WO2017188715A2 - Light-emitting fingerprint recognition panel capable of applying under glass and fingerprint recognition display apparatus comprising same - Google Patents

Light-emitting fingerprint recognition panel capable of applying under glass and fingerprint recognition display apparatus comprising same Download PDF

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WO2017188715A2
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김재흥
전호식
최우영
윤주안
이준석
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Definitions

  • the present invention relates to a flat fingerprint image scanning device, and a fingerprint recognition panel capable of scanning a fingerprint image on a display screen having the same, and a display device including the same.
  • the mainstream of the fingerprint sensor applied to portable information communication devices is a semiconductor wafer-based capacitive fingerprint sensor. Since the fingerprint sensor of this type is opaque at first, it has been installed in a home key, a side key or a rear key. However, when installed in such a part, there is a limit in securing a sufficient area for accurate and convenient utilization of the fingerprint recognition sensor. In addition, the location is limited, which also limits the convenience of the user. In addition, the capacitive fingerprint sensor is known to be vulnerable to counterfeit fingerprints using silicon or the like.
  • the present invention has been proposed to solve the above-mentioned problems, and can be installed to overlap the display panel without restriction of the installation area in a portable information communication device, and the like, and to provide a light emitting fingerprint recognition panel which minimizes the performance degradation of the display area. Has its purpose.
  • the present invention even when placed on the display panel, by scanning the reflected fingerprint image using its own light source, the fingerprint with high accuracy without the influence of the internal light pattern emitted through the display panel and the external light incident from the external environment It is an object of the present invention to provide a light-emitting fingerprint recognition panel capable of recognizing.
  • the light-emitting fingerprint recognition panel the insulating substrate; And a plurality of unit light-receiving pixels arranged in a matrix form on the insulating substrate, wherein the unit light-receiving pixels include: a light emitting unit having a light emitting element; A light emission switching unit controlling an operation of the light emitting unit; And a light receiving unit having an optical sensor element that receives the light emitted from the light emitting unit and reflected by the fingerprint.
  • the insulating substrate may be a transparent insulating substrate, and the light emitting device and the light receiving unit may be at least partially transparent.
  • the light emitting fingerprint recognition panel may further include a driving circuit unit which detects a signal according to light incident on the light receiving unit while being reflected by a fingerprint during light emission of the light emitting unit in the unit light-receiving pixel.
  • a range of light emission wavelengths showing relatively high light intensity in the light emitting unit in the unit light-receiving pixel and a light receiving wavelength range showing relatively high sensitivity in the light receiving unit may overlap each other.
  • the peak emission wavelength of the light emitting unit may be configured to fall within a sensitivity half width range of the light receiving unit.
  • the sensitivity peak wavelength showing the maximum sensitivity in the light receiving portion may be configured to fall within the light intensity half-width range of the light emitting portion.
  • the light receiving unit may include a phototransistor at least partially transparent.
  • the phototransistor may include a transparent oxide semiconductor active layer, and when the light is received in the wavelength range of 380 nm to 590 nm, the oxide semiconductor active layer may be activated to exhibit conductor characteristics.
  • the photo transistor includes a transparent oxide semiconductor active layer, the oxide semiconductor active layer is activated by blue light, and the transparent light emitting device may be an organic light emitting diode emitting blue light or green light.
  • the light emitting unit may include an organic light emitting diode (OLED), a quantum dot light emitting diode (QLED), or a micro light emitting diode (micro LED).
  • OLED organic light emitting diode
  • QLED quantum dot light emitting diode
  • micro LED micro light emitting diode
  • a light-emitting fingerprint recognition panel comprising: an insulating substrate; A plurality of gate wires extending in a first direction on the insulating substrate; A plurality of data lines extending in a second direction crossing the first direction with an insulating layer interposed therebetween on the gate lines; A plurality of unit light-emitting pixels arranged to correspond to intersections of the plurality of gate lines and the plurality of data lines; And a driving circuit unit having a gate driver connected to the plurality of gate wires and a data driver connected to the plurality of data wires, wherein the unit light-emitting pixel comprises: a light emitting part having a light emitting element; A light emission switching unit connected to the gate line and the data line and controlling an operation of the light emitting unit according to an electrical signal applied thereto; And an optical sensor element, wherein the optical sensor element includes a light receiving portion that provides a signal corresponding to light incident upon being reflected by a fingerprint during light emission of the light emit
  • the insulating substrate may be a transparent insulating substrate, and the light emitting device and the light receiving unit may be at least partially transparent.
  • the gate line and the data line may be formed of a transparent conductive material.
  • the light receiving unit may provide a leakage current according to light incident on the optical sensor element as the signal to the data driver through the data line.
  • the driving circuit unit divides the plurality of unit light-emitting pixels into groups of N (N is a natural number of two or more), and performs N partial frame scanning on the plurality of unit light-emitting pixels of each group. It may be.
  • the N groups may be composed of an odd column group and an even column group or an odd row group and an even row group.
  • the driving circuit unit may prevent the unit light-receiving pixel adjacent to the one unit light-receiving pixel at least in the row direction and the column direction when the unit light-receiving pixel emits light in one partial frame. Can be.
  • the light emitting unit may include an organic light emitting diode (OLED), a quantum dot light emitting diode (QLED), or a micro light emitting diode (micro LED).
  • OLED organic light emitting diode
  • QLED quantum dot light emitting diode
  • micro LED micro light emitting diode
  • the fingerprint display device a flat panel display panel; And a light emitting fingerprint recognition panel disposed on a surface side of the flat panel display panel, the light emitting fingerprint recognition panel having an insulating substrate and a plurality of unit light emitting / receiving pixels arranged in a matrix form on the insulating substrate.
  • the unit light emitting pixel includes: a light emitting unit having a light emitting element; A light emission switching unit controlling an operation of the light emitting unit; And a light receiving unit having an optical sensor element that receives the light emitted from the light emitting unit and reflected by the fingerprint.
  • a fingerprint recognition display device comprising: a flat panel display panel; And a light emitting fingerprint recognition panel disposed on an opposite side of a surface on which the image is displayed on the flat panel display panel, the insulating substrate having a plurality of unit light-receiving pixels arranged in a matrix form on the insulating substrate.
  • the unit light-receiving pixel may include a light emitting part having a light emitting element; A light emission switching unit controlling an operation of the light emitting unit; And a light receiving unit having an optical sensor element that is emitted from the light emitting unit and passes through the flat panel display panel to receive the light reflected by the fingerprint.
  • a light-emitting fingerprint recognition panel that can be installed overlapping with the display panel without the limitation of the installation area, such as a portable information communication device.
  • the light emitting fingerprint recognition panel according to the present invention can minimize the deterioration of display performance while securing a sufficient area by utilizing the display area.
  • the light emitting fingerprint recognition panel even when the light emitting fingerprint recognition panel according to the present invention is disposed on the display panel, the light emitting fingerprint recognition panel scans the reflected fingerprint image using its own light source, thereby preventing the internal light pattern emitted through the display panel and the external light incident from the external environment. It is effective to recognize fingerprints with high accuracy without affecting it.
  • FIG. 1A shows an example of a fingerprint recognition display device in which a light emitting fingerprint recognition panel is disposed on a display panel according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1B shows an example of a fingerprint recognition display device in which a light emitting fingerprint recognition panel is disposed below the display panel according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 schematically shows the configuration of a unit pixel in the light emitting fingerprint recognition panel according to the embodiment of FIG. 1A.
  • FIG. 3 illustrates a principle of detecting a fingerprint pattern in the light emitting fingerprint recognition panel according to the embodiment of FIG. 1A.
  • FIG. 4 shows an example of a configuration of a light-emitting fingerprint recognition panel circuit according to an embodiment of the present invention as an equivalent circuit.
  • FIG. 5 shows another example of the configuration of a light-emitting fingerprint recognition panel circuit according to an embodiment of the present invention as an equivalent circuit.
  • FIG. 6 illustrates an example of a light emitting unit, a light emitting switching unit, and a light receiving unit in a light emitting fingerprint recognition panel according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a graph illustrating characteristics of a photo transistor constituting a light receiving unit in a light emitting fingerprint recognition panel according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 shows an example of a driving circuit for scanning a fingerprint image using a light emitting fingerprint recognition panel according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 schematically illustrates a process of obtaining a fingerprint image of one frame by using the driving circuit of FIG. 8.
  • FIG. 10 illustrates another example of a driving circuit for scanning a fingerprint image using a light emitting fingerprint recognition panel according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 schematically illustrates a process of obtaining a fingerprint image of one frame by using the driving circuit of FIG. 10.
  • FIG. 12 shows another example of a process of scanning a fingerprint image of one frame by using a light emitting fingerprint recognition panel according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 illustrates a relationship between a light amount distribution according to a wavelength of a light emitting unit and a sensitivity distribution according to a wavelength of a light receiving unit in a light emitting fingerprint recognition panel according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • light sensor means a sensor element that provides an electrical signal according to the intensity of the applied light.
  • various types of devices such as a photo transistor (photo TFT) and a photo diode, may be included.
  • photo TFT photo transistor
  • infrared sensor In view of the wavelength band to be detected, not only a visible light sensor but also an infrared sensor may be included.
  • FIG. 1A shows an example of a fingerprint recognition display device in which a light emitting fingerprint recognition panel is disposed on a display panel according to an embodiment of the present invention.
  • the light-emitting fingerprint recognition panel 100 may be disposed on the display panel 200 to overlap.
  • the light emitting fingerprint recognition panel 100 may be formed to have a transmittance such that the visibility of the display panel is not significantly reduced.
  • the transmittance may be as low as 50% and preferably at least 90%.
  • the light-emitting fingerprint recognition panel 100 has a plurality of unit light-emitting pixels 110 arranged in a matrix form on the insulating substrate 101.
  • the plurality of unit light-emitting pixels 110 may extend in a plurality of gate lines 102 extending in a first direction (a horizontal direction in this drawing) and in a second direction (vertical direction in this drawing) crossing them. It is connected via a plurality of data wires 103.
  • the gate and data wires 102 and 103 may be, for example, conductive nano materials such as indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), oxide metal oxide (OMO), or silver nano-wire (silver nano-wire). It may be formed of a transparent conductive material such as a conductive layer including a structure. However, the gate line and the data line may be formed of an electrically conductive metal material such as Cu, Al, Ag, Mo, or Ti.
  • FIG. 1B shows an example of a fingerprint recognition display device in which a light emitting fingerprint recognition panel is disposed below the display panel according to an embodiment of the present invention.
  • the above-described light emitting fingerprint recognition panel 100 may be disposed below the flat panel 200T, that is, opposite to the display surface on which an image is displayed.
  • the flat panel display panel 200T may be an organic light emitting diode (OLED) display panel, a quantum dot light emitting diode (QLED) display panel, or a micro LED display panel. Except for the LCD or PDP panel, this type of flat panel display panel 200T has the light emitted from the light emitting element of the light emitting part of the above-mentioned light emitting fingerprint recognition panel 100 penetrating the flat panel 200T.
  • the light-receiving element belonging to the same light-receiving pixel 110 as the light-emitting portion has a transmittance that can be detected by the light-receiving element of the light-receiving portion.
  • the light emitting fingerprint recognition panel 100 may be formed on an opaque insulating substrate.
  • the insulating substrate also includes a semiconductor substrate covered with an insulating film.
  • the light emitting fingerprint recognition panel according to the present embodiment may be configured regardless of the transmittance range mentioned in the above-described embodiment of FIG. 1A.
  • the light-emitting fingerprint recognition panel may be configured in the same manner except for the difference in transmittance according to the selection of the material.
  • a description will be given mainly of the light emitting fingerprint recognition panel according to the embodiment of FIG. 1A, but the present invention is not limited to either.
  • FIG. 2 schematically illustrates a configuration of a unit light emitting-light receiving pixel in the light emitting fingerprint recognition panel according to the embodiment of FIG. 1A.
  • one unit light-receiving pixel 110 is connected to the gate line 102 and the data line 103, respectively, and is in an ON or OFF state according to a signal applied to the wiring line 102.
  • the light emission switching unit 111 may be formed of a thin film transistor (TFT).
  • the light emitting device constituting the light emitting unit 112 may be, for example, an organic light emitting diode (OLED), a quantum dot light emitting diode (QLED), or a micro LED.
  • the organic light emitting diode (OLED) or the quantum dot light emitting diode (QLED) may be at least a portion of the anode electrode and the cathode electrode is formed of a transparent electrode, or the electroluminescent layer may be made of a transparent material.
  • the optical sensor element constituting the light receiving unit 113 may also be a photo diode or a photo thin film transistor in which at least a portion of an electrode and a semiconductor layer are transparent.
  • the light receiving unit 113 may vary depending on the type or structure of the optical sensor device, but may include a separate switching device for connecting or blocking the optical sensor device to the data line 102 or the like.
  • a separate switching device for connecting or blocking the optical sensor device to the data line 102 or the like.
  • an oxide semiconductor material may be applied to the semiconductor channel region.
  • materials that form an insulating layer, a protective film, or the like may be used as those applicable to the transparent display device.
  • the size of the unit light-receiving pixel 110 may be determined according to the resolution level required for identification of the fingerprint pattern, which is smaller than the pitch of the ridge and valley of the general fingerprint. It is preferable to have (P1) and height (P2). For example, the width P1 and the height P2 may each be about 50 ⁇ m.
  • FIG. 3 illustrates a principle of detecting a fingerprint pattern in the light emitting fingerprint recognition panel according to the embodiment of FIG. 1A.
  • the left side of the two unit light-receiving pixels 110A and 110B shown in this drawing will be referred to as the unit pixel A 110A and the right side as the unit pixel B 110B.
  • the ridge portion of the fingerprint corresponds to the unit pixel A 110A, and the valley portion of the fingerprint is placed on the unit pixel B 110B.
  • the corresponding case is shown conceptually.
  • a large amount of light emitted from the unit pixel A 110A is a ridge of the fingerprint. Part, more specifically, is reflected from the dermis inside the ridge and is received by the light receiving portion 113A.
  • unit pixel B110B a large amount of emitted light is absorbed or diffusely reflected in the bone portion of the fingerprint so that it is relatively small. Only positive light is received by the light receiving portion 113B.
  • the unit pixel A 110A and the unit pixel B 110B generate electrical signals having different intensities according to the intensity of the received light, and more specifically, in the driving circuit unit through the connected data lines, more specifically, the driving circuit unit. It is provided to the readout circuit part.
  • the light emitting fingerprint recognition panel may provide an image information of a fingerprint pattern by detecting an electrical signal according to the amount of light received through light emission and reflection in each unit light-receiving pixel.
  • the light emitting units 112A and 112B and the light receiving units 113A and 113B are provided for each of the unit pixels 110A and 110B, so that light paths leading to light emission, reflection, and light reception are short. . Therefore, accurate detection of the fingerprint portion in contact with the unit pixel is possible.
  • scattering of reflected light may be minimized to minimize interference of reflected light of other portions of the light receiving unit.
  • the display may be set to black to absorb light emitted from the bottom of the light emitting portion.
  • the light emitting unit and the light receiving unit may be tuned such that each wavelength range overlaps each other at least in part so that a main emission wavelength band and a wavelength band having high light receiving sensitivity coincide with each other.
  • the light emitting fingerprint recognition panel according to the present invention can recognize a fingerprint with high accuracy without the influence of display light or external light. This will be described later in more detail with reference to FIG. 11.
  • the emission and reception wavelength bands of the light emitting units 112A and 112B and the light receiving units 113A and 113B may be set to be different between two unit light emitting / receiving pixels 110A and 110B adjacent to each other during the manufacturing process. It may be.
  • the light receiving portion 113A of one unit pixel 110A is not affected by the light emitted from the light emitting portion 112B of the adjacent unit pixel 110B, more accurate optical information on the fingerprint portion in contact with the corresponding unit pixel is provided. Can be detected.
  • FIG. 4 shows an example of a configuration of a light-emitting fingerprint recognition panel circuit according to an embodiment of the present invention as an equivalent circuit.
  • the light emitting unit 112I may be formed of an organic light emitting diode OLED having an inverted type.
  • the cathode of the organic light emitting diode may be formed on a layer closer to the insulating substrate than the anode, and may be connected to the source / drain terminals of the thin film transistor constituting the light emission switching unit 111.
  • the photodiode constituting the light receiving unit 113I may also have a structure in which its cathode is disposed close to the insulating substrate.
  • the data driver 130I applies different data voltages to the odd-numbered data line 103 (O) and the even-numbered data line 103 (E).
  • the even-numbered data line 103 In the unit light-receiving pixel connected to E)), light emission and light reception are not performed, thereby preventing noise due to optical interference between adjacent unit pixels.
  • FIG. 5 shows another example of the configuration of a light-emitting fingerprint recognition panel circuit according to an embodiment of the present invention as an equivalent circuit.
  • the light emitting unit 112N may be configured of an organic light emitting device having a normal structure.
  • the anode of the organic light emitting diode may be formed on a layer closer to the insulating substrate than the cathode, and may be connected to the source / drain terminals of the thin film transistor constituting the light emission switching unit 111.
  • the photodiode constituting the light receiving unit 113N may also have a structure in which the anode electrode is disposed close to the insulating substrate.
  • the data driver 130N may apply different data voltages to the odd-numbered data line 103 (O) and the even-numbered data line 103 (E). That is, when a signal for turning on the light emitting unit 112N and the light receiving unit 113N is applied to the odd-numbered data line, the OFF signal may be applied to the even-numbered data line. As in the above-described embodiment of FIG. 4, the influence of the unit column-receiving pixels in adjacent columns is excluded.
  • FIG. 6 illustrates an example of a light emitting unit, a light emitting switching unit, and a light receiving unit in a light emitting fingerprint recognition panel according to an embodiment of the present invention.
  • Each of the unit light-receiving pixels includes a light emitting element 112L, a light emitting switch (SW) 111 for controlling the light emitting unit, and a phototransistor (PT) 113P constituting the light receiving unit.
  • This embodiment differs from the above embodiment in which the light receiving unit is configured using a photodiode, and the light receiving unit is configured using a photo transistor PT. Although it may further include a switching transistor for controlling the voltage applied to the source / drain electrode 103P of the photo transistor 113P, it is not shown in this figure. This is because the switching transistor of the light receiving unit may be configured in the same manner as the light emitting switch 111.
  • a cross section of a portion of the light emitting fingerprint recognition panel 100 corresponding to two unit light-receiving pixels is shown.
  • the ridge R of the fingerprint F is positioned above the left unit light-receiving pixel, and the valley V of the fingerprint is positioned above the right unit light-receiving pixel.
  • the ridge portion of the fingerprint is in contact with the upper surface of the unit light emitting / receiving pixel on the left side, a large amount of light emitted from the light emitting element 112L causes The light is reflected by the dermis inside the ridge and received in the channel region A of the phototransistor 113P constituting the light receiving portion.
  • the unit light-receiving pixel on the right side there is a slight gap between the upper surface and the valleys V of the fingerprint, so that only a relatively small amount of light emitted from the light-emitting element is received by the photo transistor PT of the pixel. do.
  • the same input voltage is applied to the source or drain electrode 103P of the photo transistor PT of each pixel during light emission, and the gate OFF signal is applied to their gate electrode 102P, they are the channel region A. Different leakage currents are generated depending on the amount of light received.
  • the light emitting fingerprint recognition panel 100 may detect the electrical signal according to the amount of light received through the light emission and the reflection in each unit light-receiving pixel, and provide image information of the fingerprint pattern.
  • the light emitting element 112L and the phototransistor 113P serving as the light receiving element are provided for each unit light-receiving pixel, so that light paths leading to light emission, reflection, and light reception are short. Therefore, accurate detection of the fingerprint portion in contact with the corresponding unit pixel is possible without the influence from the adjacent pixel region.
  • the light emitting element 112L and the phototransistor 113P constituting the light receiving unit may be tuned such that the light emission wavelength band and the wavelength band having high light receiving sensitivity overlap each other.
  • tuning may be performed by adjusting a material constituting the light emitting layer of the light emitting device, a material constituting the channel region of the photo transistor, a stacked structure, or the like.
  • the light emitting device 112L includes an organic light emitting diode having at least a portion of the lower electrode 151 as an anode electrode and the upper electrode 153 as a cathode electrode as a transparent electrode, and an electroluminescent layer 152 disposed therebetween.
  • OLED organic light emitting diode
  • QLED quantum dot light emitting diode
  • an organic electroluminescent material emitting blue light is employed when the driving current flows between the lower electrode 151 and the upper electrode 153 in the electroluminescent layer 152 will be described.
  • the electroluminescent layer 152 emits light of a wavelength band having high photoreactivity of the phototransistor 113P, and may be employed as long as it can ensure durability.
  • the lower electrode 151 which is the anode electrode of the light emitting element 112L, is connected to one of the source / drain electrodes 103S of the switching transistor 112S through the contact hole 104, and thus, The drive current according to the control is supplied.
  • the lower electrode 151 may be a patterned transparent electrode. Although the lower electrode 151 is disposed above the light switch 111 in this figure, it may be disposed at another position.
  • the upper electrode 153 which is a cathode of the light emitting device 112L, may be formed on the front surface of the light emitting fingerprint recognition panel 100.
  • An encapsulation layer 124 may be formed on the upper electrode 153.
  • the photo transistor 113P and the light emitting switch 111 preferably have oxide semiconductor active layers 130 and 140 as active layers constituting respective channel regions. In this case, they have a similar structure as a whole except for the oxide semiconductor active layers 130 and 140. As a result, a process of manufacturing the phototransistor 113P and the light emitting switch 111 may be simplified.
  • the phototransistors PT and 113P and the light emitting switches SW and 111 may include the gate electrodes 102P and 102S, the gate insulating layer 121, and the source and drain electrodes 103P and 103S formed on the same layer, respectively.
  • a transparent insulating protective film 122 is formed on the phototransistors PT and 113P and the light emitting switch SW and 111 which are switching transistors, and a transparent insulating layer compensating for the height difference between the portions without the light emitting element 112L.
  • the planarization layer 123 may be formed.
  • the transparent insulating gate insulating layer 121, the passivation layer 122, the planarization layer 123, and the encapsulation layer 124 may be formed of a material generally applied to an OLED display panel.
  • the gate electrodes 102P and 102S and the source / drain electrodes 103P and 103S and the gate wirings and lead-out wirings not shown may be formed in a metal thin film pattern, or may be formed of a transparent conductive thin film pattern such as ITO or IZO. It may be formed.
  • a light shielding film 155 may be further provided on the channel region of the light emitting switch SW 111 to block light in order to secure stability of the switching operation.
  • the gate electrode and the gate wiring are formed in a metal thin film pattern
  • the gate electrode may serve to block light flowing into the channel region, and thus, in the case of the switching transistor, the width of the gate electrode 102S may be the semiconductor active layer 140.
  • a double gate structure having a separate upper gate electrode on the upper surface of the semiconductor active layer may also help to secure switching stability.
  • the oxide semiconductor active layer 130 of the photo transistors PT and 113P and the oxide semiconductor active layer 140 of the switching transistor SW and 111 are disposed on the gate insulating layer 121 and the source and drain electrodes 103P, It is common in that it is arrange
  • the oxide semiconductor active layer 140 of the light emitting switch SW 111 has a single layer structure composed of a first oxide semiconductor layer
  • the oxide semiconductor active layer 140 of the switching transistor constituting the light emitting switch 111 may be formed of a single layer of AIZTO, that is, Al: InZnSnO, as the first oxide semiconductor layer.
  • the oxide semiconductor active layer 130 of the phototransistors PT and 113P may have a double layer structure in which an IZO, that is, an InZnO layer is interposed between the AIZTO layer and the gate insulating layer 121, as the second oxide semiconductor layer.
  • the IZO layer may be formed in a triple layer structure in which sandwiches are stacked between the layers.
  • the photo transistors PT and 113P exhibit high sensitivity to blue light having a wavelength band of about 380 nm to 590 nm, more specifically, about 473 nm. Therefore, in this case, the electroluminescent layer 152 constituting the transparent invention element 112L may employ an organic electroluminescent material that mainly emits light in a wavelength band of blue to green series, more preferably 380 nm to 590 nm. Can be.
  • FIG. 7 is a graph illustrating characteristics of a photo transistor constituting a light receiving unit in a light emitting fingerprint recognition panel according to an embodiment of the present invention.
  • the graph shows the electrical characteristics in the case of the double layer structure in which the IZO layer is formed as the second oxide semiconductor layer on the gate insulating layer in the semiconductor channel region of the photo transistor PT and the AIZTO layer is formed thereon as the first oxide semiconductor layer.
  • the photo transistor PT shows the same characteristic curve (see solid curve) as in the dark in the dark, but when light is irradiated to the channel region (in this graph, light of 473 nm wavelength is irradiated at an intensity of 1 mW / cm 2). Electrical conductivity is significantly increased (see dashed line curve).
  • the threshold voltage is lower than before exposure (see the dotted curve). It was confirmed that the reduction can be solved by applying a pulse signal above the threshold voltage to the gate electrode by about 10 ns.
  • the first oxide semiconductor layer that is, a switching transistor having a channel region having an AIZTO single layer structure (thickness of 30 nm) is not separately illustrated, but the Dark_Vds 10V condition indicated by a solid line in this graph regardless of whether light is irradiated to the channel region.
  • FIG. 8 illustrates an example of a driving circuit for scanning a fingerprint image using a light emitting fingerprint recognition panel according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 9 illustrates obtaining a fingerprint image of one frame using the driving circuit of FIG. 8. The process is outlined.
  • the gate driver 120P may apply a progressive scan gate on signal to a plurality of gate lines 102 connected thereto.
  • the data driver 130C may provide a data signal to turn on or off the light emitting unit 112 and the light receiving unit 113 in a column unit.
  • a signal for turning ON the light emitting unit 112 and the light receiving unit 113 is applied to the odd data line 103 (O), and the even data line 103 (E).
  • the gate driver 120P performs the first progressive scanning SP1 in a state where a signal for turning them off is applied to the odd-numbered column, as shown in FIG. Fingerprint recognition data of 1/2 partial frame for the pixels of (C (O)) is obtained.
  • the data driver 130C performs the second progressive scanning SP2 while applying the data signal opposite to the above, and the even-numbered column C (E) as shown in FIG. 9 (b). Fingerprint identification data of a 2/2 partial frame with respect to the pixels may be obtained.
  • the plurality of unit pixels constituting the light-emitting fingerprint recognition panel is divided into two groups of odd column (C (O)) and even column (C (E)), and two partial frame scanning for each group By performing the operation, it is possible to obtain accurate fingerprint recognition data for the entire frame.
  • FIG. 10 shows another example of a driving circuit for scanning a fingerprint image using a light emitting fingerprint recognition panel according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 11 obtains a fingerprint image of one frame using the driving circuit of FIG. The process is outlined.
  • the gate driver 120I may apply an interlaced scan gate ON signal to a plurality of gate lines 102 connected thereto.
  • the gate-on signal is sequentially applied from the top to the bottom of the odd-numbered gate lines 102 (O) of FIG. 10, and the odd-numbered rows R (O) as shown in FIG. 11A.
  • the fingerprint recognition data of the half partial frame for the pixels of) is obtained, and then the gate ON signal is sequentially applied to the even-numbered gate lines 102 (E), thereby to obtain the ( As shown in b), fingerprint identification data of 2/2 partial frames of pixels in even-numbered rows R (E) may be obtained.
  • the plurality of unit pixels constituting the light-emitting fingerprint recognition panel is divided into two groups of odd row (R (O)) and even row (R (E)), and two partial frame scanning for each group By performing the operation, it is possible to obtain accurate fingerprint recognition data for the entire frame.
  • FIG. 12 shows another example of a process of scanning a fingerprint image of one frame by using a light emitting fingerprint recognition panel according to an embodiment of the present invention.
  • the driving circuit unit of the light-emitting fingerprint recognition panel includes a plurality of unit pixels constituting the light-emitting fingerprint recognition panel in odd rows R (O), even rows R (E), and odd columns C ( O)) and four groups according to four combinations of even columns C (E), and 1/4 to 4/4 partial frame scanning may be sequentially performed for each group.
  • the unit light-receiving pixel adjacent to the one unit light-receiving pixel at least in the row direction and the column direction does not emit light, and thus is adjacent to each other. Accurate fingerprint identification data without optical interference from unit pixels may be obtained.
  • FIG. 13 illustrates a relationship between a light amount distribution according to a wavelength of a light emitting unit and a sensitivity distribution according to a wavelength of a light receiving unit in a light emitting fingerprint recognition panel according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the lower graph shows the light intensity distribution according to the light emission wavelength of a light emitting unit in a unit light-receiving pixel
  • the upper graph shows the light receiving wavelength of the light receiving unit in the same unit light-receiving pixel.
  • Sensitivity distribution the light emitting part has a light emission peak wavelength W PL within a wavelength range W 1 to W 2 in which the light emission part has a half width at half sensitivity of the light receiving part in the same unit pixel, that is, a sensitivity at least half S H of the maximum sensitivity S M. Can be tuned to belong.
  • W PL light emission peak wavelength
  • the wavelength band tuning between the light emitting part and the light receiving part may be performed by adjusting various parameters such as the composition of the material constituting the light emitting part and the light receiving part or the thickness of the thin film.
  • the present invention relates to a flat panel fingerprint sensor panel and a device in which the panel and the flat panel display device are combined.
  • the present invention relates to a portable information communication device, a vehicle information display device, or a financial transaction device. It can be used in the field.

Abstract

Provided are a light-emitting fingerprint recognition panel capable of be superposed on a display panel without the degradation of a display performance and capable of scanning a fingerprint image with high accuracy without the influence of a display light and an external light by using a self-light-emitting element, and a display apparatus comprising the same. The light-emitting fingerprint recognition panel according to the present invention comprises: an insulating substrate; and a plurality of unit light-emitting/light-receiving pixels arranged in matrix form on the insulating substrate, wherein the unit light-emitting/light-receiving pixels are configured to comprise: a light- emitting unit having an at least partially transparent light-emitting element; a light-emitting switching unit for controlling an operation of the light-emitting unit; and a light-receiving unit having an at least partially transparent light sensor element.

Description

언더글라스 적용이 가능한 발광 지문 인식 패널 및 이를 포함하는 지문 인식 디스플레이 장치 Light-emitting fingerprint recognition panel which can be applied under glass and fingerprint recognition display device comprising the same
본 발명은 평판형의 지문 이미지 스캐닝 장치 및 이를 구비하여 디스플레이 화면상에서 지문 이미지를 스캐닝할 수 있는 지문 인식 패널 및 이를 포함한 디스플레이 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a flat fingerprint image scanning device, and a fingerprint recognition panel capable of scanning a fingerprint image on a display screen having the same, and a display device including the same.
최근 정보통신상의 보안 문제가 이슈화되면서 스마트폰, 태블릿 PC 등 개인휴대용 정보통신기기 분야에서도 보안 관련 기술이 화두가 되고 있다. 사용자들의 휴대기기를 통한 전자상거래 등도 늘어나고 있는데, 특히 핀테크(FinTech)라 불리는 금융과 정보통신 융합기술의 발전이 활발히 이루어지면서 지문, 홍채, 안면, 음성, 혈관 등의 생체 정보를 이용하여 개인을 식별하고 인증하는 기술들이 개발 및 활용되고 있다. 다양한 생체 정보 인증 기술 중 가장 보편적으로 사용되고 있는 기술은 지문 인식을 통한 인증 기술이다. 최근에는, 스마트폰 및 태블릿 PC의 휴대용 정보통신기기에 지문 인식 및 이를 통한 인증 기술이 적용된 제품이 출시되었다. Recently, as security issues in information and communication have been raised, security-related technologies have become a hot topic in the field of personal portable information and communication devices such as smartphones and tablet PCs. Electronic commerce through users' mobile devices is also increasing. Especially, with the development of financial and information and communication convergence technology called FinTech, the use of biometric information such as fingerprint, iris, face, voice, and blood vessels Identification and certification technologies are being developed and utilized. The most commonly used technology among various biometric information authentication technologies is authentication technology through fingerprint recognition. Recently, a product in which fingerprint recognition and authentication technology are applied to a portable information communication device of a smartphone and a tablet PC has been released.
현재까지 휴대용 정보통신기기에 적용된 지문 인식 센서의 주류는 반도체 웨이퍼 기반의 정전용량 방식 지문 인식 센서이다. 이 방식의 지문 인식 센서는 우선 불투명하기 때문에 홈 키나 사이드 키 또는 후면 키 등에 설치되어 왔다. 그런데, 이러한 부분에 설치될 경우 지문 인식 센서의 정확하고 편리한 활용을 위해 충분한 면적을 확보하는 데에 한계가 있다. 또한 위치가 한정되어 사용자의 편의성에도 제약이 따른다. 그리고, 정전용량 방식의 지문 인식 센서는 실리콘 등을 이용한 위조 지문에도 취약한 것으로 알려져 있다. To date, the mainstream of the fingerprint sensor applied to portable information communication devices is a semiconductor wafer-based capacitive fingerprint sensor. Since the fingerprint sensor of this type is opaque at first, it has been installed in a home key, a side key or a rear key. However, when installed in such a part, there is a limit in securing a sufficient area for accurate and convenient utilization of the fingerprint recognition sensor. In addition, the location is limited, which also limits the convenience of the user. In addition, the capacitive fingerprint sensor is known to be vulnerable to counterfeit fingerprints using silicon or the like.
한편, 최근에는 휴대용 정보통신기기에서 가장 넓은 면적을 차지하는 디스플레이 패널에 터치 인식 또는 지문 인식을 위한 센서를 통합하여 일체화하는 기술에 관해서도 연구와 개발이 진행되고 있다. 그런데, 광센서를 활용하는 광학 방식의 경우 디스플레이 패널을 통해 방출된 내부광 패턴의 영향을 받거나, 외부 환경으로부터 입사된 외부광의 영향을 받아 지문 인식의 정확도가 저하되는 문제가 발생하기 쉽다. 예를 들어, 디스플레이 패널을 통해 방출되는 내부광은 지문과 거리가 멀고 지향성이 없어 산란과 상호 간섭이 발생하는 문제점이 존재한다. 또한, 광센서 어레이의 통합 배치로 인해 디스플레이 패널의 디스플레이 성능이 저하되는 문제도 발생하기 쉽다. On the other hand, research and development have recently been conducted on a technology for integrating and integrating a sensor for touch recognition or fingerprint recognition on a display panel that occupies the largest area in a portable information communication device. However, an optical method using an optical sensor is likely to cause a problem that the accuracy of fingerprint recognition is degraded by the influence of the internal light pattern emitted through the display panel or by the external light incident from the external environment. For example, the internal light emitted through the display panel is far from the fingerprint and has no directivity, which causes scattering and mutual interference. In addition, a problem in which the display performance of the display panel is degraded due to the integrated arrangement of the optical sensor arrays is also likely to occur.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 휴대용 정보통신기기 등에 설치 면적의 제약 없이 디스플레이 패널과 중첩하여 설치될 수 있고, 디스플레이 영역의 성능 저하를 최소화한 발광 지문 인식 패널을 제공하는 데에 그 목적이 있다. The present invention has been proposed to solve the above-mentioned problems, and can be installed to overlap the display panel without restriction of the installation area in a portable information communication device, and the like, and to provide a light emitting fingerprint recognition panel which minimizes the performance degradation of the display area. Has its purpose.
또한, 본 발명은 디스플레이 패널에 중첩 배치될 경우에도, 자체 광원을 이용하여 반사된 지문 이미지를 스캐닝함으로써, 디스플레이 패널을 통해 방출된 내부광 패턴 및 외부 환경으로부터 입사된 외부광의 영향 없이 높은 정확도로 지문을 인식할 수 있는 발광 지문 인식 패널을 제공하는 데에 그 목적이 있다. In addition, the present invention, even when placed on the display panel, by scanning the reflected fingerprint image using its own light source, the fingerprint with high accuracy without the influence of the internal light pattern emitted through the display panel and the external light incident from the external environment It is an object of the present invention to provide a light-emitting fingerprint recognition panel capable of recognizing.
전술한 과제의 해결을 위하여, 본 발명에 따른 발광 지문 인식 패널은, 절연성 기판; 및, 상기 절연성 기판상에 매트릭스 형태로 배열된 다수의 단위 발광-수광 화소를 포함하고, 상기 단위 발광-수광 화소는, 발광 소자를 갖는 발광부; 상기 발광부의 동작을 제어하는 발광 스위칭부; 및, 상기 발광부에서 방출되어 지문에 반사된 광을 수광하는 광센서 소자를 갖는 수광부를 포함한다. In order to solve the above problems, the light-emitting fingerprint recognition panel according to the present invention, the insulating substrate; And a plurality of unit light-receiving pixels arranged in a matrix form on the insulating substrate, wherein the unit light-receiving pixels include: a light emitting unit having a light emitting element; A light emission switching unit controlling an operation of the light emitting unit; And a light receiving unit having an optical sensor element that receives the light emitted from the light emitting unit and reflected by the fingerprint.
상기 절연성 기판은 투명 절연성 기판이고, 상기 발광 소자 및 상기 수광부는 적어도 일부가 투명한 것일 수 있다. The insulating substrate may be a transparent insulating substrate, and the light emitting device and the light receiving unit may be at least partially transparent.
상기 발광 지문 인식 패널은, 상기 단위 발광-수광 화소 내의 상기 발광부의 발광 중에 지문에 반사되어 상기 수광부에 입사한 광에 따른 신호를 검출하는 구동회로부를 더 포함할 수 있다. The light emitting fingerprint recognition panel may further include a driving circuit unit which detects a signal according to light incident on the light receiving unit while being reflected by a fingerprint during light emission of the light emitting unit in the unit light-receiving pixel.
상기 단위 발광-수광 화소 내의 상기 발광부에서 상대적으로 높은 광 세기를 보이는 발광 파장의 범위와 상기 수광부에서 상대적으로 높은 감도를 보이는 수광 파장의 범위가 서로 중첩될 수 있다. 이때, 상기 발광부에서 발광 피크 파장은 상기 수광부의 감도 반치폭 범위 내에 속하도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 수광부에서 최대 감도를 보이는 감도 피크 파장은 상기 발광부의 광 세기 반치폭 범위 내에 속하도록 구성될 수도 있다. A range of light emission wavelengths showing relatively high light intensity in the light emitting unit in the unit light-receiving pixel and a light receiving wavelength range showing relatively high sensitivity in the light receiving unit may overlap each other. In this case, the peak emission wavelength of the light emitting unit may be configured to fall within a sensitivity half width range of the light receiving unit. In addition, the sensitivity peak wavelength showing the maximum sensitivity in the light receiving portion may be configured to fall within the light intensity half-width range of the light emitting portion.
한편, 상기 수광부는 적어도 일부가 투명한 포토 트랜지스터를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 포토 트랜지스터는 투명한 산화물 반도체 활성층을 포함하고, 380nm 내지 590nm 파장 대역의 빛을 받으면 상기 산화물 반도체 활성층이 활성화되어 전도체 특성을 보이는 것일 수 있다. 상기 포토 트랜지스터는 투명한 산화물 반도체 활성층을 포함하고, 상기 산화물 반도체 활성층은 청색광에 의해 활성화되며, 상기 투명한 발광소자는 청색광 또는 녹색광을 방출하는 유기 발광 다이오드일 수도 있다. Meanwhile, the light receiving unit may include a phototransistor at least partially transparent. In this case, the phototransistor may include a transparent oxide semiconductor active layer, and when the light is received in the wavelength range of 380 nm to 590 nm, the oxide semiconductor active layer may be activated to exhibit conductor characteristics. The photo transistor includes a transparent oxide semiconductor active layer, the oxide semiconductor active layer is activated by blue light, and the transparent light emitting device may be an organic light emitting diode emitting blue light or green light.
상기 발광부는 유기 발광 다이오드(OLED), 양자점 발광 다이오드(QLED) 또는 마이크로 발광 다이오드(micro LED)를 포함할 수 있다. The light emitting unit may include an organic light emitting diode (OLED), a quantum dot light emitting diode (QLED), or a micro light emitting diode (micro LED).
본 발명의 한 측면에 따른 발광 지문 인식 패널은, 절연성 기판; 상기 절연성 기판상에 제 1 방향으로 연장된 다수의 게이트 배선; 상기 게이트 배선 상에 절연층을 사이에 두고 상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향으로 연장된 다수의 데이터 배선; 상기 다수의 게이트 배선과 상기 다수의 데이터 배선의 교차점에 대응되도록 배치된 다수의 단위 발광-수광 화소; 및, 상기 다수의 게이트 배선과 연결된 게이트 구동부 및 상기 다수의 데이터 배선과 연결된 데이터 구동부를 갖는 구동 회로부를 포함하고, 상기 단위 발광-수광 화소는, 발광 소자를 갖는 발광부; 상기 게이트 배선 및 상기 데이터 배선에 각각 연결되고 이들에 인가된 전기적 신호에 따라 상기 발광부의 동작을 제어하는 발광 스위칭부; 및, 광센서 소자를 가지고, 상기 광센서 소자는 상기 발광 소자의 발광 중에 지문에 반사되어 입사한 광에 따른 신호를 상기 데이터 배선을 통해 제공하는, 수광부를 포함하여 구성된다. According to an aspect of the present invention, there is provided a light-emitting fingerprint recognition panel comprising: an insulating substrate; A plurality of gate wires extending in a first direction on the insulating substrate; A plurality of data lines extending in a second direction crossing the first direction with an insulating layer interposed therebetween on the gate lines; A plurality of unit light-emitting pixels arranged to correspond to intersections of the plurality of gate lines and the plurality of data lines; And a driving circuit unit having a gate driver connected to the plurality of gate wires and a data driver connected to the plurality of data wires, wherein the unit light-emitting pixel comprises: a light emitting part having a light emitting element; A light emission switching unit connected to the gate line and the data line and controlling an operation of the light emitting unit according to an electrical signal applied thereto; And an optical sensor element, wherein the optical sensor element includes a light receiving portion that provides a signal corresponding to light incident upon being reflected by a fingerprint during light emission of the light emitting element through the data line.
상기 절연성 기판은 투명 절연성 기판이고, 상기 발광 소자 및 상기 수광부는 적어도 일부가 투명한 것일 수 있다. The insulating substrate may be a transparent insulating substrate, and the light emitting device and the light receiving unit may be at least partially transparent.
상기 게이트 배선 및 상기 데이터 배선은 투명 전도성 소재로 형성된 것일 수 있다. The gate line and the data line may be formed of a transparent conductive material.
상기 수광부는, 상기 광센서 소자에 입사한 광에 따른 누설 전류를 신호로서 상기 데이터 배선을 통해 상기 데이터 구동부에 제공하는 것일 수 있다. The light receiving unit may provide a leakage current according to light incident on the optical sensor element as the signal to the data driver through the data line.
상기 구동회로부는, 상기 다수의 단위 발광-수광 화소를 N개(N은 2 이상의 자연수)의 그룹으로 나누고, 각 그룹에 속한 상기 다수의 단위 발광-수광 화소에 대하여 N개의 부분 프레임 스캐닝을 수행하는 것일 수 있다. 이때, 상기 N개의 그룹은 홀수 열 그룹과 짝수 열 그룹 또는 홀수 행 그룹과 짝수 행 그룹으로 구성될 수 있다. The driving circuit unit divides the plurality of unit light-emitting pixels into groups of N (N is a natural number of two or more), and performs N partial frame scanning on the plurality of unit light-emitting pixels of each group. It may be. In this case, the N groups may be composed of an odd column group and an even column group or an odd row group and an even row group.
상기 구동 회로부는, 하나의 부분 프레임 내에서 어느 하나의 단위 발광-수광 화소가 발광되는 경우 상기 하나의 단위 발광-수광 화소와 적어도 행 방향 및 열 방향으로 인접한 단위 발광-수광 화소는 발광되지 않도록 할 수 있다. The driving circuit unit may prevent the unit light-receiving pixel adjacent to the one unit light-receiving pixel at least in the row direction and the column direction when the unit light-receiving pixel emits light in one partial frame. Can be.
상기 발광부는 유기 발광 다이오드(OLED), 양자점 발광 다이오드(QLED) 또는 마이크로 발광 다이오드(micro LED)를 포함할 수 있다. The light emitting unit may include an organic light emitting diode (OLED), a quantum dot light emitting diode (QLED), or a micro light emitting diode (micro LED).
한편, 본 발명의 한 측면에 따른 지문 인식 디스플레이 장치는, 평판형 디스플레이 패널; 및, 상기 평판형 디스플레이 패널에서 화상이 표시되는 표면 측에 배치되는 것으로, 절연성 기판과, 상기 절연성 기판상에 매트릭스 형태로 배열된 다수의 단위 발광-수광 화소를 갖는, 발광 지문 인식 패널을 포함하고, 상기 단위 발광-수광 화소는, 발광 소자를 갖는 발광부; 상기 발광부의 동작을 제어하는 발광 스위칭부; 및, 상기 발광부에서 방출되어 지문에 반사된 광을 수광하는 광센서 소자를 갖는 수광부를 포함하여 구성된다. On the other hand, the fingerprint display device according to an aspect of the present invention, a flat panel display panel; And a light emitting fingerprint recognition panel disposed on a surface side of the flat panel display panel, the light emitting fingerprint recognition panel having an insulating substrate and a plurality of unit light emitting / receiving pixels arranged in a matrix form on the insulating substrate. The unit light emitting pixel includes: a light emitting unit having a light emitting element; A light emission switching unit controlling an operation of the light emitting unit; And a light receiving unit having an optical sensor element that receives the light emitted from the light emitting unit and reflected by the fingerprint.
본 발명의 한 측면에 따른 지문 인식 디스플레이 장치는, 평판형 디스플레이 패널; 및, 상기 평판형 디스플레이 패널에서 화상이 표시되는 표면의 반대편에 배치되는 것으로, 절연성 기판과, 상기 절연성 기판상에 매트릭스 형태로 배열된 다수의 단위 발광-수광 화소를 갖는, 발광 지문 인식 패널을 포함하고, 상기 단위 발광-수광 화소는, 발광 소자를 갖는 발광부; 상기 발광부의 동작을 제어하는 발광 스위칭부; 및, 상기 발광부에서 방출되고 상기 평판형 디스플레이 패널을 투과하여 지문에 반사된 광을 수광하는 광센서 소자를 갖는 수광부를 포함하여 구성될 수도 있다. According to an aspect of the present invention, there is provided a fingerprint recognition display device comprising: a flat panel display panel; And a light emitting fingerprint recognition panel disposed on an opposite side of a surface on which the image is displayed on the flat panel display panel, the insulating substrate having a plurality of unit light-receiving pixels arranged in a matrix form on the insulating substrate. The unit light-receiving pixel may include a light emitting part having a light emitting element; A light emission switching unit controlling an operation of the light emitting unit; And a light receiving unit having an optical sensor element that is emitted from the light emitting unit and passes through the flat panel display panel to receive the light reflected by the fingerprint.
전술한 구성에 의하여, 본 발명에 따르면 휴대용 정보통신기기 등에 설치 면적의 제약 없이 디스플레이 패널과 중첩하여 설치될 수 있는 발광 지문 인식 패널이 제공된다. 본 발명에 따른 발광 지문 인식 패널은 디스플레이 영역을 활용하여 충분한 면적을 확보할 수 있으면서도 디스플레이 성능의 저하를 최소화할 수 있다. According to the above-described configuration, according to the present invention there is provided a light-emitting fingerprint recognition panel that can be installed overlapping with the display panel without the limitation of the installation area, such as a portable information communication device. The light emitting fingerprint recognition panel according to the present invention can minimize the deterioration of display performance while securing a sufficient area by utilizing the display area.
또한, 본 발명에 따른 발광 지문 인식 패널은 디스플레이 패널에 중첩 배치될 경우에도, 자체 광원을 이용하여 반사된 지문 이미지를 스캐닝함으로써, 디스플레이 패널을 통해 방출된 내부광 패턴 및 외부 환경으로부터 입사된 외부광의 영향 없이 높은 정확도로 지문을 인식할 수 있도록 하는 효과가 있다. In addition, even when the light emitting fingerprint recognition panel according to the present invention is disposed on the display panel, the light emitting fingerprint recognition panel scans the reflected fingerprint image using its own light source, thereby preventing the internal light pattern emitted through the display panel and the external light incident from the external environment. It is effective to recognize fingerprints with high accuracy without affecting it.
도 1a는 본 발명의 한 실시예에 따른 발광 지문 인식 패널이 디스플레이 패널 상에 배치된 지문 인식 디스플레이 장치의 예를 보인다. 1A shows an example of a fingerprint recognition display device in which a light emitting fingerprint recognition panel is disposed on a display panel according to an embodiment of the present invention.
도 1b는 본 발명의 한 실시예에 따른 발광 지문 인식 패널이 디스플레이 패널 아래에 배치된 지문 인식 디스플레이 장치의 예를 보인다.1B shows an example of a fingerprint recognition display device in which a light emitting fingerprint recognition panel is disposed below the display panel according to an embodiment of the present invention.
도 2는 상기 도 1a의 실시예에 따른 발광 지문 인식 패널에서 단위 화소의 구성을 개략적으로 보인다.FIG. 2 schematically shows the configuration of a unit pixel in the light emitting fingerprint recognition panel according to the embodiment of FIG. 1A.
도 3은 상기 도 1a의 실시예에 따른 발광 지문 인식 패널에서 지문 패턴을 감지하는 원리를 보인다.3 illustrates a principle of detecting a fingerprint pattern in the light emitting fingerprint recognition panel according to the embodiment of FIG. 1A.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 발광 지문 인식 패널 회로 구성의 한 예를 등가 회로로 보인다.4 shows an example of a configuration of a light-emitting fingerprint recognition panel circuit according to an embodiment of the present invention as an equivalent circuit.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 발광 지문 인식 패널 회로 구성의 다른 한 예를 등가 회로로 보인다.5 shows another example of the configuration of a light-emitting fingerprint recognition panel circuit according to an embodiment of the present invention as an equivalent circuit.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 발광 지문 인식 패널에서 발광부, 발광 스위칭부 및 수광부의 예를 보인다.6 illustrates an example of a light emitting unit, a light emitting switching unit, and a light receiving unit in a light emitting fingerprint recognition panel according to an embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 발광 지문 인식 패널에서 수광부를 구성하는 포토 트랜지스터의 특성을 나타내는 그래프이다.7 is a graph illustrating characteristics of a photo transistor constituting a light receiving unit in a light emitting fingerprint recognition panel according to an embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 발광 지문 인식 패널을 이용하여 지문 이미지 스캐닝하는 구동회로의 한 예를 보인다. 8 shows an example of a driving circuit for scanning a fingerprint image using a light emitting fingerprint recognition panel according to an embodiment of the present invention.
도 9는 상기 도 8의 구동회로를 이용하여 1 프레임의 지문 이미지를 획득하는 과정을 개략적으로 보인다. FIG. 9 schematically illustrates a process of obtaining a fingerprint image of one frame by using the driving circuit of FIG. 8.
도 10은 본 발명의 한 실시예에 따른 발광 지문 인식 패널을 이용하여 지문 이미지 스캐닝하는 구동 회로의 다른 한 예를 보인다. 10 illustrates another example of a driving circuit for scanning a fingerprint image using a light emitting fingerprint recognition panel according to an embodiment of the present invention.
도 11은 상기 도 10의 구동회로를 이용하여 1 프레임의 지문 이미지를 획득하는 과정을 개략적으로 보인다. FIG. 11 schematically illustrates a process of obtaining a fingerprint image of one frame by using the driving circuit of FIG. 10.
도 12는 본 발명의 한 실시예에 다른 발광 지문 인식 패널을 이용하여 1 프레임의 지문 이미지를 스캐닝하는 과정의 다른 예를 보인다. 12 shows another example of a process of scanning a fingerprint image of one frame by using a light emitting fingerprint recognition panel according to an embodiment of the present invention.
도 13은 본 발명의 한 실시예에 따른 발광 지문 인식 패널에서 발광부의 파장에 따른 광량 분포와 수광부의 파장에 따른 감도 분포의 관계를 보인다FIG. 13 illustrates a relationship between a light amount distribution according to a wavelength of a light emitting unit and a sensitivity distribution according to a wavelength of a light receiving unit in a light emitting fingerprint recognition panel according to an exemplary embodiment of the present invention.
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. 참고로 상부, 하부, 상면 및 하면 등과 같이 상하의 개념을 포함하는 표현은 특별한 언급이 없으면 도면에 도시된 방향을 기준으로 한 것이다. 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. For reference, the expression including the upper and lower concepts such as upper, lower, upper and lower surfaces is based on the direction shown in the drawings unless otherwise mentioned.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 어떤 부분이 다른 부분 "상에 배치"된다고 할 때, 이는 그 다른 부분 위에 직접적으로 접촉하도록 배치되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 또 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. 또한, "광센서"는 인가된 광의 세기에 따라 전기적 신호를 제공하는 센서 소자를 의미한다. 소자 구성의 관점에서는 포토 트랜지스터(포토 TFT), 포토 다이오드 등 다양한 유형의 소자를 포함하고, 감지 대상 파장 대역의 관점에서는 가시광 센서뿐만 아니라 적외선 센서 등을 포함할 수 있다.Throughout the specification, when a part is "connected" with another part, this includes not only a case where the part is directly connected, but also when the part is indirectly connected with another member in the middle. When a part is said to be "disposed on" another part, this includes not only the case where it is arranged to be in direct contact with the other part, but also when there is another member interposed therebetween. 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. In addition, "light sensor" means a sensor element that provides an electrical signal according to the intensity of the applied light. In terms of device configuration, various types of devices, such as a photo transistor (photo TFT) and a photo diode, may be included. In view of the wavelength band to be detected, not only a visible light sensor but also an infrared sensor may be included.
도 1a는 본 발명의 한 실시예에 따른 발광 지문 인식 패널이 디스플레이 패널 상에 배치된 지문 인식 디스플레이 장치의 예를 보인다. 1A shows an example of a fingerprint recognition display device in which a light emitting fingerprint recognition panel is disposed on a display panel according to an embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 발광 지문 인식 패널(100)은 디스플레이 패널(200) 상에 중첩되게 배치될 수 있다. 발광 지문 인식 패널(100)이 디스플레이 패널(200)의 디스플레이 표면 측에 배치되는 경우, 상기 발광 지문 인식 패널(100)은 디스플레이 패널의 시인성을 크게 저하시키지 않을 정도의 투과율을 갖도록 형성될 수 있다. 그 투과율은 낮게는 50%에서 바람직하게는 90% 이상일 수 있다. 상기 발광 지문 인식 패널(100)은 절연성 기판(101) 상에 매트릭스 형태로 배열된 다수의 단위 발광-수광 화소(110)를 갖는다. 상기 다수의 단위 발광-수광 화소(110)는 제 1 방향(본 도면에서 가로 방향)으로 연장된 다수의 게이트 배선(102)과 이들에 교차하는 제 2 방향(본 도면에서 세로 방향)으로 연장된 다수의 데이터 배선(103)을 통해 연결된다. 여기서, 게이트 및 데이터 배선(102, 103)은 일 예로서, ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), OMO(Oxide Metal Oxide) 또는 실버 나노 와이어(silver nano-wire) 등의 도전성 나노 구조물을 포함하는 도전층 등 투명 도전성 소재로 형성될 수 있다. 다만, 상기 게이트 배선 및 데이터 배선은 Cu, Al, Ag, Mo, 또는 Ti 등의 전기 전도성의 금속 소재로 형성될 수도 있다. As shown, the light-emitting fingerprint recognition panel 100 according to the present embodiment may be disposed on the display panel 200 to overlap. When the light emitting fingerprint recognition panel 100 is disposed on the display surface side of the display panel 200, the light emitting fingerprint recognition panel 100 may be formed to have a transmittance such that the visibility of the display panel is not significantly reduced. The transmittance may be as low as 50% and preferably at least 90%. The light-emitting fingerprint recognition panel 100 has a plurality of unit light-emitting pixels 110 arranged in a matrix form on the insulating substrate 101. The plurality of unit light-emitting pixels 110 may extend in a plurality of gate lines 102 extending in a first direction (a horizontal direction in this drawing) and in a second direction (vertical direction in this drawing) crossing them. It is connected via a plurality of data wires 103. The gate and data wires 102 and 103 may be, for example, conductive nano materials such as indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), oxide metal oxide (OMO), or silver nano-wire (silver nano-wire). It may be formed of a transparent conductive material such as a conductive layer including a structure. However, the gate line and the data line may be formed of an electrically conductive metal material such as Cu, Al, Ag, Mo, or Ti.
도 1b는 본 발명의 한 실시예에 따른 발광 지문 인식 패널이 디스플레이 패널 아래에 배치된 지문 인식 디스플레이 장치의 예를 보인다.1B shows an example of a fingerprint recognition display device in which a light emitting fingerprint recognition panel is disposed below the display panel according to an embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이, 전술한 발광 지문 인식 패널(100)은 평판형 디스플레이 패널(200T)의 아래, 즉 화상이 표시되는 디스플레이 표면의 반대편에 배치될 수도 있다. 이 경우, 상기 평판형 디스플레이 패널(200T)은 유기발광다이오드(OLED) 디스플레이 패널, 양자점 발광다이오드(QLED) 디스플레이 패널, 또는 마이크로 LED 디스플레이 패널일 수 있다. LCD나 PDP 패널을 제외한, 이런 종류의 평판형 디스플레이 패널(200T)은 전술한 발광 지문 인식 패널(100)의 발광부의 발광 소자에서 방출된 광이 상기 평판형 디스플레이 패널(200T)을 투과하여 사용자의 지문에 반사된 후 상기 발광부와 동일한 발광-수광 화소(110)에 속한 그 수광부의 수광 소자에 의해 감지될 수 있을 정도의 투과율을 갖는다. As shown, the above-described light emitting fingerprint recognition panel 100 may be disposed below the flat panel 200T, that is, opposite to the display surface on which an image is displayed. In this case, the flat panel display panel 200T may be an organic light emitting diode (OLED) display panel, a quantum dot light emitting diode (QLED) display panel, or a micro LED display panel. Except for the LCD or PDP panel, this type of flat panel display panel 200T has the light emitted from the light emitting element of the light emitting part of the above-mentioned light emitting fingerprint recognition panel 100 penetrating the flat panel 200T. After being reflected by the fingerprint, the light-receiving element belonging to the same light-receiving pixel 110 as the light-emitting portion has a transmittance that can be detected by the light-receiving element of the light-receiving portion.
이 경우, 상기 발광 지문 인식 패널(100)은 불투명한 절연성 기판에 형성될 수도 있다. 여기서 절연성 기판에는 절연막으로 덮인 반도체 기판도 포함된다. 또한, 본 실시예에 따른 발광 지문 인식 패널은 전술한 도 1a의 실시예에서 언급된 투과율 범위와 무관하게 구성될 수 있다. 상기 도 1a의 실시예와 상기 도 1b의 실시예에 있어서, 상기 발광 지문 인식 패널은 소재의 선택에 따른 투과율 차이를 제외하고는 동일하게 구성될 수 있다. 이하에서는 주로 도 1a의 실시예에 따른 발광 지문 인식 패널 중심으로 설명되나, 본 발명이 어느 한쪽으로 한정되는 것은 아니다. In this case, the light emitting fingerprint recognition panel 100 may be formed on an opaque insulating substrate. The insulating substrate also includes a semiconductor substrate covered with an insulating film. In addition, the light emitting fingerprint recognition panel according to the present embodiment may be configured regardless of the transmittance range mentioned in the above-described embodiment of FIG. 1A. In the embodiment of FIG. 1A and the embodiment of FIG. 1B, the light-emitting fingerprint recognition panel may be configured in the same manner except for the difference in transmittance according to the selection of the material. Hereinafter, a description will be given mainly of the light emitting fingerprint recognition panel according to the embodiment of FIG. 1A, but the present invention is not limited to either.
도 2는 상기 도 1a의 실시예에 따른 발광 지문 인식 패널에서 단위 발광-수광 화소의 구성을 개략적으로 보인다. 본 도면에서 하나의 단위 발광-수광 화소(110)를 보면, 상기 게이트 배선(102) 및 데이터 배선(103)에 각각 연결되어 이들 배선에 인가된 신호에 따라 온(ON) 또는 오프(OFF) 상태로 제어되는 발광 스위칭부(111)와, 상기 발광 스위칭부(111)와 연결된 것으로 적어도 일부가 투명한 발광 소자를 갖는 발광부(112), 그리고 적어도 일부가 투명한 광센서 소자를 갖는 수광부(113)를 포함한다. 상기 발광 스위칭부(111)는 박막트랜지스터(TFT)로 구성될 수 있다. FIG. 2 schematically illustrates a configuration of a unit light emitting-light receiving pixel in the light emitting fingerprint recognition panel according to the embodiment of FIG. 1A. In the drawing, one unit light-receiving pixel 110 is connected to the gate line 102 and the data line 103, respectively, and is in an ON or OFF state according to a signal applied to the wiring line 102. A light emitting unit 111 controlled by the light emitting unit 111, a light emitting unit 112 connected to the light emitting switching unit 111 at least partially having a transparent light emitting element, and a light receiving unit 113 at least partially having a transparent optical sensor element. Include. The light emission switching unit 111 may be formed of a thin film transistor (TFT).
상기 발광부(112)를 구성하는 발광 소자는 예컨대 유기발광다이오드(OLED), 양자점 발광다이오드(QLED) 또는 마이크로 발광 다이오드(micro LED)일 수 있다. 여기서, 상기 유기발광다이오드(OLED) 또는 양자점 발광다이오드(QLED)는 그 애노드 전극 및 캐소드 전극의 적어도 일부가 투명 전극으로 형성되거나, 그 전계발광층이 투명한 물질로 구성된 것일 수 있다. 상기 수광부(113)를 구성하는 광센서 소자도 전극과 반도체층 중 적어도 일부가 투명하게 형성된 포토 다이오드(Photo Diode) 또는 포토 박막트랜지스터(Photo TFT)일 수 있다. 상기 수광부(113)는 상기 광센서 소자의 종류나 구조에 따라 차이가 있을 수 있으나, 광센서 소자를 상기 데이터 배선(102) 등에 연결 또는 차단하는 별도의 스위칭 소자를 포함하여 구성될 수 있다. 광센서 소자로서 포토 박막트랜지스터를 채용하는 경우 그 반도체 채널 영역에는 산화물 반도체 물질이 적용될 수 있다. 이들 외에도 절연층이나 보호막 등을 형성하는 물질 등은 투명 디스플레이 소자에 적용 가능한 것들을 활용할 수 있다. The light emitting device constituting the light emitting unit 112 may be, for example, an organic light emitting diode (OLED), a quantum dot light emitting diode (QLED), or a micro LED. Here, the organic light emitting diode (OLED) or the quantum dot light emitting diode (QLED) may be at least a portion of the anode electrode and the cathode electrode is formed of a transparent electrode, or the electroluminescent layer may be made of a transparent material. The optical sensor element constituting the light receiving unit 113 may also be a photo diode or a photo thin film transistor in which at least a portion of an electrode and a semiconductor layer are transparent. The light receiving unit 113 may vary depending on the type or structure of the optical sensor device, but may include a separate switching device for connecting or blocking the optical sensor device to the data line 102 or the like. When the photo thin film transistor is used as the optical sensor element, an oxide semiconductor material may be applied to the semiconductor channel region. In addition to these, materials that form an insulating layer, a protective film, or the like may be used as those applicable to the transparent display device.
한편, 상기 단위 발광-수광 화소(110)의 크기는 지문 패턴의 식별을 위해 요구되는 해상도 수준에 따라 결정될 수 있는데, 일반적인 지문의 융선(Ridge)과 골(Valley)의 피치(pitch)보다 작은 폭(P1)과 높이(P2)를 가지는 것이 바람직하다. 일 예로, 상기 폭(P1)과 높이(P2)는 각각 약 50㎛일 수 있다. On the other hand, the size of the unit light-receiving pixel 110 may be determined according to the resolution level required for identification of the fingerprint pattern, which is smaller than the pitch of the ridge and valley of the general fingerprint. It is preferable to have (P1) and height (P2). For example, the width P1 and the height P2 may each be about 50 μm.
도 3은 상기 도 1a의 실시예에 따른 발광 지문 인식 패널에서 지문 패턴을 감지하는 원리를 보인다.3 illustrates a principle of detecting a fingerprint pattern in the light emitting fingerprint recognition panel according to the embodiment of FIG. 1A.
여기서는, 편의상 본 도면에 도시된 두 개의 단위 발광-수광 화소(110A, 110B) 중 왼쪽을 단위 화소A(110A), 오른쪽을 단위 화소B(110B)라 부르기로 한다. 본 도면은 사용자의 지문이 발광 지문 인식 패널 상에 접촉되었을 때, 상기 단위 화소A(110A) 상에는 지문의 융선(Ridge) 부분이 대응되고 단위 화소B(110B) 상에는 지문의 골(Valley) 부분이 대응되는 경우를 개념적으로 도시한 것이다. Here, for convenience, the left side of the two unit light-receiving pixels 110A and 110B shown in this drawing will be referred to as the unit pixel A 110A and the right side as the unit pixel B 110B. When the user's fingerprint is in contact with the light emitting fingerprint recognition panel, the ridge portion of the fingerprint corresponds to the unit pixel A 110A, and the valley portion of the fingerprint is placed on the unit pixel B 110B. The corresponding case is shown conceptually.
상기 단위 화소A(110A)의 발광부(112A)와 상기 단위 화소B(110B)의 발광부(112B)가 동시에 발광하는 경우, 단위 화소A(110A)에서는 방출된 광량 중 많은 양이 지문의 융선 부분, 좀 더 구체적으로는 융선 안쪽의 진피 부분에서 반사되어 그 수광부(113A)에 수광되고, 단위 화소B(110B)에서는 방출된 광량 중 많은 양이 지문의 골 부분에 흡수되거나 난반사되어 상대적으로 적은 양의 광만이 그 수광부(113B)에 수광된다. When the light emitting portion 112A of the unit pixel A 110A and the light emitting portion 112B of the unit pixel B 110B emit light at the same time, a large amount of light emitted from the unit pixel A 110A is a ridge of the fingerprint. Part, more specifically, is reflected from the dermis inside the ridge and is received by the light receiving portion 113A. In unit pixel B110B, a large amount of emitted light is absorbed or diffusely reflected in the bone portion of the fingerprint so that it is relatively small. Only positive light is received by the light receiving portion 113B.
상기 단위 화소A(110A)와 단위 화소B(110B)는 그 수광된 광의 세기에 따라 서로 다른 세기의 전기적 신호를 발생시키고, 이를 각각 연결된 데이터 배선을 통해 구동 회로부에, 좀 더 구체적으로는 구동 회로부 중 리드아웃(Readout) 회로부에 제공한다. The unit pixel A 110A and the unit pixel B 110B generate electrical signals having different intensities according to the intensity of the received light, and more specifically, in the driving circuit unit through the connected data lines, more specifically, the driving circuit unit. It is provided to the readout circuit part.
이와 같이, 발광 지문 인식 패널은 각각의 단위 발광-수광 화소에서 발광 및 반사를 거쳐 수광된 광량에 따른 전기적 신호를 검출하여 지문 패턴의 이미지 정보를 제공할 수 있다. 이와 같이, 본 발명에 따른 발광 지문 인식 패널에서는 각각의 단위 화소(110A, 110B)마다 발광부(112A, 112B)와 수광부(113A, 113B)가 마련되어, 발광, 반사 및 수광에 이르는 광경로가 짧다. 따라서, 해당 단위 화소에 접촉된 지문 부분에 대한 정확한 검출이 가능하다. As described above, the light emitting fingerprint recognition panel may provide an image information of a fingerprint pattern by detecting an electrical signal according to the amount of light received through light emission and reflection in each unit light-receiving pixel. As described above, in the light emitting fingerprint recognition panel according to the present invention, the light emitting units 112A and 112B and the light receiving units 113A and 113B are provided for each of the unit pixels 110A and 110B, so that light paths leading to light emission, reflection, and light reception are short. . Therefore, accurate detection of the fingerprint portion in contact with the unit pixel is possible.
구체적으로, 반사광의 산란이 최소화되어 수광부에서의 다른 부분의 반사광의 간섭이 최소화될 수 있다. 수광이 이루어지는 경우에는 디스플레이를 블랙으로 설정하여 발광부 아래 방향으로부터 방출되는 광을 흡수시킬 수도 있다.In detail, scattering of reflected light may be minimized to minimize interference of reflected light of other portions of the light receiving unit. When light reception is performed, the display may be set to black to absorb light emitted from the bottom of the light emitting portion.
한편, 상기 발광부와 상기 수광부는 주 발광 파장 대역과 수광 감도가 높은 파장 대역이 서로 일치하도록, 각각의 파장 범위가 적어도 일부에서 서로 중첩되도록 튜닝될 수 있다. 그 결과 본 발명에 따른 발광 지문 인식 패널은 디스플레이 광이나 외부 광의 영향 없이 높은 정확도로 지문을 인식할 수 있다. 이에 관해서는 후에 도 11을 참조하여 좀 더 상세히 설명하기로 한다. Meanwhile, the light emitting unit and the light receiving unit may be tuned such that each wavelength range overlaps each other at least in part so that a main emission wavelength band and a wavelength band having high light receiving sensitivity coincide with each other. As a result, the light emitting fingerprint recognition panel according to the present invention can recognize a fingerprint with high accuracy without the influence of display light or external light. This will be described later in more detail with reference to FIG. 11.
한편, 일 예로서 제조 과정에서 서로 인접한 두 개의 단위 발광-수광 화소(110A, 110B) 사이에서 발광부(112A, 112B) 및 수광부(113A, 113B)의 발광 및 수광 파장 대역이 서로 다르도록 세팅될 수도 있다. 이 경우, 어느 한 단위 화소(110A)의 수광부(113A)는 인접한 단위 화소(110B)의 발광부(112B)에서 방출된 광의 영향을 받지 않으므로 해당 단위 화소에 접촉된 지문 부분에 대한 더 정확한 광학적 정보를 검출할 수 있게 된다. Meanwhile, as an example, the emission and reception wavelength bands of the light emitting units 112A and 112B and the light receiving units 113A and 113B may be set to be different between two unit light emitting / receiving pixels 110A and 110B adjacent to each other during the manufacturing process. It may be. In this case, since the light receiving portion 113A of one unit pixel 110A is not affected by the light emitted from the light emitting portion 112B of the adjacent unit pixel 110B, more accurate optical information on the fingerprint portion in contact with the corresponding unit pixel is provided. Can be detected.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 발광 지문 인식 패널 회로 구성의 한 예를 등가 회로로 보인다.4 shows an example of a configuration of a light-emitting fingerprint recognition panel circuit according to an embodiment of the present invention as an equivalent circuit.
여기서 발광부(112I)는 역구조(Inverted type)의 유기발광소자(OLED)로 구성될 수 있다. 이 경우 상기 유기발광소자의 캐소드 전극은 애노드 전극보다 절연성 기판 측에 가까운 층에 형성되고, 발광 스위칭부(111)를 구성하는 박막트랜지스터의 소스/드레인 단자에 연결될 수 있다. 이때, 수광부(113I)를 구성하는 포토 다이오드 역시 그 캐소드 전극이 절연성 기판에 가깝게 배치된 구조로 형성될 수 있다. The light emitting unit 112I may be formed of an organic light emitting diode OLED having an inverted type. In this case, the cathode of the organic light emitting diode may be formed on a layer closer to the insulating substrate than the anode, and may be connected to the source / drain terminals of the thin film transistor constituting the light emission switching unit 111. In this case, the photodiode constituting the light receiving unit 113I may also have a structure in which its cathode is disposed close to the insulating substrate.
한편, 본 실시예에서 데이터 구동부(130I)는 홀수 번째 데이터 배선(103(O))과 짝수 번째 데이터 배선(103(E))에 서로 다른 데이터 전압을 인가한다. 그 결과, 다수의 단위 발광-수광 화소 중 홀수 번째 데이터 배선(103(O))에 연결된 단위 발광-수광 화소에서 발광 및 수광에 따른 누설 전류 검출이 이루어질 때, 그에 인접한 짝수 번째 데이터 배선(103(E))에 연결된 단위 발광-수광 화소에서는 발광 및 수광이 이루어지지 않아 인접 단위 화소간의 광 간섭에 의한 노이즈를 예방할 수 있다. On the other hand, in the present embodiment, the data driver 130I applies different data voltages to the odd-numbered data line 103 (O) and the even-numbered data line 103 (E). As a result, when the leakage current detection according to the light emission and the light reception is performed in the unit light-receiving pixel connected to the odd-numbered data line 103 (O) of the plurality of unit light-receiving pixels, the even-numbered data line 103 ( In the unit light-receiving pixel connected to E)), light emission and light reception are not performed, thereby preventing noise due to optical interference between adjacent unit pixels.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 발광 지문 인식 패널 회로 구성의 다른 한 예를 등가 회로로 보인다.5 shows another example of the configuration of a light-emitting fingerprint recognition panel circuit according to an embodiment of the present invention as an equivalent circuit.
여기서 발광부(112N)는 노멀구조(Normal type)의 유기발광소자로 구성될 수 있다. 이 경우 상기 유기발광소자의 애노드 전극은 캐소드 전극보다 절연성 기판 측에 가까운 층에 형성되고, 발광 스위칭부(111)를 구성하는 박막트랜지스터의 소스/드레인 단자에 연결될 수 있다. 이때, 수광부(113N)를 구성하는 포토 다이오드 역시 그 애노드 전극이 절연성 기판에 가깝게 배치된 구조로 형성될 수 있다. The light emitting unit 112N may be configured of an organic light emitting device having a normal structure. In this case, the anode of the organic light emitting diode may be formed on a layer closer to the insulating substrate than the cathode, and may be connected to the source / drain terminals of the thin film transistor constituting the light emission switching unit 111. In this case, the photodiode constituting the light receiving unit 113N may also have a structure in which the anode electrode is disposed close to the insulating substrate.
한편, 본 실시예에서도 데이터 구동부(130N)는 홀수 번째 데이터 배선(103(O))과 짝수 번째 데이터 배선(103(E))에 서로 다른 데이터 전압을 인가할 수 있다. 즉, 홀수 번째 데이터 배선에 발광부(112N)와 수광부(113N)를 온(ON) 시키는 신호가 인가될 때, 짝수 번째 데이터 배선에는 오프(OFF) 신호가 인가되도록 할 수 있다. 전술한 도 4의 실시예와 마찬가지로 인접한 열(column)의 단위 발광-수광 화소로부터의 영향을 배제하기 위한 것이다. In the present exemplary embodiment, the data driver 130N may apply different data voltages to the odd-numbered data line 103 (O) and the even-numbered data line 103 (E). That is, when a signal for turning on the light emitting unit 112N and the light receiving unit 113N is applied to the odd-numbered data line, the OFF signal may be applied to the even-numbered data line. As in the above-described embodiment of FIG. 4, the influence of the unit column-receiving pixels in adjacent columns is excluded.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 발광 지문 인식 패널에서 발광부, 발광 스위칭부 및 수광부의 예를 보인다.6 illustrates an example of a light emitting unit, a light emitting switching unit, and a light receiving unit in a light emitting fingerprint recognition panel according to an embodiment of the present invention.
단위 발광-수광 화소 각각은, 발광부를 구성하는 것으로 발광 소자(112L)와 이를 제어하는 발광 스위치(SW)(111)를 가지고, 또한 수광부를 구성하는 포토 트랜지스터(PT)(113P)를 포함한다. 본 실시예는 포토 다이오드를 이용하여 수광부를 구성한 위의 실시예와 달리 포토 트랜지스터(PT)를 이용하여 수광부를 구성한다는 점에 차이가 있다. 상기 포토 트랜지스터(113P)의 소스/드레인 전극(103P)에 인가되는 전압을 제어하는 스위칭 트랜지스터를 더 포함할 수 있으나 본 도면에는 도시되지 않았다. 수광부의 스위칭 트랜지스터도 발광 스위치(111)의 구조와 동일하게 구성될 수 있기 때문이다. Each of the unit light-receiving pixels includes a light emitting element 112L, a light emitting switch (SW) 111 for controlling the light emitting unit, and a phototransistor (PT) 113P constituting the light receiving unit. This embodiment differs from the above embodiment in which the light receiving unit is configured using a photodiode, and the light receiving unit is configured using a photo transistor PT. Although it may further include a switching transistor for controlling the voltage applied to the source / drain electrode 103P of the photo transistor 113P, it is not shown in this figure. This is because the switching transistor of the light receiving unit may be configured in the same manner as the light emitting switch 111.
본 도면에는 발광 지문 인식 패널(100)에서 두 개의 단위 발광-수광 화소에 해당하는 부분의 단면이 도시된다. 둘 중 왼쪽 단위 발광-수광 화소의 상부에는 지문(F)의 융선(R)이 위치하고, 오른쪽 단위 발광-수광 화소의 상부에는 지문의 골(V)이 위치한 상태를 보인다. In the drawing, a cross section of a portion of the light emitting fingerprint recognition panel 100 corresponding to two unit light-receiving pixels is shown. The ridge R of the fingerprint F is positioned above the left unit light-receiving pixel, and the valley V of the fingerprint is positioned above the right unit light-receiving pixel.
발광 지문 인식 패널(100)의 동작에 관해 설명하자면, 왼쪽의 단위 발광-수광 화소에서는 그 상부 표면에 지문의 융선 부분이 접촉되어 있으므로, 발광 소자(112L)에서 방출된 광량 중 많은 양이 지문의 융선 내부의 진피 부분에서 반사되어 그 수광부를 구성하는 포토 트랜지스터(113P)의 채널 영역(A)에 수광된다. 한편, 오른쪽의 단위 발광-수광 화소에서는 그 상부 표면과 지문의 골(V) 사이에 약간의 간격이 있어서, 그 발광 소자에서 방출된 광량 중 상대적으로 적은 양만 해당 화소의 포토 트랜지스터(PT)에 수광된다. 발광 중에 상기 각 화소의 포토 트랜지스터(PT)의 소스 또는 드레인 전극(103P)에 동일한 입력 전압이 인가되고, 이들의 게이트 전극(102P)에 게이트 오프(OFF) 신호가 인가된다면 이들은 채널 영역(A)에 수광된 광량에 따라 서로 다른 누설 전류를 발생시키게 된다. Referring to the operation of the light emitting fingerprint recognition panel 100, since the ridge portion of the fingerprint is in contact with the upper surface of the unit light emitting / receiving pixel on the left side, a large amount of light emitted from the light emitting element 112L causes The light is reflected by the dermis inside the ridge and received in the channel region A of the phototransistor 113P constituting the light receiving portion. On the other hand, in the unit light-receiving pixel on the right side, there is a slight gap between the upper surface and the valleys V of the fingerprint, so that only a relatively small amount of light emitted from the light-emitting element is received by the photo transistor PT of the pixel. do. If the same input voltage is applied to the source or drain electrode 103P of the photo transistor PT of each pixel during light emission, and the gate OFF signal is applied to their gate electrode 102P, they are the channel region A. Different leakage currents are generated depending on the amount of light received.
이와 같이, 발광 지문 인식 패널(100)은 각각의 단위 발광-수광 화소에서 발광 및 반사를 거쳐 수광된 광량에 따른 전기적 신호를 검출하여 지문 패턴의 이미지 정보를 제공할 수 있다. 본 발명에 따른 발광 지문 인식 패널(100)에서는 각각의 단위 발광-수광 화소마다 발광 소자(112L)와 수광 소자인 포토 트랜지스터(113P)가 마련되어 있어, 발광, 반사 및 수광에 이르는 광경로가 짧다. 따라서, 인접 화소 영역으로부터의 영향 없이 해당 단위 화소에 접촉된 지문 부분에 대한 정확한 검출이 가능하다. As described above, the light emitting fingerprint recognition panel 100 may detect the electrical signal according to the amount of light received through the light emission and the reflection in each unit light-receiving pixel, and provide image information of the fingerprint pattern. In the light-emitting fingerprint recognition panel 100 according to the present invention, the light emitting element 112L and the phototransistor 113P serving as the light receiving element are provided for each unit light-receiving pixel, so that light paths leading to light emission, reflection, and light reception are short. Therefore, accurate detection of the fingerprint portion in contact with the corresponding unit pixel is possible without the influence from the adjacent pixel region.
한편, 상기 발광 소자(112L)와 상기 수광부를 구성하는 포토 트랜지스터(113P)는 발광 파장 대역과 수광 감도가 높은 파장 대역이 서로 중첩하도록 튜닝될 수 있다. 이러한 튜닝은 발광 소자의 발광층을 구성하는 물질과, 포토 트랜지스터의 채널 영역을 구성하는 물질이나 적층 구조 등을 조절하는 방식으로 이루어질 수 있다. On the other hand, the light emitting element 112L and the phototransistor 113P constituting the light receiving unit may be tuned such that the light emission wavelength band and the wavelength band having high light receiving sensitivity overlap each other. Such tuning may be performed by adjusting a material constituting the light emitting layer of the light emitting device, a material constituting the channel region of the photo transistor, a stacked structure, or the like.
상기 발광 소자(112L)는 예컨대 애노드 전극인 하부 전극(151) 및 캐소드 전극인 상부 전극(153)의 적어도 일부가 투명 전극으로 구성되고, 그 사이에 전계 발광층(152)이 배치된 유기발광다이오드(OLED) 또는 양자점 발광다이오드(QLED)일 수 있다. 이하에서는 전계 발광층(152)에 상기 하부 전극(151)과 상부 전극(153) 사이에 구동 전류가 흐를 때 청색 계열의 빛을 방출하는 유기 전계 발광 물질이 채용된 예를 들어 설명한다. 상기 전계 발광층(152)은 포토 트랜지스터(113P)의 광 반응성이 높은 파장 대역의 빛을 방출하는 것으로, 내구성을 담보할 수 있는 것이면 채용될 수 있다.For example, the light emitting device 112L includes an organic light emitting diode having at least a portion of the lower electrode 151 as an anode electrode and the upper electrode 153 as a cathode electrode as a transparent electrode, and an electroluminescent layer 152 disposed therebetween. OLED) or quantum dot light emitting diode (QLED). Hereinafter, an example in which an organic electroluminescent material emitting blue light is employed when the driving current flows between the lower electrode 151 and the upper electrode 153 in the electroluminescent layer 152 will be described. The electroluminescent layer 152 emits light of a wavelength band having high photoreactivity of the phototransistor 113P, and may be employed as long as it can ensure durability.
상기 발광 소자(112L)의 애노드 전극인 하부 전극(151)은 스위칭 트랜지스터(112S)의 소스/드레인 전극(103S) 중 어느 한쪽에 컨택홀(104)을 통해 연결되어, 상기 발광 스위치(111)의 제어에 따른 구동 전류를 공급받는다. 상기 하부 전극(151)은 패터닝된 투명 전극일 수 있다. 본 도면에서는 상기 하부 전극(151)이 상기 발광 스위치(111)의 상부에 배치되어 있으나 다른 위치에 배치될 수도 있다. 한편, 상기 발광 소자(112L)의 캐소드 전극인 상부 전극(153)은 발광 지문 인식 패널(100) 상부의 전면에 형성될 수도 있다. 상기 상부 전극(153) 위에는 봉지층(Encapsulation layer,124)이 형성될 수 있다. The lower electrode 151, which is the anode electrode of the light emitting element 112L, is connected to one of the source / drain electrodes 103S of the switching transistor 112S through the contact hole 104, and thus, The drive current according to the control is supplied. The lower electrode 151 may be a patterned transparent electrode. Although the lower electrode 151 is disposed above the light switch 111 in this figure, it may be disposed at another position. Meanwhile, the upper electrode 153, which is a cathode of the light emitting device 112L, may be formed on the front surface of the light emitting fingerprint recognition panel 100. An encapsulation layer 124 may be formed on the upper electrode 153.
한편, 상기 포토 트랜지스터(113P)와 상기 발광 스위치(111)는 각각의 채널 영역을 구성하는 활성층으로서 산화물 반도체 활성층(130,140)을 가지는 것이 바람직하다. 이 경우, 이들은 상기 산화물 반도체 활성층(130,140)을 제외하고는 전체적으로 유사한 구조를 갖는다. 이를 통해 상기 포토 트랜지스터(113P)와 상기 발광 스위치(111)를 제조하는 공정을 단순화할 수 있다. 상기 포토 트랜지스터(PT,113P)와 상기 발광 스위치(SW,111)는 각각 서로 동일한 층에 형성된 게이트 전극(102P,102S)과 게이트 절연층(121), 그리고 소스 및 드레인 전극(103P,103S)을 갖는다. 상기 포토 트랜지스터(PT,113P)와 스위칭 트랜지스터인 상기 발광 스위치(SW,111)의 위에는 투명 절연성의 보호막(122)이 형성되고, 발광 소자(112L)가 없는 부분의 높이 차를 보상하는 투명 절연성의 평탄화막(123)이 형성될 수 있다. Meanwhile, the photo transistor 113P and the light emitting switch 111 preferably have oxide semiconductor active layers 130 and 140 as active layers constituting respective channel regions. In this case, they have a similar structure as a whole except for the oxide semiconductor active layers 130 and 140. As a result, a process of manufacturing the phototransistor 113P and the light emitting switch 111 may be simplified. The phototransistors PT and 113P and the light emitting switches SW and 111 may include the gate electrodes 102P and 102S, the gate insulating layer 121, and the source and drain electrodes 103P and 103S formed on the same layer, respectively. Have A transparent insulating protective film 122 is formed on the phototransistors PT and 113P and the light emitting switch SW and 111 which are switching transistors, and a transparent insulating layer compensating for the height difference between the portions without the light emitting element 112L. The planarization layer 123 may be formed.
여기서 투명 절연성의 게이트 절연층(121), 보호막(122), 평탄화막(123), 및 봉지층(124) 등은 일반적으로 OLED 디스플레이 패널에 적용되는 소재로 형성될 수 있다. 한편, 게이트 전극(102P,102S) 및 소스/드레인 전극(103P,103S)과 도시되지 않은 게이트 배선이나 리드 아웃 배선 등은 금속 박막 패턴으로 형성될 수도 있고, ITO, IZO 등의 투명 도전성 박막 패턴으로 형성될 수도 있다. 또한, 상기 발광 스위치(SW,111)의 채널 영역 상부에는 스위칭 동작의 안정성 확보를 위해 빛을 차단하는 차광막(155)이 더 구비될 수 있다. 한편, 게이트 전극과 게이트 배선이 금속 박막 패턴으로 형성되는 경우에는 게이트 전극이 채널 영역으로 유입되는 빛을 차단하는 역할을 할 수 있으므로, 스위칭 트랜지스터의 경우 게이트 전극의(102S) 폭을 반도체 활성층(140)의 폭보다 넓게 한다거나, 상기 반도체 활성층의 상부에도 별도의 상부 게이트 전극을 갖는 소위 더블 게이트 구조의 적용도 스위칭 안정성 확보에 도움이 될 수 있다. The transparent insulating gate insulating layer 121, the passivation layer 122, the planarization layer 123, and the encapsulation layer 124 may be formed of a material generally applied to an OLED display panel. On the other hand, the gate electrodes 102P and 102S and the source / drain electrodes 103P and 103S and the gate wirings and lead-out wirings not shown may be formed in a metal thin film pattern, or may be formed of a transparent conductive thin film pattern such as ITO or IZO. It may be formed. In addition, a light shielding film 155 may be further provided on the channel region of the light emitting switch SW 111 to block light in order to secure stability of the switching operation. On the other hand, when the gate electrode and the gate wiring are formed in a metal thin film pattern, the gate electrode may serve to block light flowing into the channel region, and thus, in the case of the switching transistor, the width of the gate electrode 102S may be the semiconductor active layer 140. Or a double gate structure having a separate upper gate electrode on the upper surface of the semiconductor active layer may also help to secure switching stability.
상기 포토 트랜지스터(PT,113P)의 산화물 반도체 활성층(130)과 상기 스위칭 트랜지스터(SW,111)의 산화물 반도체 활성층(140)은 상기 게이트 절연층(121) 위에, 그리고 상기 소스 및 드레인 전극(103P,103S)의 아래에 배치된다는 점에서는 공통되나, 그 층상 구조에 차이가 있다. 상기 발광 스위치(SW,111)의 산화물 반도체 활성층(140)은 제 1 산화물 반도체층으로 이루어진 단층 구조라면, 포토 트랜지스터(113P)의 산화물 반도체 활성층(130)은 제 1 산화물 반도체층을 포함하되, 그와 다른 조성의 산화물 반도체 물질층인 제 2 산화물 반도체층을 포함하는 이중층 구조 또는 3중층 구조 등 다층 구조로 이루어질 수 있다. The oxide semiconductor active layer 130 of the photo transistors PT and 113P and the oxide semiconductor active layer 140 of the switching transistor SW and 111 are disposed on the gate insulating layer 121 and the source and drain electrodes 103P, It is common in that it is arrange | positioned under 103S), but there exists a difference in the layer structure. If the oxide semiconductor active layer 140 of the light emitting switch SW 111 has a single layer structure composed of a first oxide semiconductor layer, the oxide semiconductor active layer 130 of the phototransistor 113P includes a first oxide semiconductor layer. It may have a multilayer structure such as a double layer structure or a triple layer structure including a second oxide semiconductor layer which is an oxide semiconductor material layer having a different composition.
좀 더 구체적인 예를 들어 설명하면, 상기 발광 스위치(111)를 구성하는 스위칭 트랜지스터의 산화물 반도체 활성층(140)은 제 1 산화물 반도체층으로서 AIZTO 즉, Al:InZnSnO의 단일층으로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 포토 트랜지스터(PT,113P)의 산화물 반도체 활성층(130)은 상기 AIZTO 층과 게이트 절연층(121) 사이에 제 2 산화물 반도체층으로서 IZO 즉, InZnO층이 개입된 2중층 구조이거나, AIZTO층들 사이에 IZO층이 샌드위치 형태로 적층된 3중층 구조로 형성될 수 있다. 이러한 경우, 상기 포토 트랜지스터(PT,113P)는 380nm 내지 590nm의 파장 대역, 좀 더 구체적으로는 약 473nm 정도의 파장의 청색광에 대해 높은 감도를 나타낸다. 따라서, 이 경우 전술한 투명 발명 소자(112L)를 구성하는 전계 발광층(152)에도 청색 내지 녹색 계열, 좀 더 바람직하게는 380nm 내지 590nm의 파장 대역의 빛을 주로 방출하는 유기전계발광 물질을 채용할 수 있다. For example, the oxide semiconductor active layer 140 of the switching transistor constituting the light emitting switch 111 may be formed of a single layer of AIZTO, that is, Al: InZnSnO, as the first oxide semiconductor layer. In addition, the oxide semiconductor active layer 130 of the phototransistors PT and 113P may have a double layer structure in which an IZO, that is, an InZnO layer is interposed between the AIZTO layer and the gate insulating layer 121, as the second oxide semiconductor layer. The IZO layer may be formed in a triple layer structure in which sandwiches are stacked between the layers. In this case, the photo transistors PT and 113P exhibit high sensitivity to blue light having a wavelength band of about 380 nm to 590 nm, more specifically, about 473 nm. Therefore, in this case, the electroluminescent layer 152 constituting the transparent invention element 112L may employ an organic electroluminescent material that mainly emits light in a wavelength band of blue to green series, more preferably 380 nm to 590 nm. Can be.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 발광 지문 인식 패널에서 수광부를 구성하는 포토 트랜지스터의 특성을 나타내는 그래프이다.7 is a graph illustrating characteristics of a photo transistor constituting a light receiving unit in a light emitting fingerprint recognition panel according to an embodiment of the present invention.
본 그래프는 포토 트랜지스터(PT)의 반도체 채널 영역에서 게이트 절연층상에 제 2 산화물 반도체층으로서 IZO 층을형성하고, 그 위에 제 1 산화물 반도체층으로서 AIZTO 층을형성한 이중층 구조인 경우의 전기적 특성을 보인다. 이 경우 포토 트랜지스터(PT)는 어둠 속에서는 일반적인 스위칭 트랜지스터와 같은 특성 커브(실선 커브 참조)를 보이나, 채널 영역에 빛이 조사되면(본 그래프는 473nm 파장의 빛이 1 mW/cm2의 세기로 조사된 것임) 전기 전도도가 확연히 증가함(일점쇄선 커브 참조)을 보인다. The graph shows the electrical characteristics in the case of the double layer structure in which the IZO layer is formed as the second oxide semiconductor layer on the gate insulating layer in the semiconductor channel region of the photo transistor PT and the AIZTO layer is formed thereon as the first oxide semiconductor layer. see. In this case, the photo transistor PT shows the same characteristic curve (see solid curve) as in the dark in the dark, but when light is irradiated to the channel region (in this graph, light of 473 nm wavelength is irradiated at an intensity of 1 mW / cm 2). Electrical conductivity is significantly increased (see dashed line curve).
여기서 한 가지 유의해야 할 점은 상기 포토 트랜지스터(PT)가 473nm 파장대의 빛에 노출된 후에는 빛이 없어지더라도 노출 전보다 문턱 전압이 낮아지는 현상을 보인다는 점(점선 커브 참조)인데, 이러한 문턱 전압 감소는 게이트 전극에 문턱 전압 이상의 펄스 신호를 약 10ns 정도 인가해 줌으로써 해소될 수 있음이 확인되었다.One thing to note here is that after the photo transistor PT is exposed to light in the wavelength range of 473 nm, the threshold voltage is lower than before exposure (see the dotted curve). It was confirmed that the reduction can be solved by applying a pulse signal above the threshold voltage to the gate electrode by about 10 ns.
한편, 이때 제 1 산화물 반도체층, 즉 AIZTO 단층 구조(두께 30nm)의 채널 영역을 갖는 스위칭 트랜지스터는 별도로 도시되진 않았으나, 채널 영역에 빛이 조사되는지 여부와 관계없이 본 그래프에서 실선으로 표시된 Dark_Vds 10V 조건의 특성 커브와 유사한 형태의 전형적인 트랜지스터 특성 커브를 나타낸다. In this case, the first oxide semiconductor layer, that is, a switching transistor having a channel region having an AIZTO single layer structure (thickness of 30 nm) is not separately illustrated, but the Dark_Vds 10V condition indicated by a solid line in this graph regardless of whether light is irradiated to the channel region. A typical transistor characteristic curve in a form similar to the characteristic curve of FIG.
도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 발광 지문 인식 패널을 이용하여 지문 이미지 스캐닝하는 구동회로의 한 예를 보이고, 도 9는 상기 도 8의 구동회로를 이용하여 1 프레임의 지문 이미지를 획득하는 과정을 개략적으로 보인다. FIG. 8 illustrates an example of a driving circuit for scanning a fingerprint image using a light emitting fingerprint recognition panel according to an embodiment of the present invention, and FIG. 9 illustrates obtaining a fingerprint image of one frame using the driving circuit of FIG. 8. The process is outlined.
본 실시예에서 게이트 구동부(120P)는 그와 연결된 다수의 게이트 배선(102)에 프로그래시브 스캔(Progressive Scan) 방식의 게이트 온(ON) 신호를 인가하는 것일 수 있다. 이 경우, 데이터 구동부(130C)는 열(column) 단위로 상기 발광부(112) 및 상기 수광부(113)를 온(ON) 시키거나 오프(OFF) 시키는 데이터 신호를 제공할 수 있다. 먼저, 도 8에 도시된 바와 같이, 홀수 번째 데이터 배선(103(O))에 발광부(112) 및 수광부(113)를 온(ON) 시키는 신호가 인가되고, 짝수 번째 데이터 배선(103(E))에 이들을 오프(OFF) 시키는 신호가 인가된 상태에서 상기 게이트 구동부(120P)가 1차 프로그래시브 스캐닝(SP1)을 수행하여, 도 9의 (a)에 도시된 바와 같이, 홀수 번째 열(C(O))의 화소들에 대한 1/2 부분 프레임의 지문 인식 데이터를 획득한다. 그런 다음, 데이터 구동부(130C)에서 위와 반대의 데이터 신호를 인가하면서 2차 프로그래시브 스캐닝(SP2)을 수행하여, 도 9의 (b)에 도시된 것과 같이 짝수 번째 열(C(E))의 화소들에 대한 2/2 부분 프레임의 지문 인식 데이터를 획득할 수 있다. In the present exemplary embodiment, the gate driver 120P may apply a progressive scan gate on signal to a plurality of gate lines 102 connected thereto. In this case, the data driver 130C may provide a data signal to turn on or off the light emitting unit 112 and the light receiving unit 113 in a column unit. First, as shown in FIG. 8, a signal for turning ON the light emitting unit 112 and the light receiving unit 113 is applied to the odd data line 103 (O), and the even data line 103 (E). The gate driver 120P performs the first progressive scanning SP1 in a state where a signal for turning them off is applied to the odd-numbered column, as shown in FIG. Fingerprint recognition data of 1/2 partial frame for the pixels of (C (O)) is obtained. Then, the data driver 130C performs the second progressive scanning SP2 while applying the data signal opposite to the above, and the even-numbered column C (E) as shown in FIG. 9 (b). Fingerprint identification data of a 2/2 partial frame with respect to the pixels may be obtained.
바꿔 말하면, 발광 지문 인식 패널을 구성하는 다수의 단위 화소를 홀수 열(C(O)) 그룹과 짝수 열(C(E))의 2 개 그룹으로 나누고, 각 그룹에 대해 2차례의 부분 프레임 스캐닝을 수행함으로써 전체 프레임에 대한 정확도 높은 지문 인식 데이터를 획득할 수 있다. In other words, the plurality of unit pixels constituting the light-emitting fingerprint recognition panel is divided into two groups of odd column (C (O)) and even column (C (E)), and two partial frame scanning for each group By performing the operation, it is possible to obtain accurate fingerprint recognition data for the entire frame.
도 10은 본 발명의 한 실시예에 따른 발광 지문 인식 패널을 이용하여 지문 이미지 스캐닝하는 구동 회로의 다른 한 예를 보이고, 도 11은 상기 도 10의 구동회로를 이용하여 1 프레임의 지문 이미지를 획득하는 과정을 개략적으로 보인다. FIG. 10 shows another example of a driving circuit for scanning a fingerprint image using a light emitting fingerprint recognition panel according to an embodiment of the present invention, and FIG. 11 obtains a fingerprint image of one frame using the driving circuit of FIG. The process is outlined.
본 실시예에서 게이트 구동부(120I)는 그와 연결된 다수의 게이트 배선(102)에 인터레이스 스캔(Interlaced Scan) 방식의 게이트 온(ON) 신호를 인가하는 것일 수 있다. 일 예로 도 10의 홀수 번째 게이트 배선(102(O))들에 대해서 위에서부터 아래로 순차적으로 게이트 온(ON) 신호를 인가하여, 도 11의 (a)와 같이 홀수 번째 행(R(O))의 화소들에 대한 1/2 부분 프레임의 지문 인식 데이터를 획득하고, 그런 다음 짝수 번째 게이트 배선(102(E))들에 대해 순차적으로 게이트 온(ON) 신호를 인가하여, 도 11의 (b)와 같이 짝수 번째 행(R(E))의 화소들에 대한 2/2 부분 프레임의 지문 인식 데이터를 획득할 수 있다. In the present exemplary embodiment, the gate driver 120I may apply an interlaced scan gate ON signal to a plurality of gate lines 102 connected thereto. For example, the gate-on signal is sequentially applied from the top to the bottom of the odd-numbered gate lines 102 (O) of FIG. 10, and the odd-numbered rows R (O) as shown in FIG. 11A. The fingerprint recognition data of the half partial frame for the pixels of) is obtained, and then the gate ON signal is sequentially applied to the even-numbered gate lines 102 (E), thereby to obtain the ( As shown in b), fingerprint identification data of 2/2 partial frames of pixels in even-numbered rows R (E) may be obtained.
바꿔 말하면, 발광 지문 인식 패널을 구성하는 다수의 단위 화소를 홀수 행(R(O)) 그룹과 짝수 행(R(E))의 2 개 그룹으로 나누고, 각 그룹에 대해 2차례의 부분 프레임 스캐닝을 수행함으로써 전체 프레임에 대한 정확도 높은 지문 인식 데이터를 획득할 수 있다. In other words, the plurality of unit pixels constituting the light-emitting fingerprint recognition panel is divided into two groups of odd row (R (O)) and even row (R (E)), and two partial frame scanning for each group By performing the operation, it is possible to obtain accurate fingerprint recognition data for the entire frame.
도 12는 본 발명의 한 실시예에 다른 발광 지문 인식 패널을 이용하여 1 프레임의 지문 이미지를 스캐닝하는 과정의 다른 예를 보인다. 12 shows another example of a process of scanning a fingerprint image of one frame by using a light emitting fingerprint recognition panel according to an embodiment of the present invention.
본 실시예에 따른 발광 지문 인식 패널의 구동 회로부는 상기 발광 지문 인식 패널을 구성하는 다수의 단위 화소를 홀수 행(R(O))과 짝수 행(R(E)), 그리고 홀수 열(C(O))과 짝수 열(C(E))의 4가지 조합에 따른 4 개의 그룹으로 나누고, 각 그룹에 대해 1/4 내지 4/4 부분 프레임 스캐닝을 순차적으로 수행할 수 있다. 그 결과, 어느 하나의 부분 프레임 내에서는 어느 하나의 단위 발광-수광 화소가 발광되는 경우 상기 하나의 단위 발광-수광 화소와 적어도 행 방향 및 열 방향으로 인접한 단위 발광-수광 화소는 발광되지 않으므로, 인접 단위 화소로부터의 광 간섭이 배제된 정확도 높은 지문 인식 데이터를 획득할 수 있다. The driving circuit unit of the light-emitting fingerprint recognition panel according to the present embodiment includes a plurality of unit pixels constituting the light-emitting fingerprint recognition panel in odd rows R (O), even rows R (E), and odd columns C ( O)) and four groups according to four combinations of even columns C (E), and 1/4 to 4/4 partial frame scanning may be sequentially performed for each group. As a result, when any one unit light-receiving pixel emits light in any one partial frame, the unit light-receiving pixel adjacent to the one unit light-receiving pixel at least in the row direction and the column direction does not emit light, and thus is adjacent to each other. Accurate fingerprint identification data without optical interference from unit pixels may be obtained.
도 13은 본 발명의 한 실시예에 따른 발광 지문 인식 패널에서 발광부의 파장에 따른 광량 분포와 수광부의 파장에 따른 감도 분포의 관계를 보인다.FIG. 13 illustrates a relationship between a light amount distribution according to a wavelength of a light emitting unit and a sensitivity distribution according to a wavelength of a light receiving unit in a light emitting fingerprint recognition panel according to an exemplary embodiment of the present invention.
먼저, 도 13의 (a)를 살펴보면, 아래쪽 그래프는 어느 단위 발광-수광 화소에서 발광부의 발광 파장에 따른 광 세기 분포를 나타내고, 위쪽 그래프는 동일한 단위 발광-수광 화소에서 그 수광부의 수광 파장에 대한 감도 분포를 나타낸다. 여기서, 상기 발광부는 그 발광 피크 파장(WPL)이 동일 단위 화소 내의 수광부의 감도 반치폭, 즉 최대 감도(SM)의 절반(SH) 이상의 감도를 나타내는 파장 범위(W1~W2) 내에 속하도록 튜닝될 수 있다. 한편, 도 13의 (b)에 도시된 예와 같이, 수광부에서 최대 감도를 나타내는 감도 피크 파장(WPS)이 그에 대응되는 발광부의 광 세기 반치폭, 즉 발광 피크 파장을 중심으로 최대 광 세기(LM)의 절반(LH) 이상의 광 세기를 나타내는 파장 범위(W3~W4) 내에 속하도록 튜닝될 수도 있다. 이러한 발광부와 수광부 사이의 파장 대역 튜닝은 상기 발광부 및 수광부를 이루는 물질의 조성이나 박막의 두께 등의 다양한 파라미터를 조정함으로써 이루어질 수 있다. First, referring to FIG. 13A, the lower graph shows the light intensity distribution according to the light emission wavelength of a light emitting unit in a unit light-receiving pixel, and the upper graph shows the light receiving wavelength of the light receiving unit in the same unit light-receiving pixel. Sensitivity distribution. Here, the light emitting part has a light emission peak wavelength W PL within a wavelength range W 1 to W 2 in which the light emission part has a half width at half sensitivity of the light receiving part in the same unit pixel, that is, a sensitivity at least half S H of the maximum sensitivity S M. Can be tuned to belong. On the other hand, as shown in (b) of FIG. 13, the maximum wavelength of the light intensity (L) of the light intensity of the light emitting part corresponding to the maximum peak intensity (W PS ) indicating the maximum sensitivity in the light receiving portion, that is, the peak emission wavelength L It may be tuned to fall within a wavelength range W 3 -W 4 that represents light intensity of more than half L H of M ). The wavelength band tuning between the light emitting part and the light receiving part may be performed by adjusting various parameters such as the composition of the material constituting the light emitting part and the light receiving part or the thickness of the thin film.
<부호의 설명><Description of the code>
100: 발광 지문 인식 패널100: luminous fingerprint recognition panel
101: 절연성 기판 102: 게이트 배선101: insulating substrate 102: gate wiring
103: 데이터 배선 110: 단위 발광-수광 화소103: data wiring 110: unit light emission-receiving pixel
111: 발광 스위칭부 112: 발광부111: light emitting switching unit 112: light emitting unit
113: 수광부 120P, 120I: 게이트 구동부113: light receiving unit 120P, 120I: gate driver
130, 130N, 130C: 데이터 구동부130, 130N, 130C: data driver
본 발명은 평판형의 지문 인식 센서 패널 및 상기 패널과 평판형 디스플레이 장치가 결합된 장치에 관한 것으로서, 휴대용 정보통신기기, 자동차용 정보 디스플레이 장치 또는 금융 거래용 기기 정보의 표시와 지문인식이 필요한 다양한 분야에 이용될 수 있다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a flat panel fingerprint sensor panel and a device in which the panel and the flat panel display device are combined. The present invention relates to a portable information communication device, a vehicle information display device, or a financial transaction device. It can be used in the field.

Claims (20)

  1. 절연성 기판; 및,Insulating substrates; And,
    상기 절연성 기판상에 매트릭스 형태로 배열된 다수의 단위 발광-수광 화소를 포함하고,A plurality of unit light-emitting pixels arranged in a matrix form on the insulating substrate,
    상기 단위 발광-수광 화소는, The unit light-emitting pixel is,
    발광 소자를 갖는 발광부;A light emitting unit having a light emitting element;
    상기 발광부의 동작을 제어하는 발광 스위칭부; 및,A light emission switching unit controlling an operation of the light emitting unit; And,
    상기 발광부에서 방출되어 지문에 반사된 광을 수광하는 광센서 소자를 갖는 수광부를 포함하는,It includes a light receiving portion having an optical sensor element for receiving the light emitted from the light emitting portion reflected on the fingerprint,
    발광 지문 인식 패널.Luminous fingerprint identification panel.
  2. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 절연성 기판은 투명 절연성 기판이고, 상기 발광 소자 및 상기 수광부는 적어도 일부가 투명한, 발광 지문 인식 패널.The insulating substrate is a transparent insulating substrate, the light emitting element and the light receiving portion, at least part of the transparent fingerprint recognition panel.
  3. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 단위 발광-수광 화소 내의 상기 발광부의 발광 중에 지문 에 반사되어 상기 수광부에 입사한 광에 따른 신호를 검출하는 구동회로부를 더 포함하는, 발광 지문 인식 패널.And a driving circuit unit for detecting a signal according to light incident on the light receiving unit while being reflected by a fingerprint during light emission of the light emitting unit in the unit light-receiving pixel.
  4. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 단위 발광-수광 화소 내의 상기 발광부에서 상대적으로 높은 광 세기를 보이는 발광 파장의 범위와 상기 수광부에서 상대적으로 높은 감도를 보이는 수광 파장의 범위가 서로 중첩되는, 발광 지문 인식 패널.And a range of light emission wavelengths showing relatively high light intensity at the light emitting portion in the unit light-receiving pixel and a range of light receiving wavelengths showing relatively high sensitivity at the light receiving portion overlap each other.
  5. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein
    상기 발광부에서 발광 피크 파장은 상기 수광부의 감도 반치폭 범위 내에 속하는, 발광 지문 인식 패널.The light emission peak wavelength in the light emitting portion falls within the sensitivity half-width range of the light receiving portion.
  6. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein
    상기 수광부에서 최대 감도를 보이는 감도 피크 파장은 상기 발광부의 광 세기 반치폭 범위 내에 속하는, 발광 지문 인식 패널.And a sensitivity peak wavelength exhibiting maximum sensitivity at the light receiving portion falls within a light intensity half width range of the light emitting portion.
  7. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 수광부는 적어도 일부가 투명한 포토 트랜지스터를 포함하는, 발광 지문 인식 패널.The light-receiving unit includes a photo transistor at least partially transparent.
  8. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein
    상기 포토 트랜지스터는 투명한 산화물 반도체 활성층을 포함하고, 380nm 내지 590nm 파장 대역의 빛을 받으면 상기 산화물 반도체 활성층이 활성화되어 전도체 특성을 보이는, 발광 지문 인식 패널.The phototransistor includes a transparent oxide semiconductor active layer, and when the light of the wavelength range of 380nm to 590nm is activated, the oxide semiconductor active layer is activated, the light emitting fingerprint recognition panel.
  9. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein
    상기 포토 트랜지스터는 투명한 산화물 반도체 활성층을 포함하고, 상기 산화물 반도체 활성층은 청색광에 의해 활성화되며,The photo transistor includes a transparent oxide semiconductor active layer, the oxide semiconductor active layer is activated by blue light,
    상기 투명한 발광소자는 청색광 또는 녹색광을 방출하는 유기 발광 다이오드인, 발광 지문 인식 패널.The transparent light emitting device is a light emitting fingerprint recognition panel, which is an organic light emitting diode emitting blue light or green light.
  10. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 발광부는 유기 발광 다이오드(OLED), 양자점 발광 다이오드(QLED) 또는 마이크로 발광 다이오드(micro LED)를 포함하는, 발광 지문 인식 패널.The light emitting unit includes an organic light emitting diode (OLED), a quantum dot light emitting diode (QLED) or a micro light emitting diode (micro LED).
  11. 절연성 기판;Insulating substrates;
    상기 절연성 기판상에 제 1 방향으로 연장된 다수의 게이트 배선;A plurality of gate wires extending in a first direction on the insulating substrate;
    상기 게이트 배선 상에 절연층을 사이에 두고 상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향으로 연장된 다수의 데이터 배선;A plurality of data lines extending in a second direction crossing the first direction with an insulating layer interposed therebetween on the gate lines;
    상기 다수의 게이트 배선과 상기 다수의 데이터 배선의 교차점에 대응되도록 배치된 다수의 단위 발광-수광 화소; 및,A plurality of unit light-emitting pixels arranged to correspond to intersections of the plurality of gate lines and the plurality of data lines; And,
    상기 다수의 게이트 배선과 연결된 게이트 구동부 및 상기 다수의 데이터 배선과 연결된 데이터 구동부를 갖는 구동 회로부를 포함하고,A driving circuit unit having a gate driver connected to the plurality of gate wires and a data driver connected to the plurality of data wires,
    상기 단위 발광-수광 화소는,The unit light-emitting pixel is,
    발광 소자를 갖는 발광부;A light emitting unit having a light emitting element;
    상기 게이트 배선 및 상기 데이터 배선에 각각 연결되고 이들에 인가된 전기적 신호에 따라 상기 발광부의 동작을 제어하는 발광 스위칭부; 및,A light emission switching unit connected to the gate line and the data line and controlling an operation of the light emitting unit according to an electrical signal applied thereto; And,
    광센서 소자를 가지고, 상기 광센서 소자는 상기 발광 소자의 발광 중에 지문에 반사되어 입사한 광에 따른 신호를 상기 데이터 배선을 통해 제공하는, 수광부를 포함하는,And a light sensor element, the light sensor element including a light receiving unit for providing a signal according to the light incident upon reflection of a fingerprint during light emission of the light emitting element through the data line;
    발광 지문 인식 패널.Luminous fingerprint identification panel.
  12. 제 11 항에 있어서, The method of claim 11,
    상기 절연성 기판은 투명 절연성 기판이고, 상기 발광 소자 및 상기 수광부는 적어도 일부가 투명한, 발광 지문 인식 패널.The insulating substrate is a transparent insulating substrate, the light emitting element and the light receiving portion, at least part of the transparent fingerprint recognition panel.
  13. 제 11 항에 있어서, The method of claim 11,
    상기 게이트 배선 및 상기 데이터 배선은 투명 전도성 소재로 형성된, 발광 지문 인식 패널.And the gate line and the data line are formed of a transparent conductive material.
  14. 제 11 항에 있어서,The method of claim 11,
    상기 수광부는, 상기 광센서 소자에 입사한 광에 따른 누설 전류를 신호로서 상기 데이터 배선을 통해 상기 데이터 구동부에 제공하는, 발광 지문 인식 패널. And the light receiving unit provides a leakage current according to light incident on the optical sensor element as the signal to the data driver through the data line.
  15. 제 11 항에 있어서,The method of claim 11,
    상기 구동회로부는,The driving circuit unit,
    상기 다수의 단위 발광-수광 화소를 N개(N은 2 이상의 자연수)의 그룹으로 나누고, 각 그룹에 속한 상기 다수의 단위 발광-수광 화소에 대하여 N개의 부분 프레임 스캐닝을 수행하는, 발광 지문 인식 패널. And dividing the plurality of unit light-emitting pixels into groups of N (N is a natural number of two or more), and performing N partial frame scanning on the plurality of unit light-emitting pixels belonging to each group. .
  16. 제 15 항에 있어서,The method of claim 15,
    상기 N개의 그룹은 홀수 열 그룹과 짝수 열 그룹 또는 홀수 행 그룹과 짝수 행 그룹으로 구성된, 발광 지문 인식 패널.Wherein the N groups are composed of an odd column group and an even column group or an odd row group and an even row group.
  17. 제 15 항에 있어서,The method of claim 15,
    상기 구동 회로부는, The driving circuit unit,
    하나의 부분 프레임 내에서 어느 하나의 단위 발광-수광 화소가 발광되는 경우 상기 하나의 단위 발광-수광 화소와 적어도 행 방향 및 열 방향으로 인접한 단위 발광-수광 화소는 발광되지 않도록 하는, 발광 지문 인식 패널.A light-emitting fingerprint recognition panel which prevents light emission of unit light-receiving pixels adjacent to one unit light-receiving pixel at least in a row direction and a column direction when the unit light-receiving pixel is emitted in one partial frame. .
  18. 제 11 항에 있어서,The method of claim 11,
    상기 발광부는 유기 발광 다이오드(OLED), 양자점 발광 다이오드(QLED) 또는 마이크로 발광 다이오드(micro LED)를 포함하는, 발광 지문 인식 패널.The light emitting unit includes an organic light emitting diode (OLED), a quantum dot light emitting diode (QLED) or a micro light emitting diode (micro LED).
  19. 평판형 디스플레이 패널; 및,Flat panel display panels; And,
    상기 평판형 디스플레이 패널에서 화상이 표시되는 표면 측에 배치되는 것으로, 절연성 기판과, 상기 절연성 기판상에 매트릭스 형태로 배열된 다수의 단위 발광-수광 화소를 갖는, 발광 지문 인식 패널을 포함하고, A light emitting fingerprint recognition panel disposed on a surface side of an image display on the flat panel display panel, the light emitting fingerprint recognition panel having an insulating substrate and a plurality of unit light emitting / receiving pixels arranged in a matrix form on the insulating substrate;
    상기 단위 발광-수광 화소는, The unit light-emitting pixel is,
    발광 소자를 갖는 발광부;A light emitting unit having a light emitting element;
    상기 발광부의 동작을 제어하는 발광 스위칭부; 및,A light emission switching unit controlling an operation of the light emitting unit; And,
    상기 발광부에서 방출되어 지문에 반사된 광을 수광하는 광센서 소자를 갖는 수광부를 포함하는,It includes a light receiving portion having an optical sensor element for receiving the light emitted from the light emitting portion reflected on the fingerprint,
    지문 인식 디스플레이 장치.Fingerprint Display Device.
  20. 평판형 디스플레이 패널; 및,Flat panel display panels; And,
    상기 평판형 디스플레이 패널에서 화상이 표시되는 표면의 반대편에 배치되는 것으로, 절연성 기판과, 상기 절연성 기판상에 매트릭스 형태로 배열된 다수의 단위 발광-수광 화소를 갖는, 발광 지문 인식 패널을 포함하고, A light emitting fingerprint recognition panel disposed on an opposite side of a surface on which an image is displayed in the flat panel display panel, the light emitting fingerprint recognition panel having an insulating substrate and a plurality of unit light-receiving pixels arranged in a matrix form on the insulating substrate;
    상기 단위 발광-수광 화소는, The unit light-emitting pixel is,
    발광 소자를 갖는 발광부;A light emitting unit having a light emitting element;
    상기 발광부의 동작을 제어하는 발광 스위칭부; 및,A light emission switching unit controlling an operation of the light emitting unit; And,
    상기 발광부에서 방출되고 상기 평판형 디스플레이 패널을 투과하여 지문에 반사된 광을 수광하는 광센서 소자를 갖는 수광부를 포함하는,And a light receiving unit having an optical sensor element emitted from the light emitting unit and receiving the light reflected through the flat panel display panel and reflected on the fingerprint.
    지문 인식 디스플레이 장치.Fingerprint Display Device.
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