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KR20210086907A - 표시 장치 - Google Patents

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KR20210086907A
KR20210086907A KR1020190179953A KR20190179953A KR20210086907A KR 20210086907 A KR20210086907 A KR 20210086907A KR 1020190179953 A KR1020190179953 A KR 1020190179953A KR 20190179953 A KR20190179953 A KR 20190179953A KR 20210086907 A KR20210086907 A KR 20210086907A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light
disposed
layer
electrode
sensor
Prior art date
Application number
KR1020190179953A
Other languages
English (en)
Inventor
복승룡
백종인
서영석
유선미
이종현
곽진오
Original Assignee
삼성디스플레이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성디스플레이 주식회사 filed Critical 삼성디스플레이 주식회사
Priority to KR1020190179953A priority Critical patent/KR20210086907A/ko
Priority to US17/138,090 priority patent/US11543904B2/en
Priority to CN202011628355.7A priority patent/CN113130602A/zh
Publication of KR20210086907A publication Critical patent/KR20210086907A/ko
Priority to US18/084,288 priority patent/US12047761B2/en
Priority to US18/750,466 priority patent/US20240340589A1/en

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Abstract

표시 패널이 광을 감지하는 광 센서, 사람의 지문을 인식하는 정전 용량 방식의 지문 센서, 및 초음파를 감지하는 초음파 센서와 같은 센서 장치를 포함함으로써, 화상이 표시되는 표시 영역을 넓힐 수 있는 표시 장치에 관한 것이다. 표시 장치는 기판; 상기 기판 상에 배치되며, 박막 트랜지스터들을 포함하는 박막 트랜지스터층; 및 상기 박막 트랜지스터층 상에 배치되는 발광 소자층을 구비한다. 상기 발광 소자층은 광을 발광하기 위한 제1 발광 전극, 발광층, 및 제2 발광 전극을 갖는 발광 소자들; 광을 감지하기 위한 제1 수광 전극, 수광 반도체층, 및 제2 수광 전극을 갖는 수광 소자들; 및 상기 발광 소자들 각각의 발광 영역을 정의하기 위해 상기 제1 발광 전극 상에 배치되는 제1 뱅크를 포함한다. 상기 수광 소자들 각각은 상기 제1 뱅크 상에 배치된다.

Description

표시 장치{DISPLAY DEVICE}
본 발명은 표시 장치에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 영상을 표시하기 위한 표시 장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있다. 예를 들어, 표시 장치는 스마트폰, 디지털 카메라, 노트북 컴퓨터, 네비게이션, 및 스마트 텔레비전과 같이 다양한 전자기기에 적용되고 있다.
표시 장치는 화상을 표시하기 위한 표시 패널, 광을 감지하는 광 센서, 초음파를 감지하는 초음파 센서, 사람의 지문을 감지하는 지문 인식 센서 등을 포함할 수 있다. 표시 장치가 다양한 전자기기에 적용됨에 따라, 다양한 디자인을 갖는 표시 장치가 요구되고 있다. 예를 들어, 표시 장치에서 광 센서, 초음파 센서, 또는 지문 인식 센서와 같은 센서 장치를 제거함으로써, 화상을 표시하는 표시 영역을 넓힐 수 있는 표시 장치가 요구되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 표시 패널이 광을 감지하는 광 센서, 사람의 지문을 인식하는 정전 용량 방식의 지문 센서, 및 초음파를 감지하는 초음파 센서와 같은 센서 장치를 포함함으로써, 화상이 표시되는 표시 영역을 넓힐 수 있는 표시 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 표시 장치는 기판; 상기 기판 상에 배치되며, 박막 트랜지스터들을 포함하는 박막 트랜지스터층; 및 상기 박막 트랜지스터층 상에 배치되는 발광 소자층을 구비한다. 상기 발광 소자층은 광을 발광하기 위한 제1 발광 전극, 발광층, 및 제2 발광 전극을 갖는 발광 소자들; 광을 감지하기 위한 제1 수광 전극, 수광 반도체층, 및 제2 수광 전극을 갖는 수광 소자들; 및 상기 발광 소자들 각각의 발광 영역을 정의하기 위해 상기 제1 발광 전극 상에 배치되는 제1 뱅크를 포함한다. 상기 수광 소자들 각각은 상기 제1 뱅크 상에 배치된다.
상기 과제를 해결하기 위한 또 다른 실시예에 따른 표시 장치는 기판; 상기 기판 상에 배치되는 박막 트랜지스터를 포함하는 박막 트랜지스터층; 및 상기 박막 트랜지스터층 상에 배치되며, 광을 발광하기 위한 발광 소자들을 포함하는 발광 소자층을 구비한다. 상기 박막 트랜지스터층은 상기 박막 트랜지스터의 액티브층; 상기 액티브층 상에 배치되는 게이트 절연막; 상기 게이트 절연막 상에 배치되는 상기 박막 트랜지스터의 게이트 전극; 상기 게이트 전극 상에 배치되는 제1 층간 절연막; 및 상기 제1 층간 절연막 상에 배치되는 수광 소자를 포함한다.
상기 과제를 해결하기 위한 또 다른 실시예에 따른 표시 장치는 기판과 상기 기판의 일면 상에 배치되며 화상을 표시하는 표시층을 포함하는 표시 패널; 및 상기 기판의 일면의 반대면인 타면 상에 배치되며, 광을 감지하기 위한 광 센서를 구비한다. 상기 표시층은 광을 통과시키는 제1 핀 홀을 포함하며, 상기 광 센서는 상기 기판의 두께 방향에서 상기 제1 핀 홀과 중첩하는 수광 영역을 포함한다.
상기 과제를 해결하기 위한 또 다른 실시예에 따른 표시 장치는 표시 영역과 센서 영역을 포함하는 표시 패널; 및 상기 표시 패널의 일면 상에 배치되며, 상기 표시 패널의 두께 방향에서 상기 표시 패널의 센서 영역과 중첩하고, 광을 감지하기 위한 제1 광 센서를 구비한다. 상기 표시 영역과 상기 센서 영역 각각은 발광 영역들을 포함하고, 상기 표시 영역에서 발광 영역들의 단위 면적 당 개수는 상기 센서 영역에서 표시 화소들의 단위 면적 당 개수보다 많다.
상기 과제를 해결하기 위한 또 다른 실시예에 따른 표시 장치는 상면부와 상기 상면부의 일 측으로부터 연장된 제1 측면부를 포함하는 기판; 상기 기판의 상기 상면부와 상기 제1 측면부에서 상기 기판의 일면 상에 배치되며, 화상을 표시하기 위한 표시층; 상기 기판의 상기 상면부에서 상기 표시층 상에 배치되며, 센서 전극들을 포함하는 센서 전극층; 및 상기 기판의 상기 상면부에서 상기 기판의 일면의 반대면인 타면 상에 배치되는 광 센서를 구비한다.
상기 과제를 해결하기 위한 또 다른 실시예에 따른 표시 장치는 제1 표시 영역, 제2 표시 영역, 및 상기 제1 표시 영역과 상기 제2 표시 영역 사이에 배치되는 폴딩 영역을 포함하는 표시 패널; 및 상기 표시 패널의 일면 상에 배치되며, 광을 감지하기 위한 광 센서를 구비한다. 상기 표시 패널이 상기 폴딩 영역에서 폴딩되는 경우, 상기 제1 표시 영역과 상기 제2 표시 영역은 서로 마주보며, 상기 광 센서는 상기 제1 표시 영역의 센서 영역에 배치된다.
상기 과제를 해결하기 위한 또 다른 실시예에 따른 표시 장치는 기판 상에 배치되는 발광 소자들을 포함하는 표시층; 및 상기 표시층 상에 배치되는 센서 전극들과 지문 센서 전극들을 포함하는 센서 전극층을 구비한다. 상기 센서 전극들은 상기 지문 센서 전극들과 전기적으로 분리되며, 상기 지문 센서 전극들은 상기 센서 전극들 중 어느 하나의 센서 전극에 의해 둘러싸인다.
상기 과제를 해결하기 위한 또 다른 실시예에 따른 표시 장치는 기판 상에 배치되는 발광 소자들을 포함하는 표시층; 및 상기 표시층 상에 배치되며, 센서 전극들이 배치되는 터치 감지 영역들과 지문 센서 전극들이 배치되는 지문 감지 영역들을 포함하는 센서 전극층을 구비한다. 상기 지문 센서 전극들은 지문 구동 전극들과 지문 감지 전극들을 포함하며, 상기 지문 구동 전극들과 상기 지문 감지 전극들은 서로 다른 층에 배치된다.
상기 과제를 해결하기 위한 또 다른 실시예에 따른 표시 장치는 기판; 및 상기 기판 상에 배치되며 광을 발광하는 발광 소자들을 각각 포함하는 발광 영역들을 구비한다. 상기 발광 소자들 각각은 애노드 전극; 캐소드 전극; 및 상기 애노드 전극과 상기 캐소드 전극 사이에 배치되는 발광층을 포함하며, 상기 캐소드 전극은 상기 발광 영역들 중 일부 발광 영역들에 중첩하는 제1 캐소드 전극; 및 상기 발광 영역들 중 또 다른 일부 발광 영역들에 중첩하는 제2 캐소드 전극을 포함한다.
상기 과제를 해결하기 위한 또 다른 실시예에 따른 표시 장치는 기판, 및 상기 기판의 일면 상에 배치되며 화상을 표시하는 표시층을 포함하는 표시 패널; 및 상기 기판의 일면의 반대면인 타면 상에 배치되는 초음파 센서를 구비한다. 상기 초음파 센서는 음향 출력 모드에서 상기 표시 패널을 진동하여 음향을 출력하고, 초음파 감지 모드에서 초음파를 출력하거나 상기 초음파를 감지한다.
상기 과제를 해결하기 위한 또 다른 실시예에 따른 표시 장치는 기판, 및 상기 기판의 일면 상에 배치되며 화상을 표시하는 표시층을 포함하는 표시 패널; 상기 기판의 일면의 반대면인 타면 상에 배치되며, 초음파를 감지하는 초음파 센서; 및 상기 기판의 일면의 반대면인 타면 상에 배치되며, 진동에 의해 음향을 출력하는 음향 발생 장치를 구비한다.
상기 과제를 해결하기 위한 또 다른 실시예에 따른 표시 장치는 기판, 상기 기판의 일면 상에 배치되며 화상을 표시하는 표시층, 및 상기 표시층 상에 배치되는 센서 전극들을 갖는 센서 전극층을 포함하는 표시 패널; 및 상기 기판의 일면의 반대면인 타면 상에 배치되며, 초음파를 감지하는 초음파 센서를 구비하고, 상기 센서 전극층은 안테나로 이용되는 제1 도전 패턴을 더 포함한다.
상기 과제를 해결하기 위한 또 다른 실시예에 따른 표시 장치는 기판, 상기 기판의 일면 상에 배치되며 화상을 표시하는 표시층을 포함하는 표시 패널; 상기 기판의 일면의 반대면인 타면 상에 배치되며, 초음파를 감지하는 초음파 센서; 및 상기 기판의 두께 방향에서 상기 초음파 센서와 중첩하는 디지타이저층을 포함한다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
실시예들에 따른 표시 장치에 의하면, 사람의 손가락이 커버 윈도우 상에 배치되는 경우, 발광 영역들에서 발광된 광은 사람의 손가락의 지문의 마루 또는 골에서 반사될 수 있다. 지문의 마루 또는 골에서 반사된 광은 수광 영역들 각각의 수광 소자에 입사될 수 있다. 그러므로, 표시 패널에 내장된 수광 소자들을 포함하는 센서 화소들을 통해 사람의 손가락의 지문을 인식할 수 있다.
실시예들에 따른 표시 장치에 의하면, 수광 게이트 전극과 수광 반도체층을 표시 화소의 구동 트랜지스터와 제1 내지 제6 트랜지스터들 중 어느 하나의 게이트 전극 및 액티브층과 기판의 두께 방향에서 중첩할 수 있다. 이로 인해, 박막 트랜지스터들의 배치 공간과 별도로 수광 소자들의 배치 공간을 마련할 필요가 없으므로, 수광 소자들로 인해 박막 트랜지스터들의 배치 공간이 협소해지는 것을 방지할 수 있다.
실시예들에 따른 표시 장치에 의하면, 표시 패널이 투과 영역 또는 반사 영역을 포함하는 경우, 수광 영역이 투과 영역 또는 반사 영역에 배치될 수 있으므로, 발광 영역들의 배치 공간과 별도로 수광 영역의 배치 공간을 마련할 필요가 없다. 그러므로, 수광 영역으로 인해 발광 영역들의 배치 공간이 협소해지는 것을 방지할 수 있다.
실시예들에 따른 표시 장치에 의하면, 표시 화소의 제1 핀 홀, 핀 홀 어레이의 개구 영역, 및 광 센서의 수광 영역은 기판의 두께 방향에서 중첩하므로, 표시 화소의 제1 핀 홀과 핀 홀 어레이의 개구 영역을 통과한 광은 광 센서의 수광 영역에 도달할 수 있다. 따라서, 광 센서는 표시 패널의 상부로부터 입사되는 광을 감지할 수 있다.
실시예들에 따른 표시 장치에 의하면, 표시 화소의 제1 핀 홀, 압력 감지 전극의 제2 핀 홀, 및 광 센서의 수광 영역은 기판의 두께 방향에서 중첩하므로, 표시 화소들의 제1 핀 홀과 압력 감지 전극의 제2 핀 홀을 통과한 광은 광 센서의 수광 영역에 도달할 수 있다. 따라서, 광 센서는 표시 패널의 상부로부터 입사되는 광을 감지할 수 있다.
실시예들에 따른 표시 장치에 의하면, 광 센서의 일 단변은 표시 패널의 일 변 대비 제1 각도로 기울어지게 배치되며, 이로 인해 광 센서는 무아레를 최소화한 지문 패턴을 인식할 수 있다.
실시예들에 따른 표시 장치에 의하면, 센서 영역에 광을 제공하는 광 보상 장치를 포함함으로써, 센서 영역의 투과 영역들로 인해 센서 영역의 휘도가 표시 영역의 휘도보다 낮은 것을 보상할 수 있다.
실시예들에 따른 표시 장치에 의하면, 광 센서들 중 어느 하나가 태양 전지인 경우, 센서 영역으로 입사되는 광에 의해 전력을 표시 장치를 구동하기 위한 전력을 생산할 수 있다.
실시예들에 따른 표시 장치에 의하면, 압력 센서가 표시 패널의 상면부의 일 측으로부터 연장되는 측면부 상에 배치되는 경우, 압력 센서를 이용하여 사용자에 의해 인가된 압력을 감지함과 동시에 사용자의 터치 입력을 감지할 수 있다. 그러므로, 표시 패널의 측면부에는 사용자의 터치 입력을 감지하기 위한 센서 전극층의 센서 전극들 대신에 안테나로 이용되는 도전 패턴들을 형성할 수 있다. 이때, 도전 패턴들은 표시 패널의 상면부의 센서 전극층의 센서 전극들과 동일한 층에 배치되고 동일한 물질로 형성되므로, 별도의 공정 추가 없이 형성될 수 있다. 나아가, 5G 이동 통신과 같이 도전 패턴들에 의해 송신 또는 수신되는 전자기파의 파장이 짧더라도, 전자기파는 표시 패널의 금속층들을 통과할 필요가 없다. 그러므로, 도전 패턴들에 의해 송신 또는 수신되는 전자기파는 표시 장치의 상부로 안정적으로 방사되거나 표시 장치에 안정적으로 수신될 수 있다.
실시예들에 따른 표시 장치에 의하면, 터치 센서 영역은 구동 전극들과 감지 전극들뿐만 아니라, 지문 센서 전극들을 포함한다. 그러므로, 구동 전극들과 감지 전극들 사이의 상호 정전 용량을 이용하여 물체의 터치를 감지할 수 있을 뿐만 아니라, 지문 센서 전극들의 정전 용량을 이용하여 사람의 지문을 감지할 수 있다.
실시예들에 따른 표시 장치에 의하면, 지문 센서 전극들 각각은 지문 센서 배선을 통해 인가되는 구동 신호에 의해 지문 센서 전극의 자기 정전 용량(self-capacitance)을 충전하고, 자기 정전 용량에 충전된 전압의 변화량을 감지하는 자기 정전 용량 방식으로 구동함으로써, 사람의 지문을 감지할 수 있다.
실시예들에 따른 표시 장치에 의하면, 지문 센서 전극들은 지문 구동 전극들과 지문 감지 전극들을 포함하며, 지문 구동 전극들과 지문 감지 전극들은 구동 신호에 의해 지문 구동 전극들과 지문 감지 전극들 사이의 상호 정전 용량(mutual capacitance)을 충전하고, 지문 감지 전극들을 통해 상호 정전 용량에 충전된 전압의 변화량을 감지하는 상호 정전 용량 방식으로 구동함으로써, 사람의 지문을 감지할 수 있다.
실시예들에 따른 표시 장치에 의하면, 멀티플렉서를 이용하여 q 개의 지문 센서 배선들을 하나의 메인 지문 센서 배선에 연결할 수 있으므로, 지문 센서 배선들의 개수를 1/q로 줄일 수 있으므로, 지문 센서 전극들로 인해 센서 패드들의 개수가 증가하는 것을 방지할 수 있다.
실시예들에 따른 표시 장치에 의하면, 터치 센서 영역은 구동 전극들, 감지 전극들, 지문 센서 전극들, 및 압력 감지 전극들을 포함한다. 그러므로, 구동 전극들과 감지 전극들 사이의 상호 정전 용량을 이용하여 물체의 터치를 감지하고, 지문 센서 전극들의 정전 용량을 이용하여 사람의 지문을 감지할 수 있을 뿐만 아니라, 압력 감지 전극들의 저항을 이용하여 사용자에 의해 인가된 압력(force)을 감지할 수 있다.
실시예들에 따른 표시 장치에 의하면, 터치 센서 영역은 구동 전극들, 감지 전극들, 지문 센서 전극들, 및 도전 패턴들을 포함한다. 그러므로, 구동 전극들과 감지 전극들 사이의 상호 정전 용량을 이용하여 물체의 터치를 감지하고, 지문 센서 전극들의 정전 용량을 이용하여 사람의 지문을 감지할 수 있을 뿐만 아니라, 도전 패턴들을 이용하여 무선 통신을 할 수 있다.
실시예들에 따른 표시 장치에 의하면, 제2 발광 전극들에는 지문 구동 신호들이 순차적으로 인가됨으로써, 자기 정전 용량 방식으로 제2 발광 전극들 각각의 자기 정전 용량이 감지될 수 있다. 사람의 지문의 마루에서 제2 발광 전극의 자기 정전 용량의 정전 용량 값과 사람의 지문의 골에서 제2 발광 전극의 자기 정전 용량의 정전 용량 값 사이의 차이를 감지함으로써, 사람의 지문을 인식할 수 있다.
실시예들에 따른 표시 장치에 의하면, 지문 센서 전극들의 정전 용량을 감지하여 사람의 지문을 인식할 뿐만 아니라, 광학 방식 또는 초음파 방식의 지문 인식 센서를 이용하여 사람의 지문을 인식할 수 있다. 이 경우, 정전 용량 방식과 광학 방식 또는 초음파 방식을 모두 이용하여 사람의 지문을 인식할 수 있으므로, 사람의 지문 인식의 정확도를 높일 수 있다.
실시예들에 따른 표시 장치에 의하면, 지문 센서 전극들을 포함하는 제1 센서 영역들이 표시 영역 전체에 균일하게 분포되므로, 사람의 손가락이 표시 영역의 어디에 배치되더라도, 제1 센서 영역들에 의해 사람의 손가락의 지문이 인식될 수 있다. 또한, 복수의 손가락들이 표시 영역에 배치되더라도, 제1 센서 영역들에 의해 복수의 손가락들의 지문들이 인식될 수 있다. 또한, 표시 장치가 텔레비전, 노트북, 및 모니터와 같이 중대형 표시 장치에 적용되는 경우, 사람의 손가락의 지문뿐만 아니라, 사람의 손금이 제1 센서 영역들에 의해 인식될 수 있다.
실시예들에 따른 표시 장치에 의하면, 초음파 센서의 음향 변환 장치들은 센서 영역에 배치된 사람의 손가락에 초음파를 출력하고, 사람의 손가락의 지문에서 반사된 초음파를 감지할 수 있다.
실시예들에 따른 표시 장치에 의하면, 초음파 센서를 이용하여 사용자의 지문을 감지함과 동시에, 손가락의 혈류를 판단하여 사용자의 지문이 생체 지문인지를 판단할 수 있다. 즉, 지문 인식과 동시에 손가락의 혈류를 판단함으로써 표시 장치의 보안 수준을 높일 수 있다.
실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 표시 장치를 보여주는 사시도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 표시 장치를 보여주는 분해 사시도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 표시 장치를 보여주는 블록도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 표시 장치의 표시 패널의 표시 영역, 비표시 영역, 및 센서 영역을 보여주는 평면도이다.
도 5는 또 다른 실시예에 따른 표시 패널의 표시 영역, 비표시 영역, 및 센서 영역을 보여주는 평면도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 커버 윈도우와 표시 패널을 보여주는 단면도이다.
도 7은 도 4의 표시 영역의 표시 화소들의 발광 영역들의 일 예를 보여주는 레이 아웃도이다.
도 8은 도 4의 센서 영역의 표시 화소들의 발광 영역들과 센서 화소의 수광 영역의 일 예를 보여주는 레이 아웃도이다.
도 9는 도 4의 센서 영역의 표시 화소들의 발광 영역들과 센서 화소의 수광 영역의 일 예를 보여주는 레이 아웃도이다.
도 10은 도 4의 표시 영역의 표시 화소들의 발광 영역들의 또 다른 예를 보여주는 레이 아웃도이다.
도 11은 도 4의 센서 영역의 표시 화소들의 발광 영역들과 센서 화소의 수광 영역의 일 예를 보여주는 레이 아웃도이다.
도 12는 도 4의 센서 영역의 표시 화소들의 발광 영역들과 센서 화소의 수광 영역의 일 예를 보여주는 레이 아웃도이다.
도 13은 도 7의 표시 영역의 표시 화소의 일 예를 보여주는 회로도이다.
도 14는 도 8의 센서 영역의 센서 화소의 일 예를 보여주는 회로도이다.
도 15는 도 8의 센서 영역의 표시 화소의 발광 영역과 센서 화소의 수광 영역의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 16은 도 15의 수광 소자의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 17은 도 14의 수광 소자의 또 다른 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 18은 도 14의 수광 소자의 또 다른 예를 보여주는 단면도이다.
도 19는 도 8의 센서 영역의 표시 화소와 센서 화소의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 20은 도 8의 센서 영역의 표시 화소와 센서 화소의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 21은 도 4의 표시 영역의 표시 화소들의 발광 영역들과 투과 영역의 일 예를 보여주는 레이 아웃도이다.
도 22는 도 4의 센서 영역의 표시 화소들의 발광 영역들과 센서 화소의 수광 영역, 및 투과 영역의 일 예를 보여주는 레이 아웃도이다.
도 23a는 도 22의 센서 영역의 표시 화소의 발광 영역, 센서 화소의 수광 영역, 및 투과 영역의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 23b는 도 22의 센서 영역의 표시 화소의 발광 영역, 센서 화소의 수광 영역, 및 투과 영역의 또 다른 예를 보여주는 단면도이다.
도 23c는 도 4의 센서 영역의 표시 화소들의 발광 영역들과 제1 센서 화소의 제1 수광 영역, 및 제2 센서 화소의 제2 수광 영역의 일 예를 보여주는 레이 아웃도이다.
도 24는 도 4의 표시 영역의 표시 화소들의 발광 영역들과 반사 영역의 일 예를 보여주는 레이 아웃도이다.
도 25는 도 4의 센서 영역의 표시 화소들의 발광 영역들과 센서 화소의 수광 영역, 및 반사 영역의 일 예를 보여주는 레이 아웃도이다.
도 26은 도 25의 센서 영역의 표시 화소의 발광 영역, 센서 화소의 수광 영역, 및 투과 영역의 일 예를 보여주는 레이 아웃도이다.
도 27은 도 4의 센서 영역의 표시 화소들의 발광 영역들과 센서 화소의 수광 영역, 및 반사 영역의 일 예를 보여주는 레이 아웃도이다.
도 28은 도 27의 센서 영역의 표시 화소의 발광 영역, 센서 화소의 수광 영역, 및 투과 영역의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 29는 또 다른 실시예에 따른 표시 장치를 보여주는 사시도이다.
도 30은 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 표시 패널의 표시 영역, 비표시 영역, 및 센서 영역을 보여주는 평면도이다.
도 31과 도 32는 또 다른 실시예에 따른 표시 장치를 보여주는 사시도이다.
도 33은 도 31과 같이 표시 패널이 펼쳐진 경우, 표시 패널, 패널 지지 커버, 제1 롤러, 및 제2 롤러를 보여주는 일 예시 도면이다.
도 34는 도 32와 같이 표시 패널이 감긴 경우, 표시 패널, 패널 지지 커버, 제1 롤러, 및 제2 롤러를 보여주는 일 예시 도면이다.
도 35는 도 33과 도 34의 센서 영역의 표시 화소와 센서 화소의 일 예를 보여주는 레이 아웃도이다.
도 36은 도 33과 도 34의 센서 영역의 표시 화소와 센서 화소의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 37은 일 실시예에 따른 표시 영역의 표시 화소들을 보여주는 레이 아웃도이다.
도 38은 일 실시예에 따른 센서 영역의 표시 화소들과 센서 화소들을 보여주는 레이 아웃도이다.
도 39는 도 37의 표시 화소를 상세히 보여주는 확대 레이 아웃도이다.
도 40은 도 38의 센서 화소를 상세히 보여주는 확대 레이 아웃도이다.
도 41은 또 다른 실시예에 따른 표시 영역의 표시 화소들과 센서 화소들을 보여주는 레이 아웃도이다.
도 42는 또 다른 실시예에 따른 표시 영역의 표시 화소들과 센서 화소들을 보여주는 레이 아웃도이다.
도 43은 도 40의 발광 소자의 일 예를 상세히 보여주는 사시도이다.
도 44는 도 39의 표시 화소의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 45는 도 39의 센서 화소의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 46과 도 47은 일 실시예에 따른 표시 패널을 보여주는 저면도들이다.
도 48은 일 실시예에 따른 표시 장치의 커버 윈도우와 표시 패널을 보여주는 단면도이다.
도 49는 도 46의 표시 패널의 센서 영역의 일 예를 보여주는 확대 저면도이다.
도 50은 도 46의 표시 패널의 센서 영역의 또 다른 예를 보여주는 확대 저면도이다.
도 51은 도 46의 표시 패널의 센서 영역의 또 다른 예를 보여주는 확대 저면도이다.
도 52는 도 48의 표시 패널과 광 센서의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 53은 도 52의 표시 패널의 기판, 표시층, 및 센서 전극층과 광 센서의 수광 영역의 일 예를 상세히 보여주는 단면도이다.
도 54는 도 51의 표시 패널과 광 센서의 또 다른 예를 보여주는 확대 단면도이다.
도 55는 도 51의 표시 패널과 광 센서의 또 다른 예를 보여주는 확대 단면도이다.
도 56은 도 51의 표시 패널과 광 센서의 또 다른 예를 보여주는 확대 단면도이다.
도 57은 일 실시예에 따른 표시 패널의 센서 영역의 표시 화소들, 핀 홀 어레이의 개구 영역, 및 광 센서의 수광 영역들을 보여주는 예시 도면이다.
도 58은 도 54의 표시 패널의 기판, 표시층, 및 센서 전극층, 핀 홀 어레이, 및 광 센서의 일 예를 상세히 보여주는 단면도이다.
도 59는 또 다른 실시예에 따른 표시 패널을 보여주는 저면도이다.
도 60은 일 실시예에 따른 표시 장치의 표시 패널의 표시 영역, 비표시 영역, 센서 영역, 및 압력 감지 영역을 보여주는 평면도이다.
도 61은 도 60의 표시 패널과 광 센서의 일 예를 보여주는 확대 단면도이다.
도 62는 일 실시예에 따른 표시 패널의 센서 영역의 표시 화소들, 압력 감지 전극, 및 광 센서의 수광 영역들을 보여주는 예시 도면이다.
도 63은 도 62의 표시 패널의 기판, 표시층, 및 센서 전극층과 광 센서의 일 예를 상세히 보여주는 단면도이다.
도 64는 일 실시예에 따른 표시 패널의 압력 감지 전극들의 일 예를 보여주는 레이 아웃도이다.
도 65a와 도 65b는 일 실시예에 따른 표시 패널의 압력 감지 전극들의 또 다른 예들을 보여주는 레이 아웃도들이다.
도 65c는 일 실시예에 따른 압력 감지 전극과 압력 감지 구동부를 보여주는 회로도이다.
도 66은 도 51의 표시 패널의 기판, 표시층, 및 센서 전극층과 광 센서의 수광 영역의 일 예를 상세히 보여주는 단면도이다.
도 67은 일 실시예에 따른 표시 패널의 센서 영역의 센서 전극, 발광 영역들, 및 핀 홀들을 보여주는 레이 아웃도이다.
도 68은 도 67의 광 센서의 수광 영역, 제1 핀 홀, 제2 핀 홀, 및 센서 전극의 일 예를 보여주는 예시 도면이다.
도 69는 또 다른 실시예에 따른 커버 윈도우와 표시 패널을 보여주는 단면도이다.
도 70은 도 69의 커버 윈도우의 가장자리의 일 예를 상세히 보여주는 단면도이다.
도 71은 또 다른 실시예에 따른 커버 윈도우와 표시 패널을 보여주는 단면도이다.
도 72는 도 71의 커버 윈도우의 가장자리의 일 예를 상세히 보여주는 단면도이다.
도 73은 또 다른 실시예에 따른 커버 윈도우와 표시 패널을 보여주는 단면도이다.
도 74는 또 다른 실시예에 따른 커버 윈도우와 표시 패널을 보여주는 단면도이다.
도 75는 도 74의 디지타이저층의 일 예를 보여주는 사시도이다.
도 76은 도 74의 디지타이저층의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 77은 도 74의 표시 패널의 기판, 표시층, 및 센서 전극층, 디지타이저층, 및 광 센서의 일 예를 상세히 보여주는 단면도이다.
도 78은 또 다른 실시예에 따른 커버 윈도우와 표시 패널을 보여주는 단면도이다.
도 79는 센서 영역의 표시 화소들의 발광 영역들의 일 예를 보여주는 레이 아웃도이다.
도 80은 센서 영역의 표시 화소들의 발광 영역들의 또 다른 예를 보여주는 레이 아웃도이다.
도 81은 도 79의 표시 패널의 기판, 표시층, 및 센서 전극층과 광 센서를 보여주는 단면도이다.
도 82는 도 79의 표시 패널의 기판, 표시층, 및 센서 전극층과 광 센서를 보여주는 단면도이다.
도 83은 센서 영역의 표시 화소들의 발광 영역들의 또 다른 예를 보여주는 레이 아웃도이다.
도 84는 도 83의 표시 패널의 기판, 표시층, 및 센서 전극층과 광 센서를 보여주는 단면도이다.
도 85는 센서 영역의 표시 화소들의 발광 영역들의 또 다른 예를 보여주는 레이 아웃도이다.
도 86은 도 85의 표시 패널의 기판, 표시층, 및 센서 전극층과 광 센서를 보여주는 단면도이다.
도 87은 센서 영역의 표시 화소들의 일 예를 보여주는 레이 아웃도이다.
도 88은 도 87의 표시 패널의 기판, 표시층, 및 센서 전극층과 광 센서를 보여주는 단면도이다.
도 89는 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 커버 윈도우와 표시 패널을 보여주는 단면도이다.
도 90은 도 89의 표시 패널, 광 센서, 및 광 보상 장치의 일 예를 보여주는 확대 단면도이다.
도 91은 도 90의 광 센서와 광 보상 장치의 일 예를 보여주는 레이 아웃도이다.
도 92는 도 90의 광 센서와 광 보상 장치의 또 다른 예를 보여주는 레이 아웃도이다.
도 93과 도 94는 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 커버 윈도우와 표시 패널을 보여주는 단면도들이다.
도 95와 도 96은 도 93와 도 94의 표시 패널, 제1 광 센서, 및 제2 광 센서의 일 예를 보여주는 확대 단면도들이다.
도 97은 도 95과 도 96의 광 센서와 광 보상 장치의 일 예를 보여주는 레이 아웃도이다.
도 98은 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 커버 윈도우와 표시 패널을 보여주는 단면도이다.
도 99는 도 98의 표시 패널, 제1 광 센서, 및 제2 광 센서의 일 예를 보여주는 확대 단면도이다.
도 100은 도 99의 제1 광 센서와 제2 광 센서 중 어느 하나가 태양 전지인 경우의 일 예를 보여주는 사시도이다.
도 101은 도 99의 제1 광 센서와 제2 광 센서 중 어느 하나가 광학 방식의 근접 센서인 경우의 일 예를 보여주는 레이 아웃도이다.
도 102는 도 99의 제1 광 센서와 제2 광 센서 중 어느 하나가 플래쉬인 경우의 일 예를 보여주는 레이 아웃도이다.
도 103은 일 실시예에 따른 표시 장치를 보여주는 사시도이다.
도 104는 일 실시예에 따른 표시 패널을 보여주는 전개도이다.
도 105는 일 실시예에 따른 커버 윈도우와 표시 패널을 보여주는 단면도이다.
도 106은 도 105의 표시 패널의 상면부와 제1 측면부를 보여주는 단면도이다.
도 107은 도 105의 제1 압력 센서의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 108은 도 105의 제1 압력 센서의 또 다른 예를 보여주는 단면도이다.
도 109와 도 110은 또 다른 실시예에 따른 표시 장치를 보여주는 사시도이다.
도 111은 일 실시예에 따라 펼쳐진 상태에서 표시 장치의 표시 패널과 광 센서의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 112는 일 실시예에 따라 접힌 상태에서 표시 장치의 표시 패널과 광 센서의 일 예를 보여주는 일 측면도이다.
도 113과 도 114는 또 다른 실시예에 따른 표시 장치를 보여주는 사시도이다.
도 115는 일 실시예에 따라 펼쳐진 상태에서 표시 장치의 제1 표시 패널, 제2 표시 패널, 및 광 센서의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 116은 일 실시예에 따라 접힌 상태에서 표시 장치의 제1 표시 패널, 제2 표시 패널, 및 광 센서의 일 예를 보여주는 일 측면도이다.
도 117은 일 실시예에 따른 표시 패널의 센서 전극층을 보여주는 레이 아웃도이다.
도 118은 도 117의 센서 전극층의 제1 센서 영역을 상세히 보여주는 레이 아웃도이다.
도 119는 도 118의 구동 전극들, 감지 전극들, 및 연결부의 일 예를 상세히 보여주는 레이 아웃도이다.
도 120은 도 118의 지문 센서 전극들의 일 예를 상세히 보여주는 레이 아웃도이다.
도 121은 도 119의 구동 전극, 감지 전극, 및 연결부의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 122는 도 120의 지문 센서 전극의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 123은 도 120의 지문 센서 전극의 또 다른 예를 보여주는 단면도이다.
도 124는 자기 정전 용량 방식의 지문 센서 전극들의 지문 인식 방법을 보여주는 일 예시 도면이다.
도 125는 도 120의 지문 센서 전극의 또 다른 예를 보여주는 단면도이다.
도 126은 도 117의 센서 전극층의 제1 센서 영역을 상세히 보여주는 레이 아웃도이다.
도 127은 도 126의 구동 전극들, 감지 전극들, 및 연결부의 일 예를 상세히 보여주는 레이 아웃도이다.
도 128은 도 126의 지문 구동 전극과 지문 감지 전극의 일 예를 상세히 보여주는 레이 아웃도이다.
도 129는 도 128의 지문 구동 전극, 지문 감지 전극, 및 지문 연결부의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 130은 상호 정전 용량 방식의 지문 센서 전극들의 지문 인식 방법을 보여주는 일 예시 도면이다.
도 131은 일 실시예에 따른 표시 패널의 센서 전극층을 보여주는 레이 아웃도이다.
도 132는 도 131의 제1 센서 영역의 지문 센서 전극들의 일 예를 상세히 보여주는 레이 아웃도이다.
도 133은 도 131의 제1 센서 영역의 지문 센서 전극들의 또 다른 예를 상세히 보여주는 레이 아웃도이다.
도 134a와 도 134b는 도 131의 제1 센서 영역의 지문 센서 전극들의 또 다른 예를 상세히 보여주는 레이 아웃도이다.
도 135a와 도 135b는 도 134a와 도 134b의 지문 구동 전극과 지문 감지 전극의 일 예를 상세히 보여주는 레이 아웃도이다.
도 136은 도 135a와 도 135b의 지문 구동 전극과 지문 감지 전극의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 137은 도 131의 제1 센서 영역의 지문 센서 전극들의 또 다른 예를 상세히 보여주는 레이 아웃도이다.
도 138은 도 137의 지문 구동 전극과 지문 감지 전극의 일 예를 상세히 보여주는 레이 아웃도이다.
도 139는 도 137의 지문 구동 전극과 지문 감지 전극의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 140은 일 실시예에 따른 지문 센서 전극들에 연결되는 지문 센서 배선들과 멀티플렉서의 일 예를 보여주는 레이 아웃도이다.
도 141은 또 다른 실시예에 따른 지문 센서 전극들에 연결되는 지문 센서 배선들과 멀티플렉서의 일 예를 보여주는 레이 아웃도이다.
도 142는 일 실시예에 따른 표시 장치의 표시 패널의 표시 영역, 비표시 영역, 및 센서 영역들을 보여주는 평면도이다.
도 143은 도 142의 제1 센서 영역들과 사람의 지문을 보여주는 일 예시 도면이다.
도 144는 도 142의 제1 센서 영역들과 사람의 지문을 보여주는 일 예시 도면이다.
도 145는 일 실시예에 따른 표시 패널의 센서 전극층을 보여주는 레이 아웃도이다.
도 146은 도 145의 센서 전극층의 센서 전극들을 상세히 보여주는 레이 아웃도이다.
도 147은 일 실시예에 따른 표시 패널의 센서 전극층을 보여주는 레이 아웃도이다.
도 148은 도 147의 센서 전극층의 센서 전극들을 상세히 보여주는 레이 아웃도이다.
도 149는 일 실시예에 따른 표시 패널의 센서 전극층을 보여주는 레이 아웃도이다.
도 150은 도 149의 지문 구동 전극과 지문 감지 전극의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 151은 일 실시예에 따른 표시 패널의 센서 전극층을 보여주는 레이 아웃도이다.
도 152는 일 실시예에 따른 표시 패널과 커버 윈도우를 보여주는 단면도이다.
도 153은 또 다른 실시예에 따른 표시 패널과 커버 윈도우를 보여주는 단면도이다.
도 154는 도 152의 지문 센서층의 일 예를 보여주는 레이 아웃도이다.
도 155는 도 154의 지문 센서층의 센서 화소의 일 예를 보여주는 회로도이다.
도 156은 도 155의 지문 센서층의 센서 화소의 일 예를 상세히 보여주는 레이 아웃도이다.
도 157은 도 154의 지문 센서층의 센서 화소의 또 다른 예를 보여주는 회로도이다.
도 158은 도 154의 지문 센서층의 센서 화소의 또 다른 예를 보여주는 회로도이다.
도 159는 일 실시예에 따른 표시 패널의 발광 영역들과 캐소드 전극들을 보여주는 레이 아웃도이다.
도 160과 도 161은 도 159의 표시 패널의 발광 영역들과 제2 발광 전극들의 일 예를 보여주는 단면도들이다.
도 162는 1 프레임 기간의 액티브 기간과 블랭크 기간 동안 제2 발광 전극들에 인가되는 캐소드 전압을 보여주는 파형도이다.
도 163은 또 다른 실시예에 따른 표시 패널의 발광 영역들과 제2 발광 전극들을 보여주는 레이 아웃도이다.
도 164는 도 163의 표시 패널의 발광 영역들과 제2 발광 전극들의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 165는 일 실시예에 따른 표시 패널의 표시 영역, 비표시 영역, 및 초음파 센서를 보여주는 레이 아웃도이다.
도 166은 도 165의 음향 변환 장치들의 초음파 신호들을 이용한 초음파 감지 방법을 보여주는 일 예시 도면이다.
도 167은 도 165의 표시 패널과 음향 변환 장치들을 보여주는 단면도이다.
도 168은 도 165의 음향 변환 장치의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 169는 도 168의 음향 변환 장치의 제1 가지 전극과 제2 가지 전극 사이에 배치된 진동층의 진동 방법을 보여주는 일 예시 도면이다.
도 170과 도 171은 일 실시예에 따른 표시 패널을 보여주는 저면도이다.
도 172는 도 170과 도 171의 음향 발생 장치의 일 예를 보여주는 사시도이다.
도 173은 도 170과 도 171의 압력 센서의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 174는 도 170과 도 171의 표시 패널의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 175는 도 170과 도 171의 표시 패널의 또 다른 예를 보여주는 단면도이다.
도 176은 도 170과 도 171의 표시 패널의 또 다른 예를 보여주는 단면도이다.
도 177은 도 170과 도 171의 초음파 센서의 일 예를 보여주는 사시도이다.
도 178은 도 177의 초음파 센서의 진동 소자의 배열을 보여주는 일 예시 도면이다.
도 179는 도 177의 초음파 센서의 진동 소자의 진동 방법을 보여주는 일 예시 도면이다.
도 180은 도 177의 초음파 센서의 제1 초음파 전극들, 제2 초음파 전극들, 및 진동 소자들을 보여주는 일 예시 도면이다.
도 181은 손가락의 지문을 인식하기 위해 초음파 센서와 중첩하도록 배치된 손가락을 보여주는 일 예시 도면이다.
도 182와 도 183은 사람의 지문의 마루와 골에서 산출된 주파수에 따른 진동 소자의 임피던스를 보여주는 그래프들이다.
도 184는 감쇠 전압 모드에서 진동 소자에 의해 감지되는 초음파 감지 신호를 보여주는 파형도이다.
도 185는 압력 감지 모드에서 초음파 센서를 보여주는 일 예시 도면이다.
도 186은 에코 모드와 도플러 편이 모드에서 진동 소자에 의해 감지되는 초음파 감지 신호를 보여주는 파형도이다.
도 187은 에코 모드에서 초음파 센서와 사람의 손가락의 뼈대를 보여주는 일 예시 도면이다.
도 188은 도플러 편이 모드에서 초음파 센서와 사람의 손가락의 소동맥을 보여주는 일 예시 도면이다.
도 189는 도 177의 초음파 센서를 포함하는 무선 생체 인식 장치의 적용 예를 보여주는 일 예시 도면이다.
도 190은 도 189는 도 177의 초음파 센서를 포함하는 무선 생체 인식 장치의 적용 예들을 보여주는 일 예시 도면이다.
도 191은 도 170과 도 171의 초음파 센서의 또 다른 예를 보여주는 일 측면도이다.
도 192는 도 191의 초음파 센서의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 193은 도 191의 초음파 센서의 또 다른 예를 보여주는 단면도이다.
도 194는 도 191의 초음파 센서의 또 다른 예를 보여주는 단면도이다.
도 195는 도 191의 초음파 센서의 또 다른 예를 보여주는 단면도이다.
도 196은 도 191의 초음파 센서의 또 다른 예를 보여주는 단면도이다.
도 197은 도 191의 초음파 센서의 또 다른 예를 보여주는 단면도이다.
도 198은 도 191의 초음파 센서의 또 다른 예를 보여주는 단면도이다.
도 199는 도 191의 초음파 센서의 또 다른 예를 보여주는 단면도이다.
도 200은 도 191의 초음파 센서의 또 다른 예를 보여주는 단면도이다.
도 201은 도 191의 초음파 방식의 지문 인식 센서의 또 다른 예를 보여주는 단면도이다.
도 202는 도 191의 초음파 센서의 또 다른 예를 보여주는 단면도이다.
도 203은 일 실시예에 따른 초음파 센서를 이용한 지문 인식 및 혈류 감지 방법을 보여주는 흐름도이다.
도 204는 도 170과 도 171의 초음파 센서의 또 다른 예를 보여주는 사시도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 실시예들을 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 구체적인 실시예들에 대해 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 표시 장치를 보여주는 사시도이다. 도 2는 일 실시예에 따른 표시 장치를 보여주는 분해 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 표시 장치(10)는 동영상이나 정지영상을 표시하는 장치로서, 모바일 폰(mobile phone), 스마트 폰(smart phone), 태블릿 PC(tablet personal computer), 이동 통신 단말기, 전자 수첩, 전자 책, PMP(portable multimedia player), 네비게이션, UMPC(Ultra Mobile PC) 등과 같은 휴대용 전자 기기뿐만 아니라, 텔레비전, 노트북, 모니터, 광고판, 사물 인터넷(internet of things, IOT) 등의 다양한 제품의 표시 화면으로 사용될 수 있다. 또한, 일 실시예에 따른 표시 장치(10)는 스마트 워치(smart watch), 워치 폰(watch phone), 안경형 디스플레이, 및 헤드 장착형 디스플레이(head mounted display, HMD)와 같이 웨어러블 장치(wearable device)에 사용될 수 있다. 또한, 일 실시예에 따른 표시 장치(10)는 자동차의 계기판, 및 자동차의 센터페시아(center fascia) 또는 대쉬보드에 배치된 CID(Center Information Display), 자동차의 사이드 미러를 대신하는 룸 미러 디스플레이(room mirror display), 자동차의 뒷좌석용 엔터테인먼트로, 앞좌석의 배면에 배치되는 디스플레이로 사용될 수 있다.
도 1 및 도 2에서는 설명의 편의를 위해 일 실시예에 따른 표시 장치(10)가 스마트 폰으로 사용되는 것을 예시하였다. 일 실시예에 따른 표시 장치(10)는 커버 윈도우(100), 표시 패널(300), 표시 회로 보드(310), 표시 구동부(320), 터치 구동부(330), 센서 구동부(340), 브라켓(bracket, 600), 메인 회로 보드(700), 배터리(790), 및 하부 커버(900)를 포함한다.
본 명세서에서, 제1 방향(X축 방향)은 표시 장치(10)의 단변과 나란한 방향으로, 예를 들어 표시 장치(10)의 가로 방향일 수 있다. 제2 방향(Y축 방향)은 표시 장치(10)의 장변과 나란한 방향으로, 예를 들어 표시 장치(10)의 세로 방향일 수 있다. 제3 방향(Z축 방향)은 표시 장치(10)의 두께 방향일 수 있다.
표시 장치(10)는 직사각형의 평면 형태로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 표시 장치(10)는 도 1과 같이 제1 방향(X축 방향)의 단변과 제2 방향(Y축 방향)의 장변을 갖는 직사각형의 평면 형태를 가질 수 있다. 제1 방향(X축 방향)의 단변과 제2 방향(Y축 방향)의 장변이 만나는 모서리는 소정의 곡률을 갖도록 둥글게 형성되거나 직각으로 형성될 수 있다. 표시 장치(10)의 평면 형태는 직사각형에 한정되지 않고, 다른 다각형, 원형 또는 타원형으로 형성될 수 있다.
표시 장치(10)는 제1 영역(DRA1)과 제1 영역(DRA1)의 좌우 측들로부터 연장된 제2 영역(DRA2)을 포함할 수 있다. 제1 영역(DRA1)은 평탄하거나 곡면으로 형성될 수 있다. 제2 영역(DRA2)은 평탄하게 형성되거나 곡면으로 형성될 수 있다. 제1 영역(DRA1)과 제2 영역(DRA2)이 모두 곡면으로 형성되는 경우, 제1 영역(DRA1)의 곡률과 제2 영역(DRA2)의 곡률은 상이할 수 있다. 제1 영역(DRA1)이 곡면으로 형성되는 경우, 일정한 곡률을 갖거나 변화하는 곡률을 가질 수 있다. 제2 영역(DRA2)이 곡면으로 형성되는 경우, 일정한 곡률을 갖거나 변화하는 곡률을 가질 수 있다. 제1 영역(DRA1)과 제2 영역(DRA2)이 모두 평탄하게 형성되는 경우, 제1 영역(DRA1)과 제2 영역(DRA2)이 이루는 각도는 둔각일 수 있다.
도 1에서는 제2 영역(DRA2)이 제1 영역(DRA1)의 좌우 측들 각각에서 연장된 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 즉, 제2 영역(DRA2)은 제1 영역(DRA1)의 좌우 측들 중 어느 한 측에서만 연장될 수 있다. 또는, 제2 영역(DRA2)은 제1 영역(DRA1)의 좌우 측들뿐만 아니라 상하 측들 중 적어도 어느 하나에서도 연장될 수 있다. 또는, 제2 영역(DRA2)은 생략될 수 있으며, 표시 장치(10)는 제1 영역(DRA1)만을 포함할 수도 있다.
커버 윈도우(100)는 표시 패널(300)의 상면을 커버하도록 표시 패널(300)의 상부에 배치될 수 있다. 커버 윈도우(100)는 표시 패널(300)의 상면을 보호하는 역할을 할 수 있다.
커버 윈도우(100)는 투명한 물질로 이루어지며, 유리나 플라스틱을 포함할 수 있다. 예를 들어, 커버 윈도우(100)는 두께가 0.1㎜ 이하의 초박막(Ultra Thin Glass; UTG) 유리를 포함할 수 있다. 커버 윈도우(100)는 투명한 폴리이미드(polyimide) 필름을 포함할 수 있다.
커버 윈도우(100)는 광을 투과시키는 투과부(DA100)와 광을 차단하는 차광부(NDA100)를 포함할 수 있다. 차광부(NDA100)는 소정의 패턴이 형성된 패턴층을 포함할 수 있다.
표시 패널(300)은 커버 윈도우(100)의 하부에 배치될 수 있다. 표시 패널(300)은 제1 영역(DRA1)과 제2 영역(DRA2)들에 배치될 수 있다. 사용자는 표시 패널(300)의 영상을 제1 영역(DRA1)과 제2 영역(DRA2)에서 볼 수 있다.
표시 패널(300)은 발광 소자(light emitting element)를 포함하는 발광 표시 패널일 수 있다. 예를 들어, 표시 패널(300)은 유기 발광층을 포함하는 유기 발광 다이오드(organic light emitting diode)를 이용하는 유기 발광 표시 패널, 및 초소형 발광 다이오드(micro LED)를 이용하는 초소형 발광 다이오드 표시 패널, 양자점 발광층을 포함하는 양자점 발광 소자(Quantum dot Light Emitting Diode)를 이용하는 양자점 발광 표시 패널, 또는 무기 반도체를 포함하는 무기 발광 소자를 이용하는 무기 발광 표시 패널일 수 있다.
표시 패널(300)은 강성이 있어 쉽게 구부러지지 않는 리지드(rigid) 표시 패널 또는 유연성이 있어 쉽게 구부러지거나 접히거나 말릴 수 있는 플렉시블(flexible) 표시 패널일 수 있다. 예를 들어, 표시 패널(300)은 접고 펼 수 있는 폴더블(foldable) 표시 패널, 표시면이 구부러진 커브드(curved) 표시 패널, 표시면 이외의 영역이 구부러진 벤디드(bended) 표시 패널, 말거나 펼 수 있는 롤러블(rollable) 표시 패널, 및 연신 가능한 스트레처블(stretchable) 표시 패널일 수 있다.
표시 패널(300)은 투명하게 구현되어 표시 패널(300)의 하면에 배치되는 물체나 배경을 표시 패널(300)의 상면에서 볼 수 있는 투명 표시 패널일 수 있다. 또는, 표시 패널(300)은 표시 패널(300)의 상면의 물체 또는 배경을 반사할 수 있는 반사형 표시 패널일 수 있다.
표시 패널(300)은 도 4와 같이 메인 영역(MA)과 메인 영역(MA)의 일 측으로부터 돌출된 서브 영역(SBA)을 포함할 수 있다.
메인 영역(MA)은 화상을 표시하는 표시 영역(DA)과 표시 영역(DA)의 주변 영역인 비표시 영역(NDA)을 포함할 수 있다. 표시 영역(DA)은 메인 영역(MA)의 대부분의 영역을 차지할 수 있다. 표시 영역(DA)은 메인 영역(MA)의 중앙에 배치될 수 있다. 비표시 영역(NDA)은 표시 영역(DA)의 바깥쪽 영역일 수 있다. 비표시 영역(NDA)은 표시 패널(300)의 가장자리 영역으로 정의될 수 있다.
서브 영역(SBA)은 메인 영역(MA)의 일 측으로부터 제2 방향(Y축 방향)으로 돌출될 수 있다. 도 2와 같이 서브 영역(SBA)의 제1 방향(X축 방향)의 길이는 메인 영역(MA)의 제1 방향(X축 방향)의 길이보다 작으며, 서브 영역(SBA)의 제2 방향(Y축 방향)의 길이는 메인 영역(MA)의 제2 방향(Y축 방향)의 길이보다 작을 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 서브 영역(SBA)은 구부러질 수 있으며, 도 5와 같이 표시 패널(300)의 하면 상에 배치될 수 있다. 서브 영역(SBA)은 제3 방향(Z축 방향)에서 메인 영역(MA)과 중첩할 수 있다.
표시 패널(300)의 서브 영역(SBA)에는 표시 회로 보드(310)가 부착될 수 있다. 표시 회로 보드(310)는 이방성 도전 필름(anisotropic conductive film)을 이용하여 표시 패널(300)의 서브 영역(SBA)의 표시 패드들 상에 부착될 수 있다. 표시 회로 보드(310)는 구부러질 수 있는 연성 인쇄 회로 보드(flexible printed circuit board, FPCB), 단단하여 잘 구부러지지 않는 강성 인쇄 회로 보드(rigid printed circuit board, PCB), 또는 강성 인쇄 회로 보드와 연성 인쇄 회로 보드를 모두 포함하는 복합 인쇄 회로 보드일 수 있다.
표시 구동부(320)는 표시 패널(300)의 서브 영역(SBA) 상에 배치될 수 있다. 표시 구동부(320)는 제어 신호들과 전원 전압들을 인가받고, 표시 패널(300)을 구동하기 위한 신호들과 전압들을 생성하여 출력할 수 있다. 표시 구동부(320)는 집적회로(integrated circuit, IC)로 형성될 수 있다.
표시 회로 보드(310) 상에는 터치 구동부(330)와 센서 구동부(340)가 배치될 수 있다. 터치 구동부(330)와 센서 구동부(340) 각각은 집적회로로 형성될 수 있다. 또는, 터치 구동부(330)와 센서 구동부(340)는 하나의 집적회로로 통합 형성될 수 있다. 터치 구동부(330)와 센서 구동부(340) 각각은 표시 회로 보드(310) 상에 부착될 수 있다.
터치 구동부(330)는 표시 회로 보드(310)를 통해 표시 패널(300)의 센서 전극층의 센서 전극들에 전기적으로 연결될 수 있으므로, 센서 전극들에 터치 구동 신호를 출력하고, 상호 정전 용량에 충전된 전압을 감지할 수 있다.
표시 패널(300)의 센서 전극층은 저항막 방식, 정전 용량 방식 등 여러가지 터치 방식 중 적어도 하나를 이용하여 물체의 터치를 감지할 수 있다. 예를 들어, 표시 패널(300)의 센서 전극층이 정전 용량 방식으로 물체의 터치 입력을 감지하는 경우, 터치 구동부(330)는 센서 전극들 중 구동 전극들에 구동 신호들을 인가하고, 센서 전극들 중 감지 전극들을 통해 구동 전극들과 감지 전극들 사이의 상호 정전 용량(mutual capacitance)들에 충전된 전압들을 감지함으로써, 물체의 터치 여부를 판단할 수 있다. 터치 입력은 접촉 터치와 근접 터치를 포함할 수 있다. 접촉 터치는 사람의 손가락 또는 펜 등의 물체가 센서 전극층 상에 배치되는 커버 윈도우(100)에 직접 접촉하는 것을 가리킨다. 근접 터치는 호버링(hovering)과 같이, 사람의 손가락 또는 펜 등의 물체가 커버 윈도우(100) 상에 근접하게 떨어져 위치하는 것을 가리킨다. 터치 구동부(330)는 감지된 전압들에 따라 터치 데이터를 메인 프로세서(710)로 전송하며, 메인 프로세서(710)는 터치 데이터를 분석함으로써, 터치 입력이 발생한 터치 좌표를 산출할 수 있다.
센서 구동부(340)는 표시 회로 보드(310)를 통해 표시 패널(300)에 내장된 센서 또는 표시 패널(300)에 부착된 별도의 센서에 전기적으로 연결될 수 있다. 센서 구동부(340)는 표시 패널(300)의 수광 소자들 또는 표시 패널(300)에 부착된 센서에서 감지된 전압들을 디지털 데이터인 감지 데이터로 변환하여 메인 프로세서(710)로 전송할 수 있다.
표시 회로 보드(310) 상에는 표시 패널(300)의 표시 화소들, 및 표시 구동부(320)를 구동하기 위한 구동 전압들을 공급하기 위한 전원 공급부가 추가로 배치될 수 있다. 또는, 전원 공급부는 표시 구동부(320)와 통합될 수 있으며, 이 경우 표시 구동부(320)와 전원 공급부는 하나의 집적회로로 형성될 수 있다.
표시 패널(300)의 하부에는 표시 패널(300)을 지지하기 위한 브라켓(600)이 배치될 수 있다. 브라켓(600)은 플라스틱, 금속, 또는 플라스틱과 금속을 모두 포함할 수 있다. 브라켓(600)에는 카메라 장치(731)가 삽입되는 제1 카메라 홀(CMH1), 배터리(790)가 배치되는 배터리 홀(BH), 표시 회로 보드(310)에 연결된 케이블(314)이 통과하는 케이블 홀(CAH) 등이 형성될 수 있다.
브라켓(600)의 하부에는 메인 회로 보드(700)와 배터리(790)가 배치될 수 있다. 메인 회로 보드(700)는 인쇄 회로 기판(printed circuit board) 또는 연성 인쇄 회로 기판일 수 있다.
메인 회로 보드(700)는 메인 프로세서(710), 카메라 장치(731), 및 메인 커넥터(711)를 포함할 수 있다. 메인 프로세서(710)는 집적회로로 형성될 수 있다. 카메라 장치(731)는 메인 회로 보드(700)의 상면과 하면 모두에 배치되고, 메인 프로세서(710)와 메인 커넥터(711) 각각은 메인 회로 보드(700)의 상면 및 하면 중 어느 한 면에 배치될 수 있다.
메인 프로세서(710)는 표시 장치(10)의 모든 기능을 제어할 수 있다. 예를 들어, 메인 프로세서(710)는 표시 패널(300)이 영상을 표시하도록 디지털 비디오 데이터를 표시 회로 보드(310)를 통해 표시 구동부(320)로 출력할 수 있다. 또한, 메인 프로세서(710)는 터치 구동부(330)로부터 터치 데이터를 입력 받는다. 메인 프로세서(710)는 터치 데이터에 따라 물체의 터치 여부를 판단하고, 물체의 직접 터치 또는 근접 터치에 대응되는 동작을 실행할 수 있다. 예를 들어, 메인 프로세서(710)는 터치 데이터를 분석하여 물체의 터치 좌표를 산출한 후 물체에 의해 터치된 아이콘이 지시하는 어플리케이션을 실행하거나 동작을 수행할 수 있다. 메인 프로세서(710)는 집적회로로 이루어진 어플리케이션 프로세서(application processor), 중앙 처리 장치(central processing unit), 또는 시스템 칩(system chip)일 수 있다.
카메라 장치(731)는 카메라 모드에서 이미지 센서에 의해 얻어지는 정지 영상 또는 동영상 등의 화상 프레임을 처리하여 메인 프로세서(710)로 출력한다. 카메라 장치(731)는 카메라 센서(예를 들어, CCD, CMOS 등), 포토 센서(또는 이미지 센서) 및 레이저 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
메인 커넥터(711)에는 브라켓(600)의 케이블 홀(CAH)을 통과한 케이블(314)이 연결될 수 있으며, 이로 인해 메인 회로 보드(700)는 표시 회로 보드(310)에 전기적으로 연결될 수 있다.
메인 회로 보드(700)는 메인 프로세서(710), 카메라 장치(731), 및 메인 커넥터(711) 이외에, 도 3에 도시된 무선 통신부(720), 입력부(730)의 적어도 하나, 센서부(740)의 적어도 하나, 출력부(750)의 적어도 하나, 인터페이스부(760)의 적어도 하나, 메모리(770), 및 전원 공급부(780)를 더 포함할 수 있다.
무선 통신부(720)는 방송 수신 모듈(721), 이동통신 모듈(722), 무선 인터넷 모듈(723), 근거리 통신 모듈(724), 위치정보 모듈(725) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
방송 수신 모듈(721)은 방송 채널을 통하여 외부의 방송 관리 서버로부터 방송 신호 및/또는 방송 관련된 정보를 수신한다. 방송 채널은 위성 채널, 지상파 채널을 포함할 수 있다.
이동통신 모듈(722)은, 이동 통신을 위한 기술 표준들 또는 통신 방식(예를 들어, GSM(Global System for Mobile communication), CDMA(Code Division Multi Access), CDMA2000(Code Division Multi Access 2000), EV-DO(Enhanced Voice-Data Optimized or Enhanced Voice-Data Only), WCDMA(Wideband CDMA), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), HSUPA(High Speed Uplink Packet Access), LTE(Long Term Evolution), LTE-A(Long Term Evolution-Advanced) 등)에 따라 구축된 이동 통신망 상에서 기지국, 외부의 단말, 서버 중 적어도 하나와 무선 신호를 송수신한다. 무선 신호는, 음성 호 신호, 화상 통화 호 신호 또는 문자/멀티미디어 메시지 송수신에 따른 다양한 형태의 데이터를 포함할 수 있다.
무선 인터넷 모듈(723)은 무선 인터넷 접속을 위한 모듈을 가리킨다. 무선 인터넷 모듈(723)은 무선 인터넷 기술들에 따른 통신망에서 무선 신호를 송수신하도록 이루어질 수 있다. 무선 인터넷 기술로는, 예를 들어 WLAN(Wireless LAN), Wi-Fi(Wireless-Fidelity), Wi-Fi(Wireless Fidelity) Direct, DLNA(Digital Living Network Alliance) 등이 있다.
근거리 통신 모듈(724)은 근거리 통신(Short range communication)을 위한 것으로서, 블루투스(Bluetooth™), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association; IrDA), UWB(Ultra Wideband), ZigBee, NFC(Near Field Communication), Wi-Fi(Wireless-Fidelity), Wi-Fi Direct, Wireless USB(Wireless Universal Serial Bus) 기술 중 적어도 하나를 이용하여, 근거리 통신을 지원할 수 있다. 근거리 통신 모듈(724)은 근거리 무선 통신망(Wireless Area Networks)을 통해 표시 장치(10)와 무선 통신 시스템 사이, 표시 장치(10)와 다른 전자 장치 사이, 또는 표시 장치(10)와 다른 전자 장치(또는 외부 서버)가 위치한 네트워크 사이의 무선 통신을 지원할 수 있다. 근거리 무선 통신망은 근거리 무선 개인 통신망(Wireless Personal Area Networks)일 수 있다. 다른 전자 장치는 표시 장치(10)와 데이터를 상호 교환하는 것이 가능한(또는 연동 가능한) 웨어러블 디바이스(wearable device)일 수 있다.
위치 정보 모듈(115)은 표시 장치(10)의 위치(또는 현재 위치)를 획득하기 위한 모듈로서, 그의 대표적인 예로는 GPS(Global Positioning System) 모듈 또는 WiFi(Wireless Fidelity) 모듈이 있다. 예를 들어, 표시 장치(10)는 GPS 모듈을 활용하면, GPS 위성에서 보내는 신호를 이용하여 표시 장치(10)의 위치를 획득할 수 있다. 또한, 표시 장치(10)는 Wi-Fi 모듈을 활용하면, Wi-Fi 모듈과 무선신호를 송신 또는 수신하는 무선 AP(Wireless Access Point)의 정보에 기반하여, 표시 장치(10)의 위치를 획득할 수 있다. 위치 정보 모듈(115)은 표시 장치(10)의 위치(또는 현재 위치)를 획득하기 위해 이용되는 모듈로, 표시 장치(10)의 위치를 직접적으로 계산하거나 획득하는 모듈로 한정되지는 않는다.
입력부(730)는 영상 신호 입력을 위한 카메라 장치(731)와 같은 영상 입력부, 음향 신호 입력을 위한 마이크로폰(microphone, 732)과 같은 음향 입력부, 사용자로부터 정보를 입력 받기 위한 입력 장치(733)를 포함할 수 있다.
카메라 장치(731)는 화상 통화 모드 또는 촬영 모드에서 이미지 센서에 의해 얻어지는 정지 영상 또는 동영상 등의 화상 프레임을 처리한다. 처리된 화상 프레임은 표시 패널(300)에 표시되거나 메모리(770)에 저장될 수 있다.
마이크로폰(732)은 외부의 음향 신호를 전기적인 음성 데이터로 처리한다. 처리된 음성 데이터는 표시 장치(10)에서 수행 중인 기능(또는 실행 중인 어플리케이션)에 따라 다양하게 활용될 수 있다. 한편, 마이크로폰(732)에는 외부의 음향 신호를 입력 받는 과정에서 발생되는 잡음(noise)을 제거하기 위한 다양한 잡음 제거 알고리즘이 구현될 수 있다.
메인 프로세서(710)는 입력 장치(733)를 통해 입력되는 정보에 대응되도록 표시 장치(10)의 동작을 제어할 수 있다. 입력 장치(733)는 표시 장치(10)의 후면 또는 측면에 위치하는 버튼, 돔 스위치(dome switch), 조그 휠, 조그 스위치 등과 같은 기계식(mechanical) 입력 수단 또는 터치 입력 수단을 포함할 수 있다. 터치 입력 수단은 표시 패널(300)의 센서 전극층으로 이루어질 수 있다.
센서부(740)는 표시 장치(10) 내 정보, 표시 장치(10)를 둘러싼 주변 환경 정보 및 사용자 정보 중 적어도 하나를 센싱하고, 이에 대응하는 센싱 신호를 발생하는 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다. 메인 프로세서(710)는 이러한 센싱 신호에 기초하여, 표시 장치(10)의 구동 또는 동작을 제어하거나, 표시 장치(10)에 설치된 어플리케이션과 관련된 데이터 처리, 기능 또는 동작을 수행할 수 있다. 센서부(740)는 근접센서(proximity sensor), 조도 센서(illumination sensor), 가속도 센서(acceleration sensor), 자기 센서(magnetic sensor), 중력 센서(G-sensor), 자이로스코프 센서(gyroscope sensor), 모션 센서(motion sensor), RGB 센서, 적외선 센서(IR 센서: infrared sensor), 지문인식 센서(finger scan sensor), 초음파 센서(ultrasonic sensor), 배터리 게이지(battery gauge), 환경 센서(예를 들어, 기압계, 습도계, 온도계, 방사능 감지 센서, 열 감지 센서, 가스 감지 센서 등), 화학 센서(예를 들어, 전자 코, 헬스케어 센서, 생체 인식 센서 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
근접 센서는 소정의 검출면에 접근하는 물체, 혹은 근방에 존재하는 물체의 유무를 전자계의 힘 또는 적외선 등을 이용하여 기계적 접촉 없이 검출하는 센서를 가리킨다. 근접 센서의 예로는 투과형 광전 센서, 직접 반사형 광전 센서, 미러 반사형 광전 센서, 고주파 발진형 근접 센서, 정전 용량형 근접 센서, 자기형 근접 센서, 적외선 근접 센서 등이 있다. 근접 센서는 근접 터치뿐만 아니라 근접 터치 거리, 근접 터치 방향, 근접 터치 속도, 근접 터치 시간, 근접 터치 위치, 근접 터치 이동 상태와 같은 근접 터치 패턴을 감지할 수 있다. 메인 프로세서(710)는 근접 센서를 통해 감지된 근접 터치 동작 및 근접 터치 패턴에 상응하는 데이터(또는 정보)를 처리하며, 처리된 데이터에 대응하는 시각적인 정보를 표시 패널(300)에 표시하도록 제어할 수 있다.
초음파 센서는 초음파를 이용하여 물체의 위치 정보를 인식할 수 있다. 메인 프로세서(710)는 광 센서와 복수의 초음파 센서로부터 감지되는 정보를 통해, 물체의 위치를 산출하는 것이 가능하다. 물체의 위치는 광의 속도와 초음파의 속도가 다르므로, 광이 광 센서에 도달하는 시간과 초음파가 초음파 센서에 도달하는 시간을 이용하여 산출될 수 있다.
출력부(750)는 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시키기 위한 것으로, 표시 패널(300), 음향 출력부(752), 햅틱 모듈(753), 광 출력부(754) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
표시 패널(300)은 표시 장치(10)에서 처리되는 정보를 표시(출력)한다. 예를 들어, 표시 패널(300)은 표시 장치(10)에서 구동되는 어플리케이션의 실행화면 정보, 또는 실행화면 정보에 따른 UI(User Interface), GUI(Graphic User Interface) 정보를 표시할 수 있다. 표시 패널(300)은 화상을 표시하는 표시층과 물체의 터치를 감지하기 위한 센서 전극층을 포함할 수 있다. 이로 인해, 표시 패널(300)은 표시 장치(10)와 사용자 사이의 입력 인터페이스를 제공하는 입력 장치(733) 중 하나로 기능함과 동시에, 표시 장치(10)와 사용자 사이의 출력 인터페이스를 제공하는 출력부(750) 중 하나로 기능할 수 있다.
음향 출력부(752)는 호 신호 수신, 통화모드 또는 녹음 모드, 음성인식 모드, 방송수신 모드 등에서 무선 통신부(720)로부터 수신되거나 메모리(770)에 저장된 음향 데이터를 출력할 수 있다. 음향 출력부(752)는 표시 장치(10)에서 수행되는 기능(예를 들어, 호 신호 수신음, 메시지 수신음 등)과 관련된 음향 신호를 출력하기도 한다. 음향 출력부(752)는 리시버(receiver)와 스피커(speaker)를 포함할 수 있다. 리시버와 스피커 중 적어도 하나는 표시 패널(300)의 하부에 부착되어 표시 패널(300)을 진동하여 음향을 출력하는 음향 발생 장치일 수 있다. 음향 발생 장치는 전기 신호에 따라 수축 및 팽창하는 압전 소자(piezoelectric element, 壓電素子) 또는 압전 액츄에이터(piezoelectric actuator)이거나 보이스 코일을 이용하여 자력을 생성하여 표시 패널(300)을 진동시키는 여진기(Exciter)일 수 있다.
햅틱 모듈(haptic module)(753)은 사용자가 느낄 수 있는 다양한 촉각 효과를 발생시킨다. 햅틱 모듈(753)은 촉각 효과로서 사용자에게 진동을 제공할 수 있다. 햅틱 모듈(753)에서 발생하는 진동의 세기와 패턴 등은 사용자의 선택 또는 메인 프로세서(710)의 설정에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, 햅틱 모듈(753)은 서로 다른 진동을 합성하여 출력하거나 순차적으로 출력할 수도 있다. 햅틱 모듈(753)은 진동 외에도 접촉된 피부면에 대해 수직 운동하는 핀 배열, 분사구나 흡입구를 통한 공기의 분사력이나 흡입력, 피부 표면에 대한 스침, 전극(electrode)의 접촉, 정전기력 등의 자극에 의한 효과와, 흡열이나 발열 가능한 소자를 이용한 냉온감 재현에 의한 효과 등 다양한 촉각 효과를 발생시킬 수 있다. 햅틱 모듈(753)은 직접적인 접촉을 통해 촉각 효과를 전달할 수 있을 뿐만 아니라, 사용자가 손가락이나 팔 등의 근 감각을 통해 촉각 효과를 느낄 수 있도록 구현할 수도 있다.
광 출력부(754)는 광원의 광을 이용하여 이벤트 발생을 알리기 위한 신호를 출력한다. 표시 장치(10)에서 발생되는 이벤트의 예로는 메시지 수신, 호 신호 수신, 부재중 전화, 알람, 일정 알림, 이메일 수신, 애플리케이션을 통한 정보 수신 등이 될 수 있다. 광 출력부(754)가 출력하는 신호는 표시 장치(10)가 전면이나 후면으로 단색이나 복수색의 광을 발광함에 따라 구현된다. 신호 출력은 표시 장치(10)가 사용자의 이벤트 확인을 감지함에 의하여 종료될 수 있다.
인터페이스부(760)는 표시 장치(10)에 연결되는 다양한 종류의 외부 기기와의 통로 역할을 수행한다. 인터페이스부(760)는, 유/무선 헤드셋 포트(port), 외부 충전기 포트(port), 유/무선 데이터 포트(port), 메모리 카드(memory card) 포트, 식별 모듈이 구비된 장치를 연결하는 포트(port), 오디오 I/O(Input/Output) 포트(port), 비디오 I/O(Input/Output) 포트(port), 이어폰 포트(port) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 표시 장치(10) 인터페이스부(760)에 외부 기기가 연결되는 것에 대응하여, 연결된 외부 기기와 관련된 적절할 제어를 수행할 수 있다.
메모리(770)는 표시 장치(10)의 다양한 기능을 지원하는 데이터를 저장한다. 메모리(770)는 표시 장치(10)에서 구동되는 다수의 어플리케이션(application program), 표시 장치(10)의 동작을 위한 데이터들, 명령어들을 저장할 수 있다. 다수의 어플리케이션 중 적어도 일부는 무선 통신을 통해 외부 서버로부터 다운로드 될 수 있다. 메모리(770)는 메인 프로세서(710)의 동작을 위한 어플리케이션을 저장할 수 있고, 입/출력되는 데이터, 예를 들어, 폰북, 메시지, 정지영상, 동영상 등과 같은 데이터를 임시 저장할 수도 있다. 또한, 메모리(770)는 햅틱 모듈(753)에 제공되는 다양한 패턴의 진동을 위한 햅틱 데이터와 음향 출력부(752)에 제공되는 다양한 음향에 관한 음향 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(770)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), SSD 타입(Solid State Disk type), SDD 타입(Silicon Disk Drive type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(random access memory; RAM), SRAM(static random access memory), 롬(read-only memory; ROM), EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory), PROM(programmable read-only memory), 자기 메모리, 자기 디스크 및 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.
전원 공급부(780)는 메인 프로세서(710)의 제어 하에서, 외부의 전원, 내부의 전원을 인가받아 표시 장치(10)에 포함된 각 구성요소들에 전원을 공급한다. 전원 공급부(780)는 배터리(790)를 포함할 수 있다. 또한, 전원 공급부(780)는 연결포트를 구비하며, 연결 포트는 배터리의 충전을 위하여 전원을 공급하는 외부 충전기가 전기적으로 연결되는 인터페이스부(760)의 일 예로서 구성될 수 있다. 또는, 전원 공급부(780)는 연결 포트를 이용하지 않고 무선 방식으로 배터리(790)를 충전하도록 이루어질 수 있다. 배터리(790)는 외부의 무선 전력 전송장치로부터 자기 유도 현상에 기초한 유도 결합(Inductive Coupling) 방식이나 전자기적 공진 현상에 기초한 공진 결합(Magnetic Resonance Coupling) 방식 중 하나 이상을 이용하여 전력을 전달받을 수 있다. 배터리(790)는 제3 방향(Z축 방향)에서 메인 회로 보드(700)와 중첩하지 않도록 배치될 수 있다. 배터리(790)는 브라켓(600)의 배터리 홀(BH)과 중첩할 수 있다.
하부 커버(900)는 메인 회로 보드(700)와 배터리(790)의 하부에 배치될 수 있다. 하부 커버(900)는 브라켓(600)과 체결되어 고정될 수 있다. 하부 커버(900)는 표시 장치(10)의 하면 외관을 형성할 수 있다. 하부 커버(900)는 플라스틱, 금속, 또는 플라스틱과 금속을 모두 포함할 수 있다.
하부 커버(900)에는 카메라 장치(731)의 하면이 노출되는 제2 카메라 홀(CMH2)이 형성될 수 있다. 카메라 장치(731)의 위치와 카메라 장치(731)에 대응되는 제1 및 제2 카메라 홀들(CMH1, CMH2)의 위치는 도 1 및 도 2에 도시된 실시예에 한정되지 않는다.
도 4는 일 실시예에 따른 표시 장치의 표시 패널의 표시 영역, 비표시 영역, 및 센서 영역을 보여주는 평면도이다. 도 5는 또 다른 실시예에 따른 표시 패널의 표시 영역, 비표시 영역, 및 센서 영역을 보여주는 평면도이다. 도 4 및 도 5에는 표시 패널(300)의 서브 영역(SBA)이 구부러지지 않고 펼쳐진 표시 패널(300)의 평면도가 나타나 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 표시 패널(300)은 메인 영역(MA)과 서브 영역(SBA)을 포함할 수 있다. 메인 영역(MA)은 메인 영역(MA)은 표시 화소들이 배치되어 화상을 표시하는 표시 영역(DA)과 표시 영역(DA)의 주변 영역으로서 화상을 표시하지 않는 비표시 영역(NDA)을 포함할 수 있다.
메인 영역(MA)은 광을 감지하는 광 센서, 정전 용량의 변화를 감지하는 정전 용량 센서, 또는 초음파를 감지하는 초음파 센서가 배치되는 센서 영역(SA)을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 광 센서는 광학 방식의 지문 인식 센서, 조도 센서, 또는 광학 방식의 근접 센서일 수 있다. 또는, 광 센서는 태양 전지일 수 있다. 정전 용량 센서는 정전 용량 방식의 지문 인식 센서일 수 있다. 초음파 센서는 초음파 방식의 지문 인식 센서 또는 초음파 방식의 근접 센서일 수 있다.
광학 방식의 지문 인식 센서는 사람의 지문을 감지하기 위해, 센서 영역(SA)에 배치된 사람의 손가락의 지문에 광을 조사하고, 사람의 손가락의 지문의 마루와 골에서 반사된 광을 감지한다. 조도 센서는 표시 장치(10)가 배치되는 환경의 조도를 판단하기 위해, 외부로부터 입사되는 광을 감지한다. 광학 방식의 근접 센서는 표시 장치(10) 상에 물체가 근접하게 배치되는지를 판단하기 위해, 표시 장치(10) 상에 광을 조사하고, 물체에 의해 반사된 광을 감지한다.
정전 용량 방식의 지문 인식 센서는 센서 영역(SA)에 배치된 사람의 손가락의 지문의 마루와 골에서 정전 용량 간의 차이를 감지하여 사람의 지문을 감지한다.
초음파 방식의 지문 인식 센서는 센서 영역(SA)에 배치된 사람의 손가락의 지문에 초음파를 출력하고, 사람의 손가락의 지문의 마루와 골에서 반사된 초음파를 감지하여 사람의 손가락의 지문을 감지한다. 초음파 방식의 근접 센서는 표시 장치(10) 상에 물체가 근접하게 배치되는지를 판단하기 위해, 표시 장치(10) 상에 초음파를 조사하고, 물체에 의해 반사된 초음파를 감지한다.
센서 영역(SA)은 표시 영역(DA)과 중첩할 수 있다. 센서 영역(SA)은 표시 영역(DA)의 적어도 일부 영역으로 정의될 수 있다. 예를 들어, 센서 영역(SA)은 도 4와 같이 표시 패널(300)의 일 측에 가깝게 배치되는 표시 영역(DA)의 중앙 영역일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또는, 센서 영역(SA)은 표시 패널(300)의 일 측에 배치되는 표시 영역(DA)의 일부 영역일 수 있다.
또는, 센서 영역(SA)은 도 5와 같이 표시 영역(DA)과 실질적으로 동일할 수 있다. 이 경우, 표시 영역(DA) 중 어느 영역에서도 광을 감지할 수 있다.
서브 영역(SBA)은 메인 영역(MA)의 일 측으로부터 제2 방향(Y축 방향)으로 돌출될 수 있다. 도 4와 같이 서브 영역(SBA)의 제1 방향(X축 방향)의 길이는 메인 영역(MA)의 제1 방향(X축 방향)의 길이보다 작으며, 서브 영역(SBA)의 제2 방향(Y축 방향)의 길이는 메인 영역(MA)의 제2 방향(Y축 방향)의 길이보다 작을 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 서브 영역(SBA)은 구부러질 수 있으며, 기판(SUB)의 하면 상에 배치될 수 있다. 서브 영역(SBA)은 기판(SUB)의 두께 방향인 제3 방향(Z축 방향)에서 메인 영역(MA)과 중첩할 수 있다.
서브 영역(SBA)에는 표시 회로 보드(310)와 표시 구동부(320)가 배치될 수 있다. 서브 영역(SBA)의 일 측에 배치된 표시 패드들 상에는 표시 회로 보드(310)가 배치될 수 있다. 표시 회로 보드(310)는 이방성 도전 필름을 이용하여 서브 영역(SBA)의 표시 패드들에 부착될 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 커버 윈도우와 표시 패널을 보여주는 단면도이다. 도 6에는 도 4의 서브 영역(SBA)이 구부러져 표시 패널(300)의 하면 상에 배치되는 경우, 표시 패널(300)의 단면도가 나타나 있다.
도 6을 참조하면, 표시 패널(300)은 기판(SUB), 표시층(DISL), 센서 전극층(SENL), 편광 필름(PF), 및 패널 하부 커버(PB)를 포함할 수 있다.
기판(SUB)은 유리, 석영, 고분자 수지 등의 절연 물질로 이루어질 수 있다. 기판(SUB)은 리지드(rigid) 기판이거나 벤딩(bending), 폴딩(folding), 롤링(rolling) 등이 가능한 플렉서블(flexible) 기판일 수 있다.
기판(SUB)의 메인 영역(MA) 상에는 표시층(DISL)이 배치될 수 있다. 표시층(DISL)은 표시 화소들을 포함하여 화상을 표시하는 층일 수 있다. 또한, 표시층(DISL)은 센서 화소들을 포함하여 외부로부터 입사되는 광을 감지하는 층일 수 있다. 표시층(DISL)은 박막 트랜지스터들이 형성되는 박막 트랜지스터층, 광을 발광하는 발광 소자들이 형성되는 발광 소자층, 및 발광 소자층을 봉지하기 위한 봉지층을 포함할 수 있다.
표시층(DISL)의 표시 영역(DA)에는 표시 화소들뿐만 아니라 표시 화소들에 접속되는 스캔 배선들, 데이터 배선들, 전원 배선들 등이 배치될 수 있다. 또한, 표시층(DISL)의 표시 영역(DA)에는 센서 화소들뿐만 아니라 센서 화소들에 접속되는 감지 스캔 배선들, 리드 아웃 배선들, 리셋 신호 배선들 등이 배치될 수 있다.
표시층(DISL)의 비표시 영역(NDA)에는 스캔 구동부와 팬 아웃 배선들 등이 배치될 수 있다. 스캔 구동부는 스캔 배선들에 스캔 신호들을 인가하고, 감지 스캔 배선들에 감지 스캔 신호들을 인가하며, 리셋 신호 배선들에 리셋 신호들을 인가할 수 있다. 팬 아웃 배선들은 데이터 배선들과 표시 구동부(320)를 연결하며, 리드 아웃 배선들과 표시 패드들을 연결하는 팬 아웃 배선들 등이 배치될 수 있다.
표시층(DISL) 상에는 센서 전극층(SENL)이 배치될 수 있다. 센서 전극층(SENL)은 센서 전극들을 포함하며, 물체의 터치를 감지하기 위한 층일 수 있다.
센서 전극층(SENL)은 터치 감지 영역과 터치 주변 영역을 포함할 수 있다. 터치 감지 영역은 센서 전극들이 배치되어 물체의 터치 입력을 감지하는 영역일 수 있다. 터치 주변 영역은 센서 전극들이 배치되지 않는 영역으로, 터치 감지 영역을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 터치 주변 영역은 터치 감지 영역의 바깥쪽에서부터 표시 패널(300)의 가장자리까지의 영역일 수 있다. 터치 감지 영역에는 센서 전극들, 연결부들, 및 도전 패턴들이 배치될 수 있다. 터치 주변 영역에는 센서 전극들에 연결되는 센서 배선들이 배치될 수 있다.
센서 전극층(SENL)의 터치 감지 영역은 표시층(DISL)의 표시 영역(DA)과 중첩할 수 있다. 센서 전극층(SENL)의 터치 감지 영역은 센서 영역(SA)과 중첩할 수 있다. 센서 전극층(SENL)의 터치 주변 영역은 표시층(DISL)의 비표시 영역(NDA)과 중첩할 수 있다.
센서 전극층(SENL) 상에는 편광 필름(PF)이 배치될 수 있다. 편광 필름(PF)은 선편광판과 λ/4 판(quarter-wave plate)과 같은 위상지연필름을 포함할 수 있다. 위상지연필름은 센서 전극층(SENL) 상에 배치되고, 선편광판은 위상지연필름 상에 배치될 수 있다.
편광 필름(PF) 상에는 커버 윈도우(100)가 배치될 수 있다. 커버 윈도우(100)는 OCA(optically clear adhesive) 필름과 같은 투명 접착 부재에 의해 편광 필름(PF) 상에 부착될 수 있다.
표시 패널(300)의 하부에는 패널 하부 커버(PB)가 배치될 수 있다. 패널 하부 커버(PB)는 접착 부재를 통해 표시 패널(300)의 하면에 부착될 수 있다. 접착 부재는 압력 민감 점착제(pressure sensitive adhesive, PSA)일 수 있다. 패널 하부 커버(PB)는 외부로부터 입사되는 광을 흡수하기 위한 차광 부재, 외부로부터의 충격을 흡수하기 위한 완충 부재, 및 표시 패널(300)의 열을 효율적으로 방출하기 위한 방열 부재 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
차광 부재는 표시 패널(300)의 하부에 배치될 수 있다. 차광 부재는 광의 투과를 저지하여 차광 부재의 하부에 배치된 구성들, 예를 들어 표시 회로 보드(310) 등이 표시 패널(300)의 상부에서 시인되는 것을 방지한다. 차광 부재는 블랙 안료나 블랙 염료 등과 같은 광 흡수 물질을 포함할 수 있다.
완충 부재는 차광 부재의 하부에 배치될 수 있다. 완충 부재는 외부 충격을 흡수하여 표시 패널(300)이 파손되는 것을 방지한다. 완충 부재는 단일층 또는 복수층으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 완충 부재는 폴리우레탄(polyurethane), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리에틸렌(polyethylene)등과 같은 고분자 수지로 형성되거나, 고무, 우레탄 계열 물질, 또는 아크릴 계열 물질을 발포 성형한 스폰지 등 탄성을 갖는 물질을 포함하여 이루어질 수 있다.
방열 부재는 완충 부재의 하부에 배치될 수 있다. 방열 부재는 그라파이트나 탄소 나노 튜브 등을 포함하는 제1 방열층과 전자기파를 차폐할 수 있고 열전도성이 우수한 구리, 니켈, 페라이트, 은과 같은 금속 박막으로 형성된 제2 방열층을 포함할 수 있다.
기판(SUB)의 서브 영역(SBA)은 구부러질 수 있으며, 이로 인해 표시 패널(300)의 하면 상에 배치될 수 있다. 기판(SUB)의 서브 영역(SBA)은 접착층(391)에 의해 패널 하부 커버(PB)의 하면에 부착될 수 있다. 접착층(391)은 압력 민감 점착제(pressure sensitive adhesive)일 수 있다.
도 7은 도 4의 표시 영역의 표시 화소들의 발광 영역들의 일 예를 보여주는 평면도이다. 도 8은 도 4의 센서 영역의 표시 화소들의 발광 영역들과 센서 화소들의 수광 영역들의 일 예를 보여주는 평면도이다.
도 7 및 도 8에서는 제1 표시 화소의 제1 발광 영역(RE)들, 제2 표시 화소의 제2 발광 영역(GE)들, 제3 표시 화소의 제3 발광 영역(BE)들, 및 센서 화소의 수광 영역(LE)이 나타나 있다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 센서 영역(SA)은 제1 내지 제3 발광 영역들(RE, GE, BE), 수광 영역(LE), 및 비발광 영역(NEA)을 포함할 수 있다.
제1 발광 영역(RE)들 각각은 제1 색의 광을 발광하는 영역이고, 제2 발광 영역(GE)들 각각은 제2 색의 광을 발광하는 영역이며, 제3 발광 영역(BE)들 각각은 제3 색의 광을 발광하는 영역일 수 있다. 예를 들어, 제1 색은 적색이고, 제2 색은 녹색이며, 제3 색은 청색일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
도 7 및 도 8에서는 제1 발광 영역(RE)들, 제2 발광 영역(GE)들, 및 제3 발광 영역(BE)들 각각이 마름모의 평면 형태 또는 직사각형의 평면 형태인 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 제1 발광 영역(RE)들, 제2 발광 영역(GE)들, 및 제3 발광 영역(BE)들 각각은 사각형 이외의 다른 다각형, 원형, 또는 타원형의 평면 형태를 가질 수 있다. 또한, 도 7 및 도 8에서는 제3 발광 영역(BE)의 면적이 가장 크고, 제2 발광 영역(GE)의 면적이 가장 작은 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다.
하나의 제1 발광 영역(RE), 두 개의 제2 발광 영역(GE)들, 및 하나의 제3 발광 영역(BE)은 백색 계조를 표현하기 위한 하나의 발광 그룹(EG)으로 정의될 수 있다. 즉, 하나의 제1 발광 영역(RE)에서 발광된 광, 두 개의 제2 발광 영역(GE)들에서 발광된 광, 및 하나의 제3 발광 영역(BE)에서 발광된 광의 조합에 의해 백색 계조가 표현될 수 있다.
제2 발광 영역(GE)들은 홀수 행들에 배치될 수 있다. 제2 발광 영역(GE)들은 홀수 행들 각각에서 제1 방향(X축 방향)으로 나란하게 배치될 수 있다. 홀수 행들 각각에서 제1 방향(X축 방향)으로 인접한 제2 발광 영역(GE)들 중 어느 하나는 제4 방향(DR4)의 장변과 제5 방향(DR5)의 단변을 갖는 반면에, 다른 하나는 제5 방향(DR5)의 장변과 제4 방향(DR4)의 단변을 가질 수 있다. 제4 방향(DR4)은 제1 방향(X축 방향)과 제2 방향(Y축 방향) 사이의 방향이고, 제5 방향(DR5)은 제4 방향(DR4)과 교차하는 방향일 수 있다.
제1 발광 영역(RE)들과 제3 발광 영역(BE)들은 짝수 행들에 배치될 수 있다. 제1 발광 영역(RE)들과 제3 발광 영역(BE)들은 짝수 행들 각각에서 제1 방향(X축 방향)으로 나란하게 배치될 수 있다. 제1 발광 영역(RE)들과 제3 발광 영역(BE)들은 짝수 행들 각각에서 교대로 배치될 수 있다.
제2 발광 영역(GE)들은 홀수 열들에 배치될 수 있다. 제2 발광 영역(GE)들은 홀수 열들 각각에서 제2 방향(Y축 방향)으로 나란하게 배치될 수 있다. 홀수 열들 각각에서 제2 방향(Y축 방향)으로 인접한 제2 발광 영역(GE)들 중 어느 하나는 제4 방향(DR4)의 장변과 제5 방향(DR5)의 단변을 갖는 반면에, 다른 하나는 제5 방향(DR5)의 장변과 제4 방향(DR4)의 단변을 가질 수 있다.
제1 발광 영역(RE)들과 제3 발광 영역(BE)들은 짝수 열들에 배치될 수 있다. 제1 발광 영역(RE)들과 제3 발광 영역(BE)들은 짝수 열들 각각에서 제2 방향(Y축 방향)으로 나란하게 배치될 수 있다. 제1 발광 영역(RE)들과 제3 발광 영역(BE)들은 짝수 열들 각각에서 교대로 배치될 수 있다.
수광 영역(LE)은 광을 발광하기 보다 외부로부터 입사되는 광을 감지하는 영역일 수 있다. 수광 영역(LE)은 도 8과 같이 센서 영역(SA)에만 포함되며, 수광 영역(LE)을 제외한 표시 영역(DA)에는 포함되지 않을 수 있다.
수광 영역(LE)은 제1 방향(X축 방향)에서 제1 발광 영역(RE)과 제3 발광 영역(BE) 사이에 배치되고, 제2 방향(Y축 방향)에서 제2 발광 영역(BE)들 사이에 배치될 수 있다. 도 8에서는 수광 영역(LE)이 직사각형의 평면 형태인 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 수광 영역(LE)은 사각형 이외의 다른 다각형, 원형 또는 타원형의 평면 형태를 가질 수 있다. 또한, 수광 영역(LE)의 면적은 제2 발광 영역(GE)의 면적보다 작을 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
한편, 센서 영역(SA)이 사람의 손가락의 지문을 인식하기 위해 외부로부터 입사되는 광을 감지하는 영역인 경우, 센서 영역(SA)에서 수광 영역(LE)의 개수는 제1 발광 영역(RE)의 개수, 제2 발광 영역(GE)의 개수, 및 제3 발광 영역(BE)의 개수보다 적을 수 있다. 사람의 손가락의 지문의 인접한 마루들(ridges, RID) 사이의 간격은 대략 100㎛ 내지 150㎛이므로, 수광 영역(LE)은 제1 방향(X축 방향)과 제2 방향(Y축 방향)에서 대략 100㎛ 내지 450㎛마다 배치될 수 있다. 예를 들어, 발광 영역들(RE, GE, BE) 각각의 제1 방향(X축 방향)의 피치(pitch)가 대략 45㎛인 경우, 수광 영역(LE)은 제1 방향(X축 방향)에서 2 개 내지 10 개의 발광 영역들마다 배치될 수 있다.
제1 핀 홀(PH1)의 제1 방향(X축 방향)의 길이는 5㎛이고, 제2 방향(Y축 방향)의 길이는 5㎛이며, 제1 핀 홀(PH1)은 정사각형의 평면 형태를 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
비발광 영역(NEA)은 제1 내지 제3 발광 영역들(RE, GE, BE)과 수광 영역(LE)을 제외한 영역일 수 있다. 비발광 영역(NEA)에는 제1 내지 제3 발광 영역들(RE, GE, BE)에서 광을 발광하기 위해, 제1 내지 제3 표시 화소들에 연결되는 배선들이 배치될 수 있다. 비발광 영역(NEA)은 제1 내지 제3 발광 영역들(RE, GE, BE)과 수광 영역(LE)을 각각 둘러싸도록 배치될 수 있다.
도 7 및 도 8과 같이, 표시 패널(300)의 센서 영역(SA)은 발광 영역들(RE, GE, BE)뿐만 아니라, 수광 영역(LE)들을 포함한다. 그러므로, 표시 패널(300)의 상면으로 입사되는 광은 표시 패널(300)의 수광 영역(LE)들을 통해 감지될 수 있다.
예를 들어, 커버 윈도우(100)의 상면에 위치하는 사람의 손가락의 지문의 마루(RID)와 골(valleys)에서 반사되는 광이 수광 영역(LE)들 각각에서 감지될 수 있다. 그러므로, 표시 패널(300)의 수광 영역(LE)들 각각에서 감지되는 광량에 따라 사람의 손가락의 지문을 인식할 수 있다. 즉, 표시 패널(300)에 내장된 수광 소자(PD)들을 포함하는 센서 화소들을 통해 사람의 손가락의 지문을 인식할 수 있다.
또는, 표시 패널(300)의 상면으로 입사되는 광이 수광 영역(LE)들 각각에서 감지될 수 있다. 그러므로, 표시 패널(300)의 수광 영역(LE)들 각각에서 감지되는 광량에 따라 표시 장치(10)의 외부로부터 입사되는 광량이 어느 정도인지를 판단할 수 있다. 즉, 표시 패널(300)에 내장된 수광 소자(PD)들을 포함하는 센서 화소들을 통해 표시 장치(10)가 배치된 환경의 조도를 판단할 수 있다.
또는, 커버 윈도우(100)의 상면에 근접하게 위치하는 물체로부터 반사되는 광이 수광 영역(LE)들 각각에서 감지될 수 있다. 그러므로, 표시 패널(300)의 수광 영역(LE)들 각각에서 감지되는 광량에 따라 표시 장치(10)의 상면에 근접하게 배치된 물체를 감지할 수 있다. 즉, 표시 패널(300)에 내장된 수광 소자(PD)들을 포함하는 센서 화소들을 통해 물체가 표시 장치(10)의 상면에 근접하게 위치하는지를 판단할 수 있다.
도 9는 도 4의 센서 영역의 표시 화소들과 센서 화소들의 또 다른 예를 보여주는 평면도이다.
도 9의 실시예는 제2 발광 영역(GE)들 중 어느 하나가 삭제되고, 삭제된 제2 발광 영역(GE) 대신에 수광 영역(LE)이 배치되는 것에서 도 8의 실시예와 차이점이 있다.
도 9를 참조하면, 수광 영역(LE)들은 제1 방향(X축 방향)과 제2 방향(Y축 방향)에서 제2 발광 영역(GE)들과 나란하게 배치될 수 있다. 제1 방향(X축 방향)으로 인접한 제2 발광 영역(GE)과 수광 영역(LE) 중 어느 하나는 제4 방향(DR4)의 장변과 제5 방향(DR5)의 단변을 갖는 반면에, 다른 하나는 제5 방향(DR5)의 장변과 제4 방향(DR4)의 단변을 가질 수 있다. 또한, 제2 방향(Y축 방향)으로 인접한 제2 발광 영역(GE)과 수광 영역(LE) 중 어느 하나는 제4 방향(DR4)의 장변과 제5 방향(DR5)의 단변을 갖는 반면에, 다른 하나는 제5 방향(DR5)의 장변과 제4 방향(DR4)의 단변을 가질 수 있다.
도 9에서는 수광 영역(LE)의 면적이 제2 발광 영역(GE)의 면적과 실질적으로 동일한 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 수광 영역(LE)의 면적은 제2 발광 영역(GE)의 면적보다 크거나 작을 수 있다.
한편, 수광 영역(LE)이 배치되는 경우 제2 발광 영역(GE)이 삭제되므로, 수광 영역(LE)에 인접한 발광 그룹(EG)은 하나의 제1 발광 영역(RE), 하나의 제2 발광 영역(GE), 및 하나의 제3 발광 영역(BE)을 포함할 수 있다. 즉, 수광 영역(LE)에 인접한 발광 그룹(EG)은 하나의 제2 발광 영역(GE)을 포함하는 반면에, 다른 발광 그룹(EG)들 각각은 두 개의 제2 발광 영역(GE)을 포함한다. 그러므로, 수광 영역(LE)에 인접한 발광 그룹(EG)의 제2 발광 영역(GE)은 다른 발광 그룹(EG)들 각각의 제2 발광 영역(GE)들보다 작은 면적을 보상하기 위해 더 높은 휘도로 발광할 수 있다.
도 9와 같이, 제2 발광 영역(GE)들 중 어느 하나를 삭제하고 제2 발광 영역(GE) 대신에 수광 영역(LE)을 배치하는 경우, 수광 영역(LE)의 면적은 커질 수 있으므로, 수광 영역(LE)에서 감지하는 광량이 많아질 수 있다. 이로 인해, 광 센서의 광 감지 정확도가 높아질 수 있다.
도 10은 도 4의 표시 영역의 표시 화소들의 발광 영역들의 또 다른 예를 보여주는 평면도이다. 도 11은 도 4의 센서 영역의 표시 화소들의 발광 영역들과 센서 화소들의 수광 영역들의 또 다른 예를 보여주는 평면도이다.
도 10 및 도 11의 실시예는 제1 내지 제3 발광 영역들(RE, GE, BE)이 제1 방향(X축 방향)으로 교대로 배치되고, 제1 내지 제3 발광 영역들(RE, GE, BE)이 각각 제2 방향(Y축 방향)으로 나란하게 배치되는 것에서 도 7 및 도 8의 실시예와 차이점이 있다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 제1 발광 영역(RE)들, 제2 발광 영역(GE)들, 및 제3 발광 영역(BE)들 각각이 직사각형의 평면 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 발광 영역(RE)들, 제2 발광 영역(GE)들, 및 제3 발광 영역(BE)들 각각은 제1 방향(X축 방향)의 단변과 제2 방향(Y축 방향)의 장변을 갖는 직사각형의 평면 형태를 가질 수 있다. 또는, 제1 발광 영역(RE)들, 제2 발광 영역(GE)들, 및 제3 발광 영역(BE)들 각각은 사각형 이외의 다른 다각형, 원형, 또는 타원형의 평면 형태를 가질 수 있다. 제1 발광 영역(RE)의 면적, 제2 발광 영역(GE)의 면적, 및 제3 발광 영역(BE)의 면적이 실질적으로 동일한 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다.
하나의 제1 발광 영역(RE), 하나의 제2 발광 영역(GE), 및 하나의 제3 발광 영역(BE)은 백색 계조를 표현하기 위한 하나의 발광 그룹(EG)으로 정의될 수 있다. 즉, 하나의 제1 발광 영역(RE)에서 발광된 광, 하나의 제2 발광 영역(GE)들에서 발광된 광, 및 하나의 제3 발광 영역(BE)에서 발광된 광의 조합에 의해 백색 계조가 표현될 수 있다.
제1 발광 영역(RE)들, 제2 발광 영역(GE)들, 및 제3 발광 영역(BE)은 제1 방향(X축 방향)에서 교대로 배치될 수 있다. 즉, 제1 발광 영역(RE)들, 제2 발광 영역(GE)들, 및 제3 발광 영역(BE)은 제1 방향(X축 방향)에서 제1 발광 영역(RE), 제2 발광 영역(GE), 및 제3 발광 영역(BE)의 순서로 반복하여 배치될 수 있다.
제1 내지 제3 발광 영역들(RE, GE, BE)이 각각 제2 방향(Y축 방향)으로 나란하게 배치될 수 있다. 즉, 제1 발광 영역(RE)들이 제2 방향(Y축 방향)으로 나란하게 배치되고, 제2 발광 영역(GE)들이 제2 방향(Y축 방향)으로 나란하게 배치되며, 제3 발광 영역(BE)들이 제2 방향(Y축 방향)으로 나란하게 배치될 수 있다.
수광 영역(LE)은 제2 방향(Y축 방향)에서 인접한 제1 발광 영역(RE)들 사이, 제2 방향(Y축 방향)에서 인접한 제2 발광 영역(GE)들 사이, 및 제2 방향(Y축 방향)에서 인접한 제3 발광 영역(BE)들 사이에 배치될 수 있다. 또는, 수광 영역(LE)은 제2 방향(Y축 방향)에서 인접한 제1 발광 영역(RE)들 사이의 영역, 제2 방향(Y축 방향)에서 인접한 제2 발광 영역(GE)들 사이의 영역, 및 제2 방향(Y축 방향)에서 인접한 제3 발광 영역(BE)들 사이의 영역 중 적어도 하나의 영역에 배치될 수 있다.
수광 영역(LE)은 직사각형의 평면 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 수광 영역(LE)은 제1 방향(X축 방향)의 장변과 제2 방향(Y축 방향)의 단변을 갖는 직사각형의 평면 형태를 가질 수 있다. 또는, 수광 영역(LE)은 직사각형 이외의 다른 사각형, 사각형 이외의 다각형, 원형 또는 타원형의 평면 형태를 가질 수 있다. 수광 영역(LE)의 면적은 제1 발광 영역(RE)의 면적, 제2 발광 영역(GE)의 면적, 및 제3 발광 영역(BE)의 면적보다 작을 수 있다.
도 10 및 도 11과 같이, 표시 패널(300)의 센서 영역(SA)은 발광 영역들(RE, GE, BE)뿐만 아니라, 수광 영역(LE)들을 포함한다. 그러므로, 표시 패널(300)의 상면으로 입사되는 광은 표시 패널(300)의 수광 영역(LE)들을 통해 감지될 수 있다.
도 12는 도 4의 센서 영역의 표시 화소들과 센서 화소들의 또 다른 예를 보여주는 평면도이다.
도 12의 실시예는 제2 방향(Y축 방향)에서 수광 영역(LE)에 인접하게 배치되는 제1 발광 영역(RE)의 면적, 제2 발광 영역(GE)의 면적, 및 제3 발광 영역(BE)의 면적은 제2 방향(Y축 방향)에서 수광 영역(LE)에 인접하게 배치되지 않는 제1 발광 영역(RE)의 면적, 제2 발광 영역(GE)의 면적, 및 제3 발광 영역(BE)의 면적보다 작은 것에서 도 11의 실시예와 차이점이 있다.
도 12를 참조하면, 제2 방향(Y축 방향)에서 수광 영역(LE)에 인접하게 배치되는 제1 발광 영역(RE)의 제2 방향(Y축 방향)의 길이는 제2 방향(Y축 방향)에서 수광 영역(LE)에 인접하게 배치되지 않는 제1 발광 영역(RE)의 제2 방향(Y축 방향)의 길이보다 짧을 수 있다. 제2 방향(Y축 방향)에서 수광 영역(LE)에 인접하게 배치되는 제1 발광 영역(RE)은 제2 방향(Y축 방향)에서 수광 영역(LE)에 인접하게 배치되지 않는 제1 발광 영역(RE)보다 작은 면적을 보상하기 위해 더 높은 휘도로 발광할 수 있다.
제2 방향(Y축 방향)에서 수광 영역(LE)에 인접하게 배치되는 제2 발광 영역(GE)의 제2 방향(Y축 방향)의 길이는 제2 방향(Y축 방향)에서 수광 영역(LE)에 인접하게 배치되지 않는 제2 발광 영역(GE)의 제2 방향(Y축 방향)의 길이보다 짧을 수 있다. 제2 방향(Y축 방향)에서 수광 영역(LE)에 인접하게 배치되는 제2 발광 영역(GE)은 제2 방향(Y축 방향)에서 수광 영역(LE)에 인접하게 배치되지 않는 제2 발광 영역(GE)보다 작은 면적을 보상하기 위해 더 높은 휘도로 발광할 수 있다.
제2 방향(Y축 방향)에서 수광 영역(LE)에 인접하게 배치되는 제3 발광 영역(BE)의 제2 방향(Y축 방향)의 길이는 제2 방향(Y축 방향)에서 수광 영역(LE)에 인접하게 배치되지 않는 제3 발광 영역(BE)의 제2 방향(Y축 방향)의 길이보다 짧을 수 있다. 제2 방향(Y축 방향)에서 수광 영역(LE)에 인접하게 배치되는 제3 발광 영역(BE)은 제2 방향(Y축 방향)에서 수광 영역(LE)에 인접하게 배치되지 않는 제3 발광 영역(BE)보다 작은 면적을 보상하기 위해 더 높은 휘도로 발광할 수 있다.
도 12에서는 수광 영역(LE)은 제2 방향(Y축 방향)에서 인접한 제1 발광 영역(RE)들 사이, 제2 방향(Y축 방향)에서 인접한 제2 발광 영역(GE)들 사이, 및 제2 방향(Y축 방향)에서 인접한 제3 발광 영역(BE)들 사이에 배치된 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 수광 영역(LE)은 제2 방향(Y축 방향)에서 인접한 제1 발광 영역(RE)들 사이의 영역, 제2 방향(Y축 방향)에서 인접한 제2 발광 영역(GE)들 사이의 영역, 및 제2 방향(Y축 방향)에서 인접한 제3 발광 영역(BE)들 사이의 영역 중 적어도 하나의 영역에 배치될 수 있다. 이 경우, 제2 방향(Y축 방향)에서 수광 영역(LE)에 인접하게 배치되는 제1 발광 영역(RE), 제2 발광 영역(GE), 및 제3 발광 영역(BE) 중 적어도 하나의 발광 영역의 면적이 제2 방향(Y축 방향)에서 수광 영역(LE)에 인접하게 배치되지 않는 제1 발광 영역(RE)의 면적, 제2 발광 영역(GE)의 면적, 및 제3 발광 영역(BE)의 면적보다 작을 수 있다.
도 12와 같이, 제2 방향(Y축 방향)에서 수광 영역(LE)에 인접하게 배치되는 제1 발광 영역(RE)의 면적, 제2 발광 영역(GE)의 면적, 및 제3 발광 영역(BE)의 면적이 줄어든 만큼 수광 영역(LE)의 면적은 커질 수 있으므로, 수광 영역(LE)에서 감지하는 광량이 많아질 수 있다. 이로 인해, 광 센서의 광 감지 정확도가 높아질 수 있다.
도 13은 도 7의 표시 영역의 제1 표시 화소의 일 예를 보여주는 회로도이다.
도 13을 참조하면, 제1 발광 영역(RE)을 포함하는 제1 표시 화소(DP1)는 제k-1(k는 2 이상의 양의 정수) 스캔 배선(Sk-1), 제k 스캔 배선(Sk), 및 제j(j는 양의 정수) 데이터 배선(Dj)에 접속될 수 있다. 또한, 제1 표시 화소(DP1)는 제1 구동 전압이 공급되는 제1 구동 전압 배선(VDDL), 초기화 전압(Vini)이 공급되는 초기화 전압 배선(VIL), 및 제2 구동 전압이 공급되는 제2 구동 전압 배선(VSSL)에 접속될 수 있다.
제1 표시 화소(DP1)는 구동 트랜지스터(transistor)(DT), 발광 소자(Light Emitting Element, LEL), 적어도 하나의 스위치 소자, 및 커패시터(C1)를 포함한다. 도 13에서는 적어도 하나의 스위치 소자가 제1 내지 제6 트랜지스터들(ST1, ST2, ST3, ST4, ST5, ST6)을 포함하는 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 적어도 하나의 스위치 소자는 하나 이상의 트랜지스터를 포함할 수 있다.
구동 트랜지스터(DT)는 게이트 전극, 제1 전극, 및 제2 전극을 포함할 수 있다. 구동 트랜지스터(DT)는 게이트 전극에 인가되는 데이터 전압에 따라 제1 전극과 제2 전극 사이에 흐르는 드레인-소스간 전류(Ids, 이하 “구동 전류”라 칭함)를 제어한다. 구동 트랜지스터(DT)의 채널을 통해 흐르는 구동 전류(Ids)는 수학식 1과 같이 구동 트랜지스터(DT)의 게이트 전극과 소스 전극 간의 전압(Vgs)과 문턱전압(threshold voltage) 간의 차이의 제곱에 비례한다.
Figure pat00001
수학식 1에서, k'는 구동 트랜지스터의 구조와 물리적 특성에 의해 결정되는 비례 계수, Vgs는 구동 트랜지스터의 게이트-소스간 전압, Vth는 구동 트랜지스터의 문턱전압을 의미한다.
발광 소자(LEL)는 구동 전류(Ids)에 따라 발광한다. 발광 소자(LEL)의 발광량은 구동 전류(Ids)에 비례할 수 있다.
발광 소자(LEL)는 애노드 전극, 캐소드 전극, 및 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 배치된 유기 발광층을 포함하는 유기 발광 다이오드일 수 있다. 또는, 발광 소자(LEL)는 애노드 전극, 캐소드 전극, 및 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 배치된 무기 반도체 소자를 포함하는 무기 발광 소자일 수 있다. 또는, 발광 소자(LEL)는 애노드 전극, 캐소드 전극, 및 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 배치된 양자점 발광층을 포함하는 양자점 발광 소자일 수 있다. 또는, 발광 소자(LEL)는 마이크로 발광 다이오드(micro light emitting diode) 칩(chip)일 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해, 애노드 전극이 제1 발광 전극(171)이고, 캐소드 전극이 제2 발광 전극(173)인 것을 중심으로 설명한다.
발광 소자(LEL)의 제1 발광 전극은 제4 트랜지스터(ST4)의 제1 전극과 제6 트랜지스터(ST6)의 제2 전극에 접속되며, 제2 발광 전극은 제2 구동 전압 배선(VSSL)에 접속될 수 있다. 발광 소자(LEL)의 제1 발광 전극과 제2 발광 전극 사이에는 기생 용량(Cel)이 형성될 수 있다.
제1 트랜지스터(ST1)는 제1-1 트랜지스터(ST1-1)와 제1-2 트랜지스터(ST1-2)를 포함하는 듀얼 트랜지스터일 수 있다. 제1-1 트랜지스터(ST1-1)와 제1-2 트랜지스터(ST1-2)는 제k 스캔 배선(Sk)의 스캔 신호에 의해 턴-온되어 구동 트랜지스터(DT)의 게이트 전극과 제2 전극을 접속시킨다. 즉, 제1-1 트랜지스터(ST1-1)와 제1-2 트랜지스터(ST1-2)가 턴-온되는 경우, 구동 트랜지스터(DT)의 게이트 전극과 제2 전극이 접속되므로, 구동 트랜지스터(DT)는 다이오드(diode)로 구동한다. 제1-1 트랜지스터(ST1-1)의 게이트 전극은 제k 스캔 배선(Sk)에 접속되고, 제1 전극은 제1-2 트랜지스터(ST1-2)의 제2 전극에 접속되며, 제2 전극은 구동 트랜지스터(DT)의 게이트 전극에 접속될 수 있다. 제1-2 트랜지스터(ST1-2)의 게이트 전극은 제k 스캔 배선(Sk)에 접속되고, 제1 전극은 구동 트랜지스터(DT)의 제2 전극에 접속되며, 제2 전극은 제1-1 트랜지스터(ST1-1)의 제1 전극에 접속될 수 있다.
제2 트랜지스터(ST2)는 제k 스캔 배선(Sk)의 스캔 신호에 의해 턴-온되어 구동 트랜지스터(DT)의 제1 전극과 제j 데이터 배선(Dj)을 접속시킨다. 제2 트랜지스터(ST2)의 게이트 전극은 제k 스캔 배선(Sk)에 접속되고, 제1 전극은 구동 트랜지스터(DT)의 제1 전극에 접속되며, 제2 전극은 데이터 배선(Dj)에 접속될 수 있다.
제3 트랜지스터(ST3)는 제3-1 트랜지스터(ST3-1)와 제3-2 트랜지스터(ST3-2)를 포함하는 듀얼 트랜지스터로 형성될 수 있다. 제3-1 트랜지스터(ST3-1)와 제3-2 트랜지스터(ST3-2)는 제k-1 스캔 배선(Sk-1)의 스캔 신호에 의해 턴-온되어 구동 트랜지스터(DT)의 게이트 전극과 초기화 전압 배선(VIL)을 접속시킨다. 구동 트랜지스터(DT)의 게이트 전극은 초기화 전압 배선(VIL)의 초기화 전압으로 방전될 수 있다. 제3-1 트랜지스터(ST3-1)의 게이트 전극은 제k-1 스캔 배선(Sk-1)에 접속되고, 제1 전극은 구동 트랜지스터(DT)의 게이트 전극에 접속되며, 제2 전극은 제3-2 트랜지스터(ST3-2)의 제1 전극에 접속될 수 있다. 제3-2 트랜지스터(ST3-2)의 게이트 전극은 제k-1 스캔 배선(Sk-1)에 접속되고, 제1 전극은 제3-1 트랜지스터(ST3-1)의 제2 전극에 접속되며, 제2 전극은 초기화 전압 배선(VIL)에 접속될 수 있다.
제4 트랜지스터(ST4)는 제k 스캔 배선(Sk)의 스캔 신호에 의해 턴-온되어 발광 소자(LEL)의 제1 발광 전극과 초기화 전압 배선(VIL)을 접속시킨다. 발광 소자(LEL)의 제1 발광 전극은 초기화 전압으로 방전될 수 있다. 제4 트랜지스터(ST4)의 게이트 전극은 제k 스캔 배선(Sk)에 접속되고, 제1 전극은 발광 소자(LEL)의 제1 발광 전극에 접속되며, 제2 전극은 초기화 전압 배선(VIL)에 접속된다.
제5 트랜지스터(ST5)는 제k 발광 배선(Ek)의 발광 제어 신호에 의해 턴-온되어 구동 트랜지스터(DT)의 제1 전극과 제1 구동 전압 배선(VDDL)을 접속시킨다. 제5 트랜지스터(ST5)의 게이트 전극은 제k 발광 배선(Ek)에 접속되고, 제1 전극은 제1 구동 전압 배선(VDDL)에 접속되며, 제2 전극은 구동 트랜지스터(DT)의 소스 전극에 접속된다.
제6 트랜지스터(ST6)는 구동 트랜지스터(DT)의 제2 전극과 발광 소자(LEL)의 제1 발광 전극 사이에 접속된다. 제6 트랜지스터(ST6)는 제k 발광 배선(Ek)의 발광 제어 신호에 의해 턴-온되어 구동 트랜지스터(DT)의 제2 전극과 발광 소자(LEL)의 제1 발광 전극을 접속한다. 제6 트랜지스터(ST6)의 게이트 전극은 제k 발광 배선(Ek)에 접속되고, 제1 전극은 구동 트랜지스터(DT)의 제2 전극에 접속되며, 제2 전극은 발광 소자(LEL)의 제1 발광 전극에 접속된다. 제5 트랜지스터(ST5)와 제6 트랜지스터(ST6)가 모두 턴-온되는 경우, 구동 전류(Ids)는 발광 소자(LEL)에 공급될 수 있다.
커패시터(C1)는 구동 트랜지스터(DT)의 제2 전극과 제1 구동 전압 배선(VDDL) 사이에 형성된다. 커패시터(C1)의 일 전극은 구동 트랜지스터(DT)의 제2 전극에 접속되고, 타 전극은 제1 구동 전압 배선(VDDL)에 접속될 수 있다.
제1 내지 제6 트랜지스터들(ST1, ST2, ST3, ST4, ST5, ST6), 및 구동 트랜지스터(DT) 각각은 박막 트랜지스터층(TFTL)의 박막 트랜지스터로 형성될 수 있다. 제1 내지 제6 트랜지스터들(ST1, ST2, ST3, ST4, ST5, ST6), 및 구동 트랜지스터(DT) 각각의 제1 전극이 소스 전극인 경우, 제2 전극은 드레인 전극일 수 있다. 또는, 제1 내지 제6 트랜지스터들(ST1, ST2, ST3, ST4, ST5, ST6), 및 구동 트랜지스터(DT) 각각의 제1 전극이 드레인 전극인 경우, 제2 전극은 소스 전극일 수 있다.
제1 내지 제6 트랜지스터들(ST1, ST2, ST3, ST4, ST5, ST6), 및 구동 트랜지스터(DT) 각각의 액티브층은 폴리 실리콘(Poly Silicon), 아몰포스 실리콘, 및 산화물 반도체 중 어느 하나로 형성될 수도 있다. 제1 내지 제6 트랜지스터들(ST1, ST2, ST3, ST4, ST5, ST6), 및 구동 트랜지스터(DT) 각각의 반도체층이 폴리 실리콘으로 형성되는 경우, 그를 형성하기 위한 공정은 저온 폴리 실리콘(Low Temperature Poly Silicon: LTPS) 공정일 수 있다.
또한, 도 13에서는 제1 내지 제6 트랜지스터들(ST1, ST2, ST3, ST4, ST5, ST6), 및 구동 트랜지스터(DT)가 P 타입 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)으로 형성된 것을 중심으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않으며, N 타입 MOSFET으로 형성될 수도 있다.
한편, 제2 발광 영역(GE)을 포함하는 제2 표시 화소와 제3 발광 영역(BE)을 포함하는 제3 표시 화소는 제1 표시 화소(DP1)와 실질적으로 동일하므로, 제2 표시 화소와 제3 표시 화소에 대한 설명은 생략한다.
도 14는 도 8의 센서 영역의 센서 화소의 일 예를 보여주는 회로도이다. 도 14에서는 센서 영역의 센서 화소가 광학 방식의 지문 인식 센서의 센서 화소인 것을 중심으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않는다.
도 14를 참조하면, 수광 영역(LE)을 포함하는 센서 화소(FP)는 수광 소자(PD), 제1 내지 제3 감지 트랜지스터들(RT1, RT2, RT3), 및 감지 커패시터(RC1)를 포함할 수 있다.
제1 감지 트랜지스터(RT1)는 리셋 신호 배선(RSL)의 리셋 신호에 따라 감지 커패시터(RC1)의 제1 전극의 전압(V1)을 리셋하는 리셋 트랜지스터일 수 있다. 제1 감지 트랜지스터(RT1)의 게이트 전극은 리셋 신호 배선(RSL)에 접속되고, 소스 전극은 수광 소자(PD)의 캐소드 전극과 감지 커패시터(RC1)의 제1 전극에 접속되며, 드레인 전극은 제1 감지 구동 전압이 인가되는 제1 감지 구동 전압 배선(RVDDL)에 접속될 수 있다.
제2 감지 트랜지스터(RT2)는 감지 커패시터(RC1)의 제1 전극의 전압(V1)을 전류 신호로 전환함과 동시에, 상기 전류 신호를 증폭시키는 증폭 트랜지스터일 수 있다. 제2 감지 트랜지스터(RT2)의 게이트 전극은 수광 소자(PD)의 캐소드 전극과 감지 커패시터(RC1)의 제1 전극에 접속되며, 소스 전극은 제3 감지 트랜지스터(RT3)의 드레인 전극에 연결되며, 드레인 전극은 제1 감지 구동 전압 배선(RVDDL)에 접속될 수 있다.
제3 감지 트랜지스터(RT3)는 감지 스캔 배선(RSCL)에 감지 스캔 신호가 인가되는 경우, 제2 감지 트랜지스터(RT2)에 의해 증폭된 감지 커패시터(RC1)의 제1 전극의 전압(V1)이 전류 신호를 리드 아웃 배선(ROL)에 전달하는 선택 트랜지스터일 수 있다. 제3 감지 트랜지스터(RT3)의 게이트 전극은 감지 스캔 배선(RSCL)에 접속되며, 소스 전극은 리드 아웃 배선(ROL)에 접속되고, 드레인 전극은 제2 감지 트랜지스터(RT2)의 소스 전극과 접속될 수 있다.
수광 소자(PD)는 애노드 전극에 해당하는 제1 수광 전극, 수광 반도체층, 및 캐소드 전극에 해당하는 제2 수광 전극을 포함하는 포토 다이오드일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 수광 소자(PD)는 게이트 전극, 반도체층, 소스 전극, 및 드레인 전극을 포함하는 포토 트랜지스터일 수 있다.
수광 소자(PD)의 제1 수광 전극은 감지 커패시터(C1)의 제1 전극에 접속되며, 캐소드 전극은 제1 감지 구동 전압보다 낮은 제2 감지 구동 전압이 인가되는 제2 감지 구동 전압 배선(RVSSL)에 접속될 수 있다. 수광 소자(PD)의 PIN 반도체층은 애노드 전극에 접속되는 P형 반도체층, 캐소드 전극에 접속되는 N형 반도체층, 및 P형 반도체층과 N형 반도체층 사이에 배치되는 I형 반도체층을 포함할 수 있다.
도 14에서는 제1 내지 제3 감지 트랜지스터들(RT1, RT2, RT3)이 N 타입 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)으로 형성된 것을 중심으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않으며, P 타입 MOSFET으로 형성될 수도 있다.
이하에서는, 도 14에 도시된 센서 화소(FP)의 동작을 상세히 설명한다.
첫 번째로, 리셋 신호 배선(RSL)의 리셋 신호에 의해 제1 감지 트랜지스터(RT1)가 턴 온 상태가 되면, 감지 커패시터(C1)의 제1 전극의 전압(V1)이 제1 감지 구동 전압 배선(RVDDL)의 제1 감지 구동 전압으로 리셋된다.
두 번째로, 사람의 손가락의 지문에 의해 반사된 광이 수광 소자(PD)에 입사되는 경우, 수광 소자(PD)에는 누설 전류가 흐를 수 있다. 상기 누설 전류에 의해 감지 커패시터(C1)에 전하가 충전될 수 있다.
감지 커패시터(C1)에 전하가 충전됨으로써, 감지 커패시터(C1)의 제1 전극과 연결된 제2 감지 트랜지스터(RT2)의 게이트 전극의 전압이 증가한다. 제2 감지 트랜지스터(RT2)의 게이트 전극의 전압이 문턱 전압보다 커지면, 제2 감지 트랜지스터(RT2)는 턴 온될 수 있다.
세 번째로, 감지 스캔 배선(RSCL)에 감지 스캔 신호가 인가되는 경우, 제3 감지 트랜지스터(RT3)는 턴-온될 수 있다. 제3 감지 트랜지스터(RT3)가 턴-온되는 경우, 감지 커패시터(C1)의 제1 전극의 전압(V1)에 의해 제2 감지 트랜지스터(RT2)를 통해 흐르는 전류 신호가 리드 아웃 배선(ROL)에 전달될 수 있다. 이로 인해, 리드 아웃 배선(ROL)의 전압(R1)이 상승하며, 리드 아웃 배선(ROL)의 전압(R1)은 센서 구동부(340)로 전송될 수 있다. 센서 구동부(340)는 아날로그-디지털 변환기(ADC: Analog-Digital Converter)를 통해 리드 아웃 배선(ROL)의 전압(R1)을 디지털 데이터로 변환하여 출력할 수 있다.
리드 아웃 배선(ROL)의 전압(R1)은 감지 커패시터(C1)의 제1 전극 전압(V1), 즉, 감지 커패시터(C1)에 충전되었던 전하량에 비례하며, 감지 커패시터(C1)에 저장되는 전하량은 수광 소자(PD)에 공급되는 광량에 비례한다. 그러므로, 리드 아웃 배선(ROL)의 전압(R1)을 통해 센서 화소(FP)의 수광 소자(PD)에 얼마나 광이 입사되었는지를 판단할 수 있다. 센서 구동부(340)는 센서 화소(FP) 별로 광의 입사량을 감지할 수 있으므로, 이로 인해 사람의 손가락의 지문 패턴을 인식할 수 있다.
도 15는 도 8의 센서 영역의 표시 화소의 발광 영역와 센서 화소의 수광 영역의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 15에서는 센서 영역의 센서 화소가 광학 방식의 지문 인식 센서의 센서 화소인 것을 중심으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않는다. 도 15에는 도 8의 Ⅰ-Ⅰ’를 따라 절단한 제1 발광 영역(RE), 수광 영역(LE), 및 제2 발광 영역(GE)의 단면이 나타나 있다. 도 15에서는 설명의 편의를 위해 제1 표시 화소(DP1)과 제2 표시 화소 각각의 제6 트랜지스터(ST6)와 센서 화소(FP)의 제1 감지 트랜지스터(RT1)와 감지 커패시터(RC1)만을 도시하였다.
도 15를 참조하면, 기판(SUB) 상에는 박막 트랜지스터층(TFTL), 발광 소자층(EML), 및 봉지층(TFEL)을 포함하는 표시층(DISL)이 배치되고, 표시층(DISL) 상에는 센서 전극(SE)들을 포함하는 센서 전극층(SENL)이 배치될 수 있다.
기판(SUB)의 일면 상에는 제1 버퍼막(BF)이 배치되고, 제1 버퍼막(BF1) 상에는 제2 버퍼막(BF2)이 배치될 수 있다. 제1 및 제2 버퍼막들(BF1, BF2)은 투습에 취약한 기판(SUB)을 통해 침투하는 수분으로부터 박막 트랜지스터층(TFTL)의 박막 트랜지스터들과 발광 소자층(EML)의 발광층(172)을 보호하기 위해 기판(SUB)의 일면 상에 배치될 수 있다. 버퍼막(BF)은 교번하여 적층된 복수의 무기막들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 버퍼막들(BF1, BF2) 각각은 실리콘 나이트라이드층, 실리콘 옥시 나이트라이드층, 실리콘 옥사이드층, 티타늄옥사이드층, 및 알루미늄옥사이드층 중 하나 이상의 무기막이 교번하여 적층된 다중막으로 형성될 수 있다. 제1 및 제2 버퍼막들(BF1, BF2) 중 적어도 어느 하나는 생략될 수 있다.
제1 버퍼막(BF1) 상에는 제1 차광층(BML)이 배치될 수 있다. 제1 차광층(BML)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd) 및 구리(Cu) 중 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어진 단일층 또는 다중층으로 형성될 수 있다. 또는, 제1 차광층(BML)은 블랙 안료를 포함하는 유기막일 수 있다.
제2 버퍼막(BF2) 상에는 제1 표시 화소(DP1)와 제2 표시 화소 각각의 제6 트랜지스터(ST6)의 액티브층(ACT6)이 배치될 수 있다. 또한, 제2 버퍼막(BF2) 상에는 센서 화소(FP)의 제1 감지 트랜지스터(RT1)의 액티브층(RACT1)이 배치될 수 있다. 나아가, 제2 버퍼막(BF2) 상에는 제1 표시 화소(DP1)와 제2 표시 화소 각각의 구동 트랜지스터(DT)와 제1 내지 제5 트랜지스터들(ST1~ST5)의 액티브층들뿐만 아니라, 센서 화소(FP)의 제2 및 제3 감지 트랜지스터들(RT2, RT3)의 액티브층들이 배치될 수 있다. 액티브층들(ACT6, RACT1)은 다결정 실리콘, 단결정 실리콘, 저온 다결정 실리콘, 비정질 실리콘, 또는 산화물 반도체 물질을 포함할 수 있다. 액티브층들(ACT6, RACT1)이 다결정 실리콘 또는 산화물 반도체 물질을 포함하는 경우, 액티브층들(ACT6, RACT1)에서 이온 도핑된 영역은 도전성을 갖는 도전 영역일 수 있다.
액티브층들(ACT6, RACT1) 각각은 제3 방향(Z축 방향)에서 제1 차광층(BML)과 중첩할 수 있다. 기판(SUB)을 통해 입사하는 광은 제1 차광층(BML)에 의해 차단될 수 있으므로, 기판(SUB)을 통해 입사하는 광에 의해 액티브층들(ACT6, RACT1) 각각에 누설 전류가 흐르는 것을 방지할 수 있다.
제1 표시 화소(DP1)와 제2 표시 화소 각각의 제6 트랜지스터(ST6)의 액티브층(ACT6)과 센서 화소(FP)의 제1 감지 트랜지스터(RT1)의 액티브층(RACT1) 상에는 게이트 절연막(130)이 형성될 수 있다. 게이트 절연막(130)은 무기막, 예를 들어 실리콘 나이트라이드층, 실리콘 옥시 나이트라이드층, 실리콘 옥사이드층, 티타늄옥사이드층, 또는 알루미늄옥사이드층으로 형성될 수 있다.
게이트 절연막(130) 상에는 제1 표시 화소(DP1)와 제2 표시 화소 각각의 제6 트랜지스터(ST6)의 게이트 전극(G6)이 배치될 수 있다. 제1 표시 화소(DP1)와 제2 표시 화소 각각의 제6 트랜지스터(ST6)의 게이트 전극(G6)은 제3 방향(Z축 방향)에서 액티브층(ACT6)과 중첩할 수 있다. 제3 방향(Z축 방향)에서 게이트 전극(G6)과 중첩하는 액티브층(ACT6)의 일부 영역은 채널 영역(CHA)일 수 있다. 또한, 게이트 절연막(130) 상에는 제1 감지 트랜지스터(RT1)의 게이트 전극(RG1)과 감지 커패시터(RC1)의 제1 전극(RCE1)이 배치될 수 있다. 제1 감지 트랜지스터(RT1)의 게이트 전극(RG1)은 제3 방향(Z축 방향)에서 액티브층(RACT1)과 중첩할 수 있다. 제3 방향(Z축 방향)에서 게이트 전극(RG1)과 중첩하는 액티브층(RACT1)의 일부 영역은 채널 영역(RCHA)일 수 있다. 나아가, 게이트 절연막(130) 상에는 제1 표시 화소(DP1)와 제2 표시 화소 각각의 구동 트랜지스터(DT)와 제1 내지 제5 트랜지스터들(ST1~ST5)의 게이트 전극들과 커패시터(C1)의 제1 전극뿐만 아니라, 센서 화소(FP)의 제2 및 제3 감지 트랜지스터들(RT2, RT3)의 게이트 전극들이 배치될 수 있다. 게이트 전극들(G6, RG1)과 감지 커패시터(RC1)의 제1 전극(RCE1)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd) 및 구리(Cu) 중 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어진 단일층 또는 다중층으로 형성될 수 있다.
게이트 전극들(G6, RG1)과 감지 커패시터(RC1)의 제1 전극(RCE1) 상에는 제1 층간 절연막(141)이 배치될 수 있다. 제1 층간 절연막(141)은 무기막, 예를 들어 실리콘 나이트라이드층, 실리콘 옥시 나이트라이드층, 실리콘 옥사이드층, 티타늄옥사이드층, 또는 알루미늄옥사이드층으로 형성될 수 있다. 제1 층간 절연막(141)은 복수의 무기막을 포함할 수 있다.
제1 층간 절연막(141) 상에는 감지 커패시터(RC1)의 제2 전극(RCE2)이 배치될 수 있다. 감지 커패시터(RC1)의 제2 전극(RCE2)는 제3 방향(Z축 방향)에서 감지 커패시터(RC1)의 제1 전극(RCE1)과 중첩할 수 있다. 또한, 제1 층간 절연막(141) 상에는 커패시터(C1)의 제2 전극이 배치될 수 있다. 감지 커패시터(RC1)의 제1 전극(RCE1)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd) 및 구리(Cu) 중 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어진 단일층 또는 다중층으로 형성될 수 있다.
감지 커패시터(RC1)의 제1 전극(RCE1) 상에는 제2 층간 절연막(142)이 배치될 수 있다. 제2 층간 절연막(142)은 무기막, 예를 들어 실리콘 나이트라이드층, 실리콘 옥시 나이트라이드층, 실리콘 옥사이드층, 티타늄옥사이드층, 또는 알루미늄옥사이드층으로 형성될 수 있다. 제2 층간 절연막(142)은 복수의 무기막을 포함할 수 있다.
제2 층간 절연막(142) 상에는 제1 표시 화소(DP1)와 제2 표시 화소 각각의 제6 트랜지스터(ST6)의 제1 전극(S6)과 제2 전극(D6)이 배치될 수 있다. 또한, 제2 층간 절연막(142) 상에는 센서 화소(FP)의 제1 감지 트랜지스터(RT1)의 제1 전극(RS1)과 제2 전극(RD1)이 배치될 수 있다. 나아가, 제2 층간 절연막(142) 상에는 제1 표시 화소(DP1)와 제2 표시 화소 각각의 구동 트랜지스터(DT)와 제1 내지 제5 트랜지스터들(ST1~ST5)의 제1 전극들 및 제2 전극들뿐만 아니라, 센서 화소(FP)의 제2 및 제3 감지 트랜지스터들(RT2, RT3)의 제1 전극들과 제2 전극들이 배치될 수 있다. 제1 전극들(S6, RS1)과 제2 전극들(D6, RD1)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd) 및 구리(Cu) 중 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어진 단일층 또는 다중층으로 형성될 수 있다.
제6 트랜지스터(ST6)의 제1 전극(S6)은 게이트 절연막(130), 제1 층간 절연막(141), 및 제2 층간 절연막(142)을 관통하는 콘택홀을 통해 액티브층(ACT6)의 채널 영역(CHA)의 일 측에 배치된 제1 도전 영역(COA1)에 접속될 수 있다. 제6 트랜지스터(ST6)의 제2 전극(D6)은 게이트 절연막(130), 제1 층간 절연막(141), 및 제2 층간 절연막(142)을 관통하는 콘택홀을 통해 액티브층(ACT6)의 채널 영역(CHA)의 타 측에 배치된 제2 도전 영역(COA2)에 접속될 수 있다.
제1 감지 트랜지스터(RT1)의 제1 전극(RS1)은 게이트 절연막(130), 제1 층간 절연막(141), 및 제2 층간 절연막(142)을 관통하는 콘택홀을 통해 액티브층(RACT1)의 채널 영역(RCHA)의 일 측에 배치된 제1 도전 영역(RCOA1)에 접속될 수 있다. 제1 감지 트랜지스터(RT1)의 제2 전극(RD1)은 게이트 절연막(130), 제1 층간 절연막(141), 및 제2 층간 절연막(142)을 관통하는 콘택홀을 통해 액티브층(RACT1)의 채널 영역(RCHA)의 타 측에 배치된 제2 도전 영역(RCOA2)에 접속될 수 있다.
제1 전극들(S6, RS1)과 제2 전극들(D6, RD1) 상에는 박막 트랜지스터들로 인한 단차를 평탄하게 하기 위한 제1 유기막(150)이 배치될 수 있다. 제1 유기막(150)은 아크릴 수지(acryl resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 페놀 수지(phenolic resin), 폴리아미드 수지(polyamide resin), 폴리이미드 수지(polyimide resin) 등의 유기막으로 형성될 수 있다.
제1 유기막(150) 상에는 제1 연결 전극(ANDE1)과 제2 연결 전극(ANDE2)이 배치될 수 있다. 제1 연결 전극(ANDE1)은 제1 유기막(150)을 관통하는 콘택홀을 통해 제6 트랜지스터(ST6)의 제2 전극(D6)에 접속될 수 있다. 제2 연결 전극(ANDE2)은 제1 유기막(150)을 관통하는 콘택홀을 통해 제1 감지 트랜지스터(RT1)의 제2 전극(RD1)에 접속될 수 있다. 제1 연결 전극(ANDE1)과 제2 연결 전극(ANDE2) 각각은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd) 및 구리(Cu) 중 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어진 단일층 또는 다중층으로 형성될 수 있다.
제1 연결 전극(ANDE1)과 제2 연결 전극(ANDE2) 상에는 제2 유기막(160)이 배치될 수 있다. 제2 유기막(160)은 아크릴 수지(acryl resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 페놀 수지(phenolic resin), 폴리아미드 수지(polyamide resin), 폴리이미드 수지(polyimide resin) 등의 유기막으로 형성될 수 있다.
도 15에서는 제1 표시 화소(DP1)와 제2 표시 화소 각각의 제6 트랜지스터(ST6)와 센서 화소(FP)의 제1 감지 트랜지스터(RT1)가 게이트 전극이 액티브층의 상부에 위치하는 상부 게이트(탑 게이트, top gate) 방식으로 형성된 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않음에 주의하여야 한다. 즉, 제1 표시 화소(DP1)와 제2 표시 화소 각각의 제6 트랜지스터(ST6)와 센서 화소(FP)의 제1 감지 트랜지스터(RT1)는 게이트 전극이 액티브층의 하부에 위치하는 하부 게이트(보텀 게이트, bottom gate) 방식 또는 게이트 전극이 액티브층의 상부와 하부에 모두 위치하는 더블 게이트(double gate) 방식으로 형성될 수 있다.
박막 트랜지스터층(TFTL) 상에는 발광 소자층(EML)이 배치된다. 발광 소자층(EML)은 발광 소자(170)들, 수광 소자(PD)들, 및 뱅크(180)를 포함할 수 있다.
발광 소자(170)들 각각은 제1 발광 전극(171), 발광층(172), 및 제2 발광 전극(173)을 포함할 수 있다. 수광 소자(PD)들 각각은 제1 수광 전극(PAE), 수광 반도체층(PSEM), 및 제2 수광 전극(PCE)을 포함할 수 있다. 뱅크(180)는 제1 뱅크(181), 제2 뱅크(182), 및 제3 뱅크(183)를 포함할 수 있다.
발광 영역들(RE, GE, BE) 각각은 제1 발광 전극(171), 발광층(172), 및 제2 발광 전극(173)이 순차적으로 적층되어 제1 발광 전극(171)으로부터의 정공과 제2 발광 전극(173)으로부터의 전자가 발광층(172)에서 서로 결합되어 발광하는 영역을 나타낸다. 이 경우, 제1 발광 전극(171)은 애노드 전극이고, 제2 발광 전극(172)은 캐소드 전극일 수 있다.
수광 영역(LE)들 각각은 제1 수광 전극(PCE), 수광 반도체층(PSEM), 및 제2 수광 전극(PAE)이 순차적으로 적층되는 포토 다이오드가 형성된 영역을 나타낸다. 이 경우, 제1 수광 전극(PCE)은 캐소드 전극이고, 제2 수광 전극(PAE)은 애노드 전극일 수 있다.
제1 발광 전극(171)은 제2 유기막(160) 상에 형성될 수 있다. 제1 발광 전극(171)은 제2 유기막(160)을 관통하는 콘택홀을 통해 제1 연결 전극(ANDE1)에 접속될 수 있다.
발광층(172)을 기준으로 제2 발광 전극(173) 방향으로 발광하는 상부 발광(top emission) 구조에서 제1 발광 전극(171)은 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 구리(Cu), 알루미늄(Al)의 단일층으로 형성되거나, 반사율을 높이기 위해 알루미늄과 티타늄의 적층 구조(Ti/Al/Ti), 알루미늄과 ITO의 적층 구조(ITO/Al/ITO), APC 합금, 및 APC 합금과 ITO의 적층 구조(ITO/APC/ITO)로 형성될 수 있다. APC 합금은 은(Ag), 팔라듐(Pd), 및 구리(Cu)의 합금이다.
제1 뱅크(181)는 표시 화소들의 발광 영역들(RE, GE, BE)을 정의하는 역할을 한다. 이를 위해, 제1 뱅크(181)는 제2 유기막(160) 상에서 제1 발광 전극(171)의 일부 영역을 노출하도록 형성될 수 있다. 제1 뱅크(181)는 제1 발광 전극(171)의 가장자리를 덮을 수 있다. 제1 뱅크(181)는 제2 유기막(160)을 관통하는 콘택홀에 배치될 수 있다. 이로 인해, 제2 유기막(160)을 관통하는 콘택홀은 제1 뱅크(181)에 의해 채워질 수 있다. 제1 뱅크(181)는 아크릴 수지(acryl resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 페놀 수지(phenolic resin), 폴리아미드 수지(polyamide resin), 폴리이미드 수지(polyimide resin) 등의 유기막으로 형성될 수 있다.
제1 발광 전극(171) 상에는 발광층(172)이 형성된다. 발광층(172)은 유기 물질을 포함하여 소정의 색을 발광할 수 있다. 예를 들어, 발광층(172)은 정공 수송층(hole transporting layer), 유기 물질층, 및 전자 수송층(electron transporting layer)을 포함할 수 있다. 유기 물질층은 호스트와 도펀트를 포함할 수 있다. 유기 물질층은 소정의 광을 발광하는 물질을 포함할 수 있으며, 인광 물질 또는 형광 물질을 이용하여 형성될 수 있다.
예를 들어, 제1 색의 광을 발광하는 제1 발광 영역(RE)의 발광층(172)의 유기 물질층은 CBP(carbazole biphenyl) 또는 mCP(1,3-bis(carbazol-9-yl)를 포함하는 호스트 물질을 포함하며, PIQIr(acac)(bis(1-phenylisoquinoline)acetylacetonate iridium), PQIr(acac)(bis(1-phenylquinoline)acetylacetonate iridium), PQIr(tris(1-phenylquinoline)iridium) 및 PtOEP(octaethylporphyrin platinum) 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 도펀트를 포함하는 인광 물질일 수 있다. 또는, 제1 발광 영역(RE)의 발광층(172)의 유기 물질층은 PBD:Eu(DBM)3(Phen) 또는 Perylene을 포함하는 형광 물질일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
제2 색의 광을 발광하는 제2 발광 영역(GE)의 발광층(172)의 유기 물질층은 CBP 또는 mCP를 포함하는 호스트 물질을 포함하며, Ir(ppy)3(fac tris(2-phenylpyridine)iridium)을 포함하는 도펀트 물질을 포함하는 인광 물질일 수 있다. 또는, 제2 색의 광을 발광하는 제2 발광 영역(GE)의 발광층(172)의 유기 물질층은 Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum)을 포함하는 형광 물질일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
제3 색의 광을 발광하는 제3 발광 영역(BE)의 발광층(172)의 유기 물질층은 CBP, 또는 mCP를 포함하는 호스트 물질을 포함하며, (4,6-F2ppy)2Irpic 또는 L2BD111을 포함하는 도펀트 물질을 포함하는 인광 물질일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
제2 발광 전극(173)은 발광층(172) 상에 형성된다. 제2 발광 전극(173)은 발광층(172)을 덮도록 형성될 수 있다. 제2 발광 전극(173)은 표시 화소들에 공통적으로 형성되는 공통층일 수 있다. 제2 발광 전극(173) 상에는 캡핑층(capping layer)이 형성될 수 있다.
상부 발광 구조에서 제2 발광 전극(173)은 광을 투과시킬 수 있는 ITO, IZO와 같은 투명한 도전 물질(TCO, Transparent Conductive Material), 또는 마그네슘(Mg), 은(Ag), 또는 마그네슘(Mg)과 은(Ag)의 합금과 같은 반투과 금속물질(Semi-transmissive Conductive Material)로 형성될 수 있다. 제2 발광 전극(173)이 반투과 금속물질로 형성되는 경우, 마이크로 캐비티(micro cavity)에 의해 출광 효율이 높아질 수 있다.
제1 수광 전극(PCE)은 제1 뱅크(181) 상에 배치될 수 있다. 제1 수광 전극(PCE)은 제2 유기막(160)과 제1 뱅크(181)를 관통하는 콘택홀을 통해 제2 연결 전극(ANDE2)에 접속될 수 있다. 제1 수광 전극(PCE)은 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 구리(Cu), 알루미늄(Al)의 단일층으로 형성되거나, 알루미늄과 티타늄의 적층 구조(Ti/Al/Ti), 알루미늄과 ITO의 적층 구조(ITO/Al/ITO), APC 합금, 및 APC 합금과 ITO의 적층 구조(ITO/APC/ITO)로 형성될 수 있다.
제2 뱅크(182)는 센서 화소의 수광 영역(LE)들을 정의하는 역할을 한다. 이를 위해, 제2 뱅크(182)는 제1 뱅크(181) 상에서 제1 수광 전극(PCE)의 일부 영역을 노출하도록 형성될 수 있다. 제2 뱅크(182)는 제1 수광 전극(PCE)의 가장자리를 덮을 수 있다. 제2 뱅크(182)는 제1 뱅크(181)을 관통하는 콘택홀에 배치될 수 있다. 이로 인해, 제1 뱅크(181)을 관통하는 콘택홀은 제2 뱅크(182)에 의해 채워질 수 있다. 수광 반도체층(PSEM)의 상면과 제2 뱅크(182)의 상면은 스무드(smooth)하게 이어질 수 있다. 제2 뱅크(182)는 아크릴 수지(acryl resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 페놀 수지(phenolic resin), 폴리아미드 수지(polyamide resin), 폴리이미드 수지(polyimide resin) 등의 유기막으로 형성될 수 있다.
제1 수광 전극(PCE) 상에는 수광 반도체층(PSEM)이 배치될 수 있다. 수광 반도체층(PSEM)은 P형 반도체층(PL), I형 반도체층(IL), 및 N형 반도체층(NL)이 순서대로 적층된 PIN 구조로 형성될 수 있다. 수광 반도체층(PSEM)이 PIN 구조로 형성되는 경우, I형 반도체층(IL)이 P형 반도체층(PL)과 N형 반도체층(NL)에 의해 공핍(depletion)이 되어 내부에 전기장이 발생하게 되고, 태양광에 의해 생성되는 정공 및 전자가 전기장에 의해 드리프트(drift)된다. 이로 인해, 정공은 P형 반도체층(PL)을 통해 제2 수광 전극(PAE)으로 수집되고 전자는 N형 반도체층(NL)을 통해 제1 수광 전극(PCE)으로 수집될 수 있다.
P형 반도체층(PL)은 외부 광이 입사하는 면에서 가깝게 배치되고, N형 반도체층(NL)은 외부 광이 입사하는 면에서 멀리 떨어져 배치될 수 있다. 정공의 드리프트 이동도(drift mobility)가 전자의 드리프트 이동도에 의해 낮기 때문에, 입사 광에 의한 수집 효율을 극대화하기 위해서 P형 반도체층(PL)을 외부 광의 입사면에 가깝게 형성하는 것이 바람직하다.
도 15 및 도 16과 같이, N형 반도체층(NL)은 제1 수광 전극(PCE) 상에 배치되고, I형 반도체층(IL)은 N형 반도체층(NL) 상에 배치되며, P형 반도체층(PL)은 I형 반도체층(IL) 상에 배치될 수 있다. 이 경우, P형 반도체층(PL)은 비정질 실리콘(a-Si:H)에 P형 도펀트가 도핑되어 이루어질 수 있다. I형 반도체층(IL)은 비정질 실리콘 게르마늄(a-SiGe:H) 또는 비정질 실리콘 카바이드(a-SiC:H)으로 이루어질 수 있다. N형 반도체층(NL)은 비정질 실리콘 게르마늄(a-SiGe:H) 또는 비정질 실리콘 카바이드(a-SiC:H)에 N형 도펀트가 도핑되어 이루어질 수 있다. P형 반도체층(PL)과 N형 반도체층(NL)은 대략 500Å의 두께로 형성되고, I형 반도체층(IL)은 5,000Å 내지 10,000Å의 두께로 형성될 수 있다.
또는, 도 17과 같이, N형 반도체층(NL)은 제1 수광 전극(PCE) 상에 배치되고, I형 반도체층(IL)은 생략되며, P형 반도체층(PL)은 N형 반도체층(NL) 상에 배치될 수 있다. 이 경우, P형 반도체층(PL)은 비정질 실리콘(a-Si:H)에 P형 도펀트가 도핑되어 이루어질 수 있다. N형 반도체층(NL)은 비정질 실리콘 게르마늄(a-SiGe:H) 또는 비정질 실리콘 카바이드(a-SiC:H)에 N형 도펀트가 도핑되어 이루어질 수 있다. P형 반도체층(PL)과 N형 반도체층(NL)은 500Å의 두께로 형성될 수 있다.
또한, 도 18과 같이, 제1 수광 전극(PCE), P형 반도체층(PL), I형 반도체층(IL), N형 반도체층(NL), 및 제2 수광 전극(PAE) 각각의 상면과 하면은 외부 광의 흡수율을 높이기 위해 텍스처(texturing) 가공 공정을 통해 요철구조로 형성할 수 있다. 텍스처 가공공정은 물질 표면을 울퉁불퉁한 요철구조로 형성하는 것으로, 제1 수광 전극(PCE), P형 반도체층(PL), I형 반도체층(IL), N형 반도체층(NL), 및 제2 수광 전극(PAE) 각각의 상면과 하면 중 적어도 하나를 직물의 표면과 같은 형상으로 가공하는 공정이다. 텍스처 가공공정은 포토리소그라피법(photolithography)을 이용한 식각공정, 화학용액을 이용한 이방성 식각공정(anisotropic etching), 또는 기계적 스크라이빙(mechanical scribing)을 이용한 홈 형성 공정 등을 통해 수행할 수 있다. 도 18에서는 P형 반도체층(PL), I형 반도체층(IL), 및 N형 반도체층(NL) 각각의 상면과 하면이 모두 요철구조로 형성된 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, P형 반도체층(PL), I형 반도체층(IL), 및 N형 반도체층(NL) 중 적어도 하나의 상면과 하면 중 어느 하나가 요철구조로 형성될 수 있다.
제2 수광 전극(PAE)은 P형 반도체층(PL)과 제2 뱅크(182) 상에 배치될 수 있다. 제2 수광 전극(PAE)은 제1 뱅크(181)과 제2 뱅크(182)를 관통하는 콘택홀을 통해 제3 연결 전극(PCC)에 연결될 수 있다. 제2 수광 전극(PAE)은 광을 투과시킬 수 있는 ITO, IZO와 같은 투명한 도전 물질(TCO)로 형성될 수 있다.
제3 연결 전극(PCC)은 제2 유기막(160) 상에 배치될 수 있다. 제3 연결 전극(PCC)은 제1 발광 전극(171)과 동일한 층에 배치되며, 제1 발광 전극(171)과 동일한 물질로 형성될 수 있다. 제3 연결 전극(PCC)은 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 구리(Cu), 알루미늄(Al)의 단일층으로 형성되거나, 반사율을 높이기 위해 알루미늄과 티타늄의 적층 구조(Ti/Al/Ti), 알루미늄과 ITO의 적층 구조(ITO/Al/ITO), APC 합금, 및 APC 합금과 ITO의 적층 구조(ITO/APC/ITO)로 형성될 수 있다.
제2 수광 전극(PAE)과 제2 뱅크(182) 상에는 제3 뱅크(183)가 배치될 수 있다. 제3 뱅크(183)는 아크릴 수지(acryl resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 페놀 수지(phenolic resin), 폴리아미드 수지(polyamide resin), 폴리이미드 수지(polyimide resin) 등의 유기막으로 형성될 수 있다.
한편, 발광층(172)은 제1 발광 전극(171)의 상면과 제1 뱅크(181)의 경사면들 상에 배치될 수 있다. 발광층(172)은 제2 뱅크(182)의 경사면들 상에 배치될 수도 있다. 제2 발광 전극(173)은 발광층(172)의 상면, 제2 뱅크(182)의 경사면들, 및 제3 뱅크(183)의 상면과 경사면들 상에 배치될 수 있다. 제2 발광 전극(173)은 제3 방향(Z축 방향)에서 제1 수광 전극(PCE), 수광 반도체층(PSEM), 및 제2 수광 전극(PAE)와 중첩할 수 있다.
발광 소자층(EML) 상에는 봉지층(TFEL)이 형성될 수 있다. 봉지층(TFEL)은 발광 소자층(EML)에 산소 또는 수분이 침투되는 것을 방지하기 위해 적어도 하나의 무기막을 포함할 수 있다. 또한, 봉지층(TFEL)은 먼지와 같은 이물질로부터 발광 소자층(EML)을 보호하기 위해 적어도 하나의 유기막을 포함할 수 있다.
또는, 발광 소자층(EML) 상에는 봉지층(TFEL) 대신에 기판이 배치되며, 발광 소자층(EML)과 기판 사이의 공간은 진공 상태로 비어 있거나 충전 필름이 배치될 수 있다. 충전 필름은 에폭시 충전필름 또는 실리콘 충전 필름일 수 있다.
봉지층(TFEL) 상에는 센서 전극층(SENL)이 배치된다. 센서 전극층(SENL)은 광 차단막(LBF)들과 센서 전극(SE)들을 포함할 수 있다.
봉지층(TFEL) 상에는 제3 버퍼막(BF3)이 배치될 수 있다. 제3 버퍼막(BF3)은 적어도 하나의 무기막을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제3 버퍼막(BF3)은 실리콘 나이트라이드층, 실리콘 옥시 나이트라이드층, 실리콘 옥사이드층, 티타늄옥사이드층, 및 알루미늄옥사이드층 중 하나 이상의 무기막이 교번하여 적층된 다중막으로 형성될 수 있다. 제3 버퍼막(BF3)은 생략될 수 있다.
제3 버퍼막(BF3) 상에는 제1 반사층(LSL)이 배치될 수 있다. 제1 반사층(LSL)은 발광 영역들(RE, GE, BE)과 수광 영역(LE)에 배치되지 않는다. 제1 반사층(LSL)은 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 구리(Cu), 알루미늄(Al)의 단일층으로 형성되거나, 알루미늄과 티타늄의 적층 구조(Ti/Al/Ti), 알루미늄과 ITO의 적층 구조(ITO/Al/ITO), APC 합금, 및 APC 합금과 ITO의 적층 구조(ITO/APC/ITO)로 형성될 수 있다.
제1 반사층(LSL) 상에는 제1 센서 절연막(TINS1)이 배치될 수 있다. 제1 센서 절연막(TINS1)은 무기막, 예를 들어 실리콘 나이트라이드층, 실리콘 옥시 나이트라이드층, 실리콘 옥사이드층, 티타늄옥사이드층, 또는 알루미늄옥사이드층으로 형성될 수 있다.
제1 센서 절연막(TNIS1) 상에는 센서 전극(SE)들이 배치될 수 있다. 센서 전극(SE)들은 발광 영역들(RE, GE, BE)과 수광 영역(LE)에 배치되지 않는다. 센서 전극(SE)은 제3 방향(Z축 방향)에서 제1 반사층(LSL)과 중첩할 수 있다. 센서 전극(SE)의 일 방향의 폭은 제1 반사층(LSL)의 일 방향의 폭보다 작을 수 있다. 센서 전극(SE)들은 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 구리(Cu), 알루미늄(Al)의 단일층으로 형성되거나, 알루미늄과 티타늄의 적층 구조(Ti/Al/Ti), 알루미늄과 ITO의 적층 구조(ITO/Al/ITO), APC 합금, 및 APC 합금과 ITO의 적층 구조(ITO/APC/ITO)로 형성될 수 있다.
센서 전극(SE)들 상에는 제2 센서 절연막(TINS2)이 배치될 수 있다. 제2 센서 절연막(TINS2)은 무기막과 유기막 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 무기막은 실리콘 나이트라이드층, 실리콘 옥시 나이트라이드층, 실리콘 옥사이드층, 티타늄옥사이드층, 또는 알루미늄옥사이드층일 수 있다. 유기막은 아크릴 수지(acryl resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 페놀 수지(phenolic resin), 폴리아미드 수지(polyamide resin), 또는 폴리이미드 수지(polyimide resin)일 수 있다.
제2 센서 절연막(TINS2) 상에는 편광 필름(PF)이 배치될 수 있다. 편광 필름(PF)은 선편광판과 λ/4 판(quarter-wave plate)과 같은 위상지연필름을 포함할 수 있다. 편광 필름(PF)이 수광 영역(LE)에 배치되는 경우, 수광 영역(LE)에 입사되는 광량이 줄어들 수 있다. 따라서, 편광 필름(PF)은 제3 방향(Z축 방향)에서 수광 영역(LE)과 중첩하며, 광을 그대로 투과시키는 광 투과부(LTA)를 포함할 수 있다. 광 투과부(LTA)의 면적은 수광 영역(LE)의 면적보다 클 수 있다. 그러므로, 수광 영역(LE)은 제3 방향(Z축 방향)에서 광 투과부(LTA)와 완전히 중첩할 수 있다. 편광 필름(PF) 상에는 커버 윈도우(100)가 배치될 수 있다.
도 15와 같이, 사람의 손가락이 커버 윈도우(100) 상에 배치되는 경우, 발광 영역들(RE, GE, BE)에서 발광된 광은 사람의 손가락의 지문의 마루(RID) 또는 골에서 반사될 수 있다. 지문의 마루 또는 골에서 반사된 광은 수광 영역(LE)들 각각의 수광 소자(PD)에 입사될 수 있다. 그러므로, 표시 패널(300)에 내장된 수광 소자(PD)들을 포함하는 센서 화소들을 통해 사람의 손가락의 지문을 인식할 수 있다.
또한, 도 15와 같이, 지문의 마루 또는 골에서 반사된 광은 제3 방향(Z축 방향)에서 수광 영역(LE)과 중첩하는 편광 필름(PF)의 광 투과부(LTA)를 통해 수광 영역(LE)들 각각의 수광 소자(PD)에 입사될 수 있으므로, 편광 필름(PF)으로 인해 수광 영역(LE)들에 입사되는 광량이 줄어드는 것을 방지할 수 있다.
도 19는 도 8의 센서 영역의 표시 화소와 센서 화소의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 19의 실시예는 수광 소자(PD)들이 발광 소자층(EML)이 아닌 박막 트랜지스터층(TFTL)에 포함되고, 뱅크(180)가 하나의 층으로 형성되는 것에서 도 15의 실시예와 차이점이 있다.
도 19를 참조하면, 제1 수광 전극(PCE)은 제1 층간 절연막(141) 상에 배치될 수 있다. 제1 수광 전극(PCE)은 게이트 절연막(130)과 제1 층간 절연막(141)을 관통하는 콘택홀을 통해 액티브층(RACT1)의 채널 영역(RCHA)의 타 측에 배치된 제2 도전 영역(RCOA2)에 접속될 수 있다. 제1 수광 전극(PCE)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd) 및 구리(Cu) 중 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어진 단일층 또는 다중층으로 형성될 수 있다.
제1 수광 전극(PCE) 상에는 수광 반도체층(PSEM)이 배치될 수 있다. 수광 반도체층(PSEM)은 P형 반도체층(PL), I형 반도체층(IL), 및 N형 반도체층(NL)이 순서대로 적층된 PIN 구조로 형성될 수 있다. 수광 반도체층(PSEM)이 PIN 구조로 형성되는 경우, I형 반도체층(IL)이 P형 반도체층(PL)과 N형 반도체층(NL)에 의해 공핍(depletion)이 되어 내부에 전기장이 발생하게 되고, 태양광에 의해 생성되는 정공 및 전자가 전기장에 의해 드리프트(drift)된다. 이로 인해, 정공은 P형 반도체층(PL)을 통해 제2 수광 전극(PAE)으로 수집되고 전자는 N형 반도체층(NL)을 통해 제1 수광 전극(PCE)으로 수집될 수 있다.
P형 반도체층(PL)은 외부 광이 입사하는 면에서 가깝게 배치되고, N형 반도체층(NL)은 외부 광이 입사하는 면에서 멀리 떨어져 배치될 수 있다. 정공의 드리프트 이동도(drift mobility)가 전자의 드리프트 이동도에 의해 낮기 때문에, 입사 광에 의한 수집 효율을 극대화하기 위해서 P형 반도체층(PL)을 외부 광의 입사면에 가깝게 형성하는 것이 바람직하다.
제2 수광 전극(PAE)은 수광 반도체층(PSEM)의 P형 반도체층(PL) 상에 배치될 수 있다. 제2 수광 전극(PAE)은 제2 층간 절연막(142)을 관통하는 관통하는 콘택홀을 통해 제3 연결 전극(PCC)에 연결될 수 있다. 제2 수광 전극(PAE)은 광을 투과시킬 수 있는 ITO, IZO와 같은 투명한 도전 물질(TCO)로 형성될 수 있다.
제3 연결 전극(PCC)은 제2 층간 절연막(142) 상에 배치될 수 있다. 제3 연결 전극(PCC)은 제2 층간 절연막(142)을 관통하는 관통하는 콘택홀을 통해 제2 수광 전극(PAE)에 접속될 수 있다. 또한, 제3 연결 전극(PCC)은 제1 층간 절연막(141)과 제2 층간 절연막(142)을 관통하는 콘택홀을 통해 게이트 절연막(130) 상에 배치되는 감지 커패시터(RC1)의 제1 전극(RCE1)에 접속될 수 있다. 이 경우, 제1 층간 절연막(141) 상에 배치되는 감지 커패시터(RC1)의 제2 전극(RCE2)은 제2 감지 구동 전압이 인가되는 제2 감지 구동 전압 배선(RVSSL)에 접속될 수 있다.
또는, 감지 커패시터(RC1)의 제1 전극(RCE1)이 제1 층간 절연막(141) 상에 배치되는 경우, 제3 연결 전극(PCC)은 제2 층간 절연막(142)을 관통하는 콘택홀을 통해 감지 커패시터(RC1)의 제1 전극(RCE1)에 접속될 수 있다. 이 경우, 게이트 절연막(130) 상에 배치되는 감지 커패시터(RC1)의 제2 전극(RCE2)은 제2 감지 구동 전압이 인가되는 제2 감지 구동 전압 배선(RVSSL)에 접속될 수 있다.
제3 연결 전극(PCC)은 제1 표시 화소(DP1)와 제2 표시 화소 각각의 제6 트랜지스터(ST6)의 제1 전극(S6)과 제2 전극(D6), 및 센서 화소(FP)의 제1 감지 트랜지스터(RT1)의 제1 전극(RS1)과 제2 전극(RD1)과 동일한 층에 배치되며, 동일한 물질로 형성될 수 있다. 제3 연결 전극(PCC)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd) 및 구리(Cu) 중 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어진 단일층 또는 다중층으로 형성될 수 있다.
도 19와 같이, 사람의 손가락이 커버 윈도우(100) 상에 배치되는 경우, 발광 영역들(RE, GE, BE)에서 발광된 광은 사람의 손가락의 지문의 마루(RID) 또는 골에서 반사될 수 있다. 지문의 마루 또는 골에서 반사된 광은 수광 영역(LE)들 각각의 수광 소자(PD)에 입사될 수 있다. 그러므로, 표시 패널(300)에 내장된 수광 소자(PD)들을 포함하는 센서 화소들을 통해 사람의 손가락의 지문을 인식할 수 있다.
도 20은 도 8의 센서 영역의 표시 화소와 센서 화소의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 20의 실시예는 수광 소자(PD)들이 발광 소자층(EML)이 아닌 박막 트랜지스터층(TFTL)에 포함되고, 뱅크(180)가 하나의 층으로 형성되는 것에서 도 15의 실시예와 차이점이 있다.
도 20을 참조하면, 수광 소자(PD)들 각각은 수광 게이트 전극(PG), 수광 반도체층(PSEM’), 수광 소스 전극(PS), 및 수광 드레인 전극(PD)을 포함할 수 있다.
수광 게이트 전극(PG)은 제1 층간 절연막(141) 상에 배치될 수 있다. 수광 게이트 전극(PG)은 제1 표시 화소의 제6 트랜지스터(ST6)의 게이트 전극(G6) 및 액티브층(ACT6)과 제3 방향(Z축 방향)에서 중첩할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 수광 게이트 전극(PG)은 제1 표시 화소의 제6 트랜지스터(ST6)가 아닌 구동 트랜지스터(DT)와 제1 내지 제5 트랜지스터들(ST1~ST5) 중 어느 하나의 게이트 전극 및 액티브층과 제3 방향(Z축 방향)에서 중첩할 수 있다. 수광 게이트 전극(PG)의 일 방향의 폭은 제1 표시 화소의 제6 트랜지스터(ST6)의 게이트 전극(G6)의 일 방향의 폭보다 클 수 있다. 수광 게이트 전극(PG)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd) 및 구리(Cu) 중 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어진 단일층 또는 다중층으로 형성될 수 있다.
수광 게이트 전극(PG) 상에는 제2 층간 절연막(142)이 배치될 수 있다. 제2 층간 절연막(142) 상에는 수광 반도체층(PSEM’)이 배치될 수 있다. 수광 반도체층(PSEM’)은 제3 방향(Z축 방향)에서 수광 게이트 전극(PG)과 중첩할 수 있다.
수광 반도체층(PSEM’)은 산화물 반도체 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 수광 반도체층(PSEM’)은 인듐(In), 갈륨(Ga), 및 산소(O)를 포함하는 산화물 반도체로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 수광 반도체층(PSEM’)은 IGZO(인듐(In), 갈륨(Ga), 아연(Zn) 및 산소(O)), IGZTO(인듐(In), 갈륨(Ga), 아연(Zn), 주석(Sn) 및 산소(O)), 또는 IGTO(인듐(In), 갈륨(Ga), 주석(Sn) 및 산소(O))로 이루어질 수 있다.
수광 소스 전극(PS)과 수광 드레인 전극(PD) 각각은 수광 반도체층(PSEM’) 상에 배치될 수 있다. 수광 소스 전극(PS)과 수광 드레인 전극(PD)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd) 및 구리(Cu) 중 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어진 단일층 또는 다중층으로 형성될 수 있다.
도 20과 같이, 사람의 손가락이 커버 윈도우(100) 상에 배치되는 경우, 발광 영역들(RE, GE, BE)에서 발광된 광은 사람의 손가락의 지문의 마루(RID) 또는 골에서 반사될 수 있다. 지문의 마루 또는 골에서 반사된 광은 수광 영역(LE)들 각각의 수광 소자(PD)에 입사될 수 있다. 그러므로, 표시 패널(300)에 내장된 수광 소자(PD)들을 포함하는 센서 화소들을 통해 사람의 손가락의 지문을 인식할 수 있다.
또한, 도 20과 같이, 수광 게이트 전극(PG)과 수광 반도체층(PSEM’)을 표시 화소의 구동 트랜지스터(DT)와 제1 내지 제6 트랜지스터들(ST1~ST6) 중 어느 하나의 게이트 전극 및 액티브층과 제3 방향(Z축 방향)에서 중첩할 수 있다. 이로 인해, 박막 트랜지스터들의 배치 공간과 별도로 수광 소자(PD)들의 배치 공간을 마련할 필요가 없으므로, 수광 소자(PD)들로 인해 박막 트랜지스터들의 배치 공간이 협소해지는 것을 방지할 수 있다.
도 21은 도 4의 표시 영역의 표시 화소들의 발광 영역들과 투과 영역의 일 예를 보여주는 평면도이다. 도 22는 도 4의 센서 영역의 표시 화소들의 발광 영역들과 센서 화소의 수광 영역, 및 투과 영역의 일 예를 보여주는 평면도이다.
도 21 및 도 22의 실시예는 표시 영역(DA)과 센서 영역(SA)이 투과 영역(TA)을 추가로 포함하는 것에서 도 10 및 도 11의 실시예와 차이점이 있다.
도 21 및 도 22를 참조하면, 표시 영역(DA)은 제1 내지 제3 발광 영역들(RE, GE, BE), 투과 영역(TA), 및 비발광 영역(NEA)을 포함할 수 있다. 센서 영역(SA)은 제1 내지 제3 발광 영역들(RE, GE, BE), 수광 영역(LE), 투과 영역(TA), 및 비발광 영역(NEA)을 포함할 수 있다.
제1 발광 영역(RE)들, 제2 발광 영역(GE)들, 및 제3 발광 영역(BE)들은 도 10 및 도 11을 결부하여 설명한 바와 실질적으로 동일하다. 그러므로, 제1 발광 영역(RE)들, 제2 발광 영역(GE)들, 및 제3 발광 영역(BE)들에 대한 설명은 생략한다.
투과 영역(TA)들은 표시 패널(300)로 입사되는 광을 거의 그대로 통과시키는 영역이다. 투과 영역(TA)들로 인해, 표시 패널(300)의 상면 상에 위치하는 사용자는 표시 패널(300)의 하면 상에 위치한 물체 또는 배경을 볼 수 있다. 그러므로, 표시 장치(10)는 투명 표시 장치로 구현될 수 있다. 또는, 투과 영역(TA)들로 인해, 표시 장치(10)의 광 센서를 표시 패널(300)의 하면에 배치하더라도, 광 센서가 표시 패널(300)의 상면으로 입사되는 광을 감지할 수 있다.
투과 영역(TA)들 각각은 비발광 영역(NEA)에 의해 둘러싸일 수 있다. 도 21 및 도 22에서는 투과 영역(TA)들이 제1 방향(X축 방향)으로 배열된 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 투과 영역(TA)들은 제2 방향(Y축 방향)으로 배열될 수 있다. 투과 영역(TA)들이 제1 방향(X축 방향)으로 배열되는 경우, 투과 영역(TA)은 제2 방향(Y축 방향)에서 서로 인접한 제1 발광 영역(RE)들 사이, 제2 방향(Y축 방향)에서 서로 인접한 제2 발광 영역(GE)들 사이, 및 제2 방향(Y축 방향)에서 서로 인접한 제3 발광 영역(BE)들 사이에 배치될 수 있다.
수광 영역(LE)은 복수의 투과 영역(TA)들 중 어느 한 투과 영역(TA)과 중첩할 수 있다. 수광 영역(LE)은 제1 방향(X축 방향)에서 U(U는 2 이상의 양의 정수) 개의 투과 영역들마다 배치될 수 있다. 또한, 수광 영역(LE)은 제2 방향(Y축 방향)에서 V(V는 2 이상의 양의 정수) 개의 투과 영역(TA)들마다 배치될 수 있다.
수광 영역(LE)은 제3 방향(Z축 방향)에서 투과 영역(TA)과 중첩하여 배치될 수 있다. 수광 영역(LE)의 제1 방향(X축 방향)의 길이는 투과 영역(TA)의 제1 방향(X축 방향)의 길이와 실질적으로 동일할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 수광 영역(LE)의 제1 방향(X축 방향)의 길이는 투과 영역(TA)의 제1 방향(X축 방향)의 길이보다 짧을 수 있다. 수광 영역(LE)의 제2 방향(Y축 방향)의 길이는 투과 영역(TA)의 제2 방향(Y축 방향)의 길이보다 짧을 수 있다.
도 23a는 도 22의 센서 영역의 표시 화소의 발광 영역과 센서 화소의 수광 영역의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 23a에서는 센서 영역의 센서 화소가 광학 방식의 지문 인식 센서의 센서 화소인 것을 중심으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않는다. 도 23a에는 도 22의 Ⅱ-Ⅱ’를 따라 절단한 제1 발광 영역(RE), 수광 영역(LE), 및 투과 영역(TA)의 단면의 일 예가 나타나 있다. 도 23에서는 설명의 편의를 위해 제1 표시 화소(DP1)의 제6 트랜지스터(ST6)와 센서 화소(FP)의 제1 감지 트랜지스터(RT1)와 감지 커패시터(RC1)만을 도시하였다.
도 23a의 실시예는 수광 영역(LE)이 제3 방향(Z축 방향)에서 투과 영역(TA)과 중첩하여 배치되는 것에서 도 15의 실시예와 차이점이 있다.
도 23a를 참조하면, 수광 영역(LE)의 수광 소자(PD)의 제1 수광 전극(PCE)은 불투명한 도전 물질, 예를 들어 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd) 및 구리(Cu) 중 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어진 단일층 또는 다중층으로 형성될 수 있다. 이 경우, 수광 영역(LE)은 광을 투과시키지 못하므로, 수광 영역(LE)과 중첩하는 투과 영역(TA)의 일부 영역은 광을 투과시키지 못할 수 있다.
편광 필름(PF)의 광 투과부(LTA)는 제3 방향(Z축 방향)에서 투과 영역(TA)과 중첩할 수 있다. 이로 인해, 편광 필름(PF)으로 인해 투과 영역(TA)을 통과하는 광량이 줄어드는 것을 방지할 수 있다.
도 23a와 같이, 표시 패널(300)이 투과 영역(TA)을 포함하는 경우, 수광 영역(LE)이 제3 방향(Z축 방향)에서 투과 영역(TA)과 중첩하여 배치될 수 있으므로, 수광 영역(LE)을 발광 영역들(RE, GE, BE)의 배치 공간과 별도로 수광 영역(LE)의 배치 공간을 마련할 필요가 없다. 그러므로, 수광 영역(LE)으로 인해 발광 영역들(RE, GE, BE)의 배치 공간이 협소해지는 것을 방지할 수 있다.
도 23b는 도 22의 센서 영역의 표시 화소의 발광 영역, 센서 화소의 수광 영역, 및 투과 영역의 또 다른 예를 보여주는 단면도이다.
도 23b의 실시예는 투과 영역(TA)에서 적어도 하나의 전극과 절연막이 제거된 것에서 도 23a의 실시예와 차이점이 있다.
도 23b를 참조하면, 제1 층간 절연막(141), 제2 층간 절연막(142), 제1 유기막(150), 제2 유기막(160), 뱅크(180), 및 제2 발광 전극(173)은 광을 투과시키는 광 투과 물질로 이루어지나, 서로 굴절률이 다르다. 그러므로, 제1 층간 절연막(141), 제2 층간 절연막(142), 제1 유기막(150), 제2 유기막(160), 뱅크(180), 및 제2 발광 전극(173)이 투과 영역(TA)에서 삭제되는 경우, 투과 영역(TA)의 광 투과도는 더욱 높아질 수 있다.
또한, 도 23b에서는 제1 버퍼막(BF1), 제2 버퍼막(BF2), 및 게이트 절연막(130)이 투과 영역(TA)에서 삭제되지 않는 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 제1 버퍼막(BF1), 제2 버퍼막(BF2), 및 게이트 절연막(130) 중 적어도 하나는 투과 영역(TA)에서 삭제될 수 있다.
도 23c는 도 4의 센서 영역의 표시 화소들의 발광 영역들과 제1 센서 화소의 제1 수광 영역, 및 제2 센서 화소의 제2 수광 영역의 일 예를 보여주는 레이 아웃도이다.
도 23c의 실시예는 제2 수광 영역(LE2)을 더 포함하는 것에서 도 22의 실시예와 차이점이 있다.
도 23c를 참조하면, 표시 영역(DA)은 제1 내지 제3 발광 영역들(RE, GE, BE), 투과 영역(TA), 및 비발광 영역(NEA)을 포함할 수 있다. 센서 영역(SA)은 제1 내지 제3 발광 영역들(RE, GE, BE), 제1 수광 영역(LE1), 제2 수광 영역(LE2), 투과 영역(TA), 및 비발광 영역(NEA)을 포함할 수 있다.
제2 수광 영역(LE2)은 복수의 투과 영역(TA)들 중 어느 한 투과 영역(TA)과 중첩할 수 있다. 제2 수광 영역(LE2)은 제1 방향(X축 방향)에서 U(U는 2 이상의 양의 정수) 개의 투과 영역들마다 배치될 수 있다. 또한, 제2 수광 영역(LE)은 제2 방향(Y축 방향)에서 V(V는 2 이상의 양의 정수) 개의 투과 영역(TA)들마다 배치될 수 있다.
제2 수광 영역(LE2)은 제3 방향(Z축 방향)에서 투과 영역(TA)과 중첩하여 배치될 수 있다. 제2 수광 영역(LE2)의 제1 방향(X축 방향)의 길이는 투과 영역(TA)의 제1 방향(X축 방향)의 길이와 실질적으로 동일할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 제2 수광 영역(LE2)의 제1 방향(X축 방향)의 길이는 투과 영역(TA)의 제1 방향(X축 방향)의 길이보다 짧을 수 있다. 제2 수광 영역(LE2)의 제2 방향(Y축 방향)의 길이는 투과 영역(TA)의 제2 방향(Y축 방향)의 길이보다 짧을 수 있다.
도 23c에서는 제1 수광 영역(LE1)과 제2 수광 영역(LE2)이 서로 다른 투과 영역(TA)들에 배치된 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 제1 수광 영역(LE1)과 제2 수광 영역(LE2)은 동일한 투과 영역(TA)에 배치될 수 있다.
제1 수광 영역(LE1)은 광학 방식의 지문 인식 센서, 조도 센서, 광학 방식의 근접 센서, 또는 태양 전지 중 어느 하나의 수광 영역으로 역할을 하고, 제2 수광 영역(LE2)은 광학 방식의 지문 인식 센서, 조도 센서, 광학 방식의 근접 센서, 또는 태양 전지 중 또 다른 하나의 수광 영역으로 역할을 할 수 있다.
또한, 도 23c에서는 표시 패널(300)이 서로 다른 역할을 하는 제1 수광 영역(LE1)과 제2 수광 영역(LE2)을 포함하는 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 표시 패널(300)은 서로 다른 역할을 하는 3 개 이상의 수광 영역들을 포함할 수 있다.
한편, 제2 수광 영역(LE2)의 단면은 도 23a 및 도 23b에 도시된 수광 영역(LE)의 단면과 실질적으로 동일할 수 있으므로, 이에 대한 설명은 생략한다.
도 24는 도 4의 표시 영역의 표시 화소들의 발광 영역들과 반사 영역의 일 예를 보여주는 평면도이다. 도 25는 도 4의 센서 영역의 표시 화소들의 발광 영역들과 센서 화소의 수광 영역, 및 반사 영역의 일 예를 보여주는 평면도이다.
도 24 및 도 25의 실시예는 표시 영역(DA)과 센서 영역(SA)이 반사 영역(RA)을 추가로 포함하는 것에서 도 10 및 도 11의 실시예와 차이점이 있다.
도 24 및 도 25를 참조하면, 표시 영역(DA)은 제1 내지 제3 발광 영역들(RE, GE, BE), 반사 영역(RA), 및 비발광 영역(NEA)을 포함할 수 있다. 센서 영역(SA)은 제1 내지 제3 발광 영역들(RE, GE, BE), 수광 영역(LE), 반사 영역(RA), 및 비발광 영역(NEA)을 포함할 수 있다.
제1 발광 영역(RE)들, 제2 발광 영역(GE)들, 및 제3 발광 영역(BE)들은 도 10 및 도 11을 결부하여 설명한 바와 실질적으로 동일하다. 그러므로, 제1 발광 영역(RE)들, 제2 발광 영역(GE)들, 및 제3 발광 영역(BE)들에 대한 설명은 생략한다.
반사 영역(RA)은 표시 패널(300)의 상면으로 입사되는 광을 반사시키는 영역이다. 반사 영역(RA)으로 인해, 표시 패널(300)의 상면 상에 위치하는 사용자는 표시 패널(300)의 상면으로부터 반사된 물체 또는 배경을 볼 수 있다. 그러므로, 표시 장치(10)는 반사형 표시 장치로 구현될 수 있다.
반사 영역(RA)은 제1 내지 제3 발광 영역들(RE, GE, BE)과 수광 영역(LE)을 제외한 영역일 수 있다. 발광 영역들(RE, GE, BE)과 수광 영역(RA)을 둘러싸도록 배치될 수 있다.
도 26은 도 25의 센서 영역의 표시 화소의 발광 영역, 센서 화소의 수광 영역, 및 투과 영역의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 26에서는 센서 영역의 센서 화소가 광학 방식의 지문 인식 센서의 센서 화소인 것을 중심으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않는다. 도 26에는 도 25의 Ⅲ-Ⅲ’를 따라 절단한 제1 발광 영역(RE), 수광 영역(LE), 및 반사 영역(RA)의 단면이 나타나 있다. 도 26에서는 설명의 편의를 위해 제1 표시 화소(DP1)의 제6 트랜지스터(ST6)와 센서 화소(FP)의 제1 감지 트랜지스터(RT1)와 감지 커패시터(RC1)만을 도시하였다.
도 26의 실시예는 반사 영역(RA)이 추가로 배치되는 것에서 도 15의 실시예와 차이점이 있다.
도 26을 참조하면, 반사 영역(RA)에는 제1 반사층(LSL)이 배치될 수 있다. 제1 반사층(LSL)은 반사율이 높은 금속 물질, 예를 들어 은(Ag)을 포함할 수 있다.
편광 필름(PF)의 광 투과부(LTA)는 제3 방향(Z축 방향)에서 반사 영역(RA)과 중첩할 수 있다. 이로 인해, 편광 필름(PF)으로 인해 반사 영역(RA)을 통과하는 광량이 줄어드는 것을 방지할 수 있다.
도 24 내지 도 26과 같이, 표시 패널(300)이 반사 영역(RA)을 포함하는 경우, 수광 영역(LE)이 제3 방향(Z축 방향)에서 반사 영역(RA)과 중첩하여 배치될 수 있으므로, 발광 영역들(RE, GE, BE)의 배치 공간과 별도로 수광 영역(LE)의 배치 공간을 마련할 필요가 없다. 그러므로, 수광 영역(LE)으로 인해 발광 영역들(RE, GE, BE)의 배치 공간이 협소해지는 것을 방지할 수 있다.
도 27은 도 4의 센서 영역의 표시 화소들의 발광 영역들과 센서 화소의 수광 영역, 및 반사 영역의 일 예를 보여주는 평면도이다. 도 28은 도 27의 센서 영역의 표시 화소의 발광 영역, 센서 화소의 수광 영역, 및 투과 영역의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 27 및 도 28의 실시예는 수광 영역(LE)이 제3 방향(Z축 방향)에서 반사 영역(RA)과 중첩하는 것에서 도 25 및 도 26의 실시예와 차이점이 있다.
도 27 및 도 28을 참조하면, 반사 영역(RA)은 발광 영역들(RE, GE, BE)을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 반사 영역(RA)의 일부 영역은 제3 방향(Z축 방향)에서 수광 영역(LE)과 중첩할 수 있다.
반사층은 제1 반사층(LSL)과 제2 반사층(LSL3)을 포함할 수 있다. 반사 영역(RA)에서 제1 반사층(LSL) 상에 제2 반사층(LSL3)이 배치될 수 있다. 제1 반사층(LSL)은 수광 영역(LE)에 배치되지 않으나, 제2 반사층(LSL3)은 수광 영역(LE)에서 제3 버퍼막(BF) 상에 배치될 수 있다.
제1 반사층(LSL)과 제2 반사층(LSL3)은 반사율이 높은 금속 물질, 예를 들어 은(Ag)을 포함할 수 있다. 제2 반사층(LSL3)의 두께는 제1 반사층(LSL)의 두께보다 얇을 수 있다. 제2 반사층(LSL3)의 두께는 제1 반사층(LSL)의 두께의 1/10 이하일 수 있다. 예를 들어, 제1 반사층(LSL)의 두께가 1,000Å인 경우, 제2 반사층(LSL3)의 두께는 90Å일 수 있다.
제2 반사층(LSL3)의 두께가 매우 얇기 때문에, 제2 반사층(LSL3)으로 진행하는 광의 일부, 예를 들어 제2 반사층(LSL3)으로 진행하는 광의 대략 80%가 제2 반사층(LSL3)을 통과할 수 있다. 그러므로, 표시 패널(300)의 상면으로 입사되는 광은 제2 반사층(LSL3)을 통과하여 수광 영역(LE)들을 통해 감지될 수 있다.
또한, 반사 영역(RA)이 도 26과 같이 제1 반사층(LSL)만을 포함하는 경우, 반사 영역(RA)의 개구로 인하여 모아레(moire)가 사용자에게 시인될 수 있다. 도 28과 같이, 제2 반사층(LSL3)이 반사 영역(RA)의 개구에 해당하는 수광 영역(LE)에 배치되는 경우, 모아레가 사용자에게 시인되는 것을 방지할 수 있다.
편광 필름(PF)의 광 투과부(LTA)는 제3 방향(Z축 방향)에서 반사 영역(RA) 및 수광 영역(LE)과 중첩할 수 있다. 이로 인해, 편광 필름(PF)으로 인해 반사 영역(RA) 및 수광 영역(LE)을 통과하는 광량이 줄어드는 것을 방지할 수 있다.
도 29는 또 다른 실시예에 따른 표시 장치를 보여주는 사시도이다. 도 30은 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 표시 패널의 표시 영역, 비표시 영역, 및 지문 인식 영역을 보여주는 평면도이다.
도 29 및 도 30의 실시예는 표시 장치(10)가 소정의 곡률로 구부러진 커브드 표시 장치인 것에서 도 1 및 도 4의 실시예와 차이점이 있다.
도 29 및 도 30을 참조하면, 또 다른 실시예에 따른 표시 장치(10)가 텔레비전으로 사용되는 것을 예시하였다. 또 다른 실시예에 따른 표시 장치(10)는 표시 패널(300’), 연성 필름(311)들, 소스 구동부(312)들, 및 커버 프레임(910)을 포함할 수 있다.
표시 장치(10)는 제1 방향(X축 방향)의 장변과 제2 방향(Y축 방향)의 단변을 갖는 직사각형의 평면 형태를 가질 수 있다. 표시 장치(10)의 평면 형태는 직사각형에 한정되지 않고, 직사각형 이외의 다른 사각형, 사각형 이외의 다른 다각형, 원형 또는 타원형으로 형성될 수 있다.
표시 장치(10)가 대형화됨에 따라, 사용자가 표시 장치(10)의 표시 영역(DA)의 중앙 영역을 보는 경우의 시각과 표시 장치(10)의 표시 영역(DA)의 좌우 양단을 보는 경우의 시각 사이에 차이가 커질 수 있다. 시각은 사용자의 시선과 표시 장치(10)의 접선이 이루는 각도로 정의될 수 있다. 이러한 시각 차이를 줄이기 위해, 표시 장치(10)는 제1 방향(X축 방향)에서 소정의 곡률로 구부러지도록 형성될 수 있다. 표시 장치(10)는 사용자가 바라보았을 때 오목하게 구부러지도록 형성될 수 있다.
표시 패널(300’)은 제1 방향(X축 방향)에서 소정의 곡률로 구부러지기 위해, 유연성이 있어 쉽게 구부러지거나 접히거나 말릴 수 있는 플렉시블(flexible) 표시 패널일 수 있다.
표시 패널(300’)은 화상을 표시하는 표시 영역(DA)과 표시 영역(DA)의 주변 영역인 비표시 영역(NDA)을 포함할 수 있다. 또한, 표시 패널(300’)은 외부로부터 입사되는 광을 감지하는 복수의 센서 영역들(FSA1, FSA2, FSA3)을 포함할 수 있다.
복수의 센서 영역들(FSA1, FSA2, FSA3)은 제1 센서 영역(FSA1), 제2 센서 영역(FSA2), 및 제3 센서 영역(FSA3)을 포함할 수 있다. 도 29 및 도 30에서는 제1 센서 영역(FSA1)이 표시 패널(300’)의 중앙 영역에 배치되고, 제2 센서 영역(FSA2)이 표시 패널(300’)의 좌측 영역에 배치되며, 제3 센서 영역(FSA3)이 표시 패널(300’)의 우측 영역에 배치되는 것을 예시하였다. 또한, 도 29 및 도 30에서는 제1 센서 영역(FSA1), 제2 센서 영역(FSA2), 및 제3 센서 영역(FSA3)이 표시 패널(300’)의 상측 가장자리보다 하측 가장자리에 인접하게 배치되는 것을 예시하였다. 또한, 도 29 및 도 30에서는 제2 센서 영역(FSA2)과 제3 센서 영역(FSA3)이 제1 센서 영역(FSA1)을 기준으로 좌우 대칭으로 배치되는 것을 예시하였다. 하지만, 제1 센서 영역(FSA1), 제2 센서 영역(FSA2), 및 제3 센서 영역(FSA3)의 배치 위치는 도 29 및 도 30에 도시된 바에 한정되지 않음에 주의하여야 한다.
제1 센서 영역(FSA1), 제2 센서 영역(FSA2), 및 제3 센서 영역(FSA3)은 동일한 기능을 수행하기 위해 광을 감지할 수 있다. 예를 들어, 제1 센서 영역(FSA1), 제2 센서 영역(FSA2), 및 제3 센서 영역(FSA3) 각각은 사람의 지문을 인식하기 위한 광학 방식의 지문 인식 센서로 역할을 하기 위해, 센서 영역(SA)에 배치된 사람의 손가락의 지문에 광을 조사하고, 사람의 손가락의 지문의 마루와 골에서 반사된 광을 감지할 수 있다. 또는, 제1 센서 영역(FSA1), 제2 센서 영역(FSA2), 및 제3 센서 영역(FSA3) 각각은 표시 장치(10)가 배치되는 환경의 조도를 감지하는 조도 센서로 역할을 하기 위해, 외부로부터 입사되는 광을 감지할 수 있다. 또는, 제1 센서 영역(FSA1), 제2 센서 영역(FSA2), 및 제3 센서 영역(FSA3) 각각은 표시 장치(10) 상에 물체가 근접하게 배치되는지를 감지하는 광학 방식의 근접 센서로 역할을 하기 위해, 표시 장치(10) 상에 광을 조사하고, 물체에 의해 반사된 광을 감지할 수 있다.
또는, 제1 센서 영역(FSA1), 제2 센서 영역(FSA2), 및 제3 센서 영역(FSA3)은 서로 다른 기능을 수행하기 위해 광을 감지할 수 있다. 예를 들어, 제1 센서 영역(FSA1), 제2 센서 영역(FSA2), 및 제3 센서 영역(FSA3) 중 어느 하나는 광학 방식의 지문 인식 센서로 역할을 하며, 또 다른 하나는 조도 센서로 역할을 하고, 나머지 하나는 광학 방식의 근접 센서로 역할을 할 수 있다. 또는, 제1 센서 영역(FSA1), 제2 센서 영역(FSA2), 및 제3 센서 영역(FSA3)은 중 어느 두 개는 광학 방식의 지문 인식 센서, 조도 센서, 및 광학 방식의 근접 센서 중 어느 하나의 역할을 하며, 나머지 하나는 광학 방식의 지문 인식 센서, 조도 센서, 및 광학 방식의 근접 센서 중 또 다른 하나의 역할을 할 수 있다.
표시 패널(300’)의 제1 센서 영역(FSA1), 제2 센서 영역(FSA2), 및 제3 센서 영역(FSA3) 각각은 도 8, 도 9, 도 11, 도 12, 도 14 내지 도 20을 결부하여 설명한 바와 실질적으로 동일할 수 있다.
표시 패널(300’)의 비표시 영역(NDA)에는 연성 필름(311)들이 부착될 수 있다. 연성 필름(311)들은 이방성 도전 필름을 이용하여 표시 패널(300)의 비표시 영역(NDA)의 표시 패드들 상에 부착될 수 있다. 연성 필름(311)들은 표시 패널(300’)의 상측 가장자리에 부착될 수 있다. 연성 필름(311)들 각각은 구부러질 수 있다.
소스 구동부(312)들은 연성 필름(311)들 상에 각각 배치될 수 있다. 소스 구동부(312)들 각각은 소스 제어 신호와 디지털 비디오 데이터를 입력 받고, 데이터 전압들을 생성하여 표시 패널(300’)의 데이터 배선들에 출력할 수 있다. 소스 구동부(312)들 각각은 집적회로로 형성될 수 있다.
커버 프레임(910)은 표시 패널(300’)의 측면들과 하면을 감싸도록 배치될 수 있다. 커버 프레임(910)은 표시 장치(10)의 측면들과 하면 외관을 형성할 수 있다. 커버 프레임(910)은 플라스틱, 금속, 또는 플라스틱과 금속을 모두 포함할 수 있다.
도 29 및 도 30과 같이, 표시 장치(10)가 제1 방향(X축 방향)에서 소정의 곡률로 구부러진 커브드 표시 장치인 경우에도, 표시 패널(300’)의 센서 영역 들(FSA1, FSA2, FSA3)을 통해 광을 감지할 수 있다. 이로 인해, 표시 패널(300’)의 센서 영역들(FSA1, FSA2, FSA3)은 광학 방식의 지문 인식 센서, 조도 센서, 및 광학 방식의 근접 센서 중 적어도 하나의 역할을 할 수 있다.
도 31과 도 32는 또 다른 실시예에 따른 표시 장치를 보여주는 사시도이다.
도 31 및 도 32의 실시예는 표시 장치(10)가 말거나 펼칠 수 있는 롤러블(rollable) 표시 장치인 것에서 도 1 및 도 4의 실시예와 차이점이 있다.
도 31 및 도 32를 참조하면, 또 다른 실시예에 따른 표시 장치(10)가 텔레비전으로 사용되는 것을 예시하였다. 또 다른 실시예에 따른 표시 장치(10)는 표시 패널(300”), 제1 롤러(ROL1), 및 롤러 수납부(920)를 포함할 수 있다.
표시 패널(300”)은 펼쳐진 경우 제1 방향(X축 방향)의 장변과 제2 방향(Y축 방향)의 단변을 갖는 직사각형의 평면 형태를 가질 수 있다. 표시 장치(10)의 평면 형태는 직사각형에 한정되지 않고, 직사각형 이외의 다른 사각형, 사각형 이외의 다른 다각형, 원형 또는 타원형으로 형성될 수 있다.
표시 패널(300”)은 제1 롤러(ROL1)에 의해 말릴 수 있도록, 유연성이 있어 쉽게 구부러지거나 접히거나 말릴 수 있는 플렉시블(flexible) 표시 패널일 수 있다. 표시 패널(3000”)은 제1 롤러(ROL1)에 의해 말리지 않고 펼쳐진 경우, 도 31과 같이 롤러 수납부(920)의 상측으로부터 외부로 노출될 수 있다. 표시 패널(300”)은 제1 롤러(ROL1)에 의해 말리는 경우, 도 32와 같이 롤러 수납부(920)에 수납될 수 있다. 즉, 사용자의 필요에 따라 표시 패널(300”)은 롤러 수납부(920)에 수납하거나 롤러 수납부(920)의 상측으로부터 노출될 수 있다. 도 31에서는 표시 패널(300”) 전체가 롤러 수납부(920)로부터 노출된 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 표시 패널(300”)의 일부가 롤러 수납부(920)로부터 노출되며, 롤러 수납부(920)로부터 노출된 표시 패널(300”)의 일부만이 화상을 표시할 수 있다.
제1 롤러(ROL1)는 표시 패널(300”)의 하 측 가장자리에 연결될 수 있다. 이로 인해, 제1 롤러(ROL1)가 회전하는 경우, 제1 롤러(ROL1)의 회전 방향을 따라 표시 패널(300”)이 제1 롤러(ROL1)에 말릴 수 있다.
제1 롤러(ROL1)는 롤러 수납부(920)에 수납될 수 있다. 제1 롤러(ROL1)는 원기둥 또는 원통 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 롤러(ROL1)는 제1 방향(X축 방향)으로 길게 형성될 수 있다. 제1 롤러(ROL1)의 제1 방향(X축 방향)의 길이는 표시 패널(300”)의 제1 방향(X축 방향)의 길이보다 길 수 있다.
롤러 수납부(920)는 표시 패널(300”)의 하 측에 배치될 수 있다. 롤러 수납부(920)는 제1 롤러(ROL1)와 제1 롤러(ROL1)에 의해 말리는 표시 패널(300”)을 수납할 수 있다.
롤러 수납부(920)의 제1 방향(X축 방향)의 길이는 제1 롤러(ROL1)의 제1 방향(X축 방향)의 길이보다 길 수 있다. 롤러 수납부(920)의 제2 방향(Y축 방향)의 길이는 제1 롤러(ROL1)의 제2 방향(Y축 방향)의 길이보다 길 수 있다. 롤러 수납부(920)의 제3 방향(Z축 방향)의 길이는 제1 롤러(ROL1)의 제3 방향(Z축 방향)의 길이보다 길 수 있다.
롤러 수납부(920)는 제1 롤러(ROL1)에 말린 표시 패널(300”)을 볼 수 있는 투과창(TW)을 포함할 수 있다. 투과창(TW)은 롤러 수납부(920)의 상면에 배치될 수 있다. 투과창(TW)은 롤러 수납부(920)의 외부에서 롤러 수납부(920)의 내부가 접근 가능하도록 오픈될 수 있다. 또는, 투과창(TW)에는 롤러 수납부(920)의 내부를 보호하기 위한 유리 또는 플라스틱과 같은 투명한 보호 부재가 배치될 수 있다.
표시 패널(300”)이 제1 롤러(ROL1)에 의해 말린 상태에서 롤러 수납부(920)의 투과창(TW)에 의해 보여지는 영역은 센서 영역(SA)으로 정의될 수 있다. 센서 영역(SA)은 표시 패널(300”)이 제1 롤러(ROL1)에 의해 말리지 않고 펼쳐진 상태에서, 표시 패널(300”)의 상측에 인접하게 배치된 중앙 영역에 배치될 수 있다.
센서 영역(SA)은 표시 화소들과 센서 화소들을 포함하므로, 화상을 표시할 뿐만 아니라 외부로부터의 광을 감지할 수 있다. 예를 들어, 센서 영역(SA)은 광학 방식의 지문 인식 센서, 조도 센서, 및 광학 방식의 근접 센서 중 어느 하나의 역할을 할 수 있다.
표시 패널(300”)의 하면이 제1 롤러(ROL1)에 연결되는 경우, 표시 패널(300”)의 센서 영역(SA)은 말린 상태와 펼쳐진 상태에서 표시 패널(300”)의 상면으로 화상을 표시하고, 표시 패널(300”)의 상면으로부터 입사되는 광을 감지할 수 있다. 이에 비해, 표시 패널(300”)의 상면이 제1 롤러(ROL1)에 연결되는 경우, 표시 패널(300”)의 센서 영역(SA)은 펼쳐진 상태에서 표시 패널(300”)의 상면으로 화상을 표시하고 표시 패널(300”)의 상면으로부터 입사되는 광을 감지하며, 말린 상태에서 표시 패널(300”)의 하면으로 화상을 표시하고 표시 패널(300”)의 하면으로부터 입사되는 광을 감지할 수 있다. 이를 위해, 표시 패널(300”)의 센서 영역(SA)에 배치되는 표시 화소들은 표시 패널(300”)의 상면과 하면으로 광을 발광할 수 있다. 즉, 표시 패널(300”)은 상면과 하면에서 모두 화상을 표시하는 양면 발광 표시 패널일 수 있다. 또한, 표시 패널(300”)은 센서 영역(SA)에 배치되는 센서 화소들은 표시 패널(300”)의 상면으로부터 입사되는 광과 하면으로부터 입사되는 광을 모두 감지할 수 있다.
도 33은 도 31과 같이 표시 패널이 펼쳐진 경우, 표시 패널, 패널 지지 커버, 제1 롤러, 및 제2 롤러를 보여주는 일 예시 도면이다. 도 34는 도 32와 같이 표시 패널이 감긴 경우, 표시 패널, 패널 지지 커버, 제1 롤러, 및 제2 롤러를 보여주는 일 예시 도면이다.
도 33 및 도 34에는 표시 패널(300”), 패널 지지 커버(400), 제1 롤러(ROL1), 제2 롤러(ROL2), 및 제3 롤러(ROL3)를 보여주는 표시 장치(10)의 일 측 단면도가 나타나 있다.
도 33 및 도 34를 참조하면, 표시 장치(10)는 패널 지지 커버(400), 제2 롤러(ROL2), 제3 롤러(ROL3), 링크(410), 및 모터부(420)를 더 포함할 수 있다.
패널 지지 커버(400)는 표시 패널(300”)이 제1 롤러(ROL1)에 의해 말리지 않고 롤러 수납부(920)의 상측으로 노출되는 경우, 표시 패널(300”)을 지지하기 위해 표시 패널(300”)의 하면 상에 배치될 수 있다. 이를 위해, 패널 지지 커버(400)는 가볍고 높은 강도를 갖는 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 패널 지지 커버(400)는 알루미늄 또는 스테인리스를 포함할 수 있다.
패널 지지 커버(400)는 표시 패널(300”)의 하면에 부착되거나 표시 패널(300”)의 하면에서 분리될 수 있다. 예를 들어, 패널 지지 커버(400)는 표시 패널(300”)과 마주보는 패널 지지 커버(400)의 상면 상에 배치되는 접착층을 통해 표시 패널(300”)에 부착될 수 있다. 또는, 표시 패널(300”)의 하면에는 제1 극성을 갖는 자석과 패널 지지 커버(400)는 상면에는 제2 극성을 갖는 자석이 배치되며, 이로 인해 표시 패널(300”)은 패널 지지 커버(400)에 부착될 수 있다.
제2 롤러(ROL2)는 패널 지지 커버(400)의 하 측 가장자리에 연결될 수 있다. 이로 인해, 제2 롤러(ROL2)가 회전하는 경우, 제2 롤러(ROL2)의 회전 방향을 따라 패널 지지 커버(400)가 제2 롤러(ROL2)에 말릴 수 있다.
제2 롤러(ROL2)는 롤러 수납부(920)에 수납되며, 제1 롤러(ROL1)의 하 측에 배치될 수 있다. 제2 롤러(ROL2)의 중심은 제1 롤러(ROL1)의 중심보다 롤러 수납부(920)의 상면에 가깝게 배치될 수 있다.
제2 롤러(ROL2)는 원기둥 또는 원통 형태를 가질 수 있다. 제2 롤러(ROL2)는 제1 방향(X축 방향)으로 길게 형성될 수 있다. 제2 롤러(ROL2)의 제1 방향(X축 방향)의 길이는 패널 지지 커버(400)의 제1 방향(X축 방향)의 길이보다 길 수 있다. 제2 롤러(ROL2)의 밑면의 지름은 제1 롤러(ROL1)의 밑면의 지름보다 작을 수 있다.
제3 롤러(ROL3)는 표시 패널(300”)과 분리된 패널 지지 커버(400)가 표시 패널(300”)과 간섭되지 않도록 표시 패널(300”)과 패널 지지 커버(400) 사이의 간격을 이격하는 역할을 한다.
제3 롤러(ROL3)는 롤러 수납부(920)에 수납되며, 제1 롤러(ROL1)의 하 측에 배치될 수 있다. 제3 롤러(ROL3)의 중심은 제1 롤러(ROL1)의 중심보다 롤러 수납부(920)의 하면에 가깝게 배치될 수 있다.
제3 롤러(ROL3)는 원기둥 또는 원통 형태를 가질 수 있다. 제3 롤러(ROL3)는 제1 방향(X축 방향)으로 길게 형성될 수 있다. 제3 롤러(ROL3)의 제1 방향(X축 방향)의 길이는 패널 지지 커버(400)의 제1 방향(X축 방향)의 길이보다 길 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 제3 롤러(ROL3)의 밑면의 지름은 제2 롤러(ROL2)의 밑면의 지름보다 작을 수 있다.
제1 롤러(ROL1)가 표시 패널(300”)을 감는 힘은 표시 패널(300”)과 패널 지지 커버(400) 사이의 부착력보다 클 수 있다. 또한, 제2 롤러(ROL2)가 패널 지지 커버(400)를 감는 힘은 표시 패널(300”)과 패널 지지 커버(400) 사이의 부착력보다 클 수 있다.
링크(410)는 모터부(420)의 구동에 의해 상승 또는 하강할 수 있다. 링크(410)는 표시 패널(300”)과 패널 지지 커버(400)에 결합되므로, 링크(410)의 상승 또는 하강에 의해 표시 패널(300”)과 패널 지지 커버(400)이 상승 또는 하강될 수 있다. 예를 들어, 링크(410)는 표시 패널(300”)의 상측면과 패널 지지 커버(400)의 상측면에 결합될 수 있다.
모터부(420)는 링크(410)를 상승 또는 하강하도록 링크(410)에 물리적 힘을 가할 수 있다. 모터부(420)는 입력 받은 전기 신호를 물리적인 힘으로 변환하는 장치일 수 있다.
도 34와 같이 센서 영역(SA)은 표시 패널(300”)이 제1 롤러(ROL1)에 의해 말린 상태에서 롤러 수납부(920)의 투과창(TW)에 의해 보여지는 영역일 수 있다. 도 33와 도 34에서는 표시 패널(300”)의 상면이 제1 롤러(ROL1)에 연결된 경우를 예시하였다. 이 경우, 표시 패널(300”)의 센서 영역(SA)은 펼쳐진 상태에서 표시 패널(300”)의 상면으로 화상을 표시하고 표시 패널(300”)의 상면으로부터 입사되는 광을 감지할 수 있다. 이에 비해, 표시 패널(300”)의 센서 영역(SA)은 말린 상태에서 표시 패널(300”)의 하면으로 화상을 표시하고 표시 패널(300”)의 하면으로부터 입사되는 광을 감지할 수 있다.
도 35는 도 33과 도 34의 센서 영역의 표시 화소와 센서 화소의 일 예를 보여주는 평면도이다. 도 36은 도 33과 도 34의 센서 영역의 표시 화소와 센서 화소의 일 예를 보여주는 단면도이다. 도 36에는 도 35의 Ⅳ-Ⅳ’를 따라 절단한 제1 발광 영역(RE), 제2 발광 영역(GE), 및 제3 발광 영역(BE)의 단면이 나타나 있다.
도 35 및 도 36의 실시예는 제1 발광 영역(RE)이 제1 상부 발광 영역(TRE)과 제1 하부 발광 영역(BRE)을 포함하고, 제2 발광 영역(GE)이 제2 상부 발광 영역(TGE)과 제2 하부 발광 영역(BGE)을 포함하며, 제3 발광 영역(BE)이 제3 상부 발광 영역(TBE)과 제3 하부 발광 영역(BBE)을 포함하는 것에서 도 11 및 도 15의 실시예와 차이점이 있다.
도 35 및 도 36을 참조하면, 제1 상부 발광 영역(TRE)은 제1 색의 광을 표시 패널(300”)의 상면으로 발광하는 영역이고, 제1 하부 발광 영역(BRE)은 제1 색의 광을 표시 패널(300”)의 하면으로 발광하는 영역일 수 있다. 제2 상부 발광 영역(TGE)은 제2 색의 광을 표시 패널(300”)의 상면으로 발광하는 영역이고, 제2 하부 발광 영역(BGE)은 제2 색의 광을 표시 패널(300”)의 하면으로 발광하는 영역일 수 있다. 제3 상부 발광 영역(TBE)은 제3 색의 광을 표시 패널(300”)의 상면으로 발광하는 영역이고, 제3 하부 발광 영역(BBE)은 제3 색의 광을 표시 패널(300”)의 하면으로 발광하는 영역일 수 있다.
제1 발광 전극(171)은 제1 서브 발광 전극(171a)과 제2 서브 발광 전극(171b)를 포함할 수 있다. 제1 서브 발광 전극(171a) 은 제2 유기막(160) 상에 배치될 수 있다. 제2 서브 발광 전극(171b)의 일부 영역은 제2 유기막(160) 상에 배치되고, 나머지 영역은 제1 서브 발광 전극(171a) 상에 배치될 수 있다. 제1 서브 발광 전극(171a)은 제1 상부 발광 영역(TRE), 제2 상부 발광 영역(TGE), 및 제3 상부 발광 영역(TBE) 각각에 배치될 수 있다. 제2 서브 발광 전극(171b)은 제1 상부 발광 영역(TRE), 제2 상부 발광 영역(TGE), 제3 상부 발광 영역(TBE), 제1 하부 발광 영역(BRE), 제2 하부 발광 영역(BGE), 및 제3 하부 발광 영역(BBE) 각각에 배치될 수 있다. 제1 서브 발광 전극(171a)의 가장자리와 제2 서브 발광 전극(171b)의 가장자리에는 제1 뱅크(181)가 배치될 수 있다.
제1 서브 발광 전극(171a)과 제2 서브 발광 전극(171b)은 서로 다른 물질을 포함할 수 있다. 제1 서브 발광 전극(171a)은 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 구리(Cu), 알루미늄(Al)의 단일층으로 형성되거나, 반사율을 높이기 위해 알루미늄과 티타늄의 적층 구조(Ti/Al/Ti), 알루미늄과 ITO의 적층 구조(ITO/Al/ITO), APC 합금, 및 APC 합금과 ITO의 적층 구조(ITO/APC/ITO)로 형성될 수 있다. 제2 서브 발광 전극(171b)은 광을 투과시킬 수 있는 ITO, IZO와 같은 투명한 도전 물질로 형성될 수 있다.
제2 서브 발광 전극(171b) 상에는 발광층(172)이 배치될 수 있다. 발광층(172) 상에 제2 발광 전극(173)이 배치될 수 있다. 제2 발광 전극(173)은 광을 투과시킬 수 있는 ITO, IZO와 같은 투명한 도전 물질로 형성될 수 있다.
제2 발광 전극(173) 상에는 반사 전극(179)이 배치될 수 있다. 반사 전극(179)은 제1 하부 발광 영역(BRE), 제2 하부 발광 영역(BGE), 및 제3 하부 발광 영역(BBE) 각각에 배치될 수 있다. 반사 전극(179)은 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 구리(Cu), 알루미늄(Al)의 단일층으로 형성되거나, 반사율을 높이기 위해 알루미늄과 티타늄의 적층 구조(Ti/Al/Ti), 알루미늄과 ITO의 적층 구조(ITO/Al/ITO), APC 합금, 및 APC 합금과 ITO의 적층 구조(ITO/APC/ITO)로 형성될 수 있다.
도 35 및 도 36과 같이, 제1 상부 발광 영역(TRE), 제2 상부 발광 영역(TGE), 및 제3 상부 발광 영역(TBE)에서는 발광층(172)에서 발광한 광이 반사율이 높은 제1 서브 발광 전극(171a)에서 반사되어 투명한 제2 발광 전극(173)을 통과하여 표시 패널(300”)의 상면 방향으로 출사될 수 있다. 또한, 제1 하부 발광 영역(BRE), 제2 하부 발광 영역(BGE), 및 제3 하부 발광 영역(BBE)에서는 발광층(172)에서 발광한 광이 반사율이 높은 반사 전극(179)에서 반사되어 투명한 제2 서브 발광 전극(171b)을 통과하여 표시 패널(300”)의 하면 방향으로 출사될 수 있다. 그러므로, 표시 패널(300”)은 상면과 하면으로 광을 출력하는 양면 발광 표시 패널일 수 있다.
또한, 도 15에서 제1 발광 전극(171)이 광을 투과시킬 수 있는 ITO, IZO와 같은 투명한 도전 물질(TCO)로 형성되는 경우, 발광층(172)에서 발광한 광이 제1 발광 전극(171)을 통과하여 표시 패널(300”)의 하면 방향으로 출사됨과 동시에, 제2 발광 전극(173)을 통과하여 표시 패널(300”)의 상면 방향으로 출사될 수 있다. 이 경우, 표시 패널(300”)은 상면과 하면으로 광을 출력하는 양면 발광 표시 패널일 수 있다.
도 37은 일 실시예에 따른 표시 영역의 표시 화소들을 보여주는 평면도이다. 도 38은 일 실시예에 따른 센서 영역의 표시 화소들과 센서 화소들을 보여주는 평면도이다. 도 39는 도 37의 A 영역을 상세히 보여주는 확대도이다. 도 40은 도 38의 B 영역을 상세히 보여주는 확대도이다.
도 37 내지 도 40에는 무기 반도체를 포함하는 무기 발광 소자를 이용하는 무기 발광 표시 패널의 표시 영역과 센서 영역이 나타나 있다.
도 37 내지 도 40을 참조하면, 표시 영역(DA)은 복수의 표시 화소 그룹(PXG)들을 포함할 수 있다. 센서 영역(SA)은 복수의 표시 화소 그룹(PXG)들뿐만 아니라 복수의 센서 화소(SP)들을 포함할 수 있다.
복수의 표시 화소 그룹(PXG)들 각각은 제1 표시 화소(DP1), 제2 표시 화소(DP2) 및 제3 표시 화소(DP3)를 포함할 수 있다. 제1 표시 화소(DP1)는 제1 광을 발광하는 발광 소자(175)를 포함하고, 제2 표시 화소(DP2)는 제2 광을 발광하는 발광 소자(175)를 포함하며, 제3 표시 화소(DP3)는 제3 광을 발광하는 발광 소자(175)를 포함할 수 있다.
도 37 및 도 39와 같이 표시 영역(DA)에서 제1 표시 화소(DP1)들, 제2 표시 화소(DP2)들, 및 제3 표시 화소(DP3)들은 제1 방향(X축 방향)으로 교대로 배열될 수 있다. 제1 표시 화소(DP1)들은 제2 방향(Y축 방향)으로 나란히 배열되고, 제2 표시 화소(DP2)들은 제2 방향(Y축 방향)으로 나란히 배열되며, 제3 표시 화소(DP3)들은 제2 방향(Y축 방향)으로 나란히 배열될 수 있다.
도 37 내지 도 40에서는 제1 방향(X축 방향)으로 배열된 3 개의 센서 화소(SP)들이 하나의 센서 화소 그룹(SXG)으로 정의되는 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 센서 화소 그룹(SXG)은 적어도 하나의 센서 화소(SP)를 포함할 수 있다. 센서 화소 그룹(SXG)은 표시 화소 그룹(PXG)들에 의해 둘러싸일 수 있다.
센서 영역(SA)이 사람의 손가락의 지문을 인식하기 위해 외부로부터 입사되는 광을 감지하는 영역인 경우, 센서 영역(SA)에서 센서 화소(SP)의 개수는 제1 표시 화소(DP1)의 개수, 제2 표시 화소(DP2)의 개수, 및 제3 표시 화소(DP3)의 개수보다 적을 수 있다. 사람의 손가락의 지문의 인접한 마루들(RID) 사이의 간격은 대략 100㎛ 내지 150㎛이므로, 센서 화소 그룹(SXG)은 제1 방향(X축 방향)과 제2 방향(Y축 방향)으로 대략 100㎛ 내지 450㎛마다 배치될 수 있다.
도 38 내지 도 40과 같이, 표시 화소 그룹(PXG)의 면적은 센서 화소 그룹(SXG)의 면적과 실질적으로 동일할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 41과 같이, 센서 화소 그룹(SXG)이 표시 화소 그룹(PXG)의 면적보다 작을 수 있으며, 이 경우 센서 화소 그룹(SXG)이 배치되고 남는 영역에 보상 표시 화소 그룹(CPXG)가 배치될 수 있다. 보상 표시 화소 그룹(CPXG)의 면적은 센서 화소 그룹(SXG)의 면적에 따라 달라질 수 있다. 센서 화소 그룹(SXG)의 면적이 커질수록 보상 표시 화소 그룹(CPXG)의 면적은 작아질 수 있다.
표시 화소들(DP1, DP2, DP3) 각각은 제1 발광 전극(171), 제2 발광 전극(173), 발광 접촉 전극(174), 및 발광 소자(175)을 포함할 수 있다.
제1 발광 전극(171)은 표시 화소들(DP1, DP2, DP3)마다 분리된 화소 전극이고, 제2 발광 전극(173)은 표시 화소들(DP1, DP2, DP3)에 공통으로 연결된 공통 전극일 수 있다. 또는, 제1 발광 전극(171)은 발광 소자(175)의 애노드(Anode) 전극이고, 다른 하나는 발광 소자(175)의 캐소드(Cathode) 전극일 수 있다.
제1 발광 전극(171)과 제2 발광 전극(173)은 각각 제1 방향(X축 방향)으로 연장되어 배치되는 전극 줄기부(171S, 173S)와 전극 줄기부(171S, 173S)에서 제1 방향(X축 방향)과 교차하는 방향인 제2 방향(Y축 방향)으로 연장되어 분지되는 적어도 하나의 전극 가지부(171B, 173B)를 포함할 수 있다.
제1 발광 전극(171)은 제1 방향(X축 방향)으로 연장되어 배치되는 제1 전극 줄기부(171S)와 제1 전극 줄기부(171S)에서 분지되어 제2 방향(Y축 방향)으로 연장된 적어도 하나의 제1 전극 가지부(171B)를 포함할 수 있다.
어느 한 서브 화소의 제1 전극 줄기부(171S)는 제1 방향(X축 방향)으로 인접한 서브 화소의 제1 전극 줄기부(171S)와 전기적으로 분리될 수 있다. 어느 한 서브 화소의 제1 전극 줄기부(171S)는 제1 방향(X축 방향)으로 인접한 서브 화소의 제1 전극 줄기부(171S)와 이격되어 배치될 수 있다. 제1 전극 줄기부(171S)는 제1 전극 콘택홀(CNTD)을 통해 박막 트랜지스터에 연결될 수 있다.
제1 전극 가지부(171B)는 제2 방향(Y축 방향)에서 제2 전극 줄기부(173S)와 이격되어 배치될 수 있다. 제1 전극 가지부(171B)는 제1 방향(X축 방향)에서 제2 전극 가지부(173B)와 이격되어 배치될 수 있다.
제2 발광 전극(173)은 제1 방향(X축 방향)으로 연장되어 배치되는 제2 전극 줄기부(173S)와 제2 전극 줄기부(173S)에서 분지되고 제2 방향(Y축 방향)으로 연장된 제2 전극 가지부(173B)를 포함할 수 있다.
표시 화소 그룹(PXG)의 제2 발광 전극(173)은 도 38과 같이 센서 화소 그룹(SXG)을 우회하도록 배치될 수 있다. 표시 화소 그룹(PXG)의 제2 발광 전극(173)은 센서 화소 그룹(SXG)의 제1 수광 전극(PCE)과 전기적으로 분리될 수 있다. 표시 화소 그룹(PXG)의 제2 발광 전극(173)은 센서 화소 그룹(SXG)의 제1 수광 전극(PCE)과 떨어져 배치될 수 있다.
어느 한 서브 화소의 제2 전극 줄기부(173S)는 제1 방향(X축 방향)으로 인접한 서브 화소의 제2 전극 줄기부(173S)와 연결될 수 있다. 제2 전극 줄기부(173S)는 제1 방향(X축 방향)으로 표시 화소들(DP1, DP2, DP3)을 가로지르도록 배치될 수 있다.
제2 전극 가지부(173B)는 제2 방향(Y축 방향)에서 제1 전극 줄기부(171S)와 이격되어 배치될 수 있다. 제2 전극 가지부(173B)는 제1 방향(X축 방향)에서 제1 전극 가지부(171B)와 이격되어 배치될 수 있다. 제2 전극 가지부(173B)는 제1 방향(X축 방향)에서 제1 전극 가지부(171B)들 사이에 배치될 수 있다.
도 37 내지 도 40에서는 제1 전극 가지부(171B)와 제2 전극 가지부(173B)가 제2 방향(Y축 방향)으로 연장된 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 제1 전극 가지부(171B)와 제2 전극 가지부(173B) 각각은 부분적으로 곡률지거나, 절곡된 형태를 가질 수 있고, 도 42와 같이 어느 한 전극이 다른 전극을 둘러싸도록 배치될 수도 있다. 도 42에서는 제2 발광 전극(173)이 원 형태를 가지며, 제1 발광 전극(171)이 제2 발광 전극(173)을 둘러싸도록 배치되며, 제1 발광 전극(171)과 제2 발광 전극(173) 사이에 환형의 홀(HOL)이 형성되며, 제2 발광 전극(173)이 제2 전극 콘택홀(CNTS)을 통해 캐소드 전압을 인가받는 것을 예시하였다. 즉, 제1 발광 전극(171)과 제2 발광 전극(173)의 적어도 일부 영역이 서로 이격되어 대향하도록 배치됨으로써, 제1 발광 전극(171)과 제2 발광 전극(173) 사이에 발광 소자(175)가 배치될 수 있는 공간이 형성된다면, 제1 전극 가지부(171B)와 제2 전극 가지부(173B) 각각은 어떠한 형태로도 형성 가능하다.
발광 소자(175)는 제1 발광 전극(171)과 제2 발광 전극(173) 사이에 배치될 수 있다. 발광 소자(175)의 일 단은 제1 발광 전극(171)과 전기적으로 연결되고, 타 단은 제2 발광 전극(173)과 전기적으로 연결될 수 있다. 복수의 발광 소자(175)들은 서로 이격되어 배치될 수 있다. 복수의 발광 소자(175)들은 실질적으로 서로 나란하게 정렬될 수 있다.
발광 소자(175)는 로드(rod), 와이어(wire), 튜브(tube) 등의 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 발광 소자(175)는 도 39와 같이 원통형 또는 로드(rod) 형태로 형성될 수 있다. 다만, 발광 소자(175)의 형태는 이에 한정되지 않으며, 발광 소자(175)는 정육면체, 직육면체, 육각기둥형 등 다각기둥의 형태를 갖거나, 일 방향으로 연장되되 외면이 부분적으로 경사진 형태를 가질 수 있다. 발광 소자(175)의 길이(h)는 1㎛ 내지 10㎛ 또는 2㎛ 내지 6㎛의 범위를 가질 수 있으며, 바람직하게는 3㎛ 내지 5㎛의 길이를 가질 수 있다. 또한, 발광 소자(175)의 직경은 300㎚ 내지 700㎚의 범위를 갖고, 발광 소자(175)의 종횡비(Aspect ratio)는 1.2 내지 100일 수 있다.
발광 소자(175)들 각각은 제1 광을 발광하고, 제2 표시 화소(DP2)의 발광 소자(175)들 각각은 제2 광을 발광하며, 제3 표시 화소(DP3)의 발광 소자(175)들 각각은 제3 광을 발광할 수 있다. 제1 광은 중심 파장대역이 620nm 내지 752nm의 범위를 갖는 적색 광이고, 제2 광은 중심 파장대역이 495nm 내지 570nm의 범위를 갖는 녹색 광이고, 제3 광은 중심 파장대역이 450nm 내지 495nm의 범위를 갖는 청색 광일 수 있다. 또는, 제1 표시 화소(DP1)의 발광 소자(175), 제2 표시 화소(DP2)의 발광 소자(175), 및 제3 표시 화소(DP3)의 발광 소자(175)는 실질적으로 동일한 색의 광을 발광할 수 있다.
발광 접촉 전극(174)은 제1 접촉 전극(174a)과 제2 접촉 전극(174b)을 포함할 수 있다. 제1 접촉 전극(174a)과 제2 접촉 전극(174b)은 제2 방향(Y축 방향)으로 연장된 형태를 가질 수 있다.
제1 접촉 전극(174a)은 제1 전극 가지부(171B) 상에 배치되며, 제1 전극 가지부(171B)에 연결될 수 있다. 제1 접촉 전극(174a)은 발광 소자(175)의 일 단과 접촉할 수 있다. 제1 접촉 전극(174a)은 제1 전극 가지부(171B)와 발광 소자(175) 사이에 배치될 수 있다. 이에 따라, 발광 소자(175)는 제1 접촉 전극(174a)을 통해 제1 발광 전극(171)과 전기적으로 연결될 수 있다.
제2 접촉 전극(174b)은 제2 전극 가지부(173B) 상에 배치되며, 제2 전극 가지부(173B)에 연결될 수 있다. 제2 접촉 전극(174b)은 발광 소자(175)의 타 단과 접촉할 수 있다. 제2 접촉 전극(174b)은 제2 전극 가지부(173B)와 발광 소자(175) 사이에 배치될 수 있다. 이에 따라, 발광 소자(175)는 제2 접촉 전극(174b)을 통해 제2 발광 전극(173)과 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 접촉 전극(174a)의 폭(또는 제1 방향(X축 방향)의 길이)은 제1 전극 가지부(171B)의 폭(또는 제1 방향(X축 방향)의 길이)보다 크고, 제2 접촉 전극(174b)의 폭(또는 제1 방향(X축 방향)의 길이)은 제2 전극 가지부(173B)의 폭(또는 제1 방향(X축 방향)의 길이)보다 클 수 있다.
외부 뱅크(430)들은 표시 화소들(DP1, DP2, DP3)과 센서 화소(SP)들 사이에 배치될 수 있다. 외부 뱅크(430)들은 제2 방향(Y축 방향)으로 길게 연장될 수 있다. 표시 화소들(DP1, DP2, DP3) 각각의 제1 방향(X축 방향)의 길이는 외부 뱅크(430)들 사이의 거리로 정의될 수 있다.
센서 화소(SP)들 각각은 제1 수광 전극(PCE), 제2 수광 전극(PAE), 수광 접촉 전극(176), 및 수광 소자(PD)를 포함할 수 있다.
제1 수광 전극(PCE)과 제2 수광 전극(PAE) 각각은 센서 화소(SP)들에 공통으로 연결된 공통 전극일 수 있다. 제1 수광 전극(PCE)과 제2 수광 전극(PAE) 각각은 전극 줄기부(171S, 173S)와 적어도 하나의 전극 가지부(171B, 173B)를 포함할 수 있다.
제1 수광 전극(PCE)과 제2 수광 전극(PAE) 각각의 전극 줄기부(171S, 173S) 및 전극 가지부(171B, 173B)는 제1 발광 전극(171)과 제2 발광 전극(173) 각각의 전극 줄기부(171S, 173S) 및 전극 가지부(171B, 173B)와 실질적으로 동일하므로, 이들에 대한 설명은 생략한다.
또한, 도 42와 같이 제1 수광 전극(PCE)이 원 형태를 가지며, 제2 수광 전극(PAE)이 제2 발광 전극(173)을 둘러싸도록 배치되며, 제1 수광 전극(PCE)과 제2 수광 전극(PAE) 사이에 환형의 홀(HOL)이 형성되며, 제1 수광 전극(PCE)이 제2 전극 콘택홀(CNTS)을 통해 캐소드 전압을 인가받는 것을 예시하였다. 즉, 제1 수광 전극(PCE)과 제2 수광 전극(PAE)의 적어도 일부 영역이 서로 이격되어 대향하도록 배치됨으로써, 제1 수광 전극(PCE)과 제2 수광 전극(PAE) 사이에 수광 소자(PD)가 배치될 수 있는 공간이 형성된다면, 제1 전극 가지부(171B)와 제2 전극 가지부(173B) 각각은 어떠한 형태로도 형성 가능하다.
수광 소자(PD)는 제1 수광 전극(PCE)과 제2 수광 전극(PAE) 사이에 배치될 수 있다. 수광 소자(PD)의 일 단은 제1 수광 전극(PCE)과 전기적으로 연결되고, 타 단은 제2 수광 전극(PAE)과 전기적으로 연결될 수 있다. 복수의 수광 소자(PD)들은 서로 이격되어 배치될 수 있다. 복수의 수광 소자(176)들은 실질적으로 서로 나란하게 정렬될 수 있다.
수광 접촉 전극(176)은 제1 접촉 전극(176a)과 제2 접촉 전극(176b)을 포함할 수 있다. 수광 접촉 전극(176)의 제1 접촉 전극(176a) 및 제2 접촉 전극(176b)은 발광 접촉 전극(174)의 제1 접촉 전극(174a) 및 제2 접촉 전극(174b)과 실질적으로 동일하므로, 이들에 대한 설명은 생략한다.
도 43은 도 40의 발광 소자의 일 예를 상세히 보여주는 사시도이다.
도 43을 참조하면, 발광 소자(175) 각각은 제1 반도체층(175a), 제2 반도체층(175b), 활성층(175c), 전극층(175d), 및 절연막(175e)을 포함할 수 있다.
제1 반도체층(175a)은 제1 도전형을 갖는, 예컨대 n형 반도체일 수 있다. 제1 반도체층(175a)은 n형으로 도핑된 AlGaInN, GaN, AlGaN, InGaN, AlN 및 InN 중에서 어느 하나 이상일 수 있다. 예를 들어, 발광 소자(175)가 청색 파장대의 광을 방출하는 경우, 제1 반도체층(175a)은 AlxGayIn1-x-yN(0≤x≤1,0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 화학식을 갖는 반도체 재료를 포함할 수 있다. 제1 반도체층(175a)은 Si, Ge, Sn 등과 같은 제1 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 예를 들어, 제1 반도체층(175a)은 n형 Si로 도핑된 n-GaN일 수 있다.
제2 반도체층(175b)은 제2 도전형을 갖는, 예컨대 p형 반도체일 수 있으며 제2 반도체층(175b)은 p형으로 도핑된 AlGaInN, GaN, AlGaN, InGaN, AlN 및 InN 중에서 어느 하나 이상일 수 있다. 예를 들어, 발광 소자(175)가 청색 또는 녹색 파장대의 광을 방출하는 경우, 제2 반도체층(175b)은 AlxGayIn1-x-yN(0≤x≤1,0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 화학식을 갖는 반도체 재료를 포함할 수 있다. 제2 반도체층(175b)은 Mg, Zn, Ca, Se, Ba 등과 같은 제2 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제2 반도체층(175b)은 p형 Mg로 도핑된 p-GaN일 수 있다.
활성층(175c)은 제1 반도체층(175a)과 제2 반도체층(175b) 사이에 배치된다. 활성층(175c)은 단일 또는 다중 양자 우물 구조의 물질을 포함할 수 있다. 활성층(175c)이 다중 양자 우물 구조의 물질을 포함하는 경우, 양자층(Quantum layer)과 우물층(Well layer)이 서로 교번적으로 복수개 적층된 구조일 수도 있다. 또는, 활성층(175c)은 밴드갭(Band gap) 에너지가 큰 종류의 반도체 물질과 밴드갭 에너지가 작은 반도체 물질들이 서로 교번적으로 적층된 구조일 수도 있고, 발광하는 광의 파장대에 따라 다른 3족 내지 5족 반도체 물질들을 포함할 수도 있다.
활성층(175c)은 제1 반도체층(175a) 및 제2 반도체층(175b)을 통해 인가되는 전기 신호에 따라 전자-정공 쌍의 결합에 의해 광을 발광할 수 있다. 활성층(175c)이 방출하는 광은 청색 파장대의 광으로 한정되지 않고, 적색, 녹색 파장대의 광을 방출할 수 있다. 예를 들어, 활성층(175c)이 청색 파장대의 광을 방출하는 경우, AlGaN, AlGaInN 등의 물질을 포함할 수 있다. 특히, 활성층(175c)이 다중 양자 우물 구조로 양자층과 우물층이 교번적으로 적층된 구조인 경우, 양자층은 AlGaN 또는 AlGaInN, 우물층은 GaN 또는 AlInN 등과 같은 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 활성층(175c)은 양자층으로 AlGaInN를, 우물층으로 AlInN를 포함하여 상술한 바와 같이, 활성층(175c)은 중심 파장대역이 450nm 내지 495nm의 범위를 갖는 청색(Blue)광을 방출할 수 있다.
활성층(175c)에서 방출되는 광은 발광 소자(175)의 길이 방향 외부면뿐만 아니라, 양 측면으로 방출될 수 있다. 즉, 활성층(175c)에서 방출되는 광은 하나의 방향으로 방향성이 제한되지 않는다.
전극층(175d)은 오믹(Ohmic) 접촉 전극이거나 쇼트키(Schottky) 접촉 전극일 수도 있다. 발광 소자(175)는 적어도 하나의 전극층(175d)을 포함할 수 있다. 발광 소자(175)가 제1 발광 전극(171) 또는 제2 발광 전극(173)과 전기적으로 연결될 때, 전극층(175d)으로 인해 발광 소자(175)와 제1 발광 전극(171) 또는 제2 발광 전극(173) 사이의 저항은 감소될 수 있다. 전극층(175d)은 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 인듐(In), 금(Au), 은(Ag), ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 및 ITZO(Indium Tin-Zinc Oxide) 중에서 적어도 어느 하나와 같이 도전 금속 물질을 포함할 수 있다. 또한, 전극층(175d)은 n형 또는 p형으로 도핑된 반도체 물질을 포함할 수도 있다. 전극층(175d)은 동일한 물질을 포함할 수 있고, 서로 다른 물질을 포함할 수도 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
절연막(175e)은 제1 반도체층(175a), 제2 반도체층(175b), 활성층(175c), 및 전극층(175d)의 외면을 둘러싸도록 배치된다. 절연막(175e)은 제1 반도체층(175a), 제2 반도체층(175b), 활성층(175c), 및 전극층(175d)을 보호하는 역할을 한다. 절연막(175e)은 발광 소자(175)의 길이 방향의 양 단부를 노출하도록 형성될 수 있다. 즉, 제1 반도체층(175a)의 일 단과 전극층(175d)의 일 단은 절연막(175e)에 의해 덮이지 않고 노출될 수 있다. 절연막(175e)은 활성층(175c)을 포함하여 제1 반도체층(175a)의 일부, 및 제2 반도체층(175b)의 일부의 외면만을 덮거나, 전극층(175d)의 일부의 외면만을 덮을 수 있다.
절연막(175e)은 절연특성을 가진 물질들, 예를 들어, 실리콘 산화물(Silicon oxide, SiOx), 실리콘 질화물(Silicon nitride, SiNx), 산질화 실리콘(SiOxNy), 질화알루미늄(Aluminum nitride, AlN), 산화알루미늄(Aluminum oxide, Al2O3) 등을 포함할 수 있다. 활성층(175c)이 발광 소자(175)에 전기 신호가 전달되는 제1 발광 전극(171) 및 제2 발광 전극(173)과 직접 접촉하는 경우 발생할 수 있는 전기적 단락을 방지할 수 있다. 또한, 절연막(175e)은 활성층(175c)을 포함하여 발광 소자(175)의 외면을 보호하기 때문에, 발광 효율의 저하를 방지할 수 있다.
한편, 수광 소자(PD)는 발광 소자(175)와 실질적으로 동일할 수 있으므로, 이에 대한 설명은 생략한다.
도 44는 도 39의 표시 화소의 일 예를 보여주는 단면도이다. 도 45는 도 39의 센서 화소의 일 예를 보여주는 단면도이다. 도 44에는 도 40의 Ⅵ-Ⅵ’를 따라 절단한 제1 표시 화소(DP1)의 단면이 나타나 있으며, 도 45에는 도 40의 Ⅶ-Ⅶ’를 따라 절단한 센서 화소(SP)의 일부의 단면이 나타나 있다.
도 44 및 도 45를 참조하면, 표시층(DISL)은 기판(SUB) 상에 배치되는 박막 트랜지스터층(TFTL), 발광 소자층(EML), 및 봉지층(TFEL)을 포함할 수 있다. 도 44 및 도 45의 박막 트랜지스터층(TFTL)은 도 15를 결부하여 설명한 바와 실질적으로 동일할 수 있다.
발광 소자층(EML)은 제1 내부 뱅크(410), 제2 내부 뱅크(420), 제1 발광 전극(171), 제2 발광 전극(173), 발광 접촉 전극(174), 발광 소자(175), 제1 수광 전극(PCE), 제2 수광 전극(PAE), 수광 접촉 전극(176), 수광 소자(PD), 제1 절연막(181), 제2 절연막(182), 및 제3 절연막(183)을 포함할 수 있다.
제1 내부 뱅크(410), 제2 내부 뱅크(420), 및 외부 뱅크(430)는 평탄화막(160) 상에 배치될 수 있다. 제1 내부 뱅크(410), 제2 내부 뱅크(420), 및 외부 뱅크(430)는 평탄화막(160)의 상면을 기준으로 돌출될 수 있다. 제1 내부 뱅크(410), 제2 내부 뱅크(420), 및 외부 뱅크(430)는 사다리꼴의 단면 형태를 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 제1 내부 뱅크(410), 제2 내부 뱅크(420), 및 외부 뱅크(430)는 평탄화막(160)의 상면과 접하는 하면, 하면과 마주보는 상면, 상면과 하면 사이의 측면들을 포함할 수 있다. 제1 내부 뱅크(410)의 측면들, 제2 내부 뱅크(420)의 측면들, 및 제3 내부 뱅크(430)의 측면들은 경사지게 형성될 수 있다.
제1 내부 뱅크(410)와 제2 내부 뱅크(420)는 서로 이격되어 배치될 수 있다. 제1 내부 뱅크(410)와 제2 내부 뱅크(420)는 아크릴 수지(acryl resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 페놀 수지(phenolic resin), 폴리아미드 수지(polyamide resin), 폴리이미드 수지(polyimide resin) 등의 유기막으로 형성될 수 있다.
제1 내부 뱅크(410) 상에는 제1 전극 가지부(171B)가 배치되고, 제2 내부 뱅크(420) 상에는 제2 전극 가지부(173B)가 배치될 수 있다. 제1 전극 가지부(171B)는 제1 전극 줄기부(171S)와 연결되고, 제1 전극 줄기부(171S)는 제1 전극 콘택홀(CNTD)에서 제6 트랜지스터(ST6)의 드레인 전극(D6)과 연결될 수 있다. 그러므로, 제1 발광 전극(171)은 제6 트랜지스터(ST6)의 드레인 전극(D6)으로부터 전압을 인가받을 수 있다.
제1 발광 전극(171)과 제2 발광 전극(173)은 반사율이 높은 도전 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 발광 전극(171)과 제2 발광 전극(173)은 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al) 등과 같은 금속을 포함할 수 있다. 이로 인해, 발광 소자(175)로부터 발광한 광 중에서 제1 발광 전극(171)과 제2 발광 전극(173)으로 진행하는 광은 제1 발광 전극(171)과 제2 발광 전극(173)에 의해 반사되어 발광 소자(175)의 상부로 진행할 수 있다.
제1 발광 전극(171), 제2 수광 전극(PAE), 및 제2 전극 가지부(173B) 상에는 제1 절연막(181)이 배치될 수 있다. 제1 절연막(181)은 제1 전극 줄기부(171S), 제1 내부 뱅크(410)의 측면들 상에 배치된 제1 전극 가지부(171B), 및 제2 내부 뱅크(420)의 측면들 상에 배치된 제2 전극 가지부(173B)를 덮도록 배치될 수 있다. 제1 내부 뱅크(410)의 상면 상에 배치된 제1 전극 가지부(171B)와 제2 내부 뱅크(420)의 상면 상에 배치된 제2 전극 가지부(173B)는 제1 절연막(181)에 의해 덮이지 않고 노출될 수 있다. 제1 절연막(181)은 외부 뱅크(430) 상에 배치될 수 있다. 제1 절연막(181)은 무기막, 예를 들어 실리콘 나이트라이드층, 실리콘 옥시 나이트라이드층, 실리콘 옥사이드층, 티타늄옥사이드층, 또는 알루미늄옥사이드층으로 형성될 수 있다.
발광 소자(175)와 수광 소자(PD)는 제1 내부 뱅크(410)와 제2 내부 뱅크(420) 사이에 배치되는 제1 절연막(181) 상에 배치될 수 있다. 발광 소자(175)와 수광 소자(PD) 각각의 일 단은 제1 내부 뱅크(410)와 인접하게 배치되고, 타 단은 제2 내부 뱅크(420)와 인접하게 배치될 수 있다.
발광 소자(175)와 수광 소자(PD) 상에는 제2 절연막(182)이 배치될 수 있다. 제2 절연막(182)은 무기막, 예를 들어 실리콘 나이트라이드층, 실리콘 옥시 나이트라이드층, 실리콘 옥사이드층, 티타늄옥사이드층, 또는 알루미늄옥사이드층으로 형성될 수 있다.
제1 발광 접촉 전극(174a)은 제1 절연막(181)에 의해 덮이지 않고 노출된 제1 전극 가지부(171B) 상에 배치되고, 발광 소자(175)의 일 단에 접촉될 수 있다. 제1 발광 접촉 전극(174a)은 제2 절연막(182) 상에도 배치될 수 있다.
제1 수광 접촉 전극(176a)은 제1 절연막(181)에 의해 덮이지 않고 노출된 제1 전극 가지부(171B) 상에 배치되고, 수광 소자(PD)의 일 단에 접촉될 수 있다. 제1 수광 접촉 전극(176a)은 제2 절연막(182) 상에도 배치될 수 있다.
제1 발광 접촉 전극(174a)과 제1 수광 접촉 전극(176a) 상에는 제3 절연막(183)이 배치될 수 있다. 제3 절연막(183)은 제1 발광 접촉 전극(174a)과 제2 발광 접촉 전극(174b)을 전기적으로 분리하기 위해 제1 발광 접촉 전극(174a)을 덮도록 배치될 수 있다. 제3 절연막(183)은 제 제1 수광 접촉 전극(176a)과 제2 수광 접촉 전극(176b)을 전기적으로 분리하기 위해 제1 수광 접촉 전극(176a)을 덮도록 배치될 수 있다. 제3 절연막(183)은 무기막, 예를 들어 실리콘 나이트라이드층, 실리콘 옥시 나이트라이드층, 실리콘 옥사이드층, 티타늄옥사이드층, 또는 알루미늄옥사이드층으로 형성될 수 있다.
제2 발광 접촉 전극(174b)은 제1 절연막(181)에 의해 덮이지 않고 노출된 제2 전극 가지부(173B) 상에 배치되고, 발광 소자(175)의 타 단에 접촉될 수 있다. 제2 발광 접촉 전극(174b)은 제2 절연막(182)과 제3 절연막(183) 상에도 배치될 수 있다.
제2 수광 접촉 전극(176b)은 제1 절연막(181)에 의해 덮이지 않고 노출된 제2 전극 가지부(173B) 상에 배치되고, 수광 소자(PD)의 타 단에 접촉될 수 있다. 제2 수광 접촉 전극(176b)은 제2 절연막(182)과 제3 절연막(183) 상에도 배치될 수 있다.
도 37 내지 도 45와 같이, 표시 패널(300)의 센서 영역(SA)은 표시 화소들(DP1, DP2, DP3)뿐만 아니라, 센서 화소(SP)들을 포함한다. 그러므로, 표시 패널(300)의 상면으로 입사되는 광은 표시 패널(300)의 센서 화소(SP)들을 통해 감지될 수 있다.
도 46과 도 47은 일 실시예에 따른 표시 패널을 보여주는 저면도들이다. 도 48은 일 실시예에 따른 표시 장치의 커버 윈도우와 표시 패널을 보여주는 단면도이다.
도 46에는 기판(SUB)의 서브 영역(SBA)이 구부러지지 않고 펼쳐진 경우, 표시 패널(300)과 표시 회로 보드(310)의 저면도가 나타나 있다. 도 47에는 기판(SUB)의 서브 영역(SBA)이 구부러져 표시 패널(300)의 하면 상에 배치되는 경우 표시 패널(300)과 표시 회로 보드(310)의 저면도가 나타나 있다. 도 48에는 도 47의 Ⅷ-Ⅷ’를 따라 절단한 커버 윈도우와 표시 패널의 단면의 일 예가 나타나 있다.
도 46 내지 도 48을 참조하면, 표시 패널(300)의 패널 하부 커버(PB)는 패널 하부 커버(PB)를 관통하여 표시 패널(300)의 기판(SUB)을 노출하는 커버 홀(PBH)을 포함한다. 패널 하부 커버(PB)는 방열 부재와 같이 광을 투과시킬 수 없는 불투명한 물질을 포함하는 바, 표시 패널(300)의 상부의 광이 표시 패널(300)의 하부에 배치되는 광 센서(510)에 도달하기 위해서, 광 센서(510)는 커버 홀(PBH)에서 기판(SUB)의 하면 상에 배치될 수 있다.
광 센서(510)는 광을 감지하는 수광 소자를 각각 포함하는 센서 화소들을 구비할 수 있다. 일 예로, 광 센서(510)는 광학 방식의 지문 인식 센서, 조도 센서, 또는 광학 방식의 근접 센서일 수 있다. 광 센서(510)의 센서 화소들 각각은 도 14를 결부하여 설명한 바와 실질적으로 동일할 수 있다.
도 46 내지 도 48에서는 표시 패널(300)의 서브 영역(SBA)이 구부러져 표시 패널(300)의 하면 상에 배치되는 경우, 광 센서(510)가 표시 패널(300)의 두께 방향(Z축 방향)에서 표시 회로 보드(310)와 중첩하는 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 표시 패널(300)의 서브 영역(SBA)이 구부러져 표시 패널(300)의 하면 상에 배치되는 경우, 광 센서(510)는 표시 패널(300)의 두께 방향(Z축 방향)에서 표시 회로 보드(310)와 중첩하지 않을 수 있다. 즉, 광 센서(510)의 배치 위치는 도 46 내지 도 48에 도시된 바에 한정되지 않으며, 표시 패널(300)의 하부라면 어디에도 배치될 수 있다.
도 46 내지 도 48과 같이, 센서 영역(SA)에서 표시 패널(300)의 패널 하부 커버(PB)의 커버 홀(PBH)에 광 센서(510)를 배치하는 경우, 표시 패널(300)의 상부로 입사되어 표시 패널(300)을 통과한 광이 패널 하부 커버(PB)에 의해 차단되지 않는다. 그러므로, 광 센서(510)가 표시 패널(300)의 하부에 배치되더라도, 표시 패널(300)의 상부로 입사되어 표시 패널(300)을 통과한 광을 감지할 수 있다.
도 49는 도 46의 표시 패널의 센서 영역의 일 예를 보여주는 확대 저면도이다.
도 49를 참조하면, 센서 영역(SA)은 광 센서(510)가 배치되는 광 센서 영역(LSA)과 광 센서 영역(LSA)의 주변에 배치되는 정렬 패턴 영역(AMA)을 포함할 수 있다.
광 센서 영역(LSA)은 광 센서(510)의 평면 형태에 대응되는 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 도 49와 같이 광 센서(510)가 사각형의 평면 형태를 갖는 경우, 광 센서 영역(LSA) 역시 사각형의 평면 형태를 가질 수 있다. 또는, 광 센서(510)가 사각형 이외의 다른 다각형, 원형 또는 타원형의 평면 형태를 갖는 경우, 광 센서 영역(LSA) 역시 사각형 이외의 다른 다각형, 원형 또는 타원형의 평면 형태를 가질 수 있다.
정렬 패턴 영역(AMA)은 광 센서 영역(LSA)을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 정렬 패턴 영역(AMA)은 도 49와 같이 평면 상 창틀 형태를 가질 수 있다. 정렬 패턴 영역(AMA)은 정렬 패턴(AM)들, 차광 패턴(LB)들, 및 검사 패턴(IL)들을 포함할 수 있다. 정렬 패턴(AM)들, 차광 패턴(LB)들, 및 검사 패턴(IL)들은 불투명한 금속 패턴일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
정렬 패턴(AM)들은 광 센서(510)를 광 센서 영역(LSA)에 부착하기 위해 광 센서(510)를 정렬하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 정렬 패턴(AM)들은 광 센서(510)를 기판(SUB)의 하면에 부착할 때, 광 센서(510)가 정확하게 정렬될 수 있도록 카메라와 같은 정렬 검출 수단에 의해 인식될 수 있다.
정렬 패턴(AM)들은 광 센서(510)의 주변에 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 49와 같이 정렬 패턴(AM)들은 센서 영역(SA)의 코너들에 각각 배치될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 정렬 패턴(AM)들은 센서 영역(SA)의 코너들 중 두 코너들에 각각 배치될 수 있다.
정렬 패턴(AM)들 각각은 제3 방향(Z축 방향)에서 광 센서(510)와 중첩하지 않으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 정렬 패턴(AM)들 각각의 일 부분이 제3 방향(Z축 방향)에서 광 센서(510)와 중첩할 수 있다.
도 49에서는 정렬 패턴(AM)들 각각이 평면 상 십자 형태를 갖는 것을 예시하였으나, 정렬 패턴(AM)들 각각의 평면 형태는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 정렬 패턴(AM)들 각각은 평면 상 도 50과 같이 적어도 한 번 절곡되는 꺾쇠 형태를 가질 수 있다.
차광 패턴(LB)들은 제1 방향(X축 방향)에서 정렬 패턴(AM)들 사이에 배치되고, 제2 방향(Y축 방향)에서 정렬 패턴(AM)들 사이에 배치될 수 있다. 센서 영역(SA)은 패널 하부 커버(PB)가 제거된 커버 홀(PBH)에 대응되는 영역이므로, 커버 홀(PBH)을 통해 표시 패널(300)의 표시층(DISL)으로 광이 유입될 수 있다. 특히, 커버 홀(PBH)에서 광 센서(510)가 배치되지 않는 정렬 패턴 영역(AMA)로 광이 입사되는 경우, 광 센서(510)가 표시 패널(300)의 상부에서 얼룩과 같이 시인될 수 있다. 그러므로, 차광 패턴(LB)들을 통해 정렬 패턴 영역(AMA)으로 입사되는 광을 차단함으로써, 광 센서(510)가 표시 패널(300)의 상부에서 얼룩과 같이 시인되는 것을 방지할 수 있다. 도 49와 같이 차광 패턴(LB)들 각각은 정렬 패턴(AM)들과 이격될 수 있다.
검사 패턴(IL)들은 광 센서(510)가 정확하게 부착되었는지를 검사하기 위해 사용될 수 있다. 검사 패턴(IL)들은 광 센서(510)의 장변 방향, 즉 제1 방향(X축 방향)으로 연장되는 장변 검사 패턴(LIL)들과 광 센서(510)의 단변 방향, 즉 제2 방향(Y축 방향)으로 연장되는 단변 검사 패턴(SIL)들을 포함할 수 있다. 장변 검사 패턴(LIL)들은 제2 방향(Y축 방향)으로 배치되고, 단변 검사 패턴(SIL)들은 제1 방향(X축 방향)으로 배치될 수 있다.
장변 검사 패턴(LIL)들 중 몇몇과 단변 검사 패턴(SIL)들 중 몇몇은 제3 방향(Z축 방향)에서 광 센서(510)와 중첩할 수 있다. 이로 인해, 비전 검사 모듈(vision inspection module)과 같은 카메라 검사 모듈을 통해, 광 센서(510)와 중첩하지 않는 장변 검사 패턴(LIL)들의 개수와 광 센서(510)와 중첩하지 않는 단변 검사 패턴(SIL)들의 개수를 파악함으로써, 광 센서(510)가 센서 영역(SA)에 정확하게 부착되었는지를 판단할 수 있다.
예를 들어, 광 센서(510)가 부착된 후, 광 센서(510)의 좌측에 보이는 단변 검사 패턴(SIL)들의 개수와 광 센서(510)의 우측에 보이는 단변 검사 패턴(SIL)들의 개수를 비교함으로써, 광 센서(510)가 좌측 또는 우측으로 치우치게 부착된 것을 판단할 수 있다. 즉, 광 센서(510)의 좌측에 보이는 단변 검사 패턴(SIL)들의 개수가 3 개이고, 광 센서(510)의 우측에 보이는 단변 검사 패턴(SIL)들의 개수가 1 개인 경우, 광 센서(510)가 우측으로 지우치게 부착된 것으로 판단할 수 있다.
또한, 광 센서(510)가 부착된 후, 광 센서(510)의 상측에 보이는 장변 검사 패턴(SIL)들의 개수와 광 센서(510)의 하측에 보이는 장변 검사 패턴(LIL)들의 개수를 비교함으로써, 광 센서(510)가 상측 또는 하측으로 치우치게 부착된 것을 판단할 수 있다. 즉, 광 센서(510)의 상측에 보이는 장변 검사 패턴(LIL)들의 개수가 3 개이고, 광 센서(510)의 하측에 보이는 장변 검사 패턴(LIL)들의 개수가 1 개인 경우, 광 센서(510)가 하측으로 지우치게 부착된 것으로 판단할 수 있다.
도 51은 도 46의 표시 패널의 센서 영역의 또 다른 예를 보여주는 확대 저면도이다.
도 51을 참조하면, 정렬 패턴(AM)들 각각이 평면 상 적어도 한 번 절곡되는 꺾쇠 형태를 가질 수 있다. 정렬 패턴(AM)들 각각은 광 센서(510)의 적어도 두 측 바깥쪽에 배치될 수 있다.
도 51과 같이, 정렬 패턴(AM)들은 정렬 패턴 영역(AMA)의 대부분을 가리도록 배치되므로, 정렬 패턴(AM)들을 통해 정렬 패턴 영역(AMA)으로 입사되는 광을 차단할 수 있다. 그러므로, 광 센서(510)가 표시 패널(300)의 상부에서 얼룩과 같이 시인되는 것을 방지할 수 있다. 차광 패턴(LB)들은 서로 이격될 수 있다.
도 52는 도 48의 표시 패널과 광 센서의 일 예를 보여주는 단면도이다. 도 52는 도 48의 C 영역을 상세히 보여주는 확대 단면도이다.
도 52를 참조하면, 기판(SUB)의 하면 상에는 패널 하부 커버(PB)가 배치될 수 있다. 패널 하부 커버(PB)는 접착 부재(CTAPE), 완충 부재(CUS), 방열 부재(HPU)를 포함할 수 있다.
접착 부재(CTAPE)는 기판(SUB)의 하면에 부착될 수 있다. 기판(SUB)의 하면과 마주보는 접착 부재(CTAPE)의 상면이 도 52와 같이 엠보싱 가공되는 경우, 접착 부재(CTAPE)는 완충 효과를 가질 수 있다. 접착 부재(CTAPE)는 압력 민감 점착제일 수 있다.
완충 부재(CUS)는 접착 부재(CTAPE)의 하면 상에 배치될 수 있다. 완충 부재(CUS)는 접착 부재(CTAPE)의 하면에 부착될 수 있다. 완충 부재(CUS)는 외부의 충격을 흡수함으로써, 표시 패널(300)이 파손되는 것을 방지할 수 있다. 완충 부재(CUS)는 폴리우레탄(polyurethane), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리에틸렌(polyethylene)등과 같은 고분자 수지로 형성되거나, 고무, 우레탄 계열 물질, 또는 아크릴 계열 물질을 발포 성형한 스폰지 등 탄성을 갖는 물질을 포함하여 이루어질 수 있다.
방열 부재(HPU)는 완충 부재(CUS)의 하면 상에 배치될 수 있다. 방열 부재(HPU)는 완충 부재(CUS)의 하면에 부착될 수 있다. 방열 부재(HPU)는 베이스층(BSL), 제1 방열층(HPL1), 및 제2 방열층(HPL2)를 포함할 수 있다. 베이스층(BSL)은 플라스틱 필름 또는 유리로 이루어질 수 있다. 제1 방열층(HPL1)은 전자기파를 차폐하기 위해 그라파이트나 탄소 나노 튜브 등을 포함할 수 있다. 제2 방열층(HPL2)은 열을 방출하기 위해 열전도성이 우수한 구리, 니켈, 페라이트, 은과 같은 금속 박막으로 형성될 수 있다.
패널 하부 커버(PB)는 접착 부재(CTAPE), 완충 부재(CUS), 방열 부재(HPU)를 관통하여 기판(SUB)의 하면을 노출하는 커버 홀(PBH)을 포함할 수 있다. 광 센서(510)는 커버 홀(PBH)에 배치될 수 있다. 그러므로, 광 센서(510)는 제3 방향(Z축 방향)에서 패널 하부 커버(PB)와 중첩하지 않을 수 있다.
투명 접착 부재(511)는 광 센서(510)를 기판(SUB)의 하면에 접착하기 위해, 광 센서(510)와 기판(SUB) 사이에 배치될 수 있다. 투명 접착 부재(511)는 투명 접착 필름(optically clear adhesive film) 또는 투명 접착 레진(optically clear resin)일 수 있다. 투명 접착 부재(511)가 투명 접착 레진인 경우, 기판(SUB)의 하면 상에 도포한 후 열 경화에 의해 경화되는 열 경화 레진일 수 있다. 또는, 투명 접착 부재(511)는 자외선 경화 레진일 수 있다.
핀 홀 어레이(512)가 광 센서(510)와 투명 접착 부재(511) 사이에 배치될 수 있다. 핀 홀 어레이(512)는 제3 방향(Z축 방향)에서 광 센서(510)의 수광 영역들과 각각 중첩하는 핀 홀들을 포함할 수 있다. 광 센서(510)의 수광 영역들 각각은 센서 화소의 수광 소자가 배치되는 영역일 수 있다. 광 센서(510)의 수광 영역들은 핀 홀 어레이(512)의 핀 홀들을 통과한 광을 제공받음으로써, 노이즈 광이 광 센서(510)의 수광 영역들에 입사되는 것을 최소화할 수 있다. 핀 홀 어레이(512)는 생략될 수 있다.
핀 홀 어레이(512)의 하면 상에는 광 센서(510)가 배치될 수 있다. 핀 홀 어레이(512)의 하면에 광 센서(510)가 부착될 수 있으며, 이를 위해 핀 홀 어레이(512)와 광 센서(510) 사이에는 접착 부재가 배치될 수 있다.
광 센서(510)의 하면에는 센서 회로 보드(520)가 배치될 수 있다. 광 센서(510)는 센서 회로 보드(520)의 상면에 부착되며, 센서 회로 보드(520)의 배선들에 전기적으로 연결될 수 있다. 센서 회로 보드(520)는 표시 회로 보드(310)와 전기적으로 연결될 수 있다. 그러므로, 광 센서(510)는 센서 회로 보드(520)를 통해 표시 회로 보드(310) 상에 배치된 센서 구동부(340)와 전기적으로 연결될 수 있다. 센서 회로 보드(520)는 연성 인쇄 회로 보드일 수 있다.
도 53은 도 52의 표시 패널의 기판, 표시층, 및 센서 전극층과 광 센서의 수광 영역의 일 예를 상세히 보여주는 단면도이다. 도 53에는 도 49의 Ⅸ-Ⅸ’를 따라 절단한 표시 패널(300)의 기판(SUB), 표시층(DISL), 및 센서 전극층(SENL)과 광 센서(510)의 수광 영역(LE)의 일 예가 나타나 있다.
도 53을 참조하면, 정렬 패턴(AM), 검사 패턴(IL), 및 차광 패턴(LB)은 제1 차광층(BML)과 동일한 층에 배치되고, 동일한 물질로 형성될 수 있다. 즉, 정렬 패턴(AM), 검사 패턴(IL), 및 차광 패턴(LB)은 제1 버퍼막(BF1) 상에 배치될 수 있다. 정렬 패턴(AM), 검사 패턴(IL), 및 차광 패턴(LB)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd) 및 구리(Cu) 중 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어진 단일층 또는 다중층으로 형성될 수 있다. 또는, 제1 차광층(BML)은 블랙 안료를 포함하는 유기막일 수 있다.
정렬 패턴 영역(AMA)에서 정렬 패턴(AM), 검사 패턴(IL), 및 차광 패턴(LB) 각각은 제3 방향(Z축 방향)에서 액티브층(ACT6)들에 각각 중첩할 수 있다. 이로 인해, 기판(SUB)을 통해 입사하는 광은 정렬 패턴 영역(AMA)에서 정렬 패턴(AM), 검사 패턴(IL), 및 차광 패턴(LB)에 의해 차단될 수 있으므로, 기판(SUB)을 통해 입사하는 광에 의해 액티브층(ACT6)들에 누설 전류가 흐르는 것을 방지할 수 있다.
또는, 정렬 패턴(AM), 검사 패턴(IL), 및 차광 패턴(LB)은 제1 차광층(BML), 액티브층(ACT6), 게이트 전극(G6), 제1 전극(S6), 제1 연결 전극(ANDE1), 및 제1 발광 전극(171) 중 어느 하나와 동일한 층에 배치되고, 동일한 물질로 형성될 수 있다. 또는, 정렬 패턴(AM), 검사 패턴(IL), 및 차광 패턴(LB)은 기판(SUB) 상에 배치되고, 정렬 패턴(AM), 검사 패턴(IL), 및 차광 패턴(LB) 상에는 제1 버퍼막(BF1)이 배치될 수 있다.
제1 차광층(BML), 정렬 패턴(AM), 검사 패턴(IL), 및 차광 패턴(LB)에는 소정의 전압이 인가될 수 있다. 예를 들어, 제1 차광층(BML), 정렬 패턴(AM), 검사 패턴(IL), 및 차광 패턴(LB)에는 도 13에 도시된 제1 구동 전압 배선(VDDL)의 제1 구동 전압이 인가될 수 있다. 이 경우, 제1 차광층(BML), 정렬 패턴(AM), 검사 패턴(IL), 및 차광 패턴(LB)에 인가되는 전압은 대략 4.6V일 수 있다.
도 53과 같이, 정렬 패턴(AM), 검사 패턴(IL), 및 차광 패턴(LB)을 표시층(DISL)의 제1 차광층(BML), 액티브층(ACT6), 게이트 전극(G6), 제1 전극(S6), 제1 연결 전극(ANDE1), 및 제1 발광 전극(171) 중 어느 하나와 동일한 층에 배치하는 경우, 별도의 공정 추가 없이 정렬 패턴(AM), 검사 패턴(IL), 및 차광 패턴(LB)을 형성할 수 있다.
도 54는 도 51의 표시 패널과 광 센서의 또 다른 예를 보여주는 확대 단면도이다. 도 54에는 도 47의 Ⅷ-Ⅷ’를 따라 절단한 커버 윈도우와 표시 패널의 단면의 또 다른 예가 나타나 있다.
도 54의 실시예는 정렬 패턴 영역(AMA)에 차광 접착 부재(513)가 부착되는 것에서 도 48의 실시예와 차이점이 있다.
도 54를 참조하면, 차광 접착 부재(513)는 정렬 패턴 영역(AMA)에서 기판(SUB)의 하면에 부착될 수 있다. 차광 접착 부재(513)는 제3 방향(Z축 방향)에서 광 센서(510)와 중첩하지 않을 수 있다. 차광 접착 부재(513)는 광을 차단할 수 있는 블랙 염료 또는 블랙 안료를 포함할 수 있다. 차광 접착 부재(513)는 압력 민감 점착제로, 블랙 테이프(black tape)일 수 있다.
도 54에서는 차광 접착 부재(513)가 투명 접착 부재(511)의 가장자리로부터 연장된 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 차광 접착 부재(513)는 투명 접착 부재(511)와 떨어져 배치될 수 있다.
차광 접착 부재(513)의 하면 상에는 차광 레진(BRE)이 배치될 수 있다. 차광 레진(BRE)은 광을 차단할 수 있는 블랙 염료 또는 블랙 안료를 포함하는 수지일 수 있다. 차광 레진(BRE)은 자외선 경화 레진 또는 열 경화 레진일 수 있다. 차광 레진(BRE)은 제팅(jetting) 방식으로 차광 레진 물질을 분사 노즐로 분사함으로써 형성될 수 있다. 또는, 차광 레진(BRE)은 디스펜싱(dispensing) 방식으로 차광 레진 물질을 도포 노즐로 도포함으로써 형성될 수 있다.
차광 레진(BRE)은 차광 접착 부재(511)와 패널 하부 커버(PB) 사이의 공간에 배치될 수 있다. 차광 레진(BRE)은 차광 접착 부재(511)와 패널 하부 커버(PB) 사이의 공간에서 기판(SUB)의 하면에 접촉할 수 있다. 차광 레진(BRE)은 핀 홀 어레이(512)와 광 센서(510)의 측면들에 접촉할 수 있다. 차광 레진(BRE)은 패널 하부 커버(PB)의 접착 부재(CTAPE), 완충 부재(CUS), 및 방열 부재(HPU)의 측면들과 접촉할 수 있다.
도 54와 같이, 차광 접착 부재(513)와 차광 레진(BRE)으로 인해 정렬 패턴 영역(AMA)으로 입사되는 광을 완벽하게 차단할 수 있으므로, 광 센서(510)가 표시 패널(300)의 상부에서 얼룩과 같이 시인되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 정렬 패턴 영역(AMA)에 차광 접착 부재(513)와 차광 레진(BRE)이 배치되는 경우, 도 49 및 도 50에 도시된 차광 패턴(LB)은 생략될 수 있다.
도 55는 도 51의 표시 패널과 광 센서의 또 다른 예를 보여주는 확대 단면도이다. 도 55에는 도 47의 Ⅷ-Ⅷ’를 따라 절단한 커버 윈도우와 표시 패널의 단면의 또 다른 예가 나타나 있다.
도 55의 실시예는 기판(SUB)의 하면 상에 핀 홀 어레이(512)가 배치되고, 핀 홀 어레이(512)의 하면 상에 투명 접착 부재(511)가 배치되는 것에서 차이점이 있다. 이 경우, 핀 홀 어레이(512)를 기판(SUB)의 하면 상에 부착하기 위한 접착 부재가 추가될 수 있다.
도 56은 도 51의 표시 패널과 광 센서의 또 다른 예를 보여주는 확대 단면도이다. 도 56에는 도 47의 Ⅷ-Ⅷ’를 따라 절단한 커버 윈도우와 표시 패널의 단면의 또 다른 예가 나타나 있다.
도 56의 실시예는 센서 회로 보드(520)가 정렬 패턴 영역(AMA)을 덮도록 배치되는 것에서 도 47의 실시예와 차이점이 있다.
도 56을 참조하면, 센서 회로 보드(520)는 패널 하부 커버(PB)의 커버 홀(PBH)을 덮도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 센서 회로 보드(520)의 제1 방향(X축 방향)의 길이와 제2 방향(Y축 방향)의 길이는 커버 홀(PBH)의 제1 방향(X축 방향)의 길이와 제2 방향(Y축 방향)의 길이보다 길 수 있다. 이로 인해, 센서 회로 보드(520)는 정렬 패턴 영역(AMA)으로 광이 입사하는 것을 차단할 수 있다. 그러므로, 광 센서(510)가 표시 패널(300)의 상부에서 얼룩과 같이 시인되는 것을 방지할 수 있다.
센서 회로 보드(520)는 방열 부재(HPU)의 하면 상에 배치될 수 있다. 센서 회로 보드(520)는 접착 부재를 통해 방열 부재(HPU)의 하면에 부착될 수 있다. 센서 회로 보드(520)가 연성 인쇄 회로 보드인 경우 유연성이 있으므로, 도 56과 같이 센서 회로 보드(520)의 끝단을 구부려 센서 회로 보드(520)를 방열 부재(HPU)의 하면에 부착할 수 있다. 이 경우, 센서 회로 보드(520)는 패널 하부 커버(PB)와 광 센서(510) 사이의 공간으로 광이 입사되는 것을 더욱 효과적으로 방지할 수 있다.
도 57은 일 실시예에 따른 표시 패널의 센서 영역의 표시 화소들, 핀 홀 어레이의 개구 영역, 및 광 센서의 수광 영역들을 보여주는 예시 도면이다.
도 57을 참조하면, 표시 패널(100)의 센서 영역(SA)에 배치된 표시 화소(DP)들은 제1 방향(X축 방향)과 제2 방향(Y축 방향)에서 매트릭스 형태로 배열될 수 있다. 다만, 표시 화소(DP)들의 배열은 이에 한정되지 않으며, 표시 장치(10)의 크기 및 형태에 따라 다양하게 배치될 수 있다.
표시 화소(DP)들 중 일부 표시 화소(DP)들은 제1 핀 홀(PH1)을 포함할 수 있다. 즉, 표시 화소(DP)들은 제1 핀 홀(PH1)을 포함하는 표시 화소(DP)들과 제1 핀 홀(PH1)을 포함하지 않는 표시 화소(DP)들로 구분될 수 있다. 표시 화소(DP)들 중 제1 핀 홀(PH1)을 포함하는 표시 화소(DP)들의 개수가 제1 핀 홀(PH1)을 포함하지 않는 표시 화소(DP)들의 개수보다 적을 수 있다. 예를 들어, 제1 핀 홀(PH1)을 포함하는 표시 화소(DP)들은 제1 방향(X축 방향)에서 M(M은 2 이상의 양의 정수) 개의 표시 화소마다 배치될 수 있다. 도 57과 같이, 제1 핀 홀(PH1)을 포함하는 표시 화소(DP)들은 제1 방향(X축 방향)에서 10 개의 서브 화소마다 배치될 수 있다. 또한, 제1 핀 홀(PH)을 포함하는 표시 화소(DP)들은 제2 방향(Y축 방향)에서 N(N은 2 이상의 양의 정수) 개의 서브 화소마다 배치될 수 있다. N은 M과 동일하거나 상이할 수 있다. 또한, 제1 핀 홀(PH1)들은 제1 방향(X축 방향)에서 100㎛ 내지 450㎛ 간격으로 떨어져 배치될 수 있다. 또한, 핀 홀(PH)들은 제2 방향(Y축 방향)에서 100㎛ 내지 450㎛ 간격으로 떨어져 배치될 수 있다.
표시 화소(DP)의 제1 핀 홀(PH1)은 광을 반사하거나 광의 진행을 방해하는 구성들을 배치하지 않음으로써 광의 통로로 역할을 하는 광학적 홀일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 표시 화소(DP)의 제1 핀 홀(PH1)은 표시 화소(DP)를 관통하는 홀인 물리적 홀일 수 있다. 또는, 표시 화소(DP)의 제1 핀 홀(PH1)은 광학적 홀과 물리적 홀이 혼재된 홀일 수 있다.
핀 홀 어레이(512)는 개구 영역(OPA)들과 차광 영역(LSA)들을 포함할 수 있다. 개구 영역(OPA)들은 투명한 유기막일 수 있으며, 차광 영역(LSA)들은 불투명한 유기막일 수 있다. 개구 영역(OPA)들과 차광 영역(LSA)들은 아크릴 수지(acryl resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 페놀 수지(phenolic resin), 폴리아미드 수지(polyamide resin), 폴리이미드 수지(polyimide resin) 등의 유기막으로 형성될 수 있다. 차광 영역(LSA)들은 광을 차단하기 위해 블랙 염료 또는 블랙 안료를 포함할 수 있다.
핀 홀 어레이(512)의 개구 영역(OPA)들은 제3 방향(Z축 방향)에서 표시 화소(DP)들의 제1 핀 홀(PH1)들과 각각 중첩할 수 있다. 핀 홀 어레이(512)의 개구 영역(OPA)들 각각의 면적은 표시 화소(DP)들의 제1 핀 홀(PH1)들 각각의 면적보다 넓을 수 있다. 또한, 핀 홀 어레이(512)의 개구 영역(OPA)들은 제3 방향(Z축 방향)에서 광 센서(510)의 수광 영역(LE)들과 각각 중첩할 수 있다. 핀 홀 어레이(512)의 개구 영역(OPA)들 각각의 면적은 광 센서(510)의 수광 영역(LE)들 각각의 면적보다 작을 수 있다. 표시 화소(DP)들의 제1 핀 홀(PH1)들은 제3 방향(Z축 방향)에서 광 센서(510)의 수광 영역(LE)들과 각각 중첩할 수 있다.
도 57과 같이, 표시 화소(DP)들의 제1 핀 홀(PH1), 핀 홀 어레이(512)의 개구 영역(OPA), 및 광 센서(510)의 수광 영역(LE)은 제3 방향(Z축 방향)에서 중첩하므로, 표시 화소(DP)들의 제1 핀 홀(PH1)과 핀 홀 어레이(512)의 개구 영역(OPA)을 통과한 광은 광 센서(510)의 수광 영역(LE)에 도달할 수 있다. 따라서, 광 센서(510)는 표시 패널(300)의 상부로부터 입사되는 광을 감지할 수 있다.
도 57에서는 핀 홀 어레이(512)의 개구 영역(OPA)들 각각이 원형의 평면 형태를 가지며, 표시 화소(DP)들의 제1 핀 홀(PH1)들과 광 센서(510)의 수광 영역(LE)들 각각이 사각형의 평면 형태를 갖는 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 핀 홀 어레이(512)의 개구 영역(OPA)들, 표시 화소(DP)들의 제1 핀 홀(PH1)들, 광 센서(510)의 수광 영역(LE)들 각각은 다각형, 원형, 또는 타원형의 평면 형태를 가질 수 있다.
도 58은 도 54의 표시 패널의 기판, 표시층, 및 센서 전극층, 핀 홀 어레이, 및 광 센서의 수광 영역의 일 예를 상세히 보여주는 단면도이다. 도 58은 도 57의 A-A’를 따라 절단한 표시 패널(300)의 기판(SUB), 표시층(DISL), 및 센서 전극층(SENL)과 광 센서(510)의 수광 영역(LE)의 일 예가 나타나 있다.
도 58을 참조하면, 제1 핀 홀(PH1)은 박막 트랜지스터층(TFTL)의 제1 차광층(BML), 액티브층(ACT6), 게이트 전극(G6), 제1 전극(S6), 제2 전극(D6), 제1 연결 전극(ANDE1), 제2 연결 전극(ANDE2), 및 제1 발광 전극(171) 중 적어도 어느 하나에 의해 정의될 수 있다. 예를 들어, 도 58과 같이 제1 핀 홀(PH1)은 박막 트랜지스터층(TFTL)의 박막 트랜지스터의 제1 전극(S6) 또는 제1 차광층(BML)에 의해 정의될 수 있다. 또한, 제1 핀 홀(PH1)은 박막 트랜지스터층(TFTL)의 제1 차광층(BML), 액티브층(ACT6), 게이트 전극(G6), 제1 전극(S6), 제2 전극(D6), 제1 연결 전극(ANDE1), 제2 연결 전극(ANDE2), 및 제1 발광 전극(171) 중 어느 두 개에 의해 정의될 수 있다. 예를 들어, 제1 핀 홀(PH1)은 박막 트랜지스터층(TFTL)의 박막 트랜지스터의 제1 전극(S6)과 제1 차광층(BML)에 의해 정의될 수 있다.
제1 핀 홀(PH1)은 제3 방향(Z축 방향)에서 센서 전극(SE)과 중첩하지 않을 수 있다. 이로 인해, 제1 핀 홀(PH1)로 입사하는 광이 센서 전극(SE)에 의해 차단되는 것을 방지할 수 있다.
제1 핀 홀(PH1)은 제3 방향(Z축 방향)에서 핀 홀 어레이(512)의 개구 영역(OPA)와 중첩할 수 있다. 제1 핀 홀(PH1)은 제3 방향(Z축 방향)에서 광 센서(510)의 수광 영역(LE)과 중첩할 수 있다. 그러므로, 표시층(DISL)의 제1 핀 홀(PH1)과 핀 홀 어레이(512)의 개구 영역(OPA)을 통과한 광은 광 센서(510)의 수광 영역(LE)에 도달할 수 있다. 따라서, 광 센서(510)는 표시 패널(300)의 상부로부터 입사되는 광을 감지할 수 있다.
특히, 광 센서(510)가 지문 인식 센서인 경우, 발광 영역들(RE, GE)에서 발광한 광은 커버 윈도우(100) 상에 배치된 손가락(F)의 지문에서 반사될 수 있으며, 반사된 광은 표시층(DISL)의 제1 핀 홀(PH1)과 핀 홀 어레이(512)의 개구 영역(OPA)을 통과하여 광 센서(510)의 수광 영역(LE)에서 감지될 수 있다. 그러므로, 광 센서(510)는 수광 영역(LE)들에서 감지되는 광량에 따라 사람의 손가락의 지문을 인식할 수 있다.
도 59는 또 다른 실시예에 따른 표시 패널을 보여주는 저면도이다.
도 59의 실시예는 광 센서(510)의 일 변이 기판(SUB)의 일 변의 연장 방향(Y축 방향)에 비해 소정의 각도로 기울어지게 배치된 것에서 도 46의 실시예와 차이점이 있다.
도 59를 참조하면, 광 센서(510)의 일 단변은 제2 방향(Y축 방향) 대비 제1 각도(θ1)로 기울어지게 배치될 수 있다. 제1 각도(θ1)는 대략 20° 내지 45°일 수 있다.
표시 패널(300)의 표시층(DISL)의 배선 패턴과 광 센서(510)의 배선 패턴이 겹쳐지는 경우, 표시 패널(300)의 표시층(DISL)의 배선 패턴과 광 센서(510)의 배선 패턴에 의해 무아레(moire)가 사용자에게 시인될 수 있다. 광 센서(510)가 사람의 지문에서 반사된 광을 감지할 때 무아레가 더해지면 지문 패턴을 인식하기 어려울 수 있다. 하지만, 도 59와 같이, 광 센서(510)의 일 단변은 제2 방향(Y축 방향) 대비 제1 각도(θ1)로 기울어지게 배치하는 경우, 광 센서(510)는 무아레를 최소화한 지문 패턴을 인식할 수 있다.
도 60은 일 실시예에 따른 표시 장치의 표시 패널의 표시 영역, 비표시 영역, 센서 영역, 및 압력 감지 영역을 보여주는 평면도이다.
도 60의 실시예는 표시 패널(300)이 압력 감지 영역(PSA)을 더 포함하는 것에서 도 4의 실시예와 차이점이 있다.
도 60을 참조하면, 압력 감지 영역(PSA)은 압력 감지 전극들이 배치되어 사용자에 의해 인가된 압력(force)을 감지하는 영역일 수 있다.
압력 감지 영역(PSA)은 표시 영역(DA)과 중첩할 수 있다. 압력 감지 영역(PSA)은 표시 영역(DA)의 적어도 일부 영역으로 정의될 수 있다. 예를 들어, 압력 감지 영역(PSA)은 도 60과 같이 표시 패널(300)의 일 측에 배치될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 압력 감지 영역(PSA)은 표시 패널(300)의 일 측으로부터 떨어져 배치되거나, 표시 패널(300)의 중앙 영역에 배치될 수 있다.
압력 감지 영역(PSA)의 면적은 표시 영역(DA)의 면적보다 작을 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 압력 감지 영역(PSA)은 표시 영역(DA)과 실질적으로 동일할 수 있다. 이 경우, 표시 영역(DA) 중 어느 영역에서도 사용자에 의해 인가된 압력을 감지할 수 있다.
압력 감지 영역(PSA)은 센서 영역(SA)과 중첩할 수 있다. 센서 영역(SA)은 압력 감지 영역(PSA)의 적어도 일부 영역으로 정의될 수 있다. 압력 감지 영역(PSA)의 면적은 센서 영역(SA)의 면적보다 넓을 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 압력 감지 영역(PSA)은 센서 영역(SA)과 실질적으로 동일할 수 있다. 또는, 압력 감지 영역(PSA)의 면적은 센서 영역(SA)의 면적보다 작을 수 있다.
도 61은 도 60의 표시 패널과 광 센서의 또 다른 예를 보여주는 확대 단면도이다. 도 61에는 도 60의 AⅠ-AⅠ’를 따라 절단한 표시 패널(300)과 광 센서(510)의 단면의 일 예가 나타나 있다.
도 61의 실시예는 압력 감지 영역(PSA)의 압력 감지 전극이 도 62와 같이 핀 홀 어레이(512)의 개구 영역(OPA)들과 실질적으로 동일한 역할을 하는 제2 핀 홀(PH2)들을 포함함으로써, 핀 홀 어레이(512)가 삭제되는 것에서 도 54의 실시예와 차이점이 있다.
도 62는 일 실시예에 따른 표시 패널의 센서 영역의 표시 화소들, 압력 감지 전극, 및 광 센서의 센서 화소들을 보여주는 예시 도면이다.
도 62의 실시예는 핀 홀 어레이(512) 대신에 압력 감지 전극(PSE)이 배치되는 것에서 도 57의 실시예와 차이점이 있다.
도 62를 참조하면, 압력 감지 전극(PSE)은 압력 감지 전극(PSE)을 관통하는 물리적 홀인 적어도 하나의 제2 핀 홀(PH2)을 포함할 수 있다. 압력 감지 전극(PSE)은 불투명한 금속 물질을 포함할 수 있다.
압력 감지 전극(PSE)의 제2 핀 홀(PH2)은 제3 방향(Z축 방향)에서 표시 화소(DP)들의 제1 핀 홀(PH1)과 중첩할 수 있다. 압력 감지 전극(PSE)의 제2 핀 홀(PH2)의 면적은 표시 화소(DP)들의 제1 핀 홀(PH1)의 면적보다 넓을 수 있다. 또한, 압력 감지 전극(PSE)의 제2 핀 홀(PH2)은 제3 방향(Z축 방향)에서 광 센서(510)의 수광 영역(LE)과 각각 중첩할 수 있다. 압력 감지 전극(PSE)의 제2 핀 홀(PH2)의 면적은 광 센서(510)의 수광 영역(LE)의 면적보다 작을 수 있다. 표시 화소(DP)들의 제1 핀 홀(PH1)은 제3 방향(Z축 방향)에서 광 센서(510)의 수광 영역(LE)과 중첩할 수 있다.
도 62와 같이, 표시 화소(DP)들의 제1 핀 홀(PH1), 압력 감지 전극(PSE)의 제2 핀 홀(PH2), 및 광 센서(510)의 수광 영역(LE)은 제3 방향(Z축 방향)에서 중첩하므로, 표시 화소(DP)들의 제1 핀 홀(PH1)과 압력 감지 전극(PSE)의 제2 핀 홀(PH2)을 통과한 광은 광 센서(510)의 수광 영역(LE)에 도달할 수 있다. 따라서, 광 센서(510)는 표시 패널(300)의 상부로부터 입사되는 광을 감지할 수 있다.
도 62에서는 압력 감지 전극(PSE)의 제2 핀 홀(PH2), 표시 화소(DP)들의 제1 핀 홀(PH1), 및 광 센서(510)의 수광 영역(LE)들 각각이 사각형의 평면 형태를 갖는 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 압력 감지 전극(PSE)의 제2 핀 홀(PH2), 표시 화소(DP)들의 제1 핀 홀(PH1), 광 센서(510)의 수광 영역(LE) 각각은 다각형, 원형, 또는 타원형의 평면 형태를 가질 수 있다.
도 63은 도 62의 표시 패널의 기판, 표시층, 및 센서 전극층과 광 센서의 일 예를 상세히 보여주는 단면도이다. 도 63에는 도 62의 AⅠ-AⅠ’를 따라 절단한 표시 패널(300)의 기판(SUB), 표시층(DISL), 및 센서 전극층(SENL)과 광 센서(510)의 수광 영역(LE)의 일 예가 나타나 있다.
도 63을 참조하면, 제1 핀 홀(PH1)은 박막 트랜지스터층(TFTL)의 액티브층(ACT6), 게이트 전극(G6), 제1 전극(S6), 제2 전극(D6), 제1 연결 전극(ANDE1), 제2 연결 전극(ANDE2), 및 제1 발광 전극(171) 중 적어도 어느 하나에 의해 정의될 수 있다. 예를 들어, 도 58과 같이 제1 핀 홀(PH1)은 박막 트랜지스터층(TFTL)의 박막 트랜지스터의 제1 전극(S6)에 의해 정의될 수 있다. 또한, 제1 핀 홀(PH1)은 박막 트랜지스터층(TFTL)의 액티브층(ACT6), 게이트 전극(G6), 제1 전극(S6), 제2 전극(D6), 제1 연결 전극(ANDE1), 제2 연결 전극(ANDE2), 및 제1 발광 전극(171) 중 어느 두 개에 의해 정의될 수 있다.
제1 핀 홀(PH1)은 제3 방향(Z축 방향)에서 센서 전극(SE)과 중첩하지 않을 수 있다. 이로 인해, 제1 핀 홀(PH1)로 입사하는 광이 센서 전극(SE)에 의해 차단되는 것을 방지할 수 있다.
제1 핀 홀(PH1)은 제3 방향(Z축 방향)에서 압력 감지 전극(PSE)의 제2 핀 홀(PH2)과 중첩할 수 있다. 제1 핀 홀(PH1)은 제3 방향(Z축 방향)에서 광 센서(510)의 수광 영역(LE)과 중첩할 수 있다. 그러므로, 표시층(DISL)의 제1 핀 홀(PH1)과 압력 감지 전극(PSE)의 제2 핀 홀(PH2)을 통과한 광은 광 센서(510)의 수광 영역(LE)에 도달할 수 있다. 따라서, 광 센서(510)는 표시 패널(300)의 상부로부터 입사되는 광을 감지할 수 있다.
특히, 광 센서(510)가 지문 인식 센서인 경우, 발광 영역들(RE, GE)에서 발광한 광은 커버 윈도우(100) 상에 배치된 손가락(F)의 지문에서 반사될 수 있으며, 반사된 광은 표시층(DISL)의 제1 핀 홀(PH1)과 압력 감지 전극(PSE)의 제2 핀 홀(PH2)을 통과하여 광 센서(510)의 수광 영역(LE)에서 감지될 수 있다. 그러므로, 광 센서(510)는 수광 영역(LE)들에서 감지되는 광량에 따라 사람의 손가락의 지문을 인식할 수 있다.
도 64는 일 실시예에 따른 표시 패널의 압력 감지 전극들의 일 예를 보여주는 레이 아웃도이다.
도 64를 참조하면, 압력 감지 전극(PSE)들은 압력 감지 배선(PSW)들에 각각 연결될 수 있다. 압력 감지 전극(PSE)들은 압력 감지 배선(PSW)들에 일대일로 연결될 수 있다. 압력 감지 전극(PSE)들과 압력 감지 배선(PSW)들은 제3 방향(Z축 방향)에서 서로 중첩하지 않을 수 있다.
압력 감지 배선(PSW)들은 기판(SUB)의 서브 영역(SBA)에 배치된 표시 패드들에 연결될 수 있다. 표시 패드들은 표시 회로 보드(310)에 전기적으로 연결되므로, 압력 감지 배선(PSW)들은 도 60에 도시된 표시 회로 보드(310) 상에 배치되는 압력 감지 구동부(350)에 전기적으로 연결될 수 있다.
압력 감지 구동부(350)는 압력 감지 전극(PSE)의 정전 용량의 변화를 감지함으로써, 사용자에 의해 압력이 인가되었는지를 판단할 수 있다. 구체적으로, 압력 감지 구동부(350)는 압력 감지 전극(PSE)에 압력 구동 신호를 출력하여 압력 감지 전극(PSE)의 정전 용량을 충전할 수 있다. 그리고 나서, 압력 감지 구동부(350)는 압력 감지 전극(PSE)의 정전 용량에 충전된 전압을 감지함으로써, 사용자에 의해 압력이 인가되었는지를 판단할 수 있다.
압력 감지 전극(PSE)들 각각은 사각형의 평면 형태를 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 압력 감지 전극(PSE)들 각각은 사각형 이외의 다각형, 원형 또는 타원형의 평면 형태를 가질 수 있다.
압력 감지 전극(PSE)들 각각은 압력 감지 전극(PSE)을 관통하는 적어도 하나의 제2 핀 홀(PH2)을 포함할 수 있다. 도 64에서는 설명의 편의를 위해 압력 감지 전극(PSE)들 각각이 하나의 제2 핀 홀(PH2)을 포함하는 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 압력 감지 전극(PSE)들 각각은 복수의 제2 핀 홀(PH2)들을 포함할 수 있다.
도 65a와 도 65b는 일 실시예에 따른 표시 패널의 압력 감지 전극들의 또 다른 예들을 보여주는 레이 아웃도들이다.
도 65a와 도 65b를 참조하면, 압력 감지 전극(PSE)들은 스트레인 게이지(strain gauge)로 역할을 하기 위해 복수의 절곡부들을 포함하는 구불구불한 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 압력 감지 전극(PSE)들 각각은 일 방향으로 연장된 후 일 방향과 교차하는 타 방향으로 절곡되며, 일 방향의 반대 방향으로 연장된 후 타 방향으로 절곡될 수 있다. 압력 감지 전극(PSE)들 각각이 복수의 절곡부들을 포함하는 구불구불한 형태를 가지기 때문에, 사용자에 의해 인가된 압력에 따라 압력 감지 전극(PSE)의 형태가 변형될 수 있다 그러므로, 압력 감지 전극(PSE)의 저항 변화에 따라 사용자에 의해 압력이 인가되었는지 여부를 판단할 수 있다.
압력 감지 전극(PSE)들과 압력 감지 배선(PSW)들은 제3 방향(Z축 방향)에서 서로 중첩하지 않을 수 있다. 압력 감지 전극(PSE)의 일 단과 타 단 각각은 압력 감지 배선(PSW)에 각각 연결될 수 있다. 압력 감지 전극(PSE)들에 연결된 압력 감지 배선(PSW)들은 도 65c와 같이 압력 감지 구동부(350)의 휘트스톤 브리지 회로부(WB)에 연결될 수 있다.
압력 감지 전극(PSE)들 각각은 도 65a와 같이 압력 감지 전극(PSE)을 관통하는 적어도 하나의 제2 핀 홀(PH2)을 포함할 수 있다. 또는, 압력 감지 전극(PSE)들 각각은 도 65b와 같이 제2 핀 홀(PH2)을 우회하도록 배치될 수 있다.
도 65c는 일 실시예에 따른 압력 감지 전극과 압력 감지 구동부를 보여주는 회로도이다.
도 65c를 참조하면, 압력 감지 전극(PSE)들은 하나로 연결되어 스트레인 게이지(strain gauge)로 역할을 할 수 있다. 압력 감지 구동부(350)는 휘트스톤 브리지 회로부(WB)를 포함할 수 있다. 압력 감지 구동부(350)는 휘트스톤 브리지 회로부(WB)로부터 출력된 제1 전압(Va)을 검출하기 위한 아날로그-디지털 변환기 및 프로세서를 더 포함할 수 있다
휘트스톤 브리지 회로부(WB)는 제1 노드(N1), 제2 노드(N2), 제1 출력 노드(N3) 및 제2 출력 노드(N4)를 포함한다. 제1 노드(N1)에는 구동전압(Vs)이 제공될 수 있으며, 제2 노드(N2)는 접지부(GND)와 연결될 수 있다.
휘트스톤 브리지 회로부(WB)는 제2 노드(N2) 및 제2 출력 노드(N4)에 연결된 제1 저항(WBa), 제1 노드(N1) 및 제2 출력 노드(N4)에 연결된 제2 저항(WBb), 제2 노드(N2) 및 제1 출력 노드(N3)에 연결된 제3 저항(WBc)을 더 포함할 수 있다.
제1 저항(WBa)의 저항값(R1), 제2 저항(WBb)의 저항값(R2), 제3 저항(WBc)의 저항값(R3)은 각각 소정의 값을 가질 수 있다. 즉, 제1 저항(WBa) 내지 제3 저항(WBc)은 고정 저항(fixed resistor)일 수 있다.
휘트스톤 브리지 회로부(WB)는 연산 증폭기(operational amplifier)와 같은 증폭 회로(OPA3)를 더 포함할 수 있다. 증폭 회로(OPA3)는 반전 입력 단자, 비반전 입력 단자, 및 출력 단자를 포함할 수 있다. 증폭 회로(OPA3)를 통해 제1 출력 노드(N3)와 제2 출력 노드(N4) 사이의 전기적 흐름을 감지할 수 있다. 즉, 증폭 회로(OPA3)는 검류 소자 또는 전압 측정 소자로 동작할 수 있다.
제1 출력 노드(N3) 및 제2 출력 노드(N4) 중 어느 하나는 증폭 회로(OPA3)의 입력 단자 중 어느 하나에 전기적으로 연결되고 다른 하나는 증폭 회로(OPA3)의 다른 입력 단자에 전기적으로 연결될 수 있다. 예컨대, 제1 출력 노드(N3)는 증폭 회로(OPA3)의 반전 입력 단자에 연결되고, 제2 출력 노드(N4)는 증폭 회로(OPA3)의 비반전 입력 단자에 연결될 수 있다.
증폭 회로(OPA3)의 출력 단자는 양 입력 단자에 입력된 전압 값의 차에 비례하는 제1 전압(Va)을 출력할 수 있다.
압력 감지 전극(PSE)들에 의해 형성되는 스트레인 게이지(SG)의 일 단은 제1 노드(N1)에 전기적으로 연결되고, 압력 감지 전극(PSE)들에 의해 형성되는 스트레인 게이지(SG)의 타 단은 제1 출력 노드(N3)에 연결될 수 있다.
본 실시예에서 스트레인 게이지(SG), 제1 저항(WBa), 제2 저항(WBb), 및 제3 저항(WBc)은 서로 연결되어 휘트스톤 브리지 회로부(WB)를 구현할 수 있다.
압력이 가해지지 않은 상태에서 스트레인 게이지(SG)의 저항값(Ra)과 제1 저항(WBa)의 저항값(R1)의 곱은 제2 저항(WBb)의 저항값(R2)과 제3 저항(WBc)의 저항값(R3)의 곱과 실질적으로 동일할 수 있다. 제1 압력 감지 전극(PE1)의 저항값(Ra)과 제1 저항(WBa)의 저항값(R1)의 곱이 제2 저항(WBb)의 저항값(R2)과 제3 저항(WBc)의 저항값(R3)의 곱과 동일한 경우, 제1 출력 노드(N3)와 제2 출력 노드(N4)의 전압은 서로 동일할 수 있다. 제1 출력 노드(N3)와 제2 출력 노드(N4)의 전압이 서로 동일한 경우, 제1 출력 노드(N3)와 제2 출력 노드(N4)의 전압차는 0V이며, 증폭 회로(OPA3)에 의해 출력된 제1 전압(Va)은 0V 일 수 있다.
센서 영역(PSA)에 사용자의 압력이 가해지면, 압력의 세기에 따라 압력 감지 전극(PSE)의 형태가 변형되고, 형태 변형에 의해 스트레인 게이지(SG)의 저항값(Ra)이 변화될 수 있으며, 이에 따라 제1 출력 노드(N3)와 제2 출력 노드(N4) 사이에는 전압차가 발생된다. 제1 출력 노드(N3)와 제2 출력 노드(N4) 사이에 전압차가 발생된 경우, 증폭 회로(OPA)는 제1 전압(Va)으로 0V가 아닌 값을 출력하게 된다. 그러므로, 증폭 회로(OPA)로부터 출력되는 제1 전압(Va)에 따라 사용자에 의해 인가된 압력을 검출할 수 있다.
도 66은 도 62의 표시 패널의 기판, 표시층, 및 센서 전극층과 광 센서의 수광 영역의 일 예를 상세히 보여주는 단면도이다. 도 66에는 도 62의 AⅠ-AⅠ’를 따라 절단한 표시 패널(300)의 기판(SUB), 표시층(DISL), 및 센서 전극층(SENL)과 광 센서(510)의 수광 영역(LE)의 또 다른 예가 나타나 있다.
도 66의 실시예는 압력 감지 전극(PSE)이 삭제되고, 제1 차광층(BML)이 제2 핀 홀(PH2)들을 포함하는 것에서 도 63의 실시예와 차이점이 있다.
도 66을 참조하면, 제1 차광층(BML)은 제2 핀 홀(PH2)들을 제외한 나머지 영역 전체에 배치될 수 있다. 즉, 제1 차광층(BML)은 제2 핀 홀(PH2)들을 제외한 나머지 영역에서 광이 제1 차광층(BML)을 통과하여 진행하는 것을 차단할 수 있다. 제1 차광층(BML)으로 인해 광 센서(510)의 수광 영역(LE)들에 입사되는 노이즈 광을 크게 줄일 수 있다.
도 67은 일 실시예에 따른 표시 패널의 센서 영역의 센서 전극, 발광 영역들, 및 핀 홀들을 보여주는 레이 아웃도이다.
도 67을 참조하면, 센서 전극(SE)은 평면 상 메쉬 구조 또는 그물망 구조를 가질 수 있다. 센서 전극(SE)은 제1 발광 영역(RE)과 제2 발광 영역(GE) 사이, 제1 발광 영역(RE)과 제3 발광 영역(BE) 사이, 제2 발광 영역(GE)과 제3 발광 영역(BE) 사이, 및 제2 발광 영역(GE)들 사이에 배치될 수 있다. 센서 전극(SE)이 평면 상 메쉬 구조 또는 그물망 구조를 가지므로, 발광 영역들(RE, GE, BE)은 제3 방향(Z축 방향)에서 센서 전극(SE)과 중첩하지 않을 수 있다. 그러므로, 발광 영역들(RE, GE, BE)로부터 발광된 광이 센서 전극(SE)에 의해 가려짐으로써, 광의 휘도가 감소되는 것을 방지할 수 있다.
센서 전극(SE)들은 제4 방향(DR4)과 제5 방향(DR5)으로 연장될 수 있다. 제4 방향(DR4)은 제1 방향(X축 방향) 대비 대략 45° 기울어진 각도일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 제5 방향(DR5)은 제2 방향(Y축 방향) 대비 대략 45° 기울어진 각도일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
제1 핀 홀(PH1)은 제1 방향(X축 방향)과 제2 방향(Y축 방향)에서 M 개의 서브 화소마다 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 67과 같이 제1 핀 홀(PH1)은 제1 방향(X축 방향)에서 10 개의 서브 화소마다 배치될 수 있다. 이 경우, 제1 핀 홀(PH1)은 제1 방향(X축 방향)에서 대략 100㎛ 내지 450㎛마다 배치될 수 있다.
제1 핀 홀(PH1)이 제3 방향(Z축 방향)에서 센서 전극(SE)과 중첩하는 경우, 제1 핀 홀(PH1)에 입사되어야 하는 광이 센서 전극(SE)에 의해 차단될 수 있다. 그러므로, 센서 전극(SE)은 제3 방향(Z축 방향)에서 제1 핀 홀(PH1)과 중첩하지 않을 수 있다. 즉, 제3 방향(Z축 방향)에서 제1 핀 홀(PH1)과 중첩하는 영역에 배치되는 센서 전극(SE)들은 제거될 수 있다.
한편, 도 67에 도시된 A2-A2’를 따라 절단한 면은 도 58에 도시된 A-A’와 실질적으로 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략한다.
도 68은 도 67의 광 센서의 수광 영역, 제1 핀 홀, 제2 핀 홀, 및 센서 전극의 일 예를 보여주는 예시 도면이다.
도 68에서는 설명의 편의를 위해 제1 핀 홀(PH1)이 박막 트랜지스터층(TFTL)의 박막 트랜지스터의 제1 전극(S6)에 의해 정의되는 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 제1 핀 홀(PH1)은 박막 트랜지스터층(TFTL)의 액티브층(ACT6), 게이트 전극(G6), 제1 전극(S6), 제2 전극(D6), 제1 연결 전극(ANDE1), 제2 연결 전극(ANDE2), 및 제1 발광 전극(171) 중 적어도 어느 하나에 의해 정의될 수 있다. 또한, 도 68에서는 제2 핀 홀(PH2)이 압력 감지 전극(PSE) 또는 제1 차광층(BML)에 의해 정의되는 것을 예시하였다.
도 68을 참조하면, 제1 핀 홀(PH1)을 정의하는 박막 트랜지스터층(TFTL)의 제1 전극(S6)의 끝 단에서 제3 방향(Z축 방향)으로 연장되는 가상의 수직 라인(VL1)이 정의될 수 있다. 가상의 수직 라인(VL1)을 따라 박막 트랜지스터층(TFTL)의 제1 전극(S6)으로부터 센서 전극(SE)이 배치되는 층(SEL)까지의 거리는 a로 정의될 수 있다. 도 68과 같이, 센서 전극(SE)이 배치되는 층(SEL)은 제1 센서 절연막(TINS1)의 상부층일 수 있다.
또한, 가상의 수직 라인(VL1)과 센서 전극(SE)이 배치되는 층(SEL)의 가상의 접점을 VP로 정의하는 경우, 수평 방향(HR)에서 가상의 접점(VP)으로부터 센서 전극(SE)까지의 거리는 b로 정의될 수 있다. 수평 방향(HR)은 제3 방향(Z축 방향)과 직교하는 방향으로, 도 67에 도시된 제1 방향(X축 방향), 제2 방향(Y축 방향), 일 방향(DR1), 및 타 방향(DR2)을 포함할 수 있다.
또한, 제1 핀 홀(PH1)을 정의하는 박막 트랜지스터층(TFTL)의 제1 전극(S6)의 끝 단에서 센서 전극(SE)을 최단 거리로 연결하는 가상의 라인은 VL2로 정의될 수 있다. 또한, 가상의 수직 라인(VL1)과 가상의 라인(VL2)이 이루는 각도는 θ로 정의될 수 있다.
이 경우, 수평 방향(HR)에서 가상의 접점(VP)으로부터 센서 전극(SE)까지의 거리(b)는 수학식 2와 같이 산출될 수 있다.
Figure pat00002
이때, 가상의 수직 라인(VL1)과 가상의 라인(VL2)이 이루는 각도(θ)는 손가락(F)의 지문에서 반사된 광(L2)이 입사되는 경로를 고려하여 33°일 수 있다. 또한, 가상의 수직 라인(VL1)을 따라 박막 트랜지스터층(TFTL)의 적어도 하나의 층(TFL)으로부터 센서 전극(SE)이 배치되는 층(SEL)까지의 거리(a)는 대략 13.3㎛일 수 있다. 이 경우, 수평 방향(HR)에서 가상의 접점(VP)으로부터 센서 전극(SE)까지의 거리(b)는 대략 8.6㎛로 산출될 수 있다.
도 68과 같이, 제1 핀 홀(PH1)을 정의하는 박막 트랜지스터층(TFTL)의 적어도 어느 하나의 층이 정해지는 경우, 센서 전극(SE)이 제1 핀 홀(PH1)의 끝 단 대비 수평 방향(HR)으로 어느 정도 떨어져 배치되어야 하는지를 산출할 수 있다. 따라서, 사용자의 지문에서 반사된 광(L2)이 센서 전극(SE)에 의해 차단되지 않고, 제1 핀 홀(PH1)로 진행할 수 있다. 그러므로, 사용자의 지문에서 반사된 광(L2)은 제1 핀 홀(PH1)과 제2 핀 홀(PH2)을 통해 제3 방향(Z축 방향)에서 제1 핀 홀(PH1)과 중첩하는 광 센서(510)의 수광 영역(LE)에 도달할 수 있다.
도 69는 또 다른 실시예에 따른 커버 윈도우와 표시 패널을 보여주는 단면도이다. 도 70은 도 69의 커버 윈도우의 가장자리의 일 예를 상세히 보여주는 단면도이다.
도 69 및 도 70의 실시예는 발광 장치(LS)의 광을 사람의 손가락에 조사하고, 광 센서(510)가 사람의 손가락에서 반사된 광을 감지하는 광학 방식의 지문 인식 센서인 것을 중심으로 설명하였다.
도 69 및 도 70을 참조하면, 발광 장치(LS)는 표시 패널(300)의 일 측 바깥쪽에 배치될 수 있다. 예를 들어, 발광 장치(LS)는 표시 패널(300)의 서브 영역(SBA)이 배치되는 표시 패널(300)의 하 측 바깥쪽에 배치될 수 있다.
발광 장치(LS)는 제3 방향(Z축 방향)에서 커버 윈도우(100)의 일 측 가장자리와 중첩하게 배치될 수 있다. 발광 장치(LS)는 커버 윈도우(100)의 하 측 가장자리의 하부에 배치될 수 있다. 도 69 및 도 70에서는 발광 장치(LS)가 커버 윈도우(100)와 떨어져 배치된 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 발광 장치(LS)의 상면은 커버 윈도우(100)의 하면에 접촉할 수 있다.
발광 장치(LS)는 적외선 광 또는 적색 광을 발광할 수 있다. 또는, 발광 장치(LS)는 백색 광을 발광할 수 있다. 발광 장치(LS)는 발광 다이오드(light emitting diode)를 포함하는 발광 다이오드 패키지 또는 발광 다이오드 칩일 수 있다.
발광 장치(LS)는 커버 윈도우(100)의 일 측면을 향해 광을 발광하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 발광 장치(LS)의 하면은 도 70과 같이 제2 방향(Y축 방향) 대비 제2 각도(θ2)로 기울어져 배치될 수 있다.
커버 윈도우(100)의 일 측면은 소정의 곡률을 갖는 곡면으로 형성될 수 있다. 커버 윈도우(100)의 일 측면이 곡면으로 형성되는 경우 평면으로 형성될 때에 비해 발광 장치(LS)에서 출력된 광 대비 커버 윈도우(100)의 일 측면에서 전반사되는 광의 비율을 높일 수 있다.
발광 장치(LS)에서 출력된 광 중에서 일부는 커버 윈도우(100)의 일 측면에서 전반사되어 커버 윈도우(100)의 상면으로 진행할 수 있다. 커버 윈도우(100)의 상면으로 진행한 광 중에서 일부는 커버 윈도우(100)의 상면에서 전반사되어 커버 윈도우(100)의 하면으로 진행할 수 있다. 커버 윈도우(100)의 하면으로 진행한 광 중에서 일부는 전반사되어 커버 윈도우(100)의 상면으로 다시 진행할 수 있다. 커버 윈도우(100)의 상면으로 진행한 광 중에서 일부는 센서 영역(SA)에 배치된 사람의 손가락(F)에서 반사되어 광 센서(510)의 수광 영역(LE)들에서 감지될 수 있다. 그러므로, 광 센서(510)는 수광 영역(LE)들에서 감지되는 광량에 따라 사람의 손가락의 지문을 인식할 수 있다.
도 71은 또 다른 실시예에 따른 커버 윈도우와 표시 패널을 보여주는 단면도이다. 도 72는 도 71의 커버 윈도우의 가장자리의 일 예를 상세히 보여주는 단면도이다.
도 71 및 도 72의 실시예는 제3 방향(Z축 방향)에서 발광 장치(LS)와 중첩하는 커버 윈도우(100)의 하면에 광 경로 변환 패턴(LPC)이 형성되는 것에서 도 69 및 도 70의 실시예와 차이점이 있다.
도 71 및 도 72를 참조하면, 광 경로 변환 패턴(LPC)은 제1 출사면(OS1)과 제2 출사면(OS2)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 광 경로 변환 패턴(LPC)은 제1 출사면(OS1)과 제2 출사면(OS2)을 포함하는 삼각형의 단면 형태를 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 광 경로 변환 패턴(LPC)은 3 개의 출사면들을 포함하는 사다리꼴의 단면 형태를 가질 수 있다. 제1 방향(X축 방향) 대비 제1 출사면(OS1)의 기울어진 각도(θ3)와 제1 방향(X축 방향) 대비 제2 출사면(OS2)의 기울어진 각도(θ4)는 실질적으로 동일하며, 제1 출사면(OS1)과 제2 출사면(OS2)에 의해 정의되는 삼각형은 이등변 삼각형일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
발광 장치(LS)의 하면은 제2 방향(Y축 방향)과 나란하게 배치될 수 있다. 발광 장치(LS)의 광 중에서 제1 출사면(OS1)으로 향하는 광은 제1 출사면(OS1)에서 굴절되어 커버 윈도우(100)의 상 측 방향으로 진행할 수 있다. 커버 윈도우(100)의 상 측 방향으로 진행한 광 중에서 일부는 센서 영역(SA)에 배치된 사람의 손가락(F)에서 반사되어 광 센서(510)의 수광 영역(LE)들에서 감지될 수 있다.
발광 장치(LS)의 광 중에서 제2 출사면(OS2)으로 향하는 광은 제2 출사면(OS2)에서 굴절되어 커버 윈도우(100)의 하 측 방향으로 진행할 수 있다. 커버 윈도우(100)의 하 측 방향으로 진행한 광 중에서 일부는 커버 윈도우(100)의 일 측면에서 전반사되어 커버 윈도우(100)의 상면으로 진행할 수 있다. 커버 윈도우(100)의 상면으로 진행한 광 중에서 일부는 커버 윈도우(100)의 상면에서 전반사되어 커버 윈도우(100)의 하면으로 진행할 수 있다. 커버 윈도우(100)의 하면으로 진행한 광 중에서 일부는 전반사되어 커버 윈도우(100)의 상면으로 다시 진행할 수 있다. 커버 윈도우(100)의 상면으로 진행한 광 중에서 일부는 센서 영역(SA)에 배치된 사람의 손가락(F)에서 반사되어 광 센서(510)의 수광 영역(LE)들에서 감지될 수 있다.
도 71 및 도 72와 같이, 제3 방향(Z축 방향)에서 발광 장치(LS)와 중첩하는 커버 윈도우(100)의 하면에 광 경로 변환 패턴(LPC)을 형성하는 경우, 발광 장치(LS)에서 출력된 광의 대부분을 센서 영역(SA)에 배치된 사람의 손가락(F)으로 진행시킬 수 있으므로, 광 센서(510)에 의한 사람의 손가락(F)의 지문 인식 정확도를 더욱 높일 수 있다.
도 73은 또 다른 실시예에 따른 커버 윈도우와 표시 패널을 보여주는 단면도이다.
도 73의 실시예는 광 센서(510)가 표시 패널(300)의 표시 영역(DA) 전체에서 기판(SUB)과 패널 하부 커버(PB) 사이에 배치되는 것에서 도 48의 실시예와 차이점이 있다.
도 73을 참조하면, 광 센서(510)는 표시 패널(300)의 표시 영역(DA) 전체에 배치될 수 있다. 이 경우, 센서 영역(SA)은 도 5와 같이 표시 영역(DA)과 실질적으로 동일할 수 있으며, 표시 영역(DA) 중 어느 영역에서도 광을 감지할 수 있다.
광 센서(510)는 기판(SUB)과 패널 하부 커버(PB) 사이에 배치될 수 있다. 광 센서(510)는 반도체 웨이퍼와 반도체 웨이퍼 상에 배치된 광 센서 칩들을 포함할 수 있다. 광 센서 칩들 각각은 적어도 하나의 센서 화소를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 센서 화소는 도 14를 결부하여 설명한 바와 실질적으로 동일할 수 있다.
도 74는 또 다른 실시예에 따른 커버 윈도우와 표시 패널을 보여주는 단면도이다. 도 75는 도 74의 디지타이저층의 일 예를 보여주는 사시도이다. 도 76은 도 74의 디지타이저층의 일 예를 보여주는 단면도이다. 도 76에는 도 75의 D-D’를 따라 절단한 디지타이저층의 단면의 일 예가 나타나 있다.
도 74 내지 도 76을 참조하면, 디지타이저층(DGT)은 전자기(Electromagnetic: EM) 방식의 터치 패널로서, 루프 전극층(DGT1), 자기장 차폐층(DGT2), 및 도전층(DGT3)을 포함한다.
루프 전극층(DGT1)은 도 75 및 도 76과 같이 제1 루프 전극(DTE1)들과 제2 루프 전극(DTE2)들을 포함할 수 있다. 제1 루프 전극(DTE1)들과 제2 루프 전극(DTE2)들 각각은 터치 구동부(330)의 제어에 의해 동작하고, 검출된 신호들을 터치 구동부(330)로 출력할 수 있다.
디지타이저 입력 유닛(DGTI)에 의하여 방출된 자기장 또는 전자기 신호는 제1 루프 전극(DTE1)들과 제2 루프 전극(DTE2)들에 의해 흡수될 수 있으며, 이에 따라 디지타이저 입력 유닛(DGTI)이 디지타이저층(DGT)의 어느 위치에 근접하여 있는지를 판단할 수 있다.
또는, 제1 루프 전극(DTE1)들과 제2 루프 전극(DTE2)들은 입력 전류에 따라 자기장을 발생할 수 있으며, 발생된 자기장은 디지타이저 입력 유닛(DGTI)에 의하여 흡수될 수 있다. 디지타이저 입력 유닛(DGTI)은 흡수한 자기장을 다시 방출할 수 있으며, 디지타이저 입력 유닛(DGTI)에 의하여 방출된 자기장은 제1 루프 전극(DTE1)들과 제2 루프 전극(DTE2)들에 의해 흡수될 수도 있다.
제1 루프 전극(DTE1)들과 제2 루프 전극(DTE2)들은 서로 직교하도록 배치될 수 있다. 제1 루프 전극(DTE1)들은 제6 방향(DR6)으로 길게 연장되고, 제6 방향(DR6)과 교차하는 제7 방향(DR7)으로 이격되어 배치될 수 있다. 제2 루프 전극(DTE2)들은 제7 방향(DR7)으로 길게 연장되고, 제6 방향(DR6)으로 이격되어 배치될 수 있다. 제7 방향(DR7)은 제6 방향(DR6)과 직교하는 방향일 수 있다. 제6 방향(DR6)은 제1 방향(X축 방향)과 실질적으로 동일하고, 제7 방향(DR7)은 제2 방향(Y축 방향)과 실질적으로 동일할 수 있다. 제1 루프 전극(DTE1)들은 디지타이저 입력 유닛(DGTI)의 제1 축 좌표를 검출하는데 이용되고, 제2 루프 전극(DTE2)들은 디지타이저 입력 유닛(DGTI)의 제2 축 좌표를 검출하는데 이용될 수 있다.
디지타이저 입력 유닛(DGTI)은 코일과 캐패시터를 포함하는 공진 회로의 동작에 따라 전자기 신호를 생성하여 외부로 출력할 수 있다. 제1 루프 전극(DTE1)들과 제2 루프 전극(DTE2)들은 디지타이저 입력 유닛(DGTI)으로부터 출력되는 전자기 신호를 전기 신호로 변환하여 터치 구동부(330)로 출력할 수 있다.
루프 전극층(DGT1)은 도 76과 같이 제1 베이스 기판(PI1), 제1 베이스 기판(PI1)의 하면 상에 배치되는 제1 루프 전극(DTE1)들, 제1 베이스 기판(PI1)의 상면 상에 배치되는 제2 루프 전극(DTE2)들을 포함할 수 있다. 제1 베이스 기판(PI1)은 유리 또는 플라스틱일 수 있다. 제1 루프 전극(DTE1)들과 제2 루프 전극(DTE2)들은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd) 및 구리(Cu) 중 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어진 단일층 또는 다중층으로 형성될 수 있다.
자기장 차폐층(DGT2)은 루프 전극층(DGT1)의 하면 상에 배치될 수 있다. 루프 전극층(DGT1)을 통과한 자기장의 대부분을 내부로 흐르게 함으로써 자기장 차폐층(DGT2)을 통과하여 도전층(DGT3)에 도달하는 자기장의 세기를 현저하게 감소시킬 수 있다.
도전층(DGT3)은 자기장 차폐층(DGT2)의 하면 상에 배치될 수 있다. 도전층(DGT3)은 루프 전극층(DGT1)과 도전층(DGT3)의 하부에 배치되는 회로 보드가 상호 간섭하는 것을 방지할 수 있다. 도전층(DGT3)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd) 및 구리(Cu) 중 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어진 단일층 또는 다중층으로 형성될 수 있다.
도 77은 도 74의 표시 패널의 기판, 표시층, 및 센서 전극층, 디지타이저층, 및 광 센서의 일 예를 상세히 보여주는 단면도이다. 도 77은 도 76의 D 영역을 상세히 보여주는 확대 단면도이다.
도 77의 실시예는 디지타이저층(DGT)이 기판(SUB)과 광 센서(510) 사이에 추가된 것에서 도 63의 실시예 또는 도 66의 실시예와 차이점이 있다.
도 77을 참조하면, 디지타이저층(DGT)의 제1 루프 전극(DTE1)과 제2 루프 전극(DTE2)은 제3 방향(Z축 방향)에서 광 센서(510)의 수광 영역(LE)들과 중첩하지 않을 수 있다. 또한, 디지타이저층(DGT)의 자기장 차폐층(DGT2)과 도전층(DGT3)은 제3 방향(Z축 방향)에서 광 센서(510)의 수광 영역(LE)들과 중첩하는 개구 영역(OPA2)을 포함할 수 있다. 이로 인해, 표시층(DISL)의 제1 핀 홀(PH1)과 압력 감지 전극(PSE) 또는 제1 차광층(BML)의 제2 핀 홀(PH2)을 통과한 광은 디지타이저층(DGT)에 의해 차단되지 않고, 광 센서(510)의 수광 영역(LE)에 도달할 수 있다. 따라서, 광 센서(510)는 표시 패널(300)의 상부로부터 입사되는 광을 감지할 수 있다.
특히, 광 센서(510)가 지문 인식 센서인 경우, 발광 영역들(RE, GE)에서 발광한 광은 커버 윈도우(100) 상에 배치된 손가락(F)의 지문에서 반사될 수 있으며, 반사된 광은 표시층(DISL)의 제1 핀 홀(PH1), 압력 감지 전극(PSE)의 제2 핀 홀(PH2), 및 디지타이저층(DGT)의 개구 영역(OPA2)을 통과하여 광 센서(510)의 수광 영역(LE)에서 감지될 수 있다. 그러므로, 광 센서(510)는 수광 영역(LE)들에서 감지되는 광량에 따라 사람의 손가락의 지문을 인식할 수 있다.
도 78은 또 다른 실시예에 따른 커버 윈도우와 표시 패널을 보여주는 단면도이다.
도 78의 실시예는 디지타이저층(DGT)이 광 센서(510)의 하면 상에 배치되는 것에서 도 74의 실시예와 차이점이 있다.
도 78을 참조하면, 디지타이저층(DGT)은 도 75 및 도 76을 결부하여 설명한 바와 실질적으로 동일할 수 있다. 또한, 디지타이저층(DGT)은 광 센서(510)의 하면 상에 배치되므로, 광 센서(510)의 수광 영역(LE)들에 입사되는 광을 차단하지 않는다. 그러므로, 디지타이저층(DGT)의 제1 루프 전극(DTE1)과 제2 루프 전극(DTE2)은 제3 방향(Z축 방향)에서 광 센서(510)의 수광 영역(LE)들과 중첩하더라도 상관없다. 또한, 디지타이저층(DGT)의 자기장 차폐층(DGT2)과 도전층(DGT3)은 개구 영역을 포함하지 않을 수 있다.
도 79는 센서 영역의 표시 화소들의 발광 영역들의 일 예를 보여주는 레이 아웃도이다.
도 79의 실시예는 광 센서(510)가 표시 장치(10)가 배치되는 환경의 조도를 판단하기 위해 외부로부터 입사되는 광을 감지하는 조도 센서이거나 표시 장치(10) 상에 물체가 근접하게 배치되는지를 판단하기 위해, 표시 장치(10) 상에 광을 조사하고 물체에 의해 반사된 광을 감지하는 광학 방식의 근접 센서인 것을 중심으로 설명한다.
도 79를 참조하면, 센서 영역(SA)은 제1 내지 제3 발광 영역들(RE, GE, BE)과 투과 영역(TA)들을 포함할 수 있다. 제1 발광 영역(RE)들, 제2 발광 영역(GE)들, 및 제3 발광 영역(BE)들은 도 7 및 도 8을 결부하여 설명한 바와 실질적으로 동일하다. 그러므로, 제1 발광 영역(RE)들, 제2 발광 영역(GE)들, 및 제3 발광 영역(BE)들에 대한 설명은 생략한다.
투과 영역(TA)들은 표시 패널(300)로 입사되는 광을 거의 그대로 통과시키는 영역이다. 투과 영역(TA)은 발광 영역들(RE, GE, BE)에 의해 둘러싸일 수 있다. 투과 영역(TA)은 I(I는 양의 정수) 개의 발광 그룹(EG)이 배치되는 영역의 면적과 실질적으로 동일할 수 있다. 제1 방향(X축 방향)과 제2 방향(Y축 방향)에서 투과 영역(TA)과 I 개의 발광 그룹(EG)은 교대로 배열될 수 있다. 예를 들어, 투과 영역(TA)은 4 개의 발광 그룹(EG)이 배치되는 영역의 면적과 실질적으로 동일할 수 있다. 제1 방향(X축 방향)과 제2 방향(Y축 방향)에서 투과 영역(TA)과 4 개의 발광 그룹(EG)은 교대로 배열될 수 있다.
투과 영역(TA)들로 인해, 센서 영역(SA)의 발광 영역들(RE, GE, BE)의 단위 면적당 개수는 표시 영역(DA)의 발광 영역들(RE, GE, BE)의 단위 면적당 개수보다 작을 수 있다. 또한, 투과 영역(TA)들로 인해, 센서 영역(SA)의 면적 대비 발광 영역들(RE, GE, BE)의 면적은 표시 영역(DA)의 면적 대비 발광 영역들(RE, GE, BE)의 면적보다 작을 수 있다.
도 79와 같이, 투과 영역(TA)들로 인해, 광 센서(510)를 표시 패널(300)의 하면에 배치하더라도, 광 센서(510)가 표시 패널(300)의 상면으로 입사되는 광을 감지할 수 있다.
도 80은 센서 영역의 표시 화소들의 발광 영역들의 또 다른 예를 보여주는 레이 아웃도이다.
도 80의 실시예는 제1 내지 제3 발광 영역들(RE, GE, BE)이 제1 방향(X축 방향)으로 교대로 배치되고, 제1 내지 제3 발광 영역들(RE, GE, BE)이 각각 제2 방향(Y축 방향)으로 나란하게 배치되며, 제1 발광 영역(RE)들, 제2 발광 영역(GE)들, 및 제3 발광 영역(BE)들 각각이 직사각형의 평면 형태를 갖는 것에서 차이점이 있다.
도 81은 도 79의 표시 패널의 기판, 표시층, 및 센서 전극층과 광 센서를 보여주는 단면도이다. 도 81에는 도 79의 AⅡ-AⅡ’를 따라 절단한 표시 패널(300)의 기판(SUB), 표시층(DISL), 및 센서 전극층(SENL)과 광 센서(510)의 단면의 일 예가 나타나 있다.
도 81을 참조하면, 투과 영역(TA)에는 발광 영역들(RE, GE, BE)을 포함하는 표시 화소들(DP1, DP2, DP3)이 배치되지 않으므로, 투과 영역(TA)에는 박막 트랜지스터의 액티브층(ACT6), 게이트 전극(G6), 제1 전극(S6), 및 제2 전극(D6), 제1 연결 전극(ANDE1), 제2 연결 전극(ANDE2), 제1 차광층(BML), 및 제1 발광 전극(171)이 배치되지 않을 수 있다. 그러므로, 박막 트랜지스터의 액티브층(ACT6), 게이트 전극(G6), 제1 전극(S6), 및 제2 전극(D6), 제1 연결 전극(ANDE1), 제2 연결 전극(ANDE2), 제1 차광층(BML), 및 제1 발광 전극(171)으로 인해, 투과 영역(TA)을 통과하는 광량이 줄어드는 것을 방지할 수 있다.
또한, 편광 필름(PF)의 광 투과부(LTA)는 제3 방향(Z축 방향)에서 투과 영역(TA)과 중첩할 수 있다. 이로 인해, 편광 필름(PF)으로 인해 투과 영역(TA)을 통과하는 광량이 줄어드는 것을 방지할 수 있다.
도 82는 도 79의 표시 패널의 기판, 표시층, 및 센서 전극층과 광 센서를 보여주는 단면도이다.
도 82의 실시예는 투과 영역(TA)에서 적어도 하나의 전극과 절연막이 제거된 것에서 도 81의 실시예와 차이점이 있다.
도 82를 참조하면, 제1 층간 절연막(141), 제2 층간 절연막(142), 제1 유기막(150), 제2 유기막(160), 뱅크(180), 및 제2 발광 전극(173)은 광을 투과시키는 광 투과 물질로 이루어지나, 서로 굴절률이 다르다. 그러므로, 제1 층간 절연막(141), 제2 층간 절연막(142), 제1 유기막(150), 제2 유기막(160), 뱅크(180), 및 제2 발광 전극(173)이 투과 영역(TA)에서 삭제되는 경우, 투과 영역(TA)의 광 투과도는 더욱 높아질 수 있다.
또한, 도 82에서는 제1 버퍼막(BF1), 제2 버퍼막(BF2), 및 게이트 절연막(130)이 투과 영역(TA)에서 삭제되지 않는 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 제1 버퍼막(BF1), 제2 버퍼막(BF2), 및 게이트 절연막(130) 중 적어도 하나는 투과 영역(TA)에서 삭제될 수 있다.
도 83은 센서 영역의 표시 화소들의 발광 영역들의 또 다른 예를 보여주는 레이 아웃도이다.
도 83의 실시예는 투과 영역(TA)에 투명 발광 영역들(RET, GET, BET)이 배치되는 것에서 도 79의 실시예와 차이점이 있다.
도 83을 참조하면, 제1 투명 발광 영역(RET)들 각각은 제1 색의 광을 발광함과 동시에 광을 투과시키는 영역일 수 있다. 제2 투명 발광 영역(GET)들 각각은 제2 색의 광을 발광함과 동시에 광을 투과시키는 영역일 수 있다. 제3 투명 발광 영역(BET)들 각각은 제3 색의 광을 발광함과 동시에 광을 투과시키는 영역일 수 있다. 제1 투명 발광 영역(RET)들, 제2 투명 발광 영역(GET)들, 및 제3 투명 발광 영역(BET)들의 배치 및 형태는 제1 발광 영역(RE)들, 제2 발광 영역(GE)들, 및 제3 발광 영역(BE)들의 배치 및 형태와 실질적으로 동일할 수 있다.
구체적으로, 도 83에서는 제1 투명 발광 영역(RET)들, 제2 투명 발광 영역(GET)들, 및 제3 투명 발광 영역(BET)들 각각이 마름모의 평면 형태 또는 직사각형의 평면 형태인 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 제1 투명 발광 영역(RET)들, 제2 투명 발광 영역(GET)들, 및 제3 투명 발광 영역(BET)들 각각은 사각형 이외의 다른 다각형, 원형, 또는 타원형의 평면 형태를 가질 수 있다. 또한, 도 83에서는 제3 투명 발광 영역(BET)의 면적이 가장 크고, 제2 투명 발광 영역(GET)의 면적이 가장 작은 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다.
하나의 제1 투명 발광 영역(RET), 두 개의 제2 투명 발광 영역(GET)들, 및 하나의 제3 투명 발광 영역(BET)은 백색 계조를 표현하기 위한 하나의 발광 그룹(EG)으로 정의될 수 있다. 즉, 하나의 제1 투명 발광 영역(RET)에서 발광된 광, 두 개의 제2 투명 발광 영역(GET)들에서 발광된 광, 및 하나의 제3 투명 발광 영역(BET)에서 발광된 광의 조합에 의해 백색 계조가 표현될 수 있다.
제2 투명 발광 영역(GET)들은 홀수 행들에 배치될 수 있다. 제2 투명 발광 영역(GET)들은 홀수 행들 각각에서 제1 방향(X축 방향)으로 나란하게 배치될 수 있다. 홀수 행들 각각에서 제1 방향(X축 방향)으로 인접한 제2 투명 발광 영역(GET)들 중 어느 하나는 일 방향(DR1)의 장변과 타 방향(DR2)의 단변을 갖는 반면에, 다른 하나는 타 방향(DR2)의 장변과 일 방향(DR1)의 단변을 가질 수 있다.
제1 투명 발광 영역(RET)들과 제3 투명 발광 영역(BET)들은 짝수 행들에 배치될 수 있다. 제1 투명 발광 영역(RET)들과 제3 투명 발광 영역(BET)들은 짝수 행들 각각에서 제1 방향(X축 방향)으로 나란하게 배치될 수 있다. 제1 투명 발광 영역(RET)들과 제3 투명 발광 영역(BET)들은 짝수 행들 각각에서 교대로 배치될 수 있다.
제2 투명 발광 영역(GET)들은 홀수 열들에 배치될 수 있다. 제2 투명 발광 영역(GET)들은 홀수 열들 각각에서 제2 방향(Y축 방향)으로 나란하게 배치될 수 있다. 홀수 열들 각각에서 제2 방향(Y축 방향)으로 인접한 제2 투명 발광 영역(GET)들 중 어느 하나는 일 방향(DR1)의 장변과 타 방향(DR2)의 단변을 갖는 반면에, 다른 하나는 타 방향(DR2)의 장변과 일 방향(DR1)의 단변을 가질 수 있다.
제1 투명 발광 영역(RET)들과 제3 투명 발광 영역(BET)들은 짝수 열들에 배치될 수 있다. 제1 투명 발광 영역(RET)들과 제3 투명 발광 영역(BET)들은 짝수 열들 각각에서 제2 방향(Y축 방향)으로 나란하게 배치될 수 있다. 제1 투명 발광 영역(RET)들과 제3 투명 발광 영역(BET)들은 짝수 열들 각각에서 교대로 배치될 수 있다.
도 83과 같이, 투과 영역(TA)에는 광을 발광함과 동시에 투과시킬 수 있는 투명 발광 영역들(RET, GET, BET)을 배치함으로써, 표시 패널(300)의 상면으로부터 입사되는 광이 투명 발광 영역들(RET, GET, BET)을 통해 광 센서(510)에 제공될 수 있다. 즉, 광 센서(510)를 표시 패널(300)의 하면에 배치하더라도, 광 센서(510)가 표시 패널(300)의 상면으로 입사되는 광을 감지할 수 있다.
도 84는 도 83의 표시 패널의 기판, 표시층, 및 센서 전극층과 광 센서를 보여주는 단면도이다. 도 84에는 도 83의 AⅢ-AⅢ’를 따라 절단한 표시 패널(300)의 기판(SUB), 표시층(DISL), 및 센서 전극층(SENL)과 광 센서(510)의 단면의 일 예가 나타나 있다.
도 84를 참조하면, 제1 투명 발광 영역(RET)의 제1 투명 발광 전극(171’)은 광을 투과시킬 수 있는 ITO, IZO와 같은 투명한 도전 물질(TCO)로 형성될 수 있다. 또한, 박막 트랜지스터들은 제1 투명 발광 영역(RET)에 배치되지 않을 수 있다. 그러므로, 표시 패널(300)의 상면으로부터 입사되는 광이 제1 투명 발광 영역(RET)에서 차단되지 않을 수 있다. 이에 따라, 광 센서(510)를 표시 패널(300)의 하면에 배치하더라도, 광 센서(510)가 표시 패널(300)의 상면으로 입사되는 광을 감지할 수 있다.
제2 투명 발광 영역(GET)과 제3 투명 발광 영역(BET) 역시 도 84를 결부하여 설명한 제1 투명 발광 영역(RET)과 실질적으로 동일할 수 있다.
도 85a는 센서 영역의 표시 화소들의 발광 영역들의 또 다른 예를 보여주는 레이 아웃도이다. 도 85b는 도 85a의 AA 영역의 확대 레이 아웃도이다.
도 85의 실시예는 제1 투명 발광 영역(RET)의 면적이 제1 발광 영역(RE)의 면적에 비해 작고, 제2 투명 발광 영역(GET)의 면적이 제2 발광 영역(GE)의 면적에 비해 작으며, 제3 투명 발광 영역(BE)의 면적이 제3 발광 영역(BE)의 면적에 비해 작은 것에서 도 83의 실시예와 차이점이 있다.
도 85를 참조하면, 투과 영역(TA)은 제1 투과 영역(TA1)들, 제2 투과 영역(TA2)들, 및 제3 투과 영역(TA3)들을 포함할 수 있다. 제1 투과 영역(TA1)들 각각은 제1 색의 광을 발광함과 동시에 광을 투과시키는 제1 투명 발광 영역(RET)을 포함할 수 있다. 제2 투과 영역(TA2)들 각각은 제2 색의 광을 발광함과 동시에 광을 투과시키는 제2 투명 발광 영역(GET)을 포함할 수 있다. 제3 투과 영역(TA3)들 각각은 제3 색의 광을 발광함과 동시에 광을 투과시키는 제3 투명 발광 영역(BET)을 포함할 수 있다.
제1 투명 발광 영역(RET)의 면적은 제1 발광 영역(RE)의 면적의 대략 50%일 수 있고, 제2 투명 발광 영역(GET)의 면적은 제2 발광 영역(GE)의 면적의 대략 50%일 수 있으며, 제3 투명 발광 영역(BET)의 면적은 제3 발광 영역(BE)의 면적의 대략 50%일 수 있다. 이 경우, 제1 투과 영역(TA1)에서 제1 투명 발광 영역(RET)을 제외한 나머지 영역은 제1 발광 전극(171)과 발광층(172)이 배치되지 않으므로, 제1 투명 발광 영역(RET)보다 광 투과율이 높을 수 있다. 제2 투과 영역(TA2)에서 제2 투명 발광 영역(GET)을 제외한 나머지 영역은 제1 발광 전극(171)과 발광층(172)이 배치되지 않으므로, 제2 투명 발광 영역(GET)보다 광 투과율이 높을 수 있다. 제3 투과 영역(TA3)에서 제3 투명 발광 영역(BET)을 제외한 나머지 영역은 제1 발광 전극(171)과 발광층(172)이 배치되지 않으므로, 제3 투명 발광 영역(BET)보다 광 투과율이 높을 수 있다.
도 85와 같이, 투과 영역(TA)에는 광을 발광함과 동시에 투과시킬 수 있는 투명 발광 영역들(RET, GET, BET)을 포함하는 제1 내지 제3 투과 영역들(TA1, TA2, TA3)을 배치함으로써, 표시 패널(300)의 상면으로부터 입사되는 광이 투명 발광 영역들(RET, GET, BET)을 통해 광 센서(510)에 제공될 수 있다. 이로 인해, 광 센서(510)에 입사되는 광량을 늘릴 수 있으므로, 광 센서(510)의 광 감지 정확도를 높일 수 있다.
도 86은 도 85의 표시 패널의 기판, 표시층, 및 센서 전극층과 광 센서를 보여주는 단면도이다. 도 86에는 도 85의 AⅣ-AⅣ’를 따라 절단한 표시 패널(300)의 기판(SUB), 표시층(DISL), 및 센서 전극층(SENL)과 광 센서(510)의 단면의 일 예가 나타나 있다.
도 86을 참조하면, 제1 투명 발광 영역(RET)의 제1 투명 발광 전극(171’)은 광을 투과시킬 수 있는 ITO, IZO와 같은 투명한 도전 물질(TCO)로 형성될 수 있다. 또한, 박막 트랜지스터들은 제1 투명 발광 영역(RET)에 배치되지 않을 수 있다. 그러므로, 표시 패널(300)의 상면으로부터 입사되는 광이 제1 투명 발광 영역(RET)에서 차단되지 않을 수 있다. 또한, 제1 투과 영역(TA1)에 배치되는 박막 트랜지스터들은 최소화될 수 있다. 그러므로, 표시 패널(300)의 상면으로부터 입사되는 광은 제1 투과 영역(TA1)에서 거의 차단되지 않고 통과할 수 있다. 이에 따라, 광 센서(510)를 표시 패널(300)의 하면에 배치하더라도, 광 센서(510)가 표시 패널(300)의 상면으로 입사되는 광을 감지할 수 있다.
제2 투명 발광 영역(GET) 및 제2 투과 영역(TA2), 제3 투명 발광 영역(BET) 및 제3 투과 영역(TA3) 역시 도 86을 결부하여 설명한 제1 투명 발광 영역(RET) 및 제1 투과 영역(TA1)과 실질적으로 동일할 수 있다.
도 87은 센서 영역의 표시 화소들의 일 예를 보여주는 레이 아웃도이다.
도 87의 실시예에서 광 센서(510)는 광학 방식의 지문 인식 센서, 표시 장치(10)가 배치되는 환경의 조도를 판단하기 위해 외부로부터 입사되는 광을 감지하는 조도 센서, 또는 표시 장치(10) 상에 물체가 근접하게 배치되는지를 판단하기 위해 표시 장치(10) 상에 광을 조사하고 물체에 의해 반사된 광을 감지하는 광학 방식의 근접 센서일 수 있다.
도 87을 참조하면, 센서 영역(SA)은 제1 내지 제3 표시 화소들(DP1, DP2, DP3)과 투과 영역(TA)들을 포함할 수 있다. 제1 표시 화소(DP1)들, 제2 표시 화소(DP2)들, 및 제3 표시 화소(DP3)들은 도 37 및 도 39를 결부하여 설명한 바와 실질적으로 동일하다. 그러므로, 제1 표시 화소(DP1)들, 제2 표시 화소(DP2)들, 및 제3 표시 화소(DP3)들에 대한 설명은 생략한다.
제2 전극 줄기부(173S)는 제1 방향(X축 방향)으로 배치되는 표시 화소들(DP1, DP2, DP3) 각각의 제2 전극 가지부(173B)와 연결되어야 한다. 그러므로, 제2 전극 줄기부(173S)는 투과부(TA)들에서 표시 화소들(DP1, DP2, DP3)이 생략되는 것과 상관없이 제1 방향(X축 방향)으로 연장될 수 있다.
투과 영역(TA)들은 표시 패널(300)로 입사되는 광을 거의 그대로 통과시키는 영역이다. 투과 영역(TA)은 표시 화소들(DP1, DP2, DP3)에 의해 둘러싸일 수 있다. 투과 영역(TA)은 I 개의 표시 화소 그룹(PXG)이 배치되는 영역의 면적과 실질적으로 동일할 수 있다. 제1 방향(X축 방향)과 제2 방향(Y축 방향)에서 투과 영역(TA)과 I 개의 표시 화소 그룹(PXG)은 교대로 배열될 수 있다. 예를 들어, 투과 영역(TA)은 1 개의 표시 화소 그룹(PXG)이 배치되는 영역의 면적과 실질적으로 동일할 수 있다. 제1 방향(X축 방향)과 제2 방향(Y축 방향)에서 투과 영역(TA)과 1 개의 표시 화소 그룹(PXG)은 교대로 배열될 수 있다.
도 87과 같이, 투과 영역(TA)들로 인해, 광 센서(510)를 표시 패널(300)의 하면에 배치하더라도, 광 센서(510)가 표시 패널(300)의 상면으로 입사되는 광을 감지할 수 있다.
도 88은 도 87의 표시 패널의 기판, 표시층, 및 센서 전극층과 광 센서를 보여주는 단면도이다. 도 88에는 도 87의 AⅤ-AⅤ’를 따라 절단한 제1 표시 화소(DP1)의 단면이 나타나 있다.
도 88의 실시예는 안테나로 이용되는 도전 패턴(CP)과 센서 전극층(SENL)이 추가로 배치된 것에서 도 87의 실시예와 차이점이 있다.
도 88을 참조하면, 도전 패턴(CP)은 제3 절연막(183) 상에 배치될 수 있다. 도전 패턴(CP)은 제2 접촉 전극(174b)과 동일한 층에 동일한 물질로 형성될 수 있다. 도전 패턴(CP)은 제3 방향(Z축 방향)에서 제1 접촉 전극(174a) 및 제2 접촉 전극(174b)과 중첩하지 않을 수 있다. 도전 패턴(CP)은 제3 방향(Z축 방향)에서 제1 전극 가지부(171B)와 중첩할 수 있다.
센서 전극층(SENL)은 봉지층(TFEL) 상에 배치될 수 있다. 센서 전극층(SENL)은 센서 전극(SE)들, 제3 버퍼막(BF3), 제1 센서 절연막(TINS1), 및 제2 센서 절연막(TINS2)을 포함할 수 있다. 센서 전극층(SENL)의 센서 전극(SE)들, 제3 버퍼막(BF3), 제1 센서 절연막(TINS1), 및 제2 센서 절연막(TINS2)은 도 15를 결부하여 설명한 바와 실질적으로 동일할 수 있다.
도 88과 같이, 이동 통신을 위한 패치 안테나로 사용하거나 근거리 통신을 위한 RFID 태그용 안테나로 사용할 수 있는 도전 패턴(CP)은 제2 접촉 전극(174b)과 동일한 층에 배치되고 동일한 물질로 형성될 수 있다. 그러므로, 도전 패턴(CP)은 별도의 공정 추가 없이 형성될 수 있다.
도 89는 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 커버 윈도우와 표시 패널을 보여주는 단면도이다. 도 90은 도 89의 표시 패널, 광 센서, 및 광 보상 장치의 일 예를 보여주는 확대 단면도이다. 도 91은 도 90의 광 센서와 광 보상 장치의 일 예를 보여주는 레이 아웃도이다. 도 92는 도 90의 광 센서와 광 보상 장치의 또 다른 예를 보여주는 레이 아웃도이다. 도 90에는 도 89의 E 영역의 확대 단면도가 나타나 있다.
도 89 내지 도 92를 참조하면, 센서 영역(SA)은 광 센서(510)가 배치되는 광 센서 영역(LSA)과 광 센서 영역(LSA)의 주변에 배치되는 광 보상 영역(LCA)을 포함할 수 있다.
광 센서 영역(LSA)은 광 센서(510)의 평면 형태에 대응되는 평면 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 도 91과 같이 광 센서(510)가 원형의 평면 형태를 갖는 경우, 광 센서 영역(LSA) 역시 원형의 평면 형태를 가질 수 있다. 또는, 도 92와 같이 광 센서(510)가 사각형의 평면 형태를 갖는 경우, 광 센서 영역(LSA) 역시 사각형의 평면 형태를 가질 수 있다. 또는, 광 센서(510)가 사각형 이외의 다른 다각형 또는 타원형의 평면 형태를 갖는 경우, 광 센서 영역(LSA) 역시 사각형 이외의 다른 다각형 또는 타원형의 평면 형태를 가질 수 있다.
광 보상 영역(LCA)은 광 센서 영역(LSA)을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 광 보상 영역(LCA)은 평면 상 원형 또는 사각형의 창틀 형태를 가질 수 있다.
광 보상 장치(LCD)는 광 보상 영역(LCA)에 배치될 수 있다. 광 보상 장치(LCD)는 발광 회로 보드(LPCB), 발광 장치(LSD), 및 광 가이드 부재(LGP)를 포함할 수 있다.
발광 회로 보드(LPCB)는 연성 인쇄 회로 보드 또는 연성 필름일 수 있다. 발광 회로 보드(LPCB)는 광 센서(510)의 측면들을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 발광 회로 보드(LPCB)는 도 91과 같이 원형의 창틀 형태 또는 도 92와 같이 사각형의 창틀 형태를 가질 수 있다.
발광 회로 보드(LPCB)는 표시 회로 보드(310)에 전기적으로 연결될 수 있다. 이 경우, 표시 회로 보드(310) 상에는 발광 장치(LSD)를 구동하기 위한 발광 구동부가 배치될 수 있다.
발광 장치(LSD)는 제1 색의 광을 발광하는 제1 발광 장치(LSD1)들, 제2 색의 광을 발광하는 제2 발광 장치(LSD2)들, 제3 색의 광을 발광하는 제3 발광 장치(LSD3)들, 및 제4 색을 발광하는 제4 발광 장치(LSD4)들을 포함할 수 있다. 제4 색은 백색일 수 있다. 제4 발광 장치(LSD4)들은 생략될 수 있다. 제1 발광 장치(LSD1)들, 제2 발광 장치(LSD2)들, 제3 발광 장치(LSD3)들, 및 제4 발광 장치(LSD4)들 각각은 발광 다이오드일 수 있다.
제1 발광 장치(LSD1)의 개수, 제2 발광 장치(LSD2)의 개수, 제3 발광 장치(LSD3)의 개수, 및 제4 발광 장치(LSD4)의 개수는 동일할 수 있다. 제1 발광 장치(LSD1)들, 제2 발광 장치(LSD2)들, 제3 발광 장치(LSD3)들, 및 제4 발광 장치(LSD4)들은 제1 발광 장치(LSD1), 제2 발광 장치(LSD2), 제3 발광 장치(LSD3), 및 제4 발광 장치(LSD4)의 순서대로 광 센서(510)의 측면들을 둘러싸도록 배치될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
제1 발광 장치(LSD1)들, 제2 발광 장치(LSD2)들, 제3 발광 장치(LSD3)들, 및 제4 발광 장치(LSD4)들은 발광 회로 보드(LPCB) 상에 배치될 수 있다. 제1 발광 장치(LSD1)들, 제2 발광 장치(LSD2)들, 제3 발광 장치(LSD3)들, 및 제4 발광 장치(LSD4)들은 발광 회로 보드(LPCB)에 부착될 수 있다.
광 가이드 부재(LGP)는 발광 장치들(LSD1, LSD2, LSD3, LSD4) 각각 상에 배치될 수 있다. 광 가이드 부재(LGP)는 발광 장치들(LSD1, LSD2, LSD3, LSD4) 각각으로부터 출력된 광의 경로를 가이드하는 역할을 한다. 광 가이드 부재(LGP)는 도 71 및 도 72에서 설명한 바와 같이 광 경로 변환 패턴(LPC)을 포함할 수 있다.
도 89 내지 도 92와 같이, 광 보상 장치(LCD)가 센서 영역(SA)에 광을 제공함으로써, 센서 영역(SA)의 투과 영역(TA)들로 인해 센서 영역(SA)의 휘도가 표시 영역(DA)의 휘도보다 낮은 것을 보상할 수 있다.
도 93과 도 94는 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 커버 윈도우와 표시 패널을 보여주는 단면도들이다. 도 95와 도 96은 도 93와 도 94의 표시 패널과 광 센서의 일 예를 보여주는 확대 단면도들이다. 도 97은 도 95과 도 96의 광 센서와 광 보상 장치의 일 예를 보여주는 레이 아웃도이다. 도 95에는 도 93의 F 영역의 확대 단면도가 나타나 있으며, 도 96에는 도 94의 G 영역의 확대 단면도가 나타나 있다.
도 93 내지 도 97을 참조하면, 표시 장치(10)는 광 센서(510), 광 보상 장치(LCD’), 및 이동 부재(550)를 포함한다.
광 보상 장치(LCD’)는 도 97과 같이 제1 색의 광을 발광하는 제1 발광 장치(LSD1)들, 제2 색의 광을 발광하는 제2 발광 장치(LSD2)들, 제3 색의 광을 발광하는 제3 발광 장치(LSD3)들, 및 제4 색을 발광하는 제4 발광 장치(LSD4)들을 포함할 수 있다. 제4 발광 장치(LSD4)들은 생략될 수 있다. 제1 발광 장치(LSD1)들, 제2 발광 장치(LSD2)들, 제3 발광 장치(LSD3)들, 및 제4 발광 장치(LSD4)들 각각은 발광 다이오드일 수 있다.
광 센서(510)와 광 보상 장치(LCD’)는 이동 부재(550) 상에 배치될 수 있다. 이동 부재(550)는 일 방향으로 이동 가능한 부재일 수 있다. 이동 부재(550)는 슬라이드 방식이나 기타 기계적 방식에 의해 이동 가능하도록 설계될 수 있다.
도 93 내지 도 97에서는 이동 부재(550)가 제2 방향(Y축 방향)으로 이동하는 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 이동 부재(550)는 제1 방향(X축 방향)으로 이동하거나, 수평 방향으로 이동할 수 있다. 수평 방향은 제3 방향(Z축 방향)과 직교하는 방향으로, 제1 방향(X축 방향)과 제2 방향(Y축 방향)을 포함할 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 이동 부재(550)가 제2 방향(Y축 방향)으로 이동하는 것을 중심으로 설명한다.
도 93 내지 도 97에서는 광 센서(510)와 광 보상 장치(LCD’)가 이동 부재(550) 상에 배치되는 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 광 센서(510)와 광 보상 장치(LCD’)는 회로 보드 상에 배치되고, 회로 보드가 이동 부재(550)에 부착될 수 있다. 또는, 이동 부재(550)가 회로 보드로 역할을 할 수도 있다.
광 센서(510)와 광 보상 장치(LCD’)는 제2 방향(Y축 방향)에서 나란히 배치될 수 있다. 예를 들어, 광 센서(510)는 제2 방향(Y축 방향)에서 이동 부재(550)의 일 측에 배치되고, 광 센서(510)와 광 보상 장치(LCD’)는 제2 방향(Y축 방향)에서 이동 부재(520)의 타 측에 배치될 수 있다.
도 93 내지 도 97과 같이, 광 센서(510)와 광 보상 장치(LCD’) 중 적어도 어느 하나는 이동 부재(550)의 이동에 의해 센서 영역(SA)에 배치될 수 있다. 이동 부재(550)가 표시 패널(300)의 하측 방향으로 이동하는 경우, 광 보상 장치(LCD’)가 센서 영역(SA)에 배치될 수 있다. 그러므로, 광 보상 장치(LCD’)의 발광 장치(LSD)들이 센서 영역(SA)에 광을 제공함으로써, 센서 영역(SA)의 투과 영역(TA)들로 인해 센서 영역(SA)의 휘도가 표시 영역(DA)의 휘도보다 낮은 것을 보상할 수 있다. 이동 부재(550)가 표시 패널(300)의 상측 방향으로 이동하는 경우, 광 센서(510)가 센서 영역(SA)에 배치될 수 있다. 그러므로, 광 센서(510)가 센서 영역(SA)의 투과 영역(TA)들을 통과하는 광을 감지할 수 있다.
도 98은 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 커버 윈도우와 표시 패널을 보여주는 단면도이다. 도 99는 도 98의 표시 패널, 제1 광 센서, 및 제2 광 센서의 일 예를 보여주는 확대 단면도이다. 도 99에는 도 98의 H 영역의 확대 단면도가 나타나 있다.
도 98 및 도 99를 참조하면, 표시 장치(10)는 제1 광 센서(510)와 제2 광 센서(610)를 포함할 수 있다. 제1 광 센서(510)와 제2 광 센서(610) 각각은 광을 감지하는 수광 소자를 각각 포함하는 센서 화소들을 구비할 수 있다. 일 예로, 제1 광 센서(510)와 제2 광 센서(610) 각각은 광학 방식의 지문 인식 센서, 태양 전지, 조도 센서, 광학 방식의 근접 센서, 및 카메라 센서 중 어느 하나일 수 있다. 제1 광 센서(510)와 제2 광 센서(610)는 동일한 기능을 하는 센서들이거나 서로 다른 기능을 하는 센서들일 수 있다.
제1 광 센서(510)와 제2 광 센서(610) 중 어느 하나가 광학 방식의 지문 인식 센서인 경우, 센서 화소들 각각은 도 14를 결부하여 설명한 바와 실질적으로 동일할 수 있다. 제1 광 센서(510)와 제2 광 센서(610) 중 어느 하나가 조도 센서인 경우, 도 14를 결부하여 설명한 수광 소자를 포함하는 수광 영역을 포함할 수 있다. 제1 광 센서(510)와 제2 광 센서(610) 중 어느 하나는 도 100과 같이 태양 전지인 경우에 대하여는 도 100을 결부하여 후술한다. 제1 광 센서(510)와 제2 광 센서(610) 중 어느 하나가 광학 방식의 근접 센서인 경우에 대하여는 도 101을 결부하여 후술한다.
제1 광 센서(510)와 제2 광 센서(610)는 제2 방향(Y축 방향)에서 나란히 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 광 센서(510)는 제2 방향(Y축 방향)에서 센서 영역(SA)의 일 측에 배치되고, 제2 광 센서(610)는 제2 방향(Y축 방향)에서 센서 영역(SA)의 타 측에 배치될 수 있다.
또는, 제1 광 센서(510)와 제2 광 센서(610)는 제1 방향(X축 방향)에서 나란히 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 광 센서(510)는 제1 방향(X축 방향)에서 센서 영역(SA)의 일 측에 배치되고, 제2 광 센서(610)는 제1 방향(X축 방향)에서 센서 영역(SA)의 타 측에 배치될 수 있다.
도 98 및 도 99와 같이, 복수의 광 센서들(510, 620)이 센서 영역(SA)에 배치되므로, 복수의 광 센서들(510, 620) 각각은 센서 영역(SA)의 투과 영역(TA)들을 통과하는 광을 감지할 수 있다.
도 100은 도 99의 제1 광 센서와 제2 광 센서 중 어느 하나가 태양 전지인 경우의 일 예를 보여주는 사시도이다.
도 100을 참조하면, 태양 전지(SC)는 기판(611), 배면 전극(612), 반도체층(613), 및 전면 전극(614)를 포함한다.
기판(611)은 투명한 유리 또는 투명한 플라스틱일 수 있다.
배면 전극(612)은 기판(611) 상에 배치될 수 있다. 배면 전극(612)은 ZnO, ZnO:B, ZnO:Al, SnO2, SnO2:F 또는 ITO(Indium Tin Oxide) 등과 같은 투명한 도전 산화물로 이루어질 수 있다.
반도체층(613)은 배면 전극(612) 상에 배치될 수 있다. 반도체층(613)은 배면 전극(612)의 표면 중에서 기판(611)과 접하는 표면의 반대 면에 배치될 수 있다.
반도체층(613)은 실리콘계 반도체물질을 포함할 수 있다. 도 100에서는 제2 광 센서(610)가 하나의 반도체층(613)을 포함하는 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 즉, 제2 광 센서(610)는 복수의 반도체층(613)들을 포함하는 탠덤(tandem) 구조로 형성될 수도 있다.
반도체층(613)은 P형 반도체층, I형 반도체층, 및 N형 반도체층이 순서대로 적층된 PIN 구조로 형성될 수 있다. 반도체층(613)이 PIN 구조로 형성되면, I형 반도체층이 P형 반도체층과 N형 반도체층에 의해 공핍(depletion)이 되어 내부에 전기장이 발생하게 되고, 태양광에 의해 생성되는 정공 및 전자가 상기 전기장에 의해 드리프트(drift)되어, 정공은 P형 반도체층을 통해 전면 전극(614)으로 수집되고 전자는 N형 반도체층을 통해 배면 전극(612)으로 수집될 수 있다.
P형 반도체층은 전면 전극(614)에 가깝게 위치하고, N형 반도체층은 배면 전극(612)에 가깝게 위치하고, I형 반도체층은 P형 반도체층과 N형 반도체층의 사이에 위치할 수 있다. 즉, P형 반도체층은 태양광의 입사면에서 가까운 위치에 형성되고, N형 반도체층은 태양광의 입사면에서 먼 위치에 형성될 수 있다. 정공의 드리프트 이동도(drift mobility)가 전자의 드리프트 이동도보다 낮기 때문에 입사광에 의한 수집효율을 극대화하기 위해서 P형 반도체층을 태양광의 입사면에 가깝게 형성하는 것이다.
P형 반도체층은 비정질 실리콘(a-Si:H)에 P형 도펀트가 도핑되어 이루어질 수 있고, I형 반도체층은 비정질 실리콘(a-Si:H)으로 이루어질 수 있고, N형 반도체층은 비정질 실리콘(a-Si:H)에 N형 도펀트가 도핑되어 이루어질 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.
전면 전극(614)은 반도체층(613) 상에 배치될 수 있다. 전면 전극(614)은 반도체층(613)의 표면 중에서 배면 전극(612)과 접하는 표면의 반대 면에 형성되어 있다. 전면 전극(614)은 ZnO, ZnO:B, ZnO:Al, SnO2, SnO2:F 또는 ITO(Indium Tin Oxide) 등과 같은 투명한 도전 산화물로 이루어질 수 있다.
도 100과 같이, 제1 광 센서(510)와 제2 광 센서(610) 중 어느 하나가 태양 전지(SC)인 경우, 센서 영역(SA)으로 입사되는 광에 의해 전력을 표시 장치(10)를 구동하기 위한 전력을 생산할 수 있다.
도 101은 도 99의 제1 광 센서와 제2 광 센서 중 어느 하나가 광학 방식의 근접 센서인 경우의 일 예를 보여주는 레이 아웃도이다.
도 101을 참조하면, 광학 방식의 근접 센서(LPS)는 근접 센서 기판(LPSB), 광 출력부(IRI), 및 광 감지부(IRC)를 포함한다.
광 출력부(IRI)는 근접 센서 기판(LPSB) 상에 배치될 수 있다. 광 출력부(IRI)는 적외선 광 또는 적색 광을 발광할 수 있다. 또는, 광 출력부(IRI)는 백색 광을 발광할 수 있다. 광 출력부(IRI)는 발광 다이오드를 포함하는 발광 다이오드 패키지 또는 발광 다이오드 칩일 수 있다.
광 감지부(IRC)는 센서 영역(SA)의 투과 영역(TA)들을 통해 입사되는 광을 감지할 수 있다. 광 감지부(IRC)는 입사되는 광량에 따라 광 감지 신호를 출력할 수 있다. 광 감지부(IRC)는 포토 다이오드 또는 포토 트랜지스터를 각각 포함하는 수광 소자들을 포함할 수 있다. 또는, 광 감지부(IRC)는 카메라 센서일 수 있다.
근접 센서 기판(LPSB)은 경성 인쇄 회로 보드 또는 연성 인쇄 회로 보드일 수 있다. 근접 센서 기판(LPSB)은 도 2의 메인 회로 보드(710)의 메인 프로세서(710)와 전기적으로 연결될 수 있다. 이로 인해, 광 출력부(IRI)는 메인 프로세서(710)의 제어에 따라 광을 발광하고, 광 감지부(IRC)는 센서 영역(SA)의 투과 영역(TA)들을 통해 입사되는 광량에 따라 광 감지 신호를 메인 프로세서(710)로 출력할 수 있다.
도 101과 같이, 광 출력부(IRI)에서 출력된 광은 표시 패널(300)의 센서 영역(SA)의 투과 영역(TA)들을 통과하여 표시 장치(10)의 상부에 배치된 물체에서 반사될 수 있다. 표시 장치(10)의 상부에 배치된 물체에서 반사된 광은 표시 패널(300)의 센서 영역(SA)의 투과 영역(TA)들을 통과하여 광 감지부(IRC)에서 감지될 수 있다. 그러므로, 광학 방식의 근접 센서(LPS)는 광 감지부(IRC)에서 감지된 광량에 따라 표시 장치(10)의 상부에 근접한 물체가 존재하는지를 판단할 수 있다.
도 102는 도 99의 제1 광 센서와 제2 광 센서 중 어느 하나가 플래쉬인 경우의 일 예를 보여주는 레이 아웃도이다.
도 102를 참조하면, 플래쉬(FLS)는 플래쉬 기판(FLB)과 플래쉬 광 출력부(FLI)를 포함할 수 있다.
플래쉬 광 출력부(FLI)는 플래쉬 기판(FLI) 상에 배치될 수 있다. 플래쉬 광 출력부(FLI)는 백색 광을 발광할 수 있다. 플래쉬 광 출력부(FLI)는 발광 다이오드를 포함하는 발광 다이오드 패키지 또는 발광 다이오드 칩일 수 있다.
플래쉬 기판(FLI)은 경성 인쇄 회로 보드 또는 연성 인쇄 회로 보드일 수 있다. 플래쉬 기판(FLI)은 도 2의 메인 회로 보드(710)의 메인 프로세서(710)와 전기적으로 연결될 수 있다. 이로 인해, 플래쉬 기판(FLI)은 메인 프로세서(710)의 제어에 따라 광을 발광할 수 있다.
도 102와 같이, 플래쉬 광 출력부(FLI)에서 출력된 광은 표시 패널(300)의 센서 영역(SA)의 투과 영역(TA)들을 통과하여 표시 장치(10)의 상부로 출력될 수 있다.
도 103은 일 실시예에 따른 표시 장치를 보여주는 사시도이다. 도 104는 일 실시예에 따른 표시 패널을 보여주는 전개도이다. 도 105는 일 실시예에 따른 커버 윈도우와 표시 패널을 보여주는 단면도이다. 도 106은 도 105의 표시 패널의 상면부와 제1 측면부를 보여주는 단면도이다. 도 105에는 도 104의 AⅥ- AⅥ’를 따라 절단한 표시 패널의 단면이 나타나 있다. 도 106에는 도 105의 I 영역의 확대도가 나타나 있다.
도 103 내지 도 106을 참조하면, 커버 윈도우(100)는 상면부(PS100), 제1 측면부(SS100), 제2 측면부(SS200), 제3 측면부(SS300), 제4 측면부(SS400), 제1 코너부(CS100), 제2 코너부(CS200), 제3 코너부(CS300), 및 제4 코너부(CS400)를 포함할 수 있다.
커버 윈도우(100)의 상면부(PS100)는 제1 방향(X축 방향)의 단변과 제2 방향(Y축 방향)의 장변을 갖는 사각형의 평면 형태를 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 상면부(PS100)는 다른 다각형, 원형 또는 타원형의 평면 형태를 가질 수 있다. 상면부(PS100)에서 단변과 장변이 만나는 코너는 소정의 곡률을 가져 구부러지도록 형성될 수 있다. 도 103에서는 상면부(PS100)가 평탄하게 형성된 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 상면부(PS100)는 곡면을 포함할 수 있다.
커버 윈도우(100)의 제1 측면부(SS100)는 상면부(PS100)의 제1 측으로부터 연장될 수 있다. 예를 들어, 제1 측면부(SS100)는 상면부(PS100)의 좌측으로부터 연장될 수 있으며, 커버 윈도우(100)의 좌측면부일 수 있다.
커버 윈도우(100)의 제2 측면부(SS200)는 상면부(PS100)의 제2 측으로부터 연장될 수 있다. 예를 들어, 제2 측면부(SS200)는 상면부(PS100)의 하측으로부터 연장될 수 있으며, 커버 윈도우(100)의 하측면부일 수 있다.
커버 윈도우(100)의 제1 측면부(SS100)는 상면부(PS100)의 제3 측으로부터 연장될 수 있다. 예를 들어, 제3 측면부(SS300)는 상면부(PS100)의 상측으로부터 연장될 수 있으며, 커버 윈도우(100)의 상측면부일 수 있다.
커버 윈도우(100)의 제1 측면부(SS100)는 상면부(PS100)의 제4 측으로부터 연장될 수 있다. 예를 들어, 제4 측면부(SS400)는 상면부(PS100)의 우측으로부터 연장될 수 있으며, 커버 윈도우(100)의 우측면부일 수 있다.
커버 윈도우(100)의 제1 코너부(CS100)는 상면부(PS100)의 제1 측변과 제2 측변이 만나는 제1 코너로부터 연장될 수 있다. 제1 코너부(CS100)는 제1 측면부(SS100)와 제2 측면부(SS200) 사이에 배치될 수 있다.
커버 윈도우(100)의 제2 코너부(CS200)는 상면부(PS100)의 제1 측변과 제3 측변이 만나는 제2 코너로부터 연장될 수 있다. 제2 코너부(CS200)는 제1 측면부(SS100)와 제3 측면부(SS300) 사이에 배치될 수 있다.
커버 윈도우(100)의 제3 코너부(CS300)는 상면부(PS100)의 제2 측변과 제4 측변이 만나는 제3 코너로부터 연장될 수 있다. 제3 코너부(CS300)는 제2 측면부(SS200)와 제4 측면부(SS400) 사이에 배치될 수 있다.
커버 윈도우(100)의 제4 코너부(CS400)는 상면부(PS100)의 제3 측변과 제4 측변이 만나는 제4 코너로부터 연장될 수 있다. 제4 코너부(CS400)는 제3 측면부(SS300)와 제4 측면부(SS400) 사이에 배치될 수 있다.
커버 윈도우(100)의 상면부(PS100), 제1 측면부(SS100), 제2 측면부(SS200), 제3 측면부(SS300), 및 제4 측면부(SS400)는 광을 투과시키는 투과부로 형성될 수 있다. 커버 윈도우(100)의 제1 코너부(CS100), 제2 코너부(CS200), 제3 코너부(CS300), 및 제4 코너부(CS400)는 광을 투과시키지 않는 차광부로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 커버 윈도우(100)의 제1 코너부(CS100), 제2 코너부(CS200), 제3 코너부(CS300), 및 제4 코너부(CS400) 역시 투과부로 형성될 수 있다.
표시 패널(300)은 도 104와 같이 상면부(PS), 제1 측면부(SS1), 제2 측면부(SS2), 제3 측면부(SS3), 제4 측면부(SS4), 제1 코너부(CS1), 제2 코너부(CS2), 제3 코너부(CS3), 및 제4 코너부(CS4)를 갖는 기판을 포함할 수 있다.
표시 패널(300)의 상면부(PS)는 제1 방향(X축 방향)의 단변과 제2 방향(Y축 방향)의 장변을 갖는 사각형의 평면 형태를 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 상면부(PS)는 다른 다각형, 원형 또는 타원형의 평면 형태를 가질 수 있다. 상면부(PS)에서 단변과 장변이 만나는 코너는 소정의 곡률을 가져 구부러지도록 형성될 수 있다. 도 104와 도 105에서는 상면부(PS)가 평탄하게 형성된 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 상면부(PS)는 곡면을 포함할 수 있다.
표시 패널(300)의 제1 측면부(SS1)는 상면부(PS)의 제1 측으로부터 연장될 수 있다. 예를 들어, 제1 측면부(SS1)는 상면부(PS)의 좌측으로부터 연장될 수 있다. 제1 측면부(SS1)는 제1 벤딩 라인(BL1)에서 구부러질 수 있다. 제1 벤딩 라인(BL1)은 상면부(PS)와 제1 측면부(SS1)의 경계일 수 있다. 제1 측면부(SS1)는 표시 패널(300)의 좌측면부일 수 있다.
표시 패널(300)의 제2 측면부(SS2)는 상면부(PS)의 제2 측으로부터 연장될 수 있다. 예를 들어, 제2 측면부(SS2)는 상면부(PS)의 하측으로부터 연장될 수 있다. 제2 측면부(SS2)는 제2 벤딩 라인(BL2)에서 구부러질 수 있다. 제2 벤딩 라인(BL2)은 상면부(PS)와 제2 측면부(SS2)의 경계일 수 있다. 제2 측면부(SS2)는 표시 패널(300)의 하측면부일 수 있다.
표시 패널(300)의 제3 측면부(SS3)는 상면부(PS)의 제3 측으로부터 연장될 수 있다. 예를 들어, 제3 측면부(SS3)는 상면부(PS)의 상측으로부터 연장될 수 있다. 제3 측면부(SS3)는 제3 벤딩 라인(BL3)에서 구부러질 수 있다. 제3 벤딩 라인(BL3)은 상면부(PS)와 제3 측면부(SS3)의 경계일 수 있다. 제3 측면부(SS3)는 표시 패널(300)의 상측면부일 수 있다.
표시 패널(300)의 제4 측면부(SS4)는 상면부(PS)의 제4 측으로부터 연장될 수 있다. 예를 들어, 제4 측면부(SS4)는 상면부(PS)의 우측으로부터 연장될 수 있다. 제4 측면부(SS4)는 제4 벤딩 라인(BL4)에서 구부러질 수 있다. 제4 벤딩 라인(BL4)은 상면부(PS)와 제4 측면부(SS4)의 경계일 수 있다. 제4 측면부(SS4)는 표시 패널(300)의 우측면부일 수 있다.
표시 패널(300)의 제1 코너부(CS1)는 상면부(PS)의 제1 측변과 제2 측변이 만나는 제1 코너로부터 연장될 수 있다. 제1 코너부(CS1)는 제1 측면부(SS1)와 제2 측면부(SS2) 사이에 배치될 수 있다.
표시 패널(300)의 제2 코너부(CS2)는 상면부(PS)의 제1 측변과 제3 측변이 만나는 제2 코너로부터 연장될 수 있다. 제2 코너부(CS2)는 제1 측면부(SS1)와 제3 측면부(SS3) 사이에 배치될 수 있다.
표시 패널(300)의 제3 코너부(CS3)는 상면부(PS)의 제2 측변과 제4 측변이 만나는 제3 코너로부터 연장될 수 있다. 제3 코너부(CS3)는 제2 측면부(SS2)와 제4 측면부(SS4) 사이에 배치될 수 있다.
표시 패널(300)의 제4 코너부(CS4)는 상면부(PS)의 제3 측변과 제4 측변이 만나는 제4 코너로부터 연장될 수 있다. 제4 코너부(CS4)는 제3 측면부(SS3)와 제4 측면부(SS4) 사이에 배치될 수 있다.
표시 패널(300)의 패드부(PDA)는 제2 측면부(SS2)의 일 측으로부터 연장될 수 있다. 예를 들어, 패드부(PDA)는 제2 측면부(SS2)의 하 측으로부터 연장될 수 있다. 패드부(PDA)는 제5 벤딩 라인(BL5)에서 구부러질 수 있다. 제5 벤딩 라인(BL5)은 제2 측면부(SS2)와 패드부(PDA)의 경계일 수 있다. 표시 패널(300)의 패드부(PDA)는 제5 벤딩 라인(BL5)에서 구부러져 표시 패널(300)의 상면부(PS)와 마주보도록 배치될 수 있다.
표시 패널(300)의 상면부(PS), 제1 측면부(SS1), 제2 측면부(SS2), 제3 측면부(SS3), 및 제4 측면부(SS4)는 영상을 표시하는 표시부일 수 있다. 예를 들어, 표시 패널(300)의 상면부(PS)는 메인 영상을 표시하는 메인 표시부(MDA)를 포함할 수 있다. 제1 내지 제4 측면부들(SS1, SS2, SS3, SS4) 각각은 서브 영상을 표시하는 서브 표시부(SDA1/SDA4)와 비표시부(NDA1/NDA4)를 포함할 수 있다. 제1 서브 표시부(SDA1)는 메인 표시부(MDA)의 좌 측으로부터 연장되고, 제1 비표시부(NDA1)는 제1 서브 표시부(SDA1)의 좌 측에 배치될 수 있다. 제4 서브 표시부(SDA4)는 메인 표시부(MDA)의 우 측으로부터 연장되고, 제4 비표시부(NDA4)는 제4 서브 표시부(SDA4)의 우 측에 배치될 수 있다.
표시 패널(300)의 상면부(PS)는 제3 방향(Z축 방향)에서 커버 윈도우(100)의 상면부(PS100)와 중첩하여 배치되며, 예를 들어 커버 윈도우(100)의 상면부(PS100)의 하면 상에 배치될 수 있다. 표시 패널(300)의 제1 측면부(SS1)는 제1 방향(X축 방향)에서 커버 윈도우(100)의 제1 측면부(SS100)와 중첩하여 배치되며, 예를 들어 커버 윈도우(100)의 제1 측면부(SS100)의 하면 상에 배치될 수 있다. 표시 패널(300)의 제2 측면부(SS2)는 제2 방향(Y축 방향)에서 커버 윈도우(100)의 제2 측면부(SS200)와 중첩하여 배치되며, 예를 들어 커버 윈도우(100)의 제2 측면부(SS200)의 하면 상에 배치될 수 있다. 표시 패널(300)의 제3 측면부(SS3)는 제2 방향(Y축 방향)에서 커버 윈도우(100)의 제3 측면부(SS3)와 중첩하여 배치되며, 예를 들어 커버 윈도우(100)의 제3 측면부(SS300)의 하면 상에 배치될 수 있다. 표시 패널(300)의 제4 측면부(SS4)는 제1 방향(X축 방향)에서 커버 윈도우(100)의 제4 측면부(SS4)와 중첩하여 배치되며, 예를 들어 커버 윈도우(100)의 제4 측면부(SS400)의 하면 상에 배치될 수 있다.
표시 패널(300)의 제1 코너부(CS1)는 제3 방향(Z축 방향)에서 커버 윈도우(100)의 제1 코너부(CS100)와 중첩하여 배치될 수 있다. 표시 패널(300)의 제2 코너부(CS2)는 제3 방향(Z축 방향)에서 커버 윈도우(100)의 제2 코너부(CS200)와 중첩하여 배치될 수 있다. 표시 패널(300)의 제3 코너부(CS3)는 제3 방향(Z축 방향)에서 커버 윈도우(100)의 제3 코너부(CS300)와 중첩하여 배치될 수 있다. 표시 패널(300)의 제4 코너부(CS4)는 제3 방향(Z축 방향)에서 커버 윈도우(100)의 제4 코너부(CS400)와 중첩하여 배치될 수 있다.
광 센서(510)와 음향 발생 장치(SOU)는 표시 패널(300)의 상면부(PS) 상에 배치될 수 있다. 압력 센서들(PU1~PU4)은 표시 패널(300)의 측면부들(SS1~SS4) 상에 각각 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 압력 센서(PU1)는 표시 패널(300)의 제1 측면부(SS1)의 하면 상에 배치되고, 제2 압력 센서(PU2)는 표시 패널(300)의 제1 측면부(SS1)의 하면 상에 배치될 수 있다. 제3 압력 센서(PU3)는 표시 패널(300)의 제3 측면부(SS3)의 하면 상에 배치되고, 제4 압력 센서(PU4)는 표시 패널(300)의 제4 측면부(SS4)의 하면 상에 배치될 수 있다.
광 센서(510)의 배치 위치, 음향 발생 장치(SOU)의 배치 위치, 및 압력 센서들(PU1~PU4) 각각의 배치 위치는 도 104 및 도 105에 도시된 바에 한정되지 않는다. 광 센서(510)와 음향 발생 장치(SOU) 각각은 표시 패널(300)의 상면부(PS) 대신에 측면부들(SS1~SS4) 중 어느 하나의 하면 상에 배치될 수 있다. 또는, 광 센서(510)와 음향 발생 장치(SOU) 각각은 표시 패널(300)의 상면부(PS)뿐만 아니라 측면부들(SS1~SS4) 중 적어도 어느 하나의 하면 상에 배치될 수 있다.
또한, 압력 센서들(PU1~PU4) 중 적어도 어느 하나는 표시 패널(300)의 측면부(SS1/SS2/SS3/SS4) 대신에 표시 패널(300)의 상면부(PS) 상에 배치될 수 있다. 또는, 압력 센서들(PU1~PU4) 중 적어도 어느 하나는 표시 패널(300)의 측면부(SS1/SS2/SS3/SS4)뿐만 아니라 표시 패널(300)의 상면부(PS) 상에 배치될 수 있다.
표시 패널(300)의 센서 영역(SA)은 이미 앞에서 설명한 바와 같이 광을 통과시킬 수 있는 핀 홀 또는 투과 영역을 포함할 수 있다. 광 센서(510)는 센서 영역(SA)에 배치되며, 핀 홀 또는 투과 영역을 통해 입사되는 광을 감지할 수 있다. 광 센서(510)는 광을 감지하는 수광 소자를 각각 포함하는 센서 화소들을 구비할 수 있다. 일 예로, 광 센서(510)는 광학 방식의 지문 인식 센서, 조도 센서, 또는 광학 방식의 근접 센서일 수 있다. 광 센서(510)의 센서 화소들 각각은 도 14를 결부하여 설명한 바와 실질적으로 동일할 수 있다.
음향 발생 장치(SOU)는 압력 민감 점착제를 통해 표시 패널(300)의 기판(SUB)의 하면에 부착될 수 있다. 음향 발생 장치(SOU)는 패널 하부 커버(PB)의 제2 커버 홀(CBH2)에 배치될 수 있다. 음향 발생 장치(SOU)는 제3 방향(Z축 방향)에서 패널 하부 커버(PB)와 중첩하지 않을 수 있다.
음향 발생 장치(SOU)는 보이스 코일을 이용하여 자력을 생성함으로써 제3 방향(Z축 방향)으로 진동하는 여진기(Exciter) 또는 선형 공진 액츄에이터(linear resonance actuator)이거나, 전기 신호에 따라 수축하거나 팽창하는 압전 물질을 이용하여 진동하는 압전 소자 또는 압전 액츄에이터일 수 있다. 그러므로, 음향 발생 장치(SOU)에 의해 표시 패널(300)을 진동판으로 진동함으로써 음향을 출력하며, 이로 인해 표시 장치(10)의 상면 방향으로 음향을 출력할 수 있으므로, 종래 스피커를 이용할 때에 비해 음향 품질을 높일 수 있다.
압력 센서들(PU1~PU4)은 사용자에 의해 인가된 압력(force)을 감지할 수 있다. 압력 센서들(PU1~PU4) 각각은 압력 민감 점착제를 통해 표시 패널(300)의 기판(SUB)의 하면에 부착될 수 있다. 압력 센서들(PU1~PU4) 각각은 패널 하부 커버(PB)의 제3 커버 홀(CBH3)에 배치될 수 있다. 압력 센서들(PU1~PU4) 각각은 제3 방향(Z축 방향)에서 패널 하부 커버(PB)와 중첩하지 않을 수 있다. 또는, 압력 센서들(PU1~PU4) 각각은 도 2와 같이 압력 민감 점착제를 통해 표시 패널(300)의 하부에 배치되는 브라켓(600)의 상면에 부착될 수 있다. 브라켓(600)은 제1 압력 센서(PU1)들을 지지하는 지지 부재로서 역할을 할 수 있다.
압력 센서들(PU1~PU4) 각각은 스트레인 게이지 방식의 압력 센서, 정전 용량 방식의 압력 센서, Gap-Cap 방식의 압력 센서, 또는 QTC(Quantum Tunneling Composite)와 같이 미세 금속 입자를 포함하는 압력 감지층을 포함하는 압력 센서일 수 있다. 스트레인 게이지 방식의 압력 센서는 도 65a 내지 도 65c를 결부하여 설명한 바와 실질적으로 동일할 수 있다. 정전 용량 방식의 압력 센서는 도 64를 결부하여 설명한 바와 실질적으로 동일할 수 있다. QTC(Quantum Tunneling Composite)와 같이 미세 금속 입자를 포함하는 압력 감지층을 포함하는 압력 센서는 도 107을 결부하여 후술하고, Gap-Cap 방식의 압력 센서는 도 108을 결부하여 후술한다.
표시 패널(300)의 상면부(PS)의 표시층(DISL) 상에는 센서 전극(SE)들을 포함하는 센서 전극층(SENL)이 배치될 수 있다. 표시 패널(300)의 측면부들(SS1~SS4) 각각의 표시층(DISL) 상에는 센서 전극층(SENL) 대신에 안테나로 이용되는 도전 패턴(CP)들을 포함하는 안테나층(APL)이 배치될 수 있다.
안테나층(APL)은 도전 패턴(CP)들, 제3 버퍼막(BF3), 제1 센서 절연막(TINS1), 및 제2 센서 절연막(TINS2)을 포함할 수 있다.
도전 패턴(CP)들은 제1 센서 절연막(TINS1) 상에 배치될 수 있다. 도전 패턴(CP)들은 센서 전극층(SENL)의 센서 전극(SE)들과 동일한 층에 배치되며, 동일한 물질로 형성될 수 있다.
도전 패턴(CP)들은 제1 서브 표시부(SDA1)와 제4 서브 표시부(SDA4)에 배치되는 경우, 도 67과 같이 제3 방향(Z축 방향)에서 발광 영역들(RE, GE, BE)과 중첩하지 않기 위해 평면 상 메쉬 구조 또는 그물망 구조를 가질 수 있다. 또는, 도전 패턴(CP)들은 제1 비표시부(NDA1)와 제4 비표시부(NDA4)에 배치되는 경우, 평면 상 사각형의 패치(patch) 형태를 가지거나 루프 형태를 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 이 경우, 도전 패턴(CP)들은 이동 통신을 위한 패치 안테나로 이용되거나 근거리 통신을 위한 RFID 태그용 안테나로 이용될 수 있다.
안테나층(APL)의 제3 버퍼막(BF3), 제1 센서 절연막(TINS1), 및 제2 센서 절연막(TINS2)은 도 15를 결부하여 설명한 센서 전극층(SENL)의 제3 버퍼막(BF3), 제1 센서 절연막(TINS1), 및 제2 센서 절연막(TINS2)과 실질적으로 동일할 수 있다.
도 105와 같이, 압력 센서들(PU1~PU4)은 표시 패널(300)의 측면부들(SS1~SS4) 상에 배치되는 경우, 압력 센서들(PU1~PU4)을 이용하여 사용자에 의해 인가된 압력을 감지함과 동시에 사용자의 터치 입력을 감지할 수 있다. 그러므로, 사용자의 터치 입력을 감지하기 위한 센서 전극층(SENL)의 센서 전극(SE)들을 표시 패널(300)의 측면부들(SS1~SS4)에서 삭제할 수 있다.
또한, 표시 패널(300)의 측면부들(SS1~SS4)에서 센서 전극층(SENL)의 센서 전극(SE)들 대신에 안테나로 이용되는 도전 패턴(CP)들을 포함하는 안테나층(APL)을 형성할 수 있다. 이때, 도전 패턴(CP)들은 센서 전극층(SENL)의 센서 전극(SE)들과 동일한 층에 배치되고 동일한 물질로 형성되므로, 별도의 공정 추가 없이 형성될 수 있다.
나아가, 표시 패널(300)의 측면부들(SS1~SS4)에 배치된 도전 패턴(CP)들은 표시 패널(300)의 최상부층에 배치되므로, 5G 이동 통신과 같이 도전 패턴(CP)들에 의해 송신 또는 수신되는 전자기파의 파장이 짧더라도, 표시 패널(300)의 금속층들을 통과할 필요가 없다. 그러므로, 도전 패턴(CP)들에 의해 송신 또는 수신되는 전자기파는 표시 장치(10)의 상부로 안정적으로 방사되거나 표시 장치(10)에 안정적으로 수신될 수 있다.
도 107은 도 105의 제1 압력 센서의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 107을 참조하면, 제1 압력 센서(PU1)는 제1 베이스 부재(BS1), 제2 베이스 부재(BS2), 압력 구동 전극(PTE), 압력 감지 전극(PRE), 및 압력 감지층(PSL)을 포함할 수 있다.
제1 베이스 부재(BS1)와 제2 베이스 부재(BS2)는 서로 마주보도록 배치된다. 제1 베이스 부재(BS1)와 제2 베이스 부재(BS2) 각각은 폴레에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET) 필름 또는 폴리이미드 필름으로 이루어질 수 있다.
압력 구동 전극(PTE)들과 압력 감지 전극(PRE)들은 인접하여 배치되나, 서로 연결되지 않는다. 압력 구동 전극(PTE)들과 압력 감지 전극(PRE)들은 서로 나란하게 배치될 수 있다. 압력 구동 전극(PTE)들과 압력 감지 전극(PRE)들은 교대로 배치될 있다. 즉, 압력 구동 전극(PTE)들과 압력 감지 전극(PRE)들은 압력 구동 전극(PTE), 압력 감지 전극(PRE), 압력 구동 전극(PTE), 압력 감지 전극(PRE)의 순서로 반복적으로 배치될 수 있다.
압력 구동 전극(PTE)들과 압력 감지 전극(PRE)들은 은(Ag), 구리(Cu) 등의 도전성 물질을 포함할 수 있다. 압력 구동 전극(PTE)들과 압력 감지 전극(PRE)들은 제1 베이스 부재(BS1) 상에 스크린 인쇄 방식으로 형성될 수 있다.
압력 감지층(PSL)은 제1 기판(SUB1)과 마주보는 제2 기판(SUB2)의 일면 상에 배치된다. 압력 감지층(PSL)은 압력 구동 전극(PTE)들과 압력 감지 전극(PRE)들과 중첩되게 배치될 수 있다.
압력 감지층(PSL)은 압력 민감 물질을 갖는 고분자 수지(polymer)를 포함할 수 있다. 압력 민감 물질은 니켈, 알루미늄, 티타늄, 주석, 구리 등의 금속 미세 입자들(또는 금속 나노 입자들)일 수 있다. 예를 들어, 압력 감지층(PSL)은 QTC(Quantum Tunneling Composite)일 수 있다.
제1 압력 센서(PU1)의 높이 방향(DR9)에서 압력이 제2 베이스 부재(SUB2)로 가해지지 않는 경우, 압력 감지층(PSL)과 압력 구동 전극(PTE) 사이와 압력 감지층(PSL)과 압력 감지 전극(PRE) 사이에는 갭이 존재한다. 즉, 압력이 제2 베이스 부재(SUB2)로 가해지지 않는 경우, 압력 감지층(PSL)은 압력 구동 전극(PTE)들 및 압력 감지 전극(PRE)들과 이격되어 있다.
제1 압력 센서(PU1)의 높이 방향(DR9)에서 압력이 제2 베이스 부재(SUB2)로 가해지는 경우, 압력 감지층(PSL)이 압력 구동 전극(PTE)들과 압력 감지 전극(PRE)들에 접촉할 수 있다. 이 경우, 압력 구동 전극(PTE)들 중 적어도 어느 하나와 압력 감지 전극(PRE)들 중 적어도 어느 하나는 압력 감지층(PSL)을 통해 물리적으로 연결될 수 있으며, 압력 감지층(PSL)은 전기적인 저항으로 작용할 수 있다.
따라서, 제1 압력 센서(PU1)는 가해지는 압력에 따라 압력 감지층(PSL)이 압력 구동 전극(PTE)들과 압력 감지 전극(PRE)들에 접촉하는 면적이 달라지므로, 압력 감지 전극(PRE)들의 저항 값이 변화될 수 있다. 예를 들어, 제1 압력 센서(PU1)에 가해지는 압력이 높아질수록 압력 감지 전극(PRE)들의 저항 값은 낮아질 수 있다. 압력 센서 구동부는 압력 감지 전극(PRE)들의 저항 값 변화에 따라 압력 감지 전극(PRE)들로부터 전류 값 또는 전압 값 변화를 감지함으로써, 사용자가 손으로 누르는 압력이 어느 정도인지를 판단할 수 있다. 그러므로, 제1 압력 센서(PU1)는 사용자의 입력을 감지하는 입력 장치로 사용될 수 있다.
제1 압력 센서(PU1)의 제1 베이스 부재(BS1)와 제2 베이스 부재(BS2) 중 어느 하나는 압력 민감 점착제를 통해 기판의 제1 측면부(SS1)의 타면에 부착되고, 다른 하나는 압력 민감 점착제를 통해 브라켓(600)에 부착될 수 있다.
또는, 제1 압력 센서(PU1)의 제1 베이스 부재(BS1)와 제2 베이스 부재(BS2) 중 어느 하나는 생략될 수 있다. 예를 들어, 제1 압력 센서(PU1)의 제1 베이스 부재(BS1)가 생략되는 경우, 압력 구동 전극(PTE)들과 압력 감지 전극(PRE)들은 제1 측면부(SS1)의 일면 또는 타면 상에 배치될 수 있다. 즉, 제1 압력 센서(PU1)는 표시 패널(300)의 제1 측면부(SS1)를 베이스 부재로 사용할 수 있다. 이때, 압력 구동 전극(PTE)들과 압력 감지 전극(PRE)들이 제1 측면부(SS1)의 일면 상에 배치되는 경우, 압력 구동 전극(PTE)들과 압력 감지 전극(PRE)들은 표시층(DISL)의 제1 차광층(BML1)과 동일한 층에 동일한 물질로 형성될 수 있다.
또는, 제1 압력 센서(PU1)의 제1 베이스 부재(BS1)가 생략되는 경우, 압력 구동 전극(PTE)들과 압력 감지 전극(PRE)들은 브라켓(600) 상에 배치될 수 있다. 즉, 제1 압력 센서(PU1)는 브라켓(600)을 베이스 부재로 사용할 수 있다.
또는, 제1 압력 센서(PU1)의 제2 베이스 부재(BS2)가 생략되는 경우, 압력 감지층(PSL)은 제1 측면부(SS1)의 타면 상에 배치될 수 있다. 즉, 제1 압력 센서(PU1)는 표시 패널(300)의 제1 측면부(SS1)를 베이스 부재로 사용할 수 있다.
또는, 제1 압력 센서(PU1)의 제2 베이스 부재(BS2)가 생략되는 경우, 압력 감지층(PSL)은 브라켓(600) 상에 배치될 수 있다. 즉, 제1 압력 센서(PU1)는 브라켓(600)을 베이스 부재로 사용할 수 있다.
도 108은 도 105의 제1 압력 센서의 또 다른 예를 보여주는 단면도이다.
도 108에서 압력 감지층(PSL) 대신에 접지 전위층(GNL)이 배치될 수 있으며, 이 경우 압력 센서(FOS)는 Gap-Cap 방식으로 사용자의 터치 압력을 감지할 수 있다. 구체적으로, Gap-Cap 방식에서는 사용자로부터 인가되는 압력에 따라 제1 베이스 부재(BS1)와 제2 베이스 부재(BS2)가 휘어질 수 있으며, 이로 인해 접지 전위층과 압력 구동 전극(PTE)들 또는 압력 감지 전극(PRE)들 간의 거리가 감소할 수 있다. 이에 따라, 접지 전위층에 의해 압력 구동 전극(PTE)들과 압력 감지 전극(PRE)들 사이의 정전 용량에 충전된 전압이 감소할 수 있다. 그러므로, Gap-Cap 방식에서는 정전 용량에 충전된 전압을 압력 감지 전극(PRE)들을 통해 수신함으로써, 사용자의 터치 압력을 감지할 수 있다.
Gap-Cap 방식의 압력 센서(FOS)가 도 105 도 106과 같이 네 측면들(SS1, SS2, SS3, SS4)에 배치되는 경우, 네 측면들(SS1, SS2, SS3, SS4)에서는 압력 센서(FOS)의 제1 베이스 부재(BS1)와 제2 베이스 부재(BS2)의 휘는 정도가 적을 수 있다. 이로 인해, Gap-Cap 방식의 압력 센서(FOS)에서는 사용자의 터치 압력의 감지 능력을 높이기 위해, 제1 측면부(SS1)에 배치되는 압력 센서(FOS)는 제1 측면부(SS1)와 마주보는 제4 측면부(SS4)에 배치되는 압력 센서(FOS)와 연동하여 동작할 수 있다. 또한, Gap-Cap 방식에서는 제2 측면부(SS2)에 배치되는 압력 센서(FOS)는 제2 측면부(SS2)와 마주보는 제3 측면부(SS3)에 배치되는 압력 센서(FOS)와 연동하여 동작할 수 있다.
한편, 도 105에 도시된 제2 내지 제4 압력 센서들(PU2~PU4) 각각은 도 107을 결부하여 설명한 제1 압력 센서(PU1)와 실질적으로 동일할 수 있으므로, 제2 내지 제4 압력 센서들(PU2~PU4) 각각에 대한 설명은 생략한다.
도 109와 도 110은 또 다른 실시예에 따른 표시 장치를 보여주는 사시도이다. 도 111은 일 실시예에 따라 펼쳐진 상태에서 표시 장치의 표시 패널과 광 센서의 일 예를 보여주는 단면도이다. 도 112는 일 실시예에 따라 접힌 상태에서 표시 장치의 표시 패널과 광 센서의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 109 내지 도 112에서는 표시 장치(10)가 폴딩 영역(FDA)에서 구부러지거나 접히는 폴더블 표시 장치인 것을 예시하였다. 도 111에는 도 109의 AⅦ-AⅦ’를 따라 절단한 표시 패널과 광 센서가 나타나 있으며, 도 112에는 도 110의 AⅧ-AⅧ’를 따라 절단한 표시 패널과 광 센서가 나타나 있다.
도 109 내지 도 112를 참조하면, 표시 장치(10)는 접힌 상태와 펼쳐진 상태를 모두 유지할 수 있다. 표시 장치(10)는 표시 장치(10)의 상면이 내측에 배치되는 인 폴딩(in-folding) 방식으로 폴딩될 수 있다. 표시 장치(10)가 인 폴딩 방식으로 구부러지거나 접히는 경우, 표시 장치(10)의 상면은 서로 마주보도록 배치될 수 있다.
한편, 도 109 내지 도 112에서는 표시 장치(10)가 인 폴딩 방식으로 폴딩되는 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 표시 장치(10)는 표시 장치(10)의 상면이 외측에 배치되는 아웃 폴딩(out-folding) 방식으로 폴딩될 수 있다. 표시 장치(10)가 아웃 폴딩 방식으로 구부러지거나 접히는 경우, 표시 장치(10)의 하면은 서로 마주보도록 배치될 수 있다.
표시 장치(10)는 폴딩 영역(FDA), 제1 비폴딩 영역(NFA1), 및 제2 비폴딩 영역(NFA2)을 포함할 수 있다. 폴딩 영역(FDA)은 표시 장치(10)가 접히는 영역이고, 제1 비폴딩 영역(NFA1)과 제2 비폴딩 영역(NFA2)은 표시 장치(10)가 접히지 않는 영역일 수 있다.
제1 비폴딩 영역(NFA1)은 폴딩 영역(FDA)의 일 측, 예를 들어 하 측에 배치될 수 있다. 제2 비폴딩 영역(NFA2)은 폴딩 영역(FDA)의 타 측, 예를 들어 상 측에 배치될 수 있다. 폴딩 영역(FDA)은 제1 폴딩 라인(FL1)과 제2 폴딩 라인(FL2)에서 소정의 곡률로 구부러진 영역일 수 있다. 그러므로, 제1 폴딩 라인(FL1)은 폴딩 영역(FDA)과 제1 비폴딩 영역(NFA1)의 경계이고, 제2 폴딩 라인(FL2)은 폴딩 영역(FDA)과 제2 비폴딩 영역(NFA2)의 경계일 수 있다.
제1 폴딩 라인(FL1)과 제2 폴딩 라인(FL2)이 도 109 및 도 110과 같이 제1 방향(X축 방향)으로 연장되며, 표시 장치(10)는 제2 방향(Y축 방향)으로 접힐 수 있다. 이로 인해, 표시 장치(10)의 제2 방향(Y축 방향)의 길이는 대략 절반으로 줄어들 수 있으므로, 사용자가 표시 장치(10)를 휴대하기 편리할 수 있다.
한편, 제1 폴딩 라인(FL1)의 연장 방향과 제2 폴딩 라인(FL2)의 연장 방향은 제1 방향(X축 방향)에 한정되지 않는다. 예를 들어, 제1 폴딩 라인(FL1)과 제2 폴딩 라인(FL2)은 제2 방향(Y축 방향)으로 연장되며, 표시 장치(10)는 제1 방향(X축 방향)으로 접힐 수 있다. 이 경우, 표시 장치(10)의 제1 방향(X축 방향)의 길이는 대략 절반으로 줄어들 수 있다. 또는, 제1 폴딩 라인(FL1)과 제2 폴딩 라인(FL2)은 제1 방향(X축 방향)과 제2 방향(Y축 방향) 사이에 해당하는 표시 장치(10)의 대각 방향으로 연장될 수 있다. 이 경우, 표시 장치(10)는 삼각형 형태로 접힐 수 있다.
제1 폴딩 라인(FL1)과 제2 폴딩 라인(FL2)이 도 109 및 도 110과 같이 제1 방향(X축 방향)으로 연장되는 경우, 폴딩 영역(FDA)의 제2 방향(Y축 방향)의 길이는 제1 방향(X축 방향)의 길이보다 짧을 수 있다. 또한, 제1 비폴딩 영역(NFA1)의 제2 방향(Y축 방향)의 길이는 폴딩 영역(FDA)의 제2 방향(Y축 방향)의 길이보다 길 수 있다. 제2 비폴딩 영역(NFA2)의 제2 방향(Y축 방향)의 길이는 폴딩 영역(FDA)의 제2 방향(Y축 방향)의 길이보다 길 수 있다.
표시 영역(DA)은 표시 장치(10)의 상면에 배치될 수 있다. 도 109 및 도 110에서는 표시 영역(DA)과 비표시 영역(NDA) 각각이 폴딩 영역(FDA), 제1 비폴딩 영역(NFA1), 및 제2 비폴딩 영역(NFA2)과 중첩하는 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 표시 영역(DA)과 비표시 영역(NDA) 각각은 폴딩 영역(FDA), 제1 비폴딩 영역(NFA1), 및 제2 비폴딩 영역(NFA2) 중 적어도 하나와 중첩할 수 있다.
센서 영역(SA)은 제1 비폴딩 영역(NFA1)과 중첩할 수 있다. 센서 영역(SA)은 제1 비폴딩 영역(NFA1)에서 표시 패널(300)의 일 측에 가깝게 배치되는 영역일 수 있다. 센서 영역(SA)은 표시 장치(10)가 접힌 상태에서 외부로 노출되지 않을 수 있다. 센서 영역(SA)은 표시 장치(10)가 펼쳐진 경우에서 외부로 노출될 수 있다.
광 센서(510)는 센서 영역(SA)에 배치될 수 있다. 광 센서(510)는 패널 하부 커버(PB)를 관통하여 표시 패널(300)의 기판(SUB)을 노출하는 커버 홀(PBH)에 배치될 수 있다. 패널 하부 커버(PB)는 방열 부재와 같이 광을 투과시킬 수 없는 불투명한 물질을 포함하는 바, 표시 패널(300)의 상부의 광이 표시 패널(300)의 하부에 배치되는 광 센서(510)에 도달하기 위해서, 광 센서(510)는 커버 홀(PBH)에서 기판(SUB)의 하면 상에 배치될 수 있다.
광 센서(510)는 광을 감지하는 수광 소자를 각각 포함하는 센서 화소들을 구비할 수 있다. 일 예로, 광 센서(510)는 광학 방식의 지문 인식 센서, 조도 센서, 또는 광학 방식의 근접 센서일 수 있다. 광 센서(510)의 센서 화소들 각각은 도 14를 결부하여 설명한 바와 실질적으로 동일할 수 있다.
표시 장치(10)가 폴딩되지 않은 경우, 표시 패널(300)의 제1 표시 영역(DA1)은 이미 앞에서 설명한 바와 같이 제3 방향(Z축 방향)에서 광 센서(510)의 수광 소자들이 배치되는 수광 영역(LE)과 중첩하는 핀 홀 또는 투과 영역을 포함할 수 있다. 그러므로, 도 111과 같이 표시 장치(10)가 펼쳐진 경우, 광 센서(510)는 표시 패널(300)의 상부로 입사되어 표시 패널(300)의 센서 영역(SA)을 통과한 광을 감지할 수 있다.
또한, 표시 장치(10)가 폴딩되는 경우, 표시 패널(300)의 제1 표시 영역(DA1)뿐만 아니라 제2 표시 영역(DA2)은 이미 앞에서 설명한 바와 같이 제3 방향(Z축 방향)에서 광 센서(510)의 수광 소자들이 배치되는 수광 영역(LE)과 중첩하는 핀 홀 또는 투과 영역을 포함할 수 있다. 그러므로, 도 112와 같이 표시 장치(10)가 접히는 경우에도 광 센서(510)는 표시 패널(300)의 상부로 입사되어 표시 패널(300)의 센서 영역(SA)을 통과한 광을 감지할 수 있다.
도 113과 도 114는 또 다른 실시예에 따른 표시 장치를 보여주는 사시도이다. 도 115는 일 실시예에 따라 펼쳐진 상태에서 표시 장치의 제1 표시 패널, 제2 표시 패널, 및 광 센서의 일 예를 보여주는 단면도이다. 도 116은 일 실시예에 따라 접힌 상태에서 표시 장치의 제1 표시 패널, 제2 표시 패널, 및 광 센서의 일 예를 보여주는 일 측면도이다.
도 113 내지 도 116에서는 표시 장치(10)가 폴딩 영역(FDA)에서 구부러지거나 접히는 폴더블 표시 장치인 것을 예시하였다. 도 115에는 도 113의 AⅨ-AⅨ’를 따라 절단한 표시 패널과 광 센서가 나타나 있으며, 도 116에는 도 114의 AⅨ-AⅨ’를 따라 절단한 표시 패널과 광 센서가 나타나 있다.
도 113 내지 도 116의 실시예는 표시 장치(10)가 제1 방향(X축 방향)에서 접히며, 표시 장치(10)의 상면에 배치되는 제1 표시 영역(DA1) 이외에 표시 장치(10)의 하면에 배치되는 제2 표시 영역(DA2)을 더 포함하는 것에서 도 109 내지 도 111의 실시예와 차이점이 있다.
도 113 내지 도 116을 참조하면, 제1 비폴딩 영역(NFA1)은 폴딩 영역(FDA)의 일 측, 예를 들어 우 측에 배치될 수 있다. 제2 비폴딩 영역(NFA2)은 폴딩 영역(FDA)의 타 측, 예를 들어 좌 측에 배치될 수 있다.
제1 폴딩 라인(FL1)과 제2 폴딩 라인(FL2)이 제2 방향(Y축 방향)으로 연장되며, 표시 장치(10)는 제1 방향(X축 방향)으로 접힐 수 있다. 이로 인해, 표시 장치(10)의 제1 방향(X축 방향)의 길이는 대략 절반으로 줄어들 수 있으므로, 사용자가 표시 장치(10)를 휴대하기 편리할 수 있다.
한편, 제1 폴딩 라인(FL1)의 연장 방향과 제2 폴딩 라인(FL2)의 연장 방향은 제2 방향(Y축 방향)에 한정되지 않는다. 예를 들어, 제1 폴딩 라인(FL1)과 제2 폴딩 라인(FL2)은 제1 방향(X축 방향)으로 연장되며, 표시 장치(10)는 제2 방향(Y축 방향)으로 접힐 수 있다. 이 경우, 표시 장치(10)의 제2 방향(Y축 방향)의 길이는 대략 절반으로 줄어들 수 있다. 또는, 제1 폴딩 라인(FL1)과 제2 폴딩 라인(FL2)은 제1 방향(X축 방향)과 제2 방향(Y축 방향) 사이에 해당하는 표시 장치(10)의 대각 방향으로 연장될 수 있다. 이 경우, 표시 장치(10)는 삼각형 형태로 접힐 수 있다.
제1 폴딩 라인(FL1)과 제2 폴딩 라인(FL2)이 제2 방향(Y축 방향)으로 연장되는 경우, 폴딩 영역(FDA)의 제1 방향(X축 방향)의 길이는 제2 방향(Y축 방향)의 길이보다 짧을 수 있다. 또한, 제1 비폴딩 영역(NFA1)의 제1 방향(X축 방향)의 길이의 길이는 폴딩 영역(FDA)의 제1 방향(X축 방향)의 길이의 길이보다 길 수 있다. 제2 비폴딩 영역(NFA2)의 제1 방향(X축 방향)의 길이의 길이는 폴딩 영역(FDA)의 제1 방향(X축 방향)의 길이의 길이보다 길 수 있다.
표시 장치(10)는 제1 표시 영역(DA1), 제2 비표시 영역(DA2), 제1 비표시 영역(NDA1), 및 제2 비표시 영역(NDA2)를 포함할 수 있다. 제1 표시 영역(DA1)과 제1 비표시 영역(NDA1)은 표시 장치(10)의 상면에 배치될 수 있다. 제1 표시 영역(DA1)과 제1 비표시 영역(NDA1)은 폴딩 영역(FDA), 제1 비폴딩 영역(NFA1), 및 제2 비폴딩 영역(NFA2)과 중첩할 수 있다. 그러므로, 표시 장치(10)가 펼쳐진 경우, 표시 장치(10)의 폴딩 영역(FDA), 제1 비폴딩 영역(NFA1), 및 제2 비폴딩 영역(NFA2)의 상면에는 화상이 표시될 수 있다.
제2 표시 영역(DA2)과 제2 비표시 영역(NDA2)은 표시 장치(10)의 하면에 배치될 수 있다. 제2 표시 영역(DA2)과 제2 비표시 영역(NDA2)은 제2 비표시 영역(NFA2)과 중첩할 수 있다. 그러므로, 표시 장치(10)가 접힌 경우 표시 장치(10)의 제2 비폴딩 영역(NFA2)의 하면에는 화상이 표시될 수 있다.
센서 영역(SA)은 제1 비폴딩 영역(NFA1)에서 표시 패널(300)의 일 측에 가깝게 배치되는 영역일 수 있다. 센서 영역(SA)은 표시 장치(10)가 펼쳐진 경우 제1 비폴딩 영역(NFA1)과 중첩할 수 있다. 센서 영역(SA)은 표시 장치(10)가 접힌 경우 제1 비폴딩 영역(NFA1) 및 제2 비폴딩 영역(NFA2)과 중첩할 수 있다.
표시 패널(300)은 제1 표시 패널(301)과 제2 표시 패널(302)을 포함할 수 있다.
제1 표시 패널(301)은 도 115와 같이 표시 패널(300)이 펼쳐진 경우, 표시 패널(300)의 상면을 이룰 수 있다. 제1 표시 패널(301)은 도 116과 같이 표시 패널(300)이 접힌 경우, 표시 패널(300)의 외측으로 드러나지 않고 내측에 배치될 수 있다. 제1 표시 패널(301)은 제1 표시 영역(DA1)과 제1 비표시 영역(NDA1)을 포함할 수 있다.
제2 표시 패널(302)은 도 115와 같이 표시 패널(300)이 펼쳐진 경우, 표시 패널(300)의 하면의 일부를 이룰 수 있다. 제2 표시 패널(302)은 도 116과 같이 표시 패널(300)이 접힌 경우, 표시 패널(300)의 상면을 이룰 수 있다. 제2 표시 패널(302)은 제2 표시 영역(DA2)과 제2 비표시 영역(NDA2)을 포함할 수 있다.
광 센서(510)는 센서 영역(SA)에 배치될 수 있다. 광 센서(510)는 제1 표시 패널(301)의 제1 비폴딩 영역(NFA1)의 하면 상에 배치될 수 있다. 광 센서(510)는 투명 접착 부재를 통해 제1 표시 패널(301)의 제1 비폴딩 영역(NFA1)의 하면에 부착될 수 있다.
광 센서(510)는 표시 패널(300)이 펼쳐진 경우, 제1 표시 패널(301)의 제1 비폴딩 영역(NFA1)의 센서 영역(SA)을 통과한 광을 감지할 수 있다. 광 센서(510)는 표시 패널(300)이 접힌 경우, 제2 표시 패널(302)의 센서 영역(SA), 제1 표시 패널(301)의 제2 비폴딩 영역(NFA2)의 센서 영역(SA), 및 제1 표시 패널(301)의 제1 비폴딩 영역(NFA1)의 센서 영역(SA)을 통과한 광을 감지할 수 있다.
이때, 제1 표시 패널(301)의 비폴딩 영역(NFA1)의 센서 영역(SA), 제1 표시 패널(301)의 제2 비폴딩 영역(NFA2)의 센서 영역(SA), 및 제2 표시 패널(302)의 센서 영역(SA)은 이미 앞에서 설명한 바와 같이 광을 통과시킬 수 있는 핀 홀 또는 투과 영역을 포함할 수 있다. 그러므로, 광 센서(510)는 표시 패널(300)이 펼쳐진 경우, 제1 표시 패널(301)의 비폴딩 영역(NFA1)의 센서 영역(SA)의 핀 홀 또는 투과 영역을 통해 입사되는 광을 감지할 수 있다. 또한, 광 센서(510)는 표시 패널(300)이 접힌 경우, 제2 표시 패널(302)의 센서 영역(SA), 제1 표시 패널(301)의 제2 비폴딩 영역(NFA2)의 센서 영역(SA), 및 제1 표시 패널(301)의 제1 비폴딩 영역(NFA1)의 센서 영역(SA) 각각의 핀 홀 또는 투과 영역을 통해 입사되는 광을 감지할 수 있다.
광 센서(510)는 광을 감지하는 수광 소자를 각각 포함하는 센서 화소들을 구비할 수 있다. 일 예로, 광 센서(510)는 광학 방식의 지문 인식 센서, 조도 센서, 또는 광학 방식의 근접 센서일 수 있다. 광 센서(510)의 센서 화소들 각각은 도 14를 결부하여 설명한 바와 실질적으로 동일할 수 있다.
광 센서(510)가 광학 방식의 지문 인식 센서인 경우, 표시 패널(300)이 펼쳐진 상태에서는 제1 표시 패널(301)의 제1 표시 영역(DA1)에서 광을 발광하며, 광 센서(510)는 사람의 손가락에서 반사된 광 중에서 제1 표시 패널(301)의 비폴딩 영역(NFA1)의 센서 영역(SA)을 통과한 광을 감지할 수 있다. 또한, 표시 패널(300)이 접힌 경우, 제2 표시 패널(302)의 제2 표시 영역(DA2)에서 광을 발광하며, 광 센서(510)는 사람의 손가락에서 반사된 광 중에서 제2 표시 패널(302)의 센서 영역(SA), 제1 표시 패널(301)의 제2 비폴딩 영역(NFA2)의 센서 영역(SA), 및 제1 표시 패널(301)의 제1 비폴딩 영역(NFA1)의 센서 영역(SA)을 통과한 광을 감지할 수 있다.
도 117은 일 실시예에 따른 표시 패널의 센서 전극층을 보여주는 레이 아웃도이다.
도 117에서는 센서 전극층(SENL)의 센서 전극들(TE, RE)이 두 종류의 전극들, 예를 들어 구동 전극(TE)들과 감지 전극(RE)들을 포함하며, 구동 전극(TE)들에 구동 신호를 인가한 후 감지 전극(RE)들을 통해 상호 정전 용량(mutual capacitance)에 충전된 전압을 감지하는 2 층(two layer)의 상호 정전 용량 방식으로 구동되는 것을 중심으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않는다. 센서 전극층(SENL)은 1 층의 상호 정전 용량 방식, 또는 자기 정전 용량 방식(self-capacitance)으로 구동될 수 있다.
도 117에서는 설명의 편의를 위해 센서 전극들(TE, RE), 지문 센서 전극(FSE)들, 더미 패턴(DE)들, 센서 배선들(TL, RL), 및 센서 패드들(TP1, TP2)만을 도시하였다.
도 117을 참조하면, 센서 전극층(SENL)은 사용자의 터치를 감지하기 위한 터치 센서 영역(TSA)과 터치 센서 영역(TSA)의 주변에 배치되는 터치 주변 영역(TPA)을 포함한다. 터치 센서 영역(TSA)은 표시층(DISL)의 표시 영역(DA)에 중첩하고, 터치 주변 영역(TPA)은 표시층(DISL)의 비표시 영역(NDA)에 중첩할 수 있다.
터치 센서 영역(TSA)은 물체의 터치와 사람의 지문을 감지하기 위한 제1 센서 영역(SA1)과 물체의 터치를 감지하나 사람의 지문을 감지하지 않는 제2 센서 영역(SA2)을 포함할 수 있다. 제2 센서 영역(SA2)은 터치 센서 영역(TSA)에서 제1 센서 영역(SA1)을 제외한 영역일 수 있다.
제1 센서 영역(SA1)은 센서 전극들(TE, RE), 지문 센서 전극(FSE)들, 및 더미 패턴(DE)들을 포함할 수 있다. 제2 센서 영역(SA2)은 센서 전극들(TE, RE)과 더미 패턴(DE)들을 포함할 수 있다.
센서 전극들(TE, RE)은 구동 전극(TE)들과 감지 전극(RE)들을 포함할 수 있다. 감지 전극(RE)들은 제1 방향(X축 방향)으로 전기적으로 연결될 수 있다. 감지 전극(RE)들은 제1 방향(X축 방향)으로 연장될 수 있다. 감지 전극(RE)들은 제2 방향(Y축 방향)으로 배치될 수 있다. 제2 방향(Y축 방향)에서 인접한 감지 전극(RE)들은 서로 전기적으로 분리될 수 있다.
구동 전극(TE)들은 제2 방향(Y축 방향)으로 전기적으로 연결될 수 있다. 구동 전극(TE)들은 제2 방향(Y축 방향)으로 연장될 수 있다. 구동 전극(TE)들은 제1 방향(X축 방향)으로 배치될 수 있다. 제1 방향(X축 방향)에서 인접한 구동 전극(TE)들은 서로 전기적으로 분리될 수 있다.
구동 전극(TE)들과 감지 전극(RE)들이 그들의 교차부들에서 전기적으로 분리되기 위해, 제2 방향(Y축 방향)으로 서로 인접한 구동 전극(TE)들은 제1 연결부(BE1)를 통해 연결될 수 있다. 도 117에서는 구동 전극(TE)들과 감지 전극(RE)들 각각이 마름모의 평면 형태를 갖는 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다.
지문 센서 전극(FSE)들은 감지 전극(RE)에 의해 둘러싸일 수 있다. 예를 들어, 도 117에서는 4 개의 지문 센서 전극(FSE)들이 감지 전극(RE)에 둘러싸인 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 지문 센서 전극(FSE)들은 구동 전극(TE)에 의해 둘러싸일 수 있다.
지문 센서 전극(FSE)들은 서로 전기적으로 분리될 수 있다. 지문 센서 전극(FSE)들은 서로 떨어져 배치될 수 있다. 도 117에서는 지문 센서 전극(FSE)들 각각이 마름모의 평면 형태를 갖는 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다.
더미 패턴(DE)들 각각은 구동 전극(TE) 또는 감지 전극(RE)에 둘러싸일 수 있다. 더미 패턴(DE)들 각각은 구동 전극(TE) 또는 감지 전극(RE)과 전기적으로 분리될 수 있다. 서로 인접한 구동 전극(TE)과 더미 패턴(DE)은 서로 떨어져 배치되며, 서로 인접한 감지 전극(RE)과 더미 패턴(DE)은 서로 떨어져 배치될 수 있다. 더미 패턴(DE)들 각각은 전기적으로 플로팅될 수 있다.
지문 센서 전극(FSE)들 또는 더미 패턴(DE)들로 인해 발광 소자층(EML)의 제2 전극(173)과 구동 전극(TE) 사이, 및 제2 전극(173)과 감지 전극(RE) 사이의 기생 정전 용량이 작아질 수 있다. 기생 정전 용량이 작아지는 경우 구동 전극(TE)과 감지 전극(RE) 사이의 상호 정전 용량이 충전되는 충전 속도를 높일 수 있는 장점이 있다. 하지만, 지문 센서 전극(FSE)들 또는 더미 패턴(DE)들로 인해 구동 전극(TE) 및 감지 전극(RE)의 면적이 줄어듦에 따라, 구동 전극(TE)과 감지 전극(RE) 사이의 상호 정전 용량이 작아질 수 있다. 이 경우, 상호 정전 용량에 충전되는 전압이 노이즈에 의해 쉽게 영향을 받을 수 있다. 따라서, 지문 센서 전극(FSE)의 면적과 더미 패턴(DE)의 면적은 기생 정전 용량과 상호 정전 용량을 고려하여 적절하게 설정되는 것이 바람직하다.
센서 배선들(TL1, TL2, RL)은 센서 주변 영역(TPA)에 배치될 수 있다. 센서 배선들(TL1, TL2, RL)은 감지 전극(RE)들에 연결되는 감지 배선(RL)들, 구동 전극(TE)들에 연결되는 제1 구동 배선(TL1)들과 제2 구동 배선(TL2)들을 포함할 수 있다.
터치 센서 영역(TSA)의 일 측에 배치된 감지 전극(RE)들은 감지 배선(RL)들에 연결될 수 있다. 예를 들어, 도 117과 같이 제1 방향(X축 방향)으로 전기적으로 연결된 감지 전극(RE)들 중 우측 끝에 배치된 감지 전극(RE)은 감지 배선(RL)에 연결될 수 있다. 감지 배선(RL)들은 제2 센서 패드(TP2)들에 연결될 수 있다. 그러므로, 센싱 구동부(330)는 감지 전극(RE)들에 전기적으로 연결될 수 있다.
터치 센서 영역(TSA)의 일 측에 배치된 구동 전극(TE)들은 제1 구동 배선(TL1)들에 연결되고, 터치 센서 영역(TSA)의 타 측에 배치된 구동 전극(TE)들은 제2 구동 배선(TL2)들에 연결될 수 있다. 예를 들어, 도 117과 같이 제2 방향(Y축 방향)으로 전기적으로 연결된 구동 전극(TE)들 중 하측 끝에 배치된 구동 전극(TE)은 제1 구동 배선(TL1)에 연결되며, 상측 끝에 배치된 구동 전극(TE)은 제2 구동 배선(TL2)에 연결될 수 있다. 제2 구동 배선(TL2)들은 터치 센서 영역(TSA)의 좌측 바깥쪽을 경유하여 터치 센서 영역(TSA)의 상측에서 구동 전극(TE)들에 연결될 수 있다. 제1 구동 배선(TL1)들과 제2 구동 배선(TL2)들은 제1 센서 패드(TP1)들에 연결될 수 있다. 그러므로, 센싱 구동부(330)는 구동 전극(TE)들에 전기적으로 연결될 수 있다. 구동 전극(TE)들은 터치 센서 영역(TSA)의 양 측에서 구동 배선들(TL1, TL2)에 연결되어 센싱 구동 신호(TD)를 입력 받으므로, 센싱 구동 신호(TD)의 RC 지연(RC delay)으로 인해 터치 센서 영역(TSA)의 하측에 배치된 구동 전극(TE)들에 인가되는 센싱 구동 전압과 터치 센서 영역(TSA)의 상측에 배치된 구동 전극(TE)들에 인가되는 센싱 구동 전압 간의 차이가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
제1 센서 패드(TP1)들이 배치되는 제1 센서 패드 영역(TPA1)은 표시 패드(DP)들이 배치되는 표시 패드 영역(DP)의 일 측에 배치될 수 있다. 제2 센서 패드(TP2)들이 배치되는 제2 센서 패드 영역(TPA2)은 표시 패드 영역(DP)의 타 측에 배치될 수 있다. 표시 패드(DP)들은 표시 패널(300)의 표시 화소들에 연결되는 데이터 배선들에 연결될 수 있다.
표시 패드(DP)들, 제1 센서 패드(TP1)들, 및 제2 센서 패드(TP2)들 상에는 도 4와 같이 표시 회로 보드(310)가 배치될 수 있다. 표시 패드(DP)들, 제1 센서 패드(TP1)들, 및 제2 센서 패드(TP2)들은 이방성 도전 필름 또는 이방성 도전 접착제를 통해 표시 회로 보드(310)와 전기적으로 연결될 수 있다. 그러므로, 표시 패드(DP)들, 제1 센서 패드(TP1)들, 및 제2 센서 패드(TP2)들은 표시 회로 보드(310) 상에 배치된 터치 구동부(330)와 전기적으로 연결될 수 있다.
도 117과 같이, 터치 센서 영역(TSA)은 구동 전극(TE)들과 감지 전극(RE)들뿐만 아니라, 지문 센서 전극(FSE)들을 포함한다. 그러므로, 구동 전극(TE)들과 감지 전극(RE)들 사이의 상호 정전 용량을 이용하여 물체의 터치를 감지할 수 있을 뿐만 아니라, 지문 센서 전극(FSE)들의 정전 용량을 이용하여 사람의 지문을 감지할 수 있다.
도 118은 도 117의 센서 전극층의 제1 센서 영역을 상세히 보여주는 레이 아웃도이다.
도 118을 참조하면, 구동 전극(TE)들, 감지 전극(RE)들, 제1 연결부(BE1)들, 지문 센서 전극(FSE)들, 및 더미 패턴(DE)들 각각은 평면 상 메쉬 구조 또는 그물망 구조로 형성될 수 있다. 구동 전극(TE)들, 감지 전극(RE)들, 제1 연결부(BE1)들, 지문 센서 전극(FSE)들, 및 더미 패턴(DE)들 각각의 그물코(또는 그물 구멍)의 크기는 실질적으로 동일할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
감지 전극(RE)들과 구동 전극(TE)들이 그들의 교차부들에서 전기적으로 분리되기 위해, 제2 방향(Y축 방향)으로 서로 인접한 구동 전극(TE)들은 제1 연결부(BE1)들을 통해 연결될 수 있다. 제1 연결부(BE1)들은 구동 전극(TE)들 및 감지 전극(RE)들과 다른 층에 배치될 수 있다. 제1 연결부(BE1)들 각각은 제3 방향(Z축 방향)에서 구동 전극(TE) 및 감지 전극(RE)과 중첩할 수 있다.
제1 연결부(BE1)들은 적어도 한 번 절곡되도록 형성될 수 있다. 도 118에서는 제1 연결부(BE1)들이 꺾쇠 형태(“<” 또는 “>”)를 갖는 것을 예시하였으나, 제1 연결부(BE1)들의 평면 형태는 이에 한정되지 않는다. 또한, 제2 방향(Y축 방향)으로 서로 인접한 구동 전극(TE)들이 복수 개의 제1 연결부(BE1)들에 의해 연결되므로, 제1 연결부(BE1)들 중 어느 하나가 단선되더라도, 제2 방향(Y축 방향)으로 서로 인접한 구동 전극(TE)들은 안정적으로 연결될 수 있다. 도 118에서는 서로 인접한 구동 전극(TE)들이 2 개의 제1 연결부(BE1)들에 의해 연결되는 것을 예시하였으나, 제1 연결부(BE1)들의 개수는 이에 한정되지 않는다.
지문 센서 전극(FSE)들은 지문 센서 배선(FSL)들에 일대일로 연결될 수 있다. 지문 센서 전극(FSE)들 각각은 하나의 지문 센서 배선(FSL)에 연결될 수 있다. 지문 센서 전극(FSE)은 자기 정전 용량 방식으로 구동될 수 있다. 자기 정전 용량 방식에서는 지문 센서 배선(FSL)을 통해 인가되는 구동 신호에 의해 지문 센서 전극(FSE)의 자기 정전 용량(self-capacitance)을 충전하고, 자기 정전 용량에 충전된 전압의 변화량을 감지할 수 있다. 센서 구동부(340)는 도 124와 같이 사람의 지문의 마루(RID)에서 지문 센서 전극(FSE)의 자기 정전 용량의 정전 용량 값과 사람의 지문의 골(VLE)에서 지문 센서 전극(FSE)의 자기 정전 용량의 정전 용량 값 사이의 차이를 감지함으로써, 사람의 지문을 인식할 수 있다.
지문 센서 배선(FSL)들은 제2 방향(Y축 방향)으로 연장될 수 있다. 지문 센서 배선(FSL)들은 제1 방향(X축 방향)으로 배치될 수 있다. 지문 센서 배선(FSL)들은 서로 전기적으로 분리될 수 있다.
지문 센서 배선(FSL)들은 도 117에 도시된 센서 패드들(TP1, TP2)에 연결될 수 있다. 그러므로, 지문 센서 배선(FSL)들은 도 4에 도시된 표시 회로 보드(310)의 센서 구동부(340)와 전기적으로 연결될 수 있다.
도 118과 같이, 지문 센서 전극(FSE)들 각각은 지문 센서 배선(FSL)을 통해 인가되는 구동 신호에 의해 지문 센서 전극(FSE)의 자기 정전 용량(self-capacitance)을 충전하고, 자기 정전 용량에 충전된 전압의 변화량을 감지하는 자기 정전 용량 방식으로 구동함으로써, 사람의 지문을 감지할 수 있다.
도 119는 도 118의 구동 전극들, 감지 전극들, 및 연결부의 일 예를 상세히 보여주는 레이 아웃도이다. 도 120은 도 118의 지문 센서 전극들의 일 예를 상세히 보여주는 레이 아웃도이다.
도 119에는 도 118의 J 영역의 확대 레이 아웃이 나타나 있고, 도 120에는 도 118의 K 영역의 확대 레이 아웃이 나타나 있다.
도 119 및 도 120을 참조하면, 구동 전극(TE)들, 감지 전극(RE)들, 제1 연결부(BE1)들, 지문 센서 전극(FSE)들, 및 더미 패턴(DE)들뿐만 아니라, 지문 센서 배선(FSL)들 각각은 평면 상 메쉬 구조 또는 그물망 구조로 형성될 수 있다. 이로 인해, 구동 전극(TE)들, 감지 전극(RE)들, 제1 연결부(BE1)들, 지문 센서 전극(FSE)들, 지문 센서 배선(FSL)들, 및 더미 패턴(DE)들 각각은 제3 방향(Z축 방향)에서 발광 영역들(RE, GE, BE)과 중첩하지 않을 수 있다. 그러므로, 발광 영역들(RE, GE, BE)로부터 발광된 광이 구동 전극(TE)들, 감지 전극(RE)들, 제1 연결부(BE1)들, 지문 센서 전극(FSE)들, 지문 센서 배선(FSL)들, 및 더미 패턴(DE)들에 의해 가려짐으로써, 광의 휘도가 감소되는 것을 방지할 수 있다.
구동 전극(TE)들, 감지 전극(RE)들, 지문 센서 전극(FSE)들, 및 더미 패턴(DE)들은 동일한 층에 형성되므로, 서로 떨어져 배치될 수 있다. 구동 전극(TE)과 감지 전극(RE) 사이, 감지 전극(RE)과 지문 센서 전극(FSE) 사이, 및 지문 센서 전극(FSE)들 사이에는 갭(gap)이 형성될 수 있다. 또한, 구동 전극(TE)과 더미 패턴(DE) 사이와 감지 전극(RE)과 더미 패턴(DE) 사이에도 역시 갭이 형성될 수 있다.
제1 연결부(BE1)의 일 측은 제1 터치 콘택홀(CNT1)들을 통해 제2 방향(Y축 방향)으로 인접한 구동 전극(TE)들 중 어느 한 구동 전극(TE)에 연결될 수 있다. 제1 연결부(BE1)의 타 측은 제1 터치 콘택홀(CNT1)들을 통해 제2 방향(Y축 방향)으로 인접한 구동 전극(TE)들 중 다른 구동 전극(TE)에 연결될 수 있다.
지문 센서 배선(FSL)들은 지문 센서 전극(FSE)들과 다른 층에 배치될 수 있다. 지문 센서 배선(FSL)의 일부는 제3 방향(Z축 방향)에서 지문 센서 전극(FSE)의 일부와 중첩할 수 있다. 지문 센서 배선(FSL)들 각각은 제3 방향(Z축 방향)에서 구동 전극(TE) 또는 감지 전극(RE)과 중첩할 수 있다. 지문 센서 배선(FSL)의 일 측은 제1 지문 콘택홀(FCNT1)들을 통해 지문 센서 전극(FSE)과 접속될 수 있다.
도 121은 도 119의 구동 전극, 감지 전극, 및 연결부의 일 예를 보여주는 단면도이다. 도 122는 도 120의 지문 센서 전극의 일 예를 보여주는 단면도이다. 도 121에는 도 119의 B-B’를 따라 절단한 표시 패널(300)의 단면의 일 예가 나타나 있다. 도 122에는 도 120의 BⅠ-BⅠ’를 따라 절단한 표시 패널(300)의 단면의 일 예가 나타나 있다.
도 121 및 도 122에 도시된 기판(SUB), 표시층(DISL), 및 발광 소자층(EML)은 도 15를 결부하여 설명한 바와 실질적으로 동일하므로, 기판(SUB), 표시층(DISL), 및 발광 소자층(EML)에 대한 설명은 생략한다.
도 121 및 도 122를 참조하면, 봉지층(TFEL) 상에는 센서 전극층(SENL)이 배치된다. 센서 전극층(SENL)은 제1 연결부(BE1)들, 지문 센서 배선(FSL)들, 구동 전극(TE)들, 감지 전극(RE)들, 및 지문 센서 전극(FSE)들을 포함할 수 있다.
봉지층(TFEL) 상에는 제3 버퍼막(BF3)이 배치될 수 있다. 제3 버퍼막(BF3)은 적어도 하나의 무기막을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제3 버퍼막(BF3)은 실리콘 나이트라이드층, 실리콘 옥시 나이트라이드층, 실리콘 옥사이드층, 티타늄옥사이드층, 및 알루미늄옥사이드층 중 하나 이상의 무기막이 교번하여 적층된 다중막으로 형성될 수 있다. 제3 버퍼막(BF3)은 생략될 수 있다.
제3 버퍼막(BF3) 상에는 제1 연결부(BE1)들과 지문 센서 배선(FSL)들이 배치될 수 있다. 제1 연결부(BE1)들과 지문 센서 배선(FSL)들 각각은 발광 영역들(RE, GE, BE)과 중첩하지 않으며, 제3 방향(Z축 방향)에서 뱅크(180)와 중첩할 수 있다. 제1 연결부(BE1)들과 지문 센서 배선(FSL)들 각각은 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 구리(Cu), 알루미늄(Al)의 단일층으로 형성되거나, 알루미늄과 티타늄의 적층 구조(Ti/Al/Ti), 알루미늄과 ITO의 적층 구조(ITO/Al/ITO), APC 합금, 및 APC 합금과 ITO의 적층 구조(ITO/APC/ITO)로 형성될 수 있다.
제1 연결부(BE1)들과 지문 센서 배선(FSL)들 상에는 제1 센서 절연막(TINS1)이 배치될 수 있다. 제1 센서 절연막(TINS1)은 무기막, 예를 들어 실리콘 나이트라이드층, 실리콘 옥시 나이트라이드층, 실리콘 옥사이드층, 티타늄옥사이드층, 또는 알루미늄옥사이드층으로 형성될 수 있다.
제1 센서 절연막(TNIS1) 상에는 구동 전극(TE)들, 감지 전극(RE)들, 및 지문 센서 전극(FSE)들이 배치될 수 있다. 구동 전극(TE)들, 감지 전극(RE)들, 및 지문 센서 전극(FSE)들 각각은 발광 영역들(RE, GE, BE)과 중첩하지 않으며, 제3 방향(Z축 방향)에서 뱅크(180)와 중첩할 수 있다. 구동 전극(TE)들, 감지 전극(RE)들, 및 지문 센서 전극(FSE)들 각각은 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 구리(Cu), 알루미늄(Al)의 단일층으로 형성되거나, 알루미늄과 티타늄의 적층 구조(Ti/Al/Ti), 알루미늄과 ITO의 적층 구조(ITO/Al/ITO), APC 합금, 및 APC 합금과 ITO의 적층 구조(ITO/APC/ITO)로 형성될 수 있다.
구동 전극(TE)은 제1 센서 절연막(TINS1)을 관통하여 제1 연결부(BE1)를 노출하는 제1 터치 콘택홀(TCNT1)을 통해 제1 연결부(BE1)에 접속될 수 있다. 지문 센서 전극(FSE)은 제1 센서 절연막(TINS1)을 관통하여 지문 센서 배선(FSL)을 노출하는 지문 콘택홀(FCNT)들을 통해 지문 센서 배선(FSL)과 접속될 수 있다.
지문 센서 전극(FSE)의 자기 정전 용량의 정전 용량 값은 구동 전극(TE)과 감지 전극(RE) 사이의 상호 정전 용량의 정전 용량 값에 비해 작다. 특히, 센서 전극층(SENL) 상에 편광 필름(PF)과 커버 윈도우(100)가 배치되므로, 도 124와 같이 사람의 지문의 마루(RID)에서 지문 센서 전극(FSE)의 자기 정전 용량의 정전 용량 값과 사람의 지문의 골(VLE)에서 지문 센서 전극(FSE)의 자기 정전 용량의 정전 용량 값 사이의 차이는 매우 작을 수 있다. 예를 들어, 사람의 지문의 마루(RID)과 골(VLE)에서 상기 정전 용량 값의 차이는 대략 0.2 내지 0.5 펨토 패럿(fF)일 수 있다. 센서 구동부(340)의 센싱 감도가 0.01 펨토 패럿(fF)인 경우, 센서 구동부(340)는 사람의 지문의 마루(RID)과 골(VLE)에서 상기 정전 용량 값의 차이룰 감지할 수 있다. 한편, 물체의 터치가 발생한 경우에 구동 전극(TE)과 감지 전극(RE) 사이의 상호 정전 용량의 정전 용량 값과 물체의 터치가 발생하지 않은 경우에 구동 전극(TE)과 감지 전극(RE) 사이의 상호 정전 용량의 정전 용량 값 사이의 차이는 대략 60 내지 80 펨토 패럿(fF)일 수 있다.
구동 전극(TE)들, 감지 전극(RE)들, 및 지문 센서 전극(FSE)들 상에는 제2 센서 절연막(TINS2)이 배치될 수 있다. 제2 센서 절연막(TINS2)은 무기막과 유기막 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 무기막은 실리콘 나이트라이드층, 실리콘 옥시 나이트라이드층, 실리콘 옥사이드층, 티타늄옥사이드층, 또는 알루미늄옥사이드층일 수 있다. 유기막은 아크릴 수지(acryl resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 페놀 수지(phenolic resin), 폴리아미드 수지(polyamide resin), 또는 폴리이미드 수지(polyimide resin)일 수 있다.
도 121 및 도 122와 같이, 지문 센서 전극(FSE)들을 구동 전극(TE)들 및 감지 전극(RE)들과 동일한 층에 배치하고 동일한 물질로 형성하며, 지문 센서 배선(FSL)들을 제1 연결부(BE1)들과 동일한 층에 배치하고 동일한 물질로 형성한다. 그러므로, 별도의 공정을 추가하지 않고 지문 센서 전극(FSE)들과 지문 센서 배선(FSL)들을 형성할 수 있다.
도 123은 도 120의 지문 센서 전극의 또 다른 예를 보여주는 단면도이다. 도 123에는 도 120의 BⅠ-BⅠ’를 따라 절단한 표시 패널(300)의 단면의 다른 예가 나타나 있다.
도 123의 실시예는 지문 센서 전극(FSE)들이 제2 센서 절연막(TINS2) 상에 배치되는 것에서 도 122의 실시예와 차이점이 있다.
도 123을 참조하면, 제1 센서 절연막(TNIS1) 상에는 구동 전극(TE)들, 감지 전극(RE)들, 및 차폐 전극(SHE)들이 배치될 수 있다. 구동 전극(TE)들, 감지 전극(RE)들, 및 차폐 전극(SHE)들 각각은 발광 영역들(RE, GE, BE)과 중첩하지 않으며, 제3 방향(Z축 방향)에서 뱅크(180)와 중첩할 수 있다. 구동 전극(TE)들, 감지 전극(RE)들, 및 차폐 전극(SHE)들 각각은 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 구리(Cu), 알루미늄(Al)의 단일층으로 형성되거나, 알루미늄과 티타늄의 적층 구조(Ti/Al/Ti), 알루미늄과 ITO의 적층 구조(ITO/Al/ITO), APC 합금, 및 APC 합금과 ITO의 적층 구조(ITO/APC/ITO)로 형성될 수 있다.
차폐 전극(SHE)들 각각은 전기적으로 플로팅(floating)될 수 있다. 또는, 차폐 전극(SHE)들 각각에는 접지 전압이 인가될 수 있다. 차폐 전극(SHE)들은 생략될 수 있다.
구동 전극(TE)들, 감지 전극(RE)들, 및 지문 센서 전극(FSE)들 상에는 제2 센서 절연막(TINS2)이 배치될 수 있다.
제2 센서 절연막(TINS2) 상에는 지문 센서 전극(FSE)이 배치될 수 있다. 도 124와 같이 사람의 지문의 마루(RID)과 골(VLE)에서 상기 정전 용량 값의 차이는 지문 센서 전극(FSE)과 사람의 손가락 사이의 거리가 가까울수록 커질 수 있다. 그러므로, 지문 센서 전극(FSE)이 제2 센서 절연막(TINS2) 상에 배치되는 경우, 사람의 지문의 마루(RID)과 골(VLE)에서 상기 정전 용량 값의 차이가 커질 수 있다. 그러므로, 사람의 지문 인식의 정확도를 높일 수 있다.
지문 센서 전극(FSE)들 각각은 발광 영역들(RE, GE, BE)과 중첩하지 않으며, 제3 방향(Z축 방향)에서 뱅크(180)와 중첩할 수 있다. 지문 센서 전극(FSE)은 제1 센서 절연막(TINS1)과 제2 센서 절연막(TINS2)을 관통하여 지문 센서 배선(FSL)을 노출하는 지문 콘택홀(FCNT)들을 통해 지문 센서 배선(FSL)과 접속될 수 있다. 지문 센서 전극(FSE)들 각각은 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 구리(Cu), 알루미늄(Al)의 단일층으로 형성되거나, 알루미늄과 티타늄의 적층 구조(Ti/Al/Ti), 알루미늄과 ITO의 적층 구조(ITO/Al/ITO), APC 합금, 및 APC 합금과 ITO의 적층 구조(ITO/APC/ITO)로 형성될 수 있다.
지문 센서 전극(FSE)은 제3 방향(Z축 방향)에서 차폐 전극(SHE)과 중첩할 수 있다. 이 경우, 차폐 전극(SHE)에 의해 지문 센서 전극(FSE)의 자기 정전 용량이 지문 센서 전극(FSE)에 인접한 감지 전극(RE)의 전압 변화에 의해 영향을 받는 것을 줄일 수 있다. 그러므로, 사람의 지문 인식의 정확도를 높일 수 있다.
도 125는 도 120의 지문 센서 전극의 또 다른 예를 보여주는 단면도이다.
도 125의 실시예는 기판(SUB)의 하면 상에 지문 인식 센서(810)가 추가되는 것에서 차이점이 있다.
도 125를 참조하면, 기판(SUB)의 하면 상에 지문 인식 센서(810)가 배치될 수 있다. 지문 인식 센서(810)는 접착 부재(811)를 통해 기판(SUB)의 하면에 부착될 수 있다. 지문 인식 센서(810)는 광학 방식의 지문 인식 센서이거나 초음파 방식의 지문 인식 센서일 수 있다. 지문 인식 센서(810)가 광학 방식의 지문 인식 센서인 경우, 접착 부재(811)는 투명 접착 필름(optically clear adhesive film)이나 투명 접착 레진(optically clear resin)과 같은 투명 접착 부재일 수 있다. 지문 인식 센서(810)가 초음파 방식의 지문 인식 센서인 경우, 접착 부재(811)는 압력 민감 점착제일 수 있다.
도 125와 같이, 기판(SUB)의 하면 상에 지문 인식 센서(810)가 배치되는 경우, 지문 센서 전극(FSE)들의 정전 용량을 자기 정전 용량 방식으로 감지하여 사람의 지문을 인식할 뿐만 아니라, 지문 인식 센서(810)를 이용하여 사람의 지문을 인식할 수 있다. 즉, 정전 용량 방식과 광학 방식 또는 초음파 방식을 모두 이용하여 사람의 지문을 인식할 수 있으므로, 사람의 지문 인식의 정확도를 높일 수 있다.
도 126은 도 117의 센서 전극층의 제1 센서 영역을 상세히 보여주는 레이 아웃도이다.
도 126의 실시예는 지문 센서 전극(FSE)들이 지문 구동 전극(FTE)들, 지문 감지 전극(FRE)들, 및 지문 연결부(FBE)들을 포함하고, 지문 감지 전극(FRE)들을 연결하는 제2 연결부(BE2)가 추가된 것에서 도 118의 실시예와 차이점이 있다.
도 126을 참조하면, 지문 구동 전극(FTE)들, 지문 감지 전극(FRE)들, 및 지문 연결부(FBE)들 각각은 평면 상 메쉬 구조 또는 그물망 구조로 형성될 수 있다. 지문 구동 전극(FTE)들, 지문 감지 전극(FRE)들, 및 지문 연결부(FBE)들 각각의 그물코(또는 그물 구멍)의 크기는 실질적으로 동일할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
지문 구동 전극(FTE)들과 지문 감지 전극(FRE)들이 그들의 교차부에서 전기적으로 분리되기 위해, 제2 방향(Y축 방향)으로 서로 인접한 지문 구동 전극(FTE)들은 지문 연결부(FBE)를 통해 연결될 수 있다. 지문 연결부(FBE)는 제2 방향(Y축 방향)으로 연장될 수 있다. 지문 연결부(FBE)는 지문 구동 전극(FTE)들 및 지문 감지 전극(FRE)들과 다른 층에 배치될 수 있다.
지문 구동 전극(FTE)들과 지문 감지 전극(FRE)들은 상호 정전 용량 방식으로 구동될 수 있다. 상호 정전 용량 방식에서는 지문 구동 전극(FTE)들에 인가되는 구동 신호에 의해 지문 구동 전극(FTE)들과 지문 감지 전극(FRE)들 사이의 상호 정전 용량(mutual capacitance)을 충전하고, 지문 감지 전극(FRE)들을 통해 상호 정전 용량에 충전된 전압의 변화량을 감지할 수 있다. 도 130과 같이 사람의 지문의 마루(RID)에서 지문 구동 전극(FTE)들과 지문 감지 전극(FRE)들 사이의 상호 정전 용량(FCm)의 정전 용량 값과 사람의 지문의 골(VLE)에서 지문 구동 전극(FTE)들과 지문 감지 전극(FRE)들 사이의 상호 정전 용량(FCm)의 정전 용량 값 사이의 차이를 감지함으로써, 사람의 지문을 인식할 수 있다.
서로 인접한 감지 전극(RE)들 중 어느 한 감지 전극(RE)에 의해 둘러싸인 지문 감지 전극(FRE)들 중 어느 한 지문 감지 전극(FRE)은 제2 연결부(BE2)를 통해 다른 감지 전극(RE)에 의해 둘러싸인 지문 감지 전극(FRE)들 중 어느 한 지문 감지 전극(FRE)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 연결부(BE2)는 제1 방향(X축 방향)으로 연장될 수 있다. 제2 연결부(BE2)는 구동 전극(TE)들 및 감지 전극(RE)들과 전기적으로 분리될 수 있다.
서로 인접한 감지 전극(RE)들 중 어느 한 감지 전극(RE)에 의해 둘러싸인 지문 구동 전극(FTE)들 중 어느 한 지문 구동 전극(FTE)은 제3 연결부(BE3)를 통해 다른 감지 전극(RE)에 의해 둘러싸인 지문 구동 전극(FTE)들 중 어느 한 지문 구동 전극(FTE)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제3 연결부(BE3)는 제2 방향(Y축 방향)으로 연장될 수 있다. 제3 연결부(BE3)는 구동 전극(TE)들 및 감지 전극(RE)들과 전기적으로 분리될 수 있다.
제2 연결부(BE2)는 터치 센서 영역(TSA)의 일 측, 예를 들어 터치 센서 영역(TSA)의 좌 측 또는 우 측에서 지문 감지 배선에 연결될 수 있다. 제3 연결부(BE3)는 터치 센서 영역(TSA)의 다른 일 측, 예를 들어 터치 센서 영역(TSA)의 하 측에서 지문 구동 배선에 연결될 수 있다. 지문 구동 배선과 지문 감지 배선은 도 117에 도시된 센서 패드들(TP1, TP2)에 연결될 수 있다. 그러므로, 지문 구동 배선과 지문 감지 배선은 도 4에 도시된 표시 회로 보드(310)의 센서 구동부(340)와 전기적으로 연결될 수 있다.
도 126과 같이, 지문 구동 전극(FTE)들과 지문 감지 전극(FRE)들은 구동 신호에 의해 지문 구동 전극(FTE)들과 지문 감지 전극(FRE)들 사이의 상호 정전 용량(mutual capacitance)을 충전하고, 지문 감지 전극(FRE)들을 통해 상호 정전 용량에 충전된 전압의 변화량을 감지하는 상호 정전 용량 방식으로 구동함으로써, 사람의 지문을 감지할 수 있다.
도 127은 도 126의 구동 전극들, 감지 전극들, 및 연결부의 일 예를 상세히 보여주는 레이 아웃도이다. 도 127에는 도 126의 L 영역의 확대 레이 아웃이 나타나 있다.
도 127의 실시예는 센서 전극층(SENL)이 제2 연결부(BE2)를 더 포함하는 것에서 도 119의 실시예와 차이점이 있다.
도 127을 참조하면, 제2 연결부(BE2)는 제1 서브 연결부(BE2-1)와 제2 서브 연결부(BE2-2)를 포함할 수 있다. 제1 서브 연결부(BE2-1)와 제2 서브 연결부(BE2-2) 각각은 평면 상 메쉬 구조 또는 그물망 구조로 형성될 수 있다. 이로 인해, 제1 서브 연결부(BE2-1)와 제2 서브 연결부(BE2-2) 각각은 제3 방향(Z축 방향)에서 발광 영역들(RE, GE, BE)과 중첩하지 않을 수 있다. 그러므로, 발광 영역들(RE, GE, BE)로부터 발광된 광이 제1 서브 연결부(BE2-1)와 제2 서브 연결부(BE2-2)에 의해 가려짐으로써, 광의 휘도가 감소되는 것을 방지할 수 있다.
제1 서브 연결부(BE2-1)는 감지 전극(RE)과 동일한 층에 형성되므로, 서로 떨어져 배치될 수 있다. 제1 서브 연결부(BE2-1)와 감지 전극(RE) 사이에는 갭(gap)이 형성될 수 있다. 제1 서브 연결부(BE2-1)의 일부는 제3 방향(Z축 방향)에서 제1 연결부(BE1)의 일부와 중첩할 수 있다.
제2 서브 연결부(BE2-2)의 일 측은 적어도 하나의 제2 터치 콘택홀(CNT2)을 통해 제1 방향(X축 방향)으로 인접한 제1 서브 연결부(BE2-1)들 중 어느 한 제1 서브 연결부(BE2-1)에 연결될 수 있다. 제2 서브 연결부(BE2-2)의 타 측은 적어도 하나의 제2 터치 콘택홀(CNT2)을 통해 제1 방향(X축 방향)으로 인접한 제1 서브 연결부(BE2-1)들 중 다른 제1 서브 연결부(BE2-1)에 연결될 수 있다.
도 127과 같이, 제2 연결부(BE2)로 인해 서로 인접한 감지 전극(RE)들 중 어느 한 감지 전극(RE)에 의해 둘러싸인 지문 감지 전극(FRE)들 중 어느 한 지문 감지 전극(FRE)은 다른 감지 전극(RE)에 의해 둘러싸인 지문 감지 전극(FRE)들 중 어느 한 지문 감지 전극(FRE)과 전기적으로 연결될 수 있다.
도 128은 도 126의 지문 구동 전극과 지문 감지 전극의 일 예를 상세히 보여주는 레이 아웃도이다. 도 128에는 도 126의 M 영역의 확대 레이 아웃이 나타나 있다.
도 128을 참조하면, 지문 구동 전극(FTE)들, 지문 감지 전극(FRE)들, 지문 연결부(FBE), 제2 연결부(BE2)들의 제1 서브 연결부(BE2-1)들, 및 제3 연결부(BE)들 각각은 평면 상 메쉬 구조 또는 그물망 구조로 형성될 수 있다. 이로 인해, 지문 구동 전극(FTE)들, 지문 감지 전극(FRE)들, 지문 연결부(FBE), 제2 연결부(BE2)들의 제1 서브 연결부(BE2-1)들, 및 제3 연결부(BE)들 각각은 제3 방향(Z축 방향)에서 발광 영역들(RE, GE, BE)과 중첩하지 않을 수 있다. 그러므로, 발광 영역들(RE, GE, BE)로부터 발광된 광이 지문 구동 전극(FTE)들, 지문 감지 전극(FRE)들, 지문 연결부(FBE), 제2 연결부(BE2)들의 제1 서브 연결부(BE2-1)들, 및 제3 연결부(BE)들에 의해 가려짐으로써, 광의 휘도가 감소되는 것을 방지할 수 있다.
지문 감지 전극(FRE)들과 지문 구동 전극(FTE)들은 동일한 층에 형성되므로, 서로 떨어져 배치될 수 있다. 또한, 제3 연결부(BE3)는 감지 전극(RE) 및 구동 전극(TE)과 동일한 층에 형성되므로, 서로 떨어져 배치될 수 있다. 지문 감지 전극(FRE)과 지문 구동 전극(FTE) 사이, 제3 연결부(BE)와 감지 전극(RE) 사이, 및 제3 연결부(BE)와 구동 전극(TE) 사이에는 갭이 형성될 수 있다. 지문 감지 전극(FRE)의 일부는 제3 방향(Z축 방향)에서 지문 연결부(FBE)의 일부와 중첩할 수 있다.
지문 연결부(FBE)의 일 측은 적어도 하나의 제2 지문 콘택홀(FCNT2)을 통해 지문 구동 전극(FTE)들 중 어느 한 지문 구동 전극(FTE)에 연결될 수 있다. 지문 연결부(FBE)의 타 측은 적어도 하나의 제2 지문 콘택홀(FCNT2)을 통해 지문 구동 전극(FTE)들 중 다른 지문 구동 전극(FTE)에 연결될 수 있다.
도 128과 같이, 지문 연결부(FBE)로 인해 지문 구동 전극(FTE)들과 지문 감지 전극(FRE)들은 그들의 교차부에서 전기적으로 분리되어 서로 교차할 수 있으므로, 지문 구동 전극(FTE)들과 지문 감지 전극(FRE)들 사이에는 상호 정전 용량이 형성될 수 있다.
또한, 제3 연결부(BE3)로 인해 서로 인접한 감지 전극(RE)들 중 어느 한 감지 전극(RE)에 의해 둘러싸인 지문 구동 전극(FTE)들 중 어느 한 지문 구동 전극(FTE)은 다른 감지 전극(RE)에 의해 둘러싸인 지문 구동 전극(FTE)들 중 어느 한 지문 구동 전극(FTE)과 전기적으로 연결될 수 있다.
도 129는 도 128의 지문 구동 전극, 지문 감지 전극, 및 지문 연결부의 일 예를 보여주는 단면도이다. 도 129에는 도 128의 BⅡ-BⅡ’를 따라 절단한 표시 패널(300)의 단면이 나타나 있다.
도 129의 실시예는 지문 연결부(FBE)가 제3 버퍼막(BF3) 상에 추가로 배치되고, 지문 센서 전극(FSE) 대신에 지문 구동 전극(FTE)들과 지문 감지 전극(FRE)들이 제1 센서 절연막(TINS1) 상에 배치되는 것에서 도 122의 실시예와 차이점이 있다.
도 129를 참조하면, 제3 버퍼막(BF3) 상에는 지문 연결부(FBE)들이 배치될 수 있다. 도 129에 도시하지 않았지만, 제2 연결부(BE2)의 제2 서브 연결부(BE2-2)가 제3 버퍼막(BF3) 상에 배치될 수 있다. 지문 연결부(FBE)들과 제2 연결부(BE2)의 제2 서브 연결부(BE2-2)는 발광 영역들(RE, GE, BE)과 중첩하지 않으며, 제3 방향(Z축 방향)에서 뱅크(180)와 중첩할 수 있다. 지문 연결부(FBE)들과 제2 연결부(BE2)의 제2 서브 연결부(BE2-2)는 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 구리(Cu), 알루미늄(Al)의 단일층으로 형성되거나, 알루미늄과 티타늄의 적층 구조(Ti/Al/Ti), 알루미늄과 ITO의 적층 구조(ITO/Al/ITO), APC 합금, 및 APC 합금과 ITO의 적층 구조(ITO/APC/ITO)로 형성될 수 있다.
지문 연결부(FBE)들과 제2 연결부(BE2)의 제2 서브 연결부(BE2-2) 상에는 제1 센서 절연막(TINS1)이 배치될 수 있다.
제1 센서 절연막(TINS1) 상에는 지문 구동 전극(FTE)들과 지문 감지 전극(FRE)들이 배치될 수 있다. 도 129에 도시하지 않았지만, 제2 연결부(BE2)의 제1 서브 연결부(BE2-1)와 제3 연결부(BE3)가 제1 센서 절연막(TINS1) 상에 배치될 수 있다. 지문 구동 전극(FTE)들, 지문 감지 전극(FRE)들, 제2 연결부(BE2)의 제1 서브 연결부(BE2-1), 및 제3 연결부(BE3) 각각은 발광 영역들(RE, GE, BE)과 중첩하지 않으며, 제3 방향(Z축 방향)에서 뱅크(180)와 중첩할 수 있다. 지문 구동 전극(FTE)들, 지문 감지 전극(FRE)들, 제2 연결부(BE2)의 제1 서브 연결부(BE2-1), 및 제3 연결부(BE3) 각각은 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 구리(Cu), 알루미늄(Al)의 단일층으로 형성되거나, 알루미늄과 티타늄의 적층 구조(Ti/Al/Ti), 알루미늄과 ITO의 적층 구조(ITO/Al/ITO), APC 합금, 및 APC 합금과 ITO의 적층 구조(ITO/APC/ITO)로 형성될 수 있다.
지문 구동 전극(FTE)은 제1 센서 절연막(TINS1)을 관통하여 지문 연결부(FBE)를 노출하는 제2 지문 콘택홀(FCNT2)을 통해 지문 연결부(FBE)에 접속될 수 있다.
지문 구동 전극(FTE)들과 지문 감지 전극(FRE)들 사이의 상호 정전 용량의 정전 용량 값은 구동 전극(TE)과 감지 전극(RE) 사이의 상호 정전 용량의 정전 용량 값에 비해 작다. 특히, 센서 전극층(SENL) 상에 편광 필름(PF)과 커버 윈도우(100)가 배치되므로, 도 130과 같이 사람의 지문의 마루(RID)에서 지문 구동 전극(FTE)들과 지문 감지 전극(FRE)들 사이의 상호 정전 용량(FCm)의 정전 용량 값과 사람의 지문의 골(VLE)에서 지문 구동 전극(FTE)들과 지문 감지 전극(FRE)들 사이의 상호 정전 용량(FCm)의 정전 용량 값 사이의 차이는 매우 작을 수 있다. 예를 들어, 사람의 지문의 마루(RID)와 골(VLE)에서 상기 정전 용량 값의 차이는 대략 0.2 내지 0.5 펨토 패럿(fF)일 수 있다. 센서 구동부(340)의 센싱 감도가 0.01 펨토 패럿(fF)인 경우, 센서 구동부(340)는 사람의 지문의 마루(RID)와 골(VLE)에서 상기 정전 용량 값의 차이를 감지할 수 있다. 한편, 물체의 터치가 발생한 경우에 구동 전극(TE)과 감지 전극(RE) 사이의 상호 정전 용량의 정전 용량 값과 물체의 터치가 발생하지 않은 경우에 구동 전극(TE)과 감지 전극(RE) 사이의 상호 정전 용량의 정전 용량 값 사이의 차이는 대략 60 내지 80 펨토 패럿(fF)일 수 있다.
지문 구동 전극(FTE)들, 지문 감지 전극(FRE)들, 제2 연결부(BE2)의 제1 서브 연결부(BE2-1), 및 제3 연결부(BE3) 상에는 제2 센서 절연막(TINS2)이 배치될 수 있다.
도 129와 같이, 지문 구동 전극(FTE)들, 지문 감지 전극(FRE)들, 제2 연결부(BE2)의 제1 서브 연결부(BE2-1), 및 제3 연결부(BE3)를 구동 전극(TE)들 및 감지 전극(RE)들과 동일한 층에 배치하고 동일한 물질로 형성하며, 지문 연결부(FBE)들과 제2 연결부(BE2)의 제2 서브 연결부(BE2-2)를 제1 연결부(BE1)들과 동일한 층에 배치하고 동일한 물질로 형성한다. 그러므로, 별도의 공정을 추가하지 않고 지문 구동 전극(FTE)들, 지문 감지 전극(FRE)들, 지문 연결부(FBE)들, 제2 연결부(BE2)의 제1 서브 연결부(BE2-1)와 제2 서브 연결부(BE2-2), 및 제3 연결부(BE3)을 형성할 수 있다.
도 131은 일 실시예에 따른 표시 패널의 센서 전극층을 보여주는 레이 아웃도이다.
도 131의 실시예는 터치 센서 영역(TSA)의 제1 센서 영역(SA1)들 각각은 지문 센서 전극(FSE)들을 포함하고, 제2 센서 영역(SA2)들 각각은 구동 전극(TE)들과 감지 전극(RE)들을 포함하는 것에서 도 117의 실시예와 차이점이 있다.
도 131을 참조하면, 터치 센서 영역(TSA)은 복수의 제1 센서 영역(SA1)들과 제2 센서 영역(SA2)을 포함할 수 있다. 제2 센서 영역(SA2)은 터치 센서 영역(TSA)에서 복수의 제1 센서 영역(SA1)들을 제외한 영역일 수 있다. 복수의 제1 센서 영역(SA1)들 각각은 제2 센서 영역(SA2)에 의해 둘러싸일 수 있다. 복수의 제1 센서 영역(SA1)들의 총 면적은 복수의 제2 센서 영역(SA2)들의 총 면적보다 작거나 제2 센서 영역(SA2)의 면적과 실질적으로 동일할 수 있다.
복수의 제1 센서 영역(SA1)들 각각은 지문 센서 전극(FSE)들을 포함하고, 복수의 제2 센서 영역(SA2)들 각각은 구동 전극(TE)들, 감지 전극(RE)들, 제1 연결부(BE1), 및 더미 패턴(DE)들을 포함할 수 있다. 지문 센서 전극(FSE)들 각각의 면적은 구동 전극(TE)들 각각의 면적, 감지 전극(RE)들 각각의 면적, 또는 더미 패턴(DE)들 각각의 면적보다 작을 수 있다. 예를 들어, 구동 전극(TE)의 제1 방향(X축 방향)의 최대 길이와 제2 방향(Y축 방향)의 최대 길이는 대략 4㎜일 수 있다. 또한, 감지 전극(RE)의 제1 방향(X축 방향)의 최대 길이와 제2 방향(Y축 방향)의 최대 길이는 대략 4㎜일 수 있다. 이에 비해, 사람의 지문의 마루와 마루 사이의 간격은 대략 100~200㎛이므로, 지문 센서 전극(FSE)의 제1 방향(X축 방향)의 최대 길이와 제2 방향(Y축 방향)의 최대 길이는 대략 100~150㎛일 수 있다.
도 131과 같이, 터치 센서 영역(TSA)은 구동 전극(TE)들과 감지 전극(RE)들이 배치되는 제2 센서 영역(SA2)뿐만 아니라, 지문 센서 전극(FSE)들이 배치되는 제1 센서 영역(SA1)들을 포함한다. 그러므로, 구동 전극(TE)들과 감지 전극(RE)들 사이의 상호 정전 용량을 이용하여 물체의 터치를 감지할 수 있을 뿐만 아니라, 지문 센서 전극(FSE)들의 정전 용량을 이용하여 사람의 지문을 감지할 수 있다.
도 132는 도 131의 제1 센서 영역의 지문 센서 전극들의 일 예를 상세히 보여주는 레이 아웃도이다.
도 132의 실시예는 제1 센서 영역(SA1)이 지문 센서 전극(FSE)들을 포함하고, 구동 전극(TE)들, 감지 전극(RE)들, 제1 연결부(BE1)들, 및 더미 패턴(DE)들을 포함하지 않는 것에서 도 118의 실시예와 차이점이 있다.
도 132를 참조하면, 지문 센서 전극(FSE)들 각각은 평면 상 메쉬 구조 또는 그물망 구조로 형성될 수 있다. 지문 센서 전극(FSE)들 각각의 그물코(또는 그물 구멍)의 크기는 실질적으로 동일할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 도 132에서는 설명의 편의를 위해 제1 센서 영역(SA)의 16 개의 지문 센서 전극(FSE)들을 예시하였다.
지문 센서 전극(FSE)들은 지문 센서 배선(FSL)들에 일대일로 연결될 수 있다. 지문 센서 전극(FSE)들 각각은 하나의 지문 센서 배선(FSL)에 연결될 수 있다. 지문 센서 전극(FSE)은 자기 정전 용량 방식으로 구동될 수 있다. 자기 정전 용량 방식에서는 지문 센서 배선(FSL)을 통해 인가되는 구동 신호에 의해 지문 센서 전극(FSE)의 자기 정전 용량(self-capacitance)을 충전하고, 자기 정전 용량에 충전된 전압의 변화량을 감지할 수 있다. 센서 구동부(340)는 도 124와 같이 사람의 지문의 마루(RID)에서 지문 센서 전극(FSE)의 자기 정전 용량의 정전 용량 값과 사람의 지문의 골(VLE)에서 지문 센서 전극(FSE)의 자기 정전 용량의 정전 용량 값 사이의 차이를 감지함으로써, 사람의 지문을 인식할 수 있다.
지문 센서 배선(FSL)들은 제2 방향(Y축 방향)으로 연장될 수 있다. 지문 센서 배선(FSL)들은 제1 방향(X축 방향)으로 배치될 수 있다. 지문 센서 배선(FSL)들은 서로 전기적으로 분리될 수 있다.
또한, 지문 센서 배선(FSL)들은 도 120 및 도 122와 같이 지문 센서 전극(FSE)들과 다른 층에 배치될 수 있다. 지문 센서 배선(FSL)의 일부는 제3 방향(Z축 방향)에서 지문 센서 전극(FSE)의 일부와 중첩할 수 있다. 지문 센서 배선(FSL)들 각각은 제3 방향(Z축 방향)에서 구동 전극(TE) 또는 감지 전극(RE)과 중첩할 수 있다. 지문 센서 배선(FSL)의 일 측은 제1 지문 콘택홀(FCNT1)들을 통해 지문 센서 전극(FSE)과 접속될 수 있다.
지문 센서 배선(FSL)들은 도 117에 도시된 센서 패드들(TP1, TP2)에 연결될 수 있다. 그러므로, 지문 센서 배선(FSL)들은 도 4에 도시된 표시 회로 보드(310)의 센서 구동부(340)와 전기적으로 연결될 수 있다.
도 132와 같이, 지문 센서 전극(FSE)들 각각은 지문 센서 배선(FSL)을 통해 인가되는 구동 신호에 의해 지문 센서 전극(FSE)의 자기 정전 용량(self-capacitance)을 충전하고, 자기 정전 용량에 충전된 전압의 변화량을 감지하는 자기 정전 용량 방식으로 구동함으로써, 사람의 지문을 감지할 수 있다.
도 133은 도 131의 제1 센서 영역의 지문 센서 전극들의 또 다른 예를 상세히 보여주는 레이 아웃도이다.
도 133의 실시예는 제1 센서 영역(SA1)이 지문 구동 전극(FTE)들, 지문 감지 전극(FRE)들, 및 지문 연결부(FBE)들을 포함하고, 구동 전극(TE)들, 감지 전극(RE)들, 제1 연결부(BE1)들, 및 더미 패턴(DE)들을 포함하지 않는 것에서 도 126의 실시예와 차이점이 있다.
도 133을 참조하면, 지문 구동 전극(FTE)들, 지문 감지 전극(FRE)들, 및 지문 연결부(FBE)들 각각은 평면 상 메쉬 구조 또는 그물망 구조로 형성될 수 있다. 지문 구동 전극(FTE)들, 지문 감지 전극(FRE)들, 및 지문 연결부(FBE)들 각각의 그물코(또는 그물 구멍)의 크기는 실질적으로 동일할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 도 133에서는 설명의 편의를 위해 제1 센서 영역(SA1)의 4 개의 지문 구동 전극(FTE)들과 4 개의 지문 감지 전극(FRE)들을 예시하였다.
지문 감지 전극(FRE)들은 제1 방향(X축 방향)에서 전기적으로 연결될 수 있다. 지문 감지 전극(FRE)들은 제1 방향(X축 방향)으로 연장될 수 있다. 지문 감지 전극(FRE)들은 제2 방향(Y축 방향)으로 배치될 수 있다.
지문 구동 전극(FTE)들은 제2 방향(Y축 방향)에서 전기적으로 연결될 수 있다. 지문 감지 전극(FRE)들은 제2 방향(Y축 방향)으로 연장될 수 있다. 지문 구동 전극(FTE)들은 제1 방향(X축 방향)으로 배치될 수 있다.
지문 구동 전극(FTE)들과 지문 감지 전극(FRE)들이 그들의 교차부에서 전기적으로 분리되기 위해, 제2 방향(Y축 방향)으로 서로 인접한 지문 구동 전극(FTE)들은 지문 연결부(FBE)를 통해 연결될 수 있다. 지문 연결부(FBE)는 제2 방향(Y축 방향)으로 연장될 수 있다. 지문 연결부(FBE)는 지문 구동 전극(FTE)들 및 지문 감지 전극(FRE)들과 다른 층에 배치될 수 있다.
지문 구동 전극(FTE)들과 지문 감지 전극(FRE)들은 상호 정전 용량 방식으로 구동될 수 있다. 상호 정전 용량 방식에서는 지문 구동 전극(FTE)들에 인가되는 구동 신호에 의해 지문 구동 전극(FTE)들과 지문 감지 전극(FRE)들 사이의 상호 정전 용량(mutual capacitance)을 충전하고, 지문 감지 전극(FRE)들을 통해 상호 정전 용량에 충전된 전압의 변화량을 감지할 수 있다. 도 130과 같이 사람의 지문의 마루(RID)에서 지문 구동 전극(FTE)들과 지문 감지 전극(FRE)들 사이의 상호 정전 용량(FCm)의 정전 용량 값과 사람의 지문의 골(VLE)에서 지문 구동 전극(FTE)들과 지문 감지 전극(FRE)들 사이의 상호 정전 용량(FCm)의 정전 용량 값 사이의 차이를 감지함으로써, 사람의 지문을 인식할 수 있다.
제2 방향(Y축 방향)에서 전기적으로 연결된 지문 구동 전극(FTE)들의 일 측에 배치되는 지문 구동 전극(FTE)은 지문 구동 배선(FTL)에 연결될 수 있다. 지문 구동 배선(FTL)들은 제2 방향(Y축 방향)으로 연장될 수 있다. 지문 구동 배선(FTL)들은 제1 방향(X축 방향)으로 배치될 수 있다. 지문 구동 배선(FTL)들은 서로 전기적으로 분리될 수 있다.
제1 방향(X축 방향)에서 지문 감지 전극(FRE)들의 일 측에 배치되는 지문 감지 전극(FRE)은 지문 감지 배선(FRL)에 연결될 수 있다. 지문 감지 배선(FRL)들은 제2 방향(Y축 방향)으로 연장될 수 있다. 지문 감지 배선(FRL)들은 제1 방향(X축 방향)으로 배치될 수 있다. 지문 감지 배선(FRL)들은 서로 전기적으로 분리될 수 있다.
지문 구동 배선(FTL)들은 지문 구동 전극(FTE)들과 다른 층에 배치될 수 있다. 지문 구동 배선(FTL)의 일부는 제3 방향(Z축 방향)에서 지문 구동 전극(FTE)의 일부와 중첩할 수 있다. 지문 구동 배선(FTL)은 적어도 하나의 제3 지문 콘택홀을 통해 지문 구동 전극(FTE)과 접속될 수 있다.
지문 감지 배선(FRL)들은 지문 감지 전극(FRE)들과 다른 층에 배치될 수 있다. 지문 감지 배선(FRL)의 일부는 제3 방향(Z축 방향)에서 지문 감지 전극(FRE)의 일부와 중첩할 수 있다. 지문 구동 배선(FTL)은 적어도 하나의 제3 지문 콘택홀을 통해 지문 감지 전극(FRE)과 접속될 수 있다.
지문 구동 배선(FTL)들과 지문 감지 배선(FRL)들은 도 117에 도시된 센서 패드들(TP1, TP2)에 연결될 수 있다. 그러므로, 지문 센서 배선(FSL)들은 도 4에 도시된 표시 회로 보드(310)의 센서 구동부(340)와 전기적으로 연결될 수 있다.
도 133과 같이, 지문 구동 전극(FTE)들과 지문 감지 전극(FRE)들은 구동 신호에 의해 지문 구동 전극(FTE)들과 지문 감지 전극(FRE)들 사이의 상호 정전 용량(mutual capacitance)을 충전하고, 지문 감지 전극(FRE)들을 통해 상호 정전 용량에 충전된 전압의 변화량을 감지하는 상호 정전 용량 방식으로 구동함으로써, 사람의 지문을 감지할 수 있다.
도 134a와 도 134b는 도 131의 제1 센서 영역의 지문 센서 전극들의 또 다른 예를 상세히 보여주는 레이 아웃도이다. 도 135a와 도 135b는 도 134a와 도 134b의 지문 구동 전극과 지문 감지 전극의 일 예를 상세히 보여주는 레이 아웃도이다.
도 134a 및 도 135a에서는 설명의 편의를 위해 지문 감지 전극(FRE)들을 생략하고 지문 구동 전극(FTE)들을 도시하였으며, 도 134b 및 도 135b에서는 설명의 편의를 위해 지문 구동 전극(FTE)들을 생략하고 지문 감지 전극(FRE)들을 도시하였다.
도 134a, 도 134b, 도 135a, 및 도 135b의 실시예는 제1 센서 영역(SA1)이 지문 구동 전극(FTE)들과 지문 감지 전극(FRE)들을 포함하고, 구동 전극(TE)들, 감지 전극(RE)들, 제1 연결부(BE1)들, 및 더미 패턴(DE)들을 포함하지 않는 것에서 도 126의 실시예와 차이점이 있다.
도 134a, 도 134b, 도 135a, 및 도 135b를 참조하면, 지문 구동 전극(FTE)들과 지문 감지 전극(FRE)들은 제3 방향(Z축 방향)에서 완전히 중첩할 수 있다. 그러므로, 도 134a, 도 134b, 도 135a, 및 도 135b에는 지문 구동 전극(FTE)들 상에 배치되는 지문 감지 전극(FRE)들만이 도시되어 있다.
지문 구동 전극(FTE)들과 지문 감지 전극(FRE)들 각각은 평면 상 메쉬 구조 또는 그물망 구조로 형성될 수 있다. 지문 구동 전극(FTE)들과 지문 감지 전극(FRE)들 각각의 그물코(또는 그물 구멍)의 크기는 실질적으로 동일할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
도 133에서는 설명의 편의를 위해 제1 센서 영역(SA1)의 4 개의 지문 구동 전극(FTE)들과 4 개의 지문 감지 전극(FRE)들을 예시하였다.
지문 구동 전극(FTE)들은 지문 감지 전극(FRE)들과 다른 층에 배치될 수 있다. 지문 구동 전극(FTE)들은 제3 방향(Z축 방향)에서 지문 감지 전극(FRE)들과 중첩할 수 있다. 지문 구동 전극(FTE)들과 지문 감지 전극(FRE)들 사이에는 상호 정전 용량이 형성될 수 있다. 상호 정전 용량 방식에서는 지문 구동 전극(FTE)들에 인가되는 구동 신호에 의해 지문 구동 전극(FTE)들과 지문 감지 전극(FRE)들 사이의 상호 정전 용량(mutual capacitance)을 충전하고, 지문 감지 전극(FRE)들을 통해 상호 정전 용량에 충전된 전압의 변화량을 감지할 수 있다. 도 130과 같이 사람의 지문의 마루(RID)에서 지문 구동 전극(FTE)들과 지문 감지 전극(FRE)들 사이의 상호 정전 용량(FCm)의 정전 용량 값과 사람의 지문의 골(VLE)에서 지문 구동 전극(FTE)들과 지문 감지 전극(FRE)들 사이의 상호 정전 용량(FCm)의 정전 용량 값 사이의 차이를 감지함으로써, 사람의 지문을 인식할 수 있다.
제1 방향(X축 방향) 또는 제2 방향(Y축 방향)에서 전기적으로 연결된 지문 구동 전극(FTE)들의 일 측에 배치되는 지문 구동 전극(FTE)은 지문 구동 배선(FTL)에 연결될 수 있다. 지문 구동 배선(FTL)들은 제2 방향(Y축 방향)으로 연장될 수 있다. 지문 구동 배선(FTL)들은 제1 방향(X축 방향)으로 배치될 수 있다. 지문 구동 배선(FTL)들은 서로 전기적으로 분리될 수 있다.
제1 방향(X축 방향) 또는 제2 방향(Y축 방향)에서 전기적으로 연결된 지문 감지 전극(FRE)들의 일 측에 배치되는 지문 감지 전극(FRE)은 지문 감지 배선(FRL)에 연결될 수 있다. 지문 감지 배선(FRL)들은 제2 방향(Y축 방향)으로 연장될 수 있다. 지문 감지 배선(FRL)들은 제1 방향(X축 방향)으로 배치될 수 있다. 지문 감지 배선(FRL)들은 서로 전기적으로 분리될 수 있다.
지문 구동 배선(FTL)들은 지문 구동 전극(FTE)들과 동일한 층에 배치되고, 지문 감지 전극(FRE)들 및 지문 감지 배선(FRL)들과 다른 층에 배치될 수 있다. 지문 감지 배선(FRL)들은 지문 감지 전극(FRE)들과 동일한 층에 배치되고, 지문 구동 전극(FTE)들 및 지문 구동 배선(FTL)들과 다른 층에 배치될 수 있다.
지문 구동 배선(FTL)들은 제3 방향(Z축 방향)에서 지문 감지 배선(FRL)들과 중첩할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 지문 구동 배선(FTL)들은 제3 방향(Z축 방향)에서 지문 감지 배선(FRL)들과 중첩하지 않을 수 있다.
지문 구동 배선(FTL)들과 지문 감지 배선(FRL)들은 도 117에 도시된 센서 패드들(TP1, TP2)에 연결될 수 있다. 그러므로, 지문 센서 배선(FSL)들은 도 4에 도시된 표시 회로 보드(310)의 센서 구동부(340)와 전기적으로 연결될 수 있다.
도 134a, 도 134b, 도 135a, 및 도 135b와 같이, 지문 구동 전극(FTE)들과 지문 감지 전극(FRE)들은 구동 신호에 의해 지문 구동 전극(FTE)들과 지문 감지 전극(FRE)들 사이의 상호 정전 용량(mutual capacitance)을 충전하고, 지문 감지 전극(FRE)들을 통해 상호 정전 용량에 충전된 전압의 변화량을 감지하는 상호 정전 용량 방식으로 구동함으로써, 사람의 지문을 감지할 수 있다.
도 136은 도 135의 지문 구동 전극과 지문 감지 전극의 일 예를 보여주는 단면도이다. 도 136에는 도 135의 BⅢ-BⅢ’를 따라 절단한 표시 패널(300)의 단면이 나타나 있다.
도 136의 실시예는 제3 버퍼막(BF3) 상에 지문 구동 전극(FTE)들이 배치되고, 제1 센서 절연막(TINS1) 상에 지문 감지 전극(FRE)들이 배치되는 것에서 도 122의 실시예와 차이점이 잇다.
도 136을 참조하면, 제3 버퍼막(BF3) 상에는 지문 구동 전극(FTE)들이 배치될 수 있다. 도 136에는 도시하지 않았지만, 지문 구동 배선(FTL)들이 제3 버퍼막(BF3) 상에 배치될 수 있다. 지문 구동 전극(FTE)들과 지문 구동 배선(FTL)들은 발광 영역들(RE, GE, BE)과 중첩하지 않으며, 제3 방향(Z축 방향)에서 뱅크(180)와 중첩할 수 있다. 지문 구동 전극(FTE)들과 지문 구동 배선(FTL)들은 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 구리(Cu), 알루미늄(Al)의 단일층으로 형성되거나, 알루미늄과 티타늄의 적층 구조(Ti/Al/Ti), 알루미늄과 ITO의 적층 구조(ITO/Al/ITO), APC 합금, 및 APC 합금과 ITO의 적층 구조(ITO/APC/ITO)로 형성될 수 있다.
지문 구동 전극(FTE)들과 지문 구동 배선(FTL)들 상에는 제1 센서 절연막(TINS1)이 배치될 수 있다.
제1 센서 절연막(TINS1) 상에는 지문 감지 전극(FRE)들이 배치될 수 있다. 도 136에 도시하지 않았지만, 지문 감지 배선(FRL)들이 제1 센서 절연막(TINS1) 상에 배치될 수 있다. 지문 감지 전극(FRE)들과 지문 감지 배선(FRL)들 각각은 발광 영역들(RE, GE, BE)과 중첩하지 않으며, 제3 방향(Z축 방향)에서 뱅크(180)와 중첩할 수 있다. 지문 감지 전극(FRE)들과 지문 감지 배선(FRL)들 각각은 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 구리(Cu), 알루미늄(Al)의 단일층으로 형성되거나, 알루미늄과 티타늄의 적층 구조(Ti/Al/Ti), 알루미늄과 ITO의 적층 구조(ITO/Al/ITO), APC 합금, 및 APC 합금과 ITO의 적층 구조(ITO/APC/ITO)로 형성될 수 있다.
지문 감지 전극(FRE)들과 지문 감지 배선(FRL)들 상에는 제2 센서 절연막(TINS2)이 배치될 수 있다.
도 136과 같이, 지문 구동 전극(FTE)들은 제3 방향(Z축 방향)에서 지문 감지 전극(FRE)들과 각각 중첩할 수 있다. 지문 구동 전극(FTE)들과 지문 감지 전극(FRE)들 사이에는 상호 정전 용량이 형성될 수 있다. 지문 구동 전극(FTE)들과 지문 감지 전극(FRE)들은 구동 신호에 의해 지문 구동 전극(FTE)들과 지문 감지 전극(FRE)들 사이의 상호 정전 용량(mutual capacitance)을 충전하고, 지문 감지 전극(FRE)들을 통해 상호 정전 용량에 충전된 전압의 변화량을 감지하는 상호 정전 용량 방식으로 구동함으로써, 사람의 지문을 감지할 수 있다.
도 137은 도 131의 제1 센서 영역의 지문 센서 전극들의 또 다른 예를 상세히 보여주는 레이 아웃도이다. 도 138은 도 137의 지문 구동 전극과 지문 감지 전극의 일 예를 상세히 보여주는 레이 아웃도이다.
도 137 및 도 138의 실시예는 지문 구동 전극(FTE)과 지문 감지 전극(FRE)이 복수 회 교차하는 것에서 도 134 및 도 135의 실시예와 차이점이 있다.
도 137 및 도 138을 참조하면, 지문 구동 전극(FTE)들 각각은 제8 방향(DR8)으로 연장되는 제1 메쉬 배선(MSL1)들과 제8 방향(DR8)과 교차하는 제9 방향(DR9)으로 연장되는 제2 메쉬 배선(MSL2)들을 포함한다. 제1 메쉬 배선(MSL1)들은 제9 방향(DR9)으로 배치되며, 제2 메쉬 배선(MSL2)들은 제8 방향(DR8)으로 배치될 수 있다. 제8 방향(DR8)은 제1 방향(X축 방향)과 제2 방향(Y축 방향) 사이의 방향을 가리키고, 제9 방향(DR9)은 제8 방향(DR8)과 교차하는 방향을 가리킬 수 있다. 예를 들어, 제9 방향(DR9)은 제8 방향(DR8)과 직교하는 방향일 수 있다. 지문 구동 전극(FTE)들 각각은 제1 메쉬 배선(MSL1)들과 제2 메쉬 배선(MSL2)들의 교차에 의해 평면 상 메쉬 구조 또는 그물망 구조로 형성될 수 있다.
지문 감지 전극(FRE)들 각각은 제8 방향(DR8)으로 연장되는 제3 메쉬 배선(MSL3)들과 제9 방향(DR9)으로 연장되는 제4 메쉬 배선(MSL4)들을 포함한다. 제3 메쉬 배선(MSL3)들은 제9 방향(DR9)으로 배치되고, 제4 메쉬 배선(MSL4)들은 제8 방향(DR8)으로 배치될 수 있다. 지문 감지 전극(FRE)들 각각은 제3 메쉬 배선(MSL3)들과 제4 메쉬 배선(MSL4)들의 교차에 의해 평면 상 메쉬 구조 또는 그물망 구조로 형성될 수 있다.
제3 메쉬 배선(MSL3)은 제9 방향(DR9)에서 인접하는 제1 메쉬 배선(MSL1)들 사이에 배치될 수 있다. 제3 메쉬 배선(MSL3)은 제2 메쉬 배선(MSL2)들과 교차할 수 있다.
제4 메쉬 배선(MSL4)은 제8 방향(DR8)에서 인접하는 제2 메쉬 배선(MSL2)들 사이에 배치될 수 있다. 제4 메쉬 배선(MSL4)은 제1 메쉬 배선(MSL1)들과 교차할 수 있다.
도 134 및 도 135와 같이 지문 구동 전극(FTE)들과 지문 감지 전극(FRE)들이 제3 방향(Z축 방향)에서 완전히 중첩되는 경우, 지문 구동 전극(FTE)들과 지문 감지 전극(FRE)들 사이의 상호 정전 용량이 지문 감지 전극(FRE)들에 의해 차단될 수 있다. 이로 인해, 사람의 지문의 마루(RID)에서 지문 구동 전극(FTE)들과 지문 감지 전극(FRE)들 사이의 상호 정전 용량(FCm)의 정전 용량 값과 사람의 지문의 골(VLE)에서 지문 구동 전극(FTE)들과 지문 감지 전극(FRE)들 사이의 상호 정전 용량(FCm)의 정전 용량 값 사이의 차이가 작을 수 있다.
하지만, 도 137 및 도 138과 같이 지문 구동 전극(FTE)들의 메쉬 배선들(MSL1, MSL2)과 지문 감지 전극(FRE)들의 메쉬 배선들(MSL3, MSL4)이 복수 회 교차하는 경우, 지문 구동 전극(FTE)들과 지문 감지 전극(FRE)들 사이의 상호 정전 용량이 지문 감지 전극(FRE)들에 의해 차단되지 않을 수 있다. 그러므로, 사람의 지문의 마루(RID)에서 지문 구동 전극(FTE)들과 지문 감지 전극(FRE)들 사이의 상호 정전 용량(FCm)의 정전 용량 값과 사람의 지문의 골(VLE)에서 지문 구동 전극(FTE)들과 지문 감지 전극(FRE)들 사이의 상호 정전 용량(FCm)의 정전 용량 값 사이의 차이가 커질 수 있다. 따라서, 사람의 지문 인식의 정확도를 높일 수 있다.
한편, 도 133과 같이 지문 구동 전극(FTE)들과 지문 감지 전극(FRE)들이 동일한 층에 배치되는 경우, 지문 구동 전극(FTE)들과 지문 감지 전극(FRE)들에 의해 상호 정전 용량이 형성되는 영역이 넓어지므로, 사람의 지문의 마루(RID)에서 상기 정전 용량 값과 사람의 지문의 골(VLE)에서 상기 정전 용량 값 사이의 차이가 작을 수 있다.
하지만, 도 137 및 도 138과 같이 지문 구동 전극(FTE)들과 지문 감지 전극(FRE)들이 지문 구동 전극(FTE)들과 지문 감지 전극(FRE)들이 상이한 층에 배치되며 복수 회 교차하는 경우, 지문 구동 전극(FTE)들과 지문 감지 전극(FRE)들에 의해 상호 정전 용량이 형성되는 영역이 작아질 수 있다. 그러므로, 사람의 지문의 마루(RID)에서 상기 정전 용량 값과 사람의 지문의 골(VLE)에서 상기 정전 용량 값 사이의 차이가 커질 수 있다. 따라서, 사람의 지문 인식의 정확도를 높일 수 있다.
도 139는 도 137의 지문 구동 전극과 지문 감지 전극의 일 예를 보여주는 단면도이다. 도 139에는 도 138의 BⅣ-BⅣ’를 따라 절단한 표시 패널(300)의 단면이 나타나 있다.
도 139의 실시예는 지문 구동 전극(FTE)과 지문 감지 전극(FRE)이 복수 회 교차하는 것에서 도 136의 실시예와 차이점이 있다.
도 139를 참조하면, 지문 구동 전극(FTE)과 지문 감지 전극(FRE)이 교차하는 교차부들에서 지문 구동 전극(FTE)과 지문 감지 전극(FRE)은 제3 방향(Z축 방향)에서 서로 중첩할 수 있다. 하지만, 지문 구동 전극(FTE)과 지문 감지 전극(FRE)이 교차하는 교차부들을 제외한 나머지 영역에서 지문 구동 전극(FTE)과 지문 감지 전극(FRE)은 제3 방향(Z축 방향)에서 서로 중첩하지 않을 수 있다.
도 140은 일 실시예에 따른 지문 센서 전극들에 연결되는 지문 센서 배선들과 멀티플렉서의 일 예를 보여주는 레이 아웃도이다.
도 140을 참조하면, 사람의 지문의 마루와 마루 사이의 간격은 대략 100~200㎛이므로, 지문 센서 전극(FSE)의 제1 방향(X축 방향)의 최대 길이와 제2 방향(Y축 방향)의 최대 길이는 대략 100~150㎛일 수 있다. 즉, 지문 센서 전극(FSE)의 면적이 작기 때문에, 제1 센서 영역(SA1)에 배치되는 지문 센서 전극(FSE)들의 개수는 많을 수 있다. 지문 센서 전극(FSE)들과 일대일로 연결되는 지문 센서 배선들(FSL1~FSLq)의 개수는 지문 센서 전극(FSE)들의 개수와 비례하므로, 지문 센서 배선들(FSL1~FSLq)의 개수가 크게 증가할 수 있다. 이로 인해, 지문 센서 배선들(FSL1~FSLq)에 일대일로 연결되는 센서 패드들(TP1, TP2)의 개수 역시 크게 증가할 수 있다.
지문 센서 배선들(FSL1~FSLq)과 센서 구동부(340)에 전기적으로 연결되는 메인 지문 센서 배선(MFSL) 사이에는 멀티플렉서(MUX)가 배치될 수 있다. 멀티플렉서(MUX)는 q(q는 4 이상의 양의 정수) 개의 먹스 트랜지스터들(MT1, MT2, MTq-1, MTq)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 멀티플렉서(MUX)는 제1 제어 배선(CL1)의 제1 제어 신호에 의해 스위칭되는 제1 먹스 트랜지스터(MT1), 제2 제어 배선(CL2)의 제2 제어 신호에 의해 스위칭되는 제2 먹스 트랜지스터(MT2), 제q-1 제어 배선(CLq-1)의 제q-1 제어 신호에 의해 스위칭되는 제q-1 먹스 트랜지스터(MTq-1), 및 제q 제어 신호에 의해 스위칭되는 제q 먹스 트랜지스터(MTq)를 포함할 수 있다.
제1 먹스 트랜지스터(MT1)는 메인 지문 센서 배선(MFSL)과 제1 지문 센서 배선(FSL1) 사이에 배치될 수 있다. 제1 먹스 트랜지스터(MT1)가 턴-온되는 경우, 메인 지문 센서 배선(MFSL)과 제1 지문 센서 배선(FSL1)가 전기적으로 연결되므로, 메인 지문 센서 배선(MFSL)의 구동 신호가 제1 지문 센서 배선(FSL1)에 인가될 수 있다.
제2 먹스 트랜지스터(MT2)는 메인 지문 센서 배선(MFSL)과 제2 지문 센서 배선(FSL2) 사이에 배치될 수 있다. 제2 먹스 트랜지스터(MT2)가 턴-온되는 경우, 메인 지문 센서 배선(MFSL)과 제2 지문 센서 배선(FSL2)가 전기적으로 연결되므로, 메인 지문 센서 배선(MFSL)의 구동 신호가 제2 지문 센서 배선(FSL2)에 인가될 수 있다.
제q-1 먹스 트랜지스터(MTq-1)는 메인 지문 센서 배선(MFSL)과 제q-1 지문 센서 배선(FSLq-1) 사이에 배치될 수 있다. 제q-1 먹스 트랜지스터(MTq-1)가 턴-온되는 경우, 메인 지문 센서 배선(MFSL)과 제q-1 지문 센서 배선(FSLq-1)가 전기적으로 연결되므로, 메인 지문 센서 배선(MFSL)의 구동 신호가 제q-1 지문 센서 배선(FSLq-1)에 인가될 수 있다.
제q 먹스 트랜지스터(MTq)는 메인 지문 센서 배선(MFSL)과 제q 지문 센서 배선(FSLq) 사이에 배치될 수 있다. 제q 먹스 트랜지스터(MTq)가 턴-온되는 경우, 메인 지문 센서 배선(MFSL)과 제q 지문 센서 배선(FSLq)가 전기적으로 연결되므로, 메인 지문 센서 배선(MFSL)의 구동 신호가 제q 지문 센서 배선(FSLq)에 인가될 수 있다.
도 140에서는 제1 먹스 트랜지스터(MT1), 제2 먹스 트랜지스터(MT2), 제q-1 먹스 트랜지스터(MTq-1), 및 제q 먹스 트랜지스터(MTq)가 P 타입 MOSFET으로 형성된 것을 중심으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않으며, N 타입 MOSFET으로 형성될 수도 있다.
도 140과 같이, 멀티플렉서(MUX)를 이용하여 q 개의 지문 센서 배선들(FSL1~FSLq)을 하나의 메인 지문 센서 배선(MFSL)에 연결할 수 있으므로, 지문 센서 배선들(FSL1~FSLq)의 개수를 1/q로 줄일 수 있으므로, 지문 센서 전극(FSE)들로 인해 센서 패드들(TP1, TP2)의 개수가 증가하는 것을 방지할 수 있다.
도 141은 또 다른 실시예에 따른 지문 센서 전극들에 연결되는 지문 센서 배선들과 멀티플렉서의 일 예를 보여주는 레이 아웃도이다.
도 141의 실시예는 기수 먹스 트랜지스터들(MT1, MTq-1)이 P 타입 MOSFET으로 형성되고, 우수 먹스 트랜지스터들(MT2, MTq)이 N 타입 MOSFET으로 형성되는 것에서 도 140의 실시예와 차이점이 있다.
도 141을 참조하면, 제1 먹스 트랜지스터(MT1)와 제2 먹스 트랜지스터(MT2)는 제1 제어 배선(CL1)의 제1 제어 신호에 의해 스위칭될 수 있다. 제1 레벨 전압의 제1 제어 신호가 제1 제어 배선(CL1)에 인가되는 경우, 제1 먹스 트랜지스터(MT1)가 P 타입 MOSFET이고, 제2 먹스 트랜지스터(MT2)가 N 타입 MOSFET이므로, 제1 먹스 트랜지스터(MT1)는 턴-온되고, 제2 먹스 트랜지스터(MT2)는 턴-오프될 수 있다. 또한, 제1 레벨 전압보다 높은 제2 레벨 전압의 제1 제어 신호가 제1 제어 배선(CL1)에 인가되는 경우, 제1 먹스 트랜지스터(MT1)는 턴-오프되고, 제2 먹스 트랜지스터(MT2)는 턴-온될 수 있다. 또한, 제1 레벨 전압과 제2 레벨 전압 사이의 제3 레벨 전압의 제1 제어 신호가 제1 제어 배선(CL1)에 인가되는 경우, 제1 먹스 트랜지스터(MT1)와 제2 먹스 트랜지스터(MT2)는 턴-오프될 수 있다.
제q-1 먹스 트랜지스터(MTq-1)와 제q 먹스 트랜지스터(MTq)는 제2 제어 배선(CL2)의 제2 제어 신호에 의해 스위칭될 수 있다. 제1 레벨 전압의 제2 제어 신호가 제2 제어 배선(CL2)에 인가되는 경우, 제q-1 먹스 트랜지스터(MTq-1)가 P 타입 MOSFET이고, 제q 먹스 트랜지스터(MTq)가 N 타입 MOSFET이므로, 제1 먹스 트랜지스터(MT1)는 턴-온되고, 제2 먹스 트랜지스터(MT2)는 턴-오프될 수 있다. 또한, 제1 레벨 전압보다 높은 제2 레벨 전압의 제1 제어 신호가 제1 제어 배선(CL1)에 인가되는 경우, 제q-1 먹스 트랜지스터(MTq-1)는 턴-오프되고, 제q 먹스 트랜지스터(MTq)는 턴-온될 수 있다. 또한, 제1 레벨 전압과 제2 레벨 전압 사이의 제3 레벨 전압의 제1 제어 신호가 제1 제어 배선(CL1)에 인가되는 경우, 제q-1 먹스 트랜지스터(MTq-1)와 제q 먹스 트랜지스터(MTq)는 턴-오프될 수 있다.
도 141과 같이, 기수 먹스 트랜지스터들(MT1, MTq-1)이 P 타입 MOSFET으로 형성되고, 우수 먹스 트랜지스터들(MT2, MTq)이 N 타입 MOSFET으로 형성되는 경우, 서로 인접한 기수 먹스 트랜지스터와 우수 먹스 트랜지스터를 하나의 제어 배선으로 제어할 수 있으므로, 제어 배선의 개수를 절반으로 줄일 수 있다.
도 142는 일 실시예에 따른 표시 장치의 표시 패널의 표시 영역, 비표시 영역, 및 센서 영역들을 보여주는 평면도이다.
도 142를 참조하면, 표시 영역(DA)은 제1 센서 영역(SA1)들과 제2 센서 영역(SA2)을 포함할 수 있다. 표시 영역(DA)은 터치 센서 영역(TSA)과 실질적으로 동일할 수 있다.
제1 센서 영역(SA1)들 각각은 지문 센서 전극(FSE)들을 포함하여 사용자의 지문을 인식할 수 있는 영역이고, 제2 센서 영역(SA2)들 각각은 구동 전극(TE)들과 감지 전극(RE)들을 포함하여 물체의 터치를 감지할 수 있는 영역일 수 있다.
제1 센서 영역(SA1)들 각각은 제2 센서 영역(SA2)에 의해 둘러싸일 수 있다. 제1 센서 영역(SA1)들 각각의 면적은 실질적으로 동일할 수 있다. 제1 센서 영역(SA1)들의 총 면적은 복수의 제2 센서 영역(SA2)들의 총 면적보다 작거나 제2 센서 영역(SA2)의 면적과 실질적으로 동일할 수 있다.
제1 센서 영역(SA1)들은 표시 영역(DA) 전체에 균일하게 분포될 수 있다. 제1 방향(X축 방향)에서 인접한 제1 센서 영역(SA1)들 사이의 거리는 제2 방향(Y축 방향)에서 인접한 제1 센서 영역(SA1)들 사이의 거리와 실질적으로 동일할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
도 142에서는 제1 센서 영역(SA1)들 각각의 제1 방향(X축 방향)의 길이는 제2 방향(Y축 방향)의 길이보다 긴 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 제1 센서 영역(SA1)들 각각의 제1 방향(X축 방향)의 길이는 제2 방향(Y축 방향)의 길이보다 작을 수 있다. 또는, 제1 센서 영역(SA1)들 각각의 제1 방향(X축 방향)의 길이와 제2 방향(Y축 방향)의 길이는 실질적으로 동일할 수 있다.
도 142에서는 제1 센서 영역(SA1)들 각각이 사각형의 평면 형태를 갖는 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 제1 센서 영역(SA1)들 각각은 사각형 이외의 다각형, 원형, 또는 타원형의 평면 형태를 가질 수 있다. 또는, 제1 센서 영역(SA1)들 각각은 비정형의 평면 형태를 가질 수 있다.
도 142와 같이, 제1 센서 영역(SA1)들은 표시 영역(DA) 전체에 균일하게 분포되는 경우, 사람의 손가락(F)이 표시 영역(DA)의 어디에 배치되더라도, 제1 센서 영역(SA1)들에 의해 사람의 손가락(F)의 지문이 인식될 수 있다. 또한, 복수의 손가락(F)들이 표시 영역(DA)에 배치되더라도, 제1 센서 영역(SA1)들에 의해 복수의 손가락(F)들의 지문들이 인식될 수 있다. 또한, 표시 장치(10)가 텔레비전, 노트북, 및 모니터와 같이 중대형 표시 장치에 적용되는 경우, 사람의 손가락(F)의 지문뿐만 아니라, 사람의 손금이 제1 센서 영역(SA1)들에 의해 인식될 수 있다.
한편, 도 141 및 도 142에서는 자기 정전 용량 방식의 지문 센서 전극(FSE)들에 연결되는 지문 센서 배선(FSL)들에 멀티플렉서(MUX)를 적용하는 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 상호 정전 용량 방식의 지문 구동 전극(FTE)들에 연결되는 지문 구동 배선(FTL)들에도 멀티플렉서(MUX)가 적용될 수 있다. 또한, 상호 정전 용량 방식의 지문 감지 전극(FRE)들에 연결되는 지문 감지 배선(FRL)들에도 멀티플렉서(MUX)가 적용될 수 있다.
도 143은 도 142의 제1 센서 영역들과 사람의 지문을 보여주는 일 예시 도면이다.
도 143을 참조하면, 4 개의 제1 센서 영역(SA1)들은 사람의 손가락(F)의 크기에 대응되는 영역에 배치될 수 있다. 사람의 손가락(F)의 제1 방향(X축 방향)의 길이는 대략 16㎜이고, 제2 방향(Y축 방향)의 길이는 대략 20㎜인 것으로 알려져 있다.
제1 센서 영역(SA1)들을 통해 사람의 손가락(F)의 지문 전체를 인식하는 것이 아니라, 제1 센서 영역(SA1)들에 대응되는 사람의 손가락(F)의 지문의 일부 영역들을 인식할 수 있다. 이 경우, 제1 센서 영역(SA1)들 각각의 면적을 줄일 수 있으므로, 제1 센서 영역(SA1)들 각각에 배치되는 지문 센서 전극(FSE)들의 개수를 줄일 수 있다. 그러므로, 지문 센서 전극(FSE)들과 연결되는 지문 센서 배선(FSL)들의 개수를 줄일 수 있다. 한편, 이 경우 사람의 지문 인식시 사람의 지문의 일부를 저장하고, 저장된 사람의 지문의 일부가 인식된 사람의 지문과 일치하는지를 판단할 수 있다.
도 144는 도 142의 제1 센서 영역들과 사람의 지문을 보여주는 일 예시 도면이다.
도 144의 실시예는 10 개의 제1 센서 영역(SA1)들이 사람의 손가락(F)의 크기에 대응되는 영역에 배치된 것에서 도 143의 실시예와 차이점이 있다. 한편, 사람의 손가락(F)의 크기에 대응되는 영역에 배치되는 제1 센서 영역(SA1)들의 개수는 도 143 및 도 144에 도시된 바에 한정되지 않는다.
도 144를 참조하면, 사람의 손가락(F)의 크기에 대응되는 영역에 배치된 제1 센서 영역(SA1)들의 개수가 증가할수록 제1 센서 영역(SA1)들 각각의 면적은 작아질 수 있다. 예를 들어, 도 143과 같이 사람의 손가락(F)의 크기에 대응되는 영역에 배치된 4 개의 제1 센서 영역(SA1)들 각각의 면적은 도 144와 같이 사람의 손가락(F)의 크기에 대응되는 영역에 배치된 4 개의 제1 센서 영역(SA1)들 각각의 면적보다 클 수 있다.
도 145는 일 실시예에 따른 표시 패널의 센서 전극층을 보여주는 레이 아웃도이다. 도 146은 도 145의 센서 전극층의 센서 전극들을 상세히 보여주는 레이 아웃도이다.
도 145 및 도 146의 실시예는 제1 센서 영역(SA1)이 더미 패턴(DE) 대신에 압력 감지 전극(PSE)들을 포함하는 것에서 도 117 및 도 118의 실시예와 차이점이 있다.
도 145 및 도 146을 참조하면, 제1 센서 영역(SA1)은 물체의 터치를 감지하기 위한 센서 전극들(TE, RE), 사람의 지문을 감지하기 위한 지문 센서 전극(FSE)들, 및 사용자에 의해 인가된 압력(force)을 감지하기 위한 도전 패턴들을 포함할 수 있다.
도전 패턴들 각각은 스트레인 게이지(strain gauge)로 역할을 하기 위해 복수의 절곡부들을 포함하는 구불구불한 형태를 갖는 압력 감지 전극(PSE)일 수 있다. 예를 들어, 압력 감지 전극(PSE)들 각각은 일 방향으로 연장된 후 일 방향과 교차하는 타 방향으로 절곡되며, 일 방향의 반대 방향으로 연장된 후 타 방향으로 절곡될 수 있다. 압력 감지 전극(PSE)들 각각이 복수의 절곡부들을 포함하는 구불구불한 형태를 가지기 때문에, 사용자에 의해 인가된 압력에 따라 압력 감지 전극(PSE)의 형태가 변형될 수 있다. 그러므로, 압력 감지 전극(PSE)의 저항 변화에 따라 사용자에 의해 압력이 인가되었는지 여부를 판단할 수 있다.
압력 감지 전극(PSE)들 각각은 구동 전극(TE)들에 의해 둘러싸일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 압력 감지 전극(PSE)들 각각은 감지 전극(RE)에 의해 둘러싸일 수 있다. 압력 감지 전극(PSE)들 각각은 구동 전극(TE) 및 감지 전극(RE)과 전기적으로 분리될 수 있다. 압력 감지 전극(PSE)들 각각은 구동 전극(TE) 및 감지 전극(RE)과 떨어져 배치될 수 있다. 압력 감지 전극(PSE)이 구동 전극(TE)에 인가되는 구동 전압에 의해 영향을 받는 것을 방지하기 위해, 압력 감지 전극(PSE)과 구동 전극(TE) 사이에는 차폐 전극이 배치될 수 있다.
압력 감지 전극(PSE)들은 제1 방향(X축 방향)으로 연장될 수 있다. 압력 감지 전극(PSE)들은 제1 방향(X축 방향)에서 전기적으로 연결될 수 있다. 압력 감지 전극(PSE)들은 제2 방향(Y축 방향)으로 배치될 수 있다.
제1 방향(X축 방향)에서 인접한 압력 감지 전극(PSE)들은 도 146과 같이 제4 연결부(BE4)에 의해 연결될 수 있다. 제4 연결부(BE4)는 제1 방향(X축 방향)으로 연장될 수 있다. 제4 연결부(BE4)는 구동 전극(TE)들 및 감지 전극(RE)들과 전기적으로 분리될 수 있다.
터치 센서 영역(TSA)의 일 측과 타 측에 배치된 압력 감지 전극(PSE)들은 압력 감지 배선(PSW)들에 연결될 수 있다. 예를 들어, 도 145와 같이 제1 방향(X축 방향)으로 전기적으로 연결된 압력 감지 전극(PSE)들 중 좌측과 우측에 배치된 압력 감지 전극(PSE)은 압력 감지 배선(PSW)에 연결될 수 있다. 압력 감지 배선(PSW)들은 제1 및 제2 센서 패드들(TP1, TP2)에 연결될 수 있다. 그러므로, 압력 감지 전극(PSE)들에 연결된 압력 감지 배선(PSW)들은 도 65c와 같이 압력 감지 구동부(350)의 휘트스톤 브리지 회로부(WB)에 연결될 수 있다.
한편, 도 146에서는 지문 센서 전극(FSE)들이 자기 정전 용량 방식으로 구동되는 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 지문 센서 전극(FSE)들은 도 126과 같이 상호 정전 용량 방식으로 구동될 수 있다.
도 145 및 도 146과 같이, 터치 센서 영역(TSA)은 구동 전극(TE)들, 감지 전극(RE)들, 지문 센서 전극(FSE)들, 및 압력 감지 전극(PSE)들을 포함한다. 그러므로, 구동 전극(TE)들과 감지 전극(RE)들 사이의 상호 정전 용량을 이용하여 물체의 터치를 감지하고, 지문 센서 전극(FSE)들의 정전 용량을 이용하여 사람의 지문을 감지할 수 있을 뿐만 아니라, 압력 감지 전극(PSE)들의 저항을 이용하여 사용자에 의해 인가된 압력(force)을 감지할 수 있다.
도 147은 일 실시예에 따른 표시 패널의 센서 전극층을 보여주는 레이 아웃도이다. 도 148은 도 147의 센서 전극층의 센서 전극들을 상세히 보여주는 레이 아웃도이다.
도 147 및 도 148의 실시예는 제1 센서 영역(SA1)이 더미 패턴(DE) 대신에 도전 패턴(CP)들을 포함하는 것에서 도 117 및 도 118의 실시예와 차이점이 있다.
도 147 및 도 148을 참조하면, 제1 센서 영역(SA1)은 물체의 터치를 감지하기 위한 센서 전극들(TE, RE), 사람의 지문을 감지하기 위한 지문 센서 전극(FSE)들, 및 무선 통신을 위한 안테나로 이용되는 도전 패턴(CP)들을 포함할 수 있다.
도전 패턴(CP)들 각각은 RFID 태그용 안테나로 이용되는 경우 평면 상 루프 형태 또는 코일 형태를 가질 수 있다. 도전 패턴(CP)들 각각은 5G 이동 통신을 위한 패치 안테나로 이용되는 경우 평면 상 사각형의 패치(patch) 형태로 형성될 수 있다.
도전 패턴(CP)들 각각은 구동 전극(TE)들에 의해 둘러싸일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 도전 패턴(CP)들 각각은 감지 전극(RE)에 의해 둘러싸일 수 있다. 도전 패턴(CP)들 각각은 구동 전극(TE) 및 감지 전극(RE)과 전기적으로 분리될 수 있다. 도전 패턴(CP)들 각각은 구동 전극(TE) 및 감지 전극(RE)과 떨어져 배치될 수 있다. 도전 패턴(CP)이 구동 전극(TE)에 인가되는 구동 전압에 의해 영향을 받는 것을 방지하기 위해, 도전 패턴(CP)과 구동 전극(TE) 사이에는 차폐 전극이 배치될 수 있다.
도전 패턴(CP)들은 제1 방향(X축 방향)으로 연장될 수 있다. 도전 패턴(CP)들은 제1 방향(X축 방향)에서 전기적으로 연결될 수 있다. 도전 패턴(CP)들은 제2 방향(Y축 방향)으로 배치될 수 있다.
제1 방향(X축 방향)에서 인접한 도전 패턴(CP)들은 도 148과 같이 제5 연결부(BE5)에 의해 연결될 수 있다. 제5 연결부(BE5)는 제1 방향(X축 방향)으로 연장될 수 있다. 제5 연결부(BE5)는 구동 전극(TE)들 및 감지 전극(RE)들과 전기적으로 분리될 수 있다.
터치 센서 영역(TSA)의 일 측에 배치된 도전 패턴(CP)들은 안테나 구동 배선(ADL)들에 연결될 수 있다. 예를 들어, 도 147과 같이 제1 방향(X축 방향)으로 전기적으로 연결된 도전 패턴(CP)들 중 우측에 배치된 도전 패턴(CP)은 안테나 구동 배선(ADL)에 연결될 수 있다. 안테나 구동 배선(ADL)들은 제2 센서 패드(TP2)들에 연결될 수 있다. 그러므로, 도전 패턴(CP)들에 연결된 안테나 구동 배선(ADL)들은 표시 회로 보드(310)의 안테나 구동부에 연결될 수 있다.
안테나 구동부는 도전 패턴(CP)들로 수신된 RF 신호의 위상을 변화시키고 진폭을 증폭시킬 수 있다. 안테나 구동부는 위상이 변화되고 진폭이 증폭된 RF 신호를 메인 회로 보드(700)의 이동통신 모듈(722) 또는 근거리 통신 모듈(725)로 전송할 수 있다. 또는, 안테나 구동부는 메인 회로 보드(700)의 이동통신 모듈(722) 또는 근거리 통신 모듈(725)에서 전송된 RF 신호의 위상을 변화시키고 진폭을 증폭시킬 수 있다. 안테나 구동부(350)는 위상이 변화되고 진폭이 증폭된 RF 신호를 도전 패턴(CP)들에 전송할 수 있다.
한편, 도 148에서는 지문 센서 전극(FSE)들이 자기 정전 용량 방식으로 구동되는 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 지문 센서 전극(FSE)들은 도 126과 같이 상호 정전 용량 방식으로 구동될 수 있다.
도 147 및 도 148과 같이, 터치 센서 영역(TSA)은 구동 전극(TE)들, 감지 전극(RE)들, 지문 센서 전극(FSE)들, 및 도전 패턴(CP)들을 포함한다. 그러므로, 구동 전극(TE)들과 감지 전극(RE)들 사이의 상호 정전 용량을 이용하여 물체의 터치를 감지하고, 지문 센서 전극(FSE)들의 정전 용량을 이용하여 사람의 지문을 감지하며, 도전 패턴(CP)들을 이용하여 무선 통신을 할 수 있다.
도 149는 일 실시예에 따른 표시 패널의 센서 전극층을 보여주는 레이 아웃도이다. 도 150은 도 149의 지문 구동 전극과 지문 감지 전극의 일 예를 보여주는 단면도이다. 도 150에는 도 149의 BⅤ-BⅤ’를 따라 절단한 표시 패널(300)의 단면이 나타나 있다.
도 149 및 도 150의 실시예는 제1 센서 영역(SA)이 상호 정전 용량 방식으로 구동되는 지문 센서 전극(FSE)들을 포함하고, 구동 전극(TE)들과 감지 전극(RE)들을 포함하지 않는 것에서 도 117 및 도 122의 실시예와 차이점이 있다.
도 149 및 도 150을 참조하면, 터치 센서 영역(TSA)은 제1 센서 영역(SA1)과 제2 센서 영역(SA2)을 포함할 수 있다. 제2 센서 영역(SA2)은 터치 센서 영역(TSA)에서 제1 센서 영역(SA1)을 제외한 영역일 수 있다. 제1 센서 영역(SA1)은 터치 센서 영역(TSA)의 일 측에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 센서 영역(SA1)은 터치 센서 영역(TSA)의 하 측에 배치될 수 있다.
도 149에서는 제1 센서 영역(SA1)이 삼각형의 평면 형태를 갖는 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 제1 센서 영역(SA1)은 삼각형 이외의 다각형, 원형, 또는 타원형의 평면 형태를 가질 수 있다. 또는, 제1 센서 영역(SA1)들 각각은 비정형의 평면 형태를 가질 수 있다.
제1 센서 영역(SA1)의 지문 센서 전극(FSE)들은 지문 구동 전극(FTE)들과 지문 감지 전극(FRE)들을 포함할 수 있다. 지문 구동 전극(FTE)들은 제10 방향(DR10)으로 연장되고, 지문 감지 전극(FRE)들은 제11 방향(DR11)으로 연장될 수 있다. 제11 방향(DR11)은 제1 방향(X축 방향)과 제2 방향(Y축 방향) 사이의 방향을 가리키고, 제10 방향(DR10)은 제11 방향(DR11)과 교차하는 방향을 가리킬 수 있다. 예를 들어, 제10 방향(DR10)은 제11 방향(DR11)과 직교하는 방향일 수 있다.
지문 구동 전극(FTE)들은 지문 감지 전극(FRE)들과 교차할 수 있다. 지문 구동 전극(FTE)들과 지문 감지 전극(FRE)들의 교차부들에서 지문 구동 전극(FTE)들과 지문 감지 전극(FRE)들이 단락되지 않기 위해서, 지문 구동 전극(FTE)들과 지문 감지 전극(FRE)들은 상이한 층에 배치될 수 있다. 예를 들어, 지문 구동 전극(FTE)들은 제3 버퍼막(BF3) 상에 배치되고, 지문 감지 전극(FRE)들은 제1 센서 절연막(TINS1) 상에 배치될 수 있다. 지문 구동 전극(FTE)들과 지문 감지 전극(FRE)들의 교차부들에는 상호 정전 용량이 형성될 수 있다.
지문 구동 전극(FTE)들은 지문 감지 전극(FRE)들은 제3 방향(Z축 방향)에서 발광 영역들(RE, GE, BE)과 중첩하지 않을 수 있다. 그러므로, 발광 영역들(RE, GE, BE)로부터 발광된 광이 지문 구동 전극(FTE)들은 지문 감지 전극(FRE)들에 의해 가려짐으로써, 광의 휘도가 감소되는 것을 방지할 수 있다.
지문 구동 전극(FTE)들은 지문 구동 배선(FTL)들과 일대일로 연결될 수 있다. 지문 감지 전극(FRE)들은 지문 감지 배선(FRL)들과 일대일로 연결될 수 있다. 지문 구동 배선(FTL)들과 지문 감지 배선(FRL)들은 제2 방향(Y축 방향)으로 연장될 수 있다.
도 149 및 도 150과 같이, 제1 센서 영역(SA1)에서 지문 구동 전극(FTE)들과 지문 감지 전극(FRE)들은 구동 신호에 의해 지문 구동 전극(FTE)들과 지문 감지 전극(FRE)들 사이의 상호 정전 용량(mutual capacitance)을 충전하고, 지문 감지 전극(FRE)들을 통해 상호 정전 용량에 충전된 전압의 변화량을 감지하는 상호 정전 용량 방식으로 구동함으로써, 사람의 지문을 감지할 수 있을 뿐만 아니라, 사용자의 터치를 감지할 수 있다.
도 151은 일 실시예에 따른 표시 패널의 센서 전극층을 보여주는 레이 아웃도이다.
도 151의 실시예는 센서 전극층(SENL)의 센서 전극(SE)이 한 종류의 전극들을 포함하며, 센서 전극(SE)에 구동 신호를 인가한 후 센서 전극(SE)의 자기 정전 용량(self-capacitance)에 충전된 전압을 감지하는 1 층(one layer)의 자기 용량 방식으로 구동되는 것을 중심으로 설명하였다. 또한, 도 151의 실시예에서는 제1 센서 영역(SA)이 자기 정전 용량 방식으로 구동되는 지문 센서 전극(FSE)들을 포함하는 것을 중심으로 설명하였다.
도 151을 참조하면, 터치 센서 영역(TSA)은 제1 센서 영역(SA1)과 제2 센서 영역(SA2)을 포함할 수 있다. 제2 센서 영역(SA2)은 터치 센서 영역(TSA)에서 제1 센서 영역(SA1)을 제외한 영역일 수 있다. 제1 센서 영역(SA1)은 터치 센서 영역(TSA)의 일 측에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 센서 영역(SA1)은 터치 센서 영역(TSA)의 하 측에 배치될 수 있다.
도 151에서는 제1 센서 영역(SA1)이 사각형의 평면 형태를 갖는 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 제1 센서 영역(SA1)은 사각형 이외의 다각형, 원형, 또는 타원형의 평면 형태를 가질 수 있다. 또는, 제1 센서 영역(SA1)들 각각은 비정형의 평면 형태를 가질 수 있다.
제1 센서 영역(SA1)의 지문 센서 전극(FSE)들은 서로 전기적으로 분리될 수 있다. 센서 전극(SE)들은 서로 떨어져 배치될 수 있다. 지문 센서 전극(FSE)들 각각은 지문 센서 배선(FSL)에 연결될 수 있다. 도 152에서는 지문 센서 전극(FSE)들 각각이 사각형의 평면 형태를 가진 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 지문 센서 전극(FSE)들 각각은 사각형 이외의 다각형, 원형 또는 타원형의 평면 형태를 가질 수 있다.
제2 센서 영역(SA2)의 센서 전극(SE)들은 서로 전기적으로 분리될 수 있다. 센서 전극(SE)들은 서로 떨어져 배치될 수 있다. 센서 전극(SE)들 각각은 센서 배선(SEL)에 연결될 수 있다. 도 152에서는 센서 전극(SE)들 각각이 사각형의 평면 형태를 가진 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 센서 전극(SE)들 각각은 사각형 이외의 다각형, 원형 또는 타원형의 평면 형태를 가질 수 있다.
더미 패턴(DE)들 각각은 센서 전극(SE)들 각각에 의해 둘러싸이도록 배치될 수 있다. 센서 전극(SE)들과 더미 패턴(DE)들은 서로 전기적으로 분리될 수 있다. 센서 전극(SE)들과 더미 패턴(DE)들은 서로 떨어져 배치될 수 있다. 더미 패턴(DE)들 각각은 전기적으로 플로팅될 수 있다.
사람의 지문의 마루와 마루 사이의 간격은 대략 100~200㎛이므로, 지문 센서 전극(FSE)의 면적은 센서 전극(SE)의 면적보다 작을 수 있다. 지문 센서 전극(FSE)의 제1 방향(X축 방향)의 최대 길이는 센서 전극(SE)의 제1 방향(X축 방향)의 최대 길이보다 작을 수 있다. 지문 센서 전극(FSE)의 제2 방향(Y축 방향)의 최대 길이는 센서 전극(SE)의 제2 방향(Y축 방향)의 최대 길이보다 작을 수 있다.
센서 전극(SE)들, 더미 패턴(DE)들, 센서 배선(SL)들, 지문 센서 전극(FSE)들, 및 지문 센서 배선(FSL)들 각각은 평면 상 메쉬 구조 또는 그물망 구조로 형성될 수 있다.
도 151과 같이, 제1 센서 영역(SA1)에서 지문 센서 배선(FSL)을 통해 인가되는 구동 신호에 의해 지문 센서 전극(FSE)의 자기 정전 용량을 충전하고, 자기 정전 용량에 충전된 전압의 변화량을 감지하는 자기 정전 용량 방식으로 구동함으로써, 사람의 지문을 감지할 수 있을 뿐만 아니라, 사용자의 터치를 감지할 수 있다.
도 152는 일 실시예에 따른 표시 패널과 커버 윈도우를 보여주는 단면도이다. 도 152에는 도 4의 서브 영역(SBA)이 구부러져 표시 패널(300)의 하면 상에 배치되는 경우, 표시 패널(300)의 단면도가 나타나 있다.
도 152의 실시예는 표시 장치(10)가 커버 윈도우(100) 상에 정전 용량 방식의 센서 화소들을 포함하는 지문 센서층(FSENL)을 더 구비하는 것에서 도 6의 실시예와 차이점이 있다.
도 152를 참조하면, 지문 센서층(FSENL)은 커버 윈도우(100) 상에 배치될 수 있다. 지문 센서층(FSENL)은 투명 접착 필름(optically clear adhesive film) 또는 투명 접착 레진(optically clear resin)과 같은 투명 접착 부재를 통해 커버 윈도우(100)의 상면에 부착될 수 있다.
지문 센서층(FSENL) 상에는 보호 윈도우(101)가 배치될 수 있다. 보호 윈도우(101)는 지문 센서층(FSENL)의 상면을 보호하는 역할을 할 수 있다. 보호 윈도우(101)는 투명한 물질로 이루어지며, 유리나 플라스틱을 포함할 수 있다. 예를 들어, 보호 윈도우(101)는 두께가 0.1㎜ 이하의 초박막(Ultra Thin Glass; UTG) 유리를 포함할 수 있다. 커버 윈도우(100)는 투명한 폴리이미드(polyimide) 필름을 포함할 수 있다.
도 152와 같이, 정전 용량 방식의 센서 화소들을 포함하는 지문 센서층(FSENL)을 커버 윈도우(100) 상에 배치함으로써, 정전 용량 방식으로 사람의 지문을 인식할 수 있다.
도 153은 또 다른 실시예에 따른 표시 패널과 커버 윈도우를 보여주는 단면도이다.
도 153의 실시예는 표시 장치(10)가 표시 패널(300)과 커버 윈도우(100) 사이에 정전 용량 방식의 센서 화소들을 포함하는 지문 센서층(FSENL)을 더 구비하는 것에서 도 6의 실시예와 차이점이 있다.
도 153을 참조하면, 지문 센서층(FSENL)은 표시 패널(300)의 편광 필름(PF)과 커버 윈도우(100) 사이에 배치될 수 있다. 지문 센서층(FSENL)은 투명 접착 필름(optically clear adhesive film) 또는 투명 접착 레진(optically clear resin)과 같은 투명 접착 부재를 통해 표시 패널(300)의 편광 필름(PF)의 상면에 부착될 수 있다. 또한, 지문 센서층(FSENL)은 투명 접착 부재를 통해 커버 윈도우(100)의 하면에 부착될 수 있다.
도 153과 같이, 정전 용량 방식의 센서 화소들을 포함하는 지문 센서층(FSENL)을 표시 패널(300)과 커버 윈도우(100) 사이에 배치함으로써, 정전 용량 방식으로 사람의 지문을 인식할 수 있다.
도 154는 도 152의 지문 센서층의 일 예를 보여주는 레이 아웃도이다.
도 154를 참조하면, 지문 센서층(FSENL)은 센서 주사선들(SS0~SSn), 출력선들(O1~Om), 및 센서 화소(SP)들을 포함할 수 있다. 도 154에서는 센서 화소(SP)들 각각의 제1 센서 트랜지스터(SET1), 제2 센서 트랜지스터(SET2), 및 지문 센서 전극(FSE)만을 예시하였다.
센서 화소들(SP)은 센서 주사선들(SS0~SSn) 및 출력선들(O1~Om)과 연결될 수 있다. 센서 화소들(SP) 각각은 센서 주사선들(SS0~SSn) 중 두 개의 센서 주사선들을 통해 센서 주사 신호들을 인가받을 수 있다. 센서 화소들(SP)은 사람의 손가락의 지문에 대응하는 소정의 전류를 센서 주사 신호가 인가되는 기간 동안 출력선들(O1~Om)로 출력할 수 있다.
센서 주사선들(SS0~SSn)은 지문 센서층(FSENL)의 베이스 기판 상에 배치될 수 있다. 센서 주사선들(SS0~SSn)은 제1 방향(X축 방향)으로 길게 연장될 수 있다.
출력선들(O1~Om)은 지문 센서층(FSENL)의 베이스 기판 상에 배치될 수 있다. 출력선들(O1~Om) 제2 방향(Y축 방항)으로 길게 연장될 수 있다.
또한, 센서 화소들(SP)은 도 155와 같이 기준 전압선들과 연결될 수 있으며, 이를 통해 기준 전압(Vcom)을 공급받을 수 있다. 기준 전압선들은 제2 방향(Y축 방향)으로 길게 연장될 수 있다. 예를 들어, 기준 전압선들은 출력선들(O1~Om)과 나란하게 배치될 수 있으나, 기준 전압선들의 배치 방향은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 기준 전압선들은 센서 주사선들(SS0~SSn)과 평행하게 배치될 수도 있다. 기준 전압선들은 서로 동일한 전위를 유지하기 위하여, 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
지문 센서층(FSENL)은 센서 화소(SP)들을 구동하기 위한 센서 주사 구동부, 리드 아웃(read-out) 회로, 및 전원 공급부를 더 포함할 수 있다.
센서 주사 구동부는 센서 주사선들(SS0~SSn)을 통해 센서 화소들(SP)로 센서 주사 신호들을 공급할 수 있다. 예를 들어, 센서 주사 구동부는 순차적으로 센서 주사 신호를 센서 주사선들(SS0~SSn)로 출력할 수 있다. 센서 주사 신호는 상기 센서 주사 신호를 공급받는 트랜지스터를 턴-온시킬 수 있는 전압 레벨을 가질 수 있다.
리드 아웃 회로는 출력선들(O1~Om)을 통해 센서 화소(SP)들로부터 출력되는 신호(예를 들어, 전류)를 입력받을 수 있다. 예를 들어, 센서 주사 구동부가 순차적으로 센서 주사 신호를 공급하는 경우 센서 화소(SP)들은 라인 단위로 선택되고, 리드 아웃 회로는 라인 단위의 센서 화소들(SP)로부터 출력되는 전류를 차례대로 입력받을 수 있다. 리드 아웃 회로는 전류의 변화량을 센싱함으로써, 사람의 손가락 지문의 마루(ridge)와 골(valley)을 인식할 수 있다.
전원 공급부는 기준 전압선들을 통해 센서 화소(SP)들에 기준 전압(Vcom)을 공급할 수 있다.
센서 주사 구동부, 리드 아웃 회로, 및 전원 공급부 각각은 지문 센서층(FSENL)의 베이스 기판 상에 직접 배치되거나, 연성 회로 기판(Flexible Printed Circuit Board) 등과 같은 별도의 구성 요소를 통해 지문 센서층(FSENL)의 베이스 기판과 연결될 수 있다. 센서 주사 구동부, 리드 아웃 회로, 및 전원 공급부 각각은 집적회로일 수 있다.
도 155는 도 154의 지문 센서층의 센서 화소의 일 예를 보여주는 회로도이다. 도 155에는 제i-1 센서 주사선(SSi-1), 제I 센서 주사선(SSi), 제j 출력선(Oj), 및 제j 기준 전압선(Pj)에 접속된 센서 화소(SP)가 나타나 있다.
도 155를 참조하면, 센서 화소(SP)는 지문 센서 전극(FSE), 센서 커패시터 전극(251), 감지 트랜지스터(DET), 제1 센서 트랜지스터(SET1), 및 제2 센서 트랜지스터(SET2)를 포함할 수 있다. 지문 센서 전극(FSE)과 센서 커패시터 전극(251)은 제1 센서 커패시터(SEC1)를 구성할 수 있다.
또한, 제2 센서 커패시터(SEC2)는 가변 커패시터로서, 지문 센서 전극(FSE)과 사용자의 손가락(200) 사이에 형성되는 커패시터일 수 있다. 제2 센서 커패시터(C2)의 정전 용량은 지문 센서 전극(FSE)과 손가락(200) 사이의 거리, 지문 센서 전극(FSE) 상에 지문의 마루 또는 골이 위치하는지 여부, 사람의 터치에 의한 압력의 세기 등에 따라 변화될 수 있다.
감지 트랜지스터(DET)는 제j 출력선(Oj)으로 흐르는 전류를 제어할 수 있다. 감지 트랜지스터(DET)는 제j 출력선(Oj)과 제1 센서 트랜지스터(SET1) 사이에 연결될 수 있다. 감지 트랜지스터(DET)는 제j 출력선(Oj)과 제1 노드(N1) 사이에 연결되며, 게이트 전극이 제2 노드(N2)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 감지 트랜지스터(DET)는 제1 센서 트랜지스터(SET1)의 제2 전극과 연결되는 제1 전극, 제j 출력선(Oj)과 연결되는 제2 전극, 및 센서 전극(130)과 연결되는 게이트 전극을 포함할 수 있다.
제1 센서 트랜지스터(SET1)는 제j 기준 전압선(Pj)과 감지 트랜지스터(DET) 사이에 연결될 수 있다. 제1 센서 트랜지스터(SET1)는 제j 기준 전압선(Pj)과 제1 노드(N1) 사이에 연결되며, 게이트 전극이 제i 센서 주사선(SSi)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1 센서 트랜지스터(SET1)는 제j 기준 전압선(Pj)과 연결되는 제1 전극, 감지 트랜지스터(DET)의 제1 전극과 연결되는 제2 전극, 및 제i 센서 주사선(SSi)과 연결되는 게이트 전극을 포함할 수 있다. 그러므로, 제1 센서 트랜지스터(SET1)는 제i 센서 주사선(SSi)으로 센서 주사 신호가 공급되는 경우 턴-온될 수 있다. 제1 센서 트랜지스터(SET1)가 턴-온되는 경우, 감지 트랜지스터(DET)의 제1 전극으로는 기준 전압이 인가될 수 있다.
제2 센서 트랜지스터(SET2)는 제j 기준 전압선(Pj)과 센서 전극(130) 사이에 연결될 수 있다. 제2 센서 트랜지스터(SET2)는 제2 노드(N2)와 제j 기준 전압선(Pj) 사이에 연결되며, 게이트 전극이 제i-1 센서 주사선(SSi-1)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 제2 센서 트랜지스터(SET2)는 제j 기준 전압선(Pj)에 연결되는 제1 전극, 센서 전극(130)에 연결되는 제2 전극, 및 제i-1 센서 주사선(SSi-1)에 연결되는 게이트 전극을 포함할 수 있다. 따라서, 제2 센서 트랜지스터(SET2)는 제i-1 센서 주사선(SSi-1)으로 센서 주사 신호가 공급되는 경우 턴-온될 수 있다. 제2 센서 트랜지스터(SET2)가 턴-온되는 경우, 센서 전극(130)의 전압은 기준 전압(Vcom)으로 초기화될 수 있다.
센서 커패시터 전극(251)은 지문 센서 전극(FSE)과 중첩하여 위치할 수 있으며, 이에 따라 지문 센서 전극(FSE)과 함께 제1 센서 커패시터(C1)를 형성할 수 있다. 또한, 센서 커패시터 전극(251)은 제i 센서 주사선(SSi)과 연결될 수 있다. 그러므로, 제1 센서 커패시터(C1)는 제2 노드(N2)와 제i 센서 주사선(SSi) 사이에 연결될 수 있다.
또한, 제2 센서 커패시터(C2)는 제2 노드(C2)에 연결될 수 있다.
제1 노드(N1)는 감지 트랜지스터(DET)의 제1 전극과 제1 센서 트랜지스터(SET1)의 제2 전극이 공통적으로 접속되는 노드이며, 제2 노드(N2)는 센서 전극(130), 감지 트랜지스터(DET)의 게이트 전극, 및 제2 센서 트랜지스터(SET2)의 제2 전극이 공통적으로 접속되는 노드이다.
여기서, 감지 트랜지스터(DET)와 센서 트랜지스터들(SET1, SET2)의 제1 전극은 소스 전극 및 드레인 전극 중 어느 하나이고, 감지 트랜지스터(DET)와 센서 트랜지스터들(SET1, SET2)의 제2 전극은 제1 전극과 다른 전극으로 설정될 수 있다. 예를 들어, 제1 전극이 소스 전극인 경우, 제2 전극은 드레인 전극일 수 있다.
또한, 도 155에서는 예시적으로 감지 트랜지스터(DET)와 센서 트랜지스터들(SET1, SET2)이 P 타입 MOSFET인 것을 예시하였으나, 다른 실시예에서는 감지 트랜지스터(DET)와 센서 트랜지스터들(SET1, SET2)이 N타입 MOSFET일 수 있다.
도 156은 도 155의 지문 센서층의 센서 화소의 일 예를 상세히 보여주는 레이 아웃도이다.
도 155에는 제i-1 센서 주사선(SSi-1), 제i 센서 주사선(SSi), 제j 출력선(Oj), 및 제j 기준 전압선(Pj)에 접속된 센서 화소(SP)가 나타나 있다.
도 156을 참조하면, 감지 트랜지스터(DET)는 게이트 전극(DEG), 액티브층(DEA), 제1 전극(DES), 및 제2 전극(DED)을 포함할 수 있다.
감지 트랜지스터(DET)의 게이트 전극(DEG)은 제1 감지 콘택홀(DCT1)을 통해 감지 연결 전극(EN)에 연결될 수 있다. 감지 연결 전극(EN)은 제2 감지 콘택홀(DCT2)을 통해 지문 센서 전극(FSE)에 연결될 수 있다.
감지 트랜지스터(DET)의 액티브층(DEA)의 일부는 감지 트랜지스터(DET)의 게이트 전극(DEG)의 일부와 제3 방향(Z축 방향)에서 중첩할 수 있다. 감지 트랜지스터(DET)의 액티브층(DEA)은 제3 감지 콘택홀(DCT3)을 통해 감지 트랜지스터(DET)의 제1 전극(DES)에 연결될 수 있다. 감지 트랜지스터(DET)의 제1 전극(DES)은 제1 방향(X축 방향)에서 제j 출력선(Oj)으로부터 돌출될 수 있다. 감지 트랜지스터(DET)의 액티브층(DEA)은 제4 감지 콘택홀(DCT4)을 통해 감지 트랜지스터(DET)의 제2 전극(DED)에 연결될 수 있다.
제1 센서 트랜지스터(SET1)는 게이트 전극(SEG1), 액티브층(SEA1), 제1 전극(SES1), 및 제2 전극(SED1)을 포함할 수 있다.
제1 센서 트랜지스터(SET1)의 게이트 전극(SEG1)은 제2 방향(Y축 방향)에서 제i 센서 주사선(SSi)으로부터 돌출될 수 있다. 제1 센서 트랜지스터(SET1)의 게이트 전극(SEG1)은 센서 커패시터 전극(251)과 연결될 수 있다. 센서 커패시터 전극(251)은 지문 센서 전극(FSE)의 일부와 제3 방향(Z축 방향)에서 중첩할 수 있다.
제1 센서 트랜지스터(SET1)의 액티브층(SEA1)의 일부는 제1 센서 트랜지스터(SET1)의 게이트 전극(DEG)의 일부와 제3 방향(Z축 방향)에서 중첩할 수 있다. 제1 센서 트랜지스터(SET1)의 액티브층(SEA1)은 제1 센서 콘택홀(SCT1)을 통해 제1 센서 트랜지스터(SET1)의 제1 전극(SES1)에 연결될 수 있다. 제1 센서 트랜지스터(SET1)의 제1 전극(SES1)은 제1 방향(X축 방향)에서 제j 기준전압선(Pj)으로부터 돌출될 수 있다. 제1 센서 트랜지스터(SET1)의 액티브층(SEA1)은 제2 센서 콘택홀(SCT2)을 통해 제1 센서 트랜지스터(SET1)의 제2 전극(SED1)에 연결될 수 있다. 제1 센서 트랜지스터(SET1)의 제2 전극(SED1)은 감지 트랜지스터(DET)의 제1 전극(DES)에 연결될 수 있다.
제2 센서 트랜지스터(SET2)는 게이트 전극(SEG2), 액티브층(SEA2), 제1 전극(SES2), 및 제2 전극(SED2)을 포함할 수 있다.
제2 센서 트랜지스터(SET2)의 게이트 전극(SEG2)은 제2 방향(Y축 방향)에서 제i-1 센서 주사선(SSi-1)으로부터 돌출될 수 있다.
제2 센서 트랜지스터(SET2)의 액티브층(SEA2)의 일부는 제2 센서 트랜지스터(SET2)의 게이트 전극(DEG)의 일부와 제3 방향(Z축 방향)에서 중첩할 수 있다. 제2 센서 트랜지스터(SET2)의 액티브층(SEA2)은 제3 센서 콘택홀(SCT3)을 통해 제2 센서 트랜지스터(SET2)의 제1 전극(SES2)에 연결될 수 있다. 제2 센서 트랜지스터(SET2)의 제1 전극(SES2)은 제j 기준전압선(Pj)의 일부일 수 있다. 제2 센서 트랜지스터(SET2)의 액티브층(SEA2)은 제4 센서 콘택홀(SCT4)을 통해 제2 센서 트랜지스터(SET2)의 제2 전극(SED2)에 연결될 수 있다. 제2 센서 트랜지스터(SET2)의 제2 전극(SED2)은 제5 센서 콘택홀(SCT5)을 통해 지문 센서 전극(FSE5)에 연결될 수 있다.
제1 커패시터(C1)는 센서 커패시터 전극(251)과 지문 센서 전극(FSE)을 포함할 수 있다.
도 157은 도 154의 지문 센서층의 센서 화소의 또 다른 예를 보여주는 회로도이다.
도 157을 참조하면, 센서 화소(SP)는 커패시턴스 변환기(Cx), 피크 검출기 다이오드(D1), 입력/증폭 트랜지스터(Q1), 리셋 트랜지스터(Q2), 및 픽셀 (행 / 열) 판독 트랜지스터(Q3)를 포함할 수 있다. 센서 커패시터(SC1)는 다양한 회로 구성 요소 및 라인의 기생 용량이다. 행 및 열 어드레싱은 행 제어 라인(Gn)을 통해 달성되고 열 판독은 열 판독 라인(Dn)을 통해 이루어진다. Gn+1(RESET)에 인가된 전압은 입력/증폭 트랜지스터(Q2)를 통해 피크 검출기 회로를 단락시켜 피크 검출기 회로를 리셋하는데 사용된다. 제어 라인(RBIAS)은 리셋 트랜지스터(Q1)를 턴-온하고 바이어스하는 전압을 인가하는데 사용된다. DIODE BIAS 라인을 통해 인가된 전압은 피크 검출기 다이오드(D1)를 턴-온하고 바이어스하는데 사용될 수 있다.
센서 화소(SP)의 동작시, 입력/증폭 트랜지스터(Q1)를 턴-온시키기 위해 RBIAS가 상승되고, 피크 검출기 다이오드(D1)를 턴-온시키기 위해 DIODE BIAS 라인에 활성 신호가 인가되며, 감지 커패시터(Cx)를 가로 질러 초기 충전을 하기 위해 RBIAS가 바이어스될 수 있다. 손가락과 같은 물체가 감지 커패시터(Cx)의 위치에 놓이는 경우, 감지 커패시터(Cx) 양 단의 전압이 변할 수 있다. 전압은 피크 검출기 다이오드(D1)에서 피크로 감지되고, 입력/증폭 트랜지스터(Q1)에 의해 읽힐 수 있다. Dn 및 Gn에 인가된 제어 신호는 픽셀 (행 / 열) 판독 트랜지스터(Q3)를 사용하여 입력/증폭 트랜지스터(Q1)의 출력을 리드 아웃한다. 이 경우, 입력/증폭 트랜지스터(Q1)의 출력은 아날로그-디지털 변환을 거칠 수 있다. 피크 검출기의 전하가 리드 아웃이 완료된 경우, RBIAS 및 DIODE BIAS가 비활성 신호로 복귀되고, 리셋 트랜지스터(Q2)에 의해 누적된 전하를 제거하기 위해 리셋 신호가 Gn+1 (리셋)에 인가될 수 있다.
도 158은 도 154의 지문 센서층의 센서 화소의 또 다른 예를 보여주는 회로도이다.
도 158을 참조하면, 센서 화소(SP)들 각각은 감지 전극(1102), 제1 센서 트랜지스터(1112), 제2 센서 트랜지스터(1116), 및 감지 커패시터(CR)을 포함할 수 있다.
감지 전극(1102)은 제1 센서 트랜지스터(1112)를 통해 인 에이블 라인(1110)에 연결된다. 또한, 감지 전극(1102)은 제2 센서 트랜지스터(1116)의 게이트에 연결될 수 있다. 제2 센서 트랜지스터(1116)의 드레인은 공급 라인(1104)에 연결되며, 소스는 출력 라인(1108)에 연결될 수 있다.
동일한 행에 배치된 센서 화소(SP)들은 동일한 인 에이블 라인(1110)과 행 선택 라인(1106)을 공유할 수 있다. 동일한 행에 배치되는 센서 화소(SP)들은 동일한 공급 라인(1104)과 출력 라인(1108)을 공유할 수 있다. 또는, 공급 라인(1104)은 생략되고, 제2 센서 트랜지스터(1116)의 드레인은 행 선택 라인 (1106)에 연결될 수 있다.
센서 화소(SP)의 감지 전극(1102)과 손가락의 지문 사이에 형성된 정전 용량은 제2 센서 트랜지스터(1116)의 정상 상태 출력 전류를 제어한다. 센서 화소(SP)의 출력 전류에 의해 감지 전극(1102)과 사이의 커패시턴스를 측정함으로써 손가락의 지문의 마루와 골을 판단할 수 있다.
도 159는 일 실시예에 따른 표시 패널의 발광 영역들과 제2 발광 전극들을 보여주는 레이 아웃도이다.
도 159를 참조하면, 표시 패널(300)은 제1 내지 제3 발광 영역들(RE, GE, BE)을 포함할 수 있다. 제1 내지 제3 발광 영역들(RE, GE, BE)은 도 7을 결부하여 설명한 바와 실질적으로 동일할 수 있다.
표시 패널(300)은 하나의 제2 발광 전극이 아닌 복수의 제2 발광 전극들(CAT1, CAT2)을 포함할 수 있다. 이 경우, 발광 영역들(RE, GE, BE)에 배치되는 발광 소자(170)들은 하나의 제2 발광 전극(173)에 공통적으로 접속되지 않을 수 있다.
복수의 제2 발광 전극들(CAT1, CAT2)은 전기적으로 분리될 수 있다. 복수의 제2 발광 전극들(CAT1, CAT2)은 서로 떨어져 배치될 수 있다. 도 159에서는 두 개의 제2 발광 전극들(CAT1, CAT2)을 예시하였으나, 제2 발광 전극들(CAT1, CAT2)의 개수는 이에 한정되지 않는다.
복수의 제2 발광 전극들(CAT1, CAT2) 각각은 복수의 발광 영역들(RE, GE, BE)과 중첩할 수 있다. 복수의 제2 발광 전극들(CAT1, CAT2)에서 제2 발광 전극(CAT1/CAT2)과 중첩하는 발광 영역들(RE, GE, BE)의 개수는 동일할 수 있다.
서로 인접한 제2 발광 전극들(CAT1, CAT2) 중 어느 한 제2 발광 전극(CAT1)의 일 측과 다른 제2 발광 전극(CAT2)의 일 측은 서로 나란할 수 있다. 어느 한 제2 발광 전극(CAT1)의 일 측과 다른 제2 발광 전극(CAT2)의 일 측은 발광 영역들(RE, GE, BE)을 회피하기 위해 도 159와 같이 제2 방향(Y축 방향)에서 지그재그로 형성될 수 있다.
도 160과 도 161은 도 159의 표시 패널의 발광 영역들과 제2 발광 전극들의 일 예를 보여주는 단면도들이다. 도 160에는 도 159의 BⅥ-BⅥ’를 따라 절단한 표시 패널(300)의 단면이 나타나 있다. 도 161에는 도 159의 BⅦ-BⅦ’를 따라 절단한 표시 패널(300)의 단면이 나타나 있다.
도 160 및 도 161을 참조하면, 제2 발광 전극들(CAT1, CAT2)은 뱅크(180)와 발광층(172)들 상에 배치될 수 있다. 제2 발광 전극들(CAT1, CAT2)은 광을 투과시킬 수 있는 ITO, IZO와 같은 투명한 도전 물질(TCO, Transparent Conductive Material), 또는 마그네슘(Mg), 은(Ag), 또는 마그네슘(Mg)과 은(Ag)의 합금과 같은 반투과 금속물질(Semi-transmissive Conductive Material)로 형성될 수 있다.
제2 발광 전극들(CAT1, CAT2) 각각은 뱅크(180)를 관통하는 캐소드 콘택홀(CCT)을 통해 캐소드 보조 전극(VSAE)에 연결될 수 있다. 캐소드 보조 전극(VSAE)은 제2 유기막(160) 상에 배치될 수 있다. 캐소드 보조 전극(VSAE)은 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 구리(Cu), 알루미늄(Al)의 단일층으로 형성되거나, 알루미늄과 티타늄의 적층 구조(Ti/Al/Ti), 알루미늄과 ITO의 적층 구조(ITO/Al/ITO), APC 합금, 및 APC 합금과 ITO의 적층 구조(ITO/APC/ITO)로 형성될 수 있다. 캐소드 보조 전극(VSAE)은 제1 발광 전극(171)과 동일한 층에 배치되며, 동일한 물질로 형성될 수 있다.
캐소드 보조 전극(VSAE)은 제2 유기막(160)을 관통하는 콘택홀을 통해 캐소드 연결 전극(VSCE)에 연결될 수 있다. 캐소드 연결 전극(VSCE)은 제1 유기막(150) 상에 배치될 수 있다. 캐소드 연결 전극(VSCE)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd) 및 구리(Cu) 중 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어진 단일층 또는 다중층으로 형성될 수 있다. 캐소드 연결 전극(VSCE)은 제1 연결 전극(ANDE1)과 동일한 층에 배치되며, 동일한 물질로 형성될 수 있다.
캐소드 연결 전극(VSCE)은 제1 유기막(150)을 관통하는 콘택홀을 통해 제2 구동 전압 배선(VSSL)에 연결될 수 있다. 제2 구동 전압 배선(VSSL)은 제2 층간 절연막(142) 상에 배치될 수 있다. 제2 구동 전압 배선(VSSL)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd) 및 구리(Cu) 중 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어진 단일층 또는 다중층으로 형성될 수 있다. 캐소드 연결 전극(VSCE)은 제6 트랜지스터(ST6)의 제1 전극(S6) 및 제2 전극(D6)과 동일한 층에 배치되며, 동일한 물질로 형성될 수 있다.
또는, 제2 구동 전압 배선(VSSL)은 제1 유기막(150) 상에 배치될 수 있으며, 이 경우 캐소드 연결 전극(VSCE)은 생략될 수 있다. 또는, 제2 구동 전압 배선(VSSL)은 제2 유기막(160) 상에 배치될 수 있으며, 이 경우 뱅크(180)를 관통하는 캐소드 콘택홀(CCT)을 통해 제2 발광 전극들(CAT1, CAT2) 중 어느 하나에 직접 연결될 수 있고, 캐소드 보조 전극(VSAE) 및 캐소드 연결 전극(VSCE)은 생략될 수 있다.
도 160 및 도 161과 같이, 제2 발광 전극들(CAT1, CAT2) 각각은 제2 구동 전압 배선(VSSL)을 통해 제2 구동 전압을 인가받을 수 있다.
도 162는 1 프레임 기간의 액티브 기간과 블랭크 기간 동안 캐소드 전극들에 인가되는 캐소드 전압을 보여주는 파형도이다.
도 162를 참조하면, 1 프레임 기간은 표시 패널(300)의 표시 화소들(DP1, DP2, DP3)에 데이터 전압들이 인가되는 액티브 기간(ACT)과 휴지 기간인 블랭크 기간(VBI)을 포함할 수 있다.
액티브 기간(ACT) 동안 제2 발광 전극들(CAT1, CAT2)에는 제2 구동 전압(VSS)이 인가될 수 있다. 제2 발광 전극들(CAT1, CAT2)에 제2 구동 전압(VSS)이 인가되는 경우, 발광 소자(170)들 각각의 발광층(172)은 제1 발광 전극(171)으로부터의 정공과 제2 발광 전극(173)으로부터의 전자가 발광층(172)에서 서로 결합되어 발광할 수 있다.
휴지 기간(VBI) 동안 제2 발광 전극들(CAT1, CAT2)에는 지문 구동 신호들(FSS1, FSS2)이 순차적으로 인가될 수 있다. 지문 구동 신호들(FSS1, FSS2) 각각은 복수의 펄스들을 포함할 수 있다. 휴지 기간(VBI) 동안 제1 지문 구동 신호(FSS1)가 제2 발광 전극들(CAT1, CAT2) 중 어느 한 제2 발광 전극(CAT1)에 인가된 후, 제2 지문 구동 신호(FSS2)가 또 다른 제2 발광 전극(CAT2)에 인가될 수 있다.
휴지 기간(VBI) 동안 자기 정전 용량 방식으로 제2 발광 전극들(CAT1, CAT2) 각각의 자기 정전 용량을 감지할 수 있다. 먼저, 제1 지문 구동 신호(FSS1)가 제2 발광 전극들(CAT1, CAT2) 중 어느 한 제2 발광 전극(CAT1)에 인가되는 경우, 제1 지문 구동 신호(FSS1)에 의해 어느 한 제2 발광 전극(CAT1)의 자기 정전 용량을 충전하고, 자기 정전 용량에 충전된 전압의 변화량을 감지할 수 있다. 그리고 나서, 제2 지문 구동 신호(FSS2)가 제2 발광 전극들(CAT1, CAT2) 중 다른 제2 발광 전극(CAT2)에 인가되는 경우, 제2 지문 구동 신호(FSS2)에 의해 다른 제2 발광 전극(CAT2)의 자기 정전 용량을 충전하고, 자기 정전 용량에 충전된 전압의 변화량을 감지할 수 있다. 이 경우, 도 124와 같이 사람의 지문의 마루(RID)에서 제2 발광 전극(CAT1/CAT2)의 자기 정전 용량의 정전 용량 값과 사람의 지문의 골(VLE)에서 제2 발광 전극(CAT1/CAT2)의 자기 정전 용량의 정전 용량 값 사이의 차이를 감지함으로써, 사람의 지문을 인식할 수 있다.
도 163은 또 다른 실시예에 따른 표시 패널의 발광 영역들과 캐소드 전극들을 보여주는 레이 아웃도이다.
도 163을 참조하면, 표시 패널(300)은 제1 내지 제3 발광 영역들(RE, GE, BE), 제1 내지 제3 발광 영역들(RE, GE, BE)과 중첩하는 제2 발광 전극(CAT), 및 지문 센서 전극(FSE)를 포함할 수 있다.
제2 발광 전극(CAT)은 제1 내지 제3 발광 영역들(RE, GE, BE)과 중첩할 수 있다. 제1 내지 제3 발광 영역들(RE, GE, BE)에 배치되는 발광 소자(170)들은 하나의 제2 발광 전극(173)에 공통적으로 접속될 수 있다.
지문 센서 전극(FSE)은 제2 발광 전극(CAT)과 전기적으로 분리될 수 있다. 지문 센서 전극(FSE)은 제2 발광 전극(CAT)과 떨어져 배치될 수 있다.
지문 센서 전극(FSE)은 자기 정전 용량 방식으로 구동될 수 있다. 예를 들어, 지문 구동 신호에 의해 지문 센서 전극(FSE)의 자기 정전 용량을 충전하고, 자기 정전 용량에 충전된 전압의 변화량을 감지할 수 있다. 이 경우, 도 124와 같이 사람의 지문의 마루(RID)에서 지문 센서 전극(FSE)의 자기 정전 용량의 정전 용량 값과 사람의 지문의 골(VLE)에서 지문 센서 전극(FSE)의 자기 정전 용량의 정전 용량 값 사이의 차이를 감지함으로써, 사람의 지문을 인식할 수 있다.
한편, 지문 센서 전극(FSE)에 인가되는 지문 구동 신호에 의해 제2 발광 전극(CAT)이 영향을 받는 것을 방지하기 위해, 지문 센서 전극(FSE)과 제2 발광 전극(CAT) 사이에는 차폐 전극이 배치될 수 있다. 차폐 전극은 지문 센서 전극(FSE)을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 차폐 전극에는 접지 전압 또는 제2 구동 전압이 인가될 수 있다. 또는, 차폐 전극에는 어떠한 전압도 인가되지 않을 수 있다. 즉, 차폐 전극은 플로팅(floating)될 수 있다.
도 164는 도 163의 표시 패널의 발광 영역들과 캐소드 전극들의 일 예를 보여주는 단면도이다. 도 164에는 도 163의 BⅧ-BⅧ’를 따라 절단한 표시 패널(300)의 단면이 나타나 있다.
도 164를 참조하면, 지문 센서 전극(FSE)은 뱅크(180)와 지문 보조 전극(FAE) 상에 배치될 수 있다. 지문 센서 전극(FSE)은 광을 투과시킬 수 있는 ITO, IZO와 같은 투명한 도전 물질(TCO, Transparent Conductive Material), 또는 마그네슘(Mg), 은(Ag), 또는 마그네슘(Mg)과 은(Ag)의 합금과 같은 반투과 금속물질(Semi-transmissive Conductive Material)로 형성될 수 있다. 지문 센서 전극(FSE)은 제2 발광 전극(CAT)과 동일한 층에 배치되며, 동일한 물질로 형성될 수 있다.
지문 센서 전극(FSE)은 뱅크(180)를 관통하는 지문 센서 영역(FSA)을 통해 지문 보조 전극(FAE)에 연결될 수 있다. 지문 보조 전극(FAE)은 제2 유기막(160) 상에 배치될 수 있다. 지문 보조 전극(FAE)은 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 구리(Cu), 알루미늄(Al)의 단일층으로 형성되거나, 알루미늄과 티타늄의 적층 구조(Ti/Al/Ti), 알루미늄과 ITO의 적층 구조(ITO/Al/ITO), APC 합금, 및 APC 합금과 ITO의 적층 구조(ITO/APC/ITO)로 형성될 수 있다. 지문 보조 전극(FAE)은 제1 발광 전극(171)과 동일한 층에 배치되며, 동일한 물질로 형성될 수 있다.
지문 보조 전극(FAE)은 제2 유기막(160)을 관통하는 콘택홀을 통해 지문 연결 전극(FCE)에 연결될 수 있다. 지문 연결 전극(FCE)은 제1 유기막(150) 상에 배치될 수 있다. 지문 연결 전극(FCE)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd) 및 구리(Cu) 중 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어진 단일층 또는 다중층으로 형성될 수 있다. 지문 연결 전극(FCE)은 제1 연결 전극(ANDE1)과 동일한 층에 배치되며, 동일한 물질로 형성될 수 있다.
지문 연결 전극(FCE)은 제1 유기막(150)을 관통하는 콘택홀을 통해 지문 센서 배선(FSL)에 연결될 수 있다. 지문 센서 배선(FSL)은 제2 층간 절연막(142) 상에 배치될 수 있다. 지문 센서 배선(FSL)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd) 및 구리(Cu) 중 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어진 단일층 또는 다중층으로 형성될 수 있다. 지문 센서 배선(FSL)은 제6 트랜지스터(ST6)의 제1 전극(S6) 및 제2 전극(D6)과 동일한 층에 배치되며, 동일한 물질로 형성될 수 있다.
또는, 지문 센서 배선(FSL)은 제1 유기막(150) 상에 배치될 수 있으며, 이 경우 지문 연결 전극(FCE)은 생략될 수 있다. 또는, 지문 센서 배선(FSL)은 제2 유기막(160) 상에 배치될 수 있으며, 이 경우 뱅크(180)를 관통하는 지문 센서 영역(SA)에서 지문 센서 전극(FSE)에 직접 연결될 수 있고, 지문 보조 전극(FAE) 및 지문 연결 전극(FCE)은 생략될 수 있다.
도 164와 같이, 지문 센서 전극(FSE)은 지문 센서 배선(FSL)을 통해 지문 구동 신호를 인가받을 수 있으며, 지문 센서 전극(FSE)의 자기 정전 용량에 충전된 전압의 변화량을 감지할 수 있다.
도 165는 일 실시예에 따른 표시 패널의 표시 영역, 비표시 영역, 및 초음파 센서를 보여주는 레이 아웃도이다.
도 165의 실시예는 표시 패널(300)이 초음파 센서(530)를 포함하는 것에서 도 4의 실시예와 차이점이 있다.
도 165를 참조하면, 표시 패널(300)은 초음파를 출력하고, 초음파를 감지할 수 있는 초음파 센서(530)를 포함할 수 있다. 초음파 센서(530)는 표시 패널(300)의 제1 측에 배치되는 제1 초음파 센서(531), 표시 패널(300)의 제2 측에 배치되는 제2 초음파 센서(532), 표시 패널(300)의 제3 측에 배치되는 제3 초음파 센서(533), 및 표시 패널(300)의 제4 측에 배치되는 제4 초음파 센서(534)를 포함할 수 있다. 표시 패널(300)의 제1 측은 좌측이고, 제2 측은 우측이며, 제3 측은 상측이고, 제4 측은 하측일 수 있다.
제1 초음파 센서(531)와 제2 초음파 센서(532)는 제1 방향(X축 방향)에서 서로 마주보도록 배치될 수 있다. 제3 초음파 센서(533)와 제4 초음파 센서(534)는 제2 방향(Y축 방향)에서 서로 마주보도록 배치될 수 있다.
도 165에서는 표시 패널(300)의 제1 내지 제4 측들에 제1 내지 제4 초음파 센서들(531, 532, 533, 534)이 배치되는 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 초음파 센서들은 서로 마주보는 표시 패널(300)의 두 측에만 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 방향(X축 방향)에서 서로 마주보는 제1 초음파 센서(531)와 제2 초음파 센서(532)만이 배치되고, 제3 초음파 센서(533)와 제4 초음파 센서(534)는 생략될 수 있다. 또는, 제2 방향(Y축 방향)에서 서로 마주보는 제3 초음파 센서(533)와 제4 초음파 센서(534)만이 배치되고, 제1 초음파 센서(531)와 제2 초음파 센서(532)는 생략될 수 있다.
또한, 도 165에서는 제1 내지 제4 초음파 센서들(531, 532, 533, 534)이 비표시 영역(NDA)에 배치되는 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 제1 내지 제4 초음파 센서들(531, 532, 533, 534)은 표시 영역(DA)에 배치될 수도 있다.
제1 내지 제4 초음파 센서들(531, 532, 533, 534) 각각은 음향 변환 장치(5000)들을 포함할 수 있다. 음향 변환 장치(5000)들은 인가된 전압에 따라 수축하거나 팽창하는 압전 물질을 포함하는 압전 소자 또는 압전 액츄에이터일 수 있다. 음향 변환 장치(5000)들은 진동에 의해 초음파를 출력하거나 음향을 출력할 수 있다. 또한, 음향 변환 장치(5000)들은 입력되는 초음파에 따라 전압을 출력할 수 있다.
제1 내지 제4 초음파 센서들(531, 532, 533, 534)의 음향 변환 장치(5000)들 각각은 센서 구동부(340)에 전기적으로 연결될 수 있다. 또는, 제1 내지 제4 초음파 센서들(531, 532, 533, 534)의 음향 변환 장치(5000)들 각각은 표시 회로 보드(310) 상에 배치되는 별도의 초음파 구동부에 전기적으로 연결될 수 있다. 센서 구동부(340) 또는 별도의 초음파 구동부는 음향 변환 장치(5000)들이 초음파를 출력하는 경우, 메인 회로 보드(710)로부터 입력되는 초음파 구동 데이터를 초음파 구동 신호들로 변환하여 음향 변환 장치(5000)들에 출력할 수 있다. 또한, 센서 구동부(340) 또는 별도의 초음파 구동부는 음향 변환 장치(5000)들이 초음파 신호들에 따른 감지 전압들을 출력하는 경우, 상기 감지 전압을 감지 데이터로 변환하여 메인 회로 보드(710)로 출력할 수 있다.
표시 패널(300)의 제1 측의 길이 및 제2 측의 길이가 제3 측의 길이 및 제4 측의 길이보다 길기 때문에, 제1 초음파 센서(531)와 제2 초음파 센서(532) 각각에 배치되는 음향 변환 장치(5000)들의 개수는 제3 초음파 센서(533)와 제4 초음파 센서(534) 각각에 배치되는 음향 변환 장치(5000)들의 개수보다 많을 수 있다. 제1 방향(X축 방향)에서 서로 마주보는 제1 초음파 센서(531)와 제2 초음파 센서(532) 각각에 배치되는 음향 변환 장치(5000)들의 개수는 동일할 수 있다. 제2 방향(Y축 방향)에서 서로 마주보는 제3 초음파 센서(533)와 제4 초음파 센서(534) 각각에 배치되는 음향 변환 장치(5000)들의 개수는 동일할 수 있다.
센서 영역(SA)은 사람의 손가락의 지문을 인식하기 위해 사람의 손가락이 위치하는 영역일 수 있다. 센서 영역(SA)은 표시 영역(DA)과 중첩할 수 있다. 센서 영역(SA)은 표시 영역(DA)의 적어도 일부 영역으로 정의될 수 있다. 센서 영역(SA)은 표시 영역(DA)의 중앙 영역일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
도 165와 같이, 초음파 센서(530)의 음향 변환 장치(5000)들은 센서 영역(SA)에 배치된 사람의 손가락에 초음파를 출력하고, 사람의 손가락의 지문에서 반사된 초음파를 감지할 수 있다. 이하에서는, 도 166을 결부하여 초음파 센서(530)의 음향 변환 장치(5000)들을 이용하여 사람의 손가락의 지문을 인식하는 방법에 대하여 설명한다.
도 166은 도 165의 음향 변환 장치들의 초음파 신호들을 이용한 초음파 감지 방법을 보여주는 일 예시 도면이다.
도 166을 참조하면, 제2 초음파 센서(532)의 음향 변환 장치(5000)들은 센서 영역(SA) 방향으로 초음파 신호(US)들을 출력할 수 있다. 예를 들어, 제2 초음파 센서(532)의 음향 변환 장치(5000)들은 제1 방향(X축 방향)에서 제5 각도(θ5)만큼 기울어지도록 초음파 신호(US)들을 출력할 수 있다. 초음파 신호(US)들 각각의 파면은 초음파 신호(US)들이 전파되는 방향(DR12)과 수직인 방향(DR13)을 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
제2 초음파 센서(532)의 음향 변환 장치(5000)들에서 출력된 초음파 신호(US)들이 센서 영역(SA)에 도달하는 경우, 센서 영역(SA)에 배치된 사람의 손가락의 지문의 마루에서 감쇠되는 초음파 신호(US)의 펄스의 감쇠량이 지문의 골에서 감쇠되는 초음파 신호(US)의 펄스의 감쇠량보다 클 수 있다. 그러므로, 센서 영역(SA)을 통과한 초음파 신호(US’)들 각각의 펄스의 크기는 상이할 수 있다.
센서 영역(SA)을 통과한 초음파 신호(US’)들은 제1 초음파 센서(531)의 음향 변환 장치(5000)들에서 감지될 수 있다. 제1 초음파 센서(531)의 음향 변환 장치(5000)들 각각은 초음파 신호(US’)의 펄스의 크기에 따라 전압을 출력할 수 있다.
도 166에서는 제2 초음파 센서(532)의 음향 변환 장치(5000)들이 초음파 신호(US)들을 출력하고, 제1 초음파 센서(531)의 음향 변환 장치(5000)들이 센서 영역(SA)을 통과한 초음파 신호(US’)들을 감지하는 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 제1 초음파 센서(531)의 음향 변환 장치(5000)들이 초음파 신호(US)들을 출력하고, 제2 초음파 센서(532)의 음향 변환 장치(5000)들이 센서 영역(SA)을 통과한 초음파 신호(US’)들을 감지할 수 있다.
또한, 제3 초음파 센서(533)와 제4 초음파 센서(534) 중 어느 하나의 음향 변환 장치(5000)들이 초음파 신호(US)들을 출력하고, 다른 하나의 음향 변환 장치(5000)들이 초음파 신호(US’)들을 감지할 수 있다. 제3 초음파 센서(533)와 제4 초음파 센서(534) 중 다른 하나의 음향 변환 장치(5000)들 각각은 초음파 신호(US’)의 펄스의 크기에 따라 전압을 출력할 수 있다.
센서 구동부(340) 또는 초음파 구동부는 제1 초음파 센서(531)의 음향 변환 장치(5000)들로부터 출력되는 전압들을 제1 감지 데이터로 변환할 수 있다. 센서 구동부(340)는 제3 초음파 센서(533)와 제4 초음파 센서(534) 중 다른 하나의 음향 변환 장치(5000)들로부터 출력되는 전압들을 제2 감지 데이터로 변환할 수 있다. 메인 프로세서(710)는 제1 감지 데이터와 제2 감지 데이터를 분석하여 사람의 지문을 유추할 수 있다. 예를 들어, 메인 프로세서(710)는 특정 경로에 제공되는 사람의 지문의 마루들의 개수에 따른 초음파 신호의 누적 감쇠량을 산출할 수 있으며, 이에 따라 사람의 지문을 유추할 수 있다.
도 167은 도 165의 표시 패널과 음향 변환 장치들을 보여주는 단면도이다. 도 167에는 도 165의 BⅨ-BⅨ’를 따라 절단한 표시 패널(300)의 단면이 나타나 있다.
도 167을 참조하면, 표시 패널(300)의 패널 하부 커버(PB)는 패널 하부 커버(PB)를 관통하여 표시 패널(300)의 기판(SUB)을 노출하는 커버 홀(PBH)을 포함한다. 패널 하부 커버(PB)는 탄성을 갖는 완충 부재를 포함하는 바, 초음파 센서(530)의 음향 변환 장치(5000)들은 진동에 의해 초음파 또는 음향을 출력하기 위해서, 커버 홀(PBH)에서 기판(SUB)의 하면 상에 배치될 수 있다.
도 168은 도 165의 음향 변환 장치의 일 예를 보여주는 단면도이다. 도 169는 도 168의 음향 변환 장치의 제1 가지 전극과 제2 가지 전극 사이에 배치된 진동층의 진동 방법을 보여주는 일 예시 도면이다.
도 168 및 도 169를 참조하면, 음향 변환 장치(5000)는 전기 신호에 따라 수축하거나 팽창하는 압전 물질을 포함하는 압전 소자 또는 압전 액츄에이터일 수 있다. 음향 변환 장치(5000)는 제1 음향 전극(5001), 제2 음향 전극(5002), 및 진동층(5003)을 포함할 수 있다.
제1 음향 전극(5001)은 진동층(5003)의 일면 상에 배치되고, 제2 음향 전극(5002)은 진동층(5003)의 타면 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 음향 전극(5001)은 진동층(5003)의 하면 상에 배치되고, 제2 음향 전극(5002)은 진동층(5003)의 상면 상에 배치될 수 있다.
진동층(5003)은 제1 음향 전극(5001)에 인가된 구동 전압과 제2 음향 전극(5002)에 인가되는 구동 전압에 따라 변형되는 압전 소자일 수 있다. 이 경우, 진동층(5003)은 PVDF(Poly Vinylidene Fluoride), 분극화된 불화 폴리머(polarized fluoropolymer), PVDF-TrEF 공중합체, PZT(Plumbum Ziconate Titanate(티탄산지르콘납)), 및 전기 활성 고분자(Electro Active Polymer) 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 진동층(5003)은 제1 음향 전극(5001)에 인가되는 구동 전압과 제2 음향 전극(5002)에 인가되는 구동 전압 간의 차이에 따라 수축하거나 팽창한다.
진동층(5003)의 제조 온도가 높기 때문에, 제1 음향 전극(5001)과 제2 음향 전극(5002)은 녹는점이 높은 은(Ag) 또는 은(Ag)과 팔라듐(Pd)의 합금으로 형성될 수 있다. 제1 음향 전극(5001)과 제2 음향 전극(5002)의 녹는점을 높이기 위해, 제1 음향 전극(5001)과 제2 음향 전극(5002)이 은(Ag)과 팔라듐(Pd)의 합금으로 형성되는 경우, 은(Ag)의 함량이 팔라듐(Pd)의 함량보다 높을 수 있다.
진동층(5003)은 도 169와 같이 제1 음향 전극(5001)에 인접한 하부 영역에서 부극성을 가지며, 제2 음향 전극(5002)에 인접한 상부 영역에서 정극성을 가질 수 있다. 진동층(5003)의 극성 방향은 제1 음향 전극(5001)과 제2 음향 전극(5002)을 이용하여 진동층(5003)에 전계를 가하는 폴링(poling) 공정에 의해 정해질 수 있다.
제1 음향 전극(5001)에 인접한 하부 영역에서 부극성을 가지며, 제2 음향 전극(5002)에 인접한 상부 영역에서 정극성을 갖는 경우, 제1 음향 전극(5001)에 부극성의 구동 전압이 인가되며, 제2 음향 전극(5002)에 정극성의 구동 전압이 인가되면, 진동층(5003)은 제1 힘(F1)에 따라 수축할 수 있다. 제1 힘(F1)은 수축력일 수 있다. 또한, 제1 음향 전극(5001)에 정극성의 구동 전압이 인가되며, 제2 음향 전극(5002)에 부극성의 구동 전압이 인가되면, 진동층(5003)은 제2 힘(F2)에 따라 팽창할 수 있다. 제2 힘(F2)은 신장력일 수 있다.
도 168 및 도 169와 같이, 음향 변환 장치(5000)는 제1 음향 전극(5001)과 제2 음향 전극(5002)에 인가된 구동 전압들에 따라 진동층(5003)을 수축 또는 팽창시킬 있다. 음향 변환 장치(5000)는 진동층(5003)의 수축과 팽창의 반복에 따라 진동할 수 있으며, 이로 인해 표시 패널(300)을 진동함으로써 음향 또는 초음파를 출력할 수 있다. 음향 변환 장치(5000)에 의해 표시 패널(300)을 진동하여 초음파를 출력하는 경우, 제1 음향 전극(5001)과 제2 음향 전극(5002)에 인가된 구동 전압들의 주파수는 음향을 출력하는 경우보다 높을 수 있다.
도 170과 도 171은 일 실시예에 따른 표시 패널을 보여주는 저면도이다. 도 170에는 기판(SUB)의 서브 영역(SBA)이 구부러지지 않고 펼쳐진 경우, 표시 패널(300), 연성 필름(313), 및 표시 회로 보드(310)의 저면도가 나타나 있다. 도 171에는 기판(SUB)의 서브 영역(SBA)이 구부러져 표시 패널(300)의 하면 상에 배치되는 경우 표시 패널(300), 연성 필름(313), 및 표시 회로 보드(310)의 저면도가 나타나 있다.
도 170 및 도 171을 참조하면, 표시 패널(300)의 패널 하부 커버(PB)는 패널 하부 커버(PB)를 관통하여 표시 패널(300)의 기판(SUB)을 노출하는 제1 커버 홀(PBH1)과 제2 커버 홀(PBH2)을 포함한다. 패널 하부 커버(PB)는 탄성을 갖는 완충 부재를 포함하는 바, 초음파 센서(530)는 진동에 의해 초음파를 출력하기 위해서, 제1 커버 홀(PBH1)에서 기판(SUB)의 하면 상에 배치될 수 있다. 또한, 음향 발생 장치(540)는 진동에 의해 음향을 출력하기 위해 제2 커버 홀(PBH2)에서 기판(SUB)의 하면 상에 배치될 수 있다.
초음파 센서(530)는 초음파를 출력하고 사람의 손가락의 지문에서 반사된 초음파를 감지하는 초음파 방식의 지문 인식 센서일 수 있다. 또는, 초음파 센서(530)는 표시 장치(10) 상에 물체가 근접하게 배치되는지를 판단하기 위해, 표시 장치(10) 상에 초음파를 조사하고, 물체에 의해 반사된 초음파를 감지하는 초음파 방식의 근접 센서일 수 있다.
음향 발생 장치(540)는 도 168과 같이 전기 신호에 따라 수축하거나 팽창하는 압전 물질을 포함하는 압전 소자 또는 압전 액츄에이터일 수 있다. 또는, 음향 발생 장치(540)는 도 172와 같이 보이스 코일을 이용하여 자력을 생성함으로써 표시 패널(300)을 진동시키는 선형 공진 액츄에이터(LRA)일 수 있다. 음향 발생 장치(540)가 선형 공진 액츄에이터인 경우, 하부 섀시(541), 연성 회로 보드(542), 보이스 코일(543), 마그넷(544), 스프링(545), 및 상부 섀시(546)를 포함할 수 있다.
하부 섀시(541)와 상부 섀시(546)는 금속 재질로 형성될 수 있다. 연성 회로 보드(542)는 상부 섀시(546)와 마주보는 하부 섀시(541)의 일면 상에 배치되며, 제2 연성 회로 기판(547)에 접속된다. 보이스 코일(543)은 상부 섀시(546)와 마주보는 연성 회로 보드(542)의 일면에 연결될 수 있다. 이로 인해, 보이스 코일(543)의 일 단은 제2 연성 회로 기판(547)의 리드 라인들 중 어느 하나와 전기적으로 연결되고, 보이스 코일(543)의 타 단은 리드 라인들 중 다른 하나와 전기적으로 연결될 수 있다. 마그넷(544)은 영구 자석으로, 보이스 코일(543)과 마주보는 일면에는 보이스 코일(543)이 수납되는 보이스 코일 홈(544a)이 형성될 수 있다. 마그넷(544)과 상부 섀시(546) 사이에는 스프링(545)과 같은 탄성체가 배치된다.
보이스 코일(543)에 흐르는 전류의 방향은 보이스 코일(543)의 일 단에 인가되는 제1 구동 전압과 타 단에 인가되는 제2 구동 전압에 의해 제어될 수 있다. 보이스 코일(543)에 흐르는 전류에 따라 보이스 코일(543) 주위에는 인가 자기장이 형성될 수 있다. 즉, 제1 구동 전압이 정극성의 전압이고 제2 구동 전압이 부극성의 전압인 경우와 제1 구동 전압이 부극성의 전압이고 제2 구동 전압이 정극성의 전압인 경우 보이스 코일(543)에 흐르는 전류의 방향은 반대가 된다. 제1 구동 전압과 제2 구동 전압의 교류 구동에 따라 마그넷(544)과 보이스 코일(543)에는 인력과 척력이 교대로 작용하게 된다. 그러므로, 마그넷(544)은 스프링(545)에 의해 보이스 코일(543)과 상부 섀시(546) 사이에서 왕복 운동할 수 있다.
표시 패널(300)의 서브 영역(SBA)에는 연성 필름(313)이 부착될 수 있다. 연성 필름(313)의 일 측은 이방성 도전 필름을 이용하여 표시 패널(300)의 서브 영역(SBA)의 표시 패드들 상에 부착될 수 있다. 연성 필름(313)은 구부러질 수 있는 연성 회로 기판(flexible circuit board)일 수 있다.
연성 필름(313)은 연성 필름(313)을 관통하는 필름 홀(USH)을 포함할 수 있다. 연성 필름(313)의 필름 홀(USH)은 표시 패널(300)의 서브 영역(SBA)이 구부러져 표시 패널(300)의 하면 상에 배치되는 경우, 제3 방향(Z축 방향)에서 초음파 센서(530)와 중첩할 수 있다. 이로 인해, 표시 패널(300)의 서브 영역(SBA)이 구부러져 표시 패널(300)의 하면 상에 배치되는 경우, 초음파 센서(530)가 연성 필름(313)에 의해 방해받는 것을 방지할 수 있다.
표시 회로 보드(310)는 이방성 도전 필름을 이용하여 연성 필름(313)의 타 측에 부착될 수 있다. 연성 필름(313)의 타 측은 연성 필름(313)의 일 측의 반대 측일 수 있다.
표시 회로 보드(310) 상에는 터치 구동부(330) 및 센서 구동부(340)뿐만 아니라, 압력 센서(PU)가 형성될 수 있다. 압력 센서(PU)의 일면은 표시 회로 보드(310) 상에 배치되고, 타면은 브라켓(600) 상에 배치될 수 있다. 압력 센서(PU)는 사용자에 의해 압력(force)이 인가되는 경우, 사용자의 압력을 감지할 수 있다. 압력 센서(PU)는 도 173과 같이 제1 베이스 부재(BS1), 제2 베이스 부재(BS2), 압력 구동 전극(PTE), 압력 감지 전극(PRE), 및 쿠션층(CSL)을 포함할 수 있다.
제1 베이스 부재(BS1)와 제2 베이스 부재(BS2)는 서로 마주보도록 배치된다. 제1 베이스 부재(BS1)와 제2 베이스 부재(BS2) 각각은 폴레에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET) 필름 또는 폴리이미드 필름으로 이루어질 수 있다.
압력 구동 전극(PTE)은 제2 베이스 부재(BS2)와 마주보는 제1 베이스 부재(BS1)의 일면 상에 배치되고, 압력 감지 전극(PRE)은 제1 베이스 부재(BS1)와 마주보는 제2 베이스 부재(BS2)의 일면 상에 배치될 수 있다. 압력 구동 전극(PTE)과 압력 감지 전극(PRE)은 은(Ag), 구리(Cu) 등의 도전성 물질을 포함할 수 있다. 압력 구동 전극(PTE)은 제1 베이스 부재(BS1) 상에 스크린 인쇄 방식으로 형성되고, 압력 감지 전극(PRE)은 제2 베이스 부재(BS2) 상에 스크린 인쇄 방식으로 형성될 수 있다.
쿠션층(CSL)은 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리에틸렌(polyethylene) 등과 같은 고분자 수지, 고무, 우레탄 계열 물질, 또는 아크릴 계열 물질을 발포 성형한 스폰지 등 탄성을 갖는 물질을 포함할 수 있다.
사용자의 압력이 인가되는 경우, 쿠션층(CSL)의 높이는 줄어들 수 있으며, 압력 구동 전극(PTE)과 압력 감지 전극(PRE) 사이의 거리는 가까워질 수 있다. 이로 인해, 압력 구동 전극(PTE)과 압력 감지 전극(PRE) 사이에 형성되는 정전 용량은 변화될 수 있다. 따라서, 압력 센서(PU)와 연결되는 압력 센서 구동부는 압력 감지 전극(PRE)을 통해 감지되는 전류 값 또는 전압 값을 통해 정전 용량 값의 변화를 감지할 수 있다. 그러므로, 사용자에 의해 압력이 인가되는지 여부를 판단할 수 있다.
압력 센서(PU)의 제1 베이스 부재(BS1)와 제2 베이스 부재(BS2) 중 어느 하나는 압력 민감 점착제를 통해 표시 회로 보드(310)의 일면에 부착되고, 다른 하나는 압력 민감 점착제를 통해 브라켓(600)에 부착될 수 있다. 또는, 압력 센서(PU)의 제1 베이스 부재(BS1)와 제2 베이스 부재(BS2) 중 적어도 어느 하나는 생략될 수 있다. 예를 들어, 압력 센서(PU)의 제1 베이스 부재(BS1)가 생략되는 경우, 압력 구동 전극(PTE)은 표시 회로 보드(310) 상에 배치될 수 있다. 즉, 압력 센서(PU)는 표시 회로 보드(310)를 베이스 부재로 사용할 수 있다. 또한, 압력 센서(PU)의 제2 베이스 부재(BS2)가 생략되는 경우, 압력 감지 전극(PRE)은 브라켓(600) 상에 배치될 수 있다. 즉, 압력 센서(PU)는 브라켓(600)을 베이스 부재로 사용할 수 있다.
도 174는 도 170과 도 171의 표시 패널의 일 예를 보여주는 단면도이다. 도 174에는 도 170의 C-C’를 따라 절단한 표시 패널(300)의 단면의 일 예가 나타나 있다.
도 174를 참조하면, 표시 패널(300)의 하면 상에는 초음파 센서(530)가 배치될 수 있다. 초음파 센서(530)는 접착 부재(511’)를 통해 표시 패널(300)의 하면에 부착될 수 있다.
센서 전극층(SENL)은 센서 전극(SE)들과 도전 패턴(CP)들을 포함할 수 있다. 센서 전극(SE)들과 도전 패턴(CP)들은 도 147 및 도 148을 결부하여 설명한 바와 실질적으로 동일할 수 있다.
센서 전극(SE)들은 제1 센서 절연막(TINS1) 상에 배치되며, 도전 패턴(CP)들은 제2 센서 절연막(TINS2) 상에 배치될 수 있다. 이 경우, 도전 패턴(CP)들은 표시 패널(300)의 최상부층에 배치되므로, 5G 이동 통신과 같이 도전 패턴(CP)들에 의해 송신 또는 수신되는 전자기파의 파장이 짧더라도, 표시 패널(300)의 금속층들을 통과할 필요가 없다. 그러므로, 도전 패턴(CP)들에 의해 송신되는 전자기파는 표시 장치(10)의 상부로 안정적으로 방사될 수 있다. 또한, 표시 장치(10)에 수신되는 전자기파는 도전 패턴(CP)들에 의해 안정적으로 수신될 수 있다.
또는, 도전 패턴(CP)들은 제1 센서 절연막(TINS1) 상에 배치될 수 있다. 이 경우, 도전 패턴(CP)들은 센서 전극(SE)들과 동일한 층에 배치되며, 동일한 물질로 형성될 수 있다. 이 경우, 도전 패턴(CP)들은 별도의 공정 추가 없이 센서 전극층(SENL)에 형성될 수 있다.
도 175는 도 170과 도 171의 표시 패널의 또 다른 예를 보여주는 단면도이다. 도 175에는 도 170의 C-C’를 따라 절단한 표시 패널(300)의 단면의 또 다른 예가 나타나 있다.
도 175의 실시예는 센서 전극층(SENL)이 센서 전극(SE)들 대신에, 압력 구동 전극(PTE)들, 압력 감지 전극(PRE)들, 및 압력 감지층(PSL)을 포함하는 것에서 도 174의 실시예와 차이점이 있다.
도 175를 참조하면, 표시 패널(300)의 하면 상에는 초음파 센서(530)가 배치될 수 있다. 초음파 센서(530)는 접착 부재(511’)를 통해 표시 패널(300)의 하면에 부착될 수 있다.
센서 전극층(SENL)은 압력 감지층(PSL), 압력 구동 전극(PTE)들, 압력 감지 전극(PRE)들, 및 도전 패턴(CP)들을 포함할 수 있다.
압력 구동 전극(PTE)들과 압력 감지 전극(PRE)들은 제3 버퍼막(BF3) 상에 배치될 수 있다. 압력 구동 전극(PTE)들과 압력 감지 전극(PRE)들은 일 방향에서 교대로 배치될 수 있다.
압력 구동 전극(PTE)들과 압력 감지 전극(PRE)들 각각은 발광 영역들(RE, GE, BE)에 중첩하지 않을 수 있다. 압력 구동 전극(PTE)들과 압력 감지 전극(PRE)들 각각은 제3 방향(Z축 방향)에서 뱅크(180)와 중첩할 수 있다.
압력 구동 전극(PTE)들과 압력 감지 전극(PRE)들 상에는 압력 감지층(PSL)이 배치될 수 있다. 압력 감지층(PSL)은 압력 민감 물질을 갖는 고분자 수지(polymer)를 포함할 수 있다. 압력 민감 물질은 니켈, 알루미늄, 티타늄, 주석, 구리 등의 금속 미세 입자들(또는 금속 나노 입자들)일 수 있다. 예를 들어, 압력 감지층(PSL)은 QTC(Quantum Tunneling Composite)일 수 있다.
사용자의 압력이 제3 방향(Z축 방향)에서 압력 감지층(PSL)에 인가되는 경우, 압력 감지층(PSL)의 두께가 감소할 수 있으며, 이로 인해 압력 감지층(PSL)의 저항 값이 변화될 수 있다. 압력 센서 구동부는 압력 감지층(PSL)의 저항 값 변화에 따라 압력 감지 전극(PRE)들로부터 전류 값 또는 전압 값 변화를 감지함으로써, 사용자가 손으로 누르는 압력이 어느 정도인지를 판단할 수 있다.
압력 감지층(PSL) 상에는 센서 절연막(TINS)이 배치될 수 있다. 센서 절연막(TINS)은 무기막, 예를 들어 실리콘 나이트라이드층, 실리콘 옥시 나이트라이드층, 실리콘 옥사이드층, 티타늄옥사이드층, 또는 알루미늄옥사이드층으로 형성될 수 있다.
센서 절연막(TINS) 상에는 도전 패턴(CP)들이 배치될 수 있다. 도전 패턴(CP)들 각각은 발광 영역들(RE, GE, BE)에 중첩하지 않을 수 있다. 도전 패턴(CP)들 각각은 제3 방향(Z축 방향)에서 뱅크(180)와 중첩할 수 있다. 도전 패턴(CP)들 각각은 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 구리(Cu), 알루미늄(Al)의 단일층으로 형성되거나, 알루미늄과 티타늄의 적층 구조(Ti/Al/Ti), 알루미늄과 ITO의 적층 구조(ITO/Al/ITO), APC 합금, 및 APC 합금과 ITO의 적층 구조(ITO/APC/ITO)로 형성될 수 있다.
도 175와 같이, 센서 전극층(SENL)이 센서 전극(SE)들 대신에 압력 구동 전극(PTE)들, 압력 감지 전극(PRE)들, 및 압력 감지층(PSL)을 포함할 수 있으며, 이 경우 사용자에 의해 인가된 압력을 감지할 수 있다.
도 176은 도 170과 도 171의 표시 패널의 또 다른 예를 보여주는 단면도이다. 도 176에는 도 170의 C-C’를 따라 절단한 표시 패널(300)의 단면의 또 다른 예가 나타나 있다.
도 176의 실시예는 센서 전극층(SENL)이 센서 전극(SE)들을 포함하지 않으며, 표시 패널(300)의 하면 상에 디지타이저층(DGT)이 추가로 배치되는 것에서 도 174의 실시예와 차이점이 있다.
도 176을 참조하면, 표시 패널(300)의 하면 상에는 디지타이저층(DGT)이 배치될 수 있다. 디지타이저층(DGT)은 초음파 센서(530)의 하면 상에 배치될 수 있다. 디지타이저층(DGT)은 압력 민감 접착제와 같은 접착 부재를 통해 초음파 센서(530)의 하면에 부착될 수 있다. 디지타이저층(DGT)은 도 75 내지 도 77을 결부하여 설명한 바와 실질적으로 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략한다.
디지타이저층(DGT)에 의해 디지타이저 입력 유닛(DGTI)의 방출 자기장 또는 전자기 신호를 감지함으로써, 디지타이저 입력 유닛(DGTI)이 디지타이저층(DGT)의 어느 위치에 근접하여 있는지를 판단할 수 있다. 즉, 디지타이저층(DGT)에 의해 디지타이저 입력 유닛(DGTI)의 터치 입력을 감지할 수 있으므로, 센서 전극층(SENL)의 센서 전극(SE)들은 생략될 수 있다.
제3 버퍼막(BF3) 상에는 센서 절연막(TINS)이 배치될 수 있다. 센서 절연막(TINS)은 센서 절연막(TINS)은 무기막, 예를 들어 실리콘 나이트라이드층, 실리콘 옥시 나이트라이드층, 실리콘 옥사이드층, 티타늄옥사이드층, 또는 알루미늄옥사이드층으로 형성될 수 있다.
센서 절연막(TINS) 상에는 도전 패턴(CP)들이 배치될 수 있다. 도전 패턴(CP)들 각각은 발광 영역들(RE, GE, BE)에 중첩하지 않을 수 있다. 도전 패턴(CP)들 각각은 제3 방향(Z축 방향)에서 뱅크(180)와 중첩할 수 있다. 도전 패턴(CP)들 각각은 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 구리(Cu), 알루미늄(Al)의 단일층으로 형성되거나, 알루미늄과 티타늄의 적층 구조(Ti/Al/Ti), 알루미늄과 ITO의 적층 구조(ITO/Al/ITO), APC 합금, 및 APC 합금과 ITO의 적층 구조(ITO/APC/ITO)로 형성될 수 있다.
도 176과 같이, 센서 전극층(SENL)이 센서 전극(SE)들 대신에 표시 패널(300)의 하면 상에 디지타이저 입력 유닛(DGTI)의 터치 입력을 감지할 수 있는 디지타이저층(DGT)을 포함할 수 있다.
도 177은 도 170과 도 171의 초음파 센서의 일 예를 보여주는 사시도이다. 도 178은 도 177의 초음파 센서의 진동 소자의 배열을 보여주는 일 예시 도면이다. 도 178에서는 설명의 편의를 위해 초음파 센서(530)의 제1 지지 기판(5301), 제1 초음파 전극(5303)들, 및 진동 소자(5305)들만을 예시하였다.
도 177 및 도 178을 참조하면, 초음파 센서(530)는 제1 지지 기판(5301), 제2 지지 기판(5302), 제1 초음파 전극(5303)들, 제2 초음파 전극(5304)들, 진동 소자(5305)들, 및 충진재(5306)을 포함할 수 있다.
제1 지지 기판(5301)과 제2 지지 기판(5302)은 서로 마주보도록 배치될 수 있다. 제1 지지 기판(5301)과 제2 지지 기판(5302)은 플라스틱 필름 또는 유리로 이루어질 수 있다.
제1 초음파 전극(5303)들은 제2 지지 기판(5302)과 마주보는 제1 지지 기판(5301)의 일면 상에 배치될 수 있다. 제1 초음파 전극(5303)들은 서로 떨어져 배치될 수 있다. 제1 방향(X축 방향)으로 배치된 진동 소자(5305)들은 동일한 제1 초음파 전극(5303)에 연결될 수 있다. 제1 초음파 전극(5303)들은 제2 방향(Y축 방향)으로 배치될 수 있다.
제2 초음파 전극(5304)들은 제1 지지 기판(5301)과 마주보는 제2 지지 기판(5302)의 일면 상에 배치될 수 있다. 제2 초음파 전극(5304)들은 서로 떨어져 배치될 수 있다. 제2 방향(Y축 방향)으로 배치된 진동 소자(5305)들은 동일한 제2 초음파 전극(5304)에 연결될 수 있다. 제2 초음파 전극(5304)들은 제1 방향(X축 방향)으로 배치될 수 있다.
진동 소자(5305)들은 매트릭스 형태로 배열될 수 있다. 진동 소자(5301)들은 서로 이격되어 배치될 수 있다. 진동 소자(5305)들 각각은 제3 방향(Z축 방향)으로 연장되는 사각기둥 또는 직육면체 형태를 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 진동 소자(5305)들 각각은 원기둥 또는 타원기둥 형태를 가질 수 있다. 제3 방향(Z축 방향)에서 진동 소자(5305)의 두께는 대략 100㎛일 수 있다.
진동 소자(5305)들 각각은 전기 신호에 따라 수축하거나 팽창하는 압전 물질을 이용하여 진동하는 압전 소자일 수 있다. 예를 들어, 진동 소자(5305)들 각각은 PVDF(Poly Vinylidene Fluoride), 분극화된 불화 폴리머(polarized fluoropolymer), PVDF-TrEF 공중합체, PZT(Plumbum Ziconate Titanate(티탄산지르콘납)), 및 전기 활성 고분자(Electro Active Polymer) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
제1 방향(X축 방향)과 제2 방향(Y축 방향)에서 진동 소자(5305)들 사이에는 충진재(5306)가 충진될 수 있다. 충진재(5306)는 진동 소자(5305)들 각각이 수축 또는 팽창하도록 가요성이 있는 물질로 형성될 수 있다. 또한, 충진재(5306)는 진동 소자(5305)들을 서로 절연시키기 위해 절연 물질을 포함할 수 있다.
도 179는 도 177의 초음파 센서의 진동 소자의 진동 방법을 보여주는 일 예시 도면이다.
도 179를 참조하면, 진동 소자(5305)는 제1 면(5305A), 제2 면(5305B), 제3 면(5305C), 및 제4 면(5305D)를 포함할 수 있다. 제1 면(5305A)은 진동 소자(5305)의 상면, 제2 면(5305B)은 진동 소자(5305)의 하면, 제3 면(5305C)은 진동 소자(5305)의 우측면, 및 제4 면(5305D)은 진동 소자(5305)의 좌측면일 수 있다.
도 169와 유사하게, 진동 소자(5305)가 제2 면(5305B)에 인접한 하부 영역에서 부극성을 가지며, 제1 면(5305A)에 인접한 상부 영역에서 정극성을 갖는 경우, 제2 초음파 전극(5304)에 부극성의 구동 전압이 인가되며, 제1 초음파 전극(5303)에 정극성의 구동 전압이 인가되면, 진동 소자(5305)는 수축할 수 있다. 또한, 제1 초음파 전극(5303)에 부극성의 구동 전압이 인가되며, 제2 초음파 전극(5304)에 정극성의 구동 전압이 인가되면, 진동 소자(5305)는 팽창할 수 있다.
또한, 진동 소자(5305)의 제1 면(5305A)과 제2 면(5305B)에 압력(force)이 가해지는 경우, 진동 소자(5305)는 수축하고, 가해진 압력(force)에 비례하는 전압이 제1 면(5305A)에 접하는 제2 초음파 전극(5304)과 제2 면(5305B)에 접하는 제1 초음파 전극(5305)에 의해 감지될 수 있다.
도 179와 같이, 초음파 센서(530)의 진동 소자(5305)들 각각이 교류 전압에 의해 진동함으로써, 초음파 센서(530)는 20MHz 이상의 초음파를 출력할 수 있다.
도 180은 도 177의 초음파 센서의 제1 초음파 전극들, 제2 초음파 전극들, 및 진동 소자들을 보여주는 일 예시 도면이다.
도 180을 참조하면, 제1 초음파 전극(5303)들은 제1 방향(X축 방향)으로 연장되고, 제2 방향(Y축 방향)으로 배치될 수 있다. 제1 초음파 전극(5303)들은 제1 방향(X축 방향)에서 서로 나란할 수 있다. 제1 초음파 전극(5303)들은 제1 방향(X축 방향)으로 배치된 진동 소자(5305)들 각각의 제2 면에 연결될 수 있다. 진동 소자(5305)의 제2 면은 진동 소자(5035)의 하면일 수 있다.
제2 초음파 전극(5304)들은 제2 방향(Y축 방향)으로 연장되고, 제1 방향(X축 방향)으로 배치될 수 있다. 제2 초음파 전극(5304)들은 제2 방향(Y축 방향)에서 서로 나란할 수 있다. 제2 초음파 전극(5304)들은 제2 방향(Y축 방향)으로 배치된 진동 소자(5305)들 각각의 제1 면에 연결될 수 있다. 진동 소자(5305)의 제1 면은 진동 소자(5035)의 상면일 수 있다.
제M(M은 양의 정수) 행에 배치된 제1 초음파 전극(5303)에 제1 초음파 전압이 인가되고, 제N(N은 양의 정수) 열에 배치된 제2 초음파 전극(5304)에 제2 초음파 전압이 인가됨으로써, 제M 행의 제N 열에 배치된 진동 소자(5305)는 진동할 수 있다. 이때, 다른 행들에 배치된 제1 초음파 전극(5303)과 다른 열들에 배치된 제2 초음파 전극(5304)들은 접지되거나 높은 임피던스를 갖도록 개방될 수 있다.
도 181은 손가락의 지문을 인식하기 위해 초음파 센서와 중첩하도록 배치된 손가락을 보여주는 일 예시 도면이다.
도 181을 참조하면, 손가락(F)의 지문은 마루(RID)들과 골(VAL)들을 포함할 수 있다. 사람이 지문 인식을 위해 손가락(F)을 커버 윈도우(100)에 접촉하는 경우, 마루(RID)들은 커버 윈도우(100)에 직접 접촉하는 반면에, 골(VAL)들은 커버 윈도우(100)에 접촉하지 않을 수 있다.
한편, 초음파 센서(530)는 임피던스 모드, 감쇠 전압 모드, 압력 감지 모드, 에코 모드, 또는 도플러 편이 모드로 동작할 수 있다.
초음파 센서(530)가 임피던스 모드로 동작하는 경우에 대하여는 도 182 및 도 183을 결부하여 설명한다.
도 182와 도 183은 사람의 지문의 마루와 골에서 산출된 주파수에 따른 진동 소자의 임피던스를 보여주는 그래프들이다.
도 182와 같이, 제3 방향(Z축 방향)에서 지문의 골(VAL)과 중첩하는 진동 소자(5305)의 임피던스는 대략 19.8MHz의 주파수에서 대략 800Ω이며, 대략 20.2MHz의 주파수에서 대략 80,000Ω일 수 있다. 또한, 도 183과 같이 제3 방향(Z축 방향)에서 지문의 마루(RID)와 중첩하는 진동 소자(5305)의 임피던스는 대략 19.8MHz의 주파수에서 대략 2,000Ω이며, 대략 20.2MHz의 주파수에서 대략 40,000Ω일 수 있다. 즉, 진동 소자(5305)의 임피던스는 제3 방향(Z축 방향)에서 진동 소자(5305)가 지문의 마루(RID)와 골(VAL) 중에서 어디에 중첩하는지에 따라 대략 19.8MHz의 주파수와 대략 20.2MHz에서 상이할 수 있다. 따라서, 적어도 두 개의 주파수들에서 손가락(F)의 지문에 따른 임피던스를 산출함으로써, 제3 방향(Z축 방향)에서 진동 소자(5305)가 지문의 마루(RID)와 골(VAL) 중 어디에 중첩하는지를 판단할 수 있다.
초음파 센서(530)가 감쇠 전압 모드로 동작하는 경우에 대하여는 도 184를 결부하여 설명한다.
도 184와 같이, 진동 소자(5305)로부터 출력되는 초음파 감지 신호는 시간(time)이 갈수록 작아질 수 있다. 그러므로, 진동 소자(5305)로부터 출력되는 초음파 감지 신호의 전압은 진동 소자(5305)가 초음파를 출력하기 위해 진동 소자(5305)에 인가되는 초음파 구동 신호의 전압에 비해 작을 수 있다.
이때, 제3 방향(Z축 방향)에서 지문의 마루(RID)에 중첩하는 진동 소자(5305)에서 출력되는 초음파는 손가락(F)에 흡수되나, 제3 방향(Z축 방향)에서 지문의 골(VAL)에 중첩하는 진동 소자(5305)에서 출력되는 초음파는 지문의 골(VAL)과 커버 윈도우(100) 사이의 공기가 배리어로 기능하므로, 커버 윈도우(100)와 공기 사이의 경계에서 반사될 수 있다. 그러므로, 제3 방향(Z축 방향)에서 지문의 마루(RID)에 중첩하는 진동 소자(5305)에서 감지되는 초음파 에너지는 제3 방향(Z축 방향)에서 지문의 골(VAL)에 중첩하는 진동 소자(5305)에서 감지되는 초음파 에너지보다 작을 수 있다.
이로 인해, 제3 방향(Z축 방향)에서 지문의 마루(RID)에 중첩하는 진동 소자(5305)에 인가되는 초음파 구동 신호의 전압 대비 진동 소자(5305)에 의해 감지된 초음파 감지 신호의 전압 비는 제3 방향(Z축 방향)에서 지문의 골(VAL)에 중첩하는 진동 소자(5305)에 인가되는 초음파 구동 신호의 전압 대비 진동 소자(5305)에 의해 감지된 초음파 감지 신호의 전압 비보다 작을 수 있다. 예를 들어, 제3 방향(Z축 방향)에서 지문의 마루(RID)에 중첩하는 진동 소자(5305)에 인가되는 초음파 구동 신호의 전압 대비 진동 소자(5305)에 의해 감지된 초음파 감지 신호의 전압 비는 1/10이고, 제3 방향(Z축 방향)에서 지문의 골(VAL)에 중첩하는 진동 소자(5305)에 인가되는 초음파 구동 신호의 전압 대비 진동 소자(5305)에 의해 감지된 초음파 감지 신호의 전압 비는 1/2일 수 있다. 따라서, 진동 소자(5305)에 인가되는 초음파 구동 신호의 전압 대비 진동 소자(5305)에 의해 감지된 초음파 감지 신호의 전압 비를 산출함으로써, 진동 소자(5305)가 제3 방향(Z축 방향)에서 지문의 마루(RID)와 골 중 어디에 중첩하는지를 판단할 수 있다.
초음파 센서(530)가 압력 감지 모드로 동작하는 경우에 대하여는 도 185를 결부하여 설명한다.
도 185를 참조하면, 초음파 센서(5305)와 연결되는 센서 구동부(340)는 초음파 센서(5305)의 제2 초음파 전극(5304)들에 연결된 다이오드(1341), 다이오드(1341)의 애노드와 제2 초음파 전극(5304)들의 제1 초음파 전극(5303)들 사이에 배치된 커패시터(1342), 및 다이오드(1341)의 애노드의 전압에 따라 양의 전압(+)을 출력하는 스위치(1343), 및 양의 전압(+)과 접지 전압을 출력하는 전압원(1344)를 포함할 수 있다.
사용자가 손가락 등을 이용하여 진동 소자(5305)에 압력(force)을 가하는 경우, 진동 소자(5305)의 제1 면(5305A)들에 연결된 제2 초음파 전극(5304)들에는 전압이 발생할 수 있으며, 이로 인해 커패시터(1342)는 전하를 축적하게 된다. 커패시터(1342)에 충분한 전하가 축적되는 경우, 스위치(1343)가 턴온될 수 있다. 스위치(1343)가 턴-온되는 경우, 전압원(1344)의 양의 전압(+)이 출력될 수 있다.
도 185와 같이, 센서 구동부(340)는 스위치(1343)에 의해 양의 전압(+)이 출력되는 경우, 사용자로부터 초음파 센서(530)로 압력이 인가되었다고 판단할 수 있다. 그러므로, 초음파 센서(530)는 압력 감지 모드에서 압력 센서로 역할을 할 수 있다.
초음파 센서(530)가 에코 모드로 동작하는 경우에 대하여는 도 186과 도 187을 결부하여 설명한다. 초음파 센서(530)가 에코 모드로 동작하는 경우, 손가락(F)의 뼈대(BN)의 하부 골격과 같은 생체 인식 데이터를 얻을 수 있다.
도 186을 참조하면, 초음파 센서(530)는 초음파 구동 신호에 의해 진동하여 초음파를 출력하며, 초음파는 손가락(F)을 통해 진행하면서, 손가락(F)의 뼈대, 손가락(F)의 손톱, 및 손가락(F)을 흐르는 혈액과 같은 손가락(F)의 여러가지 특징물들에 의해 반사될 수 있다. 손가락(F)의 특징물들에 의해 반사되어 초음파 센서(530)에서 감지되는 초음파는 도 186과 같이 초음파 센서(530)에서 에코 신호(ECHO)들로 출력될 수 있다.
도 187을 참조하면, 초음파 센서(530)의 진동 소자(5305)로부터 출력되는 초음파는 손가락(F)의 뼈대(BN)에서 반사된 후, 진동 소자(5305)에서 감지될 수 있다. 초음파 센서(530)의 진동 소자(5305)에서 초음파가 출력된 시간부터 손가락(F)의 뼈대(BN)에서 반사된 초음파가 진동 소자(5305)에서 감지되는 시간까지의 에코 기간(PECHO)이 초음파 센서(530)의 진동 소자(5305)로부터 손가락(F)의 뼈대(BN)까지의 최소 거리(DECHO)에 비례할 수 있다. 그러므로, 진동 소자(5305)들의 에코 기간(PECHO)들에 따라 손가락(F)의 뼈대(BN)의 하부 골격을 산출할 수 있다.
초음파 센서(530)가 도플러 편이 모드로 동작하는 경우에 대하여는 도 186과 도 188을 결부하여 설명한다. 초음파 센서(530)가 도플러 편이 모드로 동작하는 경우, 손가락(F)의 소동맥(ARTE) 혈류와 같은 생체 인식 데이터를 얻을 수 있다. 소동맥 혈류와 같은 생체 인식 데이터는 사용자의 감정 상태 또는 안정 상태를 판단하는데 사용될 수 있다.
도 188을 참조하면, 손가락(F)은 수평 방향(HR)으로 연장되는 소동맥(ARTE)과 소동맥(ARTE)으로부터 돌출되는 모세 혈관(CAPI)들을 포함할 수 있다. 소동맥(ARTE)을 흐르는 적혈구로부터 후방 산란된 도플러 편이 신호를 수신하기 위해, 초음파 센서(530)의 진동 소자(5305)들의 전송 및 수신 지향성 빔 패턴은 적어도 하나의 중첩 영역(OVL)을 형성해야만 한다. 이를 위해, 초음파 센서(530)는 전송 개구와 수신 개구를 포함할 수 있다.
전송 개구와 수신 개구 사이의 간격은 대략 300㎛일 수 있다. 초음파 센서(530)의 진동 소자(5305)에서 출력된 초음파가 전송 개구를 통과하는 경우, 수평 방향(HR) 대비 제3 방향(Z축 방향)으로 제6 각도(θ6)만큼 기울어져 진행할 수 있다. 전송 개구를 통과한 초음파는 소동맥(ARTE)에서 반사된 초음파 중 일부는 수평 방향(HR) 대비 제3 방향(Z축 방향)으로 제6 각도(θ6)만큼 기울어진 수신 개구로 입사할 수 있다. 이로 인해, 소동맥(ARTE)에서 반사된 초음파는 수신 개구를 통하여 초음파 센서(530)에서 감지될 수 있다.
전송 개구를 통해 비스듬하게 진행하는 초음파는 소동맥(ARTE)을 흐르는 혈구(blood cell)들에 의해 산란되어 수신 개구에 배치된 초음파 센서(530)의 진동 소자(5305)에서 수신될 수 있다. 수신 개구에 배치된 초음파 센서(530)의 진동 소자(5305)에 제공되는 초음파 구동 신호는 복수의 고전압 펄스들을 포함할 수 있다. 초음파 구동 신호는 도플러 편이 검출기에 대한 기준 신호로 제공될 수 있다. 도플러 편이 검출기는 초음파 구동 신호를 수신 개구에 배치된 초음파 센서(530)의 진동 소자(5305)로부터 출력되는 초음파 감지 신호와 혼합하여 도플러 편이 정보를 얻을 수 있다. 도플러 편이 검출기를 구현하는 회로는 당업계에 공지된 회로라면 어떤 것도 사용 가능하다.
도 189는 도 177의 초음파 센서를 포함하는 무선 생체 인식 장치의 적용 예를 보여주는 일 예시 도면이다. 도 189에는 전자 판매 거래를 위해 무선 생체 인식 장치(10’)를 사용하는 것이 나타나 있다.
도 189를 참조하면, 초음파 센서를 포함하는 무선 생체 인식 장치(10’)는 배터리에 의해 전력을 공급받으며, 다른 장치와 무선 통신하기 위한 안테나를 포함할 수 있다. 무선 생체 인식 장치(10’)는 안테나를 통해 다른 장치에 정보를 송신하고 다른 장치로부터 정보를 수신할 수 있다.
먼저, 무선 생체 인식 장치(10’)를 사용하여 구매를 원하는 사용자의 지문을 획득한다. 그리고 나서, 무선 생체 인식 장치(10’)는 사용자의 지문을 금전 등록기(3602)로 전송하고, 금전 등록기(3602)는 사용자의 지문을 제3자 확인 서비스(3604)로 전송한다. 제3자 확인 서비스(3604)는 수신된 지문 데이터를 데이터베이스에 저장된 지문 데이터와 대조하여 구매자의 신원을 확인한다. 구매자의 식별 번호는 금전 등록기에 보내지거나, 신용카드 서비스(3606)에 보내질 수 있다. 신용 카드 서비스는 제3자 확인 서비스(3604)로부터 송신된 데이터를 사용하여 금전 등록기(3602)로부터 수신된 판매 정보를 승인하고, 신용 카드의 불법 사용을 방지할 수 있다. 금전 등록기(3602)가 구매자의 신원의 확인 및 구매자가 신용 카드 서비스를 받을 권한이 있다는 확인을 수신하면, 금전 등록기(3602)는 무선 생체 인식 장치(10’)에 신용 카드 번호를 전송할 것을 통지할 수 있다. 그리고 나서, 금전 등록기(3602)는 신용 카드 번호를 신용 카드 서비스(3606)로 전송하고, 신용 카드 서비스(3606)는 돈을 판매자의 은행 계좌로 송금하여 판매 거래를 완료할 수 있다.
도 189에는 무선 생체 인식 장치(10’)가 전자 서명 디바이스로서 어떻게 사용될 수 있는지를 설명하기 위한 것을 설명하기 위한 일 예가 예시되어 있을 뿐이며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 190은 도 189는 도 177의 초음파 센서를 포함하는 무선 생체 인식 장치의 적용 예들을 보여주는 일 예시 도면이다.
도 190을 참조하면, 무선 생체 인식 장치(10’)는 건물 접근 통제, 법 집행, 전자 상거래, 금융 거래 보안, 직원의 출퇴근 감시, 법무 직원 및/또는 진료 기록에의 접근 통제, 운송 보안, 이메일 서명, 신용 카드 및 ATM 카드 사용 통제, 파일 보안, 컴퓨터 네트워크 보안, 경보 제어, 개인의 식별, 인식 및 확인 등을 위해 사용될 수 있다.
도 190에는 무선 생체 인식 장치(10’)의 유용한 응용 분야들 중 일부를 나타낸 것에 불가하며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 191은 도 170과 도 171의 초음파 센서의 또 다른 예를 보여주는 일 측면도이다. 도 192는 도 191의 초음파 센서의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 191 및 도 192를 참조하면, 초음파 센서(530’)는 초음파 출력부(1531), 초음파 감지부(1532), 렌즈부(1533), 제1 초음파 전송 매개체(1534), 및 제2 초음파 전송 매개체(1535)를 포함할 수 있다.
초음파 출력부(1531)는 초음파를 출력하기 위해 전기 신호에 따라 수축하거나 팽창하는 압전 물질을 이용하여 진동하는 압전 소자를 포함할 수 있다. 초음파 출력부(1531)는 압전 소자를 진동하여 초음파를 출력할 수 있다. 초음파 출력부(1531)에서 출력되는 초음파는 평면 파(plane wave)일 수 있다.
초음파 감지부(1532)는 반사된 초음파(US)를 감지하기 위한 복수의 초음파 감지 소자(1532A)들을 포함할 수 있다. 복수의 초음파 감지 소자(1532A)들은 매트릭스 형태로 배열될 수 있다. 초음파 감지부(1532)의 초음파 감지 소자(1532A)들 각각은 입사되는 초음파의 에너지에 따라 초음파 감지 신호를 출력할 수 있다.
초음파 출력부(1531)의 압전 소자, 및 초음파 감지부(1532)의 초음파 감지 소자(1532A)들 각각은 PVDF(Poly Vinylidene Fluoride), 분극화된 불화 폴리머(polarized fluoropolymer), PVDF-TrEF 공중합체, PZT(Plumbum Ziconate Titanate(티탄산지르콘납)), 및 전기 활성 고분자(Electro Active Polymer) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
렌즈부(1533)는 복수의 소렌즈(LEN)들을 포함할 수 있다. 복수의 소렌즈(LEN)들은 매트릭스 형태로 배열될 수 있다. 복수의 소렌즈(LEN)들은 제3 방향(Z축 방향)에서 초음파 감지 소자들에 일대일로 중첩할 수 있다. 복수의 소렌즈(LEN)들 각각은 볼록 렌즈(CVX)와 오목 렌즈(CCV)를 포함할 수 있다. 복수의 소렌즈(LENS)들 각각은 반사된 초음파(US)를 초음파 감지 소자(1532A)에 집중(focus)시킬 수 있다. 렌즈부(1533)는 폴리스티렌, 아크릴 수지 또는 실리콘 고무를 포함할 수 있다.
제1 초음파 전송 매개체(1534)는 초음파 출력부(1531)와 렌즈부(1533) 사이에 배치될 수 있다. 제2 초음파 전송 매개체(1535)는 초음파 감지부(1532)와 렌즈부(1533) 사이에 배치될 수 있다. 제1 초음파 전송 매개체(1534)와 제2 초음파 전송 매개체(1535)는 오일(oil), 젤(gel), 또는 플라스티솔(plastisol)일 수 있다.
도 191 및 도 192와 같이, 초음파 출력부(1531)로부터 출력된 초음파는 커버 윈도우(100) 상에 배치된 사람의 손가락으로 진행할 수 있다. 손가락(F)의 지문의 마루(RID)는 커버 윈도우(100)와 접촉하므로, 초음파 에너지의 대부분이 손가락으로 흡수되며, 초음파 에너지의 일부가 손가락에서 반사될 수 있다. 이에 비해, 손가락(F)의 지문의 골(VAL)은 커버 윈도우(100)에 접촉하지 않으므로, 지문의 골(VAL)과 커버 윈도우(100) 사이의 공기가 배리어로 기능한다. 그러므로, 초음파 에너지의 대부분이 커버 윈도우(100)와 공기 사이의 경계에서 반사될 수 있다. 그러므로, 제3 방향(Z축 방향)에서 지문의 마루(RID)들에 중첩하는 초음파 감지 소자(1532A)에서 감지되는 반사된 초음파 에너지는 제3 방향(Z축 방향)에서 지문의 골(VAL)에 중첩하는 초음파 감지 소자(1532A)에서 감지되는 반사된 초음파 에너지보다 작을 수 있다.
도 193은 도 191의 초음파 센서의 또 다른 예를 보여주는 단면도이다.
도 193의 실시예는 렌즈부(1533)가 초음파 감지부(1532)의 초음파 감지 소자(1532A)들에 대응되는 복수의 소렌즈(LENS)들을 포함하지 않고, 제1 렌즈(1533A)와 제2 렌즈(1533B)를 포함하는 것에서 도 192의 실시예와 차이점이 있다.
도 193을 참조하면, 초음파 출력부(1531)에서 출력된 초음파는 사람의 손가락(F)에서 반사될 수 있다. 사람의 손가락(F)에서 반사된 초음파(US)는 제1 렌즈(1533A)에서 제1 초음파 전송 매개체(1534)로 진행하는 경우, 제1 렌즈(1533A)의 초점 거리를 향해 집중되도록 제1 렌즈(1533A)에서 굴절될 수 있다. 제1 렌즈(1533A)와 제1 초음파 전송 매개체(1534)의 경계면은 상부로 볼록한 볼록면일 수 있다. 제1 렌즈(1533A)와 제2 렌즈(1533B) 사이의 거리는 제1 렌즈(1533A)의 초점 거리보다 짧을 수 있다. 제1 렌즈(1533A)에서 굴절된 초음파(US)는 제2 렌즈(1533B)로 진행할 수 있다.
초음파(US)가 제2 렌즈(1533B)에서 제2 초음파 전송 매개체(1535)로 진행하는 경우, 제2 렌즈(1533B)의 초점 거리를 향해 집중되도록 제2 렌즈(1533B)에서 굴절될 수 있다. 제2 렌즈(1533B)와 제2 초음파 전송 매개체(1535)의 경계면은 하부로 볼록한 볼록면일 수 있다. 제2 렌즈(1533B)와 초음파 감지부(1532) 사이의 거리는 제2 렌즈(1533B)의 초점 거리보다 짧을 수 있다. 제2 렌즈(1533B)에서 굴절된 초음파(US)는 초음파 감지부(1532)로 진행할 수 있다.
한편, 사람의 손가락(F)에서 반사된 초음파(US)는 렌즈부(1533)의 제1 렌즈(1533A)와 제2 렌즈(1533B)에서 집중되므로, 수평 방향(HR)에서 초음파 감지부(1532)의 일 방향의 길이는 초음파 출력부(1531)의 일 방향의 길이보다 작을 수 있다.
도 194는 도 191의 초음파 센서의 또 다른 예를 보여주는 단면도이다.
도 194의 실시예는 초음파 출력부(1531)와 초음파 감지부(1532)가 초음파 센서(530)의 상면에 배치되고, 초음파 센서(1530)가 렌즈부(1533) 대신에 타원 반사 부재(1536)를 포함하는 것에서 도 192의 실시예와 차이점이 있다.
도 194를 참조하면, 타원 반사 부재(1536)는 반사 처리된 폴리스티렌 표면층 또는 알루미늄 및 강철(steel)과 같은 금속 표면층을 포함할 수 있다. 또는, 타원 반사 부재(1536)의 표면층은 반사 처리된 유리 또는 아크릴을 포함할 수 있다.
도 194와 같이, 초음파 출력부(1531)는 타원 반사 부재(1536)가 이루는 타원체의 제1 초점에 위치하고, 초음파 감지부(1532)는 타원체의 제2 초점에 위치할 수 있다. 이로 인해, 초음파 출력부(1531)에서 출력된 초음파는 손가락(F)에서 반사되며, 반사된 초음파(US)는 타원 반사 부재(1536)에서 반사되어 초음파 감지부(1532)로 진행될 수 있다.
도 195는 도 191의 초음파 센서의 또 다른 예를 보여주는 단면도이다.
도 195의 실시예는 초음파 감지부(1532)가 초음파 센서(530)의 하면이 아닌 일 측면 상에 배치되고, 초음파 센서(1530)가 렌즈부(1533) 대신에 소정의 각도로 기울어진 경사 반사 부재(1537)를 포함하는 것에서 도 192의 실시예와 차이점이 있다.
도 195를 참조하면, 경사 반사 부재(1537)는 제14 방향(DR14) 대비 제7 각도(θ7)로 기울어질 수 있다. 제14 방향(DR14)은 제3 방향(Z축 방향)과 수직으로 교차하는 수평 방향(HR)일 수 있다.
경사 반사 부재(1537)는 반사 처리된 폴리스티렌 표면층 또는 알루미늄 및 강철(steel)과 같은 금속 표면층을 포함할 수 있다. 또는, 경사 반사 부재(1537)의 표면층은 반사 처리된 유리 또는 아크릴을 포함할 수 있다.
도 195와 같이, 초음파 출력부(1531)는 제3 방향(Z축 방향)에서 경사 반사 부재(1537)와 중첩할 수 있다. 초음파 감지부(1532)는 제14 방향(DR14)에서 경사 반사 부재(1537)와 중첩할 수 있다. 이로 인해, 초음파 출력부(1531)에서 출력된 초음파는 손가락(F)에서 반사되며, 제3 방향(Z축 방향)에서 경사 반사 부재(1537)에 입사되는 초음파(US)는 경사 반사 부재(1537)에서 반사되어 초음파 감지부(1532)로 진행할 수 있다.
도 196은 도 191의 초음파 센서의 또 다른 예를 보여주는 단면도이다.
도 196의 실시예는 렌즈부(1533)가 제1 렌즈(1533A’)와 제2 렌즈(1533B’)를 포함하는 것에서 도 193의 실시예와 차이점이 있다.
도 196을 참조하면, 렌즈부(1533)의 제1 렌즈(1533A’)와 제2 렌즈(1533B’)는 동일한 초점 거리(F)를 가질 수 있다. 렌즈부(1533)의 제1 렌즈(1533A’)와 제2 렌즈(1533B’) 사이의 최대 거리는 초점 거리(F)의 2배일 수 있다. 제1 렌즈(1533A’)와 제1 초음파 전송 매개체(1534)의 경계면은 상부로 볼록한 볼록면이고, 제2 렌즈(1533B’)와 제2 초음파 전송 매개체(1535)의 경계면은 하부로 볼록한 볼록면일 수 있다.
초음파 출력부(1531)에서 출력되어 손가락(F)에서 반사된 초음파(US)는 제1 렌즈(1533A’)에서 초점 거리(F)로 집중(focus)될 수 있다. 제1 렌즈(1533A’)에서 굴절된 초음파(US)는 제2 렌즈(1533B’)에서 굴절되어 제3 방향(Z축 방향)과 나란한 방향으로 진행할 수 있다. 이로 인해, 손가락(F)의 지문과 반전된 지문이 초음파 감지부(1532)에 의해 감지될 수 있다.
도 197은 도 191의 초음파 센서의 또 다른 예를 보여주는 단면도이다.
도 197의 실시예는 렌즈부(1533)가 하나의 렌즈(1533A”)를 포함하는 것에서 도 196의 실시예와 차이점이 있다.
도 197을 참조하면, 렌즈(1533A”)와 초음파 감지부(1532) 사이의 거리는 렌즈(1533A’)의 초점 거리보다 짧을 수 있다. 초음파 출력부(1531)에서 출력되어 손가락(F)에서 반사된 초음파(US)는 제1 렌즈(1533A’)에서 집중(focus)될 수 있다. 이로 인해, 수평 방향(HR)에서 초음파 감지부(1532)의 일 방향의 길이는 초음파 출력부(1531)의 일 방향의 길이보다 작을 수 있다.
도 198은 도 191의 초음파 센서의 또 다른 예를 보여주는 단면도이다.
도 198의 실시예는 렌즈(1533A”)과 초음파 감지부(1532) 사이의 거리는 렌즈(1533A’)의 초점 거리(F)보다 긴 것에서 도 197의 실시예와 차이점이 있다.
도 198을 참조하면, 렌즈(1533A”)과 초음파 감지부(1532) 사이의 거리는 렌즈(1533A’)의 초점 거리(F)보다 길고, 초점 거리(F)의 2 배보다 짧을 수 있다. 이로 인해, 손가락(F)의 지문과 반전된 지문이 초음파 감지부(1532)에 의해 감지될 수 있다. 또한, 수평 방향(HR)에서 초음파 감지부(1532)의 일 방향의 길이는 초음파 출력부(1531)의 일 방향의 길이보다 작을 수 있다.
도 199는 도 191의 초음파 센서의 또 다른 예를 보여주는 단면도이다.
도 199의 실시예는 렌즈부(1533)가 하나의 렌즈(1533A2)를 포함하는 것에서 도 193의 실시예와 차이점이 있다.
도 199를 참조하면, 초음파 출력부(1531)에서 출력된 초음파는 사람의 손가락(F)에서 반사될 수 있다. 사람의 손가락(F)에서 반사된 초음파(US)는 제1 초음파 매개체(1534)에서 렌즈(1533A2)로 진행하는 경우, 제1 렌즈(1533A)의 초점 거리를 향해 집중되도록 렌즈(1533A2)에서 굴절될 수 있다. 제1 초음파 매개체(1534)와 렌즈(1533A2)의 경계면은 하부로 볼록한 볼록면일 수 있다.
초음파(US)가 렌즈(1533A2)에서 제2 초음파 전송 매개체(1535)로 진행하는 경우, 렌즈(1533A2)에서 굴절되어 제3 방향(Z축 방향)과 나란한 방향으로 진행할 수 있다. 렌즈(1533A2)와 제2 초음파 전송 매개체(1535)의 경계면은 상부로 볼록한 볼록면일 수 있다. 이로 인해, 손가락(F)의 지문과 반전된 지문이 초음파 감지부(1532)에 의해 감지될 수 있다.
제1 초음파 매개체(1534)와 렌즈(1533A2)의 경계면에 의해 형성되는 초점 거리와 제2 초음파 전송 매개체(1535)의 경계면에 의해 형성되는 초점 거리는 실질적으로 동일할 수 있다. 제1 초음파 매개체(1534)와 렌즈(1533A2)의 경계면과 렌즈(1533A2)와 제2 초음파 전송 매개체(1535)의 경계면 사이의 거리는 렌즈(1533A2)의 초점 거리(F)보다 짧을 수 있다.
도 200은 도 191의 초음파 센서의 또 다른 예를 보여주는 단면도이다.
도 200의 실시예는 초음파 출력부(1531)가 초음파 센서(530)의 상면이 아닌 일 측면 상에 배치되고, 초음파 센서(1530)가 렌즈부(1533) 대신에 하프 미러(1538)를 포함하는 것에서 도 193의 실시예와 차이점이 있다.
도 200을 참조하면, 하프 미러(1538)는 제18 방향(DR18) 대비 제8 각도(θ8)만큼 기울어질 수 있다. 하프 미러(1538)는 도 200과 같이 제19 방향(DR19)으로 연장되도록 배치될 수 있다. 제18 방향(DR18)은 제3 방향(Z축 방향)과 수직으로 교차하는 수평 방향(HR)일 수 있다.
하프 미러(1538)는 초음파의 일부를 투과시키는 반투과판일 수 있다. 하프 미러(1538)는 일면에 반투과 금속막이 형성된 유리, 폴리스티렌, 또는 아크릴일 수 있다. 반투과 금속막은 마그네슘(Mg), 은(Ag), 또는 마그네슘(Mg)과 은(Ag)의 합금과 같은 반투과 금속물질(Semi-transmissive Conductive Material)로 형성될 수 있다.
도 200과 같이, 초음파 출력부(1531)는 제18 방향(DR18)에서 하프 미러(1358)와 중첩할 수 있다. 초음파 출력부(1531)는 제18 방향(DR18)으로 초음파(US)를 출력하며, 초음파(US)는 하프 미러(1538)에서 반사되어 초음파 센서(530)의 상부로 진행할 수 있다. 그리고 나서, 하프 미러(1538)에서 반사된 초음파(US)는 초음파 센서(530)의 상부에 배치된 손가락(F)에서 반사될 수 있으며, 손가락(F)에서 반사된 초음파(US)는 하프 미러(1538)를 통과하여 초음파 감지부(1532)로 진행할 수 있다.
도 201은 도 191의 초음파 방식의 지문 인식 센서의 또 다른 예를 보여주는 단면도이다.
도 201의 실시예는 초음파 센서(530’)가 제3 방향(Z축 방향)에서 제1 렌즈(1533A)와 제2 렌즈(1533B)를 포함하는 렌즈부(1533)를 더 포함하는 것에서 도 200의 실시예와 차이점이 있다.
도 201에 도시된 렌즈부(1533)의 제1 렌즈(1533A)와 제2 렌즈(1533B)는 도 193를 결부하여 설명한 바와 실질적으로 동일하다.
도 201을 참조하면, 손가락(F)에서 반사된 후 하프 미러(1538)를 통과한 초음파(US)는 제1 렌즈(1533A)의 초점 거리를 향해 집중되도록 제1 렌즈(1533A)에서 굴절될 수 있다. 제1 렌즈(1533A)에서 굴절된 초음파(US)는 제2 렌즈(1533B)로 진행할 수 있다.
그리고 나서, 초음파(US)는 제2 렌즈(1533B)의 초점 거리를 향해 집중되도록 제2 렌즈(1533B)에서 굴절될 수 있다. 제2 렌즈(1533B)에서 굴절된 초음파(US)는 초음파 감지부(1532)로 진행할 수 있다.
도 201과 같이, 사람의 손가락(F)에서 반사된 초음파(US)는 렌즈부(1533)의 제1 렌즈(1533A)와 제2 렌즈(1533B)에서 집중되므로, 수평 방향(HR)에서 초음파 감지부(1532)의 일 방향의 길이는 초음파 출력부(1531)의 일 방향의 길이보다 작을 수 있다.
도 202는 도 191의 초음파 센서의 또 다른 예를 보여주는 단면도이다.
도 202의 실시예는 초음파 센서(530’)가 렌즈부(1533)를 포함하지 않는 것에서 도 193의 실시예와 차이점이 있다.
도 202를 참조하면, 초음파 출력부(1531)는 제19 방향(DR19) 대비 제9 각도(θ9)로 기울어지게 배치되고, 초음파 감지부(1532)는 제19 방향(DR19) 대비 제10 각도(θ10)로 기울어지게 배치될 수 있다. 초음파 출력부(1531)는 제3 방향(Z축 방향) 대비 제11 각도(θ11)로 초음파(US)를 출력할 수 있다. 초음파 출력부(1531)에서 출력된 초음파(US)는 손가락(F)에서 반사될 수 있다. 손가락(F)에서 반사된 초음파(US)는 제3 방향(Z축 방향) 대비 제12 각도(θ12)로 기울어질 수 있으며, 이로 인해 초음파 감지부(1532)에 입사될 수 있다. 제9 각도(θ9)는 둔각이고, 제10 각도(θ10), 제11 각도(θ11), 및 제12 각도(θ12)는 예각일 수 있다.
도 202와 같이, 초음파 출력부(1531)가 제3 방향(Z축 방향) 대비 비스듬하게 초음파(US)를 출력하고, 초음파 감지부(1532)가 제3 방향(Z축 방향) 대비 비스듬하게 입사되는 초음파(US)를 감지함으로써, 초음파 센서(530’)가 렌즈부(1533)를 포함하지 않을 수 있다.
도 203은 도 170과 도 171의 초음파 센서의 또 다른 예를 보여주는 사시도이다.
도 203을 참조하면, 초음파 센서(530”)는 초음파를 출력하는 초음파 센서부(530A)와 음향을 출력하는 음향 출력부(530B)를 포함할 수 있다. 이 경우, 초음파 센서(530”)는 초음파를 출력할 뿐만 아니라 음향을 출력할 수 있다.
초음파 센서부(530A)는 도 177 내지 도 190을 결부하여 설명한 초음파 센서(530) 또는 도 191 내지 도 202를 결부하여 설명한 초음파 센서(530’)와 실질적으로 동일할 수 있다. 음향 출력부(530B)는 도 168 및 도 169를 결부하여 설명한 음향 변환 장치(5000)와 유사할 수 있다. 초음파 센서부(530A)는 복수의 진동 소자(5305)들을 포함하는 반면에, 음향 출력부(530B)는 하나의 진동층(5003)을 포함할 수 있다.
도 204는 일 실시예에 따른 초음파 센서를 이용한 지문 인식 및 혈류 감지 방법을 보여주는 흐름도이다. 도 204에 도시된 일 실시예에 따른 지문 인식 및 혈류 감지 방법은 도 177 내지 도 190을 결부하여 설명한 초음파 센서(530)를 이용하는 것을 중심으로 설명한다.
도 204를 참조하면, 먼저, 초음파 센서(530)의 진동 소자(5305)들을 통해 초음파 신호를 방출할 수 있다. (S600)
초음파 센서(530)는 진동 소자(5305)들 각각의 하면에 배치된 제1 초음파 전극(5303)들과 진동 소자(5305)들 각각의 상면에 배치된 제2 초음파 전극(5304)들에 소정의 주파수를 갖는 교류 전압을 인가하여 진동 소자(5305)들을 진동함으로써, 초음파를 출력할 수 있다. 초음파 센서(530)는 도 178과 같이 진동 소자(5305)들 사이에 배치되는 충진재(5306)를 포함하므로, 진동 소자(5305)들에서 생성되어 출력되는 초음파는 서로 중첩될 수 있다. 그러므로, 초음파 센서(530)의 중앙으로 갈수록 진동 소자(5305)들에서 출력되는 초음파의 에너지는 높아질 수 있다.
두 번째로, 초음파 센서(530)는 손가락(F)의 지문에서 반사된 초음파를 감지한다. (S601)
지문의 골(VAL)에 대응하는 진동 소자(5305)에서 출력된 초음파는 커버 윈도우(100)와 공기의 경계면에서 대부분 반사된다. 이에 비해, 지문의 마루(RID)에 대응되는 진동 소자(5305)에서 출력된 초음파는 커버 윈도우(100)에 접촉한 손가락(F)의 내부로 진행할 수 있다.
세 번째로, 초음파 감지 전압들에 따라 손가락(F)의 지문을 감지한다. (S620)
초음파 센서(530)의 진동 소자(5305)들 각각은 반사된 초음파에 대응하는 초음파 감지 전압을 출력할 수 있다. 초음파의 에너지가 높을수록 초음파 감지 전압은 커질 수 있다. 그러므로, 진동 소자(5305)로부터 출력되는 초음파 감지 전압이 제1 문턱 값보다 큰 경우, 진동 소자(5305)가 지문의 골(VAL)에 대응되는 위치에 있다고 판단할 수 있다. 또한, 진동 소자(5305)로부터 출력되는 초음파 감지 전압이 제1 문턱 값보다 작은 경우, 진동 소자(5305)가 지문의 마루(RID)에 대응되는 위치에 있다고 판단할 수 있다.
네 번째로, 손가락(F)의 지문을 감지한 후, 센서 구동부(340)는 감지된 지문이 생체 지문인지를 판단하기 위해, 센서 영역(SA)의 제1 영역에서 혈류를 검출한다. (S630)
도 188과 같이 도플러 편이 모드를 이용하여 혈류를 검출할 수 있다. 이때, 초음파 센서(530)의 진동 소자(5305)들에서 출력된 초음파의 에너지가 가장 큰 제1 영역에서 혈류를 검출할 수 있다. 제1 영역은 센서 영역(SA)의 중앙 영역일 수 있다.
다섯 번째로, 제1 영역에서 혈류가 검출되면, 지문 감지부는 생체 정보를 생성하고, 감지된 지문이 미리 등록된 사용자들의 지문에 일치하는지를 판단하여 지문을 인증한다. (S640, S650)
여섯 번째로, 제1 영역에서 혈류가 검출되지 않으면, 제1 영역보다 큰 면적을 갖는 제2 영역에서 혈류가 검출되는지 여부를 판단한다. (S660)
이때, 제2 영역에서 혈류가 검출되면, 생체 정보를 생성하고, 지문을 인증할 수 있다. (S640, S650)
일곱 번째로, 제2 영역에서도 혈류가 검출되지 않으면, 감지된 지문이 생체 지문이 아닌 것으로 판단하여 인증 절차를 종료시키고 보안 모드로 동작할 수 있다. (S670)
다만, 생체 지문인지 여부를 정확히 판단하기 위해서는 제2 영역에서 혈류가 검출되지 않은 경우, 제2 영역과 다른 제3 영역, 제4 영역, 및 제5 영역에서 순차적으로 혈류가 검출되는지를 판단할 수 있다.
도 204와 같이, 사용자의 지문을 감지함과 동시에, 손가락(F)의 혈류를 판단하여 사용자의 지문이 생체 지문인지를 판단할 수 있다. 즉, 지문 인식과 동시에 손가락의 혈류를 판단함으로써 표시 장치(10)의 보안 수준을 높일 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 표시 장치 100: 커버 윈도우
300: 표시 패널 310: 표시 회로 보드
320: 표시 구동부 330: 터치 구동부
340: 센서 구동부 350: 압력 감지 구동부
600: 브라켓 700: 메인 회로 보드
710: 메인 프로세서 790: 배터리
900: 하부 커버 SUB: 기판
DISL: 표시층 TFTL: 박막 트랜지스터층
EML: 발광층 TFEL: 봉지층
SENL: 센서 전극층 PF: 편광 필름
SA: 센서 영역 SA1: 제1 센서 영역
SA2: 제2 센서 영역 TSA: 터치 센서 영역
TPA: 터치 주변 영역 PDA: 패드부
TE: 구동 전극 RE: 감지 전극
DE: 더미 패턴 BE1: 제1 연결부
BE2: 제2 연결부 BE3: 제3 연결부
BE4: 제4 연결부 BE5: 제5 연결부

Claims (124)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 배치되며, 박막 트랜지스터들을 포함하는 박막 트랜지스터층; 및
    상기 박막 트랜지스터층 상에 배치되는 발광 소자층을 구비하며,
    상기 발광 소자층은,
    광을 발광하기 위한 제1 발광 전극, 발광층, 및 제2 발광 전극을 갖는 발광 소자들;
    광을 감지하기 위한 제1 수광 전극, 수광 반도체층, 및 제2 수광 전극을 갖는 수광 소자들; 및
    상기 발광 소자들 각각의 발광 영역을 정의하기 위해 상기 제1 발광 전극 상에 배치되는 제1 뱅크를 포함하고,
    상기 수광 소자들 각각은 상기 제1 뱅크 상에 배치되는 표시 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 발광 소자층은,
    상기 제1 뱅크 상에 배치되는 제2 뱅크; 및
    상기 수광 소자들 상에 배치되는 제3 뱅크를 더 포함하는 표시 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 수광 전극은 상기 제1 뱅크 상에 배치되고,
    상기 수광 반도체층은 상기 제1 수광 전극 상에 배치되며,
    상기 제2 수광 전극은 상기 수광 반도체층과 상기 제2 뱅크 상에 배치되는 표시 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 발광 소자층은 상기 박막 트랜지스터층 상에서 상기 제1 발광 전극과 동일한 층에 배치되고, 동일한 물질을 포함하는 수광 연결 전극을 더 포함하며,
    상기 제2 수광 전극은 상기 제1 뱅크와 상기 제2 뱅크를 관통하여 상기 수광 연결 전극을 노출하는 콘택홀을 통해 상기 수광 연결 전극과 접속되는 표시 장치.
  5. 제2 항에 있어서,
    상기 발광층은 상기 제1 발광 전극 상에 배치되며,
    상기 제2 발광 전극은 상기 발광층과 상기 제3 뱅크 상에 배치되는 표시 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 수광 반도체층은 상기 제1 수광 전극과 접속되는 N형 반도체층, 상기 제2 수광 전극과 접속되는 P형 반도체층, 및 상기 기판의 두께 방향에서 상기 제1 수광 전극과 상기 제2 수광 전극 사이에 배치되는 I형 반도체층을 포함하는 표시 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 I형 반도체층과 상기 N형 반도체층 각각은 비정질 실리콘 카바이드(a-SiC) 또는 비정질 실리콘 게르마늄(a-SiGe)을 포함하고,
    상기 P형 반도체층은 비정질 실리콘(a-Si)을 포함하는 표시 장치.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 제1 수광 전극, 상기 P형 반도체층, 상기 I형 반도체층, 상기 N형 반도체층, 및 상기 제2 수광 전극 중 적어도 하나의 표면은 요철 구조를 갖는 표시 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 수광 반도체층은 상기 제1 수광 전극과 접속되는 I형 반도체층과 상기 제2 수광 전극과 접속되는 P형 반도체층을 포함하는 표시 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 I형 반도체층은 비정질 실리콘 카바이드(a-SiC) 또는 비정질 실리콘 게르마늄(a-SiGe)을 포함하고,
    상기 P형 반도체층은 비정질 실리콘(a-Si)을 포함하는 표시 장치.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 발광 전극은 상기 기판의 두께 방향에서 상기 제1 수광 전극, 상기 수광 반도체층, 및 상기 제2 수광 전극과 중첩하지 않는 표시 장치.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 발광 전극은 상기 기판의 두께 방향에서 상기 제1 수광 전극, 상기 수광 반도체층, 및 상기 제2 수광 전극과 중첩하는 표시 장치.
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 발광 전극과 상기 제1 수광 전극은 불투명한 도전 물질을 포함하며, 상기 제1 수광 전극과 상기 제2 수광 전극은 광을 투과시키는 투명한 도전 물질을 포함하는 표시 장치.
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 발광 전극, 상기 제2 발광 전극, 상기 제1 수광 전극, 및 상기 제2 수광 전극은 광을 투과시키는 투명한 도전 물질을 포함하는 표시 장치.
  15. 제1 항에 있어서,
    상기 발광 소자층은 상기 발광 영역에서 상기 제2 발광 전극 상에 배치되는 반사 전극을 더 포함하며,
    상기 반사 전극은 불투명한 물질을 포함하는 표시 장치.
  16. 제1 항에 있어서,
    상기 발광 소자층은 상기 기판의 두께 방향에서 상기 발광 소자들 각각의 발광 영역과 중첩하지 않는 투과 영역을 포함하는 표시 장치.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 수광 소자들 각각의 수광 영역은 상기 투과 영역에 배치되는 표시 장치.
  18. 제1 항에 있어서,
    상기 발광 소자층 상에 배치되는 봉지층; 및
    상기 봉지층 상에 배치되며, 상기 기판의 두께 방향에서 상기 발광 소자들 각각의 발광 영역 및 상기 수광 소자들 각각의 수광 영역과 중첩하지 않는 반사층을 포함하는 표시 장치.
  19. 제1 항에 있어서,
    상기 발광 소자층 상에 배치되는 봉지층; 및
    상기 봉지층 상에 배치되며, 상기 기판의 두께 방향에서 상기 발광 소자들의 각각의 발광 영역과 중첩하지 않으며, 상기 수광 소자들 각각의 수광 영역과 중첩하는 반사층을 포함하는 표시 장치.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 반사층은,
    상기 기판의 두께 방향에서 상기 수광 소자들 각각의 수광 영역과 중첩하지 않는 제1 반사층; 및
    상기 기판의 두께 방향에서 상기 수광 소자들 각각의 수광 영역과 중첩하는 제2 반사층을 포함하는 표시 장치.
  21. 제20 항에 있어서,
    상기 제1 반사층의 두께는 상기 제2 반사층의 두께보다 두꺼운 표시 장치.
  22. 제1 항에 있어서,
    상기 발광 소자층 상에 배치되는 봉지층; 및
    상기 봉지층 상에 배치되며, 물체의 터치를 감지하기 위한 센서 전극들을 포함하는 센서 전극층을 더 구비하는 표시 장치.
  23. 제22 항에 있어서,
    상기 센서 전극층은,
    상기 봉지층 상에 배치되는 차광 전극;
    상기 차광막 상에 배치되는 제1 센서 절연막; 및
    상기 제1 센서 절연막 상에 배치되는 상기 센서 전극들 상에 배치되는 제2 센서 절연막을 더 포함하는 표시 장치.
  24. 제22 항에 있어서,
    상기 센서 전극층 상에 배치되는 편광 필름; 및
    상기 편광 필름 상에 배치되는 커버 윈도우를 더 구비하고,
    상기 편광 필름은 상기 기판의 두께 방향에서 상기 수광 소자들과 중첩하는 광 투과부를 포함하는 표시 장치.
  25. 제1 항에 있어서,
    상기 기판은 소정의 곡률로 구부러진 표시 장치.
  26. 제1 항에 있어서,
    상기 기판을 감기 위한 제1 롤러;
    상기 제1 롤러가 배치되는 하우징; 및
    상기 기판의 두께 방향에서 상기 제1 롤러와 중첩하는 투과창을 더 구비하는 표시 장치.
  27. 제26 항에 있어서,
    상기 기판이 상기 제1 롤러에 의해 감긴 경우, 상기 기판의 두께 방향에서 상기 수광 소자들은 상기 투과창과 중첩하는 표시 장치.
  28. 기판;
    상기 기판 상에 배치되는 박막 트랜지스터를 포함하는 박막 트랜지스터층; 및
    상기 박막 트랜지스터층 상에 배치되며, 광을 발광하기 위한 발광 소자들을 포함하는 발광 소자층을 구비하며,
    상기 박막 트랜지스터층은,
    상기 박막 트랜지스터의 액티브층;
    상기 액티브층 상에 배치되는 게이트 절연막;
    상기 게이트 절연막 상에 배치되는 상기 박막 트랜지스터의 게이트 전극;
    상기 게이트 전극 상에 배치되는 제1 층간 절연막; 및
    상기 제1 층간 절연막 상에 배치되는 수광 소자를 포함하는 표시 장치.
  29. 제28 항에 있어서,
    상기 박막 트랜지스터층은,
    상기 제1 층간 절연막 상에 배치되는 제2 층간 절연막; 및
    상기 제2 층간 절연막 상에 배치되는 상기 박막 트랜지스터의 소스 전극과 드레인 전극을 더 포함하며,
    상기 수광 소자는,
    상기 제1 층간 절연막 상에 배치되는 제1 수광 전극;
    상기 제1 수광 전극 상에 배치되는 수광 반도체층; 및
    상기 수광 반도체층 상에 배치되는 제2 수광 전극을 포함하는 표시 장치.
  30. 제29 항에 있어서,
    상기 수광 반도체층은 상기 제1 수광 전극과 접속되는 N형 반도체층, 상기 제2 수광 전극과 접속되는 P형 반도체층, 및 상기 기판의 두께 방향에서 상기 제1 수광 전극과 상기 제2 수광 전극 사이에 배치되는 I형 반도체층을 포함하는 표시 장치.
  31. 제30 항에 있어서,
    상기 액티브층과 상기 게이트 전극 각각은 상기 기판의 두께 방향에서 상기 제1 수광 전극, 상기 수광 반도체층, 및 상기 제2 전극과 중첩하는 표시 장치.
  32. 제30 항에 있어서,
    상기 소스 전극과 상기 드레인 전극 중 어느 하나는 상기 제2 층간 절연막을 관통하여 상기 제2 수광 전극을 노출하는 콘택홀을 통해 상기 제2 수광 전극에 접속되는 표시 장치.
  33. 제28 항에 있어서,
    상기 층간 절연막은 상기 게이트 전극 상에 배치되는 제1 층간 절연막과 상기 제1 층간 절연막 상에 배치되는 제2 층간 절연막을 포함하며,
    상기 수광 소자는 상기 제2 층간 절연막 상에 배치되는 표시 장치.
  34. 제33 항에 있어서,
    상기 박막 트랜지스터층은,
    상기 제1 층간 절연막 상에 배치되는 제2 층간 절연막; 및
    상기 제2 층간 절연막 상에 배치되는 상기 박막 트랜지스터의 소스 전극과 드레인 전극을 더 포함하며,
    상기 수광 소자는,
    상기 제1 층간 절연막 상에 배치되는 수광 게이트 전극;
    상기 제2 층간 절연막 상에 배치되는 수광 반도체층; 및
    상기 수광 반도체층 상에 배치되는 수광 소스 전극과 수광 드레인 전극을 포함하는 표시 장치.
  35. 제34 항에 있어서,
    상기 수광 반도체층은 산화물 반도체 물질을 포함하는 표시 장치.
  36. 제34 항에 있어서,
    상기 액티브층과 상기 게이트 전극 각각은 상기 기판의 두께 방향에서 상기 수광 게이트 전극 및 상기 수광 반도체층과 중첩하는 표시 장치.
  37. 기판과 상기 기판의 일면 상에 배치되며 화상을 표시하는 표시층을 포함하는 표시 패널; 및
    상기 기판의 일면의 반대면인 타면 상에 배치되며, 광을 감지하기 위한 광 센서를 구비하고,
    상기 표시층은 광을 통과시키는 제1 핀 홀을 포함하며,
    상기 광 센서는 상기 기판의 두께 방향에서 상기 제1 핀 홀과 중첩하는 수광 영역을 포함하는 표시 장치.
  38. 제37 항에 있어서,
    상기 표시층은,
    상기 기판 상에 배치되는 차광층;
    상기 차광층 상에 배치되는 버퍼막;
    상기 버퍼막 상에 배치되며, 상기 기판의 두께 방향에서 상기 박막 트랜지스터의 상기 차광층과 중첩하는 상기 박막 트랜지스터의 액티브층;
    상기 액티브층 상에 배치되는 게이트 절연막;
    상기 게이트 절연막 상에 배치되는 상기 박막 트랜지스터의 게이트 전극;
    상기 게이트 전극 상에 배치되는 층간 절연막; 및
    상기 층간 절연막 상에 배치되는 상기 박막 트랜지스터의 소스 전극과 드레인 전극을 포함하고,
    상기 제1 핀 홀은 상기 차광층, 상기 게이트 전극, 상기 소스 전극과 드레인 전극 중 적어도 어느 하나를 이용하여 형성되는 표시 장치.
  39. 제38 항에 있어서,
    상기 표시층은 상기 기판의 두께 방향에서 상기 제1 핀 홀과 중첩하는 제2 핀 홀을 포함하는 압력 감지 전극을 더 포함하는 표시 장치.
  40. 제39 항에 있어서,
    상기 제2 핀 홀의 면적은 상기 제1 핀 홀의 면적보다 큰 표시 장치.
  41. 제39 항에 있어서,
    상기 압력 감지 전극은 상기 차광층과 동일한 층에 배치되며, 동일한 물질을 포함하는 표시 장치.
  42. 제39 항에 있어서,
    상기 압력 감지 전극에 압력이 인가되는 경우, 상기 압력 감지 전극의 저항의 변화 또는 상기 압력 감지 전극의 정전 용량의 변화를 감지하는 압력 감지부를 더 구비하는 표시 장치.
  43. 제39 항에 있어서,
    상기 표시층은 상기 기판의 두께 방향에서 상기 광 센서와 중첩하지 않는 정렬 패턴들을 더 포함하는 표시 장치.
  44. 제43 항에 있어서,
    상기 표시층은 상기 정렬 패턴들 중 서로 인접한 두 개의 정렬 패턴들 사이에 배치되는 차광 패턴층을 더 포함하는 표시 장치.
  45. 제44 항에 있어서,
    상기 표시층은 일 방향으로 나란하게 배치되는 제1 검사 배선들을 더 포함하는 표시 장치.
  46. 제45 항에 있어서,
    상기 정렬 패턴들, 상기 차광 패턴층, 및 상기 제1 검사 배선들은 상기 차광층과 동일한 층에 배치되며, 동일한 물질을 포함하는 표시 장치.
  47. 제37 항에 있어서,
    상기 광 센서의 일 변은 상기 기판의 일 변의 연장 방향에 비해 제1 각도로 기울어져 배치되며, 상기 제1 각도는 예각인 표시 장치.
  48. 제37 항에 있어서,
    상기 광 센서를 상기 기판의 타면에 부착하는 투명 접착층을 구비하는 표시 장치.
  49. 제48 항에 있어서,
    상기 차광층은 상기 제1 핀 홀을 형성하는 표시 장치.
  50. 제48 항에 있어서,
    상기 기판의 타면에 부착되며, 상기 투명 접착층의 가장자리에 배치되는 차광 접착층을 더 구비하고,
    상기 차광 접착층은 상기 기판의 두께 방향에서 상기 광 센서와 중첩하지 않는 표시 장치.
  51. 제50 항에 있어서,
    상기 차광 접착층 상에 배치되는 차광 레진을 더 구비하는 표시 장치.
  52. 제37 항에 있어서,
    상기 기판의 타면 상에 배치되며, 상기 광 센서가 배치되는 커버 홀을 포함하는 패널 하부 커버; 및
    상기 광 센서의 하면 상에 배치되는 센서 회로 보드를 더 구비하는 표시 장치.
  53. 제52 항에 있어서,
    상기 센서 회로 보드는 상기 커버 홀을 덮는 표시 장치.
  54. 제37 항에 있어서,
    상기 기판과 상기 광 센서 사이에 배치되며, 상기 기판의 두께 방향에서 상기 제1 핀 홀과 중첩하는 개구 영역을 포함하는 핀 홀 어레이를 더 구비하는 표시 장치.
  55. 제37 항에 있어서,
    상기 표시층 상에 배치되는 커버 윈도우; 및
    상기 커버 윈도우의 일 측 가장자리의 하부에 배치되며, 상기 커버 윈도우에 광을 발광하는 발광 장치를 더 구비하는 표시 장치.
  56. 제55 항에 있어서,
    상기 커버 윈도우의 일 측면은 소정의 곡률을 갖도록 둥글게 형성된 표시 장치.
  57. 제56 항에 있어서,
    상기 커버 윈도우의 하면은 상기 기판의 두께 방향에서 상기 발광 장치와 중첩하고, 상기 발광 장치로부터 출력된 광의 경로를 변환하는 광 경로 변환 패턴을 포함하는 표시 장치.
  58. 제37 항에 있어서,
    상기 기판과 상기 광 센서 사이에 배치되는 디지타이저층을 더 구비하고,
    상기 디지타이저층은,
    제1 베이스 필름;
    상기 제1 베이스 필름의 일면 상에 배치되는 제1 전극들; 및
    상기 제1 베이스 필름의 일면의 반대면인 타면 상에 배치되는 제2 전극들을 포함하며,
    상기 제1 핀 홀은 상기 기판의 두께 방향에서 상기 제1 전극들 및 상기 제2 전극들과 중첩하지 않는 표시 장치.
  59. 표시 영역과 센서 영역을 포함하는 표시 패널; 및
    상기 표시 패널의 일면 상에 배치되며, 상기 표시 패널의 두께 방향에서 상기 표시 패널의 센서 영역과 중첩하고, 광을 감지하기 위한 제1 광 센서를 구비하고,
    상기 표시 영역과 상기 센서 영역 각각은 발광 영역들을 포함하고,
    상기 표시 영역에서 발광 영역들의 단위 면적 당 개수는 상기 센서 영역에서 표시 화소들의 단위 면적 당 개수보다 많은 표시 장치.
  60. 제59 항에 있어서,
    상기 표시 패널의 센서 영역은 상기 표시 화소들이 배치되지 않는 투과 영역을 포함하는 표시 장치.
  61. 제59 항에 있어서,
    상기 센서 영역은 광을 발광함과 동시에 광을 투과시키는 투명 발광 영역들을 더 포함하며,
    상기 발광 영역들 각각의 면적은 상기 투명 발광 영역들 각각의 면적보다 큰 표시 장치.
  62. 제59 항에 있어서,
    상기 표시 패널의 센서 영역은 상기 표시 패널의 두께 방향에서 상기 제1 광 센서와 중첩하는 광 센서 영역과 상기 광 센서 영역의 주변에 배치되는 광 보상 영역을 포함하며,
    상기 표시 패널의 두께 방향에서 상기 광 보상 영역과 중첩하는 광 보상 장치를 더 구비하는 표시 장치.
  63. 제62 항에 있어서,
    상기 광 보상 장치는,
    발광 회로 보드; 및
    상기 발광 회로 보드 상에 배치되며, 상기 제1 광 센서를 둘러싸는 발광 장치를 포함하는 표시 장치.
  64. 제63 항에 있어서,
    상기 발광 장치는 제1 색의 광을 발광하는 제1 발광 장치, 제2 색의 광을 발광하는 제2 발광 장치, 및 제3 색의 광을 발광하는 제3 발광 장치를 포함하는 표시 장치.
  65. 제63 항에 있어서,
    상기 광 보상 장치는 상기 발광 장치들 상에 배치되는 광 가이드 부재를 더 포함하는 표시 장치.
  66. 제63 항에 있어서,
    상기 발광 회로 보드의 일면의 반대면인 타면 상에 배치되는 차광 레진을 더 구비하는 표시 장치.
  67. 제59 항에 있어서,
    상기 표시 패널의 일면 상에 배치되며, 광을 발광하는 광 보상 장치를 더 구비하고,
    상기 제1 광 센서와 상기 광 보상 장치는 일 방향으로 나란하게 배치되는 표시 장치.
  68. 제67 항에 있어서,
    상기 제1 광 센서와 상기 광 보상 장치가 배치되며, 상기 일 방향으로 이동하는 이동 부재를 더 구비하고,
    상기 이동 부재의 이동에 의해 상기 제1 광 센서와 상기 광 보상 장치 중 적어도 어느 하나가 상기 표시 패널의 두께 방향에서 상기 표시 패널의 센서 영역과 중첩하는 표시 장치.
  69. 제59 항에 있어서,
    상기 표시 패널의 일면 상에 배치되며, 상기 표시 패널의 두께 방향에서 상기 표시 패널의 센서 영역과 중첩하는 제2 광 센서 또는 발광 장치를 더 구비하는 표시 장치.
  70. 제69 항에 있어서,
    상기 제2 광 센서는 배면 전극, 반도체층, 및 전면 전극을 포함하며,
    상기 반도체층은 P형 반도체층, I형 반도체층, 및 N형 반도체층이 순서대로 적층되는 표시 장치.
  71. 제69 항에 있어서,
    상기 제2 광 센서는 광을 발광하는 발광부와 광을 감지하는 광 감지부를 포함하는 표시 장치.
  72. 상면부와 상기 상면부의 일 측으로부터 연장된 제1 측면부를 포함하는 기판;
    상기 기판의 상기 상면부와 상기 제1 측면부에서 상기 기판의 일면 상에 배치되며, 화상을 표시하기 위한 표시층;
    상기 기판의 상기 상면부에서 상기 표시층 상에 배치되며, 센서 전극들을 포함하는 센서 전극층; 및
    상기 기판의 상기 상면부에서 상기 기판의 일면의 반대면인 타면 상에 배치되는 광 센서를 구비하는 표시 장치.
  73. 제72 항에 있어서
    상기 기판의 상기 제1 측면부에서 상기 표시층 상에 배치되며, 안테나로 이용되는 제1 도전 패턴을 더 구비하는 표시 장치.
  74. 제73 항에 있어서,
    상기 기판의 상기 제1 측면부에서 상기 기판의 타면 상에 배치되는 압력 센서를 더 구비하는 표시 장치.
  75. 제74 항에 있어서,
    상기 압력 센서는,
    서로 대향하는 제1 베이스 기판과 제2 베이스 기판;
    상기 제1 베이스 부재 상에 배치되는 구동 전극과 감지 전극; 및
    상기 제2 베이스 기판 상에 배치되며, 상기 기판의 두께 방향에서 상기 구동 전극과 상기 감지 전극에 중첩하는 접지 전위층을 포함하는 표시 장치.
  76. 제74 항에 있어서,
    상기 압력 센서는,
    서로 대향하는 제1 베이스 기판과 제2 베이스 기판;
    상기 제1 베이스 부재 상에 배치되는 구동 전극과 감지 전극; 및
    상기 제2 베이스 기판 상에 배치되며, 상기 기판의 두께 방향에서 상기 구동 전극과 상기 감지 전극에 중첩하며, 금속 미세 입자들을 갖는 고분자 수지를 포함하는 압력 감지층을 더 포함하는 표시 장치.
  77. 제72 항에 있어서
    상기 기판의 상기 상면부에서 상기 기판의 타면 상에 배치되며, 상기 기판을 진동하여 음향을 출력하기 위한 음향 발생 장치를 더 구비하는 표시 장치.
  78. 제1 표시 영역, 제2 표시 영역, 및 상기 제1 표시 영역과 상기 제2 표시 영역 사이에 배치되는 폴딩 영역을 포함하는 표시 패널; 및
    상기 표시 패널의 일면 상에 배치되며, 광을 감지하기 위한 광 센서를 구비하고,
    상기 표시 패널이 상기 폴딩 영역에서 폴딩되는 경우, 상기 제1 표시 영역과 상기 제2 표시 영역은 서로 마주보며,
    상기 광 센서는 상기 제1 표시 영역의 센서 영역에 배치되는 표시 장치.
  79. 제78 항에 있어서,
    상기 광 센서는 상기 표시 패널의 두께 방향에서 상기 제1 표시 영역의 핀 홀 또는 투과 영역과 중첩하는 수광 영역을 포함하는 표시 장치.
  80. 제79 항에 있어서,
    상기 표시 패널이 상기 폴딩 영역에서 폴딩되는 경우, 상기 광 센서는 상기 표시 패널의 두께 방향에서 상기 제2 표시 영역의 핀 홀 또는 투과 영역과 중첩하는 수광 영역을 포함하는 표시 장치.
  81. 기판 상에 배치되는 발광 소자들을 포함하는 표시층; 및
    상기 표시층 상에 배치되는 센서 전극들과 지문 센서 전극들을 포함하는 센서 전극층을 구비하고,
    상기 센서 전극들은 상기 지문 센서 전극들과 전기적으로 분리되며,
    상기 지문 센서 전극들은 상기 센서 전극들 중 어느 하나의 센서 전극에 의해 둘러싸이는 표시 장치.
  82. 제81 항에 있어서,
    상기 지문 센서 전극들은 지문 센서 배선들에 일대일로 연결되는 표시 장치.
  83. 제81 항에 있어서,
    상기 지문 센서 전극들은 상기 센서 전극들과 동일한 층에 배치되며 동일한 물질로 형성되는 표시 장치.
  84. 제81 항에 있어서,
    상기 지문 센서 전극들은 상기 센서 전극들과 다른 층에 배치되는 표시 장치.
  85. 제81 항에 있어서,
    상기 센서 전극들은,
    제1 방향으로 전기적으로 연결되고, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향에서 나란하게 배열되는 감지 전극들;
    상기 제2 방향으로 전기적으로 연결되고, 상기 제1 방향에서 나란하게 배열되는 구동 전극들; 및
    상기 구동 전극들 중 상기 제2 방향으로 인접하는 구동 전극들을 연결하는 제1 연결부를 포함하는 표시 장치.
  86. 제85 항에 있어서,
    상기 센서 전극층은,
    상기 표시층 상에 배치되는 상기 제1 연결부를 덮는 제1 센서 절연막; 및
    상기 제1 센서 절연막 상에 배치되는 상기 구동 전극들과 상기 감지 전극들을 덮는 제2 센서 절연막을 포함하며,
    상기 제2 방향으로 인접하는 구동 전극들 각각은 상기 제1 센서 절연막을 관통하는 센서 콘택홀을 통해 상기 제1 연결부에 연결되는 표시 장치.
  87. 제86 항에 있어서,
    상기 지문 센서 전극들은 상기 제2 센서 절연막 상에 배치되는 표시 장치.
  88. 제87 항에 있어서,
    상기 센서 전극층은 상기 제1 센서 절연막 상에 배치되며, 상기 구동 전극들 및 상기 감지 전극들과 동일한 물질로 형성되는 차폐 전극들을 더 포함하는 표시 장치.
  89. 제88 항에 있어서,
    상기 차폐 전극들 각각은 상기 기판의 두께 방향에서 상기 지문 센서 전극과 중첩하는 표시 장치.
  90. 제85 항에 있어서,
    상기 지문 센서 전극들은,
    제1 방향으로 전기적으로 연결되는 지문 감지 전극들;
    상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 전기적으로 연결되는 지문 구동 전극들; 및
    상기 지문 구동 전극들을 연결하는 지문 연결부를 포함하는 표시 장치
  91. 제90 항에 있어서,
    상기 지문 연결부는 상기 표시층 상에 배치되며, 상기 제1 연결부와 동일한 물질로 형성되는 표시 장치.
  92. 제90 항에 있어서,
    상기 지문 감지 전극들과 상기 지문 구동 전극들은 상기 제1 센서 절연막 상에 배치되며, 상기 구동 전극들 및 상기 감지 전극들과 동일한 물질로 형성되는 표시 장치.
  93. 제85 항에 있어서,
    상기 센서 전극층은 상기 센서 전극들 중 또 다른 하나의 센서 전극에 의해 둘러싸이는 도전 패턴을 더 포함하는 표시 장치.
  94. 제93 항에 있어서,
    상기 도전 패턴은 상기 제1 센서 절연막 상에 배치되며, 상기 구동 전극들 및 상기 감지 전극들과 동일한 물질로 형성되는 표시 장치.
  95. 제93 항에 있어서,
    상기 도전 패턴은 상기 제2 센서 절연막 상에 배치되는 표시 장치.
  96. 기판 상에 배치되는 발광 소자들을 포함하는 표시층; 및
    상기 표시층 상에 배치되며, 센서 전극들이 배치되는 터치 감지 영역들과 지문 센서 전극들이 배치되는 지문 감지 영역들을 포함하는 센서 전극층을 구비하고,
    상기 지문 센서 전극들은 지문 구동 전극들과 지문 감지 전극들을 포함하며,
    상기 지문 구동 전극들과 상기 지문 감지 전극들은 서로 다른 층에 배치되는 표시 장치.
  97. 제96 항에 있어서,
    상기 지문 감지 전극들은 상기 기판의 두께 방향에서 상기 지문 구동 전극들과 중첩하는 표시 장치.
  98. 제96 항에 있어서,
    상기 지문 구동 전극들과 상기 지문 감지 전극들은 복수 회 교차하는 표시 장치.
  99. 기판; 및
    상기 기판 상에 배치되며 광을 발광하는 발광 소자들을 각각 포함하는 발광 영역들을 구비하고,
    상기 발광 소자들 각각은,
    애노드 전극;
    캐소드 전극; 및
    상기 애노드 전극과 상기 캐소드 전극 사이에 배치되는 발광층을 포함하며,
    상기 캐소드 전극은,
    상기 발광 영역들 중 일부 발광 영역들에 중첩하는 제1 캐소드 전극; 및
    상기 발광 영역들 중 또 다른 일부 발광 영역들에 중첩하는 제2 캐소드 전극을 포함하는 표시 장치.
  100. 제99 항에 있어서,
    표시 기간 동안 상기 제1 캐소드 전극과 상기 제2 캐소드 전극에는 제1 구동 전압이 인가되고,
    지문 감지 기간 동안 상기 제1 캐소드 전극에 구동 펄스가 인가된 후 상기 제2 캐소드 전극에 상기 구동 펄스가 인가되는 표시 장치.
  101. 제99 항에 있어서,
    상기 발광 영역들을 구획하는 뱅크; 및
    상기 기판 상에 배치되며, 상기 뱅크를 관통하는 연결 콘택홀을 통해 상기 제1 캐소드 전극 또는 상기 제2 캐소드 전극과 연결되는 보조 전극을 포함하는 표시 장치.
  102. 제101 항에 있어서,
    상기 보조 전극은 상기 애노드 전극과 동일한 층에 배치되며, 동일한 물질로 형성되는 표시 장치.
  103. 기판, 및 상기 기판의 일면 상에 배치되며 화상을 표시하는 표시층을 포함하는 표시 패널; 및
    상기 기판의 일면의 반대면인 타면 상에 배치되는 초음파 센서를 구비하고,
    상기 초음파 센서는 음향 출력 모드에서 상기 표시 패널을 진동하여 음향을 출력하고, 초음파 감지 모드에서 초음파를 출력하거나 상기 초음파를 감지하는 표시 장치.
  104. 제103 항에 있어서,
    상기 초음파 센서는 사람의 지문이 위치하는 센서 영역을 기준으로 일 방향에서 서로 대칭되도록 배치되는 음향 변환 장치들을 포함하는 표시 장치.
  105. 제104 항에 있어서,
    상기 초음파 감지 모드에서 상기 음향 변환 장치들 중 상기 센서 영역의 일 측에 배치되는 제1 음향 변환 장치들은 진동에 의해 상기 초음파를 출력하고, 상기 음향 변환 장치들 중 상기 센서 영역의 타 측에 배치되는 제2 음향 변환 장치들은 상기 제1 음향 변환 장치들로부터 출력된 초음파를 감지하는 표시 장치.
  106. 제105 항에 있어서,
    상기 기판의 타면 상에 배치되며, 상기 음향 변환 장치들이 배치되는 커버 홀을 포함하는 패널 하부 커버를 더 구비하는 표시 장치.
  107. 기판, 및 상기 기판의 일면 상에 배치되며 화상을 표시하는 표시층을 포함하는 표시 패널;
    상기 기판의 일면의 반대면인 타면 상에 배치되며, 초음파를 감지하는 초음파 센서; 및
    상기 기판의 일면의 반대면인 타면 상에 배치되며, 진동에 의해 음향을 출력하는 음향 발생 장치를 구비하는 표시 장치.
  108. 제107 항에 있어서,
    상기 기판의 타면 상에 배치되며, 상기 초음파 센서가 배치되는 제1 커버 홀을 포함하고, 상기 음향 발생 장치가 배치되는 제2 커버 홀을 포함하는 패널 하부 커버를 더 구비하는 표시 장치.
  109. 제107 항에 있어서,
    상기 표시 패널의 일 측에 부착되며, 상기 표시 패널의 하부로 구부러지며, 상기 초음파 센서가 배치되는 필름 홀을 포함하는 연성 필름을 더 구비하는 표시 장치.
  110. 제109 항에 있어서,
    상기 연성 필름의 일 측에 부착되는 표시 회로 보드; 및
    상기 표시 패널과 마주보는 상기 표시 회로 보드의 일면의 반대면인 타면 상에 배치되는 압력 센서를 더 구비하는 표시 장치.
  111. 제110 항에 있어서,
    상기 압력 센서는,
    서로 마주보는 제1 베이스 부재와 제2 베이스 부재;
    상기 제2 베이스 부재와 마주보는 상기 제1 베이스 부재의 일면 상에 배치되는 압력 구동 전극;
    상기 제1 베이스 부재와 마주보는 상기 제2 베이스 부재의 일면 상에 배치되는 감지 구동 전극; 및
    상기 압력 구동 전극과 상기 감지 구동 전극 사이에 배치되는 쿠션층을 포함하는 표시 장치.
  112. 제107 항에 있어서,
    상기 초음파 센서와 상기 음향 발생 장치는 일체로 형성되는 표시 장치.
  113. 기판, 상기 기판의 일면 상에 배치되며 화상을 표시하는 표시층, 및 상기 표시층 상에 배치되는 센서 전극들을 갖는 센서 전극층을 포함하는 표시 패널; 및
    상기 기판의 일면의 반대면인 타면 상에 배치되며, 초음파를 감지하는 초음파 센서를 구비하고,
    상기 센서 전극층은 안테나로 이용되는 제1 도전 패턴을 더 포함하는 표시 장치.
  114. 제113 항에 있어서,
    상기 센서 전극들은,
    제1 방향으로 전기적으로 연결되고, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향에서 나란하게 배열되는 감지 전극들;
    상기 제2 방향으로 전기적으로 연결되고, 상기 제1 방향에서 나란하게 배열되는 구동 전극들; 및
    상기 구동 전극들 중 상기 제2 방향으로 인접하는 구동 전극들을 연결하는 제1 연결부를 포함하는 표시 장치.
  115. 제114 항에 있어서,
    상기 센서 전극층은,
    상기 표시층 상에 배치되는 상기 제1 연결부를 덮는 제1 센서 절연막; 및
    상기 제1 센서 절연막 상에 배치되는 상기 구동 전극들과 상기 감지 전극들을 덮는 제2 센서 절연막을 더 포함하며,
    상기 제2 방향으로 인접하는 구동 전극들 각각은 상기 제1 센서 절연막을 관통하는 센서 콘택홀을 통해 상기 제1 연결부에 연결되는 표시 장치.
  116. 제115 항에 있어서,
    상기 제1 도전 패턴은 상기 제1 센서 절연막 상에 배치되며, 상기 구동 전극들 및 상기 감지 전극들과 동일한 물질로 형성되는 표시 장치.
  117. 제115 항에 있어서,
    상기 제1 도전 패턴은 상기 제2 센서 절연막 상에 배치되는 표시 장치.
  118. 제113 항에 있어서,
    상기 센서 전극층은
    일 방향에서 교대로 배열되는 압력 구동 전극들과 압력 감지 전극들;
    상기 표시층 상에 배치되는 상기 압력 구동 전극들과 상기 압력 감지 전극들을 덮는 압력 감지층; 및
    상기 압력 감지층 상에 배치되는 센서 절연막을 더 포함하는 표시 장치.
  119. 제118 항에 있어서,
    상기 제1 도전 패턴과 상기 센서 전극들은 상기 센서 절연막 상에 배치되며, 동일한 물질로 형성되는 표시 장치.
  120. 기판, 상기 기판의 일면 상에 배치되며 화상을 표시하는 표시층을 포함하는 표시 패널;
    상기 기판의 일면의 반대면인 타면 상에 배치되며, 초음파를 감지하는 초음파 센서; 및
    상기 기판의 두께 방향에서 상기 초음파 센서와 중첩하는 디지타이저층을 포함하는 표시 장치.
  121. 제120 항에 있어서,
    상기 디지타이저층은,
    제1 베이스 필름;
    상기 제1 베이스 필름의 일면 상에 배치되는 제1 전극들; 및
    상기 제1 베이스 필름의 일면의 반대면인 타면 상에 배치되는 제2 전극들을 포함하며,
    상기 제1 핀 홀은 상기 기판의 두께 방향에서 상기 제1 전극들 및 상기 제2 전극들과 중첩하지 않는 표시 장치.
  122. 제120 항에 있어서,
    상기 표시 패널은 상기 표시층 상에 배치되며, 안테나로 이용되는 제1 도전 패턴들을 더 포함하는 표시 장치.
  123. 제122 항에 있어서,
    상기 표시 패널은 상기 표시층 상에 배치되는 센서 전극들과 안테나로 이용되는 제1 도전 패턴들을 갖는 센서 전극층을 더 포함하는 표시 장치.
  124. 제123 항에 있어서,
    상기 제1 도전 패턴들과 상기 센서 전극들은 동일한 물질로 형성되는 표시 장치.
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