러(RC) 및 센서 컨트롤러(200C)는 서로 통신할 수 있다.
센서 컨트롤러(200C)는 센서층(200)을 통해 확인 응답 신호(ACK)를 수신하면, 지문 컨트롤러(RC)에 제어 신호(CS)를 송신할 수 있다.
제어 신호(CS)는 지문 컨트롤러(RC)를 웨이크업(Wake-up)하는 신호일 수 있다. 제어 신호(CS)를 통해 대기 중이던 지문 컨트롤러(RC)는 활성화될 수 있다. 활성화된 지문 컨트롤러(RC)는 복수의 센서들(FX, 도 4 참조)로부터 입력 장치(2000)의 의한 제1 입력 및/또는 사용자의 신체(3000)의 생체 정보에 의한 제2 입력을 획득할 수 있다.
지문 컨트롤러(RC)는 복수의 센서들(FX, 도 4 참조)가 감지한 상기 제1 입력의 정보를 센서 컨트롤러(200C)에 제공할 수 있다.
센서 컨트롤러(200C)는 지문 컨트롤러(RC)로부터 수신한 상기 정보에 근거하여 상기 제1 입력의 좌표정보를 산출할 수 있다. 좌표 신호(I-SS)는 입력 장치(2000)의 상기 제1 입력의 좌표정보를 더 포함할 수 있다.
입력 장치(2000)는 하우징(2100), 전원(2200), 제어부(2300), 통신 모듈(2400), 펜 전극(2500), 및 광 출력부(2600)을 포함할 수 있다. 다만, 입력 장치(2000)을 구성하는 구성 요소들이 상기 나열된 구성 요소들에 의해 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 입력 장치(2000)는 신호 송신 모드 또는 신호 수신 모드로 전환하는 전극 스위치, 압력을 감지하는 압력 센서, 소정의 정보를 저장하는 메모리, 또는 회전을 감지하는 회전 센서 등을 더 포함할 수도 있다.
하우징(2100)은 펜 형상을 가질 수 있고, 내부에 수용 공간이 형성될 수 있다. 하우징(2100) 내부에 정의된 수용 공간에는 전원(2200), 제어부(2300), 통신 모듈(2400), 및 펜 전극(2500)이 수납될 수 있다.
전원(2200)은 입력 장치(2000) 내부의 제어부(2300), 통신 모듈(2400) 등에 전원을 공급할 수 있다. 전원(2200)은 배터리 또는 고용량 커패시터를 포함할 수 있다.
제어부(2300)는 입력 장치(2000)의 동작을 제어할 수 있다. 제어부(2300)는 주문형 반도체(ASIC, Application-specific integrated circuit)일 수 있다. 제어부(2300)는 설계된 프로그램에 따라서 동작하도록 구성될 수 있다.
제어부(2300)는 소정의 프로토콜에 따라 다운링크 신호(DLS)를 생성할 수 있다. 상기 소정의 프로토콜은 유니버설 스타일러스 이니셔티브(Universal Stylus Initiative, USI)를 포함할 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 소정의 프로토콜은 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 상기 소정의 프로토콜은 능동정전기 방식 프로토콜(AES) 또는 마이크로 소프트 펜 프로토콜(MPP)을 포함할 수도 있다.
통신 모듈(2400)은 제1 송신 회로(2410), 수신 회로(2420), 및 제2 송신 회로(2430)를 포함할 수 있다. 다운링크 신호(DLS)는 복수로 제공될 수 있다.
제1 송신 회로(2410)는 확인 응답 신호(ACK) 및 복수의 다운링크 신호들(DLS) 중 적어도 하나를 센서층(200)으로 출력할 수 있다. 상기 제1 다운링크 신호는 주파수 신호일 수 있다.
수신 회로(2420)는 센서층(200)으로부터 제공되는 업링크 신호(ULS)를 수신할 수 있다. 예를 들어, 업링크 신호(ULS)는 500kHz(kilohertz)의 주파수를 가질 수 있다.
제2 송신 회로(2430)는 복수의 다운링크 신호들(DLS) 중 다른 하나를 복수의 센서들(FX, 도 4 참조) 각각의 감지 소자(OPD, 도 6 참조)로 출력할 수 있다. 복수의 다운링크 신호들(DLS) 중 상기 다른 하나는 광 신호일 수 있다. 상기 광 신호는 적외선 광을 포함할 수 있다. 즉, 제2 송신 회로(2430)는 감지 소자(OPD, 도 6 참조)에 적외선 광을 송신할 수 있다. 즉, 입력 장치(2000)에 의한 제1 입력은 적외선 광을 포함할 수 있다.
제1 송신 회로(2410) 및 제2 송신 회로(2430)는 제어부(2300)로부터 제공된 신호를 수신하여 전자 장치(1000)에 의해 센싱 가능한 신호로 변조하고, 수신 회로(2420)는 센서층(200)으로부터 제공된 신호를 제어부(2300)에 의해 처리 가능한 신호로 변조할 수 있다.
펜 전극(2500)은 통신 모듈(2400)과 전기적으로 연결될 수 있다. 펜 전극(2500)은 복수의 다운링크 신호들(DLS) 중 상기 적어도 하나를 송신할 수 있다. 펜 전극(2500)은 하우징(2100)의 외측면을 따라 배치될 수 있다.
광 출력부(2600)은 통신 모듈(2400)과 전기적으로 연결될 수 있다. 광 출력부(2600)은 복수의 다운링크 신호들(DLS) 중 상기 다른 하나를 송신할 수 있다. 광 출력부(2600)의 일부분은 하우징(2100)으로부터 돌출될 수 있다. 또는, 입력 장치(2000)는 하우징(2100)로부터 노출된 광 출력부(2600)을 커버하는 커버 하우징을 더 포함할 수도 있다. 또는, 광 출력부(2600)은 하우징(2100) 내부에 내장될 수도 있다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 단면도이다.
도 3a를 참조하면, 전자 장치(1000)는 표시층(100) 및 센서층(200)을 포함할 수 있다. 표시층(100)은 베이스층(110), 회로층(120), 발광 소자층(130), 및 봉지층(140)을 포함할 수 있다.
베이스층(110)은 회로층(120)이 배치되는 베이스 면을 제공하는 부재일 수 있다. 베이스층(110)은 유리 기판, 금속 기판, 또는 고분자 기판일 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 베이스층(110)은 무기층, 유기층, 또는 복합 재료층일 수 있다.
베이스층(110)은 다층 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 베이스층(110)은 제1 합성 수지층, 상기 제1 합성 수지층 위에 배치된 실리콘 옥사이드(SiOx)층, 상기 실리콘 옥사이드층 위에 배치된 아몰퍼스 실리콘(a-Si)층, 및 상기 아몰퍼스 실리콘층 위에 배치된 제2 합성 수지층을 포함할 수 있다. 상기 실리콘 옥사이드층 및 상기 아몰퍼스 실리콘층은 베이스 배리어층이라 지칭될 수 있다.
상기 제1 및 제2 합성 수지층들 각각은 폴리이미드(polyimide)계 수지를 포함하는 것일 수 있다. 또한, 상기 제1 및 제2 합성 수지층들 각각은 아크릴(acrylate)계 수지, 메타크릴(methacrylate)계 수지, 폴리아이소프렌(polyisoprene)계 수지, 비닐(vinyl)계 수지, 에폭시(epoxy)계 수지, 우레탄(urethane)계 수지, 셀룰로오스(cellulose)계 수지, 실록산(siloxane)계 수지, 폴리아미드(polyamide)계 수지 및 페릴렌(perylene)계 수지 중 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다. 한편, 본 명세서에서 "~~" 계 수지는 "~~" 의 작용기를 포함하는 것을 의미한다.
회로층(120)은 베이스층(110) 위에 배치될 수 있다. 회로층(120)은 절연층, 반도체 패턴, 도전 패턴, 및 신호 라인 등을 포함할 수 있다. 코팅, 증착 등의 방식으로 절연층, 반도체층, 및 도전층이 베이스층(110) 위에 형성되고, 이후, 복수 회의 포토리소그래피 공정을 통해 절연층, 반도체층, 및 도전층이 선택적으로 패터닝될 수 있다. 이 후, 회로층(120)에 포함된 반도체 패턴, 도전 패턴, 및 신호 라인이 형성될 수 있다.
발광 소자층(130)은 회로층(120) 위에 배치될 수 있다. 발광 소자층(130)은 발광 소자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 발광 소자층(130)은 유기 발광 물질, 퀀텀닷, 퀀텀 로드, 마이크로 엘이디, 또는 나노 엘이디를 포함할 수 있다.
봉지층(140)은 발광 소자층(130) 위에 배치될 수 있다. 봉지층(140)은 수분, 산소, 및 먼지 입자와 같은 이물질로부터 발광 소자층(130)을 보호할 수 있다.
센서층(200)은 연속된 공정을 통해 표시층(100) 위에 형성될 수 있다. 이 경우, 센서층(200)은 표시층(100) 위에 직접 배치된다고 표현될 수 있다. 직접 배치된다는 것은 센서층(200)과 표시층(100) 사이에 제3 의 구성요소가 배치되지 않는 것을 의미할 수 있다. 즉, 센서층(200)과 표시층(100) 사이에는 별도의 접착 부재가 배치되지 않을 수 있다. 또는, 센서층(200)은 표시층(100)과 접착 부재를 통해 서로 결합될 수 있다. 접착 부재는 통상의 접착제 또는 점착제를 포함할 수 있다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 단면도이다.
도 3b를 참조하면, 전자 장치(1000-1)는 표시층(100-1) 및 센서층(200-1)을 포함할 수 있다. 표시층(100-1)은 베이스 기판(110-1), 회로층(120-1), 발광 소자층(130-1), 봉지 기판(140-1), 및 결합 부재(150-1)를 포함할 수 있다.
베이스 기판(110-1) 및 봉지 기판(140-1) 각각은 유리 기판, 금속 기판, 또는 고분자 기판 등일 수 있으나, 특별히 이에 제한되는 것은 아니다.
결합 부재(150-1)는 베이스 기판(110-1)과 봉지 기판(140-1) 사이에 배치될 수 있다. 결합 부재(150-1)는 봉지 기판(140-1)을 베이스 기판(110-1) 또는 회로층(120-1)에 결합시킬 수 있다. 결합 부재(150-1)는 무기물 또는 유기물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 무기물은 프릿 실(frit seal)을 포함할 수 있고, 유기물을 광 경화성 수지 또는 광 가소성 수지를 포함할 수 있다. 다만, 결합 부재(150-1)를 구성하는 물질이 상기 예에 제한되는 것은 아니다.
센서층(200-1)은 봉지 기판(140-1) 위에 직접 배치될 수 있다. 직접 배치된다는 것은 센서층(200-1)과 봉지 기판(140-1) 사이에 제3 의 구성요소가 배치되지 않는 것을 의미할 수 있다. 즉, 센서층(200-1)과 표시층(100-1) 사이에는 별도의 접착 부재가 배치되지 않을 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 센서층(200-1)과 봉지 기판(140-1) 사이에는 접착층이 더 배치될 수도 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 블록도이다.
도 4를 참조하면, 전자 장치(1000, 도 1 참조)는 표시층(100), 구동 컨트롤러(100C), 데이터 드라이버(DD), 스캔 드라이버(SD), 발광 드라이버(ED), 전압 발생기(VI), 및 지문 컨트롤러(RC)를 포함할 수 있다.
구동 컨트롤러(100C)는 영상 데이터(RGB) 및 제어 신호(D-CS)를 수신할 수 있다. 구동 컨트롤러(100C)는 영상 데이터(RGB)의 데이터 포맷을 데이터 드라이버(DD)의 인터페이스 사양에 맞도록 변환한 영상 데이터 신호(DATA)를 생성할 수 있다. 구동 컨트롤러(100C)는 제1 제어 신호(SCS), 제2 제어 신호(ECS), 제3 제어 신호(DCS), 및 제4 제어 신호(RCS)를 출력할 수 있다.
스캔 드라이버(SD)는 구동 컨트롤러(100C)로부터 제1 제어 신호(SCS)를 수신할 수 있다. 스캔 드라이버(SD)는 제1 제어 신호(SCS)에 응답하여 스캔 라인들(SILn, SCLn, SBLn, SWLn)로 스캔 신호들을 출력할 수 있다. 스캔 라인들(SILn, SCLn, SBLn, SWLn)은 초기화 스캔 라인들(SIL1~SILn), 보상 스캔 라인들(SCL1~SCLn), 기입 스캔 라인들(SWL1~SWLn), 및 블랙 스캔 라인들(SBL1~SBLn)을 포함할 수 있다.
발광 드라이버(ED)는 구동 컨트롤러(100C)로부터 제2 제어 신호(ECS)를 수신할 수 있다. 발광 드라이버(ED)는 제2 제어 신호(ECS)에 응답하여 발광 제어 라인들(EML1~EMLn)로 발광 제어 신호들을 출력할 수 있다.
데이터 드라이버(DD)는 구동 컨트롤러(100C)로부터 제3 제어 신호(DCS) 및 영상 데이터 신호(DATA)를 수신할 수 있다. 데이터 드라이버(DD)는 영상 데이터 신호(DATA)를 데이터 신호들로 변환하고, 데이터 신호들을 데이터 라인들(DL1~DLm)에 출력할 수 있다. 데이터 신호들은 영상 데이터 신호(DATA)의 계조 값에 대응하는 아날로그 전압들일 수 있다.
전압 발생기(VI)는 표시층(100)의 동작에 필요한 전압들을 생성할 수 있다. 본 실시예에서 전압 발생기(VI)는 제1 구동 전압(ELVDD), 제2 구동 전압(ELVSS), 제1 초기화 전압(VINT1), 제2 초기화 전압(VINT2), 및 리셋 전압(Vrst)을 발생 시킬 수 있다. 그러나, 전압 발생기(VI)에서 발생 시키는 전압이 이에 한정되는 것은 아니다.
표시층(100)은 표시 영역(DA)에 배치되는 복수의 화소들(PX) 및 표시 영역(DA)에 배치되는 복수의 센서들(FX)을 포함할 수 있다. 평면 상에서 보았을 때, 표시층(100)의 표시 영역(DA)은 전자 장치(1000, 도 1a 참조)의 액티브 영역(1000A, 도 1a 참조)과 중첩할 수 있다. 본 발명의 일 예로, 센서들(FX) 각각은 서로 인접하는 두 개의 화소들(PX) 사이에 배치될 수 있다. 화소들(PX) 및 센서들(FX)은 제1 및 제2 방향(DR1, DR2)을 따라 교번적으로 배치될 수 있다. 그러나, 실시예가 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 센서들(FX) 중 제1 방향(DR1)에서 서로 인접한 두 개의 센서들(FX) 사이에는 두 개 이상의 화소들(PX)이 배치될 수 있고, 센서들(FX) 중 제2 방향(DR2)에서 서로 인접한 두 개의 센서들(FX) 사이에는 두 개 이상의 화소들(PX)이 배치될 수 있다. 복수의 센서들(FX)은 표시 영역(DA)의 전면(whole surface)에 배치될 수 있다.
초기화 스캔 라인들(SIL1~SILn), 보상 스캔 라인들(SCL1~SCLn), 기입 스캔 라인들(SWL1~SWLn), 및 블랙 스캔 라인들(SBL1~SBLn)은 발광 제어 라인들(EML1~EMLn)은 제2 방향(DR2)으로 연장되며, 제1 방향(DR1)으로 서로 이격되어 배열될 수 있다. 데이터 라인들(DL1~DLm) 및 리드아웃 라인들(RL1~RLh)은 제1 방향(DR1)로 연장되며, 제2 방향(DR2)으로 서로 이격되어 배열될 수 있다.
복수의 화소들(PX)은 초기화 스캔 라인들(SIL1~SILn), 보상 스캔 라인들(SCL1~SCLn), 기입 스캔 라인들(SWL1~SWLn), 블랙 스캔 라인들(SBL1~SBLn), 발광 제어 라인들(EML1~EMLn), 및 데이터 라인들(DL1~DLm)에 각각 전기적으로 연결될 수 있다. 복수의 화소들(PX) 각각이 4개의 스캔 라인들에 전기적으로 연결되는 것을 예시적으로 도시하였으나, 각 화소(PX)에 연결되는 스캔 라인의 개수는 이에 한정되지 않으며, 변경될 수 있다.
복수의 센서들(FX)은 기입 스캔 라인들(SWL1~SWLn) 및 리드아웃 라인들(RL1~RLh)에 각각 전기적으로 연결될 수 있다. 복수의 센서들(FX) 각각이 1개의 스캔 라인에 전기적으로 연결되는 것을 예시적으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않고, 각 센서(FX)에 연결되는 스캔 라인의 개수는 변경될 수 있다. 리드아웃 라인들(RL1~RLh)의 개수는 데이터 라인들(DL1~DLm)의 개수보다 작거나 같을 수 있다. 예를 들어, 리드아웃 라인들(RL1~RLh)의 개수는 데이터 라인들(DL1~DLm)의 개수의 1/2, 1/4 또는 1/8 등에 해당할 수 있다.
스캔 드라이버(SD)는 표시층(100)의 비표시 영역(NDA)에 배치될 수 있다. 스캔 드라이버(SD)는 구동 컨트롤러(100C)로부터 수신한 제1 제어 신호(SCS)에 응답해서 초기화 스캔 라인들(SIL1~SILn)로 초기화 스캔 신호들을 출력하고, 보상 스캔 라인들(SCL1~SCLn)로 보상 스캔 신호들을 출력할 수 있다. 또한, 스캔 드라이버(SD)는 제1 제어 신호(SCS)에 응답해서 기입 스캔 라인들(SWL1~SWLn)로 기입 스캔 신호들을 출력하고, 블랙 스캔 라인들(SBL1~SBLn)로 블랙 스캔 신호들을 출력할 수 있다. 일 실시예에서, 스캔 드라이버(SD)는 초기화 스캔 신호들 및 보상 스캔 신호들을 출력하는 제1 스캔 드라이버와 기입 스캔 신호들 및 블랙 스캔 신호들을 출력하는 제2 스캔 드라이버를 포함할 수 있다. 그러나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
발광 드라이버(ED)는 표시층(100)의 비표시 영역(NDA)에 배치될 수 있다. 발광 드라이버(ED)는 구동 컨트롤러(100C)로부터 수신한 제2 제어 신호(ECS)에 응답해서 발광 제어 라인들(EML1~EMLn)로 발광 제어 신호들을 출력할 수 있다. 본 실시예에서, 스캔 드라이버(SD)와 발광 드라이버(ED)가 구분되는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않고, 스캔 드라이버(SD)가 발광 제어 라인들(EML1~EMLn)에 연결되어 발광 제어 신호들을 출력하고, 발광 드라이버(ED)는 생략될 수 있다.
지문 컨트롤러(RC)는 구동 컨트롤러(100C)로부터 수신한 제4 제어 신호(RCS)에 응답해서, 리드아웃 라인들(RL1~RLh)로부터 제1 감지 신호들을 수신할 수 있다. 지문 컨트롤러(RC)는 리드아웃 라인들(RL1~RLh)로부터 수신된 제1 감지 신호들을 가공하고, 가공된 제1 감지 신호들(S_FS)을 구동 컨트롤러(100C)로 제공할 수 있다. 구동 컨트롤러(100C)는 제1 감지 신호들(S_FS)에 근거하여 생체 정보를 인식할 수 있다.
본 발명에 따르면, 표시 영역(DA)의 전면(whole surface)에 배치된 복수의 센서들(FX)을 통해 표시 영역(DA)의 모든 영역에서 상기 생체 정보를 인식할 수 있다. 따라서, 신뢰성이 향상된 전자 장치(1000, 도 1 참조)를 제공할 수 있다.
또는, 지문 컨트롤러(RC)는 센서 컨트롤러(200C, 도 2 참조)로부터 수신한 제어 신호(CS, 도 2 참조)에 응답해서, 리드아웃 라인들(RL1~RLh)로부터 제2 감지 신호들을 수신할 수 있다. 지문 컨트롤러(RC)는 리드아웃 라인들(RL1~RLh)로부터 수신된 제2 감지 신호들을 가공하고, 가공된 제2 감지 신호들을 센서 컨트롤러(200C, 도 2 참조)로 제공할 수 있다. 센서 컨트롤러(200C, 도 2 참조)는 상기 제2 감지 신호들에 근거하여 입력 장치(2000, 도 2 참조)의 좌표 정보를 인식할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시에에 따른 도 1의 AA'영역을 확대하여 도시한 확대 평면도이다.
도 5를 참조하면, 표시 영역(DA)은 복수의 화소 영역들(PXR, PXG1, PXG2, PXB), 복수의 수광 영역들(FXA), 및 주변 영역(NPXA)을 포함할 수 있다. 주변 영역(NPXA)은 화소 영역들(PXR, PXG1, PXG2, PXB) 및 수광 영역들(FXA)을 둘러싸며, 이들의 경계를 설정할 수 있다.
화소 영역들(PXR, PXG1, PXG2, PXB)각각은 발광 소자(OLED, 도 6 참조)가 배치된 영역에 대응될 수 있다. 수광 영역들(FXA)각각은 감지 소자(OPD, 도 6 참조)가 배치된 영역에 대응될 수 있다. 화소 영역들(PXR, PXG1, PXG2, PXB)은 제1 화소 영역들(PXR), 제2 화소 영역들(PXG1, PXG2), 및 제3 화소 영역들(PXB)을 포함할 수 있다. 제1 내지 제3 화소 영역들(PXR, PXG1, PXG2, PXB)은 출광되는 광의 컬러에 따라 구분될 수 있다. 예를 들어, 제1 화소 영역들(PXR) 각각은 제1 컬러광을 출력하고, 제2 화소 영역들(PXG1, PXG2) 각각은 제1 컬러광과 상이한 제2 컬러광을 출력하고, 제3 화소 영역들(PXB) 각각은 제1 및 제2 컬러광들과 상이한 제3 컬러광을 출력할 수 있다. 일 예로, 제1 내지 제3 컬러광들은 각각 레드광, 그린광, 블루광일 수 있으나 실시예가 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
화소 영역들(PXR, PXG1, PXG2, PXB)은 화소 유닛(PU)으로 그룹지어 질 수 있다. 본 실시예는 각 화소 유닛(PU)이 1개의 제1 화소 영역(PXR), 2개의 제2 화소 영역들(PXG1, PXG2), 및 1개의 제3 화소 영역(PXB)을 포함하는 것을 예시적으로 도시하였다. 그러나, 화소 유닛(PU)을 구성하는 화소 영역들의 개수는 이에 한정되지 않는다.
제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)을 따라 제1 화소 영역(PXR) 및 제3 화소 영역(PXB)은 서로 교대로 반복되어 배치될 수 있다. 제2 화소 영역들(PXG1, PXG2)은 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)을 따라 배치될 수 있다. 제2 화소 영역들(PXG1, PXG2)은 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2) 상에서, 제1 화소 영역(PXR) 및 제3 화소 영역(PXB) 각각과 서로 다른 행 및 다른 열에 배치될 수 있다.
제2 화소 영역들(PXG1, PXG2) 각각은 제1 화소 영역(PXR) 및 제3 화소 영역(PXB) 각각 보다 작은 면적을 가질 수 있다. 제1 화소 영역(PXR)은 제3 화소 영역(PXB)보다 작은 면적을 가질 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않고, 제1 화소 영역(PXR) 및 제3 화소 영역(PXB)이 서로 동일한 면적을 갖거나, 제1 내지 제3 화소 영역들(PXR, PXG1, PXG2, PXB) 모두 동일한 면적을 가질 수도 있다.
제1 내지 제3 화소 영역들(PXR, PXG1, PXG2, PXB)은 서로 상이한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 화소 영역(PXR) 및 제3 화소 영역(PXB) 각각은 제1 방향(DR1)으로 연장된 팔각형을 가질 수 있고, 제2 화소 영역들(PXG1, PXG2)은 제1 화소 영역(PXR)의 연장 방향과 상이한 제2 방향(DR2)으로 연장된 팔각형을 가질 수 있다. 제2 화소 영역들(PXG1, PXG2) 중 일부는 서로 대칭되는 형상을 가질 수 있다. 그러나, 제1 내지 제3 화소 영역들(PXR, PXG1, PXG2, PXB)의 형상은 도시된 것에 한정되지 않고 타원형, 원형, 사각형 등과 같은 다양한 형상을 가질 수 있다.
수광 영역들(FXA)은 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)을 따라 배치될 수 있다. 수광 영역들(FXA)은 제1 방향(DR1)에서 제2 화소 영역들(PXG1, PXG2) 사이에 배치될 수 있고, 제2 방향(DR2)에서 제1 화소 영역(PXR) 및 제3 화소 영역(PXB) 사이에 배치될 수 있다.
수광 영역들(FXA) 각각은 평면 상에서 사각형의 형상을 가지며, 제1 내지 제3 화소 영역들(PXR, PXG1, PXG2, PXB) 각각의 면적보다 작을 수 있다. 그러나, 실시예가 반드시 이에 한정되지 않는다.
표시 영역(DA)에는 발광 소자(OLED, 도 6 참조)에 연결되는 화소 구동 회로(P_PD) 및 감지 소자(OPD, 도 6 참조)에 연결되는 센서 구동 회로(O_SD)가 배치될 수 있다. 화소 구동 회로(P_PD)는 발광 소자(OLED, 도 6 참조)에 인접하게 배치될 수 있고, 센서 구동 회로(O_SD)는 감지 소자(OPD, 도 6 참조)에 인접하게 배치될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 화소 및 센서의 등가 회로도이다.
도 6을 참조하면, 화소(PX)는 데이터 라인들(DL1~DLm) 중 i번째 데이터 라인(DLi), 초기화 스캔 라인들(SIL1~SILn) 중 j번째 초기화 스캔 라인(SILj), 보상 스캔 라인들(SCL1~SCLn) 중 j번째 보상 스캔 라인(SCLj), 기입 스캔 라인들(SWL1~SWLn) 중 j번째 기입 스캔 라인(SWLj), 블랙 스캔 라인들(SBL1~SBLn) 중 j번째 블랙 스캔 라인(SBLj), 발광 제어 라인들(EML1~EMLn) 중 j번째 발광 제어 라인(EMLj)에 접속될 수 있다. 여기서 i 및 j는 자연수이다.
화소(PX)는 발광 소자(OLED) 및 화소 구동 회로(P_PD)를 포함할 수 있다. 발광 소자(OLED)는 발광 다이오드 일 수 있고, 일 예로, 발광 소자(OLED)는 유기 발광층을 포함하는 유기 발광 다이오드 일 수 있다. 화소 구동 회로(P_PD)는 발광 소자(OLED)에 연결되어 발광 소자(OLED)에 흐르는 전류량을 제어할 수 있고, 발광 소자(OLED)는 제공받은 전류량에 따라 소정의 휘도를 갖는 광을 생성할 수 있다.
화소 구동 회로(P_PD)는 제1 내지 제7 트랜지스터들(T1~T7) 및 커패시터(Cst)를 포함할 수 있다. 제1 내지 제7 트랜지스터들(T1~T7) 각각은 LTPS(low-temperature polycrystalline silicon) 반도체층을 갖는 트랜지스터이거나, 산화물 반도체층을 갖는 트랜지스터일 수 있다. 또한, 제1 내지 제7 트랜지스터들(T1~T7) 각각은 P-타입 트랜지스터 또는 N-타입 트랜지스터일 수 있다. 예를 들어, 제1, 제2, 제5, 제6, 및 제7 트랜지스터들(T1, T2, T5, T6, T7)은 LTPS 반도체층을 갖는 PMOS 트랜지스터이고, 제3 및 제4 트랜지스터들(T3, T4)은 산화물 반도체층을 갖는 NMOS 트랜지스터일 수 있다. 그러나, 이는 단지 일 예일뿐이며, 제1 내지 제7 트랜지스터들(T1~T7)의 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
j번째 초기화 스캔 라인(SILj), j번째 보상 스캔 라인(SCLj), j번째 기입 스캔 라인(SWLj), j번째 블랙 스캔 라인(SBLj), 및 j번째 발광 제어 라인(EMLj)은 각각 j번째 초기화 스캔 신호(SIj), j번째 보상 스캔 신호(SCj), j번째 기입 스캔 신호(SWj), j번째 블랙 스캔 신호(SBj), 및 j번째 발광 제어 신호(EMj)를 화소(PX)로 전달할 수 있다. i번째 데이터 라인(DLi)은 i번째 데이터 신호(Di)를 화소(PX)로 전달할 수 있다. i번째 데이터 신호(Di)는 전자 장치(ED, 도 3 참조)에 입력되는 영상 데이터(RGB, 도 3 참조)에 대응하는 전압 레벨을 가질 수 있다.
제1 및 제2 전압 라인들(VL1, VL2)은 각각 제1 구동 전압(ELVDD) 및 제2 구동 전압(ELVSS)을 화소(PX)로 전달할 수 있다. 또한, 제3 및 제4 전압 라인들(VL3, VL4)은 각각 제1 초기화 전압(VINT1) 및 제2 초기화 전압(VINT2)을 화소(PX)로 전달할 수 있다.
발광 소자(OLED)는 제1 전극 및 제2 전극을 포함할 수 있다. 발광 소자(OLED)의 제1 전극은 적어도 하나의 트랜지스터를 경유하여 제1 구동 전압(ELVDD)을 수신하는 제1 전압 라인(VL1)에 전기적으로 연결될 수 있다. 발광 소자(OLED)의 제2 전극은 제2 구동 전압(ELVSS)을 수신하는 제2 전압 라인(VL2)에 전기적으로 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 발광 소자(OLED)의 제1 전극은 애노드 전극에 대응될 수 있고, 발광 소자(OLED)의 제2 전극은 캐소드 전극에 대응될 수 있다.
제1 내지 제7 트랜지스터들(T1~T7) 각각은 제1 전극, 제2 전극, 및 게이트 전극을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 전극 및 제2 전극은 각각 입력 전극이나 출력 전극(또는 소스 전극이나 드레인 전극)으로 정의될 수 있다. 한편, 본 명세서에서 "트랜지스터와 신호 라인 또는 트랜지스터와 트랜지스터 사이에 전기적으로 연결된다(또는 접속된다)"는 것은 "트랜지스터의 전극이 신호 라인과 일체의 형상을 갖거나, 연결 전극을 통해서 연결된 것"을 의미한다.
제1 트랜지스터(T1)는 제1 구동 전압(ELVDD)을 수신하는 제1 전압 라인(VL1)과 발광 소자(OLED) 사이에 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 트랜지스터(T1)는 제5 트랜지스터(T5)를 경유하여 제1 전압 라인(VL1)과 연결된 제1 전극, 제6 트랜지스터(T6)를 경유하여 발광 소자(OLED)의 제1 전극에 연결된 제2 전극, 커패시터(Cst)의 일 단에 연결된 게이트 전극을 포함할 수 있다. 제1 트랜지스터(T1)는 제2 트랜지스터(T2)의 스위칭 동작에 따라 데이터 라인(DLi)이 전달하는 데이터 신호(Di)를 전달받아 발광 소자(OLED)에 구동 전류(Id)를 공급할 수 있다. 본 실시예에서, 제1 트랜지스터(T1)는 구동 트랜지스터로 정의될 수 있다.
제2 트랜지스터(T2)는 데이터 라인(DLi)과 제1 트랜지스터(T1)의 제1 전극 사이에 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 트랜지스터(T2)는 데이터 라인(DLi)과 연결된 제1 전극, 제1 트랜지스터(T1)의 제1 전극과 연결된 제2 전극, 및 j번째 기입 스캔 라인(SWLj)과 연결된 게이트 전극을 포함할 수 있다. 제2 트랜지스터(T2)는 j번째 기입 스캔 라인(SWLj)을 통해 전달받은 기입 스캔 신호(SWj)에 따라 턴 온되어 데이터 라인(DLi)으로부터 전달된 데이터 신호(Di)를 제1 트랜지스터(T1)의 제1 전극으로 전달할 수 있다. 본 실시예에서, 제2 트랜지스터(T2)는 스위칭 트랜지스터로 정의될 수 있다.
제3 트랜지스터(T3)는 제1 트랜지스터(T1)의 제2 전극과 제1 트랜지스터(T1)의 게이트 전극에 연결된 제1 노드(N1) 사이에 전기적으로 연결될 수 있다. 제3 트랜지스터(T3)는 제1 노드(N1)에 연결된 제1 전극, 제1 트랜지스터(T1)의 제2 전극과 연결된 제2 전극, 및 j번째 보상 스캔 라인(SCLj)과 연결된 게이트 전극을 포함할 수 있다. 제3 트랜지스터(T3)는 j번째 보상 스캔 라인(SCLj)을 통해 전달받은 j번째 보상 스캔 신호(SCj)에 따라 턴 온되어 제1 트랜지스터(T1)의 게이트 전극과 제1 트랜지스터(T1)의 제2 전극을 서로 연결하여 제1 트랜지스터(T1)를 다이오드 연결시킬 수 있다. 본 실시예에서, 제3 트랜지스터(T3)는 보상 트랜지스터로 정의될 수 있다.
제4 트랜지스터(T4)는 제1 초기화 전압(VINT1)이 전달되는 제3 전압 라인(VL3)과 제1 노드(N1) 사이에 전기적으로 연결될 수 있다. 제4 트랜지스터(T4)는 제3 전압 라인(VL3)과 연결된 제1 전극, 제1 노드(N1)와 연결된 제2 전극, 및 j번째 초기화 스캔 라인(SILj)과 연결된 게이트 전극을 포함할 수 있다. 제4 트랜지스터(T4)는 j번째 초기화 스캔 라인(SILj)을 통해 전달받은 j번째 초기화 스캔 신호(SIj)에 따라 턴 온되어 제1 초기화 전압(VINT1)을 제1 노드(N1)에 전달하며, 제1 트랜지스터(T1)의 게이트 전극의 전위를 초기화 시킬 수 있다. 본 실시예에서, 제4 트랜지스터(T4)는 초기화 트랜지스터로 정의될 수 있다.
제5 트랜지스터(T5)는 제1 전압 라인(VL1)과 제1 트랜지스터(T1) 사이에 전기적으로 연결될 수 있다. 제5 트랜지스터(T5)는 제1 전압 라인(VL1)과 연결된 제1 전극, 제1 트랜지스터(T1)의 제1 전극과 연결된 제2 전극, 및 j번째 발광 제어 라인(EMLj)에 연결된 게이트 전극을 포함할 수 있다.
제6 트랜지스터(T6)는 제1 트랜지스터(T1)와 발광 소자(OLED) 사이에 전기적으로 연결될 수 있다. 제6 트랜지스터(T6)는 제1 트랜지스터(T1)의 제2 전극과 연결된 제1 전극, 발광 소자(OLED)의 제1 전극에 연결된 제2 전극, 및 j번째 발광 제어 라인(EMLj)에 연결된 게이트 전극을 포함할 수 있다.
제5 트랜지스터(T5) 및 제6 트랜지스터(T6)는 j번째 발광 제어 라인(EMLj)을 통해 전달된 발광 제어 신호(EMj)에 따라 턴 온될 수 있다. 발광 소자(OLED)의 발광 시간은 발광 제어 신호(EMj)에 의해 제어될 수 있다. 제5 트랜지스터(T5) 및 제6 트랜지스터(T6)가 턴 온되는 경우, 제1 트랜지스터(T1)의 게이트 전극의 게이트 전압과 제1 구동 전압(ELVDD) 간의 전압차에 따르는 구동 전류(Id)가 발생하고, 제6 트랜지스터(T6)를 통해 구동 전류(Id)가 발광 소자(OLED)에 공급되어, 발광 소자(OLED)가 발광할 수 있다. 본 실시예에서, 제5 트랜지스터(T5) 및 제6 트랜지스터(T6)는 발광 제어 트랜지스터로 정의될 수 있다.
제7 트랜지스터(T7)는 제2 초기화 전압(VINT2)이 전달되는 제4 전압 라인(VL4)과 제6 트랜지스터(T6) 사이에 전기적으로 연결될 수 있다. 제7 트랜지스터(T7)는 제4 전압 라인(VL4)에 연결된 제1 전극, 제6 트랜지스터(T6)의 제2 전극과 연결된 제2 전극, 및 j번째 블랙 스캔 라인(SBLj)과 연결된 게이트 전극을 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 제7 트랜지스터(T7)는 초기화 트랜지스터로 정의될 수 있다.
제7 트랜지스터(T7)는 j번째 블랙 스캔 라인(SBLj)을 통해 전달된 j번째 블랙 스캔 신호(SBj)에 따라 턴 온될 수 있다. 제7 트랜지스터(T7)에 의해 구동 전류(Id)의 일부는 바이패스 전류(Ibp)로서 제7 트랜지스터(T7)를 통해 빠져나갈 수 있다. 블랙 영상을 표시하는 경우, 구동 전류(Id)로부터 제7 트랜지스터(T7)를 통해 빠져 나온 바이패스 전류(Ibp)의 전류량만큼 감소된 전류(즉, 발광 전류(Ied))가 발광 소자(OLED)로 제공되어 블랙 영상을 분명하게 표현할 수 있다. 즉, 제7 트랜지스터(T7)를 통해 정확한 블랙 휘도 영상을 구현하여, 전자 장치(ED, 도 1 참조)의 콘트라스트 비를 향상 시킬 수 있다. 일 실시예에서, 로우 레벨의 블랙 스캔 신호(SBj)가 바이패스 신호로서 제7 트랜지스터(T7)를 턴 온 시킬 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
커패시터(Cst)의 일 단은 제1 트랜지스터(T1)의 게이트 전극에 연결되고, 커패시터(Cst)의 타 단은 제1 전압 라인(VL1)에 연결될 수 있다. 커패시터(Cst)에는 일 단과 타 단 사이의 전압차에 해당하는 전하가 저장될 수 있다. 제5 트랜지스터(T5) 및 제6 트랜지스터(T6)가 턴 온될 때, 커패시터(Cst)에 저장된 전압에 따라, 제1 트랜지스터(T1)에 흐르는 전류량이 결정될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 화소 구동 회로(P_PD)의 구성은 도 6에 도시된 실시예에 한정되지 않는다. 도 6에 도시된 화소 구동 회로(P_PD)의 구성은 하나의 예시에 불과하고 화소 구동 회로(P_PD)의 구성은 변형되어 실시될 수 있다.
센서(FX)는 리드아웃 라인들(RL1~RLh) 중 d번째 리드아웃 라인(RLd), j번째 기입 스캔 라인(SWLj), 및 리셋 제어 라인(RCL)에 접속될 수 있다. 여기서, d는 자연수일 수 있다.
센서(FX)는 감지 소자(OPD) 및 감지 소자(OPD)에 연결된 센서 구동 회로(O_SD)를 포함할 수 있다. 감지 소자(OPD)는 포토 다이오드일 수 있고, 일 예로, 감지 소자(OPD)는 광전 변환층으로 유기 물질을 포함하는 유기 포토 다이오드일 수 있다. 도 6은 센서 구동 회로(O_SD)에 연결된 하나의 감지 소자(OPD)를 예시적으로 도시하였으나, 실시예는 이에 한정되지 않고, 센서(FX)는 센서 구동 회로(O_SD)에 병렬로 연결된 복수의 감지 소자들을 포함할 수도 있다.
센서 구동 회로(O_SD)는 3개의 트랜지스터들(ST1~ST3)을 포함할 수 있다. 3개의 트랜지스터들(ST1~ST3)은 각각 리셋 트랜지스터(ST1), 증폭 트랜지스터(ST2), 및 출력 트랜지스터(ST3)일 수 있다. 리셋 트랜지스터(ST1), 증폭 트랜지스터(ST2), 및 출력 트랜지스터(ST3) 각각은 LTPS(low-temperature polycrystalline silicon) 반도체층을 갖는 트랜지스터이거나, 산화물 반도체층을 갖는 트랜지스터일 수 있다. 또한, 리셋 트랜지스터(ST1), 증폭 트랜지스터(ST2), 및 출력 트랜지스터(ST3) 각각은 P-타입 트랜지스터 또는 N-타입 트랜지스터일 수 있다. 예를 들어, 리셋 트랜지스터(ST1)는 산화물 반도체층을 갖는 NMOS 트랜지스터일 수 있고, 증폭 트랜지스터(ST2) 및 출력 트랜지스터(ST3) 각각은 LTPS 반도체층을 갖는 PMOS 트랜지스터 일 수 있다. 그러나, 이는 단지 일 예일뿐이며, 센서 구동 회로(O_SD)에 포함되는 트랜지스터들(ST1~ST3)의 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
리셋 제어 라인(RCL)은 리셋 제어 신호(RST)를 수신하여 센서(FX)로 전달할 수 있고, 제5 전압 라인(VL5)은 리셋 전압(Vrst)을 수신하여 센서(FX)로 전달할 수 있다.
감지 소자(OPD)는 제1 전극 및 제2 전극을 포함할 수 있다. 감지 소자(OPD)의 제1 전극은 제1 센싱 노드(SN1)에 연결되고, 감지 소자(OPD)의 제2 전극은 제2 구동 전압(ELVSS)을 수신하는 제2 전압 라인(VL2)에 연결될 수 있다. 감지 소자(OPD)의 제2 전극은 발광 소자(OLED)의 제2 전극과 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 감지 소자(OPD)의 제2 전극과 발광 소자(OLED)의 제2 전극은 일체로 형성되어 공통 캐소드 전극(C_CE, 도 7 참조)을 형성할 수 있다. 일 실시예에서, 감지 소자(OPD)의 제1 전극은 센싱 애노드 전극에 대응될 수 있고, 제2 전극은 센싱 캐소드 전극에 대응될 수 있다.
센서 구동 회로(O_SD)의 트랜지스터들(ST1~ST3) 각각은 제1 전극, 제2 전극, 및 게이트 전극을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 전극 및 제2 전극은 각각 입력 전극이나 출력 전극(또는 소스 전극이나 드레인 전극)으로 정의될 수 있다.
리셋 트랜지스터(ST1)는 리셋 전압(Vrst)을 수신하는 제5 전압 라인(VL5)에 연결된 제1 전극, 제1 센싱 노드(SN1)와 연결된 제2 전극, 및 리셋 제어 신호(RST)를 수신하는 리셋 제어 라인(RCL)에 연결된 게이트 전극을 포함할 수 있다. 리셋 트랜지스터(ST1)는 리셋 제어 신호(RST)에 응답해서 제1 센싱 노드(SN1)의 전위를 리셋 제어 신호(RST)로 리셋 시킬 수 있다. 리셋 제어 신호(RST)는 리셋 제어 라인(RCL)을 통해 제공되는 신호일 수 있다. 이에 한정되지 않고, 리셋 제어 신호(RST)는 j번째 보상 스캔 라인(SCLj)을 통해 공급되는 j번째 보상 스캔 신호(SCj)일 수 있다. 즉, 실시예에 따라, 리셋 트랜지스터(ST1)는 j번째 보상 스캔 라인(SCLj)으로부터 공급된 j번째 보상 스캔 신호(SCj)를 리셋 제어 신호(RST)로써 수신할 수 있다.
본 발명의 일 예로, 리셋 전압(Vrst)은 적어도 리셋 제어 신호(RST)의 활성화 구간 동안 제2 구동 전압(ELVSS)보다 낮은 전압 레벨을 가질 수 있다. 리셋 전압(Vrst)은 제2 구동 전압(ELVSS)보다 낮은 전압 레벨로 유지되는 DC 전압일 수 있다.
증폭 트랜지스터(ST2)는 센싱 구동 전압(SLVD)을 수신하는 제1 전극, 제2 센싱 노드(SN2)와 연결된 제2 전극, 및 제1 센싱 노드(SN1)와 연결된 게이트 전극을 포함할 수 있다. 증폭 트랜지스터(ST2)는 제1 센싱 노드(SN1)의 전위에 따라 턴 온되어 제2 센싱 노드(SN2)로 센싱 구동 전압(SLVD)을 인가할 수 있다.
센싱 구동 전압(SLVD)은 제1 구동 전압(ELVDD), 제1 및 제2 초기화 전압(VINT1, VINT2) 중 하나일 수 있다. 센싱 구동 전압(SLVD)이 제1 구동 전압(ELVDD)인 경우, 증폭 트랜지스터(ST2)의 제1 전극은 제1 전압 라인(VL1)에 전기적으로 연결될 수 있다. 센싱 구동 전압(SLVD)이 제1 초기화 전압(VINT1)인 경우, 증폭 트랜지스터(ST2)의 제1 전극은 제3 전압 라인(VL3)에 전기적으로 연결될 수 있고, 센싱 구동 전압(SLVD)이 제2 초기화 전압(VINT2)인 경우, 증폭 트랜지스터(ST2)의 제1 전극은 제4 전압 라인(VL4)에 전기적으로 연결될 수 있다.
출력 트랜지스터(ST3)는 제2 센싱 노드(SN2)와 연결된 제1 전극, d번째 리드아웃 라인(RLd)과 연결된 제2 전극, 및 출력 제어 신호를 수신하는 제3 전극을 포함할 수 있다. 출력 트랜지스터(ST3)는 출력 제어 신호에 응답해서 감지 신호(FSd)를 리드아웃 라인(RLd)으로 전달할 수 있다. 출력 제어 신호는 j번째 기입 스캔 라인(SWLj)을 통해 공급되는 j번째 기입 스캔 신호(SWj)일 수 있다. 즉, 출력 트랜지스터(ST3)는 기입 스캔 라인(SWLj)으로부터 공급된 기입 스캔 신호(SWj)를 출력 제어 신호로써 수신할 수 있다.
센서(FX)의 감지 소자(OPD)는 발광 소자(OLED)의 발광 구간 동안 발광 소자(OLED)로부터 출력된 광에 노출될 수 있다. 만약, 사용자의 신체(3000, 도 2 참조)가 전자 장치(1000, 도 2 참조)의 표시면을 터치하면, 감지 소자(OPD)는 지문의 융선(ridge) 또는 융선 사이의 골(valley)에 의해 반사된 광에 대응하는 광 전하들을 생성할 수 있다. 생성된 광 전하들에 의해 감지 소자(OPD)를 통해 흐르는 전류량이 달라질 수 있다.
또는, 센서(FX)의 감지 소자(OPD)는 입력 장치(2000)로부터 제공되는 적외선 광에 노출될 수 있다. 감지 소자(OPD)는 상기 적외선 광에 대응하는 광 전하들을 생성할 수 있다. 생성된 광 전하들에 의해 감지 소자(OPD)를 통해 흐르는 전류량이 달라질 수 있다.
증폭 트랜지스터(ST2)는 게이트 전극으로 입력되는 제1 센싱 노드(SN1)의 전위에 비례하여 소스-드레인 전류를 발생시키는 소스 팔로워 증폭기(source follower amplifier)일 수 있다. 출력 트랜지스터(ST3)에 로우 레벨의 j번째 기입 스캔 신호(SWj)가 공급되면, 출력 트랜지스터(ST3)가 턴 온되어, 증폭 트랜지스터(ST2)를 통해 흐르는 전류에 대응하는 감지 신호(FSd)가 리드아웃 라인(RLd)으로 출력될 수 있다.
다음 리셋 구간 동안 리셋 제어 라인(RCL)을 통해 하이 레벨의 리셋 제어 신호(RST)가 공급되면 리셋 트랜지스터(ST1)가 턴 온될 수 있다. 리셋 구간은 리셋 제어 라인(RCL)의 활성화 구간(즉, 하이 레벨 구간)으로 정의될 수 있다. 이에 한정되지 않고, 리셋 트랜지스터(ST1)가 PMOS 트랜지스터인 경우, 리셋 구간 동안 로우 레벨의 리셋 제어 신호(RST)가 리셋 제어 라인(RCL)으로 공급될 수 있다. 리셋 구간 동안 제1 센싱 노드(SN1)는 리셋 전압(Vrst)에 대응하는 전위로 리셋되고, 다음 리셋 구간이 종료되면, 감지 소자(OPD)는 수신된 광에 대응하는 광전하들을 생성하고, 생성된 광전하들은 제1 센싱 노드(SN1)에 축적될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 센서 구동 회로(O_SD)의 구성은 도 6에 도시된 실시예에 한정되지 않는다. 도 6에 도시된 센서 구동 회로(O_SD)의 구성은 하나의 예시에 불과하고 센서 구동 회로(O_SD)의 구성은 변형되어 실시될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 5의 I-I'를 따라 절단한 표시층의 단면도이다.
도 7을 참조하면, 표시층(100)은 베이스층(BL), 회로층(DP_CL), 소자층(DP_ED), 및 봉지층(TFE)을 포함할 수 있다.
베이스층(BL)은 회로층(DP_CL)이 배치되는 베이스 면을 제공할 수 있다. 베이스층(BL)은 합성 수지층을 포함할 수 있다. 합성 수지층은 열 경화성 수지를 포함할 수 있다. 예를 들어, 합성 수지층은 아크릴계 수지, 메타크릴계 수지, 폴리이소프렌, 비닐계 수지, 에폭시계 수지, 우레탄계 수지, 셀룰로오스계 수지, 실록산계 수지, 폴리아미드계 수지, 및 페릴렌계 수지 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 이 외에도 베이스층(BL)은 유리 기판, 금속 기판, 또는 유/무기 복합재료 기판을 포함할 수 있다.
회로층(DP_CL)은 베이스층(BL) 상에 배치될 수 있다. 회로층(DP_CL)은 영상을 표시하기 위한 화소(PX, 도 6 참조)에 포함된 화소 구동 회로(P_PD, 도 6 참조) 및 생체 정보를 인식하기 위한 센서(FX, 도 6 참조)에 포함된 센서 구동 회로(O_SD, 도 6 참조)를 포함할 수 있다. 회로층(DP_CL)은 화소 구동 회로(P_PD, 도 6 참조) 또는 센서 구동 회로(O_SD, 도 6 참조)에 연결된 신호 라인들을 더 포함할 수 있다.
회로층(DP_CL)은 구동 회로들을 구성하는 적어도 하나의 절연층, 반도체 패턴, 및 도전 패턴을 포함할 수 있다. 코팅 또는 증착에 의해 절연층, 반도체층, 및 도전층이 베이스층(BL) 상에 형성될 수 있고, 이후, 포토리소그래피에 의해 절연층, 반도체층, 및 도전층이 패터닝 되어 반도체 패턴, 도전 패턴이 형성될 수 있다.
회로층(DP_CL)은 배리어층(BRL) 및/또는 버퍼층(BFL)을 포함할 수 있다. 배리어층(BRL)은 외부로부터 이물질이 유입되는 것을 방지할 수 있다. 배리어층(BRL)은 실리콘옥사이드층 및 실리콘나이트라이드층을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따라, 배리어층(BRL)은 복수로 제공되어 서로 교번하게 적층되는 실리콘옥사이드층들 및 실리콘나이트라이드층들을 포함할 수 있다.
버퍼층(BFL)은 배리어층(BRL) 상에 배치될 수 있다. 버퍼층(BFL)은 베이스층(BL)과 반도체 패턴 및/또는 도전패턴 사이의 결합력을 향상 시킬 수 있다. 버퍼층(BFL)은 서로 교번하게 적층되는 실리콘옥사이드층 및 실리콘나이트라이드층을 포함할 수 있다.
회로층(DP_CL)은 서로 상이한 층 상에 배치된 제1 반도체 패턴층 및 제2 반도체 패턴층을 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명의 회로층(DP_CL)의 단면은 이에 한정되지 않고, 구동 회로들의 구조에 따라 달라질 수 있다.
회로층(DP_CL)의 제1 반도체 패턴층은 버퍼층(BFL) 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 반도체 패턴층은 버퍼층(BFL) 상에 직접 배치될 수 있다. 제1 반도체 패턴층은 실리콘 반도체를 포함할 수 있다. 제1 반도체 패턴층은 폴리실리콘을 포함하거나, 이에 제한되지 않고 비정질실리콘을 포함할 수도 있다.
제1 반도체 패턴층은 도핑 여부에 따라 전기적 성질이 상이한 복수의 영역들을 포함할 수 있다. 제1 반도체 패턴층은 전도율이 높은 제1 영역과 전도율이 낮은 제2 영역을 포함할 수 있다. 제1 영역은 N형 도판트 또는 P형 도판트로 도핑 될 수 있다. P 타입의 트랜지스터는 P형 도판트로 도핑된 도핑 영역을 포함할 수 있고, N 타입의 트랜지스터는 N형 도판트로 도핑된 도핑 영역을 포함할 수 있다. 제2 영역은 비-도핑 영역이거나, 제1 영역 대비 낮은 농도로 도핑 된 영역일 수 있다.
제1 영역의 전도성은 제2 영역보다 크고, 제1 영역은 실질적으로 트랜지스터의 소스 전극 및 드레인 전극 역할을 할 수 있고, 제2 영역은 실질적으로 트랜지스터의 액티브(또는 채널)에 해당할 수 있다. 즉, 제1 반도체 패턴층 중 전도성이 큰 제1 영역은 트랜지스터의 소스 또는 드레인이거나 연결 신호 라인일 수 있고, 전도성이 작은 제2 영역은 트랜지스터의 액티브일 수 있다.
제1 트랜지스터(T1)의 제1 소스 전극(S1), 제1 액티브(A1), 및 제1 드레인 전극(D1)은 제1 반도체 패턴층으로부터 형성될 수 있다. 제1 소스 전극(S1)과 제1 드레인 전극(D1)은 제1 액티브(A1)로부터 서로 반대 방향으로 연장될 수 있다. 본 실시예에서, 제1 트랜지스터(T1)의 제1 소스 전극(S1), 제1 액티브(A1), 및 제1 드레인 전극(D1)는 제1 반도체 패턴으로 정의할 수 있다. 즉, 제1 반도체 패턴층은 제1 반도체 패턴을 포함할 수 있다.
연결 신호 라인(CSL)은 제1 반도체 패턴층으로부터 형성될 수 있고, 버퍼층(BFL) 상에 배치될 수 있다. 연결 신호 라인(CSL)은 평면 상에서 제1 트랜지스터(T1)의 제1 반도체 패턴에 전기적으로 연결될 수 있다.
회로층(DP_CL)은 베이스층(BL) 상에 배치된 복수의 절연층들을 포함할 수 있다. 도 6은 복수의 절연층들의 일 예로 제1 내지 제8 절연층들(10~80)을 도시하였다. 그러나 회로층(DP_CL)의 절연층들의 수가 이에 한정되는 것은 아니며, 회로층(DP-CL)을 형성하는 구성이나 적층 공정에 따라 달라질 수 있다.
제1 내지 제8 절연층들(10~80) 각각은 무기층 및/또는 유기층 일 수 있으며, 단층 또는 다층 구조를 가질 수 있다. 무기층은 알루미늄옥사이드, 티타늄옥사이드, 실리콘옥사이드, 실리콘나이트라이드, 실리콘옥시나이트라이드, 지르코늄옥사이드, 및 하프늄옥사이드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 그러나, 무기층의 물질이 상기 예에 제한되는 것은 아니다. 유기층은 아크릴계 수지, 메타크릴계 수지, 폴리이소프렌, 비닐계 수지, 에폭시계 수지, 우레탄계 수지, 셀룰로오스계 수지, 실록산계 수지, 폴리아미드계 수지, 및 페릴렌계 수지 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 그러나, 유기층의 물질이 상기 예에 제한되는 것은 아니다.
제1 절연층(10)은 버퍼층(BFL) 상에 배치될 수 있다. 제1 절연층(10)은 화소들(PX, 도 4 참조)에 공통으로 중첩하며, 제1 반도체 패턴층을 커버할 수 있다. 즉, 제1 절연층(10)은 제1 트랜지스터(T1)의 제1 반도체 패턴 및 연결 신호 라인(CSL)을 커버할 수 있다.
제1 트랜지스터(T1)의 제1 게이트 전극(G1)은 제1 절연층(10) 상에 배치될 수 있다. 제1 게이트 전극(G1)은 평면 상에서 제1 액티브(A1)에 중첩할 수 있다. 제1 반도체 패턴을 도핑하는 공정에서 제1 게이트 전극(G1)은 마스크로써 기능할 수 있다.
제2 절연층(20)은 제1 게이트 전극(G1)을 커버하도록 제1 절연층(10) 상에 배치될 수 있다. 상부 전극(UE)은 제2 절연층(20) 상에 배치될 수 있다. 상부 전극(UE)은 금속 패턴의 일 부분이거나 도핑된 반도체 패턴의 일 부분일 수 있다. 제1 게이트 전극(G1)의 일 부분과 그에 중첩하는 상부 전극(UE)은 화소(PX, 도 6 참조)의 커패시터(Cst, 도 6 참조)를 정의할 수 있다. 그러나, 일 실시예에 따라, 상부 전극(UE)은 생략될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에서 제2 절연층(20)은 절연 패턴으로 대체될 수 있다. 상부 전극(UE)과 제1 게이트 전극(G1)은 절연 패턴을 사이에 두고 이격될 수 있다. 이 경우, 상부 전극(UE)은 제2 절연층(20)으로부터 절연 패턴을 형성하는 마스크 역할을 할 수 있다.
제3 절연층(30)은 상부 전극(UE)을 커버하도록 제2 절연층(20) 상에 배치될 수 있다. 제2 반도체 패턴층은 제3 절연층(30) 상에 배치될 수 있다. 제2 반도체 패턴층은 전술한 제1 반도체 패턴층과 상이한 층 상에 배치될 수 있다.
제2 반도체 패턴층은 금속 산화물을 포함하는 산화물 반도체를 포함할 수 있다. 산화물 반도체는 결정질 또는 비결정질 산화물 반도체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 산화물 반도체는 아연(Zn), 인듐(In), 갈륨(Ga), 주석(Sn), 티타늄(Ti) 등의 금속 산화물 또는 아연(Zn), 인듐(In), 갈륨(Ga), 주석(Sn), 티타늄(Ti) 등의 금속과 이들의 산화물의 혼합물을 포함할 수 있다. 산화물 반도체는 인듐-주석 산화물(ITO), 인듐-갈륨-아연 산화물(IGZO), 아연 산화물(ZnO), 인듐-아연 산화물(IZO), 아연-인듐 산화물(ZIO), 인듐 산화물(InO), 티타늄 산화물(TiO), 인듐-아연-주석 산화물(IZTO), 아연-주석 산화물(ZTO) 등을 포함할 수 있다.
제2 반도체 패턴층은 금속 산화물의 환원 여부에 따라 전기적 성질이 상이한 복수의 영역들을 포함할 수 있다. 금속 산화물이 환원된 영역(이하, 환원 영역)은 그렇지 않은 영역(이하, 비환원 영역) 대비 전도성이 클 수 있다. 환원 영역은 실질적으로 트랜지스터의 소스 전극 또는 드레인 전극의 역할을 할 수 있다. 비환원 영역은 실질적으로 트랜지스터의 액티브(또는 채널)에 해당할 수 있다.
제3 트랜지스터(T3)의 제3 소스 전극(S3), 제3 액티브(A3), 및 제3 드레인 전극(D3)은 제2 반도체 패턴충으로부터 형성될 수 있다. 제3 소스 전극(S3)과 제3 드레인 전극(D3)은 제3 액티브(A3)로부터 서로 반대 방향으로 연장될 수 있다. 제3 트랜지스터(T3)의 제3 소스 전극(S3), 제3 액티브(A3), 및 제3 드레인 전극(D3)은 제3 반도체 패턴으로 정의할 수 있다.
회로층(DP_CL)은 센서 구동 회로(O_SD, 도 6 참조)의 반도체 패턴을 포함할 수 있다. 도 6은 센서 구동 회로(O_SD, 도 6 참조)의 반도체 패턴 중 리셋 트랜지스터(ST1)에 대응하는 단면을 예시적으로 도시하였다. 리셋 트랜지스터(ST1)의 소스 전극(SS1), 액티브(SA1), 드레인 전극(SD1)은 제2 반도체 패턴층으로부터 형성될 수 있다. 리셋 트랜지스터(ST1)의 소스 전극(SS1), 액티브(SA1), 드레인 전극(SD1)은 리셋 트랜지스터(ST1)의 반도체 패턴으로 정의할 수 있다. 따라서, 제2 반도체 패턴층은 제3 반도체 패턴 및 리셋 트랜지스터(ST1)의 반도체 패턴을 포함할 수 있다.
제4 절연층(40)은 제3 절연층(30) 상에 배치될 수 있다. 제4 절연층(40)은 제2 반도체 패턴층을 커버할 수 있다. 즉, 제4 절연층(40)은 제3 트랜지스터(T3)의 제3 반도체 패턴 및 리셋 트랜지스터(ST1)의 반도체 패턴을 커버할 수 있다.
제3 트랜지스터(T3)의 제3 게이트 전극(G3) 및 리셋 트랜지스터(ST1)의 게이트 전극(SG1)은 제4 절연층(40) 상에 배치될 수 있다. 제3 게이트 전극(G3)은 평면 상에서 제3 액티브(A3)에 중첩할 수 있고, 리셋 트랜지스터(ST1)의 게이트 전극(SG1)은 평면 상에서 리셋 트랜지스터(ST1)의 액티브(SA1)에 중첩할 수 있다. 일 실시예에 따라, 제3 게이트 전극(G3) 또는 리셋 트랜지스터(ST1)의 게이트 전극(SG1)은 단일 전극으로 제공되거나, 2개의 전극들로 제공될 수도 있다.
제5 절연층(50)은 제3 게이트 전극(G3) 및 리셋 트랜지스터(ST1)의 게이트 전극(SG1)을 커버하도록 제4 절연층(40) 상에 배치될 수 있다. 제6 절연층(60), 제7 절연층(70), 및 제8 절연층(80)은 제5 절연층(50) 상에 순차적으로 배치될 수 있다. 제6 절연층(60), 제7 절연층(70), 및 제8 절연층(80) 중 적어도 하나는 유기층으로 제공될 수 있고, 상부에 배치되는 구성에 평탄한 면을 제공할 수 있다.
제1 연결 전극(CNE1)은 제5 절연층(50) 상에 배치될 수 있다. 제1 연결 전극(CNE1)은 제1 내지 제5 절연층들(10~50)을 관통하는 컨택홀(CH1)을 통해 연결 신호 라인(CSL)에 연결될 수 있다. 제2 연결 전극(CNE2)은 제6 절연층(60) 상에 배치될 수 있다. 제2 연결 전극(CNE2)은 제6 절연층(60)을 관통하는 컨택홀(CH2)을 통해 제1 연결 전극(CNE1)에 연결될 수 있다. 제3 연결 전극(CNE3)은 제7 절연층(70) 상에 배치될 수 있다. 제3 연결 전극(CNE3)은 제7 절연층(70)을 관통하는 컨택홀(CH5)을 통해 제2 연결 전극(CNE2)에 연결될 수 있다.
제4 연결 전극(CNE1-1)은 제5 절연층(50) 상에 배치될 수 있다. 제4 연결 전극(CNE1-1)은 제4 및 제5 절연층들(40, 50)을 관통하는 컨택홀(CH3)을 통해 리셋 트랜지스터(ST1)의 드레인 전극(SD1)에 연결될 수 있다. 제5 연결 전극(CNE2-1)은 제6 절연층(60) 상에 배치될 수 있다. 제5 연결 전극(CNE2-1)은 제6 절연층(60)을 관통하는 컨택홀(CH4)을 통해 제4 연결 전극(CNE1-1)에 연결될 수 있다. 제6 연결 전극(CNE3-1)은 제7 절연층(70) 상에 배치될 수 있다. 제6 연결 전극(CNE3-1)은 제7 절연층(70)을 관통하는 컨택홀(CH8)을 통해 제5 연결 전극(CNE2-1)에 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 제5 내지 제7 절연층들(50~70) 중 적어도 어느 하나는 생략될 수 있고, 이에 따라 제1 내지 제3 연결 전극들(CNE1~CNE3) 및 제4 내지 제6 연결 전극들(CNE1-1~CNE3-1) 중 적어도 어느 하나는 생략될 수 있다.
리드아웃 라인(RLd)은 제6 절연층(60) 상에 배치될 수 있다. 제2 및 제5 연결 전극들(CNE2, CNE2-1)과 동일 층 상에 배치될 수 있다. 리드아웃 라인(RLd)은 제7 절연층(70)에 의해 커버될 수 있다. 일 실시예에 따라, 리드아웃 라인(RLd)은 데이터 라인(DLi, 도 5 참조)과 동일 층 상에 배치될 수 있다. 그러나, 리드아웃 라인(RLd)이 배치되는 층이 이에 한정되는 것은 아니다.
제8 절연층(80)은 제7 절연층(70) 상에 배치되어, 제3 및 제6 연결 전극들(CNE3, CNE3-1)을 커버할 수 있다. 제8 절연층(80)은 소자층(DP_ED)이 배치되는 베이스 면을 제공할 수 있다.
소자층(DP_ED)은 회로층(DP_CL) 상에 배치될 수 있다. 소자층(DP_ED)은 발광 소자(ED_R), 감지 소자(OPD), 및 화소 정의막(PDL)을 포함할 수 있다. 도 6은 제1 화소 영역(PXR)에 배치된 제1 발광 소자(ED_R) 및 이에 인접하게 배치된 감지 소자(OPD)를 예시적으로 도시하였으며, 이에 관한 설명은 표시 패널(DP)에 포함되는 다른 발광 소자들 및 감지 소자들에 동일하게 적용될 수 있다.
제1 발광 소자(ED_R)는 제1 전극(R_AE), 발광층(R_EL), 및 제2 전극(R_CE)을 포함할 수 있다. 도 7에서는 예시적으로 발광 소자들(OLED, 도 6 참조) 중 제1 발광 소자(ED_R)를 도시하였다. 제1 발광 소자(ED_R)는 유기 발광 소자, 퀀텀닷 발광 소자, 마이크로 엘이디(micro LED) 발광 소자, 또는 나노 엘이디(nano LED) 발광 소자를 포함하는 것일 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 발광 소자(ED_R)는 전기적 신호에 따라 광이 발생되거나 광량이 제어될 수 있다면 다양한 실시예들을 포함할 수 있다.
감지 소자(OPD)는 센싱 애노드 전극(O_AE), 광전 변환층(O_RL), 및 센싱 캐소드 전극(O_CE)을 포함할 수 있다. 감지 소자(OPD)는 표시 영역(DA, 도 4 참조) 내에서 제1 발광 소자(ED_R)에 인접하게 배치될 수 있다. 감지 소자(OPD)는 감지 소자(OPD)를 향해 입사되는 광을 센싱하여 광 신호를 전기적 신호로 변환하는 광 센서일 수 있다. 예를 들어, 감지 소자(OPD)는 포토 다이오드일 수 있다. 감지 소자(OPD)는 제1 발광 소자(ED_R)과 동일한 층에 배치될 수 있다.
제1 전극(R_AE) 및 센싱 애노드 전극(O_AE)은 동일 층 상인 제8 절연층(80) 상에 배치될 수 있다. 제1 전극(R_AE) 및 센싱 애노드 전극(O_AE)은 평면 상에서 서로 이격될 수 있다.
제1 전극(R_AE)은 제8 절연층(80)을 관통하는 컨택홀(CH7)을 통해 제3 연결 전극(CNE3)에 연결될 수 있다. 제1 전극(R_AE)은 제1 내지 제3 연결 전극들(CNE1~CNE3)을 통해 연결 신호 라인(CSL)에 전기적으로 연결될 수 있다.
센싱 애노드 전극(O_AE)은 제8 절연층(80)을 관통하는 컨택홀(CH8)을 통해 제6 연결 전극(CNE3-1)에 연결될 수 있다. 센싱 애노드 전극(O_AE)은 제4 내지 제6 연결 전극들(CNE1-1~CNE3-1)을 통해 리셋 트랜지스터(ST1)의 드레인 전극(SD1)에 전기적으로 연결될 수 있다.
화소 정의막(PDL)은 제8 절연층(80) 상에 배치될 수 있다. 화소 정의막(PDL)에는 제1 발광 소자(ED_R)의 제1 전극(R_AE)의 적어도 일 부분을 노출시키는 발광 개구부(OP1)가 정의될 수 있다. 발광 개구부(OP1)에 의해 노출된 제1 전극(R_AE)의 일 부분은 제1 화소 영역(PXR)에 대응될 수 있다. 화소 정의막(PDL)에는 센싱 애노드 전극(O_AE)의 적어도 일 부분을 노출시키는 수광 개구부(OP2)가 정의될 수 있다. 수광 개구부(OP2)에 의해 노출된 센싱 애노드 전극(O_AE)의 일 부분은 수광 영역(FXA)에 대응될 수 있다. 주변 영역(NPXA)은 제1 화소 영역(PXR)과 수광 영역(FXA)을 에워쌀 수 있다.
화소 정의막(PDL)은 고분자 수지로 형성될 수 있다. 예를 들어, 화소 정의막(PDL)은 폴리아크릴레이트(Polyacrylate)계 수지 또는 폴리이미드(Polyimide)계 수지를 포함할 수 있다. 화소 정의막(PDL)은 고분자 수지 이외에 무기물을 더 포함하여 형성될 수 있다. 또한, 화소 정의막(PDL)은 무기물로 형성될 수 있다. 예를 들어, 화소 정의막(PDL)은 질화규소(SiNx), 산화규소(SiOx), 질산화규소(SiOxNy) 등을 포함하여 형성되는 것일 수 있다.
화소 정의막(PDL)은 광 흡수 물질을 포함할 수 있다. 화소 정의막(PDL)은 블랙 성분(black coloring agent)을 포함할 수 있다. 블랙 성분은 블랙 염료, 블랙 안료를 포함할 수 있다. 블랙 성분은 카본 블랙, 크롬과 같은 금속 또는 이들의 산화물을 포함할 수 있다. 그러나, 실시예가 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
발광층(R_EL)은 제1 전극(R_AE)과 제2 전극(R_CE) 사이에 배치될 수 있다. 발광층(R_EL)은 발광 개구부(OP1)에 대응하는 영역에 배치될 수 있다. 발광층(R_EL)은 유기 발광 물질 및/또는 무기 발광 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 발광층(R_EL)은 형광 또는 인광 물질, 금속 유기 착체 발광 물질 또는 양자점을 포함할 수 있다. 발광층(R_EL)은 적색, 녹색, 및 청색 중 어느 하나의 컬러광을 발광할 수 있다. 도 7에서는 예시적으로 적색 컬러광을 발광하는 발광층(R_EL)을 도시하였다.
제1 전극(R_AE) 및 제2 전극(R_CE)에 각각 제1 구동 전압(ELVDD, 도 6 참조) 및 제2 구동 전압(ELVSS, 도 6 참조)이 인가되고, 발광층(R_EL)에 주입된 정공과 전자가 결합하여 여기자(exciton)가 형성될 수 있다. 여기자가 바닥 상태로 전이하면서 제1 발광 소자(ED_R)가 발광 될 수 있고, 표시 영역(DA, 도 4 참조)을 통해 영상을 표시 할 수 있다.
광전 변환층(O_RL)은 센싱 애노드 전극(O_AE)과 센싱 캐소드 전극(O_CE) 사이에 배치될 수 있다. 광전 변환층(O_RL)은 수광 개구부(OP2)에 대응하는 영역에 배치될 수 있다. 광전 변환층(O_RL)은 광을 수신하여 전기적 신호로 변환하는 수광 물질을 포함할 수 있다. 광전 변환층(O_RL)은 유기 수광 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 광전 변환층(O_RL)은 공액 고분자(conjugated polymer)를 포함할 수 있다. 광전 변환층(O_RL)은 티오펜계 공액 고분자, 벤조디티오펜계 공액 고분자, 티에노[3,4-c]피롤-4,6-디온(TPD)계 공액 고분자, 디케토-피롤-피롤(DPP)계 공액 고분자, 벤조티아디아졸(BT)계 공액 고분자 등을 포함할 수 있다. 그러나, 광전 변환층(O_RL)의 물질이 상기 예에 제한되는 것은 아니다.
제1 발광 소자(ED_R)의 제2 전극(R_CE)과 감지 소자(OPD)의 센싱 캐소드 전극(O_CE)은 일체로 연결된 공통 전극(C_CE)으로 제공될 수 있다. 즉, 제2 전극(R_CE)은 제1 전극(R_AE)에 중첩하는 공통 전극(C_CE)의 일 부분에 대응될 수 있고, 센싱 캐소드 전극(O_CE)은 센싱 애노드 전극(O_AE)에 중첩하는 공통 전극(C_CE)의 일 부분에 대응될 수 있다. 공통 전극(C_CE)은 공통층으로 제공되며, 제1 화소 영역(PXR), 수광 영역(FXA), 및 주변 영역(NPXA)에 중첩할 수 있다.
제1 전극(R_AE), 센싱 애노드 전극(O_AE), 및 공통 전극(C_CE) 각각은 Ag, Mg, Cu, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, Li, Ca, LiF, Mo, Ti, W, In, Sn, 및 Zn 중 선택되는 적어도 하나, 이들 중 선택되는 2종 이상의 화합물, 이들 중 선택되는 2종 이상의 혼합물, 또는 이들의 산화물을 포함하는 것일 수 있다.
제1 전극(R_AE), 센싱 애노드 전극(O_AE), 및 공통 전극(C_CE) 각각은 투과형 전극, 반투과형 전극 또는 반사형 전극일 수 있다. 투과형 전극은 투명 금속 산화물, 예를 들어, ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등을 포함할 수 있다. 반투과형 전극 또는 반사형 전극은 Ag, Mg, Cu, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, Li, Ca, LiF/Ca(LiF와 Ca의 적층 구조), LiF/Al(LiF와 Al의 적층 구조), Mo, Ti, Yb, W 또는 이들을 포함하는 화합물이나 혼합물(예를 들어, AgMg, AgYb, 또는 MgYb)을 포함할 수 있다.
제1 전극(R_AE), 센싱 애노드 전극(O_AE), 및 공통 전극(C_CE)은 상기 물질로 형성된 반사막이나 반투과막 및 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등으로 형성된 투명 도전막을 포함하는 복수의 층 구조일 수 있다. 예를 들어, 복수의 층 구조의 전극은 ITO/Ag/ITO의 3층 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
봉지층(TFE)은 소자층(DP_ED) 상에 배치되어 제1 발광 소자(ED_R) 및 감지 소자(OPD)를 밀봉할 수 있다. 봉지층(TFE)의 박막들은 소자층(DP_ED)의 소자들의 광학 효율을 향상 시키거나, 소자들을 보호하기 위해 적어도 하나의 박막을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 봉지층(TFE)은 복수의 무기막들 및 무기막들 사이에 배치된 적어도 하나의 유기막을 포함할 수 있다. 무기막은 수분 및/또는 산소로부터 소자들을 보호할 수 있다. 예를 들어, 무기막은 알루미늄옥사이드, 티타늄옥사이드, 실리콘옥사이드, 실리콘나이트라이드, 실리콘옥시나이트라이드, 지르코늄옥사이드, 및 하프늄옥사이드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 유기막은 먼지 입자와 같은 이물질로부터 소자들을 보호할 수 있다. 예를 들어, 유기막은 아크릴 계열 수지를 포함할 수 있다.
도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치 및 입력 장치를 도시한 것이다.
도 8a를 참조하면, 발광 소자(OLED, 도 6 참조)는 제1 내지 제3 발광 소자들(ED_R, ED_G, ED_B)을 포함할 수 있다. 소자층(DP_ED)은 회로층(DP_CL) 상에 배치된 제1 내지 제3 발광 소자들(ED_R, ED_G, ED_B) 및 감지 소자(OPD)를 포함할 수 있다. 제1 내지 제3 발광 소자들(ED_R, ED_G, ED_B) 각각은 제1 전극(R_AE, G_AE, B_AE), 발광층(R_EL, G_EL, B_EL), 및 제2 전극(R_CE, G_CE, B_CE)을 포함할 수 있다. 감지 소자(OPD)는 센싱 애노드 전극(O_AE), 광전 변환층(O_RL), 및 센싱 캐소드 전극(O_CE)을 포함할 수 있다.
화소 정의막(PDL)에는 제1 내지 제3 발광 개구부들(OP1_1, OP1_2, OP1_3) 및 수광 개구부(OP2)가 정의될 수 있다. 제1 내지 제3 발광 소자들(ED_R, ED_G, ED_B)은 각각 제1 내지 제3 발광 개구부들(OP1_1, OP1_2, OP1_3)에 대응하여 배치될 수 있다. 감지 소자(OPD)는 수광 개구부(OP2)에 대응하여 배치될 수 있다.
제1 전극들(R_AE, G_AE, B_AE) 및 센싱 애노드 전극(O_AE)은 동일 층 상에서 서로 이격되어 배치될 수 있다. 제1 전극들(R_AE, G_AE, B_AE) 및 센싱 애노드 전극(O_AE)은 서로 동일한 공정을 통해 동시에 형성되는 것일 수 있다. 제1 전극들(R_AE, G_AE, B_AE)은 각각 제1 내지 제3 발광 개구부들(OP1_1, OP1_2, OP1_3)에 의해 적어도 일 부분이 노출될 수 있다. 센싱 애노드 전극(O_AE)은 수광 개구부(OP2)에 의해 적어도 일 부분이 노출될 수 있다.
제1 내지 제3 발광 소자들(ED_R, ED_G, ED_B)이 배치된 영역들은 각각 제1 내지 제3 화소 영역들(PXR, PXG, PXB)에 대응될 수 있다. 제1 내지 제3 화소 영역들(PXR, PXG, PXB)을 통해 출광되는 광의 컬러는 서로 상이할 수 있다. 주변 영역(NPXA)은 제1 내지 제3 화소 영역들(PXR, PXG, PXB)을 에워싸며, 제1 내지 제3 화소 영역들(PXR, PXG, PXB)의 경계를 설정할 수 있고, 제1 내지 제3 화소 영역들(PXR, PXG, PXB) 간에 혼색되는 것을 방지할 수 있다.
감지 소자(OPD)가 배치된 영역은 수광 영역(FXA)에 대응될 수 있다. 주변 영역(NPXA)은 수광 영역(FXA)을 에워 쌀 수 있다. 주변 영역(NPXA)에 의해 에워싸인 수광 영역(FXA)은 제1 내지 제3 화소 영역들(PXR, PXG, PXB)과 구분될 수 있다.
제1 내지 제3 발광 소자들(ED_R, ED_G, ED_B)의 발광층들(R_EL, G_EL, B_EL)은 각각 제1 내지 제3 발광 개구부들(OP1_1, OP1_2, OP1_3)에 배치될 수 있다. 즉, 제1 내지 제3 발광 소자들(ED_R, ED_G, ED_B)의 발광층들(R_EL, G_EL, B_EL)은 서로 분리된 패턴 형태로 형성될 수 있다. 발광층들(R_EL, G_EL, B_EL) 각각은 유기물질 및/또는 무기물질을 포함하며, 소정의 컬러광을 생성할 수 있다. 또한, 발광층들(R_EL, G_EL, B_EL)은 탠덤(tandem)이라 지칭되는 다층구조를 가질 수 있다.
제1 내지 제3 발광 소자들(ED_R, ED_G, ED_B)의 발광층들(R_EL, G_EL, B_EL)은 서로 다른 컬러광을 생성하는 것일 수 있다. 그러나, 실시예는 이에 한정되지 않고, 제1 내지 제3 발광 소자들(ED_R, ED_G, ED_B)의 발광층들(R_EL, G_EL, B_EL)은 제1 내지 제3 화소 영역들(PXR, PXG, PXB)에 공통적으로 배치되어 서로 동일한 컬러를 갖는 소스광인 청색광 또는 백색광을 생성할 수 있다.
광전 변환층(O_RL)은 수광 개구부(OP2)에 배치될 수 있다. 광전 변환층(O_RL)에 관하여는 전술한 설명이 동일하게 적용될 수 있다.
제1 내지 제3 발광 소자들(ED_R, ED_G, ED_B)의 제2 전극들(R_CE, G_CE, B_CE)은 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1 내지 제3 발광 소자들(ED_R, ED_G, ED_B)의 제2 전극들(R_CE, G_CE, B_CE)은 일체의 형상을 가질 수 있다. 제2 전극들(R_CE, G_CE, B_CE)은 감지 소자(OPD)의 센싱 캐소드 전극(O_CE)과 일체의 형상을 가질 수 있다. 따라서, 제2 전극들(R_CE, G_CE, B_CE) 및 센싱 캐소드 전극(O_CE)은 일체로 연결되어 제1 내지 제3 화소 영역들(PXR, PXG, PXB), 주변 영역(NPXA), 및 수광 영역(FXA)에 중첩하는 공통 전극(C_CE, 도 6 참조)으로 제공될 수 있다.
전자 장치(1000)는 표시층(100) 위에 배치된 센서층(200) 및 센서층(200) 이에 배치된 상부 부재층(300)을 더 포함할 수 있다.
센서층(200)은 봉지층(TFE) 상에 직접 배치될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고, 센서층(200)은 별도의 접착층을 통해 봉지층(TFE) 위에 결합될 수도 있다.
상부 부재층(300)은 반사 방지층(CFL) 및 윈도우(WM)를 포함할 수 있다. 반사 방지층(CFL)은 센서층(200) 위에 배치될 수 있다. 반사 방지층(CFL)은 윈도우(WM)의 상측으로부터 입사되는 외부광의 반사율을 감소시킬 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 반사 방지층(CFL)은 생략될 수도 있다.
윈도우(WM)는 반사 방지층(CFL) 위에 배치될 수 있다. 윈도우(WM)는 광학적으로 투명한 절연 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 윈도우(WM)는 유리 또는 플라스틱을 포함할 수 있다. 윈도우(WM)는 다층 구조 또는 단층 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 윈도우(WM)는 접착제로 결합된 복수 개의 플라스틱 필름을 포함할거나, 접착제로 결합된 유리 기판과 플라스틱 필름을 포함할 수 있다.
입력 장치(2000)의 광 출력부(2600)은 전자 장치(1000)에 제1 입력(PL)을 제공할 수 있다. 제1 입력(PL)은 적외선 광을 포함할 수 있다. 제1 입력(PL)은 감지 소자(OPD)에 제공될 수 있다. 감지 소자(OPD)는 상기 적외선 광에 대응하는 광 전하들을 생성할 수 있다.
지문 컨트롤러(RC, 도 2 참조)는 제1 입력(PL)을 감지한 감지 소자(OPD)로부터 제1 입력(PL)이 감지된 위치에 대한 정보를 센서 컨트롤러(200C, 도 2 참조)에 제공할 수 있다. 센서 컨트롤러(200C, 도 2 참조)는 지문 컨트롤러(RC, 도 2 참조)로부터 수신한 상기 정보에 근거하여 제1 입력(PL)의 좌표정보를 산출할 수 있다.
본 발명에 따르면, 표시 영역(DA, 도 4 참조)의 전면(whole surface)에 배치된 복수의 감지 소자들(OPD)을 통해 지문 컨트롤러(RC, 도 2 참조)는 제1 입력(PL)을 용이하게 감지할 수 있다. 센서 컨트롤러(200C, 도 2 참조)는 입력 장치(2000)의 좌표정보를 용이하게 산출할 수 있다. 따라서, 감지 신뢰성이 향상된 인터페이스 장치(10000, 도 1 참조)를 제공할 수 있다.
도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 단면도이다. 도 8b를 설명함에 있어서, 도 8a를 통해 설명된 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 병기하고 이에 대한 설명은 생략된다.
도 8b를 참조하면, 제1 내지 제3 발광 소자들(ED_R, ED_G, ED_B) 각각은 광을 출력할 수 있다. 예를 들어, 제1 발광 소자(ED_R)는 레드 파장대의 레드광을 출력하고, 제2 발광 소자(ED_G)는 그린 파장대의 그린광을 출력하며, 제3 발광 소자(ED_B)는 블루 파장대의 블루광을 출력할 수 있다.
감지 소자(OPD)는 제1 내지 제3 발광 소자들(ED_R, ED_G, ED_B)로부터 광을 수신할 수 있다. 즉, 감지 소자(OPD)는 제1 내지 제3 발광 소자들(ED_R, ED_G, ED_B) 각각으로부터 출력되는 광(L1)이 사용자의 생체 정보(FG)에 의해 반사된 반사광(L2)을 수신할 수 있다. 생체 정보(FG)는 지문일 수 있다. 감지 소자(OPD)는 생체 정보(FG)의 융선(ridge) 또는 융선 사이의 골(valley)에 의해 반사된 반사광(L2)에 대응하는 광 전하들을 생성할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 단면도이다. 도 9를 설명함에 있어서 도 3a를 통해 설명된 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 병기하고 이에 대한 설명은 생략된다.
도 9를 참조하면, 전자 장치(1000-3)는 표시층(100), 센서층(200), 및 감지 유닛(400)을 포함할 수 있다.
감지 유닛(400)은 표시층(100) 아래에 배치될 수 있다. 감지 유닛(400)은 표시층(100) 아래에 배치될 수 있다. 감지 유닛(400)은 베이스층(410), 생체 정보 감지층(420), 및 광학 패턴층(430)을 포함할 수 있다.
베이스층(410)은 합성수지층을 포함할 수 있다. 합성수지층은 열 경화성 수지를 포함할 수 있다. 특히, 합성수지층은 폴리이미드계 수지층일 수 있고, 그 재료는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 베이스층(410)은 2 층의 폴리이미드계 수지층들, 및 폴리이미드계 수지층들 사이에 배치된 배리어층을 포함할 수 있다. 상기 배리어층은 비정질 실리콘 및 실리콘 산화물을 포함할 수 있다.
생체 정보 감지층(420)은 베이스층(410) 위에 배치될 수 있다. 생체 정보 감지층(420)은 센서 및 절연층들을 포함할 수 있다. 상기 센서는 적어도 하나의 트랜지스터 및 적어도 하나의 포토 다이오드를 포함할 수 있다. 평면 상에서 보았을 때, 생체 정보 감지층(420)은 표시층(100)의 표시 영역 전체와 중첩할 수 있다.
광학 패턴층(430)은 생체 정보 감지층(420) 위에 직접 배치될 수 있다. 예를 들어, 광학 패턴층(430) 및 생체 정보 감지층(420)은 연속된 공정을 통해 형성될 수 있다. 광학 패턴층(430)은 이물질로부터 생체 정보 감지층(420)을 보호할 수 있다.
광학 패턴층(430)은 생체 정보 감지층(420)으로 입사되는 광을 필터링할 수 있다. 예를 들어, 광학 패턴층(430)을 통과 가능한 광의 입사각은 광학 패턴층(430)에 의해 제어될 수 있다. 상기 입사각은 소정 각도 이하로 제한될 수 있다. 상기 입사각이 제한됨에 따라 지문 인식의 정확성이 향상될 수 있다.
전자 장치(1000-3)가 감지 유닛(400)을 포함하는 경우, 표시층(100)의 복수의 센서들(FX, 도 4 참조)은 생략될 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치(1000-3)에서 복수의 센서들(FX, 도 4 참조)의 기능을 생체 정보 감지층(420)이 대체할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 감지 유닛의 단면도이다. 도 10을 설명함에 있어서, 도 9를 통해 설명된 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 병기하고 이에 대한 설명은 생략된다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 감지 유닛(400)은 베이스층(410), 생체 정보 감지층(420), 및 광학 패턴층(430)을 포함할 수 있다.
생체 정보 감지층(420)은 배리어층(421), 버퍼층(422), 센서(420-T, 420-PD), 절연층들(423, 424, 425, 426)을 포함할 수 있다.
배리어층(421)은 베이스층(410) 위에 배치될 수 있다. 버퍼층(422)은 배리어층(421) 위에 배치될 수 있다.
센서(420-T, 420-PD)는 트랜지스터(420-T) 및 감지 소자(420-PD)를 포함할 수 있다. 트랜지스터(420-T)는 버퍼층(422) 위에 배치될 수 있다. 트랜지스터(420-T)는 액티브(420-A), 소스(420-S), 드레인(420-D), 및 게이트(420-G)를 포함할 수 있다. 액티브(420-A), 소스(420-S), 및 드레인(420-D)은 버퍼층(422) 위에 배치될 수 있다.
제1 절연층(423)은 버퍼층(422) 위에 배치되며, 액티브(420-A), 소스(420-S), 및 드레인(420-D)을 커버한다. 제1 절연층(423)은 무기층 및/또는 유기층일 수 있으며, 단층 또는 다층 구조를 가질 수 있다. 본 실시예에서 제1 절연층(423)은 단층의 실리콘옥사이드층일 수 있다.
게이트(420-G) 및 배선층(420-L)은 제1 절연층(423) 위에 배치될 수 있다. 배선층(420-L)에는 소정의 전압, 예를 들어, 바이어스 전압이 제공될 수 있다. 배선층(420-L)은 후술될 감지 소자(420-PD)와 전기적으로 연결될 수 있다.
제2 절연층(424)은 제1 절연층(423) 위에 배치되며 게이트(420-G) 및 배선층(420-L)을 커버할 수 있다. 제2 절연층(424)은 무기층일 수 있으며, 단층 또는 다층 구조를 가질 수 있다. 본 실시예에서 제2 절연층(424)은 단층의 실리콘옥사이드층일 수 있다.
감지 소자(420-PD)는 제2 절연층(424) 위에 배치될 수 있다. 감지 소자(420-PD)는 트랜지스터(420-T) 및 배선층(420-L)에 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 감지 소자(420-PD)는 트랜지스터(420-T)로부터 제공되는 신호에 의해 동작이 제어되고, 배선층(420-L)으로부터 소정의 전압을 제공받을 수 있다.
감지 소자(420-PD)는 제1 감지 전극(420-E1), 감지층(420-SA), 및 제2 감지 전극(420-E2)을 포함할 수 있다.
제1 감지 전극(420-E1)은 제1 및 제2 절연층들(422, 423)을 관통하여, 트랜지스터(420-T)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 감지 전극(420-E1)은 불투명한 도전 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 감지 전극(420-E1)은 몰리브덴(Mo)을 포함할 수 있다.
감지층(420-SA)은 제1 감지 전극(420-E1) 위에 배치될 수 있다. 감지층(420-SA)은 비정질 실리콘을 포함할 수 있다.
제2 감지 전극(420-E2)은 감지층(420-SA) 위에 배치될 수 있다. 제2 감지 전극(420-E2)은 투명한 도전 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 감지 전극(420-E2)은 인듐-주석 산화물(ITO)을 포함할 수 있다.
제3 절연층(425)은 제2 감지 전극(420-E2) 위에 배치될 수 있다. 제3 절연층(425)은 무기층일 수 있으며, 단층 또는 다층 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 제3 절연층(425)은 실리콘 옥사이드층 및 실리콘 나이트라이드층을 포함할 수 있다.
연결 전극(420-C)은 제3 절연층(425) 위에 배치될 수 있다. 연결 전극(420-C)은 제3 절연층(425)을 관통하여 제2 감지 전극(420-E2)에 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 연결 전극(420-C)은 제2 및 제3 절연층들(424, 425)을 관통하여 배선층(420-L)과 전기적으로 연결될 수 있다.
제4 절연층(426)은 제3 절연층(425) 위에 배치되며 연결 전극(420-C)을 커버할 수 있다. 제4 절연층(426)은 유기층일 수 있으며, 단층 또는 다층 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 제4 절연층(426)은 단층의 폴리이미드계 수지층일 수 있다.
광학 패턴층(430)은 생체 정보 감지층(420) 및 표시층(100, 도 9 참조) 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 광학 패턴층(430)은 제4 절연층(426) 위에 직접 배치될 수 있다. 즉, 광학 패턴층(430)과 생체 정보 감지층(420)은 연속된 공정을 통해 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 광학 패턴층(430)이 생체 정보 감지층(420) 위에 직접 배치되기 때문에, 광학 패턴층(430)과 제2 감지 전극(420-E2) 사이의 거리가 감소될 수 있다. 그 결과, 광학 패턴층(430)을 통과한 광들 사이에 간섭이 일어나는 현상이 방지 또는 감소되어, 생체 정보의 인식 정확성이 향상될 수 있다.
광학 패턴층(430)은 복수의 투과부들(431) 및 차광부(432)를 포함할 수 있다. 복수의 투과부들(431)은 광학적 투명성을 가질 수 있다. 복수의 투과부들(431)은 차광부(432)보다 높은 광 투과율을 가질 수 있다. 복수의 투과부들(431)은 투명한 유기물을 포함할 수 있다. 차광부(432)는 광을 흡수하는 성질을 가질 수 있다. 차광부(432)는 유기물을 포함할 수 있다.
평면 상에서 보았을 때, 복수의 투과부들(431) 및 차광부(432)는 감지 소자(420-PD)와 중첩할 수 있다. 생체 정보(FG, 도 8b 참조)로부터 반사된 광(2000-L)은 복수의 투과부들(431)을 통과하여 감지 소자(420-PD)로 입사될 수 있다.
또는, 입력 장치(2000, 도 8a 참조)에서 전자 장치(1000-3)로 제공되는 제1 입력(PL, 도 8a 참조)은 복수의 투과부들(431)을 통과하여 감지 소자(420-PD)에 제공될 수 있다. 감지 소자(420-PD)는 상기 적외선 광에 대응하는 광 전하들을 생성할 수 있다.
이때, 지문 컨트롤러(RC, 도 2 참조)는 감지 유닛(400)의 복수의 센서들을 제어할 수 있다. 지문 컨트롤러(RC, 도 2 참조)는 제1 입력(PL)을 감지한 감지 소자(420-PD)로부터 제1 입력(PL)이 감지된 위치에 대한 정보를 센서 컨트롤러(200C, 도 2 참조)에 제공할 수 있다. 센서 컨트롤러(200C, 도 2 참조)는 지문 컨트롤러(RC, 도 2 참조)로부터 수신한 상기 정보에 근거하여 제1 입력(PL)의 좌표정보를 산출할 수 있다.
본 발명에 따르면, 표시 영역의 전면(whole surface)에 배치된 복수의 감지 소자들(420-PD)을 통해 지문 컨트롤러(RC, 도 2 참조)는 제1 입력(PL)을 용이하게 감지할 수 있다. 센서 컨트롤러(200C, 도 2 참조)는 입력 장치(2000)의 좌표정보를 용이하게 산출할 수 있다. 따라서, 감지 신뢰성이 향상된 인터페이스 장치(10000, 도 1 참조)를 제공할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서층의 평면도이고, 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 11의 II-II'를 따라 절단한 센서층의 단면도이다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 센서층(200)은 액티브 영역(IS-AA) 및 액티브 영역(IS-AA)을 에워싸는 주변 영역(IS-NAA)이 정의될 수 있다. 액티브 영역(IS-AA)은 전기적 신호에 따라 활성화되는 영역일 수 있다. 예를 들어, 액티브 영역(IS-AA)은 입력을 감지하는 영역일 수 있다. 평면 상에서 보았을 때, 센서층(200)의 액티브 영역(IS-AA)은 전자 장치(1000, 도 1a 참조)의 액티브 영역(1000A, 도 1a 참조)과 중첩할 수 있다. 센서층(200)의 주변 영역(IS-NAA)은 전자 장치(1000, 도 1a 참조)의 주변 영역(1000NA, 도 1a 참조)과 중첩할 수 있다.
센서층(200)은 베이스 절연층(IS-IL0), 복수의 감지 전극들(TE1, TE2) 및 복수의 감지 라인들(TL1, TL2)을 포함할 수 있다. 복수의 감지 전극들(TE1, TE2)은 입력 감지 센서로 지칭될 수 있다. 복수의 감지 전극들(TE1, TE2)은 복수의 제1 감지 전극들(TE1) 및 복수의 제2 감지 전극들(TE2)을 포함할 수 있다. 복수의 제1 감지 전극들(TE1) 및 복수의 제2 감지 전극들(TE2)은 액티브 영역(IS-AA)에 배치될 수 있다.
복수의 감지 라인들(TL1, TL2)은 주변 영역(IS-NAA)에 배치될 수 있다.
베이스 절연층(IS-IL0)은 실리콘 나이트라이드, 실리콘 옥시나이트라이드, 및 실리콘 옥사이드 중 어느 하나를 포함하는 무기층일 수 있다. 또는 베이스 절연층(IS-IL0)은 에폭시 수지, 아크릴 수지, 또는 이미드 계열 수지를 포함하는 유기층일 수 있다. 베이스 절연층(IS-IL0)은 표시층(100, 도 3a 참조) 위에 직접 형성될 수 있다. 또는 베이스 절연층(IS-IL0)은 표시층(100, 도 3a 참조)과 접착 부재를 통해 서로 결합될 수 있다.
센서층(200)은 복수의 제1 감지 전극들(TE1) 및 복수의 제2 감지 전극들(TE2) 사이의 정전 용량의 변화를 통해 외부 입력에 대한 정보를 획득할 수 있다.
복수의 제1 감지 전극들(TE1) 각각은 제1 방향(DR1)을 따라 연장되고, 복수의 제1 감지 전극들(TE1)은 제2 방향(DR2)을 따라 배열될 수 있다. 복수의 제1 감지 전극들(TE1) 각각은 복수의 감지 패턴들(SP1) 및 복수의 브릿지 패턴들(BP1)을 포함할 수 있다. 복수의 브릿지 패턴들(BP1) 각각은 서로 인접한 2 개의 감지 패턴들(SP1)을 전기적으로 연결할 수 있다. 복수의 감지 패턴들(SP1)은 메쉬 구조를 가질 수 있다. 복수의 제2 감지 전극들(TE2) 각각은 제2 방향(DR2)을 따라 연장되고, 복수의 제2 감지 전극들(TE2)은 제1 방향(DR1)을 따라 배열될 수 있다. 복수의 제2 감지 전극들(TE2) 각각은 복수의 제1 부분들(SP2) 및 복수의 제2 부분들(BP2)을 포함할 수 있다. 복수의 제2 부분들(BP2) 각각은 서로 인접한 2 개의 제1 부분들(SP2)을 전기적으로 연결할 수 있다. 복수의 제1 부분들(SP2) 및 복수의 제2 부분들(BP2)은 메쉬 구조를 가질 수 있다.
도 11에서는 1 개의 브릿지 패턴(BP1)이 서로 인접한 2 개의 감지 패턴들(SP1)에 연결된 것을 예시로 도시하였으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 브릿지 패턴들(BP1) 및 복수의 감지 패턴들(SP1)의 연결 관계는 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 서로 인접한 2 개의 감지 패턴들(SP1)은 2 개의 브릿지 패턴들(BP1)에 의해 연결될 수도 있다.
복수의 제2 부분들(BP2)은 복수의 브릿지 패턴들(BP1)과 상이한 층에 배치될 수 있다. 복수의 브릿지 패턴들(BP1)은 복수의 제2 감지 전극들(TE2)과 절연 교차될 수 있다. 예를 들어, 복수의 제2 부분들(BP2)은 복수의 브릿지 패턴들(BP1)과 각각 절연 교차될 수 있다.
복수의 감지 라인들(TL1, TL2)은 복수의 제1 감지 라인들(TL1) 및 복수의 제2 감지 라인들(TL2)을 포함할 수 있다. 복수의 제1 감지 라인들(TL1)은 복수의 제1 감지 전극들(TE1)에 각각 전기적으로 연결될 수 있다. 복수의 제2 감지 라인들(TL2)은 복수의 제2 감지 전극들(TE2)에 각각 전기적으로 연결될 수 있다.
복수의 제1 감지 라인들(TL1) 및 복수의 제2 감지 라인들(TL2) 각각은 컨택홀들을 통해 감지 패드에 전기적으로 연결될 수 있다.
베이스 절연층(IS-IL0) 위에 복수의 브릿지 패턴들(BP1)이 배치될 수 있다. 제1 절연층(IS-IL1)은 복수의 브릿지 패턴들(BP1) 위에 배치될 수 있다. 제1 절연층(IS-IL1)은 단층 또는 다층 구조를 가질 수 있다. 제1 절연층(IS-IL1)은 무기물, 유기물, 또는 복합 재료를 포함할 수 있다.
복수의 감지 패턴들(SP1), 복수의 제1 부분들(SP2), 및 복수의 제2 부분들(BP2)은 제1 절연층(IS-IL1) 위에 배치될 수 있다. 복수의 감지 패턴들(SP1), 복수의 제1 부분들(SP2), 및 복수의 제2 부분들(BP2)은 메쉬 구조를 가질 수 있다.
복수의 컨택홀들(CNT)은 제1 절연층(IS-IL1)이 제3 방향(DR3)으로 관통되어 형성될 수 있다. 복수의 감지 패턴들(SP1) 중 인접한 두 개의 감지 패턴들(SP1)은 복수의 컨택홀들(CNT)을 통해 브릿지 패턴(BP1)과 전기적으로 연결될 수 있다.
제2 절연층(IS-IL2)은 복수의 감지 패턴들(SP1), 복수의 제1 부분들(SP2), 및 복수의 제2 부분들(BP2) 위에 배치될 수 있다. 제2 절연층(IS-IL2)은 단층 또는 다층 구조를 가질 수 있다. 제2 절연층(IS-IL2)은 무기물, 유기물, 또는 복합 재료를 포함할 수 있다
도 12에서는 예시적으로 복수의 브릿지 패턴들(BP1)이 복수의 감지 패턴들(SP1), 복수의 제1 부분들(SP2), 및 복수의 제2 부분들(BP2) 아래에 배치되는 바텀 브릿지 구조를 도시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 센서층(IS-1)은 복수의 브릿지 패턴들(BP1)이 복수의 감지 패턴들(SP1), 복수의 제1 부분들(SP2), 및 복수의 제2 부분들(BP2) 위에 배치된 탑 브릿지 구조를 가질 수도 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 감지 소자의 종류에 따른 입력 장치의 좌표 선형성을 도시한 그래프이다.
도 2 및 도 13을 참조하면, 제1 좌표(x1, y1)에서 제2 좌표(x2, y2)로 입력 장치(2000)를 이동하였을 때 측정되는 경로가 도시되였다. 제1 경로(TG)는 실제로 입력 장치(2000)가 이동한 경로를 도시한 것이다. 제2 경로(LN1)는 복수의 감지 전극들이 마름모 또는 다이아몬드 형상의 패턴을 갖는 센서층(200)을 이용하여 입력 장치(2000)의 제1 입력을 측정하여 좌표를 산출한 경로이다. 제3 경로(LN2)는 복수의 감지 전극들이 바(bar) 형상의 패턴을 갖는 센서층(200)을 이용하여 입력 장치(2000)의 제1 입력을 측정하여 좌표를 산출한 경로이다. 제4 경로(LN3)는 센서층(200)을 이용하여 입력 장치(2000)의 제1 입력을 측정한 것이 아닌 복수의 센서들(FX, 도 4 참조)을 이용하여 입력 장치(2000)의 제1 입력을 측정하여 좌표를 산출한 경로이다. 즉, 제4 경로(LN3)는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치(1000)를 이용하여 입력 장치(2000)의 제1 입력의 이동 좌표를 측정한 것이다.
복수의 감지 전극들(TE1, TE2, 도 11 참조) 각각의 면적은 복수의 감지 소자들(OPD, 도 7 참조) 각각의 면적보다 클 수 있다. 단위 면적 당 복수의 감지 전극들(TE1, TE2, 도 11 참조)의 개수는 상기 단위 면적 당 복수의 감지 소자들(OPD, 도 7 참조)의 개수보다 적을 수 있다.
본 발명에 따르면, 평면 상에서 보았을 때, 표시층(100)의 복수의 센서들(FX, 도 4 참조)의 센서 해상도는 센서층(200)의 복수의 감지 전극들(TE1, TE2, 도 11 참조)의 센서 해상도보다 높을 수 있다. 입력 장치(2000)는 광 출력부(2600)를 통해 광 신호를 출력하는 제2 송신 회로(2430)를 포함할 수 있다. 복수의 센서들(FX, 도 4 참조)은 상기 광 신호를 수신하여 입력 장치(2000)의 제1 입력의 이동 좌표를 센서층(200)을 이용하여 측정할 때보다 높은 해상도로 측정할 수 있다. 입력 장치(2000)의 이동 경로에 대한 좌표의 선형성(Linearity)이 향상될 수 있다. 따라서, 감지 신뢰성이 향상된 전자 장치(1000) 및 이를 포함하는 인터페이스 장치(10000)를 제공할 수 있다.
본 발명과 달리, 센서층(200)의 복수의 감지 전극들(TE1, TE2, 도 11 참조)을 이용하여 입력 장치(2000)의 이동 경로 좌표를 측정할 수도 있다. 이 경우, 복수의 감지 전극들(TE1, TE2, 도 11 참조)의 형상에 따라 제2 경로(LN1) 또는 제3 경로(LN2)가 산출될 수 있다. 제2 경로(LN1)는 제1 경로(TG)로부터 수직으로 최대 제1 수직 거리만큼 이격될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 수직 거리는 0.415mm(millimeter)일 수 있다. 제3 경로(LN2)는 제1 경로(TG)로부터 수직으로 최대 제2 수직 거리만큼 이격될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 수직 거리는 0.291mm일 수 있다. 수직 거리가 클수록 입력 장치(2000)의 이동 경로에 대한 좌표의 선형성이 낮은 것으로 해석할 수 있다. 하지만, 본 발명에 따르면, 전자 장치(1000)는 표시층(100)의 복수의 센서들(FX, 도 4 참조)을 이용하여 입력 장치(2000)의 이동 경로 좌표를 측정할 수 있다. 이 경우, 제4 경로(LN3)가 산출될 수 있다. 제4 경로(LN3)는 제1 경로(TG)로부터 수직으로 최대 제3 수직 거리만큼 이격될 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 수직 거리는 0.108mm일 수 있다. 상기 제3 수직 거리는 상기 제1 수직 거리 및 상기 제2 수직 거리보다 작을 수 있다. 즉, 입력 장치(2000)의 이동 경로에 대한 좌표의 선형성이 향상될 수 있다. 따라서, 더 좋은 사용자 경험(User Experience)을 제공하는 전자 장치(1000) 및 이를 포함하는 인터페이스 장치(10000)를 제공할 수 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 컨트롤러 및 지문 컨트롤러의 동작을 설명하기 위한 개념도이다.
도 14는 예시적으로 입력 장치(2000)에 의한 입력 및 사용자의 신체(3000)의 터치에 의한 입력이 없는 경우의 전자 장치(1000)의 동작을 도시한 것이다.
도 2 및 도 14를 참조하면, 표시층(100)은 하나의 프레임 구간 단위로 영상을 표시할 수 있다. 예를 들어, 하나의 프레임 구간은 수직동기신호의 라이징 엣지로부터 다음 라이징 엣지까지의 구간으로 정의될 수 있다.
표시층(100)의 동작 주파수가 60Hz(Hertz)인 경우, 하나의 프레임 구간에 대응하는 시간은 약 16.44ms(millisecond)일 수 있고, 표시층(100)의 동작 주파수가 120Hz인 경우, 하나의 프레임 구간에 대응하는 시간은 약 8.33ms일 수 있다.
표시층(100)에 한 프레임 구간의 영상이 표시되는 동안 센서 컨트롤러(200C) 및 지문 컨트롤러(RC)가 동작할 수 있다.
n번째 프레임 구간(n은 양의 정수) 동안, 센서 컨트롤러(200C)는 업링크 구간(ULK) 및 제1 터치 구간(TS1)으로 동작할 수 있다.
업링크 구간(ULK)은 업링크 신호(ULS)를 통해 전자 장치(1000)의 근처에 입력 장치(2000)의 존재 유무를 파악하는 구간일 수 있다.
업링크 구간(ULK)에서 센서 컨트롤러(200C)는 센서층(200)의 복수의 감지 전극들(TE1, TE2, 도 11 참조)을 통해 외부로 업링크 신호(ULS)를 제공할 수 있다.
업링크 신호(ULS)는 동기화 신호 또는 전자 장치(1000)의 정보 등을 포함할 수 있다.
제1 터치 구간(TS1)은 업링크 구간(ULK) 이후에 제공될 수 있다. 제1 터치 구간(TS1)과 업링크 구간(ULK)은 서로 소정의 시간만큼 이격될 수 있다.
제1 터치 구간(TS1)는 센서층(200)의 사용자의 신체(3000)의 터치에 의한 입력의 유무를 감지하는 구간일 수 있다.
제1 터치 구간(TS1)에서 센서 컨트롤러(200C)는 복수의 제1 전극들(TE1, 도 11 참조) 및 복수의 제2 전극들(TE2, 도 11 참조) 각각에 제1 센싱 신호를 송신할 수 있다. 센서층(200)은 복수의 제1 전극들(TE1, 도 11 참조) 및 복수의 제2 전극들(TE2, 도 11 참조)이 하나의 전극으로 통합되어 사용자의 신체(3000)의 터치에 의한 입력을 감지할 수 있다. 이 때, 센서층(200)은 셀프 터치 방식으로 동작한다고 정의될 수 있다.
n번째 프레임 구간 동안, 지문 컨트롤러(RC)는 대기 상태로 동작할 수 있다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 컨트롤러 및 지문 컨트롤러의 동작을 설명하기 위한 개념도이다. 도 15를 설명함에 있어서 도 14를 통해 설명된 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 병기하고 이에 대한 설명은 생략된다.
도 15는 예시적으로 사용자의 신체(3000)의 터치에 의한 입력이 제공되고, 입력 장치(2000)에 의한 입력이 없는 경우의 전자 장치(1000)의 동작을 도시한 것이다.
도 2 및 도 15를 참조하면, n번째 프레임 구간(n은 양의 정수) 동안, 센서 컨트롤러(200C)는 업링크 구간(ULK), 제1 터치 구간(TS1), 및 제2 터치 구간(TS2)으로 동작할 수 있다.
제1 터치 구간(TS1)는 센서층(200)의 사용자의 신체(3000)의 터치에 의한 입력의 유무를 감지할 수 있다. 센서 컨트롤러(200C)는 제1 터치 구간(TS1)에 의해 사용자의 신체(3000)의 터치에 의한 입력이 제공되고 있음을 판단할 수 있다. 센서 컨트롤러(200C)는 제2 터치 구간(TS2)을 더 동작할 수 있다.
제2 터치 구간(TS2)은 제1 터치 구간(TS1) 이후에 제공될 수 있다. 제1 터치 구간(TS1) 및 제2 터치 구간(TS2)은 서로 소정의 시간만큼 이격될 수 있다.
제2 터치 구간(TS2)에서 복수의 제1 전극들(TE1, 도 11 참조) 또는 복수의 제2 전극들(TE2, 도 11 참조)에 제2 센싱 신호를 송신할 수 있다. 센서층(200)은 복수의 제1 전극들(TE1, 도 11 참조) 및 복수의 제2 전극들(TE2, 도 11 참조)이 용량선 결합되어 사용자의 신체(3000)의 터치에 의한 입력을 감지할 수 있다. 이 때, 센서층(200)은 상호 터치 방식으로 동작한다고 정의될 수 있다.
본 발명에 따르면, 센서층(200)은 n번째 프레임 구간에서 사용자의 신체(3000)의 터치에 의한 입력을 감지하기 위해 셀프 터치 방법 및 상호 터치 방식을 모두 이용할 수 있다. 센서 컨트롤러(200C)는 제1 터치 구간(TS1)의 제1 센싱 신호 및 제2 터치 구간(TS2)의 제2 센싱 신호를 근거로 상기 입력의 좌표를 감지할 수 있다. 따라서, 감지 신뢰성이 향상된 전자 장치(1000)를 제공할 수 있다.
n번째 프레임 구간(n은 양의 정수) 동안, 지문 컨트롤러(RC)는 대기 상태로 동작할 수 있다.
도 16 및 도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 컨트롤러 및 지문 컨트롤러의 동작을 설명하기 위한 개념도들이다. 도 16을 설명함에 있어서 도 14 및 도 15를 통해 설명된 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 병기하고 이에 대한 설명은 생략된다.
도 16은 예시적으로 입력 장치(2000) 및 전자 장치(1000)가 서로 페어링(pairing)하는 동작을 도시한 것이고, 도 17은 예시적으로 입력 장치(2000)에 의한 입력을 감지하는 동작을 도시한 것이다.
도 2, 도 16, 및 도 17을 참조하면, n번째 프레임 구간(n은 양의 정수) 동안, 센서 컨트롤러(200C)는 업링크 구간(ULK), 확인 응답 구간(AC), 제1 터치 구간(TS1) 및 제2 터치 구간(TS2)으로 동작할 수 있다.
확인 응답 구간(AC)은 업링크 구간(ULK) 이후에 제공될 수 있다. 확인 응답 구간(AC) 및 업링크 구간(ULK)은 서로 소정의 시간만큼 이격될 수 있다.
확인 응답 구간(AC)은 업링크 신호(ULS)에 대한 확인 응답 신호(ACK)를 입력 장치(2000)로부터 수신하는 구간일 수 있다.
센서 컨트롤러(200C)는 확인 응답 신호(ACK)를 통해 전자 장치(1000)의 근처에 입력 장치(2000)가 존재하는 것을 파악할 수 있다.
센서 컨트롤러(200C)는 확인 응답 신호(ACK)를 수신한 경우, 지문 컨트롤러(RC)에 제어 신호(CS)를 송신할 수 있다. 지문 컨트롤러(RC)는 제어 신호(CS)를 수신한 경우, 대기 상태에서 활성 상태로 전환될 수 있다.
n번째 프레임 구간 이후 n+1번째 프레임 구간 동안, 센서 컨트롤러(200C)는 업링크 구간(ULK), 제1 다운링크 구간(DLK1), 제2 다운링크 구간(DLK2), 제1 터치 구간(TS1), 및 제2 터치 구간(TS2)으로 동작할 수 있다. 예를 들어, n+1번째 프레임 구간 동안, 센서 컨트롤러(200C)는 순차적으로 제공되는 업링크 구간(ULK), 제1 다운링크 구간(DLK1), 제2 다운링크 구간(DLK2), 제1 터치 구간(TS1), 제2 다운링크 구간(DLK2), 및 제2 터치 구간(TS2)을 제공할 수 있다.
업링크 구간(ULK) 동안 업링크 신호(ULS)가 입력 장치(2000)에 제공될 수 있다.
업링크 신호(ULS)는 동기화 신호 또는 전자 장치(1000)의 정보 등을 포함할 수 있다. 다운링크 신호(DLS)는 제1 다운링크 신호, 제2 다운링크 신호, 및 제3 다운링크 신호를 포함할 수 있다.
상기 동기화 신호는 지문 컨트롤러(RC)의 제3 다운링크 구간(DLK3)과 제2 송신 회로(2430)의 제3 다운링크 신호의 출력 타이밍을 동기화하기 위한 신호 및 센서 컨트롤러(200C)의 제1 다운링크 구간(DLK1) 및 제2 다운링크 구간(DLK2)과 제1 송신 회로(2410)의 제1 다운링크 신호 및 제2 다운링크 신호의 출력 타이밍을 각각 동기화하기 위한 신호를 포함할 수 있다. 즉, 업링크 신호(ULS)를 통해 센서 컨트롤러(200C) 및 지문 컨트롤러(RC)는 입력 장치(2000)와 동기화될 수 있다.
제1 다운링크 구간(DLK1)에서 센서 컨트롤러(200C)는 입력 장치(2000)로부터 상기 제1 다운링크 신호를 수신할 수 있다. 상기 제1 다운링크 신호는 제1 정보를 포함할 수 있다. 상기 제1 정보는 입력 장치(2000)의 상태에 대한 정보를 포함할 수 있다 예를 들어, 상기 제1 정보는 입력 장치(2000)에 배터리 정보일 수 있다. 상기 제1 다운링크 신호는 입력 장치(2000)에 의한 입력을 통해 센서층(200)에 제공될 수 있다.
제2 다운링크 구간(DLK2)에서 센서 컨트롤러(200C)는 입력 장치(2000)로부터 상기 제2 다운링크 신호를 수신할 수 있다. 상기 제2 다운링크 신호는 입력 장치(2000)에 의한 입력을 통해 센서층(200)에 제공될 수 있다. 상기 제2 다운링크 신호는 상기 제1 정보와 상이한 제2 정보를 포함할 수 있다. 상기 제2 정보는 입력 장치(2000)의 기울기 정보를 포함할 수 있다.
제1 다운링크 구간(DLK1) 및 제2 다운링크 구간(DLK2)은 정보 감지 구간으로 지칭될 수 있다.
센서 컨트롤러(200C)는 제1 터치 구간(TS1) 및 제2 터치 구간(TS2)을 이용하여 사용자의 신체(3000)의 터치에 의한 입력을 감지하여 좌표를 산출할 수 있다.
제1 다운링크 구간(DLK1)은 제1 터치 구간(TS1) 및 제2 터치 구간(TS2) 사이에 배치될 수 있다.
n+1번째 프레임 구간 동안, 지문 컨트롤러(RC)는 제3 다운링크 구간(DLS3)으로 동작할 수 있다. 예를 들어, n+1번째 프레임 구간 동안, 지문 컨트롤러(RC)는 4 번의 제3 다운링크 구간(DLS3)을 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, n+1번째 프레임 구간 동안, 지문 컨트롤러(RC)는 복수의 제3 다운링크 구간들(DLS3)을 제공할 수 있다. 복수의 제3 다운링크 구간들(DLS3) 각각 동안 입력 장치(2000)에 의한 입력을 감지하여 좌표의 정확성이 향상될 수 있다. 따라서, 감지 신뢰성이 향상된 전자 장치(1000) 및 이를 포함하는 인터페이스 장치(10000)를 제공할 수 있다.
제3 다운링크 구간(DLK3)에서 지문 컨트롤러(RC)는 입력 장치(2000)로부터 상기 제3 다운링크 신호를 수신할 수 있다. 상기 제3 다운링크 신호는 입력 장치(2000)에 의한 입력을 통해 복수의 센서들(FX, 도 4 참조)에 제공될 수 있다. 상기 제3 다운링크 신호는 광 신호의 형태로 제공될 수 있다. 상기 광 신호는 적외선 광을 포함할 수 있다.
상기 제3 다운링크 신호는 상기 제1 정보 및 상기 제2 정보와 상이한 제3 정보를 포함할 수 있다. 상기 제3 정보는 입력 장치(2000)의 좌표 정보를 포함할 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제1 정보 내지 상기 제3 정보가 포함하는 구성은 이에 제한되지 않는다. 예를 들어 상기 제3 정보는 입력 장치(2000)의 상태에 대한 정보를 포함할 수 있고, 상기 정보는 상기 광 신호의 깜빡임 또는 빛의 세기 등을 조절하여 제공될 수 있다.
제3 다운링크 구간(DLK3)은 좌표 감지 구간으로 지칭될 수 있다.
지문 컨트롤러(RC)는 제3 다운링크 구간(DLK3)을 이용하여 입력 장치(2000)에 의한 입력을 감지하고, 센서 컨트롤러(200C)에 감지된 상기 입력을 송신하고, 센서 컨트롤러(200C)는 상기 입력을 근거로 좌표를 산출할 수 있다. 또는 지문 컨트롤러(RC)는 제3 다운링크 구간(DLK3)을 이용하여 입력 장치(2000)에 의한 입력을 감지하여 좌표를 산출할 수 있다.
본 발명과 달리, 센서 컨트롤러(200C)가 하나의 프레임 구간 내에서 제1 내지 제3 다운링크 신호를 모두 수신한다면 사용자의 신체(3000)의 터치에 의한 입력을 감지할 터치 구간(TS1, TS2)을 확보할 수 없다. 이 경우, 전자 장치(1000)는 입력 장치(2000)를 사용하는 중에는 사용자의 신체(3000)의 터치에 의한 좌표를 감지할 수 없다. 하지만, 본 발명에 따르면, 제3 다운링크 신호는 복수의 센서들(FX, 도 4 참조)을 이용하여 수신할 수 있다. 지문 컨트롤러(RC)는 하나의 프레임 구간 내에서 입력 장치(2000)에 의한 입력을 감지할 수 있다. 동시에 센서 컨트롤러(200C)는 상기 하나의 프레임 구간 내에서 사용자의 신체(3000)의 터치에 의한 좌표를 감지할 터치 구간(TS1, TS2)을 확보할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치(1000)는 하나의 프레임 구간 내에서 사용자의 신체(3000)의 터치에 의한 좌표 및 입력 장치(2000)에 의한 좌표를 동시에 확보할 수 있다. 따라서, 감지 신뢰성이 향상된 전자 장치(1000) 및 이를 포함하는 인터페이스 장치(10000)를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 지문 컨트롤러(RC)는 제3 다운링크 구간(DLK3) 동안 단위 면적 당 개수가 복수의 감지 전극들(TE1, TE2, 도 11 참조)보다 많은 복수의 센서들(FX, 도 4 참조)을 이용하여 입력 장치(2000)의 좌표를 산출할 수 있다. 복수의 센서들(FX, 도 4 참조)은 상기 광 신호를 수신하여 입력 장치(2000)의 제1 입력의 이동 좌표를 센서층(200)을 이용하여 측정할 때보다 높은 해상도로 측정할 수 있다. 입력 장치(2000)의 이동 경로에 대한 좌표의 선형성이 향상될 수 있다. 따라서, 감지 신뢰성이 향상된 전자 장치(1000) 및 이를 포함하는 인터페이스 장치(10000)를 제공할 수 있다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 컨트롤러 및 지문 컨트롤러의 동작을 설명하기 위한 개념도이다. 도 18을 설명함에 있어서 도 15를 통해 설명된 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 병기하고 이에 대한 설명은 생략된다.
도 18은 예시적으로 사용자의 신체(3000)의 터치에 의한 입력이 제공되고, 사용자의 신체(3000)의 생체 정보를 감지하는 동작을 도시한 것이다.
도 2 및 도 18을 참조하면, 전자 장치(1000)는 생체 정보가 필요한 동작을 진행하는 경우, n번째 프레임 구간(n은 양의 정수) 동안 생체 정보를 획득하기 위한 동작을 진행할 수 있다.
상기 생체 정보가 필요한 동작은 전자 장치(1000)의 언락(unlock) 동작, 결재를 위해 모바일 페이(pay) 어플리케이션을 사용하는 동작, 특정 어플리케이션에서 인증을 하는 동작 등을 포함할 수 있다.
생체 정보가 필요한 동작을 진행하는 경우, 구동 컨트롤러(100C)는 지문 컨트롤러(RC)에 제어 신호(RCS, 도 4 참조)를 수신할 수 있다. 제어 신호(RCS, 도 4 참조)를 수신한 지문 컨트롤러(RC)는 활성 상태로 전환할 수 있다.
n번째 프레임 구간(n은 양의 정수) 동안, 센서 컨트롤러(200C)는 업링크 구간(ULK), 제1 터치 구간(TS1), 및 제2 터치 구간(TS2)으로 동작할 수 있다.
센서 컨트롤러(200C)는 제1 터치 구간(TS1) 및 제2 터치 구간(TS2)을 통해 생체 정보를 센싱하는 영역에 사용자의 신체(3000)의 터치에 의한 입력이 인가되는지 여부를 판단할 수 있다.
구동 컨트롤러(100C)는 생체 정보를 센싱하는 영역과 중첩하는 발광 소자들(OLED, 도 6 참조)에서 광이 출력되도록 제어할 수 있다.
상기 n번째 프레임 구간(n은 양의 정수) 동안, 지문 컨트롤러(RC)는 생체 정보 구간(FS)으로 동작할 수 있다.
지문 컨트롤러(RC)는 생체 정보 구간(FS)동안 복수의 센서들(FX, 도 4 참조)에서 수신한 반사광들을 근거로 생체 정보를 획득할 수 있다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 컨트롤러 및 지문 컨트롤러의 동작을 설명하기 위한 개념도이다. 도 19를 설명함에 있어서 도 17을 통해 설명된 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 병기하고 이에 대한 설명은 생략된다.
도 2 및 도 19를 참조하면, n+1번째 프레임 구간 동안, 지문 컨트롤러(RC)는 제3 다운링크 구간(DLS3) 및 생체 정보 구간(FS)으로 동작할 수 있다. 예를 들어, n+1번째 프레임 구간 동안, 지문 컨트롤러(RC)는 3 번의 제3 다운링크 구간(DLS3)을 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, 지문 컨트롤러(RC)는 하나의 프레임 구간 동안 생체 정보 구간(FS) 및 제3 다운링크 구간(DLS3)을 시분할하여 동작할 수 있다. 지문 컨트롤러(RC)는 상기 하나의 프레임 구간 동안 생체 정보 및 입력 장치(2000)에 의한 입력을 동시에 감지할 수 있다. 따라서, 따라서, 더 좋은 사용자 경험(User Experience)을 제공하는 전자 장치(1000) 및 이를 포함하는 인터페이스 장치(10000)를 제공할 수 있다.
생체 정보가 필요한 동작을 진행하는 경우, 센서 컨트롤러(200C)는 제1 터치 구간(TS1) 및 제2 터치 구간(TS2)을 통해 생체 정보를 센싱하는 영역에 사용자의 신체(3000)의 터치에 의한 입력이 인가되는지 여부를 판단할 수 있다.
구동 컨트롤러(100C)는 생체 정보를 센싱하는 영역과 중첩하는 발광 소자들(OLED, 도 6 참조)에서 광이 출력되도록 제어할 수 있다.
지문 컨트롤러(RC)는 생체 정보 구간(FS)동안 복수의 센서들(FX, 도 4 참조)에서 수신한 반사광들을 근거로 생체 정보를 획득할 수 있다.
본 발명에 따르면, 지문 컨트롤러(RC)는 제3 다운링크 구간(DLS3) 동안 복수의 센서들(FX, 도 4 참조)을 이용하여 제3 다운링크 신호를 수신할 수 있다. 또한, 지문 컨트롤러(RC)는 생체 정보 구간(FS)동안 복수의 센서들(FX, 도 4 참조)에서 수신한 반사광들을 근거로 생체 정보를 획득할 수 있다. 지문 컨트롤러(RC)는 하나의 프레임 구간 내에서 입력 장치(2000)에 의한 입력 및 생체 정보를 동시에 감지할 수 있다. 동시에 센서 컨트롤러(200C)는 상기 하나의 프레임 구간 내에서 사용자의 신체(3000)의 터치에 의한 좌표를 감지할 터치 구간(TS1, TS2)을 확보할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치(1000)는 하나의 프레임 구간 내에서 사용자의 신체(3000)의 터치에 의한 좌표, 입력 장치(2000)에 의한 좌표, 및 생체 정보를 동시에 확보할 수 있다. 따라서, 감지 신뢰성이 향상된 전자 장치(1000) 및 이를 포함하는 인터페이스 장치(10000)를 제공할 수 있다. 또한, 향상된 사용자 경험(User Experience)을 제공하는 전자 장치(1000) 및 이를 포함하는 인터페이스 장치(10000)를 제공할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
10000: 인터페이스 장치
1000: 전자 장치
2000: 입력 장치 PX: 화소
FX: 센서 RC: 지문 컨트롤러
200C: 센서 컨트롤러 ULS: 업링크 신호
DLS: 다운링크 신호
2000: 입력 장치 PX: 화소
FX: 센서 RC: 지문 컨트롤러
200C: 센서 컨트롤러 ULS: 업링크 신호
DLS: 다운링크 신호
Claims (20)
- 화소 구동 회로 및 발광 소자를 포함하는 화소 및 센서 구동 회로 및 감지 소자를 포함하는 센서를 포함하고, 복수의 프레임 구간들 동안 영상을 표시하는 표시층;
상기 표시층 위에 배치되고, 입력 장치와 신호를 통신하며, 터치에 의한 입력을 감지하는 센서층;
상기 센서를 제어하는 지문 컨트롤러; 및
상기 센서층을 제어하는 센서 컨트롤러를 포함하고,
상기 센서는 상기 입력 장치에 의한 제1 입력 및 생체 정보에 의한 제2 입력을 감지하며,
상기 센서 컨트롤러는 상기 센서층이 상기 신호를 감지하면 상기 지문 컨트롤러에 제어 신호를 송신하고,
상기 지문 컨트롤러는 상기 센서가 감지한 상기 제1 입력의 정보를 상기 센서 컨트롤러에 제공하는 전자 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 복수의 프레임 구간들 중 제1 프레임 구간 동안, 상기 센서층은 상기 터치에 의한 상기 입력을 감지하고,
상기 제1 프레임 구간 동안, 상기 센서는 상기 제1 입력을 감지하는 전자 장치. - 제2 항에 있어서,
상기 제1 프레임 구간 동안 상기 센서층은 상기 입력 장치에 의한 제3 입력을 더 감지하는 전자 장치. - 제2 항에 있어서,
상기 제1 프레임 구간 동안, 상기 센서는 상기 생체 정보를 더 감지하는 전자 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 입력은 적외선 광을 포함하는 전자 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 센서층은 복수의 감지 전극들을 포함하고,
상기 복수의 감지 전극들 각각의 면적은 상기 감지 소자의 면적보다 큰 전자 장치. - 제6 항에 있어서,
상기 감지 소자는 복수로 제공되고,
단위 면적 당 상기 복수의 감지 전극들의 개수는 상기 단위 면적 당 상기 복수의 감지 소자들의 개수보다 적은 전자 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 복수의 프레임 구간들 중 제1 프레임 구간은 업링크 구간 및 상기 업링크 구간 이후에 순차적으로 제공되는 확인 응답 구간, 및 터치 구간을 포함하고,
상기 업링크 구간은 상기 센서 컨트롤러가 상기 센서층을 통해 상기 입력 장치에 업링크 신호를 제공하는 구간이고,
상기 확인 응답 구간은 상기 센서 컨트롤러가 상기 업링크 신호를 수신한 상기 입력 장치가 제공하는 상기 신호를 수신하는 구간이며,
상기 터치 구간은 상기 센서층이 상기 터치에 의한 상기 입력을 감지하는 구간인 전자 장치. - 제8 항에 있어서,
상기 복수의 프레임 구간들 중 상기 제1 프레임 구간 이후에 제공되는 제2 프레임 구간은 상기 터치 구간, 정보 감지 구간, 및 좌표 감지 구간을 포함하고,
상기 정보 감지 구간은 상기 터치 구간과 인접하고, 상기 센서층이 상기 입력 장치에 의한 제3 입력을 감지하는 구간이며,
상기 좌표 감지 구간은 상기 센서가 상기 제1 입력을 감지하는 구간인 전자 장치. - 제9 항에 있어서,
상기 좌표 감지 구간은 상기 지문 컨트롤러에서 동작하고,
상기 터치 구간 및 상기 정보 감지 구간은 상기 센서 컨트롤러에서 동작하는 전자 장치. - 화소 구동 회로 및 발광 소자를 포함하는 화소를 포함하고, 복수의 프레임 구간들 동안 영상을 표시하는 표시층;
상기 표시층 위에 배치되고, 입력 장치와 신호를 통신하며, 터치에 의한 입력을 감지하는 센서층;
상기 표시층 아래에 배치되고 센서를 포함하는 생체 정보 감지층;
상기 센서를 제어하는 지문 컨트롤러; 및
상기 센서층을 제어하는 센서 컨트롤러를 포함하고,
상기 센서는 상기 입력 장치에 의한 제1 입력 및 생체 정보에 의한 제2 입력을 감지하며,
상기 센서 컨트롤러는 상기 센서층이 상기 신호를 감지하면 상기 지문 컨트롤러에 제어 신호를 송신하고,
상기 지문 컨트롤러는 상기 센서가 감지한 상기 제1 입력의 정보를 상기 센서 컨트롤러에 제공하는 전자 장치. - 제11 항에 있어서,
상기 복수의 프레임 구간들 중 제1 프레임 구간 동안, 상기 센서층은 상기 터치에 의한 상기 입력을 감지하고,
상기 제1 프레임 구간 동안, 상기 센서는 상기 제1 입력을 감지하는 전자 장치. - 제12 항에 있어서,
상기 제1 프레임 구간 동안 상기 센서층은 상기 입력 장치에 의한 제3 입력을 더 감지하는 전자 장치. - 제12 항에 있어서,
상기 제1 프레임 구간 동안, 상기 센서는 상기 생체 정보를 더 감지하는 전자 장치. - 전자 장치 및 상기 전자 장치와 통신하는 입력 장치를 포함하고,
상기 전자 장치는,
화소 구동 회로 및 발광 소자를 포함하는 화소;
센서 구동 회로 및 감지 소자를 포함하는 생체 정보 감지 센서;
복수의 감지 전극들을 포함하는 입력 감지 센서;
상기 생체 정보 감지 센서를 제어하는 지문 컨트롤러; 및
상기 입력 감지 센서를 제어하는 센서 컨트롤러를 포함하고,
상기 입력 장치는,
상기 입력 감지 센서로부터 업링크 신호를 수신하는 수신 회로;
상기 감지 소자에 적외선 광을 송신하는 제1 송신 회로; 및
상기 입력 감지 센서에 확인 응답 신호 및 다운링크 신호를 송신하는 제2 송신 회로를 포함하고,
상기 생체 정보 감지 센서는 상기 적외선 광에 의한 제1 입력 및 지문에 의한 제2 입력을 감지하며,
상기 센서 컨트롤러는 상기 확인 응답 신호를 감지하면 상기 지문 컨트롤러에 제어 신호를 송신하고,
상기 지문 컨트롤러는 상기 생체 정보 감지 센서가 감지한 상기 제1 입력의 정보를 상기 센서 컨트롤러에 제공하는 인터페이스 장치. - 제15 항에 있어서,
상기 감지 소자는 상기 발광 소자와 동일한 층에 배치되는 인터페이스 장치. - 제15 항에 있어서,
상기 생체 정보 감지 센서는 상기 화소 아래에 배치되는 인터페이스 장치. - 제15 항에 있어서,
상기 전자 장치는 복수의 프레임 구간들 동안 영상을 표시하고,
상기 복수의 프레임 구간들 중 제1 프레임 구간 동안, 상기 입력 감지 센서는 터치에 의한 입력을 감지하고,
상기 제1 프레임 구간 동안, 상기 생체 정보 감지 센서는 상기 제1 입력을 감지하는 전자 장치. - 제18 항에 있어서,
상기 제1 프레임 구간 동안 상기 입력 감지 센서는 상기 다운링크 신호를 더 감지하는 전자 장치. - 제18 항에 있어서,
상기 제1 프레임 구간 동안, 상기 생체 정보 감지 센서는 생체 정보를 더 감지하는 전자 장치.
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