WO2017074097A1 - Fingerprint image scanning device and display device including same and capable of scanning image - Google Patents

Fingerprint image scanning device and display device including same and capable of scanning image Download PDF

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WO2017074097A1
WO2017074097A1 PCT/KR2016/012245 KR2016012245W WO2017074097A1 WO 2017074097 A1 WO2017074097 A1 WO 2017074097A1 KR 2016012245 W KR2016012245 W KR 2016012245W WO 2017074097 A1 WO2017074097 A1 WO 2017074097A1
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fingerprint
light emitting
contact
electrode layer
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김종욱
전호식
이준석
윤주안
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크루셜텍 (주)
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    • A61B5/117—Identification of persons
    • A61B5/1171—Identification of persons based on the shapes or appearances of their bodies or parts thereof
    • A61B5/1172—Identification of persons based on the shapes or appearances of their bodies or parts thereof using fingerprinting
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
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    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
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    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
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    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
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    • H01L29/772—Field effect transistors
    • H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
    • H01L31/09—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/60—OLEDs integrated with inorganic light-sensitive elements, e.g. with inorganic solar cells or inorganic photodiodes
    • H10K59/65—OLEDs integrated with inorganic image sensors

Definitions

  • the present invention relates to a device capable of scanning a fingerprint with high accuracy and a display device capable of scanning a surface image of a subject on a display screen. More specifically, the present invention relates to a fingerprint image scanning device for generating a detection light according to a fingerprint pattern and receiving the same to detect a fingerprint with high accuracy, and a display device including the same.
  • the light emitted from the light source inside the display mainly detects the image pattern reflected by the ridges and valleys of the fingerprint, which are susceptible to external light. If the difference between the signal due to the light reflected from the ridge of the fingerprint and the signal due to the light reflected from the bone is not sufficient, the accuracy of fingerprint recognition may be deteriorated. In addition, driving the internal light source for fingerprint recognition may be exposed on the display screen to visually inconvenience the user.
  • the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, it is disposed on the display surface side of the flat panel display device, it is possible to scan the fingerprint image with high accuracy without taking additional installation space, it is used in various environments It is an object of the present invention to provide a fingerprint image scanning device having a durability and reliability suitable for a mobile device, and an image scanable display device including the same.
  • the contact pattern light emitting unit for forming a detection light pattern according to the fingerprint pattern of the user in contact with the surface; And an optical sensor array disposed opposite the surface of the contact pattern light emitting part and configured to sense the sensing light pattern, wherein the contact pattern light emitting part includes a lower transparent electrode layer disposed opposite the surface and to which a bias voltage is applied; And a transparent electroluminescent layer disposed on the lower transparent electrode layer and partially generating light in a portion corresponding to the ridge of the fingerprint of the user in contact with the surface to form the sensing light pattern. It includes.
  • the transparent electroluminescent layer may include a light generating layer formed of an organic electroluminescent material or a quantum dot light emitting material.
  • the outermost layer constituting the surface of the contact pattern light emitting part may be formed of a transparent semiconductor material.
  • the outermost layer constituting the surface of the contact pattern light emitting part may be formed of a transparent semiconductor material as an electron injection layer or a charge injection layer constituting a part of the transparent electroluminescent layer.
  • the contact pattern light emitting part may further include a passivation layer formed of a transparent semiconductor material on the transparent electroluminescent layer to form the surface.
  • the contact pattern light emitting part may further include an anisotropic conductor film disposed on the transparent electroluminescent layer and conductive in a depth direction from the surface thereof.
  • the touch pattern light emitting part may further include a transparent grid electrode layer disposed on the transparent electroluminescent layer, and at least a portion of which is overlapped with a sensing area where a user's fingerprint is in contact.
  • the contact pattern light emitting part may further include a partial electrode layer formed on a portion of the transparent upper EL layer to expose the EL layer at the remaining part and electrically floating.
  • the partial electrode layer may be disposed in the periphery of the sensing area avoiding the detection area in which the user's fingerprint is in contact.
  • the partial electrode layer may be formed to have the sensing region in the center thereof and surround the periphery continuously or discontinuously.
  • the transparent electroluminescent layer and the partial electrode layer may further include a protective film forming the surface.
  • the contact pattern light emitting part may further include an island type upper transparent electrode layer disposed on the transparent electroluminescent layer and divided into a plurality of unit regions insulated from each other and electrically floating.
  • the transparent EL layer may be divided into a plurality of unit regions insulated from each other, such as the island type upper transparent electrode layer.
  • the electroluminescent layer may further include a shielding portion disposed between a plurality of unit regions insulated from each other and blocking optical interference between the unit regions.
  • a protective layer may be further disposed on the island-type upper transparent electrode layer to directly contact the fingerprint pattern of the user.
  • an image scanable display device for forming a sensing light pattern according to the user's fingerprint pattern on one surface of the display surface, the contact surface;
  • a display panel having a thin film transistor (TFT) array for driving a plurality of pixels constituting an image;
  • an optical sensor array disposed between the contact pattern light emitting unit and the thin film transistor array and configured to sense a sensing light pattern generated by the contact pattern light emitting unit, wherein the contact pattern light emitting unit is disposed opposite the surface.
  • TFT thin film transistor
  • the outermost layer constituting the surface of the contact pattern light emitting part may be formed of a transparent semiconductor material.
  • the contact pattern light emitting part may further include a partial electrode layer formed on a portion of the transparent upper EL layer to expose the EL layer at the remaining part and electrically floating.
  • the contact pattern light emitting part may further include an island type upper transparent electrode layer disposed on the transparent electroluminescent layer and divided into a plurality of unit regions insulated from each other and electrically floating.
  • the electroluminescent layer may be divided into a plurality of unit regions insulated from each other, such as the island-type upper transparent electrode layer.
  • the present invention disposed on the display surface side of the flat panel display device, it is possible to scan the fingerprint image with high accuracy without taking additional installation space, and durability suitable for mobile devices used in various environments
  • a fingerprint image scanning device with high reliability is provided, and an image scanable display device including an integrated flat panel display panel is provided.
  • FIG. 1 shows an example of use of a portable device equipped with an image scanable display device according to the present invention.
  • FIG. 2 schematically shows a configuration of an image scanable display device according to the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of an image scanable display device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 illustrates a state in which a fingerprint is in contact with the image scanable display device according to the embodiment of FIG. 3.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of an image scanable display device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 illustrates an example of a configuration of a contact pattern light emitting unit in the embodiment of FIG. 3 or FIG. 5.
  • FIG 7 shows an example of the configuration of the contact pattern light emitting unit according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 schematically shows a fingerprint image scanning device having an island-type upper transparent electrode layer according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 schematically shows a fingerprint image scanning apparatus having a transparent grid electrode according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a plan view of an image scanable display device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of an image scanable display device according to the II-II diagram of FIG. 10.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a state where a fingerprint is in contact with the image scanable display device of FIG. 11.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an equivalent circuit of a light emitting unit and a sensing unit in a state where a fingerprint is not in contact with the image scanable display device of FIG. 11.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating an equivalent circuit of a light emitting unit and a sensing unit in a state where a fingerprint is in contact with the image scanable display device of FIG. 11.
  • 15 is a cross-sectional view of an image scanable display device according to an embodiment of the present invention.
  • 16 is a schematic cross-sectional view of an image scanable display device according to an embodiment of the present invention.
  • 17 is a schematic cross-sectional view of an image scanable display device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a schematic cross-sectional view of an image scanable display device according to an embodiment of the present invention.
  • 19 is a schematic plan view of an image scanable display device according to an embodiment of the present invention.
  • 20 is a schematic cross-sectional view of an image scanable display device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 21 illustrates a state in which a fingerprint is in contact with the image scanable display device of FIG. 20.
  • FIG. 22 illustrates a state in which a fingerprint is in contact with an image scanable display device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 23 is a schematic cross-sectional view of an image scanable display apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 20 to 23 shows various examples of planar shapes of the partial electrode layers in the embodiment of FIGS. 20 to 23.
  • the expression including the upper and lower concepts such as the upper, lower, upper and lower surfaces is based on the direction shown in the drawings unless otherwise indicated, and in the accompanying drawings, a display surface on which an image is displayed when expressing a layered structure. It is shown so that the side closer to is disposed on the upper side, and the opposite side is disposed on the lower side.
  • FIG. 1 shows an example of use of a portable device equipped with an image scanable display device according to the present invention.
  • the mobile device MD may be a digital device having a display function such as a wired / wireless communication function, an information processing operation function, and a media play such as a smartphone, a tablet PC, an e-book or a navigation device.
  • portable devices include liquid crystal displays (LCDs) and organic light emitting diode displays (OLEDs), as well as electronic paper (E-Paper) displays, field emission device displays (FEDs), quantum-dot displays, and various types of flat panel displays.
  • Display devices may be employed.
  • an example of a smartphone is mainly described, but is not limited thereto.
  • the image scanable display device (FSD) according to the present invention may be implemented based on the above-described flat panel display of various methods, and may be employed in any device requiring a display function and a fingerprint sensing function.
  • An image scanable display device is formed on one surface of the mobile device (MD), and is preferably formed on the front of the mobile device (MD), as shown in FIG. 1, to serve as a display device and input such as a touch interface. It can also function as a device.
  • the image scanable display device FSD detects the fingerprint pattern FP from the user's finger F in contact with the partial area SA of the display surface. It may be implemented to first detect the position where the finger F is in contact, set the partial area SA according to the position, and detect the fingerprint pattern FP in the corresponding area.
  • the image scanable display device detects a pattern of detection light generated according to the shape of the ridges and valleys of the fingerprint when the finger touches the display surface. Is detected.
  • the fingerprint image scanning apparatus includes a contact pattern light emitting part which partially emits light only in a portion where the ridge of the fingerprint is in contact to form a sensing light pattern having the same shape as the fingerprint. It is also configured to include an optical sensor array having a plurality of optical sensors arranged to have a resolution that can distinguish the ridges and valleys of the finger fingerprint.
  • the optical sensor array may detect visible light or may detect invisible light such as infrared light. This is because by detecting invisible light, the visible light constituting the display image can be prevented from affecting fingerprint sensing.
  • the wavelength region of the light detected by the optical sensor array may overlap the wavelength region of the light forming the sensing light pattern in the contact pattern light emitting unit.
  • FIG. 2 schematically shows a configuration of an image scanable display device according to the present invention.
  • the image scanable display device can be largely composed of three parts.
  • the contact pattern light emitting unit 20 includes a surface to which the user's fingerprint is contacted and generates a detection light pattern FR according to the contact fingerprint pattern, and a ridge of the finger fingerprint from the detection light pattern FR. It consists of an optical sensor array 30 having a plurality of optical sensors arranged to have a resolution capable of distinguishing between bone and bone, and a display panel 40 constituting an image.
  • the contact pattern light emitter 20 and the photosensor array 30 may be integrated with each other to form a fingerprint image scanning module (TLS), and the photosensor array 30 and the display panel 40.
  • TLS fingerprint image scanning module
  • SID sensor integrated display panel
  • the contact pattern light emitting unit 20, the optical sensor array 30, and the display panel 40 may all be integrated into one module.
  • the integration means that the structures having the respective substrates are bonded to each other by water, and all of them are continuously stacked without a separate substrate.
  • the integration method of the optical sensor array 30 and the display panel 40 includes an add-on method in which the optical sensor array 30 is bonded onto the completed display panel 40.
  • an on-cell method in which the optical sensor array 30 is formed on the upper substrate or the uppermost layer constituting the cell of the display panel 40, and the cell of the display panel 40.
  • the in-cell method in which the photosensor array 30 is formed in the upper substrate is included in all. In this way, the integration in various ways is possible even when the contact pattern light emitting unit 20 is integrated on the optical sensor array 30.
  • the sensor integrated display panel refers to an integrated optical sensor array in which a plurality of optical sensor elements are arranged in a flat panel display panel so as to have a resolution capable of scanning a fingerprint pattern image. It is not limited by the method or the arrangement type of the optical sensor array and the display device.
  • the optical sensor array 30 includes a plurality of optical sensors arranged on a plane, the optical sensor is not limited to a specific type of sensor but means a sensor element for providing an electrical signal according to the intensity of the applied light do.
  • the device may be configured with various types of devices such as a photo transistor (photo TFT) and a photo diode, and may include an infrared sensor as well as a visible light sensor in view of a wavelength band to be detected.
  • the visible light may have high sensitivity with respect to a specific wavelength band, and the accuracy of fingerprint recognition may be improved by matching the wavelength band of the high sensitivity with the wavelength band of the detection light generated by the contact pattern light emitting unit 20.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of an image scanable display device according to an embodiment of the present invention.
  • This embodiment is an example of an image scanable display device including an in-cell sensor integrated display panel (SID) in which the photosensor array 30 is embedded.
  • SID in-cell sensor integrated display panel
  • the present embodiment may be regarded as a fingerprint image scanning device. This also applies to the following examples.
  • the image scanable display apparatus includes a contact pattern light emitting unit 20 having one surface forming a display surface and forming a light pattern according to a fingerprint pattern of a user in contact with the display surface.
  • the contact pattern light emitting part 20 is disposed on the opposite side of the display surface, and the lower transparent electrode layer 21 to which a bias voltage is applied, and the electroluminescent layer disposed on the lower transparent electrode layer 21. It is comprised, including (22).
  • the lower transparent electrode layer 21 may be formed on the transparent insulating substrate 11.
  • the electroluminescent layer 22 generates light by a current flowing in the thickness direction, and may be made of an optically transparent material.
  • the electroluminescent layer 22 may be formed of a structure in which various materials are sequentially stacked, which will be described in detail later.
  • the electroluminescent layer 22 includes a light generating layer in which charge and electrons combine to generate light, which will be described later with respect to the type of material constituting the light generating layer.
  • the optical sensor array 30 includes a substrate 12 of a display panel or a plurality of optical sensors 32 planarly arranged on one side of the substrate 12. .
  • the substrate 12 of the optical sensor array 30 may also be a transparent insulating substrate made of glass or synthetic resin.
  • the substrate 12 of the photosensor array 30 and the transparent insulating substrate 11 of the contact pattern light emitting unit 20 may be bonded to each other through an adhesive layer 15 or an adhesive layer.
  • ITO Indium tin oxide
  • IZO indium zinc oxide
  • IZTO indium zinc tin oxide
  • CNT carbon nanotubes
  • SNW silver nanowires
  • FIG. 4 illustrates a state in which a fingerprint is in contact with the image scanable display device according to the embodiment of FIG. 3.
  • the ridge R of the fingerprint FP becomes the electroluminescent layer (
  • the first region R11 is directly contacted with an upper surface of the upper surface 22, and the valleys V of the fingerprint FP form a second region R12 that is not in contact between the first regions R11.
  • light emission is partially generated in the portion corresponding to the first region R11 in the electroluminescent layer 22 to form a detection light pattern.
  • This sensing light travels through the transparent insulating substrate 11 toward the above-described optical sensor array 30 and is sensed by the plurality of optical sensor elements 32.
  • the detection light generated in the first area R11 is transmitted to the light sensors 32a directly below, as indicated by the arrows.
  • the photosensors 32a corresponding to the first region R11 output a signal having a relatively larger value than the photosensors 32b corresponding to the second region R12.
  • the fingerprint image scanning apparatus can detect the fingerprint image pattern with excellent sensitivity regardless of the presence of external light or display light generated under the optical sensor array 30.
  • a negative or positive voltage of several to several tens of volts (V) is applied to the lower transparent electrode layer 21 as a bias voltage, and the first region is in contact with the fingerprint FP.
  • a current path penetrating partially through the electroluminescent layer 22 is formed at R11.
  • the bias voltage may be applied as a positive value when the lower transparent electrode layer 21 functions as an anode electrode and as a negative value when functioning as a cathode electrode, and the absolute value thereof may be a number. It may vary depending on the luminous efficiency of the contact pattern light emitting unit 20 in the range of from several tens of volts.
  • the body of the user acts as an electrical sink while the user's fingerprint is in contact with the surface.
  • the current flows temporarily due to the potential difference between the user's finger skin and the lower transparent electrode layer 21.
  • the sensing light pattern is generated and disappears temporarily while the current is kept above a predetermined value, which is enough time for the optical sensor array 30 to detect the fingerprint pattern even if the time is less than 1 second.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of an image scanable display device according to an embodiment of the present invention.
  • the configuration of the contact pattern light emitting unit 20 is the same as that of the embodiment of FIG. 3 described above, and the upper part of the substrate 12 in which the optical sensor array 30N forms part of its own substrate or display panel. There is a difference in that it comprises a plurality of optical sensors 32 formed in.
  • the image scanable display device according to the present embodiment includes a sensor integrated display panel (SID) in which the optical sensor array 30N is integrated in a so-called on-cell type in a display panel.
  • SID sensor integrated display panel
  • FIG. 6 illustrates an example of a configuration of a contact pattern light emitting unit in the embodiment of FIG. 3 or FIG. 5.
  • the contact pattern light emitting units 20A and 20B may have a structure in which any one of an anode and a cathode is omitted in an electroluminescent device such as an organic light emitting diode (OLED) or a quantum dot light emitting diode (QD-LED).
  • OLED organic light emitting diode
  • QD-LED quantum dot light emitting diode
  • FIG. 6A illustrates a case where the contact pattern light emitting part 20A has a so-called conventional structure in which the lower transparent electrode layer 21A serves as an anode electrode
  • the contact pattern light emitting unit 20B has a so-called inverted structure in which the lower transparent electrode layer 21B serves as a cathode electrode.
  • the lower transparent electrode layer 21A as an anode electrode is disposed on the transparent insulating substrate 11, and the charge injection layer 22HI, the charge transport layer 22HT, and the light generating layer are sequentially disposed thereon.
  • the 22EM, the electron transport layer 22ET, and the electron injection layer 22EI may be disposed to constitute the electroluminescent layer 22A.
  • each layer is generally formed of a different material, but the charge injection layer 22HI and the charge transport layer 22HT are formed of a single layer, or the electron injection layer 22EI and the electron transport layer 22ET are formed of a single layer. It may be.
  • the lower transparent electrode layer 21B as a cathode electrode is arrange
  • the layer 22EM, the charge transport layer 22HT, and the charge injection layer 22HI may be disposed to constitute the electroluminescent layer 22B.
  • two adjacent layers may consist of a single layer.
  • the outermost layer forming the surfaces 22AS and 22BS of the contact pattern light emitting units 20A and 20B may be formed of a transparent semiconductor material.
  • the outermost layer 22EI having the surface 22AS in which the user's fingerprint contacts the contact pattern light emitting unit 20A of the conventional structure as shown in (a) is titanium oxide (TiO2) having semiconductor properties. It may consist of layers.
  • the outermost layer 22HI having the surface 22BS of the inverted contact pattern light emitting unit 20B as shown in (b) may also be formed of a molybdenum oxide (MoOx) layer having semiconductor properties.
  • MoOx molybdenum oxide
  • the outermost layer is made of a transparent semiconductor material, especially when the thickness thereof is made thinner than the gap between the ridge of the fingerprint and the ridge, the current path is not formed parallel to the surface when the fingerprint is in contact with the surface. It tends to be formed vertically, which is advantageous for forming a sensing light pattern that matches the fingerprint pattern.
  • FIG 7 shows an example of the configuration of the contact pattern light emitting unit according to another embodiment of the present invention.
  • the contact pattern light emitting part 20C further includes a passivation layer 23 formed of a transparent semiconductor material on the electroluminescent layer 22 to form the surface.
  • the passivation layer 23 may be formed of, for example, a material such as indium zinc oxide (IZO) having semiconductor properties.
  • the contact pattern light emitting portion 20D is further disposed on the electroluminescent layer 22 and further has an anisotropic conductor film 24 which is conductive in the depth direction from the surface thereof. It can be configured to include.
  • the anisotropic conductor film 24 may be provided to be conductive only in the film thickness direction, including, for example, a conductive microstructure 242 arranged in the film thickness direction in the electrically insulating matrix 241.
  • Such a configuration helps to prevent deterioration of the electroluminescent layer 22 and also helps to form a sensing light pattern that matches the fingerprint pattern.
  • FIG. 8 schematically shows a fingerprint image scanning device having an island-type upper transparent electrode layer according to an embodiment of the present invention.
  • the contact pattern light emitting part 20E is disposed on the electroluminescent layer 22 and divided into a plurality of unit regions insulated from each other to electrically floating the island type upper transparent electrode layer 25. It may be configured to include more.
  • the island type upper transparent electrode layer 25 serves to lower the contact resistance with the user fingerprint. Since the conductivity is strong in the island-shaped unit electrode pattern, it may act as a factor of lowering the resolution of the sensing light pattern. However, the size of each unit region of the island-type upper transparent electrode layer 25 is sufficiently small so that they can be used to Matching a plurality of optical sensors constituting the same may maintain a resolution capable of identifying a fingerprint pattern.
  • FIG. 9 schematically shows a fingerprint image scanning apparatus having a transparent grid electrode according to an embodiment of the present invention.
  • the contact pattern light emitting unit 20F further includes a transparent grid electrode layer 26 disposed on the electroluminescent layer 22 and at least partially overlapping the sensing area SA where the fingerprint of the user contacts. can do.
  • the transparent grid electrode layer 26 is a transparent electrode material, and may be formed in various shapes such as a lattice shape and a honeycomb shape.
  • the transparent grid electrode layer 26 may be grounded or connected to form a closed circuit with a driving circuit for applying a bias voltage to the lower transparent electrode layer 21.
  • the transparent grid electrode layer 26 is in contact with the user's finger in contact with the sensing area SA to form a potential difference between the fingerprint and the lower transparent electrode layer 21. Due to the potential difference, a current flows between the ridge portion of the fingerprint and the lower transparent electrode to form a sensing light pattern.
  • FIG. 10 is a plan view of an image scanable display device according to an embodiment of the present invention.
  • an image scanable display apparatus 1000 may detect a sensing area SR and a sensing area SR that recognize a fingerprint FP when a user contacts the fingerprint FP.
  • a peripheral region NR is an area that does not recognize the fingerprint FP image.
  • the peripheral area NR surrounds the sensing area SR and forms a frame member or sensing area that forms an edge area of the display apparatus 1000 that can scan an image. It may be a peripheral circuit for providing a driving signal to the SR.
  • the sensing area SR may overlap all or part of a display area where an image is displayed.
  • the image scanable display apparatus 1000 forms a detection light corresponding to the ridge pattern of the fingerprint on the pattern of the fingerprint FP in contact with the sensing area SR, and more specifically, the The sensing light may be sensed to sense an image of the contacted fingerprint FP.
  • sensing area SR and the peripheral area NR are both formed in the image scanable display apparatus 1000 according to the present exemplary embodiment, only the sensing area SR is formed without the peripheral area NR being formed.
  • the peripheral area NR may be formed on the rear side of the sensing area SR.
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of an image scanable display device according to the II-II diagram of FIG. 10.
  • an image scanable display apparatus 1000 may include a protective film 1110, a contact pattern light emitter 1120, an optical sensor array 1130, and a first substrate 1141. Include.
  • the passivation layer 1110, the contact pattern light emitter 1120, the photosensor array 1130, and the first substrate 1141 are positioned in the sensing region SR.
  • the first substrate 1141 may be formed of a transparent material, and for example, may be formed of a brittle material such as glass, or may be made of polyimide, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate (PEN), or polycarbonate. ), And may be formed of a soft material such as polyester sulfone (PES).
  • the first substrate 1141 may support the contact pattern light emitting unit 1120 and may be adhered to, for example, an adhesive layer on an upper surface of the optical sensor array 1130 disposed thereunder.
  • the optical sensor array 1130 may be part of a sensor integrated display panel (SID) integrated with a flat panel display panel, as in the above-described embodiments.
  • the photosensor array 1130 includes a second substrate 1142 which is a transparent substrate, and a plurality of photosensor elements 1132 on the bottom thereof have a matrix level having a resolution capable of identifying a fingerprint pattern. It may have a configuration arranged as.
  • the second substrate 1142 may be common to the upper substrate of the LCD panel or the TFT substrate of the OLED panel.
  • the optical sensor array 1130 may be installed in a so-called add-on form on the image display surface of the flat panel display panel.
  • the contact pattern light emitter 1120 is disposed on the upper side of the first substrate 1141, for example, on the upper surface of the first substrate 1141, and generates the detection light L corresponding to the fingerprint FP pattern of the user. .
  • the passivation layer 1110 is spaced apart from the first substrate 1141 and is disposed on the top surface of the contact pattern light emitting unit 1120 to cover the contact pattern light emitting unit 1120.
  • the ridge of the user fingerprint FP is selectively in contact with the top surface of the protective film 1110. When the ridge contacts the upper surface of the passivation layer 1110, a leakage current is generated through the passivation layer 1110 from the side of the contact pattern light emitting unit 1120, so that a part of the contact pattern light emitting unit 1120 overlaps the ridge. Generates the detection light L corresponding to the fingerprint FP.
  • the ridge of the user fingerprint FP may provide a ground voltage.
  • the first area R11 (refer to FIG.
  • the portion where) is not positioned may be referred to as a second region R12 (see FIG. 12). That is, the first region R11 may be a portion where the body part of the user is in contact, and the second region R11 may be a portion where the body part of the user is not in contact.
  • the first region R11 and the second region R12 are not limited to the passivation layer 1110, and may also be applied to a portion of the contact pattern light emitting unit 1120 and the light sensor array 1130 disposed under the passivation layer 1110. Can correspond.
  • the passivation layer 1110 may be formed of a silicon oxide layer of a thin film to protect the contact pattern light emitting unit 1120 and to selectively flow a leakage current.
  • the thickness of the passivation layer 1110 of the image scanable display apparatus 1000 according to the present exemplary embodiment is included in the range of 500 angstroms to 1500 angstroms so that the leakage current may be generated.
  • the protective film 1110 may not be formed of a silicon oxide film, and may be formed of a pressure sensitive rubber (PSR) made of a transparent material through which electric current may flow due to an increase in conductivity of the pressure-applied portion when pressure is applied thereto.
  • PSR pressure sensitive rubber
  • the pressure-sensitive rubber may be formed by being laminated on the upper surface of the contact pattern light emitting unit 1120.
  • the photosensor array 1130 senses the detection light L generated by the contact pattern light emitter 1120.
  • the photosensor array 1130 is positioned on a lower surface side of the first substrate 1141, that is, under the contact pattern light emitter 1120.
  • the contact pattern light emitting unit 1120 includes a first transparent electrode layer 1121, an electroluminescent layer 1122 adjacent to the first transparent electrode layer 1121, and a second transparent electrode layer 1123 adjacent to the electroluminescent layer 1122. do.
  • the first transparent electrode layer 1121 may be formed on an upper surface of the first substrate 1141 and may be formed by patterning with a transparent conductive material.
  • the first transparent electrode 1121 may include a metal oxide such as indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), zinc oxide (ZnO), aluminum tin oxide (AlTO), and fluorine-doped tin oxide (FTO). It may be formed of a conductive oxide such as.
  • the electroluminescent layer 1122 is formed above the first transparent electrode layer 1121.
  • the second transparent electrode layer 1123 and the EL layer 1122 may be divided into a plurality of unit regions insulated from each other to form a plurality of light emitting devices.
  • an electrically insulating first spacer 1124 is disposed between the unit region of the second transparent electrode layer 1123 and the unit regions of the electroluminescent layer 1122 and the first spacer 1124.
  • the first shielding unit 1125 blocks optical interference between the plurality of unit regions when the detection light L generated in each unit region of the electroluminescent layer 1122 is sensed by an optical sensor element below the first shielding unit 1125. Perform the function. To this end, it may be formed of a material having a low light transmittance with respect to the wavelength region of the detection light.
  • the first spacer 1124 may be formed of an insulating material such as resin.
  • the first shield 1125 may be disposed in the first spacer 1124 and may be disposed in a black matrix between unit regions of the electroluminescent layer 1122, and may have black light. May comprise a shielding material.
  • the first shield 1125 may be formed in a trapezoidal shape in which the width thereof becomes narrower from the lower side to the upper side, that is, from the side of the first transparent electrode 121.
  • the contact pattern light emitting unit 1130 may be formed of, for example, a quantum dot light emitting diode (QLED) or an organic light emitting diode (OLED) in terms of its light emitting mechanism.
  • QLED quantum dot light emitting diode
  • OLED organic light emitting diode
  • the first transparent electrode 1121 may be simultaneously connected to the plurality of light emitting unit regions.
  • the electroluminescent layer 1122 may include a hole injecting layer (HIL), a hole transporting layer (HTL), an electron blocking layer (EBL), an electron injecting layer (EIL), A charge auxiliary layer including at least one of an electron transporting layer (ETL) and a hole blocking layer (HBL), and a current connected to the charge auxiliary layer and applied to both ends of the electroluminescent layer 1122. It may include an electroluminescent layer (EL layer) for generating light by.
  • the second transparent electrode 1123 forms a plurality of divided unit regions, and the plurality of second transparent electrodes 1123 are disposed to correspond to the unit regions of the electroluminescent layer 1122, respectively.
  • the upper surface of the second transparent electrode layer 1123 is in contact with the lower surface of the protective film 1110.
  • the second transparent electrode layer 1123 may be formed by patterning a transparent conductive material.
  • the upper surface of the second transparent electrode layer 1123 and the upper surface of the first spacer 1124 may form the same plane so that the upper surface of the contact pattern light emitting part 1120 is formed in a flat plane.
  • one light emitting unit region formed in the contact pattern light emitting unit 1120 of the image scanable display apparatus 1000 according to the present exemplary embodiment may have a width in a range of 5 ⁇ m to 200 ⁇ m.
  • the light emitting unit region is formed to have a size smaller than the distance between the ridges R and the ridges. It is preferable.
  • the optical sensor element 1132 constituting the optical sensor array 1130, receives the detection light (L) generated by the above-described contact pattern light emitting unit 1120 to receive a voltage and / or current according to the amount of light incident It is made of a device such as a photo diode, a photo transistor, and a photoho-resistor.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a state where a fingerprint is in contact with the image scanable display device of FIG. 11.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an equivalent circuit of a light emitting unit and a sensing unit in a state where a fingerprint is not in contact with the image scanable display device of FIG. 11.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating an equivalent circuit of a light emitting unit and a sensing unit in a state where a fingerprint is in contact with the image scanable display device of FIG. 11.
  • the ridge R of the fingerprint FP contacts the upper surface of the protective film 1110 and the fingerprint.
  • the valleys V of the FP are not in contact with the upper surface of the protective film 1110.
  • the portion where the ridge R contacts the upper surface of the protective film 1110 is called the first region R11 of the protective film 1110, and the valley V is positioned so that the fingerprint FP contacts the upper surface of the protective film 1110.
  • the portion not formed may be referred to as the second region R12 of the passivation layer 1110.
  • a light emission voltage V D (see FIG. 14) is applied to the first transparent electrode 1121 of the contact pattern light emitting unit 1120, and is a unit corresponding to the first region R11 from the first transparent electrode 1121.
  • a leakage current that is, a light emission current I D , flows to the ridge R side of the user fingerprint FP through the first region R11 of the electroluminescent layer 1122 and the passivation layer 1110, and the light emission current I D.
  • the unit electroluminescent layer 1122 flowing through generates the detection light L.
  • the first region R11 in contact with the second transparent electrode 1123 of the unit EL layer 1122 is in an energized state, and the fingerprint FP in contact with the first region R11 of the protective film 1110 is By providing a ground voltage, the unit EL layer 1122 corresponding to the first region R11 is turned on.
  • the second transparent electrode layer 1123 corresponding to the second region R12 is maintained in an insulated state, that is, in a floating state, so that the unit EL layer 1122 corresponding to the second region R12 is It remains turned off. That is, the detection light L is generated in the portion where the ridge R of the fingerprint FP contacts the sensing area SR of the display apparatus 1000 capable of scanning an image, and the valley V of the fingerprint FP is The detection light L is not generated in the portion where the fingerprint FP is located or where the fingerprint FP is not located.
  • the optical sensor array 1130 positioned below the contact pattern light emitter 1120 receives the detection light L generated by the contact pattern light emitter 1120 and receives the detection light L.
  • the image scanable display apparatus 1000 may scan the fingerprint image of the user FP with high sensitivity.
  • the switching element such as a transistor is not disposed in the contact pattern light emitting unit 1120 of the image scanable display apparatus 1000 according to an exemplary embodiment of the present invention
  • the input terminal side of the first transparent electrode 1121 is described above. It is also possible to arrange a switching element and to apply a switching voltage and a driving voltage to the switching element.
  • the fingerprint pattern is sensed based on the detection light generated in the contacted area, so that only the reflected light pattern reflected by the fingerprint is reflected.
  • the fingerprint pattern image can be scanned with a relatively high sensitivity compared to the sensing method.
  • 15 is a cross-sectional view of an image scanable display device according to an embodiment of the present invention.
  • the configuration of the contact pattern light emitting unit 1320 is the same as that of the contact pattern light emitting unit 1120 in the above-described embodiment of FIGS. 11 and 12.
  • the electroluminescent layer 1322 is disposed between the first transparent electrode layer 1321, which is a transparent electrode layer to which a bias voltage is applied, and the second transparent electrode layer 1323, which is basically a floating transparent electrode layer.
  • the second transparent electrode layer 1323 and the electroluminescent layer 1322 are divided into a plurality of unit regions insulated from each other.
  • an electrically insulating spacer 1324 is disposed between the plurality of unit regions, and a shield 1325 is provided in the separation unit 1324 to block light transmission between the unit regions.
  • the first transparent electrode layer 1321 of the above-described contact pattern light emitting unit 1320 is disposed on the insulating layer 1250 provided on the photo sensor array 1230. Can be stacked on.
  • the insulating layer 1250 covers a plurality of photosensor elements 1232 formed on the photosensor array substrate 1242, and may be formed to transparently cover at least an upper portion of the photosensor elements 1232. .
  • the above-described contact pattern light emitting unit 1320 may be disposed on the optical sensor array substrate 1242, which is one transparent substrate, thereby reducing the overall thickness.
  • the optical sensor array substrate 1242 is a thin film transistor for driving the upper substrate (eg, color filter substrate of the LCD panel) or the pixel of the display panel It may also serve as a (TFT) array substrate.
  • 16 is a schematic cross-sectional view of an image scanable display device according to an embodiment of the present invention.
  • the present embodiment differs only in the configuration of the contact pattern light emitting unit 1420, and in other configurations is substantially the same as that of the image scanable display device of FIGS.
  • the explanation focuses on the part.
  • the image scanable display apparatus 1400 may include a first substrate 1441 that is a transparent substrate, and a contact pattern light emitter 1420 formed on the first substrate 1441.
  • the contact pattern light emitting unit 1420 has a first transparent electrode layer 1421 at a lower portion thereof as a single electrode layer, and a plurality of second transparent electrode layers 1424 at an upper portion thereof are formed by an insulating spacer 1424.
  • the electroluminescent layer 1422 is not divided into a plurality of areas in that it is divided into a unit area of.
  • the electroluminescent layer 1422 of the image scanable display device 1400 is formed of one layer, the detection light L is only provided in a portion of the electroluminescent layer 1422 corresponding to the first region R11. The sensing light L is not generated in a portion corresponding to the second region R12. According to the present embodiment, since the electroluminescent layer 1422 is formed without a separate patterning process, there is an advantage that the manufacturing process of the image scanable display device can be simplified.
  • 17 is a schematic cross-sectional view of an image scanable display device according to an embodiment of the present invention.
  • the image scanable display apparatus 1500 has a configuration difference in that there is no separate protective film, and in other configurations, the image scanable display apparatus 1500 is substantially the same as that of the image scanable display apparatus 1000 of FIG. 11. Therefore, the following description will focus on the characteristic parts of the present embodiment.
  • a user fingerprint FP may directly contact an upper surface of the second transparent electrode 1523. That is, the ridge R of the user fingerprint FP contacts the upper surface of the second transparent electrode 1523 to provide a ground voltage, and corresponds to the electroluminescent layer corresponding to the first region R11 overlapping the ridge R.
  • the operating current I D flows in the unit regions of the 1522 to generate the detection light L.
  • the second transparent electrode 1523 may be formed of an oxide transparent electrode such as indium tin oxide (ITO), and the first spacer 1524 disposed between the second transparent electrodes 1523. May be formed of silicon oxide. That is, the second transparent electrode 1523 and the first spacer 1524 constituting the display surface are formed of an oxide.
  • FIG. 18 is a schematic cross-sectional view of an image scanable display device according to an embodiment of the present invention.
  • the image scanable display device 1600 according to the present exemplary embodiment also differs in the configuration of the passivation layer constituting the display surface, and in other configurations, is substantially the same as that of the image scanable display device 1000 of FIG. 11. Therefore, the following description will focus on the characteristic parts of the present embodiment.
  • the image scanable display apparatus 1600 may include a first substrate 1641 formed of a transparent material and spaced apart from each other, and light emission of a contact pattern formed on the first substrate 1641.
  • the contact pattern light emitting unit 1620 includes a first transparent electrode 1621, an electroluminescent layer 622, and a second electrode layer 1623.
  • the electroluminescent layer 1622 includes a plurality of unit regions spaced apart from each other, and a first spacer 1624 disposed therebetween and a shield 1616 disposed at the first spacer 1624.
  • the second electrode 1623 may be formed of an opaque conductive metal material such as aluminum, copper, and tungsten.
  • the passivation layer 1610 covers the second electrodes 1623 and does not overlap the conductor layer 1611 formed of a transparent conductive material such as indium tin oxide (ITO) and the second electrode 1623.
  • the insulating mask 1612 is patterned and formed on an upper surface of the conductive layer 1611 so as to cover only a part of the conductive layer 1611.
  • the insulating mask 1612 may be formed of an insulating material such as silicon oxide.
  • 19 is a schematic plan view of an image scanable display device according to an embodiment of the present invention.
  • the image scanable display device also has a sensing area SR2 that recognizes the fingerprint FR when the user touches the fingerprint FR and a peripheral area NR2 surrounding the sensing area SR2. It includes.
  • the sensing area SR2 may overlap all or part of the display area where the image is displayed.
  • the peripheral area NR2 is an area in which no image is displayed and does not recognize a fingerprint (FR) image.
  • the peripheral area NR2 is a frame member or driving signal that forms an edge area of a display panel included in an image scanable display device. It may be arranged to overlap with the peripheral circuit portion for providing.
  • the sensing area SR2 forms a display surface on which an image is finally displayed, while the peripheral area NR2 is covered with an opaque metal film as an area outside the display screen.
  • the image scanable display device forms a detection light corresponding to the ridge pattern of the fingerprint in a pattern of the fingerprint FR in direct contact with the detection area SR2, and then detects the detection light. By detecting light, a pattern image of a contacted fingerprint FR may be scanned with high sensitivity.
  • the configuration of the image scanable display apparatus according to the present embodiment will be described in detail.
  • 20 is a schematic cross-sectional view of an image scanable display device according to an embodiment of the present invention.
  • the image scanable display apparatus includes a contact pattern light emitter 2120 having one surface forming a display surface and forming a light pattern according to a fingerprint pattern of a user in contact with the display surface.
  • the contact pattern light emitting part 2120 is disposed on the opposite side of the display surface, and the lower transparent electrode layer 2121 to which a bias voltage is applied, and the electroluminescent layer disposed on the lower transparent electrode layer 2121 ( 2122 and a metal electrode layer 2123 formed on a portion of the electroluminescent layer 2122 and electrically floating.
  • the metal electrode layer 2123 may be formed in the portion indicated by the peripheral region NR2 in FIG. 19, but is not limited thereto.
  • the metal electrode layer 2123 may be disposed to expose a transparent contact portion where the fingerprint of the user contacts the surface of the display and occupy a predetermined area ratio at a periphery thereof.
  • the contact pattern light emitting unit 2120 may be formed on the transparent insulating substrate 2141, which may be provided separately from the substrate of the optical sensor array 2130, and the optical sensor array 2130. It may be formed on the insulating layer provided on the top of the).
  • the optical sensor array 2130 senses an optical pattern generated by the contact pattern light emitting unit, and the optical sensor array 2130 is disposed on the display surface rather than a thin film transistor (TFT) array that drives a plurality of pixels constituting an image. It is preferable that the contact pattern light emitting portion 2120 is disposed between the display surface and the contact pattern light emitting portion 2120.
  • the configuration of the contact pattern light emitting unit 2120 according to the present embodiment will be described in more detail with reference to the enlarged partial view of FIG. 20.
  • the lower transparent electrode layer 2121 is disposed on the transparent insulating substrate 2141, the electroluminescent layer 2122 is disposed thereon, and the metal electrode layer 2123 is partially disposed thereon.
  • the electroluminescent layer 2122 may have a structure similar to an electroluminescent layer of an organic light emitting diode (OLED). For example, a hole injection layer 2122HI and a hole are formed from the lower transparent electrode layer 2121 toward the metal electrode layer 2123.
  • the transport layer 2122HT, the light generating layer 2122EM, the electron transport layer 2122ET, and the electron injection layer 2122EI may be stacked in this order.
  • the electroluminescent layer 2122 particularly the surface where the fingerprint is in contact with, such as the electron injection layer 2122EI or the electron transport layer 2122ET, or a layer that serves as an electron injection and transport function, is zinc on the organic base.
  • distributed can also be employ
  • the partial electrode layer 2123 may be disposed to occupy a portion of an upper surface of the electroluminescent layer 2122. In other words, the partial electrode layer 2123 covers a portion of the top surface of the EL layer 2122 and exposes the remaining portion.
  • the planar shape of the partial electrode layer 2123 is not limited. However, it is necessary to be disposed to avoid the detection area in which the user's fingerprint is in contact, and does not interfere with the image output from the display device disposed under the contact pattern light emitting unit 2120 is seen through the upper surface. It is preferable.
  • the area ratio of the partial electrode layer 2123 on the top surface of the electroluminescent layer 2122 may be 10% to 40% as a non-limiting example.
  • the partial electrode layer 2123 may be formed of a transparent electrode material or a metal electrode material.
  • a transparent electrode material Indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), or indium zinc tin oxide (IZTO) may be used as the transparent electrode material.
  • ITO Indium tin oxide
  • IZO indium zinc oxide
  • IZTO indium zinc tin oxide
  • the metal electrode material a single metal thin film such as aluminum (Al), a laminated metal thin film such as LiF-Al, Li-Al, or Ca-Ag, or an alloy material such as Mg: Ag may be employed.
  • a metal-oxide-metal stacked structure such as ITO-Ag-ITO may also be employed as the material of the partial electrode layer 2123.
  • a material applied as a cathode electrode material in an existing OLED or a quantum-dot light emitting diode (QD-LED) may be used as a material of the partial electrode layer 2123 described above.
  • a metal having a low work function may be adopted.
  • Work functions and low metals include aluminum (Al), calcium (Ca) and magnesium (Mg).
  • Al aluminum
  • Ca calcium
  • Mg magnesium
  • aluminum is a stable metal in air and has a low work function to facilitate electron injection into the electroluminescent layer 2122.
  • any of the above-described process of forming the thin film layer may be applied to either a vacuum deposition process or a solution process.
  • a vacuum deposition process or a solution process.
  • FIG. 21 illustrates a state in which a fingerprint is in contact with the image scanable display device of FIG. 20.
  • the fingerprint FP contacts the upper surface of the electroluminescent layer 2122 forming the display surface
  • the ridge R of the fingerprint FP directly contacts the upper surface of the electroluminescent layer 2122.
  • the first region R11 is in contact with each other, and the valley V of the fingerprint FP forms a second region R12 which is not in fine contact between the first regions R11.
  • light emission is partially performed in the portion corresponding to the first region R11 in the electroluminescent layer 2122 to form a detection light L pattern.
  • the detection light L travels toward the above-described optical sensor array 2130 through the transparent insulating substrate 2141 and is sensed by the plurality of optical sensor elements.
  • the fingerprint FP of the user does not need to contact the partial electrode layer 2123.
  • the sensing light L pattern In order to form the sensing light L pattern, a voltage of several to several tens of volts V is applied to the lower transparent electrode layer 2121 as a bias voltage, and the partial electrode layer 2123 is maintained in a floating state. do.
  • the current supplied through the lower transparent electrode layer 2121 may be kept constant at the time of fingerprint contact.
  • the current value and the bias voltage may vary depending on the total area of the contact pattern light emitting part or the area occupied by the partial electrode layer 2123, and may also vary according to the amount of light required for sensing the fingerprint pattern.
  • the contact pattern light emitting part is formed in a size of 5 cm * 5 cm, and the partial electrode layer is disposed at one edge in a one-shaped pattern of 1.2 cm in width and 5.5 cm in length
  • the bias voltage is 20 V
  • Contact pattern light emission discernible by the current of mA was obtained.
  • the bias voltage was 15 V
  • contact pattern light emission that could be distinguished by a current of 1 mA was obtained.
  • FIG. 22 illustrates a state in which a fingerprint is in contact with an image scanable display device according to an embodiment of the present invention.
  • a stacked structure of the lower transparent electrode 2221, the EL layer 2222, and a portion of the upper surface of the EL layer 2222, for example, a metal electrode layer 2223 covering only an edge portion thereof, may be formed on the transparent insulating substrate 2241.
  • the protective film 2224 is added to the upper surface of the electroluminescent layer 2222.
  • the passivation layer 2224 may be formed to cover the upper portion of the metal electrode layer 2223.
  • the passivation layer 2224 may be formed of a material such as silicon oxide, similar to the passivation layer 1110 (see FIG. 11) disposed on the uppermost layer in the above-described embodiment of FIG. 11.
  • the protective film 2224 may be an inorganic thin film such as indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), or aluminum oxide (Al 2 O 3 ) having a semiconductor or insulator property, or may be a transparent organic film such as PMMA. have. It may be formed of a material in which inorganic nanoparticles such as zinc oxide are dispersed in a transparent organic base. In addition to those mentioned here, they may be formed from various organic and inorganic materials.
  • ITO indium tin oxide
  • IZO indium zinc oxide
  • Al 2 O 3 aluminum oxide
  • a dark black silicon model engraved with a pattern similar to a fingerprint is placed on a table, and covers the contact pattern light emitting part 2120 as in the embodiment of FIG. 21 described above, and the lower transparent electrode 2121 of the contact pattern light emitting part 2120. ) was supplied with a current of about 1 mA at a bias voltage of 30V.
  • the metal electrode layer 2123 is to be maintained in a floating (floating) state. As a result, it was confirmed that a bright detection light (L) pattern was formed according to the contact pattern of the ridge of the silicon model fingerprint.
  • FIG. 23 is a schematic cross-sectional view of an image scanable display apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the optical sensor array 2330 is disposed in the sensor integrated display panel SID in a so-called in-cell manner, and the substrate 2250 is disposed on the display surface side of the sensor integrated display panel SID.
  • a contact pattern light emitting part composed of a lower transparent electrode 2321, an electroluminescent layer 2232, and a partial electrode layer 2323, which is a partial electrode layer, is disposed on the substrate.
  • the photosensor array 2330 may be integrated with the flat panel display panel to form a sensor integrated display panel (SID).
  • the optical sensor array 2330 may be disposed closer to the contact pattern light emitting unit than the pixel drive thin film transistor (TFT) array including a large number of opaque materials such as a metal electrode pattern and a semiconductor thin film. It is advantageous for light reception of L).
  • TFT thin film transistor
  • the electroluminescent layer 2322 may be applied to the electroluminescent layer 2322, and a quantum dot material may also be applied. Primarily light emitting materials in the visible to near infrared region may be used.
  • the emission wavelength of the electroluminescent layer 2322 may be selected according to a wavelength region having high detection sensitivity in the optical sensor array 2330.
  • the electroluminescent layer 2232 may also be configured to emit light in a wavelength region corresponding thereto. This is the same also in the case of another embodiment having a contact pattern light emitting part using an electroluminescent layer.
  • FIGS. 20 to 23 shows various examples of planar shapes of the partial electrode layers in the embodiment of FIGS. 20 to 23.
  • (a) shows an example in which the partial electrode layer 2423a is arranged in one shape on one side
  • (b) shows an example in which the partial electrode layer 2423b is arranged in an 11 shape on both sides
  • (c) shows the partial electrode layer 2423c.
  • (d) shows an example in which the partial electrode layer 2423d is arranged in a form in which a portion of the partial electrode layer 24 is broken. That is, it discontinuously surrounds the sensing region in the center.
  • the partial electrode layer may be disposed at various positions in various shapes in plan view. If only the fact that the user's finger fingerprint is to be avoided in contact with the display device and that the display screen when combined with the display device is not considered to be an obstacle, it may be formed in any shape not shown here.
  • the partial electrode layer is indicated by hatching so that the planar shape of the partial electrode layer is revealed in contrast to a sensing area in which the electroluminescent layer 2422 is exposed to the outside of the partial electrode layers 2423a, 2423b, 2423c, and 2423d.
  • Such hatched marks do not indicate opacity.
  • the present invention relates to a device capable of scanning a fingerprint with high accuracy and a display device capable of scanning a surface image of a subject on a display screen. Therefore, the present invention can be used for any device requiring a transparent fingerprint recognition sensor or a fingerprint recognition function and a display function together.
  • the present invention can be used, for example, in a digital device having a display function such as a wired / wireless communication function, an information processing operation function and a media play such as a smartphone, a tablet PC, an e-book or a navigation device.

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Abstract

A fingerprint image scanning device, according to the present invention, comprises: a contact pattern emissive unit forming a sensing light pattern according to a user's fingerprint pattern contacting the surface thereof; and an optical sensor array disposed opposite to the surface of the contact pattern emissive unit and sensing the sensing light pattern, wherein the contact pattern emissive unit includes: a lower transparent electrode layer disposed opposite to the surface and having a bias voltage applied thereto; and a transparent electroluminescence layer disposed on the lower transparent electrode layer and forming the sensing light pattern by partially generating light in a region corresponding to a ridge of the user's fingerprint contacting the surface. A display device capable of scanning an image, according to the present invention, is configured to sense the sensing light pattern using an optical sensor array disposed between the above-described contact pattern emissive unit and a Thin Film Transistor (TFT) array driving display pixels.

Description

[규칙 제26조에 의한 보정 04.11.2016]　지문 이미지 스캐닝 장치 및 이를 포함하는 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치[Revision according to Rule 26 04.11.2016] Fingerprint image scanning device and image scanable display device including same
본 발명은 지문을 높은 정확도로 스캐닝할 수 있는 장치 및 디스플레이 화면상에서 피사체의 표면 이미지를 스캐닝할 수 있는 디스플레이 장치에 관한 것이다. 더 상세하게는, 지문 패턴에 따른 감지광을 발생시키고 이를 수광하여 높은 정확도로 지문을 검출하는 지문 이미지 스캐닝 장치 및 이를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a device capable of scanning a fingerprint with high accuracy and a display device capable of scanning a surface image of a subject on a display screen. More specifically, the present invention relates to a fingerprint image scanning device for generating a detection light according to a fingerprint pattern and receiving the same to detect a fingerprint with high accuracy, and a display device including the same.
최근 정보통신상의 보안 문제가 이슈화되면서 스마트폰, 태블릿 PC 등 개인휴대기기 분야에서도 보안 관련 기술이 화두가 되고 있다. 특히, 사용자들의 휴대기기를 통한 전자상거래 등이 늘어나면서 개인 정보에 대한 보안이 요구되고 있는데, 이러한 요구에 따라 지문, 홍채, 안면, 음성, 혈관 등의 생체 정보를 이용하여 개인을 식별하고 인증하는 기술들이 활용되고 있다. 다양한 생체 정보 인증 기술 중 가장 보편적으로 사용되고 있는 기술은 지문을 통한 인증 기술이다. 최근에는, 스마트폰 및 태블릿 PC 등에 지문 인식 및 이를 통한 인증 기술이 적용된 제품이 출시되었다. 그러나, 지문 인식을 위한 센서 장치가 휴대 기기에 접목되기 위해서는 디스플레이 장치 외에 지문 인식을 위한 장치를 함께 장착시켜야 하는데, 이에 따라 휴대기기의 크기나 두께가 늘어나는 등의 문제점이 있었다.Recently, as security issues in information and communication have been raised, security-related technologies have become a hot topic in personal mobile devices such as smartphones and tablet PCs. In particular, security of personal information is demanded as e-commerce through users' mobile devices is increasing, and according to such a request, identification and authentication of an individual using biometric information such as fingerprint, iris, face, voice, and blood vessels are required. Technologies are being used. The most commonly used technology among various biometric information authentication technologies is a fingerprint authentication technology. Recently, a product using a fingerprint recognition and authentication technology through a smartphone and tablet PC has been released. However, in order for a sensor device for fingerprint recognition to be incorporated into a portable device, a device for fingerprint recognition must be installed together with a display device. Accordingly, the size and thickness of the portable device have been increased.
한편, 평판형 디스플레이 장치상에 광센서 어레이를 탑재하여 지문 이미지 등 디스플레이 화면 외부의 표면 이미지를 스캐닝하는 장치가 제안된 바 있다. 이 경우 주로 디스플레이 내부 광원으로부터 방출된 광이 지문의 융선(Ridge)과 골(Valley)에 의해 반사된 이미지 패턴을 검출하는데, 이 과정에서 외부 광의 영향을 받기 쉽다. 지문의 융선에서 반사된 광에 의한 신호와 골에서 반사된 광에 의한 신호의 차이가 충분하지 않을 경우, 지문 인식의 정확도가 떨어지는 요인이 될 수 있다. 또한, 지문 인식을 위해 내부 광원을 구동하는 것이 디스플레이 화면에 드러나서 시각적으로 사용자를 불편하게 할 수도 있다. On the other hand, there has been proposed a device for mounting a light sensor array on a flat panel display device to scan the surface image outside the display screen, such as a fingerprint image. In this case, the light emitted from the light source inside the display mainly detects the image pattern reflected by the ridges and valleys of the fingerprint, which are susceptible to external light. If the difference between the signal due to the light reflected from the ridge of the fingerprint and the signal due to the light reflected from the bone is not sufficient, the accuracy of fingerprint recognition may be deteriorated. In addition, driving the internal light source for fingerprint recognition may be exposed on the display screen to visually inconvenience the user.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 평판형 디스플레이 장치의 디스플레이 표면 측에 배치되어, 추가적으로 설치 공간을 차지하지 않으면서도 높은 정확도로 지문 이미지를 스캐닝할 수 있고, 다양한 환경에서 사용되는 모바일기기에 적합한 내구성과 신뢰성을 가진 지문 이미지 스캐닝 장치 및 이를 포함하는 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다. The present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, it is disposed on the display surface side of the flat panel display device, it is possible to scan the fingerprint image with high accuracy without taking additional installation space, it is used in various environments It is an object of the present invention to provide a fingerprint image scanning device having a durability and reliability suitable for a mobile device, and an image scanable display device including the same.
전술한 과제의 해결을 위하여, 본 발명에 따른 지문 이미지 스캐닝 장치는, 표면에 접촉된 사용자의 지문 패턴에 따른 감지광 패턴을 형성하는 접촉 패턴 발광부; 및, 상기 접촉 패턴 발광부의 상기 표면 반대편에 배치되고, 상기 감지광 패턴을 센싱하는 광센서 어레이를 포함하고, 상기 접촉 패턴 발광부는, 상기 표면 반대편에 배치되고, 바이어스 전압이 인가되는 하부 투명 전극층; 및, 상기 하부 투명 전극층 위에 배치되고, 상기 표면에 접촉된 사용자의 지문 중 융선에 대응되는 부분에서 부분적으로 광을 생성하여 상기 감지광 패턴을 형성하는 투명한 전계 발광층; 을 포함한다. In order to solve the above problems, the fingerprint image scanning device according to the present invention, the contact pattern light emitting unit for forming a detection light pattern according to the fingerprint pattern of the user in contact with the surface; And an optical sensor array disposed opposite the surface of the contact pattern light emitting part and configured to sense the sensing light pattern, wherein the contact pattern light emitting part includes a lower transparent electrode layer disposed opposite the surface and to which a bias voltage is applied; And a transparent electroluminescent layer disposed on the lower transparent electrode layer and partially generating light in a portion corresponding to the ridge of the fingerprint of the user in contact with the surface to form the sensing light pattern. It includes.
상기 투명한 전계 발광층은, 유기 전계 발광 소재 또는 양자점 발광 소재로 형성된 광 생성층을 포함할 수 있다. The transparent electroluminescent layer may include a light generating layer formed of an organic electroluminescent material or a quantum dot light emitting material.
상기 접촉 패턴 발광부에서 상기 표면을 구성하는 최외곽층은 투명 반도체 물질로 형성될 수 있다. The outermost layer constituting the surface of the contact pattern light emitting part may be formed of a transparent semiconductor material.
상기 접촉 패턴 발광부에서 상기 표면을 구성하는 최외곽층은 좀 더 구체적으로 투명한 상기 전계 발광층의 일부를 구성하는 전자 주입층 또는 전하 주입층으로서 투명 반도체 물질로 형성될 수 있다. The outermost layer constituting the surface of the contact pattern light emitting part may be formed of a transparent semiconductor material as an electron injection layer or a charge injection layer constituting a part of the transparent electroluminescent layer.
상기 접촉 패턴 발광부는, 투명한 상기 전계 발광층 위에 투명 반도체 물질로 이루어져 상기 표면을 형성하는 보호막을 더 포함할 수 있다. The contact pattern light emitting part may further include a passivation layer formed of a transparent semiconductor material on the transparent electroluminescent layer to form the surface.
상기 접촉 패턴 발광부는, 투명한 상기 전계 발광층 상부에 배치되어 그 표면으로부터 깊이 방향으로 도전성을 띠는 이방성 도전체 막을 더 포함할 수 있다. The contact pattern light emitting part may further include an anisotropic conductor film disposed on the transparent electroluminescent layer and conductive in a depth direction from the surface thereof.
상기 접촉 패턴 발광부는, 투명한 상기 전계 발광층의 상부에 배치되고, 적어도 일부가 사용자의 지문이 접촉되는 감지 영역에 중첩되도록 형성된 투명 그리드 전극층을 더 포함할 수 있다.The touch pattern light emitting part may further include a transparent grid electrode layer disposed on the transparent electroluminescent layer, and at least a portion of which is overlapped with a sensing area where a user's fingerprint is in contact.
상기 접촉 패턴 발광부는, 투명한 상기 전계 발광층 상부의 일부 영역에 형성되어 나머지 부분에서 상기 전계 발광층을 노출시키고, 전기적으로 플로팅(floating)된, 부분 전극층을 더 포함할 수 있다. The contact pattern light emitting part may further include a partial electrode layer formed on a portion of the transparent upper EL layer to expose the EL layer at the remaining part and electrically floating.
이때, 상기 부분 전극층은 사용자의 지문이 접촉되는 감지영역을 회피하여 그 주변부에 배치될 수 있다. 상기 부분 전극층은 그 가운데에 상기 감지영역을 두고, 그 둘레를 연속 또는 불연속적으로 둘러싸도록 형성될 수 있다. In this case, the partial electrode layer may be disposed in the periphery of the sensing area avoiding the detection area in which the user's fingerprint is in contact. The partial electrode layer may be formed to have the sensing region in the center thereof and surround the periphery continuously or discontinuously.
이 경우에도 투명한 상기 전계 발광층 및 상기 부분 전극층을 덮어 상기 표면을 이루는 보호막을 더 포함할 수 있다. In this case, the transparent electroluminescent layer and the partial electrode layer may further include a protective film forming the surface.
상기 접촉 패턴 발광부는, 투명한 상기 전계 발광층의 상부에 배치되고, 서로 절연된 다수의 단위 영역으로 분할되어 전기적으로 플로팅(floating)된, 아일랜드형 상부 투명 전극층을 더 포함할 수 있다. The contact pattern light emitting part may further include an island type upper transparent electrode layer disposed on the transparent electroluminescent layer and divided into a plurality of unit regions insulated from each other and electrically floating.
이때, 투명한 상기 전계 발광층은 상기 아일랜드형 상부 투명 전극층과 같이 서로 절연된 다수의 단위 영역으로 분할될 수 있다. 상기 전계 발광층은, 서로 절연된 다수의 단위 영역 사이에 배치되어, 상기 단위 영역 간의 광 간섭을 차단하는 차폐부를 더 포함할 수 있다. In this case, the transparent EL layer may be divided into a plurality of unit regions insulated from each other, such as the island type upper transparent electrode layer. The electroluminescent layer may further include a shielding portion disposed between a plurality of unit regions insulated from each other and blocking optical interference between the unit regions.
상기 아일랜드형 상부 투명 전극층 상에 배치되어 사용자의 지문 패턴과 직접 접촉하는 보호막을 더 포함할 수 있다. A protective layer may be further disposed on the island-type upper transparent electrode layer to directly contact the fingerprint pattern of the user.
한편, 전술한 과제의 해결을 위하여 본 발명에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치는, 일면이 디스플레이 표면을 이루고, 상기 디스플레이 표면에 접촉된 사용자의 지문 패턴에 따른 감지광 패턴을 형성하는 접촉 패턴 발광부; 화상을 구성하는 다수의 픽셀을 구동하는 박막 트랜지스터(TFT) 어레이를 갖는 디스플레이 패널; 및, 상기 접촉 패턴 발광부와 상기 박막 트랜지스터 어레이 사이에 배치되고, 상기 접촉 패턴 발광부에서 발생한 감지광 패턴을 센싱하는 광센서 어레이를 포함하고, 상기 접촉 패턴 발광부는, 상기 표면 반대편에 배치되고, 바이어스 전압이 인가되는 하부 투명 전극층; 및, 상기 하부 투명 전극층 위에 배치되고, 상기 표면에 접촉된 사용자의 지문 중 융선에 대응되는 부분에서 부분적으로 광을 생성하여 상기 감지광 패턴을 형성하는 투명한 전계 발광층; 을 포함한다. On the other hand, in order to solve the above problems, an image scanable display device according to the present invention, the contact surface light emitting unit for forming a sensing light pattern according to the user's fingerprint pattern on one surface of the display surface, the contact surface; A display panel having a thin film transistor (TFT) array for driving a plurality of pixels constituting an image; And an optical sensor array disposed between the contact pattern light emitting unit and the thin film transistor array and configured to sense a sensing light pattern generated by the contact pattern light emitting unit, wherein the contact pattern light emitting unit is disposed opposite the surface. A lower transparent electrode layer to which a bias voltage is applied; And a transparent electroluminescent layer disposed on the lower transparent electrode layer and partially generating light in a portion corresponding to the ridge of the fingerprint of the user in contact with the surface to form the sensing light pattern. It includes.
상기 접촉 패턴 발광부에서 상기 표면을 구성하는 최외곽층은 투명 반도체 물질로 형성될 수 있다. The outermost layer constituting the surface of the contact pattern light emitting part may be formed of a transparent semiconductor material.
상기 접촉 패턴 발광부는, 투명한 상기 전계 발광층 상부의 일부 영역에 형성되어 나머지 부분에서 상기 전계 발광층을 노출시키고, 전기적으로 플로팅(floating)된, 부분 전극층을 더 포함할 수 있다. The contact pattern light emitting part may further include a partial electrode layer formed on a portion of the transparent upper EL layer to expose the EL layer at the remaining part and electrically floating.
상기 접촉 패턴 발광부는, 투명한 상기 전계 발광층의 상부에 배치되고, 서로 절연된 다수의 단위 영역으로 분할되어 전기적으로 플로팅(floating)된, 아일랜드형 상부 투명 전극층을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 전계 발광층은 상기 아일랜드형 상부 투명 전극층과 같이 서로 절연된 다수의 단위 영역으로 분할될 수 있다. The contact pattern light emitting part may further include an island type upper transparent electrode layer disposed on the transparent electroluminescent layer and divided into a plurality of unit regions insulated from each other and electrically floating. In this case, the electroluminescent layer may be divided into a plurality of unit regions insulated from each other, such as the island-type upper transparent electrode layer.
전술한 본 발명의 구성에 따르면, 평판형 디스플레이 장치의 디스플레이 표면 측에 배치되어, 추가적으로 설치 공간을 차지하지 않으면서도 높은 정확도로 지문 이미지의 스캐닝이 가능하고, 다양한 환경에서 사용되는 모바일기기에 적합한 내구성과 신뢰성을 가진 지문 이미지 스캐닝 장치가 제공되고, 평판형 디스플레이 패널과 통합된 것으로 이를 포함하는 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치가 제공된다. According to the above-described configuration of the present invention, disposed on the display surface side of the flat panel display device, it is possible to scan the fingerprint image with high accuracy without taking additional installation space, and durability suitable for mobile devices used in various environments A fingerprint image scanning device with high reliability is provided, and an image scanable display device including an integrated flat panel display panel is provided.
도 1은 본 발명에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치가 탑재된 휴대기기의 사용예를 보인다.1 shows an example of use of a portable device equipped with an image scanable display device according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치의 구성을 개략적으로 보인다. 2 schematically shows a configuration of an image scanable display device according to the present invention.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치의 개략적인 단면을 보인다. 3 is a schematic cross-sectional view of an image scanable display device according to an embodiment of the present invention.
도 4는 상기 도 3의 실시예에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치에 지문이 접촉된 상태를 보인다. 4 illustrates a state in which a fingerprint is in contact with the image scanable display device according to the embodiment of FIG. 3.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치의 개략적인 단면을 보인다. 5 is a schematic cross-sectional view of an image scanable display device according to an embodiment of the present invention.
도 6은 상기 도 3 또는 도 5의 실시예에서 접촉 패턴 발광부의 구성 예를 보인다. 6 illustrates an example of a configuration of a contact pattern light emitting unit in the embodiment of FIG. 3 or FIG. 5.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 접촉 패턴 발광부의 구성 예를 보인다. 7 shows an example of the configuration of the contact pattern light emitting unit according to another embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 아일랜드형 상부 투명 전극층을 갖는 지문 이미지 스캐닝 장치를 개략적으로 보인다. 8 schematically shows a fingerprint image scanning device having an island-type upper transparent electrode layer according to an embodiment of the present invention.
도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 투명 그리드 전극을 갖는 지문 이미지 스캐닝 장치를 개략적으로 보인다.9 schematically shows a fingerprint image scanning apparatus having a transparent grid electrode according to an embodiment of the present invention.
도 10은 본 발명의 한 실시예에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치의 평면도이다. 10 is a plan view of an image scanable display device according to an embodiment of the present invention.
도 11은 상기 도 10의 II - II 선도에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치의 개략적인 단면도이다.FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of an image scanable display device according to the II-II diagram of FIG. 10.
도 12는 상기 도 11의 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치에 지문이 접촉된 상태를 보여주는 도면이다. FIG. 12 is a diagram illustrating a state where a fingerprint is in contact with the image scanable display device of FIG. 11.
도 13은 상기 도 11의 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치에 지문이 접촉되지 않은 상태에서의 발광부 및 센싱부의 등가 회로를 보여주는 도면이다. FIG. 13 is a diagram illustrating an equivalent circuit of a light emitting unit and a sensing unit in a state where a fingerprint is not in contact with the image scanable display device of FIG. 11.
도 14는 상기 도 11의 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치에 지문이 접촉된 상태에서의 발광부 및 센싱부의 등가 회로를 보여주는 도면이다.FIG. 14 is a diagram illustrating an equivalent circuit of a light emitting unit and a sensing unit in a state where a fingerprint is in contact with the image scanable display device of FIG. 11.
도 15는 본 발명의 한 실시예에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치의 단면도이다.15 is a cross-sectional view of an image scanable display device according to an embodiment of the present invention.
도 16은 본 발명의 한 실시예에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치의 개략적인 단면도이다.16 is a schematic cross-sectional view of an image scanable display device according to an embodiment of the present invention.
도 17은 본 발명의 한 실시예에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치의 개략적인 단면도이다.17 is a schematic cross-sectional view of an image scanable display device according to an embodiment of the present invention.
도 18은 본 발명의 한 실시예에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치의 개략적인 단면도이다.18 is a schematic cross-sectional view of an image scanable display device according to an embodiment of the present invention.
도 19는 본 발명의 한 실시예에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치의 대략적인 평면도이다. 19 is a schematic plan view of an image scanable display device according to an embodiment of the present invention.
도 20은 본 발명의 한 실시예에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치의 대략적인 단면도이다. 20 is a schematic cross-sectional view of an image scanable display device according to an embodiment of the present invention.
도 21은 상기 도 20의 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치에 지문이 접촉된 상태를 보인다. 21 illustrates a state in which a fingerprint is in contact with the image scanable display device of FIG. 20.
도 22는 본 발명의 한 실시예에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치에 지문이 접촉된 상태를 보인다. 22 illustrates a state in which a fingerprint is in contact with an image scanable display device according to an embodiment of the present invention.
도 23은 본 발명의 한 실시예에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치의 대략적인 단면도이다. 23 is a schematic cross-sectional view of an image scanable display apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 24는 상기 도 20 내지 도 23의 실시예에서 부분 전극층의 평면적 형상의 다양한 예를 보인다.24 shows various examples of planar shapes of the partial electrode layers in the embodiment of FIGS. 20 to 23.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 그 성격이 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like elements throughout the specification.
참고로 상부, 하부, 상면 및 하면 등과 같이 상하의 개념을 포함하는 표현은 특별한 언급이 없으면 도면에 도시된 방향을 기준으로 한 것이며, 첨부된 도면들에서는 층상의 구조를 표현할 때 화상이 표시되는 디스플레이 표면에 가까운 쪽이 상측에 배치되고, 그 반대쪽이 하측에 배치되도록 도시하였다. For reference, the expression including the upper and lower concepts such as the upper, lower, upper and lower surfaces is based on the direction shown in the drawings unless otherwise indicated, and in the accompanying drawings, a display surface on which an image is displayed when expressing a layered structure. It is shown so that the side closer to is disposed on the upper side, and the opposite side is disposed on the lower side.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분의 "위에", "상부에", 또는 "상위 계층에" 배치된다고 할 때, 이는 직접적으로 접촉하는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 그 위에 배치된 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 배제하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다. Throughout the specification, when a part is said to be disposed "on", "on", or "upper layer" of another part, it is not only in direct contact, but also between other members in between. It also includes a case where it is arranged. In addition, when a part is said to "include" a certain component, this means that it may further include other components, without excluding other components unless specifically stated otherwise.
도 1은 본 발명에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치가 탑재된 휴대기기의 사용예를 보인다.1 shows an example of use of a portable device equipped with an image scanable display device according to the present invention.
예를 들어 휴대기기(MD)는 스마트폰, 태블릿PC, 전자책 또는 네비게이션 장치와 같이 유무선 통신 기능, 정보처리 연산 기능 및 미디어 플레이 등 디스플레이 기능을 갖는 디지털 기기일 수 있다. 이러한 휴대기기에는 액정 디스플레이(LCD), 유기발광소자 디스플레이(OLED) 뿐만 아니라 전자종이(E-Paper) 디스플레이, 전계방출소자 디스플레이(FED), 양자점(Quantum-dot) 디스플레이, 등 다양한 종류의 평판형 디스플레이 장치가 채용될 수 있다. 여기서는 주로 스마트폰의 예를 들어 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치(FSD)는 전술한 다양한 방식의 평판형 디스플레이를 기반으로 하여 구현될 수 있으며, 디스플레이 기능 및 지문 센싱 기능을 필요로 하는 어떠한 기기에도 채용될 수 있다. For example, the mobile device MD may be a digital device having a display function such as a wired / wireless communication function, an information processing operation function, and a media play such as a smartphone, a tablet PC, an e-book or a navigation device. Such portable devices include liquid crystal displays (LCDs) and organic light emitting diode displays (OLEDs), as well as electronic paper (E-Paper) displays, field emission device displays (FEDs), quantum-dot displays, and various types of flat panel displays. Display devices may be employed. Here, an example of a smartphone is mainly described, but is not limited thereto. The image scanable display device (FSD) according to the present invention may be implemented based on the above-described flat panel display of various methods, and may be employed in any device requiring a display function and a fingerprint sensing function.
이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치(FSD)는 휴대기기(MD)의 일면에 형성되며, 바람직하게는 도 1에 도시된 바와 같이 휴대기기(MD)의 전면에 형성되어 디스플레이 장치로서의 기능과 터치 인터페이스와 같은 입력 장치로서의 기능을 겸할 수도 있다. 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치(FSD)는 그 디스플레이 표면 중 일부 영역(SA)에 접촉된 사용자의 손가락(F)으로부터 지문 패턴(FP)을 검출한다. 손가락(F)이 접촉된 위치를 먼저 감지하여 그 위치에 따라 상기 일부 영역(SA)을 설정하고, 해당 영역에서 지문 패턴(FP)을 검출하도록 구현될 수도 있다. An image scanable display device (FSD) is formed on one surface of the mobile device (MD), and is preferably formed on the front of the mobile device (MD), as shown in FIG. 1, to serve as a display device and input such as a touch interface. It can also function as a device. The image scanable display device FSD detects the fingerprint pattern FP from the user's finger F in contact with the partial area SA of the display surface. It may be implemented to first detect the position where the finger F is in contact, set the partial area SA according to the position, and detect the fingerprint pattern FP in the corresponding area.
후술하겠지만, 본 발명에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치(FSD)는 손가락이 디스플레이 표면에 접촉되었을 때, 그 지문의 융선(ridge)과 골(valley)의 형태에 따라 발생하는 감지광 패턴을 감지하여 지문을 검출한다. 이를 위해 본 발명에 따른 지문 이미지 스캐닝 장치는, 지문의 융선이 접촉된 부분에서만 부분적으로 발광하여 지문과 동일한 형태의 감지광 패턴을 형성하는 접촉 패턴 발광부를 포함한다. 또한, 손가락 지문의 융선과 골을 구분할 수 있을 정도의 해상도를 갖도록 배열된 다수의 광센서를 갖는 광센서 어레이를 포함하여 구성된다. As will be described later, the image scanable display device (FSD) according to the present invention detects a pattern of detection light generated according to the shape of the ridges and valleys of the fingerprint when the finger touches the display surface. Is detected. To this end, the fingerprint image scanning apparatus according to the present invention includes a contact pattern light emitting part which partially emits light only in a portion where the ridge of the fingerprint is in contact to form a sensing light pattern having the same shape as the fingerprint. It is also configured to include an optical sensor array having a plurality of optical sensors arranged to have a resolution that can distinguish the ridges and valleys of the finger fingerprint.
본 발명에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치(FSD)에서 광센서 어레이는 가시광을 감지하는 것일 수도 있고, 적외선과 같은 비가시광을 감지하는 것일 수도 있다. 비가시광을 감지함으로써 디스플레이 화상을 구성하는 가시광이 지문 센싱에 영향을 미치지 않도록 할 수 있기 때문이다. 상기 광센서 어레이에 의해 감지되는 광의 파장 영역은 상기 접촉 패턴 발광부에서 감지광 패턴을 형성하는 광의 파장 영역과 중첩되는 것이 바람직하다. In the image scanable display device (FSD) according to the present invention, the optical sensor array may detect visible light or may detect invisible light such as infrared light. This is because by detecting invisible light, the visible light constituting the display image can be prevented from affecting fingerprint sensing. The wavelength region of the light detected by the optical sensor array may overlap the wavelength region of the light forming the sensing light pattern in the contact pattern light emitting unit.
도 2는 본 발명에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치의 구성을 개략적으로 보인다. 2 schematically shows a configuration of an image scanable display device according to the present invention.
본 발명에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치는 크게 세 부분으로 구성될 수 있다. 위에서부터 보면, 사용자의 지문이 접촉되는 표면을 포함하고 접촉된 지문 패턴에 따른 감지광 패턴(FR)을 발생시키는 접촉 패턴 발광부(20)와, 상기 감지광 패턴(FR)으로부터 손가락 지문의 융선과 골을 구분할 수 있을 정도의 해상도를 갖도록 배열된 다수의 광센서를 갖는 광센서 어레이(30), 그리고 화상을 구성하는 디스플레이 패널(40)로 구성된다. The image scanable display device according to the present invention can be largely composed of three parts. As seen from above, the contact pattern light emitting unit 20 includes a surface to which the user's fingerprint is contacted and generates a detection light pattern FR according to the contact fingerprint pattern, and a ridge of the finger fingerprint from the detection light pattern FR. It consists of an optical sensor array 30 having a plurality of optical sensors arranged to have a resolution capable of distinguishing between bone and bone, and a display panel 40 constituting an image.
다만, 여기 언급된 이들 세 부분은 그 기능에 따라 구분된 것일 뿐 반드시 서로 분리 가능하게 구비되는 것은 아니다. 각각이 독립된 기판 가지는 구조물일 필요도 없다. 예를 들어, 상기 접촉 패턴 발광부(20)와 상기 광센서 어레이(30)는 서로 통합되어 지문 이미지 스캐닝 모듈(TLS)을 구성할 수 있고, 상기 광센서 어레이(30)와 상기 디스플레이 패널(40)도 서로 하나의 모듈로 통합되어 센서 통합 디스플레이 패널(SID)을 구성할 수 있다. 상기 접촉 패턴 발광부(20), 상기 광센서 어레이(30), 및 상기 디스플레이 패널(40)이 모두 하나의 모듈로 통합될 수도 있음은 물론이다. 여기서, 통합이란 각각의 기판을 가지는 구조물을 서로 접합한 것은 물로, 별도의 기판 없이 연속적으로 적층 형성된 것을 모두 포함한다. However, these three parts mentioned here are only classified according to their function and are not necessarily provided separably from each other. It does not need to be a structure, each with an independent substrate. For example, the contact pattern light emitter 20 and the photosensor array 30 may be integrated with each other to form a fingerprint image scanning module (TLS), and the photosensor array 30 and the display panel 40. ) Can also be integrated into one module to form a sensor integrated display panel (SID). The contact pattern light emitting unit 20, the optical sensor array 30, and the display panel 40 may all be integrated into one module. In this case, the integration means that the structures having the respective substrates are bonded to each other by water, and all of them are continuously stacked without a separate substrate.
다시 말해서, 상기 광센서 어레이(30)와 상기 디스플레이 패널(40)의 통합 방식에는, 그 자체로 완성된 디스플레이 패널(40) 위에 광센서 어레이(30)가 접합된 애드온(Add-On) 방식과, 디스플레이 패널(40)의 셀(Cell)을 구성하는 상부 기판 또는 최상층 상에 광센서 어레이(30)가 형성된 온셀(On-Cell) 방식, 그리고 디스플레이 패널(40)의 셀(Cell)을 구성하는 상부 기판 내에 광센서 어레이(30)가 형성된 인셀(In-Cell) 방식이 모두 포함된다. 이와 같이 다양한 방식의 통합이 가능하다는 점은 상기 접촉 패턴 발광부(20)가 상기 광센서 어레이(30) 위에 통합됨에 있어서도 마찬가지이다. In other words, the integration method of the optical sensor array 30 and the display panel 40 includes an add-on method in which the optical sensor array 30 is bonded onto the completed display panel 40. In an on-cell method in which the optical sensor array 30 is formed on the upper substrate or the uppermost layer constituting the cell of the display panel 40, and the cell of the display panel 40. The in-cell method in which the photosensor array 30 is formed in the upper substrate is included in all. In this way, the integration in various ways is possible even when the contact pattern light emitting unit 20 is integrated on the optical sensor array 30.
또한, 이하에서도 센서 통합 디스플레이 패널(SID)은 지문 패턴 이미지의 스캐닝이 가능한 수준의 해상도를 갖도록 다수의 광센서 소자가 배열된 광센서 어레이가 평판형 디스플레이 패널에 통합된 것을 일컫는 것으로, 그 디스플레이 구현 방식이나 광센서 어레이와 디스플레이 장치의 배치 유형 등에 의해 한정되지 않는다. In addition, below, the sensor integrated display panel (SID) refers to an integrated optical sensor array in which a plurality of optical sensor elements are arranged in a flat panel display panel so as to have a resolution capable of scanning a fingerprint pattern image. It is not limited by the method or the arrangement type of the optical sensor array and the display device.
한편, 여기서 상기 광센서 어레이(30)는 평면상에 배열된 다수의 광센서를 포함하는데, 광센서는 특정 유형의 센서로 한정되지 않고 인가된 광의 세기에 따라 전기적 신호를 제공하는 센서 소자를 의미한다. 센서 소자의 관점에서는 포토 트랜지스터(포토 TFT), 포토 다이오드 등 다양한 유형의 소자로 구성될 수 있고, 감지 대상 파장 대역의 관점에서는 가시광 센서뿐만 아니라 적외선 센서 등을 포함할 수 있다. 가시광 중에서도 특정 파장 대역에 대해 높은 감도를 가지는 것일 수 있는데, 높은 감도의 파장 대역과 상기 접촉 패턴 발광부(20)에서 발생하는 감지광의 파장 대역을 서로 맞춤으로써 지문 인식의 정확성을 높일 수 있다. On the other hand, the optical sensor array 30 includes a plurality of optical sensors arranged on a plane, the optical sensor is not limited to a specific type of sensor but means a sensor element for providing an electrical signal according to the intensity of the applied light do. In view of the sensor device, the device may be configured with various types of devices such as a photo transistor (photo TFT) and a photo diode, and may include an infrared sensor as well as a visible light sensor in view of a wavelength band to be detected. The visible light may have high sensitivity with respect to a specific wavelength band, and the accuracy of fingerprint recognition may be improved by matching the wavelength band of the high sensitivity with the wavelength band of the detection light generated by the contact pattern light emitting unit 20.
이하에서는 전술한 접촉 패턴 발광부(20)의 다양한 실시예를 중심으로 본 발명에 따른 지문 이미지 스캐닝 장치 및 이를 포함하는 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치에 관하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a fingerprint image scanning device and an image scanable display device including the same according to various embodiments of the above-described contact pattern light emitting unit 20 will be described.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치의 개략적인 단면을 보인다. 3 is a schematic cross-sectional view of an image scanable display device according to an embodiment of the present invention.
본 실시예는 광센서 어레이(30)가 내재된 인셀 타입의 센서 통합 디스플레이 패널(SID)를 포함하는 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치의 한 예이다. 다만, 여기서 상기 센서 통합 디스플레이 패널(SID) 대신 광센서 어레이(30)가 독립적으로 존재하는 경우라면 본 실시예는 지문 이미지 스캐닝 장치에 관한 것으로 볼 수도 있다. 이점은 이하의 실시예에 대해서도 마찬가지이다. This embodiment is an example of an image scanable display device including an in-cell sensor integrated display panel (SID) in which the photosensor array 30 is embedded. However, in the case where the optical sensor array 30 is independently present instead of the sensor integrated display panel SID, the present embodiment may be regarded as a fingerprint image scanning device. This also applies to the following examples.
본 실시예에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치는, 일면이 디스플레이 표면을 이루고, 상기 디스플레이 표면에 접촉된 사용자의 지문 패턴에 따른 광 패턴을 형성하는 접촉 패턴 발광부(20)를 포함한다. 본 실시예에 따르면 상기 접촉 패턴 발광부(20)는 상기 디스플레이 표면의 반대 측에 배치되고, 바이어스 전압이 인가되는 하부 투명 전극층(21)과, 상기 하부 투명 전극층(21) 상에 배치된 전계 발광층(22) 포함하여 구성된다. 상기 하부 투명 전극층(21)은 투명 절연성 기판(11) 상에 형성될 수 있다. The image scanable display apparatus according to the present exemplary embodiment includes a contact pattern light emitting unit 20 having one surface forming a display surface and forming a light pattern according to a fingerprint pattern of a user in contact with the display surface. According to the present exemplary embodiment, the contact pattern light emitting part 20 is disposed on the opposite side of the display surface, and the lower transparent electrode layer 21 to which a bias voltage is applied, and the electroluminescent layer disposed on the lower transparent electrode layer 21. It is comprised, including (22). The lower transparent electrode layer 21 may be formed on the transparent insulating substrate 11.
상기 전계 발광층(22)은 그 두께 방향으로 흐르는 전류에 의해 빛을 생성하는 것으로서, 광학적으로 투명한 물질로 이루어질 수 있다. 상기 전계 발광층(22)은 여러 가지 소재가 순차적으로 적층된 구조로 이루어질 수 있는데, 그에 관해서는 뒤에서 상세히 설명하기로 한다. 상기 전계 발광층(22)은 전하와 전자가 결합하며 빛을 생성하는 광 생성층을 포함하는데, 상기 광 생성층을 구성하는 소재의 종류에 대해서도 후술하기로 한다.The electroluminescent layer 22 generates light by a current flowing in the thickness direction, and may be made of an optically transparent material. The electroluminescent layer 22 may be formed of a structure in which various materials are sequentially stacked, which will be described in detail later. The electroluminescent layer 22 includes a light generating layer in which charge and electrons combine to generate light, which will be described later with respect to the type of material constituting the light generating layer.
상기 광센서 어레이(30)는 디스플레이 패널의 일부를 구성하는, 혹은 광센서 어레이 자체의 기판(12)과 상기 기판(12)의 일면 측에 평면적으로 배열된 다수의 광센서(32)를 포함한다. 상기 광센서 어레이(30)의 기판(12) 역시 유리 또는 합성수지 등으로 이루어진 투명 절연성 기판일 수 있다. 상기 광센서 어레이(30)의 기판(12)과 상기 접촉 패턴 발광부(20)의 투명 절연성 기판(11)은 접착층(15) 또는 점착층 등을 매개로 서로 접합될 수 있다. The optical sensor array 30 includes a substrate 12 of a display panel or a plurality of optical sensors 32 planarly arranged on one side of the substrate 12. . The substrate 12 of the optical sensor array 30 may also be a transparent insulating substrate made of glass or synthetic resin. The substrate 12 of the photosensor array 30 and the transparent insulating substrate 11 of the contact pattern light emitting unit 20 may be bonded to each other through an adhesive layer 15 or an adhesive layer.
상기 하부 투명 전극층(21)을 구성하는 투명 전극 소재로는 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 또는 IZTO(Indium Zinc Tin Oxide) 등이 채용될 수 있다. 카본나노튜브(CNT)나 실버나노와이어(SNW) 등 나노 소재를 이용하여 형성될 수도 있다. Indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), or indium zinc tin oxide (IZTO) may be used as the transparent electrode material constituting the lower transparent electrode layer 21. It may be formed using a nano material such as carbon nanotubes (CNT) or silver nanowires (SNW).
도 4는 상기 도 3의 실시예에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치에 지문이 접촉된 상태를 보인다. 4 illustrates a state in which a fingerprint is in contact with the image scanable display device according to the embodiment of FIG. 3.
도시된 바와 같이, 디스플레이 표면 또는 지문 이미지 스캐닝 장치의 표면을 이루는 상기 전계 발광층(22)의 상면에 지문(FP)이 접촉되면, 구체적으로는 지문(FP)의 융선(R)이 상기 전계 발광층(22)의 상면에 직접적으로 접촉하여 제1 영역(R11)을 이루고, 지문(FP)의 골(V)은 상기 제1 영역(R11)들 사이에서 접촉되지 않은 제2 영역(R12)을 이룬다. 이때, 상기 전계 발광층(22)에서 상기 제1 영역(R11)에 대응되는 부분에서는 부분적으로 발광이 이루어져, 감지광 패턴이 형성된다. 이러한 감지광은 투명 절연성 기판(11)을 통해 전술한 광센서 어레이(30) 쪽으로 진행하여 다수의 광센서 소자(32)들에 의해 센싱된다. 여기서, 제 1 영역(R11)에서 생성된 감지광은 화살표로 표시된 바와 같이 바로 아래에 있는 광센서들(32a)에 전달된다. 그 결과 상기 제 1 영역(R11)에 대응되는 광센서들(32a)은 상기 제 2 영역(R12)에 대응되는 광센서들(32b)에 비해 상대적으로 큰 값의 신호를 출력하게 된다. As shown in the drawing, when the fingerprint FP contacts the upper surface of the electroluminescent layer 22 forming the display surface or the surface of the fingerprint image scanning device, specifically, the ridge R of the fingerprint FP becomes the electroluminescent layer ( The first region R11 is directly contacted with an upper surface of the upper surface 22, and the valleys V of the fingerprint FP form a second region R12 that is not in contact between the first regions R11. In this case, light emission is partially generated in the portion corresponding to the first region R11 in the electroluminescent layer 22 to form a detection light pattern. This sensing light travels through the transparent insulating substrate 11 toward the above-described optical sensor array 30 and is sensed by the plurality of optical sensor elements 32. Here, the detection light generated in the first area R11 is transmitted to the light sensors 32a directly below, as indicated by the arrows. As a result, the photosensors 32a corresponding to the first region R11 output a signal having a relatively larger value than the photosensors 32b corresponding to the second region R12.
이러한 원리로, 본 발명에 따른 지문 이미지 스캐닝 장치는 외부광 또는 상기 광센서 어레이(30) 아래에서 발생한 디스플레이 광의 유무와 무관하게 우수한 감도로 지문 이미지 패턴을 검출할 수 있다. With this principle, the fingerprint image scanning apparatus according to the present invention can detect the fingerprint image pattern with excellent sensitivity regardless of the presence of external light or display light generated under the optical sensor array 30.
상기 감지광 패턴의 형성을 위해 상기 하부 투명 전극층(21)에는 바이어스 전압으로 수 내지 수십 볼트(V)의 음 또는 양의 전압이 인가되고, 상기 지문(FP)이 접촉된 상태에서 상기 제 1 영역(R11)에 부분적으로 상기 전계 발광층(22)을 관통하는 전류 경로(current path)가 형성된다. 상기 바이어스 전압은, 상기 하부 투명 전극층(21)이 애노드(Anode) 전극으로서 기능 하는 경우 양의 값으로, 캐소드(Cathode) 전극으로서 기능 하는 경우 음의 값으로 인가될 수 있으며, 그 절대값은 수 내지 수십 볼트의 범위에서 상기 접촉 패턴 발광부(20)의 발광 효율 등에 따라 달라질 수 있다. In order to form the sensing light pattern, a negative or positive voltage of several to several tens of volts (V) is applied to the lower transparent electrode layer 21 as a bias voltage, and the first region is in contact with the fingerprint FP. A current path penetrating partially through the electroluminescent layer 22 is formed at R11. The bias voltage may be applied as a positive value when the lower transparent electrode layer 21 functions as an anode electrode and as a negative value when functioning as a cathode electrode, and the absolute value thereof may be a number. It may vary depending on the luminous efficiency of the contact pattern light emitting unit 20 in the range of from several tens of volts.
사용자의 지문이 상기 표면에 접촉된 상태에서 사용자의 신체는 전기적으로 싱크(sink)로 작용한다. 사용자의 손가락 피부와 상기 하부 투명 전극층(21) 사이의 전위차에 의해 일시적으로 전류가 흐르게 되며, 손가락의 충전 또는 방전이 완료되면 전류는 더 이상 흐르지 않게 된다. 상기 감지광 패턴은 전류가 일정 값 이상 유지되는 동안 일시적으로 생성되다가 사라지는데, 그 시간이 1초 미만이라도 광센서 어레이(30)가 지문 패턴을 검출하는 데에 충분한 시간이다. The body of the user acts as an electrical sink while the user's fingerprint is in contact with the surface. The current flows temporarily due to the potential difference between the user's finger skin and the lower transparent electrode layer 21. When the charging or discharging of the finger is completed, the current no longer flows. The sensing light pattern is generated and disappears temporarily while the current is kept above a predetermined value, which is enough time for the optical sensor array 30 to detect the fingerprint pattern even if the time is less than 1 second.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치의 개략적인 단면을 보인다. 5 is a schematic cross-sectional view of an image scanable display device according to an embodiment of the present invention.
본 실시예는 접촉 패턴 발광부(20)의 구성은 전술한 도 3의 실시예와 동일하며, 광센서 어레이(30N)가 그 자체의 기판 또는 디스플레이 패널의 일부를 구성하는 기판(12)의 상부에 형성된 다수의 광센서(32)를 포함하여 구성된다는 점에서 차이가 있다. 본 실시예에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치는 광센서 어레이(30N)가 디스플레이 패널에 이른바 온셀(On-Cell) 타입으로 통합된 센서 통합 디스플레이 패널(SID)을 포함하는 것이다.In the present embodiment, the configuration of the contact pattern light emitting unit 20 is the same as that of the embodiment of FIG. 3 described above, and the upper part of the substrate 12 in which the optical sensor array 30N forms part of its own substrate or display panel. There is a difference in that it comprises a plurality of optical sensors 32 formed in. The image scanable display device according to the present embodiment includes a sensor integrated display panel (SID) in which the optical sensor array 30N is integrated in a so-called on-cell type in a display panel.
도 6은 상기 도 3 또는 도 5의 실시예에서 접촉 패턴 발광부의 구성 예를 보인다. 6 illustrates an example of a configuration of a contact pattern light emitting unit in the embodiment of FIG. 3 or FIG. 5.
접촉 패턴 발광부(20A, 20B)는 전술한 바와 같이 유기 발광 다이오드(OLED) 또는 양자점 발광 다이오드(QD-LED) 등의 전계 발광 소자에서 애노드와 캐소드 중 어느 한 전극이 생략된 구조로 형성될 수 있다. 도 6의 (a)는 접촉 패턴 발광부(20A)가 그 하부 투명 전극층(21A)이 애노드 전극의 역할을 하는 이른바 컨벤셔널 구조(Conventional Structure)를 갖는 경우를 보이고, 도 6의 (b)는 이와 달리 접촉 패턴 발광부(20B)가 그 하부 투명 전극층(21B)이 캐소드 전극의 역할을 하는 이른바 인버티드 구조(Inverted Structure)를 갖는 경우를 보인다. As described above, the contact pattern light emitting units 20A and 20B may have a structure in which any one of an anode and a cathode is omitted in an electroluminescent device such as an organic light emitting diode (OLED) or a quantum dot light emitting diode (QD-LED). have. FIG. 6A illustrates a case where the contact pattern light emitting part 20A has a so-called conventional structure in which the lower transparent electrode layer 21A serves as an anode electrode, and FIG. In contrast, the contact pattern light emitting unit 20B has a so-called inverted structure in which the lower transparent electrode layer 21B serves as a cathode electrode.
먼저 (a)를 좀 더 자세히 보면, 투명 절연성 기판(11) 상에 애노드 전극으로서의 하부 투명 전극층(21A)이 배치되고, 그 위에 차례로 전하 주입층(22HI), 전하 수송층(22HT), 광 생성층(22EM), 전자 수송층(22ET), 그리고 전자 주입층(22EI)이 배치되어 전계 발광층(22A)을 구성할 수 있다. 여기서 각 층은 서로 다른 물질로 형성되는 것이 일반적이나, 전하 주입층(22HI)과 전하 수송층(22HT)이 단일 층으로 이루어지거나, 전자 주입층(22EI)과 전자 수송층(22ET)이 단일 층으로 이루어질 수도 있다. First, as a closer look at (a), the lower transparent electrode layer 21A as an anode electrode is disposed on the transparent insulating substrate 11, and the charge injection layer 22HI, the charge transport layer 22HT, and the light generating layer are sequentially disposed thereon. The 22EM, the electron transport layer 22ET, and the electron injection layer 22EI may be disposed to constitute the electroluminescent layer 22A. Here, each layer is generally formed of a different material, but the charge injection layer 22HI and the charge transport layer 22HT are formed of a single layer, or the electron injection layer 22EI and the electron transport layer 22ET are formed of a single layer. It may be.
다음으로 (b)를 좀 더 자세히 보면, 투명 절연성 기판(11) 상에 캐소드 전극으로서의 하부 투명 전극층(21B)이 배치되고, 그 위에 차례로 전자 주입층(22EI), 전자 수송층(22ET), 광 생성층(22EM), 전하 수송층(22HT), 그리고 전하 주입층(22HI)이 배치되어 전계 발광층(22B)를 구성할 수 있다. 인접한 두 개의 층이 단일 층으로 이루어질 수도 있음은 위에서 언급한 바와 같다. Next, when (b) is looked at in more detail, the lower transparent electrode layer 21B as a cathode electrode is arrange | positioned on the transparent insulating substrate 11, and the electron injection layer 22EI, the electron carrying layer 22ET, and light generation are in turn on it. The layer 22EM, the charge transport layer 22HT, and the charge injection layer 22HI may be disposed to constitute the electroluminescent layer 22B. As mentioned above, two adjacent layers may consist of a single layer.
이들 각 층을 이루는 소재에 관해서는 유기 발광 다이오드 또는 양자점 발광 다이오드 분야에서 이미 알려진 기술을 차용할 수 있다. 다만, 본 발명의 한 측면에 따르면, 상기 접촉 패턴 발광부(20A, 20B)에서 그 표면(22AS, 22BS)을 이루는 최외곽층은 투명 반도체 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, (a)와 같이 컨벤셔널 구조의 접촉 패턴 발광부(20A)에서 사용자의 지문이 접촉되는 표면(22AS)을 갖는 그 최외곽층(22EI)은 반도체 성질을 갖는 티타늄 산화물(TiO2)층으로 이루어질 수 있다. 또한 (b)와 같이 인버티드 구조의 접촉 패턴 발광부(20B)에서 그 표면(22BS)을 갖는 최외곽층(22HI) 역시 반도체 성질을 갖는 몰리브덴 산화물(MoOx)층으로 이루어질 수 있다. 투명 반도체 물질로 최외곽층을 구성하는 경우, 특히 그 두께를 지문의 융선과 융선 사이의 간격보다 얇게 형성할 경우, 그 표면에 지문이 접촉되었을때 전류 경로가 상기 표면에 평행하게 형성되지 않고 그에 수직으로 형성되는 경향이 있어 지문 패턴과 일치하는 감지광 패턴을 형성하는 데에 유리하다. As for the materials forming each of these layers, a technique known in the art of organic light emitting diodes or quantum dot light emitting diodes can be employed. However, according to an aspect of the present invention, the outermost layer forming the surfaces 22AS and 22BS of the contact pattern light emitting units 20A and 20B may be formed of a transparent semiconductor material. For example, the outermost layer 22EI having the surface 22AS in which the user's fingerprint contacts the contact pattern light emitting unit 20A of the conventional structure as shown in (a) is titanium oxide (TiO2) having semiconductor properties. It may consist of layers. In addition, the outermost layer 22HI having the surface 22BS of the inverted contact pattern light emitting unit 20B as shown in (b) may also be formed of a molybdenum oxide (MoOx) layer having semiconductor properties. When the outermost layer is made of a transparent semiconductor material, especially when the thickness thereof is made thinner than the gap between the ridge of the fingerprint and the ridge, the current path is not formed parallel to the surface when the fingerprint is in contact with the surface. It tends to be formed vertically, which is advantageous for forming a sensing light pattern that matches the fingerprint pattern.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 접촉 패턴 발광부의 구성 예를 보인다. 7 shows an example of the configuration of the contact pattern light emitting unit according to another embodiment of the present invention.
도 7의 (a)에 도시된 바와 같이, 접촉 패턴 발광부(20C)는 전계 발광층(22) 위에 투명 반도체 물질로 이루어져 상기 표면을 형성하는 보호막(23)을 더 포함한다. 상기 보호막(23)은 예컨대 반도체 성질을 띠는 IZO(Indium Zinc Oxide) 등의 물질로 형성될 수 있다. As shown in FIG. 7A, the contact pattern light emitting part 20C further includes a passivation layer 23 formed of a transparent semiconductor material on the electroluminescent layer 22 to form the surface. The passivation layer 23 may be formed of, for example, a material such as indium zinc oxide (IZO) having semiconductor properties.
한편, 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, 접촉 패턴 발광부(20D)는 상기 전계 발광층(22) 위에 배치되어 그 표면으로부터 깊이 방향으로 도전성을 띠는 이방성 도전체 막(24)을 더 포함하여 구성될 수 있다. 상기 이방성 도전체 막(24)은 예컨대 전기 절연성의 매트릭스(241) 내에 막 두께 방향으로 배열된 도전성 미세 구조(242)를 포함하여, 막 두께 방향으로만 도전성을 띄도록 마련될 수 있다. On the other hand, as shown in Fig. 7B, the contact pattern light emitting portion 20D is further disposed on the electroluminescent layer 22 and further has an anisotropic conductor film 24 which is conductive in the depth direction from the surface thereof. It can be configured to include. The anisotropic conductor film 24 may be provided to be conductive only in the film thickness direction, including, for example, a conductive microstructure 242 arranged in the film thickness direction in the electrically insulating matrix 241.
이들과 같은 구성은 상기 전계 발광층(22)의 열화를 방지하는 데에 도움이 되고, 아울러 지문 패턴과 일치하는 감지광 패턴을 형성하는 데에도 도움이 된다. Such a configuration helps to prevent deterioration of the electroluminescent layer 22 and also helps to form a sensing light pattern that matches the fingerprint pattern.
도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 아일랜드형 상부 투명 전극층을 갖는 지문 이미지 스캐닝 장치를 개략적으로 보인다. 8 schematically shows a fingerprint image scanning device having an island-type upper transparent electrode layer according to an embodiment of the present invention.
본 실시예에 따르면, 접촉 패턴 발광부(20E)는 전계 발광층(22) 위에 배치되고, 서로 절연된 다수의 단위 영역으로 분할되어 전기적으로 플로팅(floating)된, 아일랜드형 상부 투명 전극층(25)을 더 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 상기 아일랜드형 상부 투명 전극층(25)은 사용자 지문과의 접촉 저항을 낮추는 역할을 한다. 아일랜드 형상의 단위 전극 패턴 내에서는 도전성이 강하므로 감지광 패턴의 해상도를 떨어뜨리는 요인으로 작용할 수도 있으나, 상기 아일랜드형 상부 투명 전극층(25)의 각 단위 영역의 크기를 충분히 작게 하여 이들이 광센서 어레이를 구성하는 다수의 광센서에 매칭되도록 하면 지문 패턴의 식별이 가능한 수준의 해상도를 유지할 수 있다. According to the present exemplary embodiment, the contact pattern light emitting part 20E is disposed on the electroluminescent layer 22 and divided into a plurality of unit regions insulated from each other to electrically floating the island type upper transparent electrode layer 25. It may be configured to include more. Here, the island type upper transparent electrode layer 25 serves to lower the contact resistance with the user fingerprint. Since the conductivity is strong in the island-shaped unit electrode pattern, it may act as a factor of lowering the resolution of the sensing light pattern. However, the size of each unit region of the island-type upper transparent electrode layer 25 is sufficiently small so that they can be used to Matching a plurality of optical sensors constituting the same may maintain a resolution capable of identifying a fingerprint pattern.
도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 투명 그리드 전극을 갖는 지문 이미지 스캐닝 장치를 개략적으로 보인다.9 schematically shows a fingerprint image scanning apparatus having a transparent grid electrode according to an embodiment of the present invention.
본 실시예에 따르면, 접촉 패턴 발광부(20F)는 전계 발광층(22) 위에 배치되고, 적어도 일부가 사용자의 지문이 접촉되는 감지 영역(SA)에 중첩되도록 형성된 투명 그리드 전극층(26)을 더 포함할 수 있다. 상기 투명 그리드 전극층(26)은 투명 전극 소재로, 격자형, 벌집형 등 다양한 형태로 형성될 수 있다. 투명 그리드 전극층(26)은 접지되거나, 상기 하부 투명 전극층(21)에 바이어스 전압을 인가하는 구동 회로와 폐회로를 구성하도록 연결될 수 있다. 상기 투명 그리드 전극층(26)은 상기 감지 영역(SA)에 접촉되는 사용자의 손가락에 접촉되어, 그 지문과 상기 하부 투명 전극층(21) 사이에 전위차를 형성한다. 그 전위차로 인해 지문의 융선 부분과 상기 하부 투명 전극 사이에 전류가 흐르며 감지광 패턴이 형성된다. According to the present embodiment, the contact pattern light emitting unit 20F further includes a transparent grid electrode layer 26 disposed on the electroluminescent layer 22 and at least partially overlapping the sensing area SA where the fingerprint of the user contacts. can do. The transparent grid electrode layer 26 is a transparent electrode material, and may be formed in various shapes such as a lattice shape and a honeycomb shape. The transparent grid electrode layer 26 may be grounded or connected to form a closed circuit with a driving circuit for applying a bias voltage to the lower transparent electrode layer 21. The transparent grid electrode layer 26 is in contact with the user's finger in contact with the sensing area SA to form a potential difference between the fingerprint and the lower transparent electrode layer 21. Due to the potential difference, a current flows between the ridge portion of the fingerprint and the lower transparent electrode to form a sensing light pattern.
도 10은 본 발명의 한 실시예에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치의 평면도이다. 10 is a plan view of an image scanable display device according to an embodiment of the present invention.
도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치(1000)는 사용자가 지문(FP)을 접촉시켰을 때, 지문(FP)을 인식하는 감지영역(SR) 및 감지영역(SR)을 감싸는 주변영역(NR)을 포함한다. 이때, 주변영역(NR)은 지문(FP) 이미지를 인식하지 않는 영역으로서, 일례로 감지 영역(SR)을 둘러싸며, 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치(1000)의 테두리 영역을 형성하는 프레임 부재 또는 감지 영역(SR)에 구동신호를 제공하기 위한 주변 회로일 수 있다. 한편, 상기 감지 영역(SR)은 화상이 표시되는 디스플레이 영역의 전부 또는 일부와 중첩될 수 있다. Referring to FIG. 10, an image scanable display apparatus 1000 according to an exemplary embodiment of the present invention may detect a sensing area SR and a sensing area SR that recognize a fingerprint FP when a user contacts the fingerprint FP. ) Includes a peripheral region NR. In this case, the peripheral area NR is an area that does not recognize the fingerprint FP image. For example, the peripheral area NR surrounds the sensing area SR and forms a frame member or sensing area that forms an edge area of the display apparatus 1000 that can scan an image. It may be a peripheral circuit for providing a driving signal to the SR. Meanwhile, the sensing area SR may overlap all or part of a display area where an image is displayed.
본 실시예에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치(1000)는 감지영역(SR)에 접촉된 지문(FP)의 패턴에, 좀 더 상세하게는 지문의 융선 패턴에 대응되는 감지광을 형성한 다음, 상기 감지광을 감지하여 접촉된 지문(FP)의 이미지를 센싱할 수 있다.The image scanable display apparatus 1000 according to the present exemplary embodiment forms a detection light corresponding to the ridge pattern of the fingerprint on the pattern of the fingerprint FP in contact with the sensing area SR, and more specifically, the The sensing light may be sensed to sense an image of the contacted fingerprint FP.
본 실시예에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치(1000)에는 감지영역(SR) 및 주변영역(NR)이 모두 형성되는 구성으로 설명되고 있으나, 주변영역(NR)이 형성되지 않고 감지영역(SR)만이 형성되거나, 주변영역(NR)이 감지영역(SR)의 배면 측에 형성되는 구성도 가능하다.Although the sensing area SR and the peripheral area NR are both formed in the image scanable display apparatus 1000 according to the present exemplary embodiment, only the sensing area SR is formed without the peripheral area NR being formed. The peripheral area NR may be formed on the rear side of the sensing area SR.
이하에서는 본 실시예에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치(1000)의 구성을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the configuration of the image scanable display apparatus 1000 according to the present embodiment will be described in detail.
도 11은 상기 도 10의 II - II 선도에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치의 개략적인 단면도이다.FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of an image scanable display device according to the II-II diagram of FIG. 10.
도 11을 참조하면, 본 실시예에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치(1000)는 보호막(1110)과, 접촉 패턴 발광부(1120)와, 광센서 어레이(1130)와, 제1 기판(1141)을 포함한다. 이때, 보호막(1110)과, 접촉 패턴 발광부(1120)와, 광센서 어레이(1130)와, 제1 기판(1141)은 감지영역(SR)에 위치된다.Referring to FIG. 11, an image scanable display apparatus 1000 according to an exemplary embodiment may include a protective film 1110, a contact pattern light emitter 1120, an optical sensor array 1130, and a first substrate 1141. Include. In this case, the passivation layer 1110, the contact pattern light emitter 1120, the photosensor array 1130, and the first substrate 1141 are positioned in the sensing region SR.
제1 기판(1141)은 투명한 재질로 형성되며, 예시적으로 유리와 같은 취성 재질로 형성되거나 폴리이미드(polyimide), 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리카보네이트(poly carbonate), 폴리에스테르설폰(PES)와 같은 연성 재질로 형성될 수 있다. 상기 제1 기판(1141)은 접촉 패턴 발광부(1120)를 지지하며 일 예로 그 아래에 배치된 광센서 어레이(1130)의 상면에 접착층을 매개로 접착될 수 있다. The first substrate 1141 may be formed of a transparent material, and for example, may be formed of a brittle material such as glass, or may be made of polyimide, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate (PEN), or polycarbonate. ), And may be formed of a soft material such as polyester sulfone (PES). The first substrate 1141 may support the contact pattern light emitting unit 1120 and may be adhered to, for example, an adhesive layer on an upper surface of the optical sensor array 1130 disposed thereunder.
광센서 어레이(1130)는 전술한 여러 실시예와 마찬가지로 평판형 디스플레이 패널과 통합된 센서 통합 디스플레이 패널(SID)의 일부분일 수 있다. 일 예로서, 상기 광센서 어레이(1130)는 투명 기판인 제2 기판(1142)을 포함하고, 그 저면에 다수의 광센서 소자(1132)가 지문 패턴의 식별이 가능한 수준의 해상도를 갖는 매트릭스 형태로 배치된 구성을 가질 수 있다. 이때, 상기 제2 기판(1142)은 LCD 패널의 상부기판이나 OLED 패널의 TFT기판과 공통된 것일 수 있다. 이와 같은 인셀(In-Cell) 방식 뿐만 아니라 상기 광센서 어레이(1130)가 평판형 디스플레이 패널의 화상 표시면 위에 이른바 애드온(Add-On) 형태로 설치될 수도 있음은 물론이다. The optical sensor array 1130 may be part of a sensor integrated display panel (SID) integrated with a flat panel display panel, as in the above-described embodiments. As an example, the photosensor array 1130 includes a second substrate 1142 which is a transparent substrate, and a plurality of photosensor elements 1132 on the bottom thereof have a matrix level having a resolution capable of identifying a fingerprint pattern. It may have a configuration arranged as. In this case, the second substrate 1142 may be common to the upper substrate of the LCD panel or the TFT substrate of the OLED panel. In addition to the in-cell method, the optical sensor array 1130 may be installed in a so-called add-on form on the image display surface of the flat panel display panel.
접촉 패턴 발광부(1120)는 제1 기판(1141)의 상측, 예시적으로 제1 기판(1141)의 상면에 배치되며, 사용자의 지문(FP) 패턴에 대응되는 감지광(L)을 생성한다.The contact pattern light emitter 1120 is disposed on the upper side of the first substrate 1141, for example, on the upper surface of the first substrate 1141, and generates the detection light L corresponding to the fingerprint FP pattern of the user. .
보호막(1110)은 제1 기판(1141)과 이격되어 배치되며, 접촉 패턴 발광부(1120)의 상면에 배치되어 접촉 패턴 발광부(1120)를 덮는다. 그리고 보호막(1110)의 상면에는 사용자 지문(FP)의 융선이 선택적으로 접촉된다. 보호막(1110)의 상면에 상기 융선이 접촉하게 되면, 접촉 패턴 발광부(1120) 측으로부터 보호막(1110)을 통하여 누설전류가 발생하게 되어 상기 융선과 중첩되는 접촉 패턴 발광부(1120)의 일부 영역은 지문(FP)에 대응되는 감지광(L)을 생성한다. 이때, 사용자 지문(FP)의 상기 융선은 접지 전압을 제공할 수 있다. 이때, 사용자 지문(FP)의 융선(Ridge)이 접촉되는 부분을 제1 영역(R11, 도 12 참조), 상기 융선이 접촉되지 않고 지문(FP)의 골(Valley)이 위치되거나 사용자 지문(FP)이 위치되지 않는 부분을 제2 영역(R12, 도 12 참조)라고 할 수 있다. 즉, 제1 영역(R11)은 사용자의 신체 일부와 접촉이 이루어지는 부분이며, 제2 영역(R11)은 사용자의 신체 일부와 접촉이 이루어지지 않는 부분이라고 할 수 있다. 제1 영역(R11) 및 제2 영역(R12)은 보호막(1110)에 한정되지 아니하며, 보호막(1110)의 하부에 위치되는 접촉 패턴 발광부(1120) 및 광센서 어레이(1130)의 일부 영역에도 대응될 수 있다.The passivation layer 1110 is spaced apart from the first substrate 1141 and is disposed on the top surface of the contact pattern light emitting unit 1120 to cover the contact pattern light emitting unit 1120. The ridge of the user fingerprint FP is selectively in contact with the top surface of the protective film 1110. When the ridge contacts the upper surface of the passivation layer 1110, a leakage current is generated through the passivation layer 1110 from the side of the contact pattern light emitting unit 1120, so that a part of the contact pattern light emitting unit 1120 overlaps the ridge. Generates the detection light L corresponding to the fingerprint FP. In this case, the ridge of the user fingerprint FP may provide a ground voltage. In this case, the first area R11 (refer to FIG. 12) where the ridge of the user fingerprint FP contacts, the valley of the fingerprint FP is located without the ridge contacting, or the user fingerprint FP The portion where) is not positioned may be referred to as a second region R12 (see FIG. 12). That is, the first region R11 may be a portion where the body part of the user is in contact, and the second region R11 may be a portion where the body part of the user is not in contact. The first region R11 and the second region R12 are not limited to the passivation layer 1110, and may also be applied to a portion of the contact pattern light emitting unit 1120 and the light sensor array 1130 disposed under the passivation layer 1110. Can correspond.
좀 더 상세하게는, 접촉 패턴 발광부(1120)에 소정의 바이어스 전압이 인가된 상태에서, 보호막(1110)의 상면에 사용자의 지문(FP)이 접촉되는 경우, 사용자 지문(FP)의 상기 융선과 접촉된 부분을 통하여 접촉 패턴 발광부(1120)로부터 보호막(1110)을 통하여 상기 융선 측으로 기설정된 크기의 누설전류(Leakage current)가 흐르게 된다. 이때, 보호막(1110)은 접촉 패턴 발광부(1120)를 보호하며 선택적으로 누설전류가 흐를 수 있도록 박막의 실리콘 산화막으로 형성될 수 있다. 본 실시예에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치(1000)의 보호막(1110)의 두께는 상기 누설전류가 발생될 수 있도록, 예시적으로 500 옹스트롬(angstrom) 내지 1500 옹스트롬의 범위에 포함된다.More specifically, when the fingerprint FP of the user contacts the upper surface of the protective film 1110 while a predetermined bias voltage is applied to the contact pattern light emitting unit 1120, the ridge of the user fingerprint FP. A leakage current of a predetermined size flows from the contact pattern light emitting unit 1120 through the passivation layer 1110 to the ridge side through the portion in contact with the ridge. In this case, the passivation layer 1110 may be formed of a silicon oxide layer of a thin film to protect the contact pattern light emitting unit 1120 and to selectively flow a leakage current. The thickness of the passivation layer 1110 of the image scanable display apparatus 1000 according to the present exemplary embodiment is included in the range of 500 angstroms to 1500 angstroms so that the leakage current may be generated.
또한, 보호막(1110)이 실리콘 산화막으로 형성되지 않고, 압력이 가해지는 경우 상기 압력이 가해진 부분의 도전율이 증가되어 전류가 흐를 수 있는 투명한 재질의 감압 고무(Pressure Sensitive Rubber, PSR)로 형성될 수 있으며, 상기 감압 고무는 접촉 패턴 발광부(1120)의 상면에 라미네이트되어 형성될 수 있다.In addition, the protective film 1110 may not be formed of a silicon oxide film, and may be formed of a pressure sensitive rubber (PSR) made of a transparent material through which electric current may flow due to an increase in conductivity of the pressure-applied portion when pressure is applied thereto. The pressure-sensitive rubber may be formed by being laminated on the upper surface of the contact pattern light emitting unit 1120.
한편, 광센서 어레이(1130)는 접촉 패턴 발광부(1120)에서 생성되는 감지광(L)을 센싱한다. 광센서 어레이(1130)는 제1 기판(1141)의 하면 측, 즉 접촉 패턴 발광부(1120)의 하방에 위치된다.Meanwhile, the photosensor array 1130 senses the detection light L generated by the contact pattern light emitter 1120. The photosensor array 1130 is positioned on a lower surface side of the first substrate 1141, that is, under the contact pattern light emitter 1120.
이하에서는 접촉 패턴 발광부(1120)의 구성을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the configuration of the contact pattern light emitting unit 1120 will be described in detail.
접촉 패턴 발광부(1120)는, 제 1 투명 전극층(1121), 제 1 투명 전극층(1121)과 인접한 전계 발광층(1122) 및, 상기 전계 발광층(1122)과 인접한 제 2 투명 전극층(1123)을 포함한다. 제 1 투명 전극층(1121)은 제1 기판(1141)의 상면에 형성되며, 광투과성 도전 물질로 패터닝되어 형성될 수 있다. 예시적으로, 제 1 투명 전극(1121)은 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐 아연 산화물(IZO), 아연 산화물(ZnO), 알루미늄 주석 산화물(AlTO) 및 불소 도핑된 주석 산화물(FTO)등 메탈옥사이드와 같은 도전성 산화물로 형성될 수 있다. 상기 전계 발광층(1122)은, 제 1 투명 전극층(1121)의 상측에 형성된다. The contact pattern light emitting unit 1120 includes a first transparent electrode layer 1121, an electroluminescent layer 1122 adjacent to the first transparent electrode layer 1121, and a second transparent electrode layer 1123 adjacent to the electroluminescent layer 1122. do. The first transparent electrode layer 1121 may be formed on an upper surface of the first substrate 1141 and may be formed by patterning with a transparent conductive material. In exemplary embodiments, the first transparent electrode 1121 may include a metal oxide such as indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), zinc oxide (ZnO), aluminum tin oxide (AlTO), and fluorine-doped tin oxide (FTO). It may be formed of a conductive oxide such as. The electroluminescent layer 1122 is formed above the first transparent electrode layer 1121.
상기 제2 투명 전극층(1123)과 상기 전계 발광층(1122)은 복수의 발광소자를 이루도록 서로 절연된 다수의 단위 영역으로 분할될 수 있다. 이를 위해, 상기 제 2 투명 전극층(1123)의 단위 영역 및 상기 전계 발광층(1122)의 단위 영역들 사이에는 전기적으로 절연성인 제1 이격부(1124)와, 상기 제1 이격부(1124)에 배치되는 제1 차폐부(1125)를 포함한다. 상기 제 1 차폐부(1125)는 상기 전계 발광층(1122)의 각 단위 영역에서 발생한 감지광(L)이 그 아래쪽에 있는 광센서 소자에 의해 센싱될 때 상기 다수의 단위 영역 간의 광 간섭을 차단하는 기능을 수행한다. 이를 위해 상기 감지광의 파장 영역에 대해 광 투과율이 낮은 소재로 형성될 수 있다. The second transparent electrode layer 1123 and the EL layer 1122 may be divided into a plurality of unit regions insulated from each other to form a plurality of light emitting devices. For this purpose, an electrically insulating first spacer 1124 is disposed between the unit region of the second transparent electrode layer 1123 and the unit regions of the electroluminescent layer 1122 and the first spacer 1124. And a first shield 1125 to be formed. The first shielding unit 1125 blocks optical interference between the plurality of unit regions when the detection light L generated in each unit region of the electroluminescent layer 1122 is sensed by an optical sensor element below the first shielding unit 1125. Perform the function. To this end, it may be formed of a material having a low light transmittance with respect to the wavelength region of the detection light.
제1 이격부(1124)는 예시적으로 레진(Resin)과 같은 절연물질로 형성될 수 있다. 제1 차폐부(1125)는 제1 이격부(1124) 내에 배치되며, 상기 전계 발광층(1122)의 단위 영역들 사이에 블랙 매트릭스(Black matrix) 형태로 배치될 수 있으며, 검은 색을 띠는 광 차폐 물질을 포함할 수 있다. 상기 제1 차폐부(1125)는 예시적으로 하측에서 상측, 즉 제 1 투명 전극(121) 측으로부터 위로 갈수록 폭이 좁아지는 사다리꼴 형태로 형성될 수 있다.For example, the first spacer 1124 may be formed of an insulating material such as resin. The first shield 1125 may be disposed in the first spacer 1124 and may be disposed in a black matrix between unit regions of the electroluminescent layer 1122, and may have black light. May comprise a shielding material. For example, the first shield 1125 may be formed in a trapezoidal shape in which the width thereof becomes narrower from the lower side to the upper side, that is, from the side of the first transparent electrode 121.
상기 접촉 패턴 발광부(1130)는 그 발광 메커니즘의 측면에서 예시적으로 양자점 발광다이오드(Quantom-dot Light Emitting Diode, QLED) 또는 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode, OLED)로 구성될 수 있다. 이때, 제 1 투명 전극(1121)은 복수의 발광 단위 영역들과 동시에 연결될 수 있다. The contact pattern light emitting unit 1130 may be formed of, for example, a quantum dot light emitting diode (QLED) or an organic light emitting diode (OLED) in terms of its light emitting mechanism. In this case, the first transparent electrode 1121 may be simultaneously connected to the plurality of light emitting unit regions.
상기 전계 발광층(1122)은 전하 주입층(hole injecting layer, HIL), 전하 수송층(hole transporting layer, HTL), 전자 저지층(electron blocking layer, EBL), 전자 주입층(electron injecting layer, EIL), 전자 수송층(electron transporting layer, ETL), 전하 저지층(hole blocking layer, HBL) 중 적어도 하나를 포함하는 전하 보조층과, 상기 전하 보조층과 연결되며 상기 전계 발광층(1122)의 양단에 인가되는 전류에 의하여 광을 생성하는 광생성층(Electro luminance layer, EL layer)을 포함할 수 있다.The electroluminescent layer 1122 may include a hole injecting layer (HIL), a hole transporting layer (HTL), an electron blocking layer (EBL), an electron injecting layer (EIL), A charge auxiliary layer including at least one of an electron transporting layer (ETL) and a hole blocking layer (HBL), and a current connected to the charge auxiliary layer and applied to both ends of the electroluminescent layer 1122. It may include an electroluminescent layer (EL layer) for generating light by.
제 2 투명 전극(1123)은 복수 개의 분할된 단위 영역을 이루며, 복수의 제 2 투명 전극(1123)들은 상기 전계 발광층(1122)의 단위 영역들에 각각 대응되게 배치된다. 이때, 제 2 투명 전극층(1123)의 상면은 보호막(1110)의 하면과 접촉된다. 제 2 투명 전극층(1123)은 제 1 투명 전극층(1121)과 마찬가지로, 광투과성 도전 물질로 패터닝되어 형성될 수 있다. 이때, 접촉 패턴 발광부(1120)의 상면이 평탄한 평면으로 형성되도록, 제2 투명 전극층(1123)의 상면과 제1 이격부(1124)의 상면은 동일한 평면을 이룰 수 있다.The second transparent electrode 1123 forms a plurality of divided unit regions, and the plurality of second transparent electrodes 1123 are disposed to correspond to the unit regions of the electroluminescent layer 1122, respectively. In this case, the upper surface of the second transparent electrode layer 1123 is in contact with the lower surface of the protective film 1110. Like the first transparent electrode layer 1121, the second transparent electrode layer 1123 may be formed by patterning a transparent conductive material. In this case, the upper surface of the second transparent electrode layer 1123 and the upper surface of the first spacer 1124 may form the same plane so that the upper surface of the contact pattern light emitting part 1120 is formed in a flat plane.
한편, 본 실시예에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치(1000)의 접촉 패턴 발광부(1120)에 형성되는 하나의 발광 단위 영역은, 그 폭이 5 um 내지 200 um의 범위로 형성될 수 있다. 간격이 대략 200 um 크기로 형성되는 지문(FP)의 융선(R) 및 골(V)을 구분할 수 있도록 하기 위해, 상기 발광 단위 영역은 융선(R)과 융선 사이의 거리보다 작은 크기로 형성되는 것이 바람직하다. Meanwhile, one light emitting unit region formed in the contact pattern light emitting unit 1120 of the image scanable display apparatus 1000 according to the present exemplary embodiment may have a width in a range of 5 μm to 200 μm. In order to be able to distinguish between the ridges R and the valleys V of the fingerprint FP having an interval of about 200 um, the light emitting unit region is formed to have a size smaller than the distance between the ridges R and the ridges. It is preferable.
한편, 광센서 어레이(1130)를 구성하는 광센서 소자(1132)들은, 전술한 접촉 패턴 발광부(1120)에서 생성된 감지광(L)을 수광하여 입사된 광량에 따른 전압 및/또는 전류를 생성하며, 포토 다이오드(Photo Diode), 포토 트랜지스터(Photo Transistor), 포토 레지스터(Photho-Resistor)와 같은 소자로 이루어진다. On the other hand, the optical sensor element 1132 constituting the optical sensor array 1130, receives the detection light (L) generated by the above-described contact pattern light emitting unit 1120 to receive a voltage and / or current according to the amount of light incident It is made of a device such as a photo diode, a photo transistor, and a photoho-resistor.
이하에서는 도 12 내지 도 14을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치(1000)가 사용자의 지문(FP)의 이미지를 센싱하는 과정을 상세하게 설명한다.Hereinafter, a process of sensing an image of a user's fingerprint FP by the image scanable display apparatus 1000 according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 12 to 14.
도 12는 상기 도 11의 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치에 지문이 접촉된 상태를 보여주는 도면이다. 도 13은 상기 도 11의 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치에 지문이 접촉되지 않은 상태에서의 발광부 및 센싱부의 등가 회로를 보여주는 도면이다. 도 14는 상기 도 11의 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치에 지문이 접촉된 상태에서의 발광부 및 센싱부의 등가 회로를 보여주는 도면이다.FIG. 12 is a diagram illustrating a state where a fingerprint is in contact with the image scanable display device of FIG. 11. FIG. 13 is a diagram illustrating an equivalent circuit of a light emitting unit and a sensing unit in a state where a fingerprint is not in contact with the image scanable display device of FIG. 11. FIG. 14 is a diagram illustrating an equivalent circuit of a light emitting unit and a sensing unit in a state where a fingerprint is in contact with the image scanable display device of FIG. 11.
도 12를 참조하면, 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치(1000)의 보호막(1110)에 사용자가 지문(FP)을 접촉시키면, 지문(FP)의 융선(R)은 보호막(1110)의 상면에 접촉되며 지문(FP)의 골(V)은 보호막(1110)의 상면에 접촉되지 않는다. 융선(R)이 보호막(1110)의 상면에 접촉된 부분을 보호막(1110)의 제1 영역(R11)이라하며, 골(V)이 위치되어 보호막(1110)의 상면에 지문(FP)이 접촉되지 않은 부분을 보호막(1110)의 제2 영역(R12)이라 할 수 있다. Referring to FIG. 12, when the user contacts the fingerprint FP of the protective film 1110 of the display apparatus 1000 capable of scanning an image, the ridge R of the fingerprint FP contacts the upper surface of the protective film 1110 and the fingerprint. The valleys V of the FP are not in contact with the upper surface of the protective film 1110. The portion where the ridge R contacts the upper surface of the protective film 1110 is called the first region R11 of the protective film 1110, and the valley V is positioned so that the fingerprint FP contacts the upper surface of the protective film 1110. The portion not formed may be referred to as the second region R12 of the passivation layer 1110.
그리고 접촉 패턴 발광부(1120)의 제 1 투명 전극(1121)에는 발광전압(VD)(도 14 참조)이 인가되며, 제 1 투명 전극(1121)으로부터 제1 영역(R11)에 대응되는 단위 전계 발광층(1122) 및 보호막(1110)의 제1 영역(R11)을 통하여 사용자 지문(FP)의 융선(R) 측으로 누설전류 즉, 발광전류(ID)가 흐르게 되며, 발광전류(ID)가 흐르는 단위 전계 발광층(1122)은 감지광(L)을 생성한다. 즉, 단위 전계 발광층(1122)의 제 2 투명 전극(1123)과 접촉되는 제1 영역(R11)이 통전 상태가 되며, 보호막(1110)의 제1 영역(R11)과 접촉되는 지문(FP)이 접지 전압(Ground Voltage)를 제공함으로써, 제1 영역(R11)에 대응되는 단위 전계 발광층(1122)은 턴-온(Turn-On)된다.A light emission voltage V D (see FIG. 14) is applied to the first transparent electrode 1121 of the contact pattern light emitting unit 1120, and is a unit corresponding to the first region R11 from the first transparent electrode 1121. A leakage current, that is, a light emission current I D , flows to the ridge R side of the user fingerprint FP through the first region R11 of the electroluminescent layer 1122 and the passivation layer 1110, and the light emission current I D. The unit electroluminescent layer 1122 flowing through generates the detection light L. That is, the first region R11 in contact with the second transparent electrode 1123 of the unit EL layer 1122 is in an energized state, and the fingerprint FP in contact with the first region R11 of the protective film 1110 is By providing a ground voltage, the unit EL layer 1122 corresponding to the first region R11 is turned on.
한편, 제2 영역(R12)에 대응되는 제2 투명 전극층(1123)은 절연 상태로 유지, 즉 플로팅(floating) 상태로 유지됨으로써, 제2 영역(R12)에 대응되는 단위 전계 발광층(1122)은 턴-오프(Turn off) 상태로 유지된다. 즉, 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치(1000)의 센싱 영역(SR) 중 지문(FP)의 융선(R)이 접촉된 부분에서는 감지광(L)이 생성되며, 지문(FP)의 골(V)이 위치되거나 지문(FP)이 위치되지 않는 부분에서는 감지광(L)이 생성되지 않는다.Meanwhile, the second transparent electrode layer 1123 corresponding to the second region R12 is maintained in an insulated state, that is, in a floating state, so that the unit EL layer 1122 corresponding to the second region R12 is It remains turned off. That is, the detection light L is generated in the portion where the ridge R of the fingerprint FP contacts the sensing area SR of the display apparatus 1000 capable of scanning an image, and the valley V of the fingerprint FP is The detection light L is not generated in the portion where the fingerprint FP is located or where the fingerprint FP is not located.
접촉 패턴 발광부(1120)의 하방에 위치되는 광센서 어레이(1130)는 접촉 패턴 발광부(1120)에서 생성된 감지광(L)을 수광하며, 감지광(L)을 수광한 광센서 소자(1132)들이 전압 또는 전류를 생성함으로써, 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치(1000)는 사용자의(FP)의 지문 이미지를 높은 감도로 스캐닝할 수 있다.The optical sensor array 1130 positioned below the contact pattern light emitter 1120 receives the detection light L generated by the contact pattern light emitter 1120 and receives the detection light L. By generating the voltage or current 1132, the image scanable display apparatus 1000 may scan the fingerprint image of the user FP with high sensitivity.
본 발명의 실시예에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치(1000)의 접촉 패턴 발광부(1120)에는 트랜지스터와 같은 스위칭 소자가 배치되지 않는 것으로 설명되고 있으나, 제 1 투명 전극(1121)의 입력단 측에 상기 스위칭 소자가 배치되고 상기 스위칭 소자에 스위칭 전압 및 구동전압이 인가되는 구성도 가능하다.Although the switching element such as a transistor is not disposed in the contact pattern light emitting unit 1120 of the image scanable display apparatus 1000 according to an exemplary embodiment of the present invention, the input terminal side of the first transparent electrode 1121 is described above. It is also possible to arrange a switching element and to apply a switching voltage and a driving voltage to the switching element.
제안되는 실시예에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치를 이용하면, 사용자가 디스플레이 표면에 지문을 접촉시키는 경우, 접촉된 영역에서 생성되는 감지광을 바탕으로 지문 패턴을 센싱함으로써, 지문에 반사된 반사광 패턴만을 센싱하는 방식에 비해 상대적으로 높은 감도로 지문 패턴 이미지를 스캔할 수 있다. When using the image scanable display device according to the present embodiment, when the user makes a fingerprint contact with the display surface, the fingerprint pattern is sensed based on the detection light generated in the contacted area, so that only the reflected light pattern reflected by the fingerprint is reflected. The fingerprint pattern image can be scanned with a relatively high sensitivity compared to the sensing method.
도 15는 본 발명의 한 실시예에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치의 단면도이다.15 is a cross-sectional view of an image scanable display device according to an embodiment of the present invention.
본 실시예에서 접촉 패턴 발광부(1320)의 구성은 전술한 도 11 및 도 12의 실시예에서의 접촉 패턴 발광부(1120)와 동일하다. 바이어스 전압이 인가되는 투명 전극층인 제1 투명 전극층(1321)과 기본적으로 플로팅된 투명 전극층인 제2 투명 전극층(1323)의 사이에 전계 발광층(1322)이 배치된다. 상기 제 2 투명 전극층(1323) 및 상기 전계 발광층(1322)은 서로 절연된 다수의 단위 영역으로 분할된다. 이를 위해 상기 다수의 단위 영역들 사이에는 전기적으로 절연성인 이격부(1324)가 배치되고, 상기 이격부(1324) 내에 상기 단위 영역들 사이의 광 투과를 차단하는 차폐부(1325)가 마련된다. In this embodiment, the configuration of the contact pattern light emitting unit 1320 is the same as that of the contact pattern light emitting unit 1120 in the above-described embodiment of FIGS. 11 and 12. The electroluminescent layer 1322 is disposed between the first transparent electrode layer 1321, which is a transparent electrode layer to which a bias voltage is applied, and the second transparent electrode layer 1323, which is basically a floating transparent electrode layer. The second transparent electrode layer 1323 and the electroluminescent layer 1322 are divided into a plurality of unit regions insulated from each other. To this end, an electrically insulating spacer 1324 is disposed between the plurality of unit regions, and a shield 1325 is provided in the separation unit 1324 to block light transmission between the unit regions.
전술한 실시예와 구별되는 점으로서, 본 실시예에 따르면, 전술한 접촉 패턴 발광부(1320)의 제1 투명 전극층(1321)이 광센서 어레이(1230)의 상부에 마련된 절연층(1250) 상에 적층될 수 있다. 상기 절연층(1250)은 광센서 어레이 기판(1242) 상에 형성된 다수의 광센서 소자(1232)를 덮는 것으로서, 적어도 상기 다수의 광센서 소자(1232)의 상부를 투명하게 덮도록 형성될 수 있다. As distinguished from the above-described embodiment, according to the present embodiment, the first transparent electrode layer 1321 of the above-described contact pattern light emitting unit 1320 is disposed on the insulating layer 1250 provided on the photo sensor array 1230. Can be stacked on. The insulating layer 1250 covers a plurality of photosensor elements 1232 formed on the photosensor array substrate 1242, and may be formed to transparently cover at least an upper portion of the photosensor elements 1232. .
본 실시예에 따르면 하나의 투명 기판인 광센서 어레이 기판(1242)에 상에 전술한 접촉 패턴 발광부(1320)까지 배치할 수 있어 전체적인 두께를 감소시킬 수 있다. 한편, 본 실시예의 구성을 센서 통합 디스플레이 패널(SID)에 적용하는 경우, 상기 광센서 어레이 기판(1242)이 디스플레이 패널의 상부기판(예컨대, LCD 패널의 컬러필터 기판) 또는 화소 구동을 위한 박막트랜지스터(TFT) 어레이 기판을 겸할 수도 있다. According to the present exemplary embodiment, the above-described contact pattern light emitting unit 1320 may be disposed on the optical sensor array substrate 1242, which is one transparent substrate, thereby reducing the overall thickness. On the other hand, when the configuration of the present embodiment is applied to a sensor integrated display panel (SID), the optical sensor array substrate 1242 is a thin film transistor for driving the upper substrate (eg, color filter substrate of the LCD panel) or the pixel of the display panel It may also serve as a (TFT) array substrate.
도 16은 본 발명의 한 실시예에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치의 개략적인 단면도이다.16 is a schematic cross-sectional view of an image scanable display device according to an embodiment of the present invention.
본 실시예는, 접촉 패턴 발광부(1420)의 구성에 있어서 차이가 있을 뿐, 다른 구성에 있어서는 도 11 내지 도 14의 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치의 구성과 실질적으로 동일하므로 이하에서는 본 실시예의 특징적인 부분을 중심으로 설명한다.The present embodiment differs only in the configuration of the contact pattern light emitting unit 1420, and in other configurations is substantially the same as that of the image scanable display device of FIGS. The explanation focuses on the part.
도 16을 참조하면, 본 실시예에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치(1400)는, 투명 기판인 제1 기판(1441)과, 상기 제1 기판(1441) 상에 형성되는 접촉 패턴 발광부(1420)를 갖는데, 상기 접촉 패턴 발광부(1420)는 그 하부의 제1 투명 전극층(1421)이 단일 전극층으로 이루어지고, 그 상부의 제2 투명 전극층(1424)은 절연성의 이격부(1424)에 의해 다수의 단위 영역으로 분할된다는 점에서는 전술한 도 20의 실시예에 따른 장치(1000)와 공통되나, 그 전계 발광층(1422)이 다수의 영역으로 분할되지 않는다는 점에서 차이가 있다. Referring to FIG. 16, the image scanable display apparatus 1400 according to the present exemplary embodiment may include a first substrate 1441 that is a transparent substrate, and a contact pattern light emitter 1420 formed on the first substrate 1441. The contact pattern light emitting unit 1420 has a first transparent electrode layer 1421 at a lower portion thereof as a single electrode layer, and a plurality of second transparent electrode layers 1424 at an upper portion thereof are formed by an insulating spacer 1424. Although it is common to the apparatus 1000 according to the embodiment of FIG. 20 described above, the electroluminescent layer 1422 is not divided into a plurality of areas in that it is divided into a unit area of.
본 실시예에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치(1400)의 전계 발광층(1422)은 하나의 층으로 형성되었지만, 전계 발광층(1422) 중 제1 영역(R11)에 대응되는 부분에서만 감지광(L)이 형성되며, 제2 영역(R12)에 대응되는 부분에서는 감지광(L)이 생성되지 않는다. 본 실시예에 의하면, 전계 발광층(1422)이 별도의 패터닝 공정을 거치지 않고 형성됨으로써, 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치의 제조 공정이 단순해질 수 있는 이점이 있다.Although the electroluminescent layer 1422 of the image scanable display device 1400 according to the present exemplary embodiment is formed of one layer, the detection light L is only provided in a portion of the electroluminescent layer 1422 corresponding to the first region R11. The sensing light L is not generated in a portion corresponding to the second region R12. According to the present embodiment, since the electroluminescent layer 1422 is formed without a separate patterning process, there is an advantage that the manufacturing process of the image scanable display device can be simplified.
도 17은 본 발명의 한 실시예에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치의 개략적인 단면도이다.17 is a schematic cross-sectional view of an image scanable display device according to an embodiment of the present invention.
본 실시예에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치(1500)는, 별도의 보호막이 없다는 점에서 구성상의 차이가 있을 뿐, 다른 구성에 있어서는 도 11의 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치(1000)의 구성과 실질적으로 동일하므로 이하에서는 본 실시예의 특징적인 부분을 중심으로 설명한다.The image scanable display apparatus 1500 according to the present embodiment has a configuration difference in that there is no separate protective film, and in other configurations, the image scanable display apparatus 1500 is substantially the same as that of the image scanable display apparatus 1000 of FIG. 11. Therefore, the following description will focus on the characteristic parts of the present embodiment.
도 17을 참조하면, 제 2 투명 전극(1523)의 상면에는 사용자 지문(FP)이 직접 접촉될 수 있다. 즉, 제 2 투명 전극(1523)의 상면에 사용자 지문(FP)의 융선(R)이 접촉되어 접지전압을 제공하고, 융선(R)과 중첩되는 제1 영역(R11)에 대응되는 전계 발광층(1522)의 단위 영역들에는 작동전류(ID)가 흘러 감지광(L)이 생성된다. 이때, 제 2 투명 전극(1523)은 산화인듐주석(Indium tin oxide, ITO)과 같은 산화 투명전극으로 형성될 수 있으며, 제 2 투명 전극(1523)들 사이에 배치되는 제1 이격부(1524)는 실리콘 산화물로 형성될 수 있다. 즉, 디스플레이 표면을 이루는 제 2 투명 전극(1523) 및 제1 이격부(1524)는 산화물로 형성된다. 따라서, 이들은 그 상면이 외부로 노출된 상태에서 상기 전계 발광층(1522)을 보호할 수 있다. 본 실시예에 의하면, 별도의 보호막이 형성되지 않음으로써, 사용자 지문(FP) 접촉에 따른 전류 흐름이 보다 원활하게 이루어질 수 있는 이점이 있다.Referring to FIG. 17, a user fingerprint FP may directly contact an upper surface of the second transparent electrode 1523. That is, the ridge R of the user fingerprint FP contacts the upper surface of the second transparent electrode 1523 to provide a ground voltage, and corresponds to the electroluminescent layer corresponding to the first region R11 overlapping the ridge R. The operating current I D flows in the unit regions of the 1522 to generate the detection light L. In this case, the second transparent electrode 1523 may be formed of an oxide transparent electrode such as indium tin oxide (ITO), and the first spacer 1524 disposed between the second transparent electrodes 1523. May be formed of silicon oxide. That is, the second transparent electrode 1523 and the first spacer 1524 constituting the display surface are formed of an oxide. Therefore, they can protect the electroluminescent layer 1522 in a state where the upper surface thereof is exposed to the outside. According to this embodiment, since a separate protective layer is not formed, there is an advantage that the current flow can be made more smoothly according to the user fingerprint (FP) contact.
도 18은 본 발명의 한 실시예에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치의 개략적인 단면도이다.18 is a schematic cross-sectional view of an image scanable display device according to an embodiment of the present invention.
본 실시예에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치(1600) 역시 디스플레이 표면을 이루는 보호막 층의 구성에 있어서 차이가 있을 뿐, 다른 구성에 있어서는 도 11의 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치(1000)의 구성과 실질적으로 동일하므로 이하에서는 본 실시예의 특징적인 부분을 중심으로 설명한다.The image scanable display device 1600 according to the present exemplary embodiment also differs in the configuration of the passivation layer constituting the display surface, and in other configurations, is substantially the same as that of the image scanable display device 1000 of FIG. 11. Therefore, the following description will focus on the characteristic parts of the present embodiment.
도 18을 참조하면, 본 실시예에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치(1600)는, 투명한 재질로 형성되며 상호 이격되는 제1 기판(1641)과, 제1 기판(1641) 상에 형성되는 접촉 패턴 발광부(1620)와, 상기 접촉 패턴 발광부(1620)를 덮는 보호막(1610)을 포함한다.Referring to FIG. 18, the image scanable display apparatus 1600 according to the present exemplary embodiment may include a first substrate 1641 formed of a transparent material and spaced apart from each other, and light emission of a contact pattern formed on the first substrate 1641. A portion 1620 and a passivation layer 1610 covering the contact pattern light emitting unit 1620.
접촉 패턴 발광부(1620)는 제 1 투명 전극(1621)과, 전계 발광층(622)과, 제 2 전극층(1623)를 포함한다. 전계 발광층(1622)은 상호 간에 이격된 복수의 단위 영역들과, 이들 사이에 배치되는 제1 이격부(1624) 및 제1 이격부(1624)에 배치되는 차폐부(1625)를 포함한다. 이때, 제 2 전극(1623)은 알루미늄, 구리, 텅스텐과 같은 불투명한 도전성 금속 물질로 형성될 수 있다.The contact pattern light emitting unit 1620 includes a first transparent electrode 1621, an electroluminescent layer 622, and a second electrode layer 1623. The electroluminescent layer 1622 includes a plurality of unit regions spaced apart from each other, and a first spacer 1624 disposed therebetween and a shield 1616 disposed at the first spacer 1624. In this case, the second electrode 1623 may be formed of an opaque conductive metal material such as aluminum, copper, and tungsten.
상기 보호막(1610)은, 제 2 전극(1623)들을 덮으며 산화인듐주석(Indium tin oxide, ITO)과 같은 투명한 도전성 물질로 형성되는 도체층(1611)과, 제 2 전극(1623)과 중첩되지 않는 부분에 상기 도체층(1611)의 일부만을 덮도록 그 상면에 패터닝되어 형성되는 절연 마스크(1612)를 포함한다. 이때, 절연 마스크(1612)는 실리콘 산화물과 같은 절연 물질로 형성될 수 있다. The passivation layer 1610 covers the second electrodes 1623 and does not overlap the conductor layer 1611 formed of a transparent conductive material such as indium tin oxide (ITO) and the second electrode 1623. The insulating mask 1612 is patterned and formed on an upper surface of the conductive layer 1611 so as to cover only a part of the conductive layer 1611. In this case, the insulating mask 1612 may be formed of an insulating material such as silicon oxide.
도 19는 본 발명의 한 실시예에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치의 대략적인 평면도이다. 19 is a schematic plan view of an image scanable display device according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치 역시 사용자가 지문(FR)을 접촉시켰을 때, 지문(FR)을 인식하는 감지영역(SR2) 및 감지영역(SR2)을 둘러싸는 주변영역(NR2)을 포함한다. 이때, 상기 감지 영역(SR2)은 화상이 표시되는 디스플레이 영역의 전부 또는 일부와 중첩될 수 있다. 또한, 상기 주변영역(NR2)은 화상이 표시되지도 않고, 지문(FR) 이미지를 인식하지도 않는 영역으로서, 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치에 포함된 디스플레이 패널의 테두리 영역을 형성하는 프레임 부재 또는 구동신호를 제공하기 위한 주변 회로부와 중첩되게 배치될 수 있다. 다시 말해, 상기 감지 영역(SR2)은 화상이 최종적으로 표시되는 디스플레이 표면을 이루는 반면, 상기 주변영역(NR2)은 디스플레이 화면 외부의 영역으로서 불투명한 금속막으로 덮일 수 있다. The image scanable display device according to an embodiment of the present invention also has a sensing area SR2 that recognizes the fingerprint FR when the user touches the fingerprint FR and a peripheral area NR2 surrounding the sensing area SR2. It includes. In this case, the sensing area SR2 may overlap all or part of the display area where the image is displayed. In addition, the peripheral area NR2 is an area in which no image is displayed and does not recognize a fingerprint (FR) image. The peripheral area NR2 is a frame member or driving signal that forms an edge area of a display panel included in an image scanable display device. It may be arranged to overlap with the peripheral circuit portion for providing. In other words, the sensing area SR2 forms a display surface on which an image is finally displayed, while the peripheral area NR2 is covered with an opaque metal film as an area outside the display screen.
본 실시예에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치는 상기 감지영역(SR2)에 직접 접촉된 지문(FR)의 패턴에, 좀 더 상세하게는 지문의 융선 패턴에 대응되는 감지광을 형성한 다음, 상기 감지광을 감지하여 접촉된 지문(FR)의 패턴 이미지를 높은 감도로 스캔할 수 있다. 이하에서는 본 실시예에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치의 구성을 상세하게 설명한다.The image scanable display device according to the present embodiment forms a detection light corresponding to the ridge pattern of the fingerprint in a pattern of the fingerprint FR in direct contact with the detection area SR2, and then detects the detection light. By detecting light, a pattern image of a contacted fingerprint FR may be scanned with high sensitivity. Hereinafter, the configuration of the image scanable display apparatus according to the present embodiment will be described in detail.
도 20은 본 발명의 한 실시예에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치의 대략적인 단면도이다. 20 is a schematic cross-sectional view of an image scanable display device according to an embodiment of the present invention.
본 실시예에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치는, 일면이 디스플레이 표면을 이루고, 상기 디스플레이 표면에 접촉된 사용자의 지문 패턴에 따른 광 패턴을 형성하는 접촉 패턴 발광부(2120)를 포함한다. 본 실시 형태에 따르면 상기 접촉 패턴 발광부(2120)는 상기 디스플레이 표면 반대 측에 배치되고, 바이어스 전압이 인가되는 하부 투명 전극층(2121)과, 상기 하부 투명 전극층(2121) 상에 배치된 전계 발광층(2122) 및, 상기 전계 발광층(2122)의 상의 일부 영역에 형성되고, 전기적으로 플로팅(floating)된 금속 전극층(2123)을 포함하여 구성된다. 여기서 상기 금속 전극층(2123)은 전술한 도 19에서 주변영역(NR2)으로 표시된 부분에 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 금속 전극층(2123)은 상기 디스플레이 표면에서 상기 사용자의 지문이 접촉되는 투명한 접촉 부분을 노출시키며 그 주변부에 소정의 면적비를 차지하도록 배치된 것일 수 있다. The image scanable display apparatus according to the present exemplary embodiment includes a contact pattern light emitter 2120 having one surface forming a display surface and forming a light pattern according to a fingerprint pattern of a user in contact with the display surface. According to the present embodiment, the contact pattern light emitting part 2120 is disposed on the opposite side of the display surface, and the lower transparent electrode layer 2121 to which a bias voltage is applied, and the electroluminescent layer disposed on the lower transparent electrode layer 2121 ( 2122 and a metal electrode layer 2123 formed on a portion of the electroluminescent layer 2122 and electrically floating. The metal electrode layer 2123 may be formed in the portion indicated by the peripheral region NR2 in FIG. 19, but is not limited thereto. The metal electrode layer 2123 may be disposed to expose a transparent contact portion where the fingerprint of the user contacts the surface of the display and occupy a predetermined area ratio at a periphery thereof.
상기 접촉 패턴 발광부(2120)는 일 예로서, 투명한 절연성 기판(2141) 위에 형성될 수 있는데, 이는 광센서 어레이(2130)의 기판과 별도로 마련된 것일 수 있음은 물론이고, 상기 광센서 어레이(2130)의 상부에 마련된 절연층 위에 형성될 수도 있다. 상기 광센서 어레이(2130)는 상기 접촉 패턴 발광부에서 발생한 광 패턴을 센싱하는데, 상기 광센서 어레이(2130)는 화상을 구성하는 다수의 픽셀을 구동하는 박막 트랜지스터(TFT) 어레이보다는 상기 디스플레이 표면에 가깝게 배치되는 것이 바람직하고, 전술한 접촉 패턴 발광부(2120)를 상기 디스플레이 표면과의 사이에 두고 배치되는 것이 바람직하다. For example, the contact pattern light emitting unit 2120 may be formed on the transparent insulating substrate 2141, which may be provided separately from the substrate of the optical sensor array 2130, and the optical sensor array 2130. It may be formed on the insulating layer provided on the top of the). The optical sensor array 2130 senses an optical pattern generated by the contact pattern light emitting unit, and the optical sensor array 2130 is disposed on the display surface rather than a thin film transistor (TFT) array that drives a plurality of pixels constituting an image. It is preferable that the contact pattern light emitting portion 2120 is disposed between the display surface and the contact pattern light emitting portion 2120.
도 20의 부분 확대도를 통해 본 실시예에 따른 접촉 패턴 발광부(2120)의 구성을 좀 더 구체적으로 살펴본다. 투명한 절연성 기판(2141) 위에 하부 투명 전극층(2121)이 배치되고, 그 위에 전계 발광층(2122)이 배치되고, 그 위에 부분적으로 금속 전극층(2123)이 배치된다. 상기 전계 발광층(2122)은 유기전계발광소자(OLED)의 전계 발광층과 유사한 구조를 가질 수 있는데, 일 예로 상기 하부 투명 전극층(2121)으로부터 상기 금속 전극층(2123)쪽으로 정공 주입층(2122HI), 정공 수송층(2122HT), 광 생성층(2122EM), 전자 수송층(2122ET) 및, 전자 주입층(2122EI)의 순서로 적층될 수 있다. 이들을 구성하는 물질이나 적층 공정 등은 유기전계발광소자 분야에서 이미 알려진 바와 같다. 한편, 이들을 대신하여 양자점 발광 다이오드 기술이 적용될 수도 있다. 또한, 상기 전계 발광층(2122)의 일부분, 특히 상기 전자 주입층(2122EI)이나 전자 수송층(2122ET) 또는 전자 주입 및 수송 기능을 겸하는 층과 같이 지문이 접촉되는 표면 또는 그에 가까운 부분에는 유기물 베이스에 아연 산화물 등의 무기물의 나노 파티클이 분산된 재료를 채용할 수도 있다. The configuration of the contact pattern light emitting unit 2120 according to the present embodiment will be described in more detail with reference to the enlarged partial view of FIG. 20. The lower transparent electrode layer 2121 is disposed on the transparent insulating substrate 2141, the electroluminescent layer 2122 is disposed thereon, and the metal electrode layer 2123 is partially disposed thereon. The electroluminescent layer 2122 may have a structure similar to an electroluminescent layer of an organic light emitting diode (OLED). For example, a hole injection layer 2122HI and a hole are formed from the lower transparent electrode layer 2121 toward the metal electrode layer 2123. The transport layer 2122HT, the light generating layer 2122EM, the electron transport layer 2122ET, and the electron injection layer 2122EI may be stacked in this order. Materials constituting them, a lamination process, and the like are already known in the field of the organic light emitting device. Meanwhile, quantum dot light emitting diode technology may be applied in place of these. In addition, a portion of the electroluminescent layer 2122, particularly the surface where the fingerprint is in contact with, such as the electron injection layer 2122EI or the electron transport layer 2122ET, or a layer that serves as an electron injection and transport function, is zinc on the organic base. The material which nanoparticles of inorganic materials, such as an oxide, disperse | distributed can also be employ | adopted.
여기서, 상기 부분 전극층(2123)은 상기 전계 발광층(2122)의 상면 중 일부의 면적을 차지하도록 배치될 수 있다. 다시 말해서 상기 부분 전극층(2123)은 상기 전계 발광층(2122)의 상면 중 일부분을 덮고, 나머지 부분을 노출시킨다. 상기 부분 전극층(2123)의 평면적인 형상에는 제한이 없다. 다만, 사용자의 지문이 접촉되는 감지영역을 회피하여 배치될 필요가 있고, 접촉 패턴 발광부(2120)의 하부에 배치되는 디스플레이 장치에서 출력된 화상이 그 상면을 통해 보여지는 데에 지장을 주지 않는 것이 바람직하다. 또한, 상기 부분 전극층(2123)이 상기 전계 발광층(2122) 상면에서 차지하는 면적비는 비제한적인 예로서 10% 내지 40%일 수 있다.Here, the partial electrode layer 2123 may be disposed to occupy a portion of an upper surface of the electroluminescent layer 2122. In other words, the partial electrode layer 2123 covers a portion of the top surface of the EL layer 2122 and exposes the remaining portion. The planar shape of the partial electrode layer 2123 is not limited. However, it is necessary to be disposed to avoid the detection area in which the user's fingerprint is in contact, and does not interfere with the image output from the display device disposed under the contact pattern light emitting unit 2120 is seen through the upper surface. It is preferable. In addition, the area ratio of the partial electrode layer 2123 on the top surface of the electroluminescent layer 2122 may be 10% to 40% as a non-limiting example.
소재 측면에서, 상기 부분 전극층(2123)은 투명 전극 소재 또는 금속 전극 소재로 형성될 수 있다. 투명 전극 소재로 형성되는 경우는 그 아래에서 출력된 디스플레이 화상의 투과에 미치는 영향이 크지 않으므로 그 평면적인 형상이나 위치, 및 면적비의 측면에서 설계 자유도가 높다. 투명 전극 소재로는 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 또는 IZTO(Indium Zinc Tin Oxide) 등이 채용될 수 있다. 금속 전극 소재로는 알루미늄(Al)과 같은 단일 금속 박막이나 LiF-Al, Li-Al 또는 Ca-Ag 등의 적층 금속 박막, Mg:Ag 과 같은 함금 소재도 채용될 수 있다. 한편, ITO-Ag-ITO와 같은 metal-oxide-metal 적층 구조도 상기 부분 전극층(2123)의 소재로서 채용될 수 있다. 여기에 언급된 소재 이외에도 기존의 OLED 또는 QD-LED(Quantum-dot Light Emitting Diode)에서 캐소드(Cathode) 전극 소재로 적용되는 소재는 대부분 전술한 부분 전극층(2123)의 소재로 채용될 수 있다.In the material aspect, the partial electrode layer 2123 may be formed of a transparent electrode material or a metal electrode material. In the case of forming the transparent electrode material, since the influence on the transmission of the display image output therefrom is not large, the design freedom is high in terms of its planar shape, position, and area ratio. Indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), or indium zinc tin oxide (IZTO) may be used as the transparent electrode material. As the metal electrode material, a single metal thin film such as aluminum (Al), a laminated metal thin film such as LiF-Al, Li-Al, or Ca-Ag, or an alloy material such as Mg: Ag may be employed. Meanwhile, a metal-oxide-metal stacked structure such as ITO-Ag-ITO may also be employed as the material of the partial electrode layer 2123. In addition to the materials mentioned herein, a material applied as a cathode electrode material in an existing OLED or a quantum-dot light emitting diode (QD-LED) may be used as a material of the partial electrode layer 2123 described above.
전술한 부분 전극층(2123)의 일 예로서, 일함수(workfunction)가 낮은 금속이 채택될 수 있다. 일함수과 낮은 금속으로 알루미늄(Al), 칼슘(Ca)과 마그네슘(Mg) 등이 있다. 특히 알루미늄은 공기 중에서 안정적인 금속이면서도 일함수가 낮아 상기 전계 발광층(2122)에 대한 전자 주입이 쉽게 이루어지도록 하는 역할을 한다. As an example of the partial electrode layer 2123 described above, a metal having a low work function may be adopted. Work functions and low metals include aluminum (Al), calcium (Ca) and magnesium (Mg). In particular, aluminum is a stable metal in air and has a low work function to facilitate electron injection into the electroluminescent layer 2122.
한편, 전술한 각각의 박막 층을 형성하는 공정으로는 진공 증착 공정이나 용액 공정 어느 것이든 적용될 수 있다. 상기 부분 전극층(2123)을 패터닝 하는 공정에 있어서도 특별한 제약은 없다. On the other hand, any of the above-described process of forming the thin film layer may be applied to either a vacuum deposition process or a solution process. There is no restriction | limiting in particular also in the process of patterning the said partial electrode layer 2123. FIG.
도 21은 상기 도 20의 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치에 지문이 접촉된 상태를 보인다. 21 illustrates a state in which a fingerprint is in contact with the image scanable display device of FIG. 20.
도시된 바와 같이, 디스플레이 표면을 이루는 상기 전계 발광층(2122)의 상면에 지문(FP)이 접촉되면, 구체적으로는 지문(FP)의 융선(R)이 상기 전계 발광층(2122)의 상면에 직접적으로 접촉하여 제1 영역(R11)을 이루고, 지문(FP)의 골(V)은 상기 제1 영역(R11)들 사이에서 미세하게 접촉되지 않은 제2 영역(R12)을 이룬다. 이때, 상기 전계 발광층(2122)에서 상기 제1 영역(R11)에 대응되는 부분에서는 부분적으로 발광이 이루어져, 감지광(L) 패턴이 형성된다. 이러한 감지광(L)은 투명 절연성 기판(2141)을 통해 전술한 광센서 어레이(2130) 쪽으로 진행하여 다수의 광센서 소자들에 의해 센싱된다. 여기서, 사용자의 지문(FP)이 상기 부분 전극층(2123)에 접촉할 필요는 없다. As illustrated, when the fingerprint FP contacts the upper surface of the electroluminescent layer 2122 forming the display surface, specifically, the ridge R of the fingerprint FP directly contacts the upper surface of the electroluminescent layer 2122. The first region R11 is in contact with each other, and the valley V of the fingerprint FP forms a second region R12 which is not in fine contact between the first regions R11. In this case, light emission is partially performed in the portion corresponding to the first region R11 in the electroluminescent layer 2122 to form a detection light L pattern. The detection light L travels toward the above-described optical sensor array 2130 through the transparent insulating substrate 2141 and is sensed by the plurality of optical sensor elements. Here, the fingerprint FP of the user does not need to contact the partial electrode layer 2123.
상기 감지광(L) 패턴의 형성을 위해 상기 하부 투명 전극층(2121)에는 바이어스 전압으로 수 내지 수십 볼트(V)의 전압이 인가되고, 상기 부분 전극층(2123)은 플로팅(floating) 상태로 유지되도록 한다. 또한, 지문 접촉 시에 상기 하부 투명 전극층(2121)을 통해 공급되는 전류는 일정하게 유지되도록 할 수 있다. 다만, 상기의 전류값 및 상기 바이어스 전압은 접촉 패턴 발광부의 전체 면적이나 상기 부분 전극층(2123)이 차지하는 면적에 따라 달라질 수 있고, 지문 패턴의 센싱에 필요한 광량에 따라서도 달라질 수 있다. In order to form the sensing light L pattern, a voltage of several to several tens of volts V is applied to the lower transparent electrode layer 2121 as a bias voltage, and the partial electrode layer 2123 is maintained in a floating state. do. In addition, the current supplied through the lower transparent electrode layer 2121 may be kept constant at the time of fingerprint contact. However, the current value and the bias voltage may vary depending on the total area of the contact pattern light emitting part or the area occupied by the partial electrode layer 2123, and may also vary according to the amount of light required for sensing the fingerprint pattern.
예를 들어, 접촉 패턴 발광부가 5cm*5cm 크기로 형성되고, 상기 부분 전극층이 폭 1.2cm, 길이 5.5cm의 1자형 패턴으로 한쪽 가장자리에 배치된 경우의 실험에서는 바이어스 전압이 20V일 때, 약 0.5mA의 전류로 식별 가능한 접촉 패턴 발광을 얻을 수 있었다. 참고로, 동일한 조건하에서 바이어스 전압이 15V일 때는 1mA의 전류로 식별 가능한 접촉 패턴 발광을 얻을 수 있었다. For example, in a case where the contact pattern light emitting part is formed in a size of 5 cm * 5 cm, and the partial electrode layer is disposed at one edge in a one-shaped pattern of 1.2 cm in width and 5.5 cm in length, when the bias voltage is 20 V, it is about 0.5 Contact pattern light emission discernible by the current of mA was obtained. For reference, under the same conditions, when the bias voltage was 15 V, contact pattern light emission that could be distinguished by a current of 1 mA was obtained.
도 22는 본 발명의 한 실시예에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치에 지문이 접촉된 상태를 보인다. 22 illustrates a state in which a fingerprint is in contact with an image scanable display device according to an embodiment of the present invention.
본 실시예에서 투명 절연성 기판(2241) 상에 하부 투명 전극(2221), 전계 발광층(2222) 및 상기 전계 발광층(2222) 상면의 일부, 예컨대 그 테두리 부분만 덮는 금속 전극층(2223)의 적층 구조는 전술한 도 20 및 도 21의 실시예와 동일하며, 상기 전계 발광층(2222)의 상면에 보호막(2224)이 추가된 점에 차이가 있다. 상기 보호막(2224)은 상기 금속 전극층(2223) 상부까지 덮도록 형성될 수 있다. 상기 보호막(2224)은 전술한 도 11의 실시예에서 최상층에 배치되는 보호막(1110, 도 11 참조)과 마찬가지로 실리콘 산화물 등의 소재로 형성될 수 있다. 상기 보호막(2224)은 반도체 또는 부도체의 성질을 띤 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐 아연 산화물(IZO) 또는 알루미늄 산화물(Al2O3)과 같은 무기 박막일 수도 있고, PMMA와 같은 투명한 유기질 막일 수도 있다. 투명한 유기질 베이스 내에 아연산화물 등의 무기물 나노 파티클이 분산된 재료로 형성될 수도 있다. 여기에 언급된 건 외에도 다양한 유기물, 무기물로 형성될 수 있다.In the present exemplary embodiment, a stacked structure of the lower transparent electrode 2221, the EL layer 2222, and a portion of the upper surface of the EL layer 2222, for example, a metal electrode layer 2223 covering only an edge portion thereof, may be formed on the transparent insulating substrate 2241. 20 and 21, the protective film 2224 is added to the upper surface of the electroluminescent layer 2222. The passivation layer 2224 may be formed to cover the upper portion of the metal electrode layer 2223. The passivation layer 2224 may be formed of a material such as silicon oxide, similar to the passivation layer 1110 (see FIG. 11) disposed on the uppermost layer in the above-described embodiment of FIG. 11. The protective film 2224 may be an inorganic thin film such as indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), or aluminum oxide (Al 2 O 3 ) having a semiconductor or insulator property, or may be a transparent organic film such as PMMA. have. It may be formed of a material in which inorganic nanoparticles such as zinc oxide are dispersed in a transparent organic base. In addition to those mentioned here, they may be formed from various organic and inorganic materials.
<실험예>Experimental Example
지문과 유사한 패턴이 새겨진 어두운 검정색의 실리콘 모형을 테이블에 두고, 그 위에 전술한 도 21의 실시예와 같은 접촉 패턴 발광부(2120)를 덮고, 접촉 패턴 발광부(2120)의 하부 투명 전극(2121)에 30V의 바이어스 전압으로 약 1mA의 전류를 공급하였다. 상기 금속 전극층(2123)은 플로팅(floating) 상태로 유지되도록 하였다. 그 결과 실리콘 모형 지문의 융선이 접촉된 패턴에 따라 밝은 색의 감지광(L) 패턴이 형성된 것을 확인할 수 있었다. A dark black silicon model engraved with a pattern similar to a fingerprint is placed on a table, and covers the contact pattern light emitting part 2120 as in the embodiment of FIG. 21 described above, and the lower transparent electrode 2121 of the contact pattern light emitting part 2120. ) Was supplied with a current of about 1 mA at a bias voltage of 30V. The metal electrode layer 2123 is to be maintained in a floating (floating) state. As a result, it was confirmed that a bright detection light (L) pattern was formed according to the contact pattern of the ridge of the silicon model fingerprint.
도 23은 본 발명의 한 실시예에 따른 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치의 대략적인 단면도이다. 23 is a schematic cross-sectional view of an image scanable display apparatus according to an embodiment of the present invention.
본 실시예는 센서 통합 디스플레이 패널(SID) 내에 소위 인셀(In-Cell) 방식으로 광센서 어레이(2330)가 배치되고, 상기 센서 통합 디스플레이 패널(SID)의 디스플레이 표면 측에 배치된 기판(2250) 상에 하부 투명 전극(2321), 전계 발광층(2322) 및 부분 전극층인 부분 전극층(2323)으로 구성된 접촉 패턴 발광부가 배치된 모습을 보인다. 이와 같이, 광센서 어레이(2330)는 평판형 디스플레이 패널과 통합되어 센서 통합 디스플레이 패널(SID)를 구성할 수 있다. 다만, 상기 광센서 어레이(2330)는 금속 전극 패턴 및 반도체 박막 등 불투광성 재료를 많이 포함하는 픽셀 구동 박막트랜지스터(TFT) 어레이보다는 상대적으로 상기 접촉 패턴 발광부 쪽에 가깝게 배치되는 것이 전술한 감지광(L)의 수광에 유리하다. In the present exemplary embodiment, the optical sensor array 2330 is disposed in the sensor integrated display panel SID in a so-called in-cell manner, and the substrate 2250 is disposed on the display surface side of the sensor integrated display panel SID. A contact pattern light emitting part composed of a lower transparent electrode 2321, an electroluminescent layer 2232, and a partial electrode layer 2323, which is a partial electrode layer, is disposed on the substrate. As such, the photosensor array 2330 may be integrated with the flat panel display panel to form a sensor integrated display panel (SID). However, the optical sensor array 2330 may be disposed closer to the contact pattern light emitting unit than the pixel drive thin film transistor (TFT) array including a large number of opaque materials such as a metal electrode pattern and a semiconductor thin film. It is advantageous for light reception of L).
상기 전계 발광층(2322)에는 유기 발광 다이오드 기술을 통해 알려진 다양한 물질이 적용될 수 있으며, 양자점 소재도 적용될 수 있다. 주로 가시광선 내지 근적외선 영역의 빛을 내는 물질이 사용될 수 있다. 상기 전계 발광층(2322)의 발광 파장은 광센서 어레이(2330)에서 검출 감도가 높은 파장 영역에 맞게 선택될 수 있다. 또한, 다수의 광센서 소자가 적외선 센싱 소자인 경우, 상기 전계 발광층(2322) 역시 그에 대응되는 파장 영역의 빛을 내도록 구성되는 것이 바람직하다. 이러한 점은 전계 발광층을 이용한 접촉 패턴 발광부를 갖는 다른 실시예의 경우에도 마찬가지이다. Various materials known through the organic light emitting diode technology may be applied to the electroluminescent layer 2322, and a quantum dot material may also be applied. Primarily light emitting materials in the visible to near infrared region may be used. The emission wavelength of the electroluminescent layer 2322 may be selected according to a wavelength region having high detection sensitivity in the optical sensor array 2330. In addition, when the plurality of optical sensor elements are infrared sensing elements, the electroluminescent layer 2232 may also be configured to emit light in a wavelength region corresponding thereto. This is the same also in the case of another embodiment having a contact pattern light emitting part using an electroluminescent layer.
도 24는 상기 도 20 내지 도 23의 실시예에서 부분 전극층의 평면적 형상의 다양한 예를 보인다.24 shows various examples of planar shapes of the partial electrode layers in the embodiment of FIGS. 20 to 23.
(a)는 부분 전극층(2423a)이 일측에 1자형으로 배치된 예를 보이고, (b)는 부분 전극층(2423b)이 양측에 11자형으로 배치된 예를 보이고, (c)는 부분 전극층(2423c)이 가장자리를 따라 ㅁ자 형태로 배치된 예를 보인다. 이 경우, 상기 부분 전극층(2423c)은 가운데의 감지영역을 연속적으로 둘러싸게 된다. 한편, (d)는 부분 전극층(2423d)이 ㅁ자에서 일부가 끊긴 형태로 배치된 예를 보인다. 즉, 가운데의 감지영역을 불연속적으로 둘러싸게 된다. 이와 같이, 상기 부분 전극층은 평면적으로 다양한 모양으로 다양한 위치에 배치될 수 있다. 사용자의 손가락 지문이 접촉되는 감지 영역을 회피해야 하는 점과, 디스플레이 장치와 결합될 경우 디스플레이 화면 표시에 장애가 되지 않도록 해야 하는 점만 고려된다면, 여기에 제시되지 않은 어떠한 모양으로도 형성될 수 있다. (a) shows an example in which the partial electrode layer 2423a is arranged in one shape on one side, (b) shows an example in which the partial electrode layer 2423b is arranged in an 11 shape on both sides, and (c) shows the partial electrode layer 2423c. ) Shows an example arranged in a square shape along the edge. In this case, the partial electrode layer 2423c continuously surrounds the sensing region in the center. On the other hand, (d) shows an example in which the partial electrode layer 2423d is arranged in a form in which a portion of the partial electrode layer 24 is broken. That is, it discontinuously surrounds the sensing region in the center. As such, the partial electrode layer may be disposed at various positions in various shapes in plan view. If only the fact that the user's finger fingerprint is to be avoided in contact with the display device and that the display screen when combined with the display device is not considered to be an obstacle, it may be formed in any shape not shown here.
여기서는, 전계 발광층(2422)이 상기 부분 전극층(2423a, 2423b, 2423c, 2423d)의 외부로 노출되어 이루어진 감지 영역과 대비하여 상기 부분 전극층의 평면적 형상이 드러나도록, 상기 부분 전극층을 빗금으로 표시하였으나, 이러한 빗금 표시가 불투명함을 나타내는 것은 아니다.Here, the partial electrode layer is indicated by hatching so that the planar shape of the partial electrode layer is revealed in contrast to a sensing area in which the electroluminescent layer 2422 is exposed to the outside of the partial electrode layers 2423a, 2423b, 2423c, and 2423d. Such hatched marks do not indicate opacity.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다. The foregoing description of the present invention is intended for illustration, and it will be understood by those skilled in the art that the present invention may be easily modified in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Accordingly, the embodiments described above are to be understood in all respects as illustrative and not restrictive. For example, components described in a single form may be implemented in a distributed manner, and components described in a distributed manner may be implemented in a combined form.
본 발명은 지문을 높은 정확도로 스캐닝할 수 있는 장치 및 디스플레이 화면상에서 피사체의 표면 이미지를 스캐닝할 수 있는 디스플레이 장치에 관한 것이다. 따라서, 본 발명은 투명한 지문 인식 센서 또는 지문 인식 기능과 디스플레이 기능을 함께 필요로 하는 모든 장치에 이용될 수 있다. 본 발명은 예컨대, 스마트폰, 태블릿PC, 전자책 또는 네비게이션 장치와 같이 유무선 통신 기능, 정보처리 연산 기능 및 미디어 플레이 등 디스플레이 기능을 갖는 디지털 기기에 이용될 수 있다.The present invention relates to a device capable of scanning a fingerprint with high accuracy and a display device capable of scanning a surface image of a subject on a display screen. Therefore, the present invention can be used for any device requiring a transparent fingerprint recognition sensor or a fingerprint recognition function and a display function together. The present invention can be used, for example, in a digital device having a display function such as a wired / wireless communication function, an information processing operation function and a media play such as a smartphone, a tablet PC, an e-book or a navigation device.

Claims (20)

  1. 표면에 접촉된 사용자의 지문 패턴에 따른 감지광 패턴을 형성하는 접촉 패턴 발광부; 및,A contact pattern light emitting unit to form a detection light pattern according to a fingerprint pattern of a user in contact with a surface; And,
    상기 접촉 패턴 발광부의 상기 표면 반대편에 배치되고, 상기 감지광 패턴을 센싱하는 광센서 어레이를 포함하고,An optical sensor array disposed opposite the surface of the contact pattern light emitting part and configured to sense the sensing light pattern;
    상기 접촉 패턴 발광부는, The contact pattern light emitting unit,
    상기 표면 반대편에 배치되고, 바이어스 전압이 인가되는 하부 투명 전극층; 및, A lower transparent electrode layer disposed opposite the surface and to which a bias voltage is applied; And,
    상기 하부 투명 전극층 위에 배치되고, 상기 표면에 접촉된 사용자의 지문 중 융선에 대응되는 부분에서 부분적으로 광을 생성하여 상기 감지광 패턴을 형성하는 투명 소재의 전계 발광층; 을 포함하는, An electroluminescent layer of a transparent material disposed on the lower transparent electrode layer and partially generating light in a portion corresponding to the ridge of the user's fingerprint in contact with the surface to form the sensing light pattern; Including,
    지문 이미지 스캐닝 장치.Fingerprint image scanning device.
  2. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 전계 발광층의 투명 소재는, 유기 전계 발광 소재 또는 양자점 발광 소재로 형성된 광 생성층을 포함하는, The transparent material of the electroluminescent layer includes a light generating layer formed of an organic electroluminescent material or a quantum dot light emitting material,
    지문 이미지 스캐닝 장치.Fingerprint image scanning device.
  3. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 접촉 패턴 발광부에서 상기 표면을 구성하는 최외곽층은 투명 반도체 물질로 형성된,The outermost layer constituting the surface of the contact pattern light emitting part is formed of a transparent semiconductor material,
    지문 이미지 스캐닝 장치.Fingerprint image scanning device.
  4. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 접촉 패턴 발광부에서 상기 표면을 구성하는 최외곽층은 상기 전계 발광층의 일부를 구성하는 전자 주입층 또는 전하 주입층으로서 투명 반도체 물질로 형성된,The outermost layer constituting the surface of the contact pattern light emitting part is formed of a transparent semiconductor material as an electron injection layer or a charge injection layer constituting a part of the electroluminescent layer,
    지문 이미지 스캐닝 장치.Fingerprint image scanning device.
  5. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 접촉 패턴 발광부는,The contact pattern light emitting unit,
    상기 전계 발광층 위에 투명 반도체 물질로 이루어져 상기 표면을 형성하는 보호막을 더 포함하는,Further comprising a protective film formed of a transparent semiconductor material on the electroluminescent layer to form the surface,
    지문 이미지 스캐닝 장치.Fingerprint image scanning device.
  6. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 접촉 패턴 발광부는,The contact pattern light emitting unit,
    상기 전계 발광층보다 상위 계층에 배치되어 그 표면으로부터 깊이 방향으로 도전성을 띠는 이방성 도전체 막을 더 포함하는, Further comprising an anisotropic conductor film disposed on a layer higher than the electroluminescent layer and conductive in a depth direction from the surface thereof,
    지문 이미지 스캐닝 장치.Fingerprint image scanning device.
  7. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 접촉 패턴 발광부는,The contact pattern light emitting unit,
    상기 전계 발광층보다 상위 계층에 배치되고, 적어도 일부가 사용자의 지문이 접촉되는 감지 영역에 중첩되도록 형성된 투명 그리드 전극층을 더 포함하는,It further comprises a transparent grid electrode layer disposed on a layer higher than the electroluminescent layer, at least a portion of which overlaps the sensing area to which the user's fingerprint is in contact,
    지문 이미지 스캐닝 장치.Fingerprint image scanning device.
  8. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 접촉 패턴 발광부는,The contact pattern light emitting unit,
    상기 전계 발광층의 상위 계층의 일부 영역에 형성되어 나머지 부분에서 상기 전계 발광층을 노출시키고, 전기적으로 플로팅(floating)된, 부분 전극층을 더 포함하는,Further comprising a partial electrode layer formed in a portion of the upper layer of the electroluminescent layer to expose the electroluminescent layer in the remaining portion, and electrically floating (floating),
    지문 이미지 스캐닝 장치.Fingerprint image scanning device.
  9. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8,
    상기 부분 전극층은 사용자의 지문이 접촉되는 감지영역을 회피하여 그 주변부에 배치된,The partial electrode layer is disposed in the periphery of the sensing area to avoid the detection area that the user's fingerprint is in contact
    지문 이미지 스캐닝 장치.Fingerprint image scanning device.
  10. 제 9 항에 있어서, The method of claim 9,
    상기 부분 전극층은 그 가운데에 상기 감지영역을 두고, 그 둘레를 연속 또는 불연속적으로 둘러싸도록 형성된,The partial electrode layer has the sensing region in the center thereof, and is formed to continuously or discontinuously surround the periphery thereof.
    지문 이미지 스캐닝 장치.Fingerprint image scanning device.
  11. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8,
    상기 전계 발광층 및 상기 부분 전극층을 덮어 상기 표면을 이루는 보호막을 더 포함하는,Further comprising a protective film covering the electroluminescent layer and the partial electrode layer to form the surface,
    지문 이미지 스캐닝 장치.Fingerprint image scanning device.
  12. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 접촉 패턴 발광부는, The contact pattern light emitting unit,
    상기 전계 발광층보다 상위 계층에 배치되고, 서로 절연된 다수의 단위 영역으로 분할되어 전기적으로 플로팅(floating)된, 아일랜드형 상부 투명 전극층을 더 포함하는,Further comprising an island-type upper transparent electrode layer disposed on a higher layer than the electroluminescent layer and divided into a plurality of unit regions insulated from each other and electrically floating.
    지문 이미지 스캐닝 장치. Fingerprint image scanning device.
  13. 제 12 항에 있어서, The method of claim 12,
    상기 전계 발광층은 상기 아일랜드형 상부 투명 전극층과 같이 서로 절연된 다수의 단위 영역으로 분할된,The electroluminescent layer is divided into a plurality of unit regions insulated from each other, such as the island type upper transparent electrode layer.
    지문 이미지 스캐닝 장치.Fingerprint image scanning device.
  14. 제 13 항에 있어서,The method of claim 13,
    상기 전계 발광층은, 서로 절연된 다수의 단위 영역 사이에 배치되어, 상기 단위 영역 간의 광 간섭을 차단하는 차폐부를 더 포함하는,The electroluminescent layer further includes a shielding portion disposed between a plurality of unit regions insulated from each other and blocking optical interference between the unit regions.
    지문 이미지 스캐닝 장치.Fingerprint image scanning device.
  15. 제 12 항에 있어서,The method of claim 12,
    상기 아일랜드형 상부 투명 전극층 상에 배치되어 사용자의 지문 패턴과 직접 접촉하는 보호막을 더 포함하는,Further comprising a protective film disposed on the island-type upper transparent electrode layer in direct contact with the fingerprint pattern of the user,
    지문 이미지 스캐닝 장치.Fingerprint image scanning device.
  16. 일면이 디스플레이 표면을 이루고, 상기 디스플레이 표면에 접촉된 사용자의 지문 패턴에 따른 감지광 패턴을 형성하는 접촉 패턴 발광부;A contact pattern light emitting part of which one surface forms a display surface and forms a sensing light pattern according to a fingerprint pattern of a user in contact with the display surface;
    화상을 구성하는 다수의 픽셀을 구동하는 박막 트랜지스터(TFT) 어레이를 갖는 디스플레이 패널; 및A display panel having a thin film transistor (TFT) array for driving a plurality of pixels constituting an image; And
    상기 접촉 패턴 발광부와 상기 박막 트랜지스터 어레이 사이에 배치되고, 상기 접촉 패턴 발광부에서 발생한 감지광 패턴을 센싱하는 광센서 어레이를 포함하고,A photo sensor array disposed between the contact pattern light emitter and the thin film transistor array and configured to sense a sensing light pattern generated by the contact pattern light emitter;
    상기 접촉 패턴 발광부는, The contact pattern light emitting unit,
    상기 표면 반대편에 배치되고, 바이어스 전압이 인가되는 하부 투명 전극층; 및, A lower transparent electrode layer disposed opposite the surface and to which a bias voltage is applied; And,
    상기 하부 투명 전극층 위에 배치되고, 상기 표면에 접촉된 사용자의 지문 중 융선에 대응되는 부분에서 부분적으로 광을 생성하여 상기 감지광 패턴을 형성하는 투명 소재의 전계 발광층; 을 포함하는, An electroluminescent layer of a transparent material disposed on the lower transparent electrode layer and partially generating light in a portion corresponding to the ridge of the user's fingerprint in contact with the surface to form the sensing light pattern; Including,
    이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치.Display device capable of scanning images.
  17. 제 16 항에 있어서,The method of claim 16,
    상기 접촉 패턴 발광부에서 상기 표면을 구성하는 최외곽층은 투명 반도체 물질로 형성된,The outermost layer constituting the surface of the contact pattern light emitting part is formed of a transparent semiconductor material,
    이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치.Display device capable of scanning images.
  18. 제 16 항에 있어서,The method of claim 16,
    상기 접촉 패턴 발광부는,The contact pattern light emitting unit,
    상기 전계 발광층보다 상위 계층의 일부 영역에 형성되어 나머지 부분에서 상기 전계 발광층을 노출시키고, 전기적으로 플로팅(floating)된, 부분 전극층을 더 포함하는,Further comprising a partial electrode layer formed in a portion of the upper layer than the electroluminescent layer to expose the electroluminescent layer in the remaining portion, and electrically floating (floating),
    이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치.Display device capable of scanning images.
  19. 제 16 항에 있어서,The method of claim 16,
    상기 접촉 패턴 발광부는, The contact pattern light emitting unit,
    상기 전계 발광층보다 상위 계층에 배치되고, 서로 절연된 다수의 단위 영역으로 분할되어 전기적으로 플로팅(floating)된, 아일랜드형 상부 투명 전극층을 더 포함하는,Further comprising an island-type upper transparent electrode layer disposed on a higher layer than the electroluminescent layer and divided into a plurality of unit regions insulated from each other and electrically floating.
    이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치.Display device capable of scanning images.
  20. 제 19 항에 있어서, The method of claim 19,
    상기 전계 발광층은 상기 아일랜드형 상부 투명 전극층과 같이 서로 절연된 다수의 단위 영역으로 분할된,The electroluminescent layer is divided into a plurality of unit regions insulated from each other, such as the island type upper transparent electrode layer.
    이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치.Display device capable of scanning images.
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