KR20200132134A - 지문 센서, 지문 센서 어레이 및 장치 - Google Patents

지문 센서, 지문 센서 어레이 및 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20200132134A
KR20200132134A KR1020190057097A KR20190057097A KR20200132134A KR 20200132134 A KR20200132134 A KR 20200132134A KR 1020190057097 A KR1020190057097 A KR 1020190057097A KR 20190057097 A KR20190057097 A KR 20190057097A KR 20200132134 A KR20200132134 A KR 20200132134A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrode
fingerprint sensor
light absorbing
absorbing layer
light
Prior art date
Application number
KR1020190057097A
Other languages
English (en)
Inventor
이계황
박경배
박성준
윤성영
진용완
허철준
Original Assignee
삼성전자주식회사
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 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020190057097A priority Critical patent/KR20200132134A/ko
Priority to US16/729,993 priority patent/US11151349B2/en
Priority to EP20163096.9A priority patent/EP3739509A1/en
Priority to CN202010206347.7A priority patent/CN111952397B/zh
Priority to JP2020084552A priority patent/JP7510276B2/ja
Publication of KR20200132134A publication Critical patent/KR20200132134A/ko
Priority to US17/503,663 priority patent/US11625941B2/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14678—Contact-type imagers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
    • H01L31/10—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
    • H01L31/101—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
    • H01L31/102—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G06F3/0445—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means using two or more layers of sensing electrodes, e.g. using two layers of electrodes separated by a dielectric layer
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G06F3/0446—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means using a grid-like structure of electrodes in at least two directions, e.g. using row and column electrodes
    • G06K9/0004—
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V40/00—Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
    • G06V40/10—Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
    • G06V40/12—Fingerprints or palmprints
    • G06V40/13—Sensors therefor
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V40/00—Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
    • G06V40/10—Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
    • G06V40/12—Fingerprints or palmprints
    • G06V40/13—Sensors therefor
    • G06V40/1306—Sensors therefor non-optical, e.g. ultrasonic or capacitive sensing
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V40/00—Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
    • G06V40/10—Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
    • G06V40/12—Fingerprints or palmprints
    • G06V40/13—Sensors therefor
    • G06V40/1312—Sensors therefor direct reading, e.g. contactless acquisition
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V40/00—Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
    • G06V40/10—Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
    • G06V40/12—Fingerprints or palmprints
    • G06V40/13—Sensors therefor
    • G06V40/1318—Sensors therefor using electro-optical elements or layers, e.g. electroluminescent sensing
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V40/00—Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
    • G06V40/10—Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
    • G06V40/12—Fingerprints or palmprints
    • G06V40/13—Sensors therefor
    • G06V40/1324—Sensors therefor by using geometrical optics, e.g. using prisms
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/1446—Devices controlled by radiation in a repetitive configuration
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/1462—Coatings
    • H01L27/14623—Optical shielding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0216—Coatings
    • H01L31/02161—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/80—Constructional details
    • H10K30/87—Light-trapping means
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic radiation-sensitive element covered by group H10K30/00
    • H10K39/30—Devices controlled by radiation
    • H10K39/32—Organic image sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/80—Constructional details
    • H10K50/86—Arrangements for improving contrast, e.g. preventing reflection of ambient light
    • H10K50/865—Arrangements for improving contrast, e.g. preventing reflection of ambient light comprising light absorbing layers, e.g. light-blocking layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/80—Constructional details
    • H10K59/8791—Arrangements for improving contrast, e.g. preventing reflection of ambient light
    • H10K59/8792—Arrangements for improving contrast, e.g. preventing reflection of ambient light comprising light absorbing layers, e.g. black layers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549—Organic PV cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Image Input (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Abstract

제1 전극과 제2 전극, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 각각 이격되어 있는 광 흡수층, 그리고 상기 제1 전극과 상기 광 흡수층 사이 및 상기 제2 전극과 상기 광 흡수층 사이에 위치하는 절연층을 포함하는 지문 센서 및 이를 포함하는 장치에 관한 것이다.

Description

지문 센서, 지문 센서 어레이 및 장치{FINGERPRINT SENSOR AND FINGERPRINT SENSOR ARRAY AND DEVICE}
지문 센서, 지문 센서 어레이 및 장치에 관한 것이다.
근래 전자 장치의 보안이 중요해짐에 따라, 전자 장치는 인증된 사용자에게 서비스를 제공하기 위한 다양한 사용자 인증 기능을 포함한다. 이러한 사용자 인증 기능 중 하나로 지문 인증 기능을 들 수 있다. 지문 인증 기능은 지문 센서를 사용하여 수행될 수 있으며, 지문 센서는 사용자의 지문과 미리 저장된 지문 사이의 일치성을 판별할 수 있다.
일 구현예는 단순한 구조 및 공정으로 개선된 성능을 구현할 수 있는 지문 센서를 제공한다.
다른 구현예는 상기 지문 센서를 포함하는 지문 센서 어레이를 제공한다.
또 다른 구현예는 상기 지문 센서 또는 상기 지문 센서 어레이를 포함하는 장치를 제공한다.
일 구현예에 따르면, 제1 전극과 제2 전극, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 각각 이격되어 있는 광 흡수층, 그리고 상기 제1 전극과 상기 광 흡수층 사이 및 상기 제2 전극과 상기 광 흡수층 사이에 위치하는 절연층을 포함하는 지문 센서를 제공한다.
상기 광 흡수층은 p형 반도체와 n형 반도체를 포함할 수 있고, 상기 p형 반도체와 상기 n형 반도체 중 적어도 하나는 가시광선 파장 영역 중 적어도 일부의 광을 흡수하는 흡광 물질일 수 있다.
상기 흡광 물질은 유기 물질을 포함할 수 있다.
상기 지문 센서는 상기 광 흡수층의 하부에 위치하는 반사층을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 서로 마주하게 배치되어 있을 수 있고, 상기 절연층은 상기 제1 전극과 상기 광 흡수층 사이에 위치하는 제1 절연층, 그리고 상기 제2 전극과 상기 광 흡수층 사이에 위치하는 제2 절연층을 포함할 수 있다.
상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 나란하게 배치되어 있을 수 있고, 상기 절연층과 상기 광 흡수층은 상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 상부에 위치할 수 있다.
상기 지문 센서는 상기 광 흡수층에 흡수된 광량에 따른 전기용량(capacitance)의 변화를 감지할 수 있다.
상기 광 흡수층에 흡수된 광량에 따른 전류 변화는 실질적으로 없을 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 지문 센서를 포함하는 지문 센서 어레이를 제공한다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 지문 센서 또는 상기 지문 센서 어레이를 포함하는 장치를 제공한다.
또 다른 구현예에 따르면, 영상을 표시하는 표시 패널, 그리고 상기 표시 패널의 상부에 위치하고 복수의 지문 센서를 포함하는 지문 센서 어레이를 포함하고, 상기 지문 센서는 제1 전극과 제2 전극, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 각각 이격되어 있는 광 흡수층, 그리고 상기 제1 전극과 상기 광 흡수층 사이 및 상기 제2 전극과 상기 광 흡수층 사이에 위치하는 절연층을 포함하는 장치를 제공한다.
상기 지문 센서는 상기 표시 패널의 표시 영역 내의 일부 또는 전부에 위치할 수 있다.
상기 표시 영역은 색을 표시하는 복수의 서브화소로 이루어진 활성 영역, 그리고 상기 활성 영역 이외의 비활성 영역을 포함할 수 있고, 상기 지문 센서는 상기 비활성 영역에 위치할 수 있다.
상기 지문 센서는 상기 인접한 서브화소 사이의 영역에 위치할 수 있다.
상기 지문 센서는 상기 광 흡수층의 하부에 위치하는 반사층을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 전극은 제1 방향으로 뻗어 있을 수 있고, 상기 제2 전극은 상기 제1 방향에 교차하는 제2 방향으로 뻗어 있을 수 있으며, 상기 광 흡수층은 상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 교차 지점에서 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치할 수 있다.
상기 절연층은 상기 제1 전극과 상기 광 흡수층 사이에 위치하는 제1 절연층, 그리고 상기 제2 전극과 상기 광 흡수층 사이에 위치하는 제2 절연층을 포함할 수 있다.
상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 나란하게 배치되어 있을 수 있고, 상기 절연층과 상기 광 흡수층은 상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 상부에 위치할 수 있다.
상기 광 흡수층은 p형 반도체와 n형 반도체를 포함할 수 있고, 상기 p형 반도체와 상기 n형 반도체 중 적어도 하나는 가시광선 파장 영역 중 적어도 일부의 광을 흡수하는 흡광 물질일 수 있다.
상기 지문 센서는 상기 광 흡수층에 흡수된 광량에 따른 전기용량(capacitance)의 변화를 감지할 수 있고, 상기 광 흡수층에 흡수된 광량에 따른 전류 변화는 실질적으로 없을 수 있다.
단순한 구조 및 공정으로 개선된 지문 감지 성능을 구현할 수 있다.
도 1은 일 구현예에 따른 지문 센서의 배열의 일 예를 보여주는 단면도이고,
도 2는 일 구현예에 따른 지문 센서의 일 예를 보여주는 단면도이고,
도 3은 일 구현예에 따른 지문 센서의 다른 예를 개략적으로 보여주는 단면도이고,
도 4는 일 구현예에 따른 지문 센서의 또 다른 예를 개략적으로 보여주는 단면도이고,
도 5는 일 구현예에 따른 지문 센서의 또 다른 예를 개략적으로 보여주는 단면도이고,
도 6은 일 구현예에 따른 지문 센서의 원리를 보여주는 개략도이고,
도 7은 일 구현예에 따른 표시 장치를 도시한 개략도이고,
도 8은 도 7의 표시 장치의 배치를 보여주는 단면도이고,
도 9는 도 7의 표시 장치의 배치의 일 예를 보여주는 개략도이고,
도 10은 도 7의 표시 장치의 배치의 다른 예를 보여주는 개략도이고,
도 11은 도 10의 X 부분을 확대하여 도시한 개략도이고,
도 12는 도 7의 표시 장치의 배치의 또 다른 예를 보여주는 개략도이고,
도 13은 실시예에 따른 지문 센서용 샘플의 광량에 따른 정전용량의 변화를 보여주는 그래프이고,
도 14는 실시예에 따른 지문 센서용 샘플의 광량에 따른 전류 특성을 보여주는 그래프이다.
이하, 구현예에 대하여 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 실제 적용되는 구조는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.
층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
이하 일 구현예에 따른 지문 센서를 설명한다.
도 1은 일 구현예에 따른 지문 센서의 배열의 일 예를 보여주는 단면도이고, 도 2는 일 구현예에 따른 지문 센서의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 일 구현예에 따른 지문 센서(10)는 제1 전극(11)과 제2 전극(12), 제1 전극(11)과 제2 전극(12) 사이에 위치하는 광 흡수층(13), 제1 전극(11)과 광 흡수층(13) 사이 및 제2 전극(12)과 광 흡수층(13) 사이에 위치하는 절연층(14)을 포함한다.
지문 센서(10)는 하부 기판(31)에 의해 지지되고 상부 기판(32)에 의해 덮여 있을 수 있으나, 하부 기판(31)과 상부 기판(32) 중 적어도 하나는 생략될 수 있다. 하부 기판(31)과 상부 기판(32)은 예컨대 유리와 같은 무기 물질, 폴리카보네이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리아미드, 폴리에테르술폰 또는 이들의 조합과 같은 유기 물질 또는 실리콘웨이퍼 등으로 만들어질 수 있다.
제1 전극(11)의 주요면과 제2 전극(12)의 주요면은 서로 마주하고 있다.
제1 전극(11)과 제2 전극(12) 중 어느 하나는 애노드(anode)이고 다른 하나는 캐소드(cathode)이다. 예컨대 제1 전극(11)은 캐소드이고 제2 전극(12)은 애노드일 수 있다. 예컨대 제1 전극(11)은 애노드이고 제2 전극은 캐소드일 수 있다.
제1 전극(11)과 제2 전극(12) 중 적어도 하나는 투명 전극일 수 있다. 여기서 투명 전극은 광 투과도 약 80% 이상, 약 85% 이상, 약 88% 이상 또는 약 90% 이상의 높은 투과율을 가질 수 있으며, 예컨대 산화물 도전체, 탄소 도전체 및/또는 금속 박막을 포함할 수 있다. 산화물 도전체는 예컨대 인듐 주석 산화물(indium tin oxide, ITO), 인듐 아연 산화물(indium zinc oxide, IZO), 아연 주석 산화물(zinc tin oxide, ZTO), 알루미늄 주석 산화물(Aluminum tin oxide, AlTO) 및 알루미늄 아연 산화물(Aluminum zinc oxide, AZO)에서 선택된 하나 이상일 수 있다. 탄소 도전체는 예컨대 그래핀 및 탄소나노체에서 선택된 하나 이상일 수 있다. 금속 박막은 예컨대 수 나노미터 내지 수십 나노미터 두께의 얇은 두께로 형성된 금속 박막 또는 금속 산화물이 도핑된 수 나노미터 내지 수십 나노미터 두께의 얇은 두께로 형성된 단일 층 또는 복수 층의 금속 박막일 수 있다.
제1 전극(11)과 제2 전극(12) 중 어느 하나는 반사 전극일 수 있다. 반사 전극은 예컨대 광 투과도 약 10% 미만 또는 약 5% 이하의 높은 반사율을 가질 수 있으며, 예컨대 금속과 같은 반사 도전체를 포함할 수 있으며, 예컨대 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au) 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다.
일 예로, 제1 전극(11)과 제2 전극(12)은 각각 투명 전극일 수 있다. 일 예로, 제1 전극(11)은 반사 전극이고 제2 전극(12)은 투명 전극일 수 있다. 일 예로, 제1 전극(11)은 투명 전극이고 제2 전극(12)은 반사 전극일 수 있다.
제1 전극(11)과 제2 전극(12)은 다양한 모양을 가질 수 있으며, 예컨대 각각 독립적으로 일 방향으로 뻗은 막대 모양, 판상 모양 또는 다이아몬드 모양을 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
광 흡수층(13)은 제1 전극(11)과 제2 전극(12) 사이에 위치하고 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)과 각각 이격되어 있다.
광 흡수층(13)은 광을 흡수하여 전하를 생성하는 층으로, 예컨대 가시광선 파장 영역 중 적어도 일부의 광을 흡수할 수 있으며, 예컨대 녹색 파장 영역의 광(이하 ‘녹색 광’이라 한다), 청색 파장 영역의 광(이하 ‘청색 광’이라 한다) 및 적색 파장 영역의 광(이하 ‘적색 광’이라 한다) 중 적어도 하나를 흡수할 수 있다.
광 흡수층(13)은 1종 이상의 흡광 물질을 포함할 수 있으며, 흡광 물질은 광을 흡수하여 전하를 생성할 수 있으면 특별히 한정되지 않는다. 일 예로, 흡광 물질은 유기 흡광 물질, 무기 흡광 물질 및/또는 유무기 흡광 물질일 수 있으며, 예컨대 흡광 물질 중 적어도 하나는 유기 흡광 물질일 수 있다.
광 흡수층(13)은 pn 접합(pn junction)을 형성하는 적어도 하나의 p형 반도체와 적어도 하나의 n형 반도체를 포함할 수 있으며, 외부에서 빛을 받아 엑시톤(exciton)을 생성할 수 있다. p형 반도체와 n형 반도체 중 적어도 하나는 가시광선 파장 영역 중 적어도 일부의 광을 흡수하는 흡광 물질일 수 있으며, 예컨대 p형 반도체와 n형 반도체 각각은 흡광 물질일 수 있다.
일 예로, p형 반도체와 n형 반도체는 각각 독립적으로 유기 흡광 물질, 무기 흡광 물질 및/또는 유무기 흡광 물질일 수 있다. 일 예로, p형 반도체와 n형 반도체 중 적어도 하나는 유기 흡광 물질일 수 있다.
광 흡수층(13)은 p형 반도체를 포함하는 p형 층과 n형 반도체를 포함하는 n형 층을 포함하는 이중 층을 포함할 수 있다. 이때 p형 층과 n형 층의 두께 비는 약 1:9 내지 9:1일 수 있으며 상기 범위 내에서 예컨대 약 2:8 내지 8:2, 약 3:7 내지 7:3, 약 4:6 내지 6:4 또는 약 5:5일 수 있다.
광 흡수층(13)은 p형 반도체와 n형 반도체가 벌크 이종접합(bulk heterojunction) 형태로 혼합된 진성층(intrinsic layer, I층)을 포함할 수 있다. 이때 p형 반도체와 n형 반도체는 약 1:9 내지 9:1의 부피비로 혼합될 수 있으며, 상기 범위 내에서 예컨대 약 2:8 내지 8:2의 부피비로 혼합될 수 있으며, 상기 범위 내에서 예컨대 약 3:7 내지 7:3의 부피비로 혼합될 수 있으며, 상기 범위 내에서 예컨대 약 4:6 내지 6:4의 부피비로 혼합될 수 있으며, 상기 범위 내에서 예컨대 약 5:5의 부피비로 혼합될 수 있다.
광 흡수층(13)은 진성층 외에 p형 층 및/또는 n형 층을 더 포함할 수 있다. p형 층은 전술한 p형 반도체를 포함할 수 있고, n형 층은 전술한 n형 반도체를 포함할 수 있다. 예컨대 p형 층/I층, I층/n형 층, p형 층/I층/n형 층 등 다양한 조합으로 포함될 수 있다.
절연층(14)은 제1 전극(11)과 광 흡수층(13) 사이에 위치하는 제1 절연층(14a)과 제2 전극(12)과 광 흡수층(13) 사이에 위치하는 제2 절연층(14b)을 포함한다.
제1 절연층(14a)과 제2 절연층(14b)은 각각 절연 물질을 포함할 수 있으며, 예컨대 유기 절연 물질, 무기 절연 물질 및/또는 유무기 절연 물질을 포함할 수 있다. 유기 절연 물질은 예컨대 폴리비닐페놀, 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리아미드이미드, 폴리비닐알코올, 폴리비닐클로라이드, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리스티렌 또는 이들의 조합일 수 있고, 무기 절연 물질은 예컨대 산화규소, 질화규소, 산화알루미늄, 산화하프늄, 산화마그네슘, 산화지르코늄, 산화티타늄, 산화탄탈륨 또는 이들의 조합일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 절연층(14a)은 제1 전극(11)과 광 흡수층(13) 사이에서 제1 전극(11)과 광 흡수층(13)을 이격시키고 이에 따라 광 흡수층(13)에서 빛에 의해 생성된 전하가 제1 전극(11)으로 이동하는 것을 차단할 수 있다. 제2 절연층(14b)은 제2 전극(12)과 광 흡수층(13) 사이에서 제2 전극(12)과 광 흡수층(13)을 이격시키고 이에 따라 광 흡수층(13)에서 빛에 의해 생성된 전하가 제2 전극(12)으로 이동하는 것을 차단할 수 있다. 따라서 제1 전극(11)과 광 흡수층(13) 사이 및 제2 전극(12)과 광 흡수층(13) 사이에 전류가 흐르지 않을 수 있으며, 광 흡수층(13)에 의해 흡수된 광량에 따른 전류 변화는 실질적으로 없을 수 있다.
한편, 제1 전극(11)과 제2 전극(12)에 소정의 전압 인가시, 광 흡수층(13)에서 생성된 엑시톤으로부터 분리된 정공과 전자는 제1 전극(11)과 제2 전극(12)의 양 또는 음의 전압에 따라 수직으로 분극화되어 전기장을 생성시킬 수 있고 이에 따라 소정의 정전용량(capacitance)을 변화시킬 수 있다. 이때 광 흡수층(13)에서 흡수된 광량이 많은 경우 많은 전자와 정공이 생성되어 높은 정전용량을 나타낼 수 있고 광 흡수층(13)에서 흡수된 광량이 적은 경우 적은 전자와 정공이 생성되어 낮은 정전용량을 나타낼 수 있다. 즉, 일 구현예에 따른 지문 센서(10)는 광량에 따른 정전용량의 변화를 이용하여 지문을 감지할 수 있다.
도 6은 일 구현예에 따른 지문 센서의 원리를 보여주는 개략도이다.
도 6을 참고하면, 지문(FP)은 돌출된 부분인 융선(ridge)(FP-1)과 오목한 부분인 골(valley)(FP-2) 사이에 높이 차이가 있고 이러한 높이 차이에 의해 지문(FP)으로부터 반사되는 빛의 양이 달라질 수 있다. 예컨대 지문(FP)의 융선(FP-1)은 상부 기판(32)에 밀착되어 지문(FP)에서 반사되는 빛이 적거나 없을 수 있고 지문(FP)의 골(FP-2)은 상부 기판(32)에 밀착되지 못하고 그 사이에 공기가 포함되어 있어서 지문(FP)에서 반사되는 빛이 상대적으로 많을 수 있다. 이에 따라 지문(FP)의 융선(FP-1)에 대응하는 지문 센서(10)와 지문(FP)의 골(FP-2)에 대응하는 지문 센서(10) 사이에 반사되는 광량의 차이에 의해 광 흡수층(13)에서 흡수되는 광량이 달라질 수 있고 이러한 광량의 차이에 따른 정전용량의 변화로부터 지문(FP)의 형상을 감지할 수 있다. 감지된 지문(FP)의 형상을 미리 저장된 지문과 비교하여 일치성을 판단할 수 있다.
도 3은 일 구현예에 따른 지문 센서의 다른 예를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 3을 참고하면, 본 구현예에 따른 지문 센서(10)는 전술한 구현예에 마찬가지로 제1 전극(11)과 제2 전극(12), 제1 전극(11)과 제2 전극(12) 사이에 위치하는 광 흡수층(13), 제1 전극(11)과 광 흡수층(13) 사이 및 제2 전극(12)과 광 흡수층(13) 사이에 위치하는 절연층(14)을 포함한다. 절연층(14)은 전술한 바와 같이 제1 절연층(14a)과 제2 절연층(14b)을 포함한다.
그러나 본 구현예에 따른 지문 센서(10)는 전술한 구현예와 달리, 반사층(15)을 더 포함한다.
반사층(15)은 광 흡수층(13)의 하부에 위치할 수 있으며, 예컨대 제1 전극(11)과 광 흡수층(13) 사이, 예컨대 제1 전극(11)과 제1 절연층(14a) 사이에 위치할 수 있다. 반사층(15)은 예컨대 하부로부터 광 흡수층(13)에 불필요한 빛이 유입되는 것을 방지함으로써 지문 감지 성능을 개선시킬 수 있다.
도 4는 일 구현예에 따른 지문 센서의 또 다른 예를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 4를 참고하면, 본 구현예에 따른 지문 센서(10)는 전술한 구현예와 마찬가지로 제1 전극(11), 제2 전극(12), 광 흡수층(13), 그리고 절연층(14)을 포함한다.
그러나 전술한 구현예와 달리, 제1 전극(11)과 제2 전극(12)은 나란하게 배치되어 있으며 제1 전극(11)의 측면과 제2 전극의 측면이 마주하고 있다. 이에 따라 제1 전극(11)과 제2 전극(12)에 소정의 전압 인가시, 광 흡수층(13)에서 생성된 엑시톤으로부터 분리된 전자와 정공은 제1 전극(11)과 제2 전극(12)의 양 또는 음의 전압에 따라 수평 방향으로 분극화되어 전기장을 생성시킬 수 있다.
또한, 전술한 구현예와 달리, 절연층(14)은 제1 전극(11)과 광 흡수층(13) 사이 및 제2 전극(12)과 광 흡수층(13) 사이에 공통적으로 위치할 수 있다. 절연층(14)은 제1 전극(11)과 광 흡수층(13) 및 제2 전극(12)과 광 흡수층(13)을 각각 이격시킴으로써 광 흡수층(13)에서 빛에 의해 생성된 전하가 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)으로 이동하는 것을 차단할 수 있다.
도 5는 일 구현예에 따른 지문 센서의 또 다른 예를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 5를 참고하면, 본 구현예에 따른 지문 센서(10)는 전술한 구현예에 마찬가지로 나란하게 배치된 제1 전극(11), 제2 전극(12), 광 흡수층(13) 및 절연층(14)을 포함한다.
그러나 전술한 구현예와 달리, 본 구현예에 따른 지문 센서(10)는 반사층(15)을 더 포함한다.
반사층(15)은 광 흡수층(13)의 하부에 위치할 수 있으며, 예컨대 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)과 광 흡수층(13) 사이에 위치할 수 있으며, 예컨대 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)과 절연층(14) 사이에 위치할 수 있다. 반사층(15)은 예컨대 하부로부터 광 흡수층(13)에 불필요한 빛이 유입되는 것을 방지하여 지문 감지 성능을 개선시킬 수 있다.
전술한 지문 센서(10)는 행 및/또는 열을 따라 반복적으로 배치되어 지문 센서 어레이(fingerprint sensor array)를 이룰 수 있다. 지문 센서 어레이는 지문 센서(10)에서 감지되는 정전용량의 변화로부터 지문 형상을 감지할 수 있고 이를 저장된 지문 형상과 비교하여 일치성을 판단할 수 있다.
지문 센서(10)는 별도의 광원(도시하지 않음)을 구비할 수 있다.
지문 센서는 지문 인증 기능이 요구되는 다양한 장치에 적용될 수 있으며, 예컨대 스마트폰, 이동 전화기, 태블릿, 개인용 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, PDA(personal digital assistant), EDA(enterprise digital assistant), PMP(personal multimedia player), PND(personal navigation device), 웨어러블 컴퓨터, 사물 인터넷 장치(IoT), 만물 인터넷 장치(IoE), 드론(drone), 디지털 카메라, 전자책, 도어락, 금고, 현금자동입출금기(ATM) 또는 자동차 등에 효과적으로 적용될 수 있다.
이하 전술한 지문 센서를 적용한 장치의 일 예를 설명한다.
여기서는 장치의 일 예로서 지문 센서 내장형 표시 장치를 도면을 참고하여 설명한다.
도 7은 일 구현예에 따른 표시 장치를 도시한 개략도이고, 도 8은 도 7의 표시 장치의 배치를 보여주는 단면도이고, 도 9는 도 7의 표시 장치의 배치의 일 예를 보여주는 개략도이고, 도 10은 도 7의 표시 장치의 배치의 다른 예를 보여주는 개략도이고, 도 11은 도 10의 X 부분을 확대하여 도시한 개략도이고, 도 12는 도 7의 표시 장치의 배치의 또 다른 예를 보여주는 개략도이다.
도 7을 참고하면, 일 구현예에 따른 표시 장치(300)는 표시 패널(200)과 지문 센서 어레이(100)를 포함한다.
표시 패널(200)은 영상을 표시하는 패널이면 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 액정 표시 패널, 유기 발광 표시 패널, 마이크로 발광 다이오드 표시 패널 또는 양자점 표시 패널일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
표시 패널(200)은 매트릭스 형태로 배열된 복수의 서브화소(subpixels)를 포함한다. 서브화소는 적색을 표시하는 적색 서브화소(R), 녹색을 표시하는 녹색 서브화소(G) 및 청색을 표시하는 청색 서브화소(B)를 포함하고, 하나의 적색 서브화소(R), 하나의 녹색 서브화소(G) 및 하나의 청색 서브화소(B)는 화소(pixel)을 이룬다. 복수의 서브화소는 매트릭스 형태로 반복적으로 배열되어 있으며, 예컨대 행 및/또는 열을 따라 반복적으로 배열되어 있을 수 있다.
도 8을 참고하면, 표시 패널(200)은 영상을 표시하는 영역, 즉 표시 영역(DA)을 포함하고, 표시 영역(DA)은 복수의 서브화소(R,G,B)로 이루어진 활성 영역(a1)과 활성 영역(a1) 이외의 비활성 영역(a2)을 포함한다. 비활성 영역(a2)은 복수의 서브화소(R,G,B) 사이의 영역을 포함할 수 있으며 예컨대 배선이나 차광막이 배치되어 있을 수 있다.
지문 센서 어레이(100)는 표시 패널(200)의 상부에 위치할 수 있고, 예컨대 사용자 측에 배치될 수 있다. 지문 센서 어레이(100)는 표시 패널(200)의 표시 영역(DA) 내의 일부 또는 전부에 위치할 수 있다.
지문 센서 어레이(100)는 복수의 지문 센서(10)를 포함한다. 복수의 지문 센서(10)는 예컨대 행 및/또는 열을 따라 배열되어 있을 수 있다. 지문 센서(10)는 표시 패널(200)의 표시 영역(DA) 중 비활성 영역(a2), 즉 표시 패널(200)의 서브화소(R,G,B)가 배치되지 않은 영역에 위치할 수 있으며, 이에 따라 지문 센서(10)로 인한 표시 품질의 저하를 방지할 수 있다. 예컨대 지문 센서(10)는 인접한 서브화소 사이의 영역에 위치할 수 있다. 지문 센서(10)의 구체적인 설명은 전술한 바와 같다.
일 예로, 도 9를 도 2, 7 및 8과 함께 참고하면, 표시 패널(200)은 매트릭스 형태로 배열된 복수의 서브화소(R,G,B)로 이루어진 활성 영역(a1)과 그 이외의 영역인 비활성 영역(a2)을 포함하고, 지문 센서 어레이(100)는 비활성 영역(a2)에 배치되어 있다. 지문 센서 어레이(100)는 행 및 열을 따라 배열된 복수의 지문 센서(10)를 포함하고, 지문 센서(10)는 제1 방향으로 뻗은 제1 전극(11), 제1 방향과 다른 제2 방향을 뻗은 제2 전극(12), 제1 전극(11)과 제2 전극(12)의 교차 지점에서 제1 전극(11)과 제2 전극(12) 사이에 위치하는 광 흡수층(13), 제1 전극(11)과 광 흡수층(13) 사이에 위치하는 제1 절연층(14a), 그리고 제2 전극(12)과 광 흡수층(13) 사이에 위치하는 제2 절연층(14b)을 포함한다.
일 예로, 도 9를 도 3, 7 및 8과 함께 참고하면, 지문 센서 어레이(100)는 행 및 열을 따라 배열된 복수의 지문 센서(10)를 포함하고, 지문 센서(10)는 제1 방향으로 뻗은 제1 전극(11), 제1 방향과 다른 제2 방향을 뻗은 제2 전극(12), 제1 전극(11)과 제2 전극(12)의 교차 지점에서 제1 전극(11)과 제2 전극(12) 사이에 위치하는 광 흡수층(13), 제1 전극(11)과 광 흡수층(13) 사이에 위치하는 제1 절연층(14a), 제2 전극(12)과 광 흡수층(13) 사이에 위치하는 제2 절연층(14b), 그리고 광 흡수층(13)의 하부에 위치하는 반사층(15)을 포함할 수 있다. 반사층(15)은 표시 패널(200)에서 나오는 빛이 직접 광 흡수층(13)으로 유입되는 것을 방지함으로써 표시 패널(200)에서 직접 나오는 빛에 의한 정전용량의 변화를 줄이거나 방지할 수 있다.
일 예로, 도 10 및 도 11을 도 2, 7 및 8과 함께 참고하면, 지문 센서 어레이(100)는 행 및 열을 따라 배열된 복수의 지문 센서(10)를 포함하고, 지문 센서(10)는 제1 방향을 따라 배열되어 있으며 다이아몬드 형상을 가진 복수의 전극 패턴이 브리지(bridge)로 연결되어 있는 제1 전극(11), 제1 방향과 다른 제2 방향을 따라 배열되어 있으며 다이아몬드 형상을 가진 복수의 전극 패턴이 브리지로 연결되어 있는 제2 전극(12), 제1 전극(11)과 제2 전극(12)의 교차 지점(브리지)에서 제1 전극(11)과 제2 전극(12) 사이에 위치하는 광 흡수층(13), 제1 전극(11)과 광 흡수층(13) 사이에 위치하는 제1 절연층(14a), 그리고 제2 전극(12)과 광 흡수층(13) 사이에 위치하는 제2 절연층(14b)을 포함한다.
일 예로, 도 10 및 도 11을 도 3, 7 및 8과 함께 참고하면, 지문 센서 어레이(100)는 행 및 열을 따라 배열된 복수의 지문 센서(10)를 포함하고, 지문 센서(10)는 제1 방향을 따라 배열되어 있으며 다이아몬드 형상을 가진 복수의 전극 패턴이 브리지(bridge)로 연결되어 있는 제1 전극(11), 제1 방향과 다른 제2 방향을 따라 배열되어 있으며 다이아몬드 형상을 가진 복수의 전극 패턴이 브리지로 연결되어 있는 제2 전극(12), 제1 전극(11)과 제2 전극(12)의 교차 지점(브리지)에서 제1 전극(11)과 제2 전극(12) 사이에 위치하는 광 흡수층(13), 제1 전극(11)과 광 흡수층(13) 사이에 위치하는 제1 절연층(14a), 제2 전극(12)과 광 흡수층(13) 사이에 위치하는 제2 절연층(14b), 그리고 광 흡수층(13)의 하부에 위치하는 반사층(15)을 포함할 수 있다. 반사층(15)은 표시 패널(200)에서 나오는 빛이 직접 광 흡수층(13)으로 유입되는 것을 방지함으로써 표시 패널(200)에서 직접 나오는 빛에 의한 정전용량의 변화를 줄이거나 방지할 수 있다.
일 예로, 도 12를 도 4와 함께 참고하면, 일 예에 따른 지문 센서(10)는 행 또는 열을 따라 배열될 수 있으며, 행 또는 열을 따라 나란하게 배치된 제1 전극(11)과 제2 전극(12), 제1 전극(11)과 제2 전극(12)의 상부에 위치하는 절연층(14), 그리고 절연층(14) 위에 위치하는 광 흡수층(13)을 포함할 수 있다.
일 예로, 도 12를 도 5와 함께 참고하면, 일 예에 따른 지문 센서(10)는 행 또는 열을 따라 배열될 수 있으며, 행 또는 열을 따라 나란하게 배치된 제1 전극(11)과 제2 전극(12), 제1 전극(11)과 제2 전극(12)의 상부에 위치하는 절연층(14), 절연층(14) 위에 위치하는 광 흡수층(13), 그리고 광 흡수층(13) 하부에 위치하는 반사층(15)을 포함할 수 있다. 반사층(15)은 표시 패널(200)에서 나오는 빛이 광 흡수층(13)으로 직접 유입되는 것을 방지함으로써 표시 패널(200)에서 직접 나오는 빛에 의한 정전용량의 변화를 줄이거나 방지할 수 있다.
표시 장치(300)는 구동 회로(도시하지 않음)를 더 포함할 수 있으며, 표시 장치(300)가 모바일 기기인 경우 애플리케이션 프로세서를 더 포함할 수 있다.
본 구현예에 따른 지문 센서(10)는 광 흡수층(13)에 흡수되는 광량의 차이에 따른 정전용량의 변화로부터 지문의 형상을 감지할 수 있어서 간단하고 효과적으로 지문 감지 성능을 개선할 수 있다.
또한, 본 구현예에 따른 지문 센서(10)는 표시 영역 내에 위치함으로써 지문 센서(10)를 위한 별도의 공간을 필요로 하지 않아 넓은 표시 영역을 확보할 수 있다. 또한, 본 구현예에 따른 지문 센서(10)는 표시 영역 내의 비활성 영역, 즉 서브화소가 배치되지 않은 영역에 위치함으로써 지문 센서(10)로 의한 표시 품질의 영향을 줄이거나 방지할 수 있다.
또한, 본 구현예에 따른 지문 센서(10)는 전술한 바와 같이 지문 센서 어레이의 형태로 탑재되어 표시 영역 내의 특정 위치가 아닌 표시 영역 어디에나 위치될 수 있으므로 사용자의 편의성을 높일 수 있다.
또한, 본 구현예에 따른 지문 센서(10)는 표시 패널(200)의 상부에 위치하여 표시 패널(200)에서 나오는 빛을 이용하므로 별도의 광원을 요구하지 않을 수 있다.
또한, 본 구현예에 따른 지문 센서(10)는 표시 패널(200)에서 나오는 빛을 이용한 정전용량의 변화로부터 지문을 감지하므로 기존의 광학식 지문 센서와 달리 박막트랜지스터(TFT)와 같은 별도의 구동 소자가 요구되지 않는다. 이에 따라 구조 및 공정을 단순화할 수 있다.
또한, 본 구현예에 따른 지문 센서(10)는 표시 패널(200)에서 나오는 빛을 이용한 정전용량의 변화로부터 지문을 감지하므로 기존의 정전식 지문 센서와 달리 상부 기판으로 인한 지문 해상도(resolution)의 저하를 방지할 수 있다.
이하 실시예를 통하여 상술한 구현예를 보다 상세하게 설명한다. 다만, 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며 권리범위를 제한하는 것은 아니다.
실시예 : 지문 센서 샘플의 제조
유리 기판 위에 2mm x 2mm 면적으로 ITO를 스퍼터링으로 적층하여 150nm 두께의 하부 전극을 형성한다. 이어서 하부 전극 위에 알루미늄 산화물(A2Ox, 0<x≤3)을 열증착하여 40nm 두께의 하부 절연층을 형성한다. 이어서 하부 절연층 위에 하기 화학식 A로 표현되는 화합물(p형 반도체)과 C60(n형 반도체)을 1:1 부피비로 공증착하여 100nm 두께의 광 흡수층을 형성한다. 이어서 광 흡수층 위에 알루미늄 산화물(A2Ox, 0<x≤3)을 열증착하여 40nm 두께의 상부 절연층을 형성한다. 이어서 상부 절연층 위에 2mm x 2mm 면적으로 ITO를 스퍼터링으로 적층하여 상부 전극을 형성한다. 이어서 유리판으로 봉지하여 지문 센서용 샘플을 제작한다.
[화학식 A]
Figure pat00001
평가 I
실시예에 따른 지문 센서용 샘플의 광량에 따른 정전용량을 평가한다.
광량에 따른 정전용량은 발광 다이오드와 임피던스 분석기(Impedance Analyzer)로 구성된 광-임피던스 측정 설비(TNE tech 사) 통해 평가한다. 실시예에 따른 지문 센서용 샘플에 발광 다이오드(λmax=510nm)에서 나오는 지름 1mm 크기의 광을 수직 조사하고 광량에 따른 정전용량의 변화를 확인한다.
그 결과는 도 13과 같다.
도 13은 실시예에 따른 지문 센서용 샘플의 광량에 따른 정전용량의 변화를 보여주는 그래프이다.
도 13을 참고하면, 실시예에 따른 지문 센서용 샘플은 광량이 많아짐에 따라 정전용량이 높아지는 것을 확인할 수 있다. 이로부터 실시예에 따른 지문 센서용 샘플은 지문에 의해 반사되는 빛의 광량에 따라 정전용량의 변화를 확인할 수 있고 이로부터 지문을 효과적으로 감지할 수 있음을 예상할 수 있다.
평가 II
실시예에 따른 지문 센서용 샘플의 광량에 따른 전류 특성을 평가한다.
광량에 따른 전류 특성은 발광 다이오드와 임피던스 분석기(Impedance Analyzer)로 구성된 광-임피던스 측정 설비(TNE tech 사) 통해 평가한다. 실시예에 따른 지문 센서용 샘플에 발광 다이오드(λmax=510nm)에서 나오는 지름 1mm 크기의 광을 수직 조사하고 광량에 따른 전류의 변화를 확인한다.
그 결과는 도 14와 같다.
도 14는 실시예에 따른 지문 센서용 샘플의 광량에 따른 전류 특성을 보여주는 그래프이다.
도 14를 참고하면, 실시예에 따른 지문 센서용 샘플은 광량에 따라 전류 변화가 없는 것을 확인할 수 있다. 이로부터 실시예에 따른 지문 센서용 샘플은 전류 변화에 의한 노이즈가 없으므로, 정전용량의 변화만으로 지문 형상을 감지하는데 효과적으로 사용될 수 있음을 예상할 수 있다.
이상에서 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 권리범위에 속하는 것이다.
10: 지문 센서
11: 제1 전극
12: 제2 전극
13: 광 흡수층
14: 절연층
14a: 제1 절연층
14b: 제2 절연층,
15: 반사층
31: 하부 기판
32: 상부 기판
100: 지문 센서 어레이
200: 표시 패널
300: 표시 장치

Claims (20)

  1. 제1 전극과 제2 전극,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 각각 이격되어 있는 광 흡수층, 그리고
    상기 제1 전극과 상기 광 흡수층 사이 및 상기 제2 전극과 상기 광 흡수층 사이에 위치하는 절연층
    을 포함하는 지문 센서.
  2. 제1항에서,
    상기 광 흡수층은 p형 반도체와 n형 반도체를 포함하고,
    상기 p형 반도체와 상기 n형 반도체 중 적어도 하나는 가시광선 파장 영역 중 적어도 일부의 광을 흡수하는 흡광 물질인
    지문 센서.
  3. 제2항에서,
    상기 흡광 물질은 유기 물질을 포함하는 지문 센서.
  4. 제1항에서,
    상기 광 흡수층의 하부에 위치하는 반사층을 더 포함하는 지문 센서.
  5. 제1항에서,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 서로 마주하게 배치되어 있고,
    상기 절연층은
    상기 제1 전극과 상기 광 흡수층 사이에 위치하는 제1 절연층, 그리고
    상기 제2 전극과 상기 광 흡수층 사이에 위치하는 제2 절연층
    을 포함하는 지문 센서.
  6. 제1항에서,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 나란하게 배치되어 있고,
    상기 절연층과 상기 광 흡수층은 상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 상부에 위치하는 지문 센서.
  7. 제1항에서,
    상기 광 흡수층에 흡수된 광량에 따른 전기용량(capacitance)의 변화를 감지하는 지문 센서.
  8. 제1항에서,
    상기 광 흡수층에 흡수된 광량에 따른 전류 변화는 실질적으로 없는 지문 센서.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 지문 센서를 포함하는 지문 센서 어레이.
  10. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 지문 센서를 포함하는 장치.
  11. 영상을 표시하는 표시 패널, 그리고
    상기 표시 패널의 상부에 위치하고 복수의 지문 센서를 포함하는 지문 센서 어레이
    를 포함하고,
    상기 지문 센서는
    제1 전극과 제2 전극,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 각각 이격되어 있는 광 흡수층, 그리고
    상기 제1 전극과 상기 광 흡수층 사이 및 상기 제2 전극과 상기 광 흡수층 사이에 위치하는 절연층
    을 포함하는 장치.
  12. 제11항에서,
    상기 지문 센서는 상기 표시 패널의 표시 영역 내의 일부 또는 전부에 위치하는 장치.
  13. 제12항에서,
    상기 표시 영역은
    색을 표시하는 복수의 서브화소로 이루어진 활성 영역, 그리고
    상기 활성 영역 이외의 비활성 영역
    을 포함하고,
    상기 지문 센서는 상기 비활성 영역에 위치하는 장치.
  14. 제13항에서,
    상기 지문 센서는 상기 인접한 서브화소 사이의 영역에 위치하는 장치.
  15. 제11항에서,
    상기 지문 센서는 상기 광 흡수층의 하부에 위치하는 반사층을 더 포함하는 장치.
  16. 제11항에서,
    상기 제1 전극은 제1 방향으로 뻗어 있고,
    상기 제2 전극은 상기 제1 방향에 교차하는 제2 방향으로 뻗어 있으며,
    상기 광 흡수층은 상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 교차 지점에서 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하는 장치.
  17. 제16항에서,
    상기 절연층은
    상기 제1 전극과 상기 광 흡수층 사이에 위치하는 제1 절연층, 그리고
    상기 제2 전극과 상기 광 흡수층 사이에 위치하는 제2 절연층
    을 포함하는 장치.
  18. 제11항에서,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 나란하게 배치되어 있고,
    상기 절연층과 상기 광 흡수층은 상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 상부에 위치하는 장치.
  19. 제11항에서,
    상기 광 흡수층은 p형 반도체와 n형 반도체를 포함하고,
    상기 p형 반도체와 상기 n형 반도체 중 적어도 하나는 가시광선 파장 영역 중 적어도 일부의 광을 흡수하는 흡광 물질인 장치.
  20. 제11항에서,
    상기 지문 센서는 상기 광 흡수층에 흡수된 광량에 따른 전기용량(capacitance)의 변화를 감지하고,
    상기 광 흡수층에 흡수된 광량에 따른 전류 변화는 실질적으로 없는 장치.
KR1020190057097A 2019-05-15 2019-05-15 지문 센서, 지문 센서 어레이 및 장치 KR20200132134A (ko)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190057097A KR20200132134A (ko) 2019-05-15 2019-05-15 지문 센서, 지문 센서 어레이 및 장치
US16/729,993 US11151349B2 (en) 2019-05-15 2019-12-30 Fingerprint sensors and fingerprint sensor arrays and devices
EP20163096.9A EP3739509A1 (en) 2019-05-15 2020-03-13 Fingerprint sensors and fingerprint sensor arrays and devices
CN202010206347.7A CN111952397B (zh) 2019-05-15 2020-03-23 指纹传感器和指纹传感器阵列以及设备
JP2020084552A JP7510276B2 (ja) 2019-05-15 2020-05-13 指紋センサ及び指紋センサアレイ並びにこれらを含む装置
US17/503,663 US11625941B2 (en) 2019-05-15 2021-10-18 Fingerprint sensors and fingerprint sensor arrays and devices

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190057097A KR20200132134A (ko) 2019-05-15 2019-05-15 지문 센서, 지문 센서 어레이 및 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20200132134A true KR20200132134A (ko) 2020-11-25

Family

ID=69844555

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190057097A KR20200132134A (ko) 2019-05-15 2019-05-15 지문 센서, 지문 센서 어레이 및 장치

Country Status (5)

Country Link
US (2) US11151349B2 (ko)
EP (1) EP3739509A1 (ko)
JP (1) JP7510276B2 (ko)
KR (1) KR20200132134A (ko)
CN (1) CN111952397B (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210086143A (ko) * 2019-12-31 2021-07-08 엘지디스플레이 주식회사 터치 디스플레이 장치
GB2598117A (en) 2020-08-18 2022-02-23 Ibmetrix Ltd Photo-capacitance sensor

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060012844A (ko) 2004-08-04 2006-02-09 (주)실리콘이미지웍스 박막 트랜지스터형 이미지 센서를 이용한 지문인식장치
JP2007117397A (ja) 2005-10-27 2007-05-17 Nec Lcd Technologies Ltd 生体センサー
US8736587B2 (en) 2008-07-10 2014-05-27 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device
KR101056284B1 (ko) * 2009-10-22 2011-08-11 삼성모바일디스플레이주식회사 센서 스캔 드라이버 및 이를 구비한 터치 스크린 내장형 평판표시장치
JP5581116B2 (ja) 2010-05-31 2014-08-27 富士フイルム株式会社 光電変換素子、撮像素子及び光電変換素子の駆動方法
US8519382B2 (en) 2011-02-25 2013-08-27 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Semiconductor photocapacitor device
KR101376228B1 (ko) 2013-07-17 2014-04-01 실리콘 디스플레이 (주) 광학식 및 정전용량방식으로 지문인식이 가능한 지문인식센서
US9558390B2 (en) 2014-07-25 2017-01-31 Qualcomm Incorporated High-resolution electric field sensor in cover glass
KR102293606B1 (ko) * 2014-10-21 2021-08-24 삼성전자주식회사 유기 광전 소자 및 이를 포함하는 이미지 센서와 전자 장치
CN104461161B (zh) * 2014-12-29 2018-02-06 京东方科技集团股份有限公司 触控基板以及触控装置
KR102410028B1 (ko) * 2015-06-24 2022-06-15 삼성전자주식회사 이미지 센서 및 이를 포함하는 전자 장치
JP7361469B2 (ja) 2015-07-14 2023-10-16 ドース スマート イメージング コーポレーション デジタル撮像システムにおける放射線検出のための装置
US10644077B1 (en) * 2015-10-28 2020-05-05 Apple Inc. Display with array of light-transmitting windows
KR102491497B1 (ko) * 2015-11-30 2023-01-20 삼성전자주식회사 이미지 센서 및 이를 포함하는 전자 장치
US10236461B2 (en) * 2016-05-20 2019-03-19 Samsung Electronics Co., Ltd. Organic photoelectronic device and image sensor
KR102589636B1 (ko) * 2016-08-05 2023-10-17 삼성전자주식회사 지문 센서를 포함하는 전자 장치
KR102679068B1 (ko) * 2016-08-23 2024-07-02 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치
KR102636734B1 (ko) 2016-09-07 2024-02-14 삼성디스플레이 주식회사 유기발광 표시장치
KR20180033380A (ko) * 2016-09-23 2018-04-03 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치 및 이의 제조 방법
KR102612436B1 (ko) * 2016-10-24 2023-12-08 삼성전자주식회사 광전 소자, 이미지 센서 및 전자 장치
KR20180051692A (ko) * 2016-11-07 2018-05-17 삼성디스플레이 주식회사 지문 센서, 표시 장치 및 표시 장치의 제조 방법
CN108121939A (zh) * 2016-11-28 2018-06-05 南昌欧菲生物识别技术有限公司 有机发光二极管显示屏指纹识别装置及电子设备
JP2018116108A (ja) * 2017-01-17 2018-07-26 株式会社ジャパンディスプレイ 表示装置
CN107230698B (zh) * 2017-05-27 2019-09-03 上海天马微电子有限公司 一种显示面板及显示装置
US10789448B2 (en) 2017-08-23 2020-09-29 Electronics And Telecommunications Research Institute Organic electronic device and method of fabricating the same
CN108269503A (zh) * 2018-03-26 2018-07-10 上海天马微电子有限公司 一种显示面板及显示装置
CN110232356B (zh) * 2018-09-21 2022-04-15 神盾股份有限公司 光学式指纹辨识器及其指纹辨识方法
US10838556B2 (en) * 2019-04-05 2020-11-17 Apple Inc. Sensing system for detection of light incident to a light emitting layer of an electronic device display

Also Published As

Publication number Publication date
US20200364431A1 (en) 2020-11-19
US11625941B2 (en) 2023-04-11
US11151349B2 (en) 2021-10-19
CN111952397B (zh) 2024-02-27
JP2020187752A (ja) 2020-11-19
US20220036028A1 (en) 2022-02-03
JP7510276B2 (ja) 2024-07-03
EP3739509A1 (en) 2020-11-18
CN111952397A (zh) 2020-11-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10386956B2 (en) Organic light-emitting display panel and organic light-emitting display device having built-in touchscreen
US20240203999A1 (en) Display Device
US7948179B2 (en) Organic electroluminescence device having input function and electronic apparatus
KR102162912B1 (ko) 터치패널을 구비한 유기전계 발광장치 및 그 제조방법
US10234979B2 (en) Array substrate, related display panels, and related display apparatus
KR101932126B1 (ko) 터치 타입 유기발광다이오드 표시장치
US20180165494A1 (en) Touch sensor capable of recognizing fingerprints, display device adopting the touch sensor, and electronic device adopting the touch sensor
KR101589272B1 (ko) 터치 센서 인셀 타입 유기전계 발광소자 및 그 제조 방법
US10860159B2 (en) Display substrate, display panel and display device
US11561660B2 (en) Display apparatuses and self-capacitance touch panels thereof
US11600210B2 (en) In-cell touch organic light-emitting diode display device and test method thereof
CN110767826B (zh) 显示面板和显示终端
US11625941B2 (en) Fingerprint sensors and fingerprint sensor arrays and devices
CN111627963A (zh) 一种像素单元及显示面板
CN110246863B (zh) 与触控感测器整合的电致发光显示器及其制造方法
US10700144B2 (en) Organic light emitting display device including touch sensor
US20240188372A1 (en) Display panel, manufacturing method and display device
WO2023273388A1 (zh) 触控基板、显示面板及电子设备
US20240237451A1 (en) Display device
EP4102589A1 (en) Display device and method of manufacturing the same
US20220416200A1 (en) Display device
US20230180514A1 (en) Display panel and electronic device including the same
KR20240055919A (ko) 표시 장치
KR20220001837A (ko) 표시 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right