KR20190015876A - 모아레 저감용 디스플레이 장치 및 그 구동방법 - Google Patents

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Abstract

모아레 저감용 디스플레이 장치 및 그 구동방법이 개시된다. 개시된 디스플레이 장치는, 복수의 픽셀이 주기적으로 배열되는 픽셀 패턴을 포함하는 디스플레이 패널; 및 상기 디스플레이 패널 상에 마련되며, 복수의 전극이 주기적으로 배열되는 전극 패턴을 포함하는 제1 센서;를 포함한다. 여기서, 상기 전극 패턴의 전극 피치는 상기 픽셀 패턴의 픽셀 피치 보다 작고, 상기 전극 패턴의 전극 배열 방향은 상기 픽셀 패턴의 픽셀 배열 방향과 소정 각도를 이루고 있으며, 상기 전극 패턴에서 상기 복수의 전극 중 인접하는 2 이상의 전극들은 하나의 라인을 통해 신호를 보내고 받도록 서로 전기적으로 연결된다.

Description

모아레 저감용 디스플레이 장치 및 그 구동방법{Display apparatus for reducing Moire and driving method of the display apparatus}
모아레 저감용 디스플레이 장치 및 그 구동방법에 관한 것이다.
지문, 음성, 얼굴, 손 또는 홍채와 같은 개인의 고유한 특징을 이용한 개인 인증의 필요성은 점차 확대되고 있으며, 이러한 개인 인증 기능은 금융 기기, 출입 통제기, 모바일 기기, 노트북 등에서 주로 사용되고 있다. 최근에 스마트 폰, 태블릿 PC 또는 스마트 워치 등과 같은 모바일 기기가 널리 보급됨에 따라 이 모바일 기기 내에 저장된 많은 보안 정보를 보호하기 위해 개인 인증을 위한 지문 인식 장치가 채용되고 있다.
디자인이나 사용자 편의성 등의 목적으로 디스플레이 패널 상에서 직접 지문인식을 할 수 있는 지문 인식 장치가 마련된 디스플레이 장치가 개발되고 있다. 이러한 디스플레이 장치는 픽셀들이 주기적으로 배치된 픽셀 패턴을 포함하는 디스플레이 패널과 전극들이 주기적으로 배치된 센서 패턴을 포함하는 지문 센서가 상하로 적층된 구조를 가지고 있다. 이 경우, 픽셀 패턴과 센서 패턴이 중첩됨으로써 간섭에 의한 모아레 패턴이 발생될 수 있는데, 이러한 모아레 패턴은 이미지를 왜곡시켜 디스플레이의 품질을 저하시킬 수 있다.
예시적인 실시예는 모아레 저감용 디스플레이 장치 및 그 구동방법을 제공한다.
일 측면에 있어서,
복수의 픽셀이 주기적으로 배열되는 픽셀 패턴을 포함하는 디스플레이 패널; 및
상기 디스플레이 패널 상에 마련되며, 복수의 전극이 주기적으로 배열되는 전극 패턴을 포함하는 제1 센서;를 포함하고,
상기 전극 패턴의 전극 피치는 상기 픽셀 패턴의 픽셀 피치 보다 작고,
상기 전극 패턴의 전극 배열 방향은 상기 픽셀 패턴의 픽셀 배열 방향과 소정 각도를 이루고 있으며,
상기 전극 패턴에서 상기 복수의 전극 중 인접하는 2 이상의 전극들은 하나의 라인을 통해 신호를 보내고 받도록 서로 전기적으로 연결되는 디스플레이 장치가 제공된다.상기 디스플레이 패널은 유기발광 디스플레이 패널 또는 액정 디스플레이 패널을 포함할 수 있다.
상기 전극 패턴의 전극 피치는 상기 픽셀 패턴의 픽셀 피치의 1/2 이하가 될수 있다. 상기 전극 패턴의 전극 배열 방향은 상기 픽셀 패턴의 픽셀 배열 방향에 대해 예를 들면 0도 ~ 45도를 이룰 수 있다. 상기 서로 전기적으로 연결되는 전극들의 개수는 2 ~ 10개가 될 수 있다.
상기 제1 센서는 지문 센서 또는 터치 센서를 포함할 수 있다.
상기 복수의 전극은 복수의 제1 전극 및 상기 제1 전극들과 교차하도록 배치되는 복수의 제2 전극을 포함할 수 있다. 상기 복수의 제1 전극 중 인접하는 2 이상의 제1 전극들은 제1 신호 라인에 연결되도록 마련되며, 상기 복수의 제2 전극 중 인접하는 2 이상의 제2 전극들은 제2 신호 라인에 연결되도록 마련될 수 있다.
상기 디스플레이 패널과 상기 제1 센서 사이에는 제2 센서가 더 마련될 수 있다. 여기서, 상기 제1 센서는 지문 센서를 포함하고, 상기 제2 센서는 터치 센서를 포함할 수 있다.
상기 제1 센서는 지문-터치 복합 센서를 포함할 수 있다.
상기 복수의 전극은 복수의 제1 지문 전극, 상기 제1 지문 전극들과 교차하도록 배치되는 복수의 제2 지문 전극, 상기 제1 지문 전극들과 동일 평면 상에서 상기 제1 지문 전극들 사이에 주기적으로 배치되는 복수의 제1 터치 전극 및 상기 제2 전극들과 동일 평면 상에서 상기 제2 지문 전극들 사이에 주기적으로 배치되는 복수의 제2 터치 전극을 포함할 수 있다.
상기 복수의 제1 지문 전극 중 인접하는 2 이상의 제1 지문 전극들은 제1 지문 신호 라인에 연결되도록 마련되며, 상기 복수의 제2 지문 전극 중 인접하는 2 이상의 제2 지문 전극들은 제2 지문 신호 라인에 연결되도록 마련될 수 있다.
상기 복수의 제1 터치 전극 중 인접하는 2 이상의 제1 터치 전극들은 제1 터치 신호 라인에 연결되도록 마련되며, 상기 복수의 제2 터치 전극 중 인접하는 2 이상의 제2 터치 전극들은 제2 터치 신호 라인에 연결되도록 마련될 수 있다.
상기 서로 전기적으로 연결되는 제1 터치 전극들의 개수는 상기 서로 전기적으로 연결되는 제1 지문 전극들의 개수 이상이며, 상기 서로 전기적으로 연결되는 제1 터치 전극들의 개수는 상기 서로 전기적으로 연결되는 제1 지문 전극들의 개수 이상이 될 수 있다.
상기 제1 센서는 상기 디스플레이 패널 상의 일 부분에 마련될 수 있다. 상기 디스플레이 패널 상에는 상기 제1 센서의 시인(visibility)을 방지하기 위한 더미 패턴(dummy pattern)이 더 마련될 수 있다.
다른 측면에 있어서,
복수의 픽셀이 주기적으로 배열되는 픽셀 패턴을 포함하는 디스플레이 패널; 및 상기 디스플레이 패널 상에 마련되며, 복수의 전극이 주기적으로 배열되는 전극 패턴을 포함하는 제1 센서;를 포함하는 디스플레이 장치의 구동 방법에 있어서,
상기 전극 패턴의 전극 피치를 상기 픽셀 패턴의 픽셀 피치 보다 작게 하고,
상기 전극 패턴의 전극 배열 방향은 상기 픽셀 패턴의 픽셀 배열 방향에 대해 소정 각도를 이루게 하며,
상기 전극 패턴에서 상기 복수의 전극 중 인접하는 2 이상의 전극들을 서로 전기적으로 연결시켜 하나의 라인을 통해 신호를 보내고 받는 디스플레이 장치의 구동방법이 제공된다. 상기 전극 패턴의 전극 피치는 상기 픽셀 패턴의 픽셀 피치의 1/2 이하가 될수 있다. 상기 전극 패턴의 전극 배열 방향은 상기 픽셀 패턴의 픽셀 배열 방향에 대해 예를 들면 0도 ~ 45도를 이룰 수 있다.
상기 복수의 전극은 복수의 제1 전극 및 상기 제1 전극들과 교차하도록 배치되는 복수의 제2 전극을 포함할 수 있다. 상기 복수의 제1 전극 중 인접하는 2 이상의 제1 전극들은 제1 신호 라인에 연결되며, 상기 복수의 제2 전극 중 인접하는 2 이상의 제2 전극들은 제2 신호 라인에 연결될 수 있다.
상기 복수의 전극은 복수의 제1 지문 전극, 상기 제1 지문 전극들과 교차하도록 배치되는 복수의 제2 지문 전극, 상기 제1 지문 전극들과 동일 평면 상에서 상기 제1 지문 전극들 사이에 주기적으로 배치되는 복수의 제1 터치 전극 및 상기 제2 전극들과 동일 평면 상에서 상기 제2 지문 전극들 사이에 주기적으로 배치되는 복수의 제2 터치 전극을 포함할 수 있다.
상기 복수의 제1 지문 전극 중 인접하는 2 이상의 제1 지문 전극들은 제1 지문 신호 라인에 연결되며, 상기 복수의 제2 지문 전극 중 인접하는 2 이상의 제2 지문 전극들은 제2 지문 신호 라인에 연결될 수 있다. 상기 복수의 제1 터치 전극 중 인접하는 2 이상의 제1 터치 전극들은 제1 터치 신호 라인에 연결되며, 상기 복수의 제2 터치 전극 중 인접하는 2 이상의 제2 터치 전극들은 제2 터치 신호 라인에 연결될 수 있다.
상기 서로 전기적으로 연결되는 제1 터치 전극들의 개수는 상기 서로 전기적으로 연결되는 제1 지문 전극들의 개수 이상이며, 상기 서로 전기적으로 연결되는 제1 터치 전극들의 개수는 상기 서로 전기적으로 연결되는 제1 지문 전극들의 개수 이상이 될 수 있다.
예시적인 실시예에 의하면, 픽셀 패턴이 형성된 디스플레이 패널에 전극 패턴이 형성된 센서가 적층된 디스플레이 장치에서, 전극 패턴의 전극 피치를 픽셀 패턴의 픽셀 피치보다 작게 하고, 전극 패턴의 전극 배열 방향을 픽셀 패턴의 픽셀 배열 방향에 대해 소정 각도로 조절함으로써 픽셀 패턴과 전극 패턴의 중첩에 의해 모아레 패턴이 발생되는 것을 최소화시킬 수 있다. 또한, 센서에서 전극 패턴을 구성하는 전극들 중 인접하는 전극들은 하나로 묶어서 서로 전기적으로 연결함으로써 센서의 성능을 최대로 발휘할 수 있다.
도 1은 예시적인 실시예에 따른 디스플레이 장치를 개략적으로 도시한 분리사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 디스플레이 장치의 단면도이다.
도 3은 유기 발광 디스플레이 패널의 단면을 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 액정 디스플레이 패널의 단면을 개략적으로 도시한 것이다.
도 5는 도 2에 도시된 디스플레이 패널에 적용될 수 있는 픽셀 패턴을 예시적으로 도시한 평면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 픽셀 패턴의 일부를 확대하여 도시한 것이다.
도 7은 도 2에 도시된 디스플레이 패널에 적용될 수 있는 다른 픽셀 패턴을 예시적으로 도시한 것이다.
도 8은 도 2에 도시된 센서의 단면을 도시한 것이다.
도 9는 도 8에 도시된 센서에서 지문 인식의 원리를 도시한 것이다.
도 10은 도 2에 도시된 센서에 적용될 수 있는 전극 패턴을 도시한 평면도이다.
도 11a 및 도 11b는 도 2에 도시된 센서에 적용될 수 있는 다른 전극 패턴들을 도시한 것이다.
도 12는 도 2에 도시된 예시적인 실시예에 따른 디스플레이 장치에서, 디스플레이 패널의 픽셀 패턴과 센서의 전극 패턴이 중첩된 모습을 도시한 평면도이다.
도 13a 내지 도 13c는 모아레 패턴이 발생되는 경우를 설명하기 위한 실공간(real-space) 패턴들을 도시한 것이다.
도 14a 내지 도 14c는 도 13a 내지 도 13c에 도시된 패턴들을 퓨리에 변환(Fourier transform)을 통해 표현한 공간 주파수 벡터 분포들을도시한 것이다.
도 15a 내지 도 15c는 모아레 패턴이 발생되지 않는 경우를 설명하기 위한 실공간 패턴들을 도시한 것이다.
도 16a 내지 도 16c는 도 15a 내지 도 15c에 도시된 패턴들을 퓨리에 변환을 통해 표현한 공간 주파수 벡터 분포들을도시한 것이다.
도 17a 내지 도 17c는 도 1에 도시된 디스플레이 장치에서 디스플레이 패널과 센서의 예시적인 배치 형태들을 도시한 것이다.
도 18은 다른 예시적인 실시예에 따른 디스플레이 장치의 단면도이다.
도 19는 또 다른 예시적인 실시예에 따른 디스플레이 장치의 단면도이다.
도 20은 도 19에 도시된 또 다른 예시적인 실시예에 따른 디스플레이 장치에서, 디스플레이 패널의 픽셀 패턴과 센서의 전극 패턴이 중첩된 모습을 도시한 평면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 예시적인 실시예들에 대해 상세히 설명하기로 한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다. 이하에서 설명되는 실시예들은 단지 예시적인 것으로, 이러한 실시예들로부터 다양한 변형이 가능하다.
한편, 이하에서, "상부" 나 "상"이라고 기재된 것은 접촉하여 바로 위에 있는 것뿐만 아니라 비접촉으로 위에 있는 것도 포함할 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. “상기”의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다.
도 1은 예시적인 실시예에 따른 디스플레이 장치를 개략적으로 도시한 분리사시도이다. 그리고, 도 2는 도 1에 도시된 디스플레이 장치의 단면도이다. 도 1에 도시된 디스플레이 장치는 예를 들면, 스마트 폰, 스마트 워치, 태블릿 PC, 노트북 등과 같은 전자 기기에 채용될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 디스플레이 장치(1000)는 화상을 표시하는 디스플레이 패널(100)과, 이 디스플레이 패널(100) 상에 마련되는 센서(200)를 포함할 수 있다. 여기서, 디스플레이 패널(100)은 픽셀들이 주기적으로 배열되는 픽셀 패턴을 포함하며, 센서는 전극들이 주기적으로 배열되는 전극 패턴을 포함한다. 디스플레이 패널(100)과 센서(200) 사이에는 투명한 접착층(115)이 마련될 수 있다. 접착층(115)으로는 예를 들면, OCA(Optically Clear Adhesive) 또는 OCR(Optically Clear Resin) 등이 사용될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
디스플레이 패널(100)은 예를 들면 유기 발광 디스플레이 패널 또는 액정 디스플레이 패널을 포함할 수 있다. 도 3에는 유기 발광 디스플레이 패널의 단면이 개략적으로 도시되어 있다. 도 3을 참조하면, 유기 발광 디스플레이 패널(100a)은 기판(101) 상에 제1 전극(102), 유기 발광층(104) 및 제2 전극(103)이 순차적으로 적층된 구조를 가질 수 있다. 그리고, 제2 전극(10의 상부에는 보호층(105)이 더 마련될 수 있다. 이러한 유기 발광 디스플레이 패널(100a)에 대해서는 디스플레이 분야에서 통상의 기술자에게 잘 알려진 것이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 4에는 액정 디스플레이 패널의 단면이 개략적으로 도시되어 있다. 도 4를 참조하면, 액정 디스플레이 패널(100b)은 백라이트 유닛(111)과, 제1 및 제2 전극(113,114)과, 제1 및 제2 전극(113,114) 사이에 마련되는 액정층(115)과, 제2 전극(114) 상에 마련되는 컬러 필터층(116)을 포함할 수 있다. 여기서, 제1 및 제2 전극(113,114) 상에는 각각 제1 및 제2 기판(112,117)이 더 마련될 수 있다. 이러한 액정 디스플레이 패널(100b)에 대해서는 디스플레이 분야에서 통상의 기술자에게 잘 알려진 것이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이상에서는 디스플레이 패널(100)이 유기 발광 디스플레이 패널(100a) 또는 액정 디스플레이 패널(100b)을 포함하는 경우가 설명되었으나, 이는 단지 예시적인 것으로 이외에도 다른 디스플레이 패널이 적용될 수도 있다.
디스플레이 패널(100)은 복수의 픽셀이 주기적으로 배열되는 픽셀 패턴을 포함할 수 있다. 도 5는 디스플레이 패널에 적용될 수 있는 픽셀 패턴을 도시한 평면도이다. 그리고, 도 6에는 도 5에 도시된 픽셀 패턴의 일부가 확대되어 도시되어 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 픽셀 패턴(150)은 복수의 픽셀들이 주기적으로 배열되는 구조를 가질 수 있다. 픽셀들 각각은 특정 형태로 배치되는 소정 색상의 서브 픽셀들, 즉 적색, 녹색 및 청색 픽셀(R, G, B)을 포함할 수 있다. 여기서, 적색, 녹색 및 청색 픽셀(R, G, B)은 일 방향을 따라 순차적으로 배치될 수 있다. 이러한 적색, 녹색 및 청색 픽셀(R, G, B)을 포함하는 픽셀들은 소정의 픽셀 피치(pixel pitch, P)를 가지고 반복적으로 배열될 수 있다. 이러한 픽셀 패턴(150)의 픽셀들은 x 방향 및 x 방향에 수직인 y 방향을 따라 배열될 수 있다.
도 7에는 디스플레이 패널에 적용될 수 있는 다른 픽셀 패턴이 예시적으로 도시되어 있다. 도 7을 참조하면, 픽셀 패턴(150a)은 복수의 픽셀들이 주기적으로 배열되는 구조를 가질 수 있다. 픽셀들 각각은 특정 형태로 배치되는 소정 색상의 서브 픽셀들, 즉 적색, 녹색 및 청색 픽셀(R, G, B)을 포함할 수 있다. 여기서, 녹색 픽셀(G)은 적색 픽셀(R)의 하부에 배치될 수 있으며, 청색 픽셀(B)은 적색 및 녹색 픽셀(R, G)의 일 측에 배치될 수 있다. 서브 픽셀들(R, G, B) 각각의 크기 및 형태는 디스플레이 화질과 휘도의 최적화를 위해 색상 별로 서로 다르게 구성할 수 있다. 이러한 적색, 녹색 및 청색 픽셀(R, G, B)을 각각 포함하는 픽셀들은 소정의 픽셀 피치(P)를 가지고 반복적으로 배열될 수 있다. 이러한 픽셀 패턴(150a)의 픽셀들은 x 방향 및 x 방향에 수직인 y 방향을 따라 배열될 수 있다.
도 5 내지 도 7에 도시된 적색, 녹색 및 청색 픽셀들(R, G, B)의 배치 형태는 단지 예시적인 것으로 이외에도 적색, 녹색 및 청색 픽셀들(R, G, B)은 다른 다양한 형태로 배치될 수도 있다. 또한, 이상에서는 픽셀이 소정 색상의 서브 픽셀들, 즉 적색, 녹색 및 청색 픽셀(R, G, B)을 포함하는 경우가 예시적으로 설명되었으나, 이외에도 픽셀은 다른 색상의 서브 픽셀들, 예를 들면, 화이트, 시안, 마젠타 및 옐로우 픽셀을 포함할 수도 있다.
도 8은 도 2에 도시된 센서의 단면을 도시한 것이다.
도 8에 도시된 센서(200)는 지문 센서가 될 수 있다. 구체적인 예로서, 센서(200)는 정전 방식의 지문 센서가 될 수 있다. 일반적으로 지문 센서에는 지문의 2차원 이미지를 이미지 센서로 검출하여 지문을 인식하는 광학 방식의 지문 센서, 피부 표면을 통해 빠져나가는 미세한 전류를 검출하여 지문을 인식하는 정전 방식의 지문 센서, 의료용 초음파의 원리를 이용하여 지문을 인식하는 초음파 방식의 지문 센서 등이 있으며, 이 중에서 스마트 폰이나 스마트 워치 등과 같은 전자 기기에는 주로 정전 방식의 지문 센서가 사용된다.
도 8을 참조하면, 센서(200)는 서로 이격되게 마련되는 제1 및 제2 기판(211,212)과, 이 제1 및 제2 기판(211,212) 사이에 마련되는 센서부(220)를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 및 제2 기판(211, 212)으로는 예를 들면, 글라스 기판이 사용될 수 있다. 하지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 및 제2 기판(211, 212)으로 다른 물질의 기판, 예를 들면 플라스틱 기판이 사용될 수도 있다.
제1 기판(211)과 센서부(220) 사이에는 제1 접착층(231)이 마련되며, 제2 기판(212)과 센서부(220) 사이에는 제2 접착층(232)이 마련될 수 있다. 제1 및 제2 접착층(231,232)으로는 예를 들면, OCA 또는 OCR 등이 사용될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 한편, 제1 기판(211)과 센서부(220) 사이에 제1 접착층(231)이 마련되지 않고, 센서부(220)가 증착 공정 등을 통해 제1 기판(211) 상에 직접 마련될 수도 있다.
센서부(220)는 서로 이격되게 마련되는 복수의 제1 전극(221) 및 복수의 제2 전극(222)과, 제1 전극들(221)과 제2 전극들(222) 사이에 마련되는 유전체층(223)을 포함할 수 있다. 여기서, 제1 전극들(221)과 제2 전극들(222)은 유전체층(223)을 사이에 두고 소정 각도, 예를 들면 직각으로 교차하도록 마련될 수 있다. 이러한 제1 및 제2 전극들(221, 222)은 예를 들면, 금속 또는 투명한 도전성 물질을 포함할 수 있다.
도 9에는 도 8에 도시된 센서에 대한 지문 인식의 원리가 도시되어 있다. 도 9를 참조하면, 손가락이 센서(200)의 표면에 접촉하는 경우에 지문의 마루(FR, ridge of fingerprint)와 지문의 골(FV, valley of fingerprint)에 의해 발생되는 정전 용량의 차이에 의해 지문의 형태를 인식할 수 있다. 여기서, 지문의 마루(FR)와 지문의 골(FV) 사이의 간격은 예를 들면, 대략 600㎛ ~ 700㎛ 정도가 될 수 있다.
센서는 복수의 제1 및 제2 전극(221, 222)이 주기적으로 배열되는 전극 패턴을 포함할 수 있다. 도 10은 센서에 적용될 수 있는 전극 패턴의 일부를 도시한 평면도이다.
도 10을 참조하면, 전극 패턴(250)은 전극들(221, 222)이 주기적으로 배열되는 구조를 가질 수 있다. 구체적으로, 전극 패턴(250)은 복수의 제1 전극(221)과 이 제1 전극들(221)과 교차하는 복수의 제2 전극(222)을 포함한다. 제1 전극들(221)은 일정한 간격으로 서로 나란하게 x'방향을 따라 배열될 수 있다. 이러한 제1 전극들(221)은 제1 전극 피치(P1)를 가지고 반복적으로 배열될 수 있다.
제2 전극들(222)은 제1 전극들(221)과 소정 각도, 예를 들면 직각으로 교차하도록 마련될 수 있다. 제2 전극들(222)은 일정한 간격으로 서로 나란하게 x'방향에 수직인 y'방향을 따라 배열될 수 있다. 이러한 제2 전극들(222)은 제2 전극 피치(P2)를 가지고 반복적으로 배열될 수 있다. 제2 전극 피치(P2)는 제1 전극 피치(P1)와 동일할 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 및 제2 전극(221, 222)은 선형 전극 또는 막대형 전극이 될 수 있다. 이경우, 제1 및 제2 전극(221, 222)은 도전성이 우수한 금속 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 제1 및 제2 전극(221, 222)은 구리(Cu), 은(Ag), 몰리브덴(Mo) 등을 포함할 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다.
후술하는 바와 같이, 전극 패턴(250)의 전극 피치(P1 또는 P2)는 픽셀 패턴(150)의 픽셀 피치(P) 보다 작을 수 있다. 예를 들면, 전극 패턴(250)의 전극 피치(P1 또는 P2)는 픽셀 패턴(150)의 픽셀 피치(P)의 대략 1/2 이하가 될 수 있다. 보다 구체적인 예를 들면, 전극 패턴(250)의 전극 피치(P1 또는 P2)는 픽셀 패턴(150)의 픽셀 피치(P)의 대략 1/5 ~ 1/2 정도가 될 수 있다. 하지만, 이에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 픽셀 패턴(150)의 픽셀 피치(P)가 대략 40㎛ ~ 100㎛ 이며, 전극 패턴(250)의 전극 피치(P1 또는 P2)는 대략 50㎛ 이하가 될 수 있다.
또한, 전극 패턴(250)의 전극 배열 방향(x'또는 y'방향)은 픽셀 패턴(150)의 픽셀 배열 방향(x또는 y 방향)과 일정한 각도를 이룰 수 있다. . 예를 들면, 전극 패턴(250)의 전극 배열 방향(x' 방향 또는 y' 방향)과 픽셀 패턴(150)의 픽셀 배열 방향(x 방향 또는 y 방향)이 이루는 각도는 대략 0도 ~ 45도가 될 수 있다. 하지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
이와 같이, 전극 패턴(250)의 전극 피치(P1 또는 P2)를 픽셀 패턴(150)의 픽셀 피치(P) 보다 작게 하고, 전극 패턴(250)의 전극 배열 방향(x'또는 y'방향)을 픽셀 패턴(150)의 픽셀 배열 방향(x또는 y 방향)과 일정한 각도로 함으로써 후술하는 바와 같이 픽셀 패턴(150)과 전극 패턴(250)이 중첩됨으로써 발생될 수 있는 모아레 패턴을 줄일 수 있다. 또한, 센서(200)의 센싱 감도를 향상시키기 위해 전극 패턴(250)에서 인접하는 2이상의 전극들(221, 222)이 하나로 묶여서 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
도 11a 및 도 11b는 도 2에 도시된 센서에 적용될 수 있는 다른 전극 패턴들을 도시한 것이다.
도 11a를 참조하면, 전극 패턴(250a)은 복수의 제1 전극(221a)과 제1 전극들(221a)과 교차하는 복수의 제2 전극(222a)을 포함한다. 제1 전극들(221a)은 제1 전극 피치(P1)를 가지고 x'방향을 따라 반복적으로 배열될 수 있다. 그리고, 제2 전극들(222a)은 제1 전극들(221a)과 소정 각도, 예를 들면 직각으로 교차하도록 마련될 수 있다. 이러한 제2 전극들(222a)은 제2 전극 피치(P2)를 가지고 x'방향에 수직인 y'방향을 따라 반복적으로 배열될 수 있다.
제1 및 제2 전극(221a, 222a) 각각은 복수의 마름모가 연결된 형태의 전극이 될 수 있다. 이러한 제1 및 제2 전극(221a, 222a)은 투명한 도전성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 제1 및 제2 전극(221a, 222a)은 ITO(Indium Tin Oxide)를 포함할 수 있지만, 이는 단지 예시적이다.
도 11b를 참조하면, 전극 패턴(250b)은 복수의 제1 전극(221b)과 제1 전극들(221b)과 교차하는 복수의 제2 전극(222b)을 포함한다. 제1 전극들(221b)은 제1 전극 피치(P1)를 가지고 x'방향을 따라 반복적으로 배열될 수 있다. 그리고, 제2 전극들(222b)은 제1 전극들(221b)과 소정 각도, 예를 들면 직각으로 교차하도록 마련될 수 있다. 이러한 제2 전극들(222b)은 제2 전극 피치(P2)를 가지고 x'방향에 수직인 y'방향을 따라 반복적으로 배열될 수 있다.
제1 전극(221b)은 선형 전극 또는 막대형 전극이 될 수 있다. 이러한 제1 전극(221b)은 도전성이 우수한 금속 물질을 포함할 수 있다. 그리고, 제2 전극(222b)은 복수의 마름모가 연결된 형태의 전극이 될 수 있다. 이러한 제2 전극(222b)은 투명한 도전성 물질을 포함할 수 있다. 한편, 이상에서는 제1 전극(221b)이 선형 전극 또는 막대형 전극이 되고 제2 전극(222b)이 복수의 마름모가 연결된 형태의 전극이 되는 경우가 설명되었으나, 제1 전극(221b)이 복수의 마름모가 연결된 형태의 전극이 되고, 제2 전극(222b)이 선형 전극 또는 막대형 전극이 될 수도 있다.
도 12는 도 2에 도시된 예시적인 실시예에 따른 디스플레이 장치에서, 디스플레이 패널의 픽셀 패턴과 센서의 전극 패턴이 중첩된 모습을 도시한 평면도이다.
도 12를 참조하면, 전술한 바와 같이, 픽셀 패턴(150)에서는 복수의 픽셀(R, G, B)이 소정의 픽셀 피치(P)를 가지고 주기적으로 배열되어 있다. 여기서, 픽셀들(R, G, B)은 x 방향 및 x 방향에 수직인 y 방향을 따라 배열될 수 있다.
그리고, 전극 패턴(250)에서는 복수의 전극(221, 222)이 소정의 전극 피치(P1 또는 P2)를 가지고 주기적으로 배열되어 있다. 구체적으로, 제1 전극들(221)은 제1 전극 피치(P1)를 가지고 x'방향을 따라 주기적으로 배열되어 있으며, 제2 전극들(222)은 제2 전극 피치(P2)를 가지고 x'방향에 수직인 y'방향을 따라 주기적으로 배열되어 있다.
전극 패턴(250)의 전극 피치(P1 또는 P2)는 픽셀 패턴(150)의 픽셀 피치(P) 보다 작을 수 있다. 예를 들면, 전극 패턴(250)의 전극 피치(P1 또는 P2)는 픽셀 패턴(150)의 픽셀 피치(P)의 대략 1/2 이하가 될 수 있다. 구체적인 예를 들면, 전극 패턴(250)의 전극 피치(P1 또는 P2)는 픽셀 패턴(150)의 픽셀 피치(P)의 대략 1/5 ~ 1/2 정도가 될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 전극 패턴(250)의 전극 배열 방향(x'또는 y'방향)은 픽셀 패턴(150)의 픽셀 배열 방향(x 또는 y 방향)과 일정한 각도(θ)를 이룰 수 있다. 예를 들면, 전극 패턴(250)의 전극 배열 방향(x' 방향 또는 y' 방향)과 픽셀 패턴(150)의 픽셀 배열 방향(x 방향 또는 y 방향)이 이루는 각도(θ)는 대략 0도 ~ 45도가 될 수 있다. 하지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
이와 같이, 전극 패턴(250)의 전극 피치(P1 또는 P2)를 픽셀 패턴(150)의 픽셀 피치(P) 보다 작게 하고, 전극 패턴(250)의 전극 배열 방향(x'또는 y'방향)을 픽셀 패턴(150)의 픽셀 배열 방향(x 또는 y 방향)과 일정한 각도(θ)로 함으로써 픽셀 패턴(150)과 전극 패턴(250)이 중첩됨으로써 발생될 수 있는 모아레 패턴을 줄일 수 있다.
도 13a 내지 도 13c는 모아레 패턴이 발생되는 경우를 설명하기 위한 실공간(real-space) 패턴들을 도시한 것이다. 그리고, 도 14a 내지 도 14c는 도 13a 내지 도 13c에 도시된 패턴들을 퓨리에 변환(Fourier transform)을 통해 표현한 공간 주파수 벡터 분포들을도시한 것이다. 도 14a 내지 도 14c에서 u, v는 방향들을 나타내며, f1 및 f2는 각각 제1 방향의 주파수 벡터 및 제2 방향의 주파수 벡터를 나타낸다. 그리고, visibility circle은 사람의 눈으로 구별할 수 있는 패턴의 한계 피치(60 cycles/degree에 해당)를 나타내는 것으로 주파수 벡터가 visibility circle의 외부에 존재하는 경우에는 사람의 눈으로는 구별하기가 어려워 패턴으로 인식되지 않는다는 것을 의미한다.
도 13a에는 수직 방향으로 형성된 제1 패턴(A)이 도시되어 있으며, 도 14a에는 도 13a에 도시된 제1 패턴(A)을 퓨리에 변환을 통해 표현한 제1 공간 주파수 벡터 분포(A')가 도시되어 있다. 도 13b에는 수직 방향에 대해 일정 각도로 경사진 방향으로 형성된 제2 패턴(B)이 도시되어 있으며, 도 14b에는 도 13b에 도시된 제2 패턴(B)을 퓨리에 변환을 통해 표현한 제2 공간 주파수 벡터 분포(B')가 도시되어 있다. 여기서, 제1 패턴(A)의 피치와 제2 패턴(B)의 피치는 서로 비슷하다.
도 13c에는 도 13a에 도시된 제1 패턴(A)과 도 13b에 도시된 제2 패턴(B)이서로 중첩하여 형성된 제3 패턴(C)이 도시되어 있으며, 도 14c에는 도 14a에 도시된 주파수 벡터들과 도 14b에 도시된 주파수 벡터들의 콘볼루션 합(convolution sum)을 통해 얻어진 제3 공간 주파수 벡터 분포(C')가 도시되어 있다. 도 13c를 참조하면, 서로 비슷한 피치를 가지는 제1 패턴(A)과 제2 패턴(B)이 중첩되어 형성된 제3 패턴(C)에는 모아레 패턴이 발생되는 것을 알 수 있다. 이러한 모아레 패턴의 발생은 도 14c에 도시된 제3 공간 주파수 벡터 분포(C')에서 주파수 벡터들이 visibility circle의 내부에 존재하는 것으로부터 알 수 있다.
이와 같이, 서로 비슷한 피치를 가지는 패턴들(A, B)이 중첩하게 되면 모아레 패턴이 발생되는 것을 알 수 있다. 예를 들어, 스마트 폰이나 스마트 워치 등과 같은 전자 기기에 사용되는 고해상도의 디스플레이 장치에서는 디스플레이 패널의 픽셀 패턴이 대략 40㎛ ~ 120㎛ 정도의 픽셀 피치를 가지고 있다. 이 경우, 센서의 전극 패턴이 대략 50㎛ ~ 100㎛ 정도의 전극 피치를 가지는 경우에는 전극 패턴의 전극 피치와 픽셀 패턴의 픽셀 피치가 서로 유사하게 됨으로써 모아레 패턴이 발생될 가능성이 있다.
도 15a 내지 도 15c는 모아레 패턴이 발생되지 않는 경우를 설명하기 위한 실공간 패턴들을 도시한 것이다. 그리고, 도 16a 내지 도 16c는 도 15a 내지 도 15c에 도시된 패턴들을 퓨리에 변환을 통해 표현한 공간 주파수 벡터 분포들을 도시한 것이다. 도 16a 내지 도 16c에서 u, v는 방향들을 나타내며, f1 및 f2는 각각 제1 방향의 주파수 벡터 및 제2 방향의 주파수 벡터를 나타낸다.
도 15a에는 수직 방향으로 형성된 제1 패턴(D)이 도시되어 있으며, 도 16a에는 도 15a에 도시된 제1 패턴(D)을 퓨리에 변환을 통해 표현한 제1 공간 주파수 벡터 분포(D')가 도시되어 있다. 도 15b에는 수직 방향에 대해 일정 각도로 경사진 방향으로 형성된 제2 패턴(E)이 도시되어 있으며, 도 16b에는 도 15b에 도시된 제2 패턴(E)을 퓨리에 변환을 통해 표현한 제2 공간 주파수 벡터 분포(E')가 도시되어 있다. 여기서, 제2 패턴(E)의 피치는 제1 패턴(D)의 피치 보다 훨씬 좁다.
도 15c에는 도 15a에 도시된 제1 패턴(D)과 도 15b에 도시된 제2 패턴(E)이서로 중첩하여 형성된 제3 패턴(F)이 도시되어 있으며, 도 16c에는 도 15a에 도시된 주파수 벡터들과 도 15b에 도시된 주파수 벡터들의 콘볼루션 합(convolution sum)을 통해 얻어진 제3 공간 주파수 벡터 분포(F')가 도시되어 있다. 도 16c에 도시된 제3 공간 주파수 벡터 분포(F')에서 주파수 벡터들은 visibility circle의 외부에 존재하게 된다. 따라서, 제1 패턴(D)의 피치와 제2 패턴(E)의 피치가 커다란 차이를 가지고 있고, 제2 패턴(E)이 제1 패턴(D)에 대해 일정한 각도를 가지는 경우에는 제1 패턴(D)과 제2 패턴(E)이 중첩되어 형성된 제3 패턴(F)에는 모아레 패턴의 발생이 줄어드는 것을 알 수 있다.
이에 따라, 본 실시예에서는 전극 패턴(250)의 전극 피치(P1 또는 P2)를 픽셀 패턴(150)의 픽셀 피치(P)보다 작게 하고, 전극 패턴(250)의 전극 배열 방향(x'또는 y'방향)을 픽셀 패턴(150)의 픽셀 배열 방향(x 또는 y 방향)에 대해 일정한 각도로 조절함으로써 픽셀 패턴(150)과 전극 패턴(250)이 중첩됨으로써 발생될 수 있는 모아레 패턴을 줄일 수 있다.
전극 패턴(250)의 전극 피치(P1 또는 P2)는 픽셀 패턴(150)의 픽셀 피치(P)의 대략 1/2 이하가 될 수 있다. 구체적인 예로서, 픽셀 패턴(150)의 패턴 피치(P)가 대략 40㎛ ~ 100㎛ 인 경우에 전극 패턴(250)의 전극 피치(P1 또는 P2)는 대략 50㎛ 이하가 될 수 있다. 보다 구체적으로, 전극 패턴(250)의 전극 피치(P1 또는 P2)는 픽셀 패턴(250)의 픽셀 피치(P)의 대략 1/5 ~ 1/2 정도가 될 수 있다. 하지만 이에 한정되는 것은 아니다. 여기서, 모아레 패턴의 발생을 최소화할 수 있는 전극 패턴(250)의 전극 피치(P1 또는 P2)는 픽셀 패턴(150)의 픽셀 피치(P), 전극 패턴(250)의 전극 배열 방향(x' 방향 또는 y' 방향)과 픽셀 패턴(150)의 픽셀 배열 방향(x 방향 또는 y 방향) 사이의 각도(θ), 전극 패턴(250)에서 전극들(221, 222)의 형태 등에 의해 조절될 수 있다.
전극 패턴(250)의 전극 배열 방향(x'또는 y'방향)은 픽셀 패턴(150)의 픽셀 배열 방향(x 또는 y 방향)에 대해 일정한 각도(θ)로 조절될 수 있다. 여기서, 모아레 패턴의 발생을 최소화할 수 있는 전극 패턴(250)의 전극 배열 방향(x' 방향 또는 y' 방향)과 픽셀 패턴(150)의 픽셀 배열 방향(x 방향 또는 y 방향) 사이의 각도(θ)는 픽셀 패턴(150)의 픽셀 피치(P), 전극 패턴(250)의 전극 피치(P1 또는 P2), 전극 패턴(250)의 전극들(221, 222) 형태 등에 의해 결정될 수 있다.
예를 들면, 전극 패턴(250)의 전극 배열 방향(x' 방향 또는 y' 방향)과 픽셀 패턴(150)의 픽셀 배열 방향(x 방향 또는 y 방향)이 이루는 각도(θ)는 대략 0도 ~ 45도가 될 수 있다. 하지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 모아레 패턴의 발생을 최소화하기 위해 전극 패턴(250)의 전극 배열 방향(x' 방향 또는 y' 방향)은 픽셀 패턴(150)의 픽셀 배열 방향(x 방향 또는 y 방향)에 대해 특정한 각도로 기울어질 수 있다. 한편, 픽셀 패턴(150)의 픽셀 피치(P), 전극 패턴(250)의 전극 피치(P1 또는 P2), 전극 패턴(250)의 전극들(221, 222) 형태 등에 따라 전극 패턴(250)의 전극 배열 방향(x' 방향 또는 y' 방향)은 픽셀 패턴(150)의 픽셀 배열 방향(x 방향 또는 y 방향)과 나란한 경우에도 모아레 패턴의 발생이 최소화될 수도 있다.
또한, 도 12에 도시된 바와 같이, 전극 패턴(250)에서 인접하는 2 이상의 전극들(221, 222)은 하나의 라인을 통해 신호를 보내고 받을 수 있도록 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서, 서로 연결되는 전극들(221, 222)의 개수는 예를 들면, 대략 2 ~ 10개 정도가 될 수 있다. 구체적인 예로서, 서로 연결되는 전극들(221, 222)의 개수는 대략 3 ~ 4개 정도가 될 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다. 도 12에는 3개의 전극들(221, 222)이 하나로 묶여서 서로 전기적으로 연결되는 경우가 예시적으로 도시되어 있다.
구체적으로, 제1 전극들(221) 중에서 인접하는 제1 전극들(221)은 묶여서 하나의 제1 신호 라인(251)에 연결될 수 있다. 그리고, 제2 전극들(222) 중에서 인접하는 제2 전극들(222)은 묶여서 하나의 제2 신호 라인(252)과 연결될 수 있다. 여기서, 제1 및 제2 신호 라인(251, 252)은 예를 들면, 송신 라인 및 수신 라인에 될 수 있다.
전술한 바와 같이, 전극 패턴(250)의 전극 피치(P1 또는 P2)를 픽셀 패턴(150)의 픽셀 피치(P)보다 작게 하는 경우에는 모아레 패턴의 발생을 줄일 수는 있으나, 전극들(221, 222) 각각에서 측정될 수 있는 신호의 크기가 감소할 수 있다. 이에 따라 신호 대 잡음비(signal-to-noise ratio)가 떨어질 수 있으며, 센싱부(220)의 상부에 마련되는 제2 기판(212)의 두께가 예를 들어 100㎛ 이상으로 두꺼워지게 되면 센서(200)의 센싱이 어려워질 수 있다. 이를 해결하기 위한 방안으로본 실시예에서는 전극 패턴(250)에서 서로 인접하는 2 이상의 전극들(221, 222)을 하나로 묶어서 센서(200)를 구동함으로써 센서(200)의 성능이 떨어지지 않도록 할 수 있다.
이상과 같이, 전극 패턴(250)의 전극 피치(P1 또는 P2)를 픽셀 패턴(150)의 픽셀 피치(P)보다 작게 하고, 전극 패턴(250)의 전극 배열 방향(x'또는 y'방향)을 픽셀 패턴(150)의 픽셀 배열 방향(x 방향 또는 y 방향)에 대해 소정 각도로 조절하고, 전극 패턴(250)에서 인접하는 2 이상의 전극들(221, 222)을 하나로 묶어서 전기적으로 연결함으로써 모아레 패턴의 발생을 최소화하면서 센서(200)의 성능을 최대한으로 발휘할 수 있는 디스플레이 장치(1000)를 구현할 수 있다.
한편, 이상에서는 도 2에 도시된 센서(200)가 지문 센서가 되는 경우를 예시적으로 설명하였다. 그러나, 이에 한정되지 않고, 도 2에 도시된 센서(200)는 터치 센서가 될 수도 있다. 터치 센서는 지문 센서와 유사한 적층 구조를 가지고 있으며, 터치 센서의 전극 패턴은 지문 센서의 전극 패턴과 동일한 구조를 가지고 있다. 통상적으로, 터치 센서에서의 전극 패턴은 지문 센서에서의 전극 패턴에 비해 큰 전극 피치를 가질 수 있다. 다만, 터치 센서의 전극 패턴이 픽셀 패턴의 픽셀 피치과 비슷한 경우에는 모아레 패턴이 발생될 수 있으므로 이 경우에는 전술한 바와 같이, 전극 패턴의 전극 피치 및 전극 패턴의 전극 배열 방향을 조절하고, 인접한 전극들을 하나의 신호 라인에 전기적으로 연결함으로써 모아레 패턴의 발생을 최소화하고 터치 센서의 성능을 최대한 발휘할 수 있다.
도 1에 도시된 디스플레이 장치(100)에서 센서(200)는 디스플레이 패널(100)의 상면 전체에 마련될 수도 있지만, 도 17a 내지 도 17c에 도시된 바와 같이 센서(200)는 디스플레이 패널(100)의 상면 일 부분에만 마련될 수 있다.
도 17a 내지 도 17c는 도 1에 도시된 디스플레이 장치에서 디스플레이 패널과 센서의 예시적인 배치 형태들을 도시한 것이다.
도 17a를 참조하면, 센서(200)는 디스플레이 패널(100)의 하부에 위치하도록 마련될 수 있다. 한편, 센서(200)는 디스플레이 패널(100)의 상부, 좌측 또는 우측 에 마련될 수도 있다.
도 17b를 참조하면, 센서(200)는 디스플레이 패널(100)의 하부에 위치하며, 이 디스플레이 패널(100)의 하부에는 더미 패턴(dummy pattern, DP)이 추가적으로 마련될 수 있다. 이 더미 패턴(DP)은 센서(200)가 있는 영역과 센서가 없는 영역의 투과도 차이 및 색상 차이로 인해 센서(200)가 있는 영역이 외부로 드러나는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다. 한편, 센서(200) 및 더미 패턴(DP)은 디스플레이 패널(100)의 상부, 좌측 또는 우측에 마련될 수도 있다.
도 17c를 참조하면, 센서(200)는 디스플레이 패널(100)의 하부에 위치하며, 이 디스플레이 패널(100)의 상면 전체에는 더미 패턴(DP)이 추가적으로 마련될 수 있다. 이 더미 패턴(DP)은 전술한 바와 같이 센서(200)가 있는 영역이 외부로 드러나는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다. 한편, 센서(200)는 디스플레이 패널(100)의 상부, 좌측 또는 우측에 마련될 수도 있다.
도 17a 내지 도 17c에 도시된 센서(200)의 배치에서, 센서(200)의 전극들이 예를 들어 충분히 낮은 저항을 갖지 못하는 투명 전극들로 이루어진 경우에는 센서(200)는 디스플레이 패널(100)의 최대한 외곽에 배치될 수 있다.
도 18은 다른 예시적인 실시예에 따른 디스플레이 장치의 단면도이다.
도 18을 참조하면, 디스플레이 장치(2000)는 디스플레이 패널(300)과, 디스플레이 패널(300) 상에 마련되는 제1 센서(400)와, 디스플레이 패널(300)과 제1 센서(400) 사이에 마련되는 제2 센서(500)를 포함한다. 디스플레이 패널(300)과 제2센서(500) 사이에는 제1 접착층(315)이 마련되며, 제2 센서(500)과 제1 센서(400) 사이에는 제2 접착층(316)이 마련될 수 있다. 제1 및 제2 접착층(315, 316)으로는 예를 들면, OCA 또는 OCR 등이 사용될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
디스플레이 패널(300)은 예를 들면, 도 3에 도시된 유기 발광 디스플레이 패널(100a) 또는 도 4에 도시된 액정 디스플레이 패널(100a)을 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 디스플레이 패널(100)은 예를 들면, 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같은 픽셀 패턴(150, 150a)을 포함할 수 있다.
제1 센서(400)는 지문 센서가 될 수 있다. 예를 들면, 제1 센서(400)는 정전 방식의 지문 센서가 될 수 있다. 이러한 제1 센서(400)는 예를 들면, 도 10 내지 도 11b에 도시된 전극 패턴(250, 250a, 250b)을 포함할 수 있다. 이러한 정전 방식 지문 센서의 구조에 대해서는 전술하였으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
제2 센서(500)는 터치 센서가 될 수 있다. 예를 들면, 제2 센서(500)는 정전 방식의 터치 센서가 될 수 있다. 정전 방식의 터치 센서는 정전 방식의 지문 센서와 거의 유사한 적층 구조를 가지고 있다. 다만, 터치 센서의 경우에는 전극 패턴의 전극 피치가 픽셀 패턴의 픽셀 피치 보다는 훨씬 클 수 있다. 이와 같이, 디스플레이 패널(300)의 픽셀 피치와 터치 센서인 제2 센서(500)의 전극 피치가 큰 차이가 있는 경우에는 디스플레이 패널(300)과 터치 센서인 제2 센서(500)이 중첩된다고 하더라도 모아레 패턴이 발생될 가능성은 적을 수 있다.
그러나, 지문 센서인 제1 센서(400)와 디스플레이 패널(300)이 중첩되는 경우에는 전술한 바와 같이 모아레 패턴이 발생될 가능성이 있으므로, 이를 방지하기 위해 본 실시예에서는 제1 센서(400)에서의 전극 패턴의 전극 피치를 디스플레이 패널(300)에서의 픽셀 패턴의 픽셀 피치보다 작게 하고, 제1 센서(400)에서의 전극 패턴의 전극 배열 방향을 디스플레이 패널(300)에서의 픽셀 패턴의 픽셀 배열 방향에 대해 소정 각도로 조절함으로써 지문 센서인 제1 센서(400)와 디스플레이 패널(300)이 중첩되어 발생될 수 있는 모아레 패턴을 최소화시킬 수 있다. 또한, 지문 센서인 제1 센서(400)의 전극 패턴에서 인접하는 2 이상의 전극들을 하나로 묶어서 연결함으로써 지문 센서인 제1 센서(400)의 성능을 최대한으로 발휘할 수 있다.
도 19는 또 다른 예시적인 실시예에 따른 디스플레이 장치의 단면도이다.
도 19를 참조하면, 디스플레이 장치(3000)는 디스플레이 패널(600)과, 디스플레이 패널(600) 상에 마련되는 센서(700)를 포함한다. 디스플레이 패널(500)과 센서(600) 사이에는 접착층(615)이 마련될 수 있다. 디스플레이 패널(600)은 예를 들면, 도 3에 도시된 유기 발광 디스플레이 패널(100a) 또는 도 4에 도시된 액정 디스플레이 패널(100b)을 포함할 수 있다. 이러한 디스플레이 패널(600)은 예를 들면, 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같은 픽셀 패턴(150, 150a)을 포함할 수 있다.
센서(700)는 지문-터치 복합 센서가 될 수 있다. 예를 들면. 센서(700)는 정전 방식의 지문-터치 복합 센서가 될 수 있다. 정전 방식의 지문-터치 복합 센서는 정전 방식의 지문 센서나 정전 방식의 터치 센서와 거의 유사한 적층 구조를 가지고 있다.
도 20은 도 19에 도시된 또 다른 예시적인 실시예에 따른 디스플레이 장치에서, 디스플레이 패널의 픽셀 패턴과 센서의 전극 패턴이 중첩된 모습을 도시한 평면도이다.
도 20을 참조하면, 디스플레이 패널(600)의 픽셀 패턴(650)에서는 복수의 픽셀(미도시)이 소정의 픽셀 피치를 가지고 주기적으로 배열되어 있다. 여기서, 픽셀들은 x 방향 및 x 방향에 수직인 y 방향을 따라 배열될 수 있다. 센서(700)의 전극 패턴(750)에서는 복수의 전극(721, 722, 723, 724)이 소정의 전극 피치(P1 또는 P2)를 가지고 주기적으로 배열되어 있다. 복수의 전극(721, 722, 723, 724)은 x'방향을 따라 제1 전극 피치(P1)를 가지고 반복적으로 배열되는 복수의 제1 전극(721, 723) 및 y'방향을 따라 제2 전극 피치(P2)를 가지고 반복적으로 배열되는 복수의 제2 전극(722, 724)을 포함할 수 있다.
복수의 제1 전극(721, 723)은 복수의 제1 지문 전극(721)과, 이 제1 지문 전극들(721)과 동일 평면 상에서 제1 지문 전극들(721) 사이에 주기적으로 배치되는 복수의 제1 터치 전극(723)을 포함할 수 있다. 그리고, 복수의 제2 전극(722, 724)은 복수의 제2 지문 전극(722)과, 이 제2 지문 전극들(722)과 동일 평면 상에서 제2 지문 전극들(722) 사이에 주기적으로 배치되는 복수의 제2 터치 전극(724)을 포함할 수 있다. 여기서, 복수의 제1 및 제2 지문 전극(721, 722)은 지문 센서를 구성하게 되며, 복수의 제1 및 제2 터치 전극(723, 724)은 터치 센서를 구성하게 된다.
본 실시예에서도 전술한 바와 같이, 모아레 패턴이 발생되는 것을 줄이기 위해 전극 패턴(750)의 전극 피치(P1 또는 P2)는 픽셀 패턴(650)의 픽셀 피치(P) 보다 작을 수 있으며, 전극 패턴(750)의 전극 배열 방향(x'또는 y'방향)은 픽셀 패턴(650)의 픽셀 배열 방향(x 또는 y 방향)과 일정한 각도(θ)를 이룰 수 있다. 예를 들면, 전극 패턴(750)의 전극 배열 방향(x' 방향 또는 y' 방향)과 픽셀 패턴(650)의 픽셀 배열 방향(x 방향 또는 y 방향)이 이루는 각도(θ)는 대략 0도 ~ 45도가 될 수 있다. 하지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 실시예에서는 센서(700)의 센싱 감도를 향상시키기 위해, 전극 패턴(750)에서 인접하는 2 이상의 전극들이 하나로 묶여서 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 구체적으로, 제1 지문 전극들(721) 중에서 인접하는 2 이상의 제1 지문 전극들(721)은 하나로 묶여서 제1 지문 신호 라인(751)에 연결될 수 있다. 그리고, 제2 지문 전극들(722) 중에서 인접하는 2 이상의 제2 지문 전극들(722)은 하나로 묶여서 제2 지문 신호 라인(752)에 연결될 수 있다.
또한, 제1 터치 전극들(723) 중에서 인접하는 2 이상의 제1 터치 전극들(723)은 하나로 묶여서 제1 터치 신호 라인(753)에 연결될 수 있다. 그리고, 제2 터치 전극들(724) 중에서 인접하는 2 이상의 제2 터치 전극들(724)은 하나로 묶여서 제2 터치 신호 라인(754)에 연결될 수 있다.
하나의 제1 터치 신호 라인(753)에 연결되는 제1 터치 전극들(723)의 개수는 하나의 제1 지문 신호 라인(751)에 연결되는 제1 지문 전극들(721)의 개수 이상이 될 수 있다. 또한, 하나의 제2 터치 신호 라인(754)에 연결되는 제2 터치 전극들(724)의 개수는 하나의 제2 지문 신호 라인(754)에 연결되는 제2 지문 전극들(722)의 개수 이상이 될 수 있다.. 도 20에는 인접하는 3개의 지문 전극들(721, 722)이 하나로 묶여서 지문 신호 라인(751, 752)에 연결되어 있으며, 인접하는 6개의 터치 전극들(723, 724)이 하나로 묶여서 터치 신호 라인(753, 754)에 연결되어 있는 경우가 예시적으로 도시되어 있다. 그리고, 도 20에서는 5개의 지문 신호 라인들(751, 752)과 1개의 터치 신호 라인(753, 754)이 교대로 배치되어 있는 경우가 예시적으로 도시되어 있다.
이와 같이, 하나의 지문 신호 라인(751, 752)에 연결되는 지문 전극들(721,722)의 개수가 하나의 터치 신호 라인(753, 754)에 연결되는 터치 전극들(723, 724)의 개수 이하인 경우에는 지문 신호 라인들(751, 752) 사이의 간격이 터치 신호 라인들(753, 754) 사이의 간격 이하가 될 수 있다. 예를 들면, 지문 신호 라인들(751, 752) 사이의 간격은 대략 70㎛ 정도가 되고, 터치 신호 라인들(753, 754) 사이의 간격은 대략 4mm 정도가 될 수 있다. 하지만, 이는 단지 예시적인 것이다. 이에 따라, 상대적으로 좁은 간격으로 배치되는 지문 신호 라인들(751, 752)을 통해 손가락의 지문을 센싱할 수 있으며, 상대적으로 넓은 간격으로 배치되는 터치 신호 라인들(753, 754)을 통해 손가락과 디스플레이 장치(3000)의 접촉 위치를 센싱할 수 있다.
이상의 예시적인 실시예들에 따르면, 픽셀 패턴이 형성된 디스플레이 패널에 전극 패턴이 형성된 센서가 적층된 디스플레이 장치에서, 전극 패턴의 전극 피치를 픽셀 패턴의 픽셀 피치보다 작게 하고, 전극 패턴의 전극 배열 방향을 픽셀 패턴의 픽셀 배열 방향과 일정한 각도로 함으로써 픽셀 패턴과 전극 패턴의 중첩에 의해 모아레 패턴이 발생되는 것을 최소화시킬 수 있다. 또한, 센서에서 전극 패턴을 구성하는 전극들 중 인접하는 전극들은 하나의 라인을 통해 신호를 보내고 받을 수 있도록 서로 전기적으로 연결함으로써 센서의 성능을 최대로 발휘할 수 있다.
1000,2000,3000.. 디스플레이 장치
100,100a,300,600.. 디스플레이 패널
101.. 기판
102,113,221,221a,221b.. 제1 전극
103,114,222.222a,222b.. 제2 전극
104.. 유기 발광층
105.. 보호층
111.. 백라이트 유닛
112,211.. 제1 기판
115.. 액정층
116.. 컬러필터층
117,212.. 제2 기판
115,231,232,315,316,615.. 접착층
150,150a,650.. 픽셀 패턴
200,700.. 센서
220.. 센서부
223.. 유전체층
250,250a,250b,750.. 전극 패턴
251.. 제1 신호 라인
252.. 제2 신호 라인
400.. 제1 센서
500.. 제2 센서
721.. 제1 지문 전극
722.. 제2 지문 전극
723.. 제1 터치 전극
724.. 제2 터치 전극
751.. 제1 지문 신호 라인
752.. 제2 지문 신호 라인
753.. 제1 터치 신호 라인
754.. 제2 터치 신호
R,G,B.. 적색, 녹색, 청색 픽셀
P.. 픽셀 피치
P1.. 제1 전극 피치
P2.. 제2 전극 피치
FR.. 지문의 마루(ridge)
FV.. 지문의 골(valley)
DP.. 더미 패턴

Claims (26)

  1. 복수의 픽셀이 주기적으로 배열되는 픽셀 패턴을 포함하는 디스플레이 패널; 및
    상기 디스플레이 패널 상에 마련되며, 복수의 전극이 주기적으로 배열되는 전극 패턴을 포함하는 제1 센서;를 포함하고,
    상기 전극 패턴의 전극 피치는 상기 픽셀 패턴의 픽셀 피치 보다 작고,
    상기 전극 패턴의 전극 배열 방향은 상기 픽셀 패턴의 픽셀 배열 방향과 소정 각도를 이루고 있으며,
    상기 전극 패턴에서 상기 복수의 전극 중 인접하는 2 이상의 전극들은 하나의 라인을 통해 신호를 보내고 받도록 서로 전기적으로 연결되는 디스플레이 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스플레이 패널은 유기발광 디스플레이 패널 또는 액정 디스플레이 패널을 포함하는 디스플레이 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극 패턴의 전극 피치는 상기 픽셀 패턴의 픽셀 피치의 1/2 이하인 디스플레이 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극 패턴의 전극 배열 방향은 상기 픽셀 패턴의 픽셀 배열 방향에 대해 0도 ~ 45도를 이루는 디스플레이 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 서로 전기적으로 연결되는 전극들의 개수는 2 ~ 10개인 디스플레이 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 센서는 지문 센서 또는 터치 센서를 포함하는 디스플레이 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 복수의 전극은 복수의 제1 전극 및 상기 제1 전극들과 교차하도록 배치되는 복수의 제2 전극을 포함하는 디스플레이 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 복수의 제1 전극 중 인접하는 2 이상의 제1 전극들은 제1 신호 라인에 연결되도록 마련되며, 상기 복수의 제2 전극 중 인접하는 2 이상의 제2 전극들은 제2 신호 라인에 연결되도록 마련되는 디스플레이 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스플레이 패널과 상기 제1 센서 사이에는 제2 센서가 더 마련되는 디스플레이 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제1 센서는 지문 센서를 포함하고, 상기 제2 센서는 터치 센서를 포함하는 디스플레이 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 센서는 지문-터치 복합 센서를 포함하는 디스플레이 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 복수의 전극은 복수의 제1 지문 전극, 상기 제1 지문 전극들과 교차하도록 배치되는 복수의 제2 지문 전극, 상기 제1 지문 전극들과 동일 평면 상에서 상기 제1 지문 전극들 사이에 주기적으로 배치되는 복수의 제1 터치 전극 및 상기 제2 전극들과 동일 평면 상에서 상기 제2 지문 전극들 사이에 주기적으로 배치되는 복수의 제2 터치 전극을 포함하는 디스플레이 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 복수의 제1 지문 전극 중 인접하는 2 이상의 제1 지문 전극들은 제1 지문 신호 라인에 연결되도록 마련되며, 상기 복수의 제2 지문 전극 중 인접하는 2 이상의 제2 지문 전극들은 제2 지문 신호 라인에 연결되도록 마련되는 디스플레이 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 복수의 제1 터치 전극 중 인접하는 2 이상의 제1 터치 전극들은 제1 터치 신호 라인에 연결되도록 마련되며, 상기 복수의 제2 터치 전극 중 인접하는 2 이상의 제2 터치 전극들은 제2 터치 신호 라인에 연결되도록 마련되는 디스플레이 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 서로 전기적으로 연결되는 제1 터치 전극들의 개수는 상기 서로 전기적으로 연결되는 제1 지문 전극들의 개수 이상이며, 상기 서로 전기적으로 연결되는 제1 터치 전극들의 개수는 상기 서로 전기적으로 연결되는 제1 지문 전극들의 개수 이상인 디스플레이 장치.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 센서는 상기 디스플레이 패널 상의 일 부분에 마련되는 디스플레이 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 디스플레이 패널 상에는 상기 제1 센서의 시인(visibility)을 방지하기 위한 더미 패턴(dummy pattern)이 더 마련되는 디스플레이 장치.
  18. 복수의 픽셀이 주기적으로 배열되는 픽셀 패턴을 포함하는 디스플레이 패널; 및 상기 디스플레이 패널 상에 마련되며, 복수의 전극이 주기적으로 배열되는 전극 패턴을 포함하는 제1 센서;를 포함하는 디스플레이 장치의 구동 방법에 있어서,
    상기 전극 패턴의 전극 피치를 상기 픽셀 패턴의 픽셀 피치 보다 작게 하고,
    상기 전극 패턴의 전극 배열 방향은 상기 픽셀 패턴의 픽셀 배열 방향에 대해 소정 각도를 이루게 하며,
    상기 전극 패턴에서 상기 복수의 전극 중 인접하는 2 이상의 전극들을 서로 전기적으로 연결시켜 하나의 라인을 통해 신호를 보내고 받는 디스플레이 장치의 구동방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 전극 패턴의 전극 피치는 상기 픽셀 패턴의 픽셀 피치의 1/2 이하인 디스플레이 장치의 구동방법.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 전극 패턴의 전극 배열 방향은 상기 픽셀 패턴의 픽셀 배열 방향에 대해 0도 ~ 45도를 이루는 디스플레이 장치의 구동방법.
  21. 제 18 항에 있어서,
    상기 복수의 전극은 복수의 제1 전극 및 상기 제1 전극들과 교차하도록 배치되는 복수의 제2 전극을 포함하는 디스플레이 장치의 구동방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 복수의 제1 전극 중 인접하는 2 이상의 제1 전극들은 제1 신호 라인에 연결되며, 상기 복수의 제2 전극 중 인접하는 2 이상의 제2 전극들은 제2 신호 라인에 연결되는 디스플레이 장치의 구동방법.
  23. 제 18 항에 있어서,
    상기 복수의 전극은 복수의 제1 지문 전극, 상기 제1 지문 전극들과 교차하도록 배치되는 복수의 제2 지문 전극, 상기 제1 지문 전극들과 동일 평면 상에서 상기 제1 지문 전극들 사이에 주기적으로 배치되는 복수의 제1 터치 전극 및 상기 제2 전극들과 동일 평면 상에서 상기 제2 지문 전극들 사이에 주기적으로 배치되는 복수의 제2 터치 전극을 포함하는 디스플레이 장치의 구동방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 복수의 제1 지문 전극 중 인접하는 2 이상의 제1 지문 전극들은 제1 지문 신호 라인에 연결되며, 상기 복수의 제2 지문 전극 중 인접하는 2 이상의 제2 지문 전극들은 제2 지문 신호 라인에 연결되는 디스플레이 장치의 구동방법.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 복수의 제1 터치 전극 중 인접하는 2 이상의 제1 터치 전극들은 제1 터치 신호 라인에 연결되며, 상기 복수의 제2 터치 전극 중 인접하는 2 이상의 제2 터치 전극들은 제2 터치 신호 라인에 연결되는 디스플레이 장치의 구동방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 서로 전기적으로 연결되는 제1 터치 전극들의 개수는 상기 서로 전기적으로 연결되는 제1 지문 전극들의 개수 이상이며, 상기 서로 전기적으로 연결되는 제1 터치 전극들의 개수는 상기 서로 전기적으로 연결되는 제1 지문 전극들의 개수 이상인 디스플레이 장치의 구동방법.
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