KR20220132729A - 표시 장치 - Google Patents

표시 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20220132729A
KR20220132729A KR1020210037544A KR20210037544A KR20220132729A KR 20220132729 A KR20220132729 A KR 20220132729A KR 1020210037544 A KR1020210037544 A KR 1020210037544A KR 20210037544 A KR20210037544 A KR 20210037544A KR 20220132729 A KR20220132729 A KR 20220132729A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
region
sub
light
opening
Prior art date
Application number
KR1020210037544A
Other languages
English (en)
Inventor
김기범
임재익
양태훈
이대영
조성민
최범락
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 KR1020210037544A priority Critical patent/KR20220132729A/ko
Priority to CN202111420795.8A priority patent/CN115117115A/zh
Priority to US17/536,168 priority patent/US20220309267A1/en
Publication of KR20220132729A publication Critical patent/KR20220132729A/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H01L51/5284—
    • 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
    • H01L27/322—
    • H01L27/3227—
    • H01L27/3246—
    • H01L27/3258—
    • H01L51/5237—
    • 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
    • H10K59/10—OLED displays
    • H10K59/12—Active-matrix OLED [AMOLED] displays
    • H10K59/122—Pixel-defining structures or layers, e.g. banks
    • 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
    • H10K59/10—OLED displays
    • H10K59/12—Active-matrix OLED [AMOLED] displays
    • H10K59/124—Insulating layers formed between TFT elements and OLED elements
    • 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
    • H10K59/10—OLED displays
    • H10K59/12—Active-matrix OLED [AMOLED] displays
    • H10K59/131—Interconnections, e.g. wiring lines or terminals
    • 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
    • H10K59/30—Devices specially adapted for multicolour light emission
    • H10K59/38—Devices specially adapted for multicolour light emission comprising colour filters or colour changing media [CCM]
    • 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
    • H10K59/60—OLEDs integrated with inorganic light-sensitive elements, e.g. with inorganic solar cells or inorganic photodiodes
    • 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
    • H10K59/60—OLEDs integrated with inorganic light-sensitive elements, e.g. with inorganic solar cells or inorganic photodiodes
    • H10K59/65—OLEDs integrated with inorganic image sensors
    • 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
    • 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
    • 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
    • H10K59/87—Passivation; Containers; Encapsulations

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)

Abstract

본 발명의 표시 장치는, 광 센서들을 포함하는 센서층, 센서층 상에 배치되며, 제1 영역과 제2 영역을 포함하는 센싱 영역을 구비하는 기판, 기판 상에 배치되며, 제1 영역 상에 중첩하는 적어도 하나의 화소를 포함하는 화소층, 및 화소층 상에 배치되며, 블랙 매트릭스를 포함하는 반사 방지층을 포함한다. 블랙 매트릭스는 제1 영역과 중첩하는 제1 개구부 및 제2 영역과 중첩하는 제2 개구부를 포함한다.

Description

표시 장치{DISPLAY DEVICE}
본 발명은 표시 장치에 관한 것이다.
최근, 스마트 폰이나 태블릿 PC 등과 같은 표시 장치가 다방면으로 활용되면서, 사용자의 지문 등을 이용한 생체 정보 인증 방식이 폭 넓게 이용되고 있다. 지문 센싱 기능을 제공하기 위하여, 지문 센서가 표시 장치에 내장되거나 부착되는 형태로 제공될 수 있다.
광 감지 방식의 지문 센서는 광원과 광 센서를 구비할 수 있다. 광 센서는 사용자의 지문에 의해 발생하는 반사광 등을 수신하여 지문 정보를 획득할 수 있다.
본 발명의 일 목적은 광 감지 방식의 지문 센서를 포함하는 표시 장치에서, 외광 반사에 따른 휘도 저하를 방지함과 동시에 표시 패널의 두께를 최소화할 수 있는 표시 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 실시예들에 의한 표시 장치는, 광 센서들을 포함하는 센서층, 상기 센서층 상에 배치되며, 제1 영역과 제2 영역을 포함하는 센싱 영역을 구비하는 기판, 상기 기판 상에 배치되며, 상기 제1 영역 상에 중첩하는 적어도 하나의 화소를 포함하는 화소층, 및 상기 화소층 상에 배치되며, 블랙 매트릭스를 포함하는 반사 방지층을 포함할 수 있다. 상기 블랙 매트릭스는 상기 제1 영역과 중첩하는 제1 개구부 및 상기 제2 영역과 중첩하는 제2 개구부를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 적어도 하나의 화소는, 제1 색광을 방출하는 제1 화소 및 제2 화소, 제2 색광을 방출하는 제3 화소, 및 제3 색광을 방출하는 제4 화소를 포함할 수 있다. 상기 제1 영역은, 상기 제1 화소와 중첩하는 제1 서브 영역, 상기 제2 화소와 중첩하는 제2 서브 영역, 상기 제3 화소와 중첩하는 제3 서브 영역, 및 상기 제4 화소와 중첩하는 제4 서브 영역을 포함하고, 상기 제1 내지 제4 서브 영역들은 서로 이격할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 개구부는, 상기 제1 서브 영역에 중첩하는 제1 서브 개구부, 상기 제2 서브 영역에 중첩하는 제2 서브 개구부, 상기 제3 서브 영역에 중첩하는 제3 서브 개구부, 및 상기 제4 서브 영역에 중첩하는 제4 서브 개구부를 포함할 수 있다. 상기 제1 서브 개구부, 상기 제2 서브 개구부, 및 상기 제2 개구부는 일체로 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 반사 방지층은, 상기 블랙 매트릭스 상에 배치되는 컬러 필터를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 컬러 필터는, 상기 제1 화소 및 상기 제2 화소와 중첩하는 제1 컬러 필터, 상기 제3 화소와 중첩하는 제2 컬러 필터, 및 상기 제4 화소와 중첩하는 제3 컬러 필터를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 컬러 필터는, 상기 제1 서브 영역, 상기 제2 서브 영역 및 상기 제2 영역에 중첩할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 적어도 하나의 화소에서 생성된 광은 상기 제1 개구부를 통해 외부로 방출되며, 외부로부터 입사되는 광은 상기 제2 개구부를 통해 상기 센서층으로 제공될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 화소층은, 상기 제1 영역에 중첩하는 적어도 하나의 트랜지스터 및 상기 적어도 하나의 트랜지스터를 커버하는 절연층을 포함하는 회로 소자층, 및 상기 회로 소자층 상에 배치되며, 상기 제1 영역에 중첩하는 발광층을 포함하는 발광 소자층을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 발광 소자층은, 상기 회로 소자층 상에서 상기 발광층을 둘러싸도록 배치되어 상기 제1 영역을 정의하는 뱅크층을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 뱅크층은, 상기 제1 개구부와 중첩하는 제3 개구부, 및 상기 제2 개구부와 중첩하며, 상기 절연층의 일부를 노출시키는 제4 개구부를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제3 개구부는, 상기 제1 서브 영역에 중첩하는 제5 서브 개구부, 상기 제2 서브 영역에 중첩하는 제6 서브 개구부, 상기 제3 서브 영역에 중첩하는 제7 서브 개구부, 및 상기 제4 서브 영역에 중첩하는 제8 서브 개구부를 포함할 수 있다. 상기 제5 서브 개구부, 상기 제6 서브 개구부, 및 상기 제2 개구부는 일체로 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 뱅크층은 상기 블랙 매트릭스와 중첩할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 뱅크층과 상기 블랙 매트릭스는 동일한 물질을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 표시 장치는, 상기 기판 및 상기 화소층 사이에 배치되고, 복수의 핀홀들을 포함하는 차광층을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 차광층은 외부로부터 입사되는 광들의 일부를 차단하고, 나머지 일부를 상기 핀홀들을 통해 상기 센서층으로 제공할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 회로 소자층은, 상기 센싱 영역 상에 배치되며, 상기 제2 영역과 중첩하는 복수의 투광홀들을 포함하는 어레이층을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 어레이층은 외부로부터 입사되는 광들의 일부를 차단하고, 나머지 일부를 상기 투광홀들을 통해 상기 센서층으로 제공할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 색광은 녹색 광에 대응하고, 상기 제2 색광은 적색 광에 대응하며, 상기 제3 색광은 청색 광에 대응할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 광 센서들은 상기 적어도 하나의 화소에서 출사되어 사용자의 손가락에 의해 반사되는 광을 감지하여 상기 사용자의 지문을 감지할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의한 표시 장치는, 광 센서들을 포함하는 센서층, 상기 센서층 상에 배치되며, 제1 영역과 제2 영역을 포함하는 센싱 영역을 구비하는 기판, 상기 기판 상에 배치되며, 상기 제1 영역 상에 중첩하는 적어도 하나의 트랜지스터 및 상기 적어도 하나의 트랜지스터를 커버하는 절연층을 포함하는 회로 소자층, 및 상기 회로 소자층 상에 배치되며, 상기 제1 영역에 중첩하는 발광층 및 상기 발광층을 둘러싸도록 배치되어 상기 제1 영역을 정의하는 뱅크층을 포함하는 발광 소자층을 포함할 수 있다. 상기 뱅크층은, 상기 제1 영역과 중첩하는 제3 개구부 및 상기 제2 영역과 중첩하는 제4 개구부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의한 광 감지 방식의 지문 센서를 포함하는 표시 장치는, 외광 반사를 차단하기 위한 반사 방지층을 포함함으로써, 상대적으로 두꺼운 두께를 갖는 편광층이 생략될 수 있다. 이에 따라, 표시 패널의 두께가 최소화될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 의한 표시 장치는 발광 소자층에 포함되는 뱅크층과 반사 방지층에 포함되는 블랙 매트릭스 상에 핀홀과 중첩되는 개구부를 형성함으로써, 사용자의 손가락에 의해 반사된 반사광이 센서층으로 진행할 수 있도록 광학적 통로를 제공할 수 있다.
다만, 본 발명의 효과는 상술한 효과에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치를 개략적으로 나타낸 도면들이다.
도 3a 내지 도 3e는 화소들 및 광 센서들의 배치 구조에 대한 다양한 실시예들을 나타내는 평면도들이다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치의 개략적인 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차광층을 나타내는 평면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 표시 패널의 개략적인 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 블랙 매트릭스의 일부를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 뱅크층의 일부를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 컬러 필터의 일부를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 개략적인 단면도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 개략적인 단면도이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 개략적인 단면도이다.
도 13 내지 도 15는 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치에 있어서 인접한 핀홀들 사이의 간격을 설명하기 위한 도면들이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결된다"고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 연결되어 있는 경우도 포함한다.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 또한, 본 명세서에 있어서, 어느 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 상(on)에 형성되었다고 할 경우, 상기 형성된 방향은 상부 방향만 한정되지 않으며 측면이나 하부 방향으로 형성된 것을 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 보다 상세하게 설명한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치를 개략적으로 나타낸 도면들이다. 보다 구체적으로, 도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치(10)에 구비되는 표시 패널(100)과, 표시 패널(100)을 구동하기 위한 구동 회로(200)를 개략적으로 도시한 도면들이다. 편의상, 도 1 및 도 2에서는 표시 패널(100)과 구동 회로(200)를 분리하여 도시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 보다 구체적으로, 구동 회로의 전부 또는 일부는 표시 패널(100) 상에 일체로 구현될 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 표시 장치(10)는 표시 패널(100)과 표시 패널(100)을 구동하기 위한 구동 회로(200)를 포함할 수 있다.
표시 패널(100)은 표시 영역(AA) 및 비표시 영역(NA)을 포함할 수 있다. 표시 영역(AA)은 다수의 화소(PX)들이 제공되는 영역으로서, 활성 영역(Active Area)으로 명명될 수 있다. 실시예들에 따라, 화소(PX)들 각각은 적어도 하나의 발광 소자를 포함할 수 있다. 표시 장치(10)는 외부에서 입력되는 영상 데이터에 대응하여 화소(PX)들을 구동함으로써 표시 영역(AA)에 영상을 표시할 수 있다. 표시 영역(AA)은 제1 방향축(즉, 제1 방향(DR1)으로 연장하는 축) 및 제2 방향축(즉, 제2 방향(DR2)으로 연장하는 축)이 정의하는 면과 평행할 수 있다. 표시면의 법선 방향, 즉, 표시 장치(10)의 두께 방향은 제3 방향(DR3)으로 정의될 수 있다.
이하에서 설명되는 표시 장치(10)의 각 부재들 또는 유닛들의 전면(또는, 상면)과 배면(또는, 하면)은 제3 방향(DR3)을 따라 구분될 수 있다. 그러나, 본 실시예에서 도시된 제1 내지 제3 방향들(DR1, DR2, DR3)은 예시에 불과하고 제1 내지 제3 방향들(DR1, DR2, DR3)은 상대적인 개념으로서 다른 방향들로 변환될 수 있다. 이하, 제1 내지 제3 방향들(DR1, DR2, DR3)은 동일한 도면 부호를 참조한다.
본 발명의 다양한 실시예에서, 표시 영역(AA)은 센싱 영역(SA)을 포함할 수 있다. 센싱 영역(SA)은 표시 영역(AA)에 제공되는 화소(PX) 중 적어도 일부의 화소(PX)들을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 도 1에 도시된 바와 같이, 표시 영역(AA) 중 적어도 일부가 센싱 영역(SA)으로 설정될 수 있다. 다른 실시예에서, 도 2에 도시된 바와 같이 표시 영역(AA)의 전체가 센싱 영역(SA)으로 설정될 수도 있다.
한편, 도 1에서는 표시 영역(AA) 상에 하나의 센싱 영역(SA)만이 형성되는 예가 도시되어 있으나, 본 발명의 기술적 사상은 이로써 한정되지 않는다. 예를 들어, 표시 영역(AA) 상에는 규칙적으로 또는 불규칙적으로 배열된 복수 개의 센싱 영역(SA)들이 형성될 수 있다. 이 경우, 복수 개의 센싱 영역(SA)들은 동일하거나 상이한 면적 및 형태를 가질 수 있다.
또한, 도 1에서는 센싱 영역(SA)이 표시 영역(AA)의 적어도 일부에 형성되는 예가 도시되어 있으나, 본 발명의 기술적 사상은 이로써 한정되지 않는다. 예를 들어, 표시 영역(AA)과 센싱 영역(SA)은 적어도 일부 영역에서만 중첩되도록 마련될 수도 있다.
비표시 영역(NA)은 표시 영역(AA)의 주변에 배치되는 영역으로서, 비활성 영역(Non-active Area)으로 명명될 수 있다. 실시예들에 따라, 비표시 영역(NA)은 표시 패널(100) 상에서 표시 영역(AA)을 제외한 나머지 영역을 포괄적으로 의미할 수 있다.
일 실시예에서, 비표시 영역(NA)은 배선 영역, 패드 영역 및 각종 더미 영역 등을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 표시 장치(10)는 센싱 영역(SA)에 제공되는 다수의 광 센서(PHS)들을 더 포함할 수 있다. 광 센서(PHS)들은 광원에서 출사된 광이 사용자 손가락에 의해 반사되는 것을 감지하고, 반사광을 분석하여 사용자의 지문을 감지할 수 있다. 이하에서는, 광 센서(PHS)들이 지문 감지 용도로 사용되는 것을 예로 들어 본 발명을 설명하지만, 광 센서(PHS)들은 터치 센서나 스캐너 등과 같이 다양한 기능을 수행하기 위한 용도로 사용될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에서, 광 센서(PHS)들은 센싱 영역(SA) 상에 배치될 수 있다. 이때, 광 센서(PHS)들은 센싱 영역(SA) 상에 제공되는 화소(PX)들 중 적어도 일부 또는 전체와 중첩되거나, 화소(PX)들의 주변에 배치될 수 있다. 예를 들어, 광 센서(PHS)들 중 적어도 일부 또는 전부는 화소(PX)들 사이에 제공될 수 있다. 광 센서(PHS)와 화소(PX) 사이의 배치 관계에 대해서는 도 3a 내지 도 3e를 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.
광 센서(PHS)들이 화소(PX)들에 인접하게 배치되는 경우, 광 센서(PHS)들은 센싱 영역(SA) 또는 그 주변에 배치된 적어도 하나의 화소(PX)에 마련된 발광 소자를 광원으로 사용할 수 있다. 이 경우, 광 센서(PHS)들은 센싱 영역(SA)의 화소(PX)들, 특히 화소(PX)들에 마련된 발광 소자들과 함께 광 감지 방식의 지문 센서를 구성할 수 있다. 이와 같이, 별도의 외부 광원 없이 화소(PX)들을 광원으로 이용하여 지문 센서 내장형 표시 장치를 구성할 경우, 광 감지 방식의 지문 센서 및 이를 구비한 표시 장치의 모듈 두께가 감소되고, 제조 비용이 절감될 수 있다.
일 실시예에서, 광 센서(PHS)들은 표시 패널(100)의 양면 중, 영상이 표시되는 일면(예를 들어, 전면)에 대향되는 타면(예를 들어, 배면)에 배치될 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 광 센서(PHS)들은 표시 패널(100)의 양면 중 영상이 표시되는 일면에 배치될 수도 있다.
구동 회로(200)는 표시 패널(100)을 구동시킬 수 있다. 예를 들어, 구동 회로(200)는 표시 패널(100)로 영상 데이터에 대응하는 데이터 신호를 출력하거나, 광 센서(PHS)를 위한 구동 신호를 출력하고 광 센서(PHS)로부터 수신되는 센싱 신호를 수신할 수 있다. 센싱 신호를 수신한 구동 회로(200)는 센싱 신호를 이용하여 사용자의 지문 형태를 검출할 수 있다.
일 실시예에서, 구동 회로(200)는 패널 구동부(210) 및 지문 검출부(220)를 포함할 수 있다. 편의상, 도 1 및 도 2에서는 패널 구동부(210)와 지문 검출부(220)를 분리하여 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 지문 검출부(220)의 적어도 일부는 패널 구동부(210)와 함께 집적되거나, 패널 구동부(210)와 연동하여 동작할 수 있다.
패널 구동부(210)는 표시 영역(AA)의 화소(PX)들을 순차적으로 주사(scan)하면서 화소(PX)들로 영상 데이터에 대응하는 데이터 신호를 공급할 수 있다. 이에 따라, 표시 패널(100)은 영상 데이터에 대응하는 영상을 표시할 수 있다.
일 실시예에서, 패널 구동부(210)는 화소(PX)들로 지문 센싱을 위한 구동 신호를 공급할 수 있다. 이러한 구동 신호는 화소(PX)들이 발광하여 광 센서(PHS)를 위한 광원으로서 동작하도록 하기 위해 제공될 수 있다. 이 경우, 지문 센싱을 위한 구동 신호는, 표시 패널(100) 내의 특정 영역에 마련되는 화소(PX)들, 예를 들어, 센싱 영역(SA)에 마련되는 화소(PX)들로 제공될 수 있다.
지문 센싱을 위한 구동 신호는 지문 검출부(220)에 의하여 제공될 수 있다. 지문 검출부(220)는 광 센서(PHS)들을 구동하기 위한 구동 신호를 광 센서(PHS)들로 전달하고, 광 센서(PHS)들로부터 수신되는 센싱 신호에 기초하여 사용자 지문을 검출할 수 있다.
도 3a 내지 도 3e는 화소들 및 광 센서들의 배치 구조에 대한 다양한 실시예들을 나타내는 평면도들이다. 도 3a 내지 도 3e는 센싱 영역(SA)에 마련되는 적어도 하나의 화소(PX)들 및 광 센서(PHS) 사이의 상대적인 크기, 해상도 및 배치 관계에 관한 서로 다른 실시예들을 나타낸다.
도 3a를 참조하면, 센싱 영역(SA) 내에서 광 센서(PHS)들은 화소(PX)들과 동일한 해상도(밀도)로 배치될 수 있다. 즉, 센싱 영역(SA) 내에 화소(PX)들과 동일한 개수의 광 센서(PHS)들이 배치될 수 있다. 이 경우, 화소(PX)들과 광 센서(PHS)들은 1:1로 쌍을 이루도록 배치될 수 있다. 도 3a의 실시예에서, 화소(PX)들과 광 센서(PHS)들은 서로 중첩되도록 배치되는 것으로 도시되나, 다른 실시예에서, 화소(PX)들과 광 센서(PHS)들은 서로 중첩되지 않거나 일 영역만이 중첩되도록 배치될 수도 있다.
한편, 도 3a의 실시예에서, 광 센서(PHS)들은 화소(PX)들보다 작은 크기를 갖는 것으로 도시되나, 본 발명의 기술적 사상은 이로써 한정되지 않는다. 예를 들어, 광 센서(PHS)들은 화소(PX)들과 동일하거나 화소(PX)들보다 큰 크기를 가질 수 있다. 이와 같은 실시예가 도 3c 및 도 3d에 도시된다.
도 3b 내지 도 3e를 참조하면, 센싱 영역(SA)에서 광 센서(PHS)들은 화소(PX)들보다 더 낮은 해상도로 배치될 수 있다. 즉, 센싱 영역(SA) 내에서 화소(PX)들보다 적은 개수의 광 센서(PHS)들이 배치될 수 있다. 도 3b 내지 도 3e에서는 네 개의 화소(PX)들 당 하나의 광 센서(PHS)가 배치되는 예가 도시되어 있으나, 본 발명은 이로써 한정되지 않는다.
이러한 실시예에서, 광 센서(PHS)들은 도 3b 및 도 3e에 도시된 것처럼 화소(PX)들보다 작은 크기를 갖거나, 도 3c 및 도 3d에 도시된 것처럼 화소(PX)들보다 큰 크기를 가질 수 있다.
광 센서(PHS)들이 화소(PX)들보다 낮은 해상도로 배치될 때, 광 센서(PHS)들 중 일부 또는 전부가 화소(PX)와 중첩되도록 배치될 수 있다. 즉, 광 센서(PHS)들은 도 3b 및 도 3c에 도시된 것처럼 화소(PX)들 중 일부와 부분적으로 중첩될 수 있다.
또는, 광 센서(PHS)들은 도 3d에 도시된 것처럼 화소(PX)들 사이에 배치되어 화소(PX)들과 부분적으로 중첩될 수 있다. 이러한 실시예에서, 광 센서(PHS)들은 도 3d에 도시된 것처럼 화소(PX)들보다 큰 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 광 센서(PHS)들은 적어도 하나의 화소(PX)를 커버할 수 있을 정도의 크기를 가질 수 있다.
또는, 광 센서(PHS)들은 도 3e에 도시된 것처럼 화소(PX)들과 중첩되지 않을 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에서, 화소(PX)들 및 광 센서(PHS)들 사이의 배치 구조는 상술한 것으로 한정되지 않는다. 즉, 센싱 영역(SA) 내에서 화소(PX)들 및 광 센서(PHS)들의 형상, 배열, 상대적 크기, 개수, 해상도 등은 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양하게 변형될 수 있다. 예를 들어, 도 3a 내지 도 3e에서 도시한 실시예들과 다르게, 센싱 영역(SA)에서 광 센서(PHS)들은 화소(PX)들보다 더 큰 해상도(밀도)로 배치될 수 있다. 즉, 센싱 영역(SA) 내에서 화소(PX)들보다 많은 개수의 광 센서(PHS)들이 배치될 수 있다.
또한, 다양한 실시예에서, 화소(PX)들과 광 센서(PHS)들은 도 3a 내지 도 3e의 실시예들 중 하나 이상이 조합된 형태로 배치될 수 있다.
또한, 도 3a 내지 도 3e에서는 광 센서(PHS)들이 센싱 영역(SA) 내에서 규칙적으로 배열된 예가 도시되나, 본 발명의 기술적 사상은 이로써 한정되지 않으며, 다른 실시예들에서 광 센서(PHS)들은 센싱 영역(SA) 내에서 불규칙적으로 배치될 수도 있다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치의 개략적인 단면도이다. 특히, 도 4는 도 1 및 도 2에 도시된 표시 장치(10)의 센싱 영역(SA)에서의 단면도를 도시한다.
도 1, 도 2, 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치(10)의 센싱 영역(SA)은 표시 패널(100)과 표시 패널(100)의 일면(예를 들어, 하면)에 배치된 센서층(PSL)을 포함할 수 있다. 또한, 표시 장치(10)는 기판(SUB), 기판(SUB)의 일면(예를 들어, 상면) 상에 제3 방향(DR3)을 따라 순차적으로 배치되는 회로 소자층(BPL), 발광 소자층(LDL), 제1 보호층(PTL1), 반사 방지층(RFL), 제1 점착층(ADL1) 및 윈도우(WIN)를 포함할 수 있다. 또한, 표시 장치(10)는 기판(SUB)과 센서층(PSL) 사이에서 제3 방향(DR3)의 반대 방향을 따라 순차적으로 배치되는 제2 점착층(ADL2), 제2 보호층(PTL2)을 더 포함할 수도 있다. 여기서, 회로 소자층(BPL)과 발광 소자층(LDL)은 화소층(PXL)을 구성할 수 있다.
기판(SUB)은 표시 패널(100)의 베이스 기재로서, 실질적으로 투명한 투광성 기판일 수 있다. 기판(SUB)은, 유리 또는 강화 유리를 포함한 경성 기판(rigid substrate), 또는 플라스틱 재질의 가요성 기판(flexible substrate)일 수 있다. 다만, 기판(SUB)의 재질이 이에 한정되지는 않으며, 기판(SUB)은 다양한 물질로 구성될 수 있다.
기판(SUB)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같은 표시 영역(AA) 및 비표시 영역(NA)을 포함할 수 있다. 또한, 표시 영역(AA)은 각각의 화소(PX)가 배치 및/또는 형성되는 복수의 화소 영역(PXA)들을 포함할 수 있다.
화소층(PXL)은 기판(SUB) 상에 배치될 수 있으며, 회로 소자층(BPL) 및 발광 소자층(LDL)을 포함할 수 있다.
회로 소자층(BPL)은 기판(SUB) 상에 배치되며, 적어도 하나의 도전층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 회로 소자층(BPL)은 화소(PX)들의 화소 회로를 구성하는 복수의 회로 소자들과, 화소(PX)들을 구동하기 위한 각종 전원 및 신호를 공급하기 위한 배선들을 포함할 수 있다. 이 경우, 회로 소자층(BPL)은 적어도 하나의 트랜지스터 및 커패시터 등과 같은 각종 회로 소자들과, 이에 연결되는 배선들을 구성하기 위한 복수의 도전층들을 포함할 수 있다. 또한, 회로 소자층(BPL)은 복수의 도전층들 사이에 제공된 적어도 하나의 절연층을 포함할 수 있다. 또한, 회로 소자층(BPL)은 기판(SUB)의 비표시 영역(NDA)에 배치되어 화소(PX)들에 연결된 배선들에 대응하는 전원 및 신호를 공급하는 배선부를 포함할 수 있다.
발광 소자층(LDL)은 회로 소자층(BPL) 상에 배치될 수 있다. 발광 소자층(LDL)은, 컨택홀 등을 통해 회로 소자층(BPL)의 회로 소자들 및/또는 배선들에 연결되는 복수의 발광 소자(LD)들을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 복수의 발광 소자(LD)들은 각각의 화소 영역(PXA)에 적어도 하나가 배치될 수 있다.
발광 소자(LD)들은 서로 다른 색의 광들을 방출할 수 있다. 일 실시예로, 발광 소자(LD)들은 적색 광을 방출하는 적색 발광 소자, 녹색 광을 방출하는 녹색 발광 소자, 및 청색 광을 방출하는 청색 발광 소자를 포함할 수 있다. 다른 실시예로, 발광 소자(LD)들은 황색(yellow) 광을 방출하는 황색 발광 소자, 시안색(cyan) 광을 방출하는 시안색 발광 소자, 및 마젠타색(magenta) 광을 방출하는 마젠타색 발광 소자를 포함할 수도 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니고, 발광 소자(LD)들은 서로 동일한 색의 광을 방출할 수도 있다.
발광 소자(LD)는 유기 발광 다이오드(organic light emitting diode)로 선택될 수 있다. 또한, 발광 소자(LD)는 마이크로 LED(light emitting diode), 양자점 발광 다이오드(quantum dot light emitting diode)와 같은 무기 발광 다이오드(inorganic light emitting diode)로 선택될 수 있다. 또한, 발광 소자(LD)는 유기물과 무기물이 복합적으로 구성된 소자일 수도 있다. 이하에서는, 설명의 편의상, 발광 소자(LD)가 유기 발광 다이오드인 것을 기준으로 설명하기로 한다.
일 실시예에서, 화소(PX)는 단일(single) 발광 소자(LD)를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서 화소(PX)는 상호 직렬, 병렬, 또는 직병렬로 연결된 복수의 발광 소자(LD)들을 포함할 수 있다.
제1 보호층(PTL1)은 표시 영역(AA)을 커버하도록 발광 소자층(LDL) 상에 배치될 수 있다. 제1 보호층(PTL1)은 밀봉 부재를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 보호층(PTL1)은 적어도 하나의 무기막과 적어도 하나의 유기막을 포함하는 박막 봉지층(thin film encapsulation: TFE)과 같은 밀봉 부재를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 제1 보호층(PTL1)은 무기막/유기막/무기막의 3층 구조로 형성된 박막 봉지층을 포함할 수 있다. 다른 예로, 제1 보호층(PTL1)은 봉지 기판(예를 들어, 유리 기판)과 같은 밀봉 부재를 포함할 수 있다. 또한, 제1 보호층(PTL1)은 밀봉 부재 외에도 보호 필름 등을 더 포함할 수 있다. 이를 통해, 외부로부터의 수분이나 산소 등이 표시 패널(100) 내부로 침투하게 되는 경로가 형성되는 것이 방지되거나 최소화될 수 있다.
반사 방지층(RFL)은 제1 보호층(PTL1) 상에 배치될 수 있다. 실시예들에 따라, 반사 방지층(RFL)은 블랙 매트릭스들 및 컬러 필터들을 포함할 수 있다. 블랙 매트릭스는 외부로부터 유입되는 빛을 흡수 또는 차단하고, 컬러 필터는 발광 소자층(LDL)으로부터 방출되는 광을 파장 또는 색상에 따라 선택적으로 통과시킬 수 있다. 제1 보호층(PTL1) 상에 블랙 매트릭스와 컬러 필터가 배치되는 경우, 일반적으로 약 100㎛ 정도의 두께를 갖는 편광층 없이도 외광 반사를 충분히 방지할 수 있다. 또한, 편광층에 비해 높은 투과율을 갖기 때문에, 콘트라스트 및 광효율이 향상될 수 있다.
일 실시에에서, 블랙 매트릭스는 후술하는 차광층(PHL)의 핀홀(PIH)과 중첩하는 개구부를 포함할 수 있다. 이에 따라, 사용자의 손가락에 의해 반사된 반사광이 센서층(PSL)으로 진행하는 광학적 통로가 제공된다.
반사 방지층(RFL)에 포함되는 블랙 매트릭스 및 컬러 필터에 대한 구조 및/또는 배치 등에 대해서는 도 6 내지 도 9를 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.
제1 점착층(ADL1)은 반사 방지층(RFL)과 윈도우(WIN)의 사이에 배치되어 반사 방지층(RFL)과 윈도우(WIN)를 결합시킬 수 있다. 제1 점착층(ADL1)은 OCA(optical clear adhesive)와 같은 투명 접착제를 포함할 수 있으며, 이외에 다양한 접착 물질을 포함할 수 있다.
윈도우(WIN)는 표시 패널(100)을 포함하는 표시 장치(10)의 모듈 최상단에 배치되는 보호 부재로서, 실질적으로 투명한 투광성 기판일 수 있다. 이러한 윈도우(WIN)는 유리 기판, 플라스틱 필름, 플라스틱 기판으로부터 선택된 다층 구조를 가질 수 있다. 윈도우(WIN)는 경성 또는 가요성의 기재를 포함할 수 있으며, 투명한 투광성 소재라면 윈도우(WIN)의 구성 물질이 특별히 한정되지는 않는다.
제2 보호층(PTL2)은 기판(SUB)의 다른 일면(예를 들어, 하면) 상에 배치될 수 있다. 제2 보호층(PTL2)은 제2 점착층(ADL2)에 의해 기판(SUB)에 결합될 수 있다.
제2 점착층(ADL2)은 기판(SUB)과 제2 보호층(PTL2)을 견고하게 결합(또는 부착)할 수 있다. 제2 점착층(ADL2)은 OCA와 같은 투명 접착제를 포함할 수 있다. 제2 점착층(ADL2)은 접착면과 접착시키기 위한 압력이 가해질 때 접착 물질이 작용하는 감압 접착제(PSA: Pressure Sensitive Adhesive)를 포함할 수 있다. 제2 점착층(ADL2)이 감압 접착제를 포함하는 경우, 상온에서 별도의 열 처리나 UV 처리 없이 압력만으로 접착면에 부착될 수 있다.
일 실시예에서, 제2 점착층(ADL2)은 특정 광을 흡수하는 물질을 포함하거나 상기 특정 광을 차단하는 물질을 포함할 수 있다. 일 예로, 제2 점착층(ADL2)은 높은 에너지 밀도를 갖는 적외선을 흡수하는 적외선 흡수 물질을 포함하거나 상기 적외선을 차단하는 적외선 차단 물질을 포함할 수 있다.
적외선 흡수 물질은, 예를 들어 ATO(Antimon-Tin Oxide), ITO(Indium Tin Oxide), 텅스텐 산화물, 카본 블랙 등을 포함하는 무기계 산화물, Ag 등의 금속을 포함할 수 있다. 무기계 산화물의 경우, 가시광선 영역의 광을 선택적으로 투과하며 적외선을 흡수할 수 있다. 또한, 적외선 흡수 물질은, 일 예로, 유기계 염료를 포함할 수 있다.
적외선 차단 물질은, 일 예로, 붕산염 혼합물, 탄산염 혼합물, 반토 혼합물, 질산염 혼합물, 아질산염 혼합물, 리튬 붕산염과 나트륨 붕산염, 칼륨 붕산염, 마그네슘 붕산염, 칼슘 붕산염, 스트론튬 붕산염, 바륨 붕산염, 나트륨 붕산염, Na2B4Ox, 코레마나이트(colemanite), 리튬 탄산염, 탄산나트륨, 탄산칼륨, 칼슘 탄산염, 방해석, CaCO3, 백운석 및 마그네사이트(magnesite) 중에 선택된 어느 하나 이상일 수 있다. 또한, 적외선 차단 물질은, 니켈디티올계, 디티올계 금속 착체 화합물, 시아닌계, 스크와리움계, 크로코니움계, 디이모늄계, 아미늄계, 암모늄계, 프탈로시아닌계, 나프탈로시아닌계 및 아미늄계, 안트라퀴논계, 나프토퀴논계, 고분자 축합 아조계 피롤, 폴리메틴계 및 프로피린계로부터 선택되는 1종 이상의 염료 중에 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다.
사용자의 손이 표시 장치(10)의 표시면(일 예로, 영상이 표시되는 일 면)에 안착되면(또는, 위치하면), 표시 장치(10)는 후술되는 광 센서(PHS)들을 통하여 사용자의 지문을 감지하는 기능을 수행할 수 있다. 사용자의 지문을 감지하는 동안 표시 장치(10)로 외부 광이 유입되면, 외부 광 중 가시광선 영역은 사용자의 손에 의해 차단되지만 적외선은 사용자의 손을 투과하여 광 센서(PHS)들로 입사될 수 있다. 광 센서(PHS)들로 입사되는 적외선은 노이즈로 작용하여 사용자의 손에 의해 반사되는 광의 인지 정확도를 감소시킬 수 있다.
상술한 본 발명의 일 실시예와 같이, 제2 점착층(ADL2)이 적외선 흡수 물질 및/또는 적외선 차단 물질을 포함할 경우 외부 광의 적외선이 사용자의 손을 투과하더라도 제2 점착층(ADL2)에 의해 적외선이 흡수 및/또는 차단되어 광 센서(PHS)들로 입사되지 않아, 지문 인식 정확도가 향상될 수 있다.
제2 보호층(PTL2)은 외부로부터 산소 및 수분 등이 유입되는 것을 차단하며 단일층 또는 다중층의 형태로 제공될 수 있다. 제2 보호층(PTL2)은 필름 형태로 구성되어 표시 패널(100)의 가요성을 더욱 확보할 수 있다. 제2 보호층(PTL2)은 OCA와 같은 투명 접착제를 포함한 다른 접착층(미도시)을 통해 센서층(PSL)과 결합할 수 있다.
일 실시예에서, 제2 보호층(PTL2)의 하부에는 선택적 광 차단 필름이 더 마련될 수도 있다. 선택적 광 차단 필름은 표시 장치(10)로 유입된 외부 광 중 특정 주파수 영역, 예를 들어 적외선을 차단하여 센서층(PSL)의 광 센서(PHS)들로 해당 광이 입사하는 것을 방지할 수 있다. 상기에서는 선택적 광 차단 필름이 제2 보호층(PTL2)의 하부에 더 마련되는 것으로 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 이로써 한정되지 않는다. 즉, 다른 실시예에서, 선택적 광 차단 필름은 센서층(PSL)의 상부에만 배치된다면 표시 장치(10)의 어느 레이어에 제공되더라도 무관하다.
또한, 적외선을 차단하는 구성 요소가 표시 패널(100) 내에 포함되는 경우, 선택적 광 차단 필름은 생략될 수도 있다. 예를 들어, 상술한 바와 같이 제2 점착층(ADL2)이 적외선 흡수 물질 및/또는 적외선 차단 물질을 포함하는 경우, 선택적 광 차단 필름은 생략될 수도 있다. 이와 다르게, 별도의 선택적 광 차단 필름이 표시 장치(10) 내에 배치되는 경우, 상술한 제2 점착층(ADL2)은 적외선 흡수 물질 및/또는 적외선 차단 물질을 포함하지 않을 수 있다.
차광층(PHL)은 발광 소자층(LDL)과 센서층(PSL) 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 차광층(PHL)은 도 4에 도시된 것과 같이 기판(SUB)과 회로 소자층(BPL) 사이에 배치될 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서 차광층(PHL)은 복수 개의 핀홀(PIH)들을 포함할 수 있다. 차광층(PHL)은 외부로부터 입사되는 광, 예를 들어 손가락에서 반사되는 반사광의 일부를 차단하여, 나머지 일부만이 핀홀(PIH)들을 통해 하부 레이어로 도달하도록 할 수 있다.
핀홀(PIH)들의 폭(또는 직경)은 소정 각도 범위의 관측 시야(또는, “시야각”이라고도 함)(field of view; FOV)를 만족하는 광이 각각의 핀홀(PIH)을 투과할 수 있도록 구성될 수 있다.
또한, 핀홀(PIH)들의 폭(또는 직경)은 빛의 회절을 방지할 수 있도록 반사광의 파장의 대략 10배 이상, 예를 들어, 대략 4㎛ 또는 5㎛ 이상으로 설정될 수 있다. 또한, 핀홀(PIH)들의 폭은 이미지 블러(image blur)를 방지하고, 보다 또렷하게 지문의 형태를 감지할 수 있을 정도의 크기로 설정될 수 있다. 예를 들어, 핀홀(PIH)들은 폭은 대략 20㎛ 이하로 설정될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되지는 않으며, 핀홀(PIH)들의 폭은 반사광의 파장 대역 및/또는 모듈의 층별 두께 등에 따라 달라질 수도 있다.
인접한 핀홀(PIH)들 사이의 간격(또는, 피치)은, 차광층(PHL)과 센서층(PSL) 사이의 거리 및 반사광의 파장 범위를 고려하여 설정될 수 있다. 예를 들어, 인접한 핀홀(PIH)들 사이의 간격은 차광층(PHL)과 센서층(PSL) 사이의 간격 및 시야각(FOV)에 의해 결정될 수 있다. 이에 따라, 각각의 광 센서(PHS)에 의해 관측되는 이미지가 서로 중첩되는 것을 방지할 수 있고, 이에 따라 지문 이미지의 블러 현상(blur)을 방지할 수 있다. 인접한 핀홀(PIH)들 사이의 간격을 결정하는 구성에 관해서는 도 13 내지 도 15를 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.
한편, 도 4에서는 차광층(PHL)이 표시 패널(100) 내에 배치되는 것이 도시되어 있으나, 본 발명의 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 차광층(PHL)은 표시 패널(100)과 센서층(PSL) 사이에 배치될 수도 있다.
센서층(PSL)은 표시 패널(100)의 적어도 일 영역과 중첩되도록 표시 패널(100)의 다른 일면(예를 들어, 하면)에 부착될 수 있다. 센서층(PSL)은 적어도 표시 영역(AA)에서 표시 패널(100)과 중첩되도록 배치될 수 있다. 센서층(PSL)은 소정의 해상도 및/또는 간격으로 분산된 복수의 광 센서(PHS)들을 포함할 수 있다. 광 센서(PHS)들 사이의 간격은, 관측 대상물(예를 들어, 지문 영역 등 손가락의 특정 영역)로부터 반사되는 반사광이 이웃한 적어도 두 개의 광 센서(PHS)들로 입사될 수 있도록 조밀하게 설정될 수 있다.
센서층(PSL)의 광 센서(PHS)들은 핀홀(PIH)들을 통과하여 수신되는 반사광에 대응하는 전기적 신호를 센싱 신호로서 출력할 수 있다. 각각의 광 센서(PHS)들로 수신되는 반사광들은 사용자의 손가락에 형성되는 지문의 골(valley)에 의한 것인지 아니면 융선(ridge)에 의한 것인지 여부에 따라 상이한 광 특성(일 예로, 주파수, 파장, 크기 등)을 가질 수 있다. 따라서, 광 센서(PHS)들 각각은 반사광의 광 특성에 대응하여 상이한 전기적 특성을 갖는 센싱 신호를 출력할 수 있다. 광 센서(PHS)들에 의해 출력된 센싱 신호는 원본 이미지로 변환되어 사용자의 지문 식별을 위해 사용될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차광층을 나타내는 평면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 차광층(PHL)은 차광성 마스크(LBM)와, 차광성 마스크(LBM)에 분포된 다수의 핀홀(PIH)들을 포함할 수 있다.
차광성 마스크(LBM)는 차광성 및/또는 흡광성 물질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 차광성 마스크(LBM)는 각각의 핀홀(PIH)이 배치되는 영역에서 국부적으로 개구된 불투명 금속층(도전층)으로 구성될 수 있다. 다만, 차광성 마스크(LBM)의 구성 물질이 금속에 한정되지는 않으며, 차광성 마스크(LBM)는 빛의 투과를 차단할 수 있는 다양한 물질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 차광성 마스크(LBM)는 공지된 블랙 매트릭스 물질로 구성될 수도 있다.
핀홀(PIH)들은 차광성 마스크(LBM)에 분산된 개구부들일 수 있다. 핀홀(PIH)들은 일정 크기 및 간격을 가지도록 차광성 마스크(LBM)에 균일하거나 불규칙한 패턴으로 분산될 수 있다. 또한, 핀홀(PIH)들은 센서층(PSL)에 배치되는 광 센서(PHS)들보다 낮은 해상도로 배치될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되지는 않으며, 핀홀(PIH)들의 크기, 개수, 해상도 및/또는 배열 구조 등은 다양하게 변경될 수 있다.
도 5의 실시예에서, 핀홀(PIH)들은 직사각형으로 도시되지만, 본 발명의 기술적 사상은 이로써 한정되지 않는다. 즉, 다양한 실시예에서, 핀홀(PIH)들은 직사각형, 원형, 타원형, 다각형 등 다양한 형태를 가질 수 있다.
차광층(PHL)은 도 4에 도시된 표시 장치(10)에서, 발광 소자(LD)들이 배치된 발광 소자층(LDL)과 광 센서(PHS)들이 배치된 센서층(PSL)의 사이에 배치될 수 있다. 차광층(PHL)은 일부 광만을 선택적으로 투과시키고 나머지 광에 대한 차단을 수행하기 위한 광학계를 구성할 수 있다.
차광층(PHL)은 앞서 설명한 광 센서(PHS)들과 함께 지문 센서를 구성할 수 있다. 또한, 차광층(PHL)은 표시 패널(100)의 회로 소자층(BPL)과 일체로 구성될 수 있다. 이 경우, 광 감지 방식의 지문 센서 및 이를 구비하는 표시 장치의 모듈 두께를 저감 또는 최소화할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 표시 장치(10)는 발광 소자층(LDL), 센서층(PSL) 및 차광층(PHL)을 포함하는 지문 센서를 구비할 수 있다. 발광 소자층(LDL)은 광 감지 방식 센서의 광원으로도 기능할 수 있는 발광 소자(LD)들을 포함할 수 있다. 센서층(PSL)은 발광 소자층(LDL)으로부터 방출되어 표시 장치(10)의 상부에 위치한 물체(예를 들어, 손가락의 지문 영역)로부터 반사된 반사광을 수광하는 광 센서(PHS)들을 포함할 수 있다. 차광층(PHL)은 발광 소자층(LDL)과 센서층(PSL)의 사이에 배치되어 반사광을 선택적으로 투과시키는 핀홀(PIH)들을 포함할 수 있다.
실시예들에 따라, 지문 센서는, 소정의 관측 시야 각도 범위 내에서 각각의 핀홀(PIH)로 입사되는 반사광의 손실을 줄이기 위하여 표시 패널(100) 등의 내부에 형성되는 광학적 개구 영역을 더 포함할 수 있다. 또한, 지문 센서는 관측 시야를 보다 용이하게 제어할 수 있도록 표시 패널(100)의 내부에 배치되어 광 경로를 제어하기 위한 광 제어층을 포함할 수 있다. 이러한 광 제어층의 다양한 실시예들에 대해서는, 도 10 내지 도 11을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.
한편, 표시 장치(10)는 화소(PX)들의 발광 소자(LD)들을 지문 센서의 광원으로도 활용하지만, 본 발명이 이에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 본 발명의 다른 실시예에 의한 표시 장치는, 지문 감지를 위한 별도의 광원을 구비할 수도 있다.
화소(PX)들로부터 방출된 광 중 일부가 사용자의 손가락에서 반사되어 표시 장치(10)의 각 층에 형성된 광학적 개구 영역 및 핀홀(PIH)들을 통과하여 광 센서(PHS)들로 입사될 수 있다. 이때, 각각 지문의 융(ridge)과 골(valley)에서 반사되는 반사광의 광량 차이 및/또는 파형에 기초하여 사용자의 지문 형태(지문 패턴)가 검출될 수 있다.
도 5에서는 지문 검출을 위한 구조로 핀홀(PIH)들이 포함된 차광층(PHL)에 대해 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 지문 검출을 위한 구조로서, 콜리메이터층(collimator layer)이 이용될 수 있다. 콜리메이터층은 광 센서(PHS)가 손가락에 의해서 반사된 광만을 수신할 수 있도록 광을 필터링할 수 있다. 콜리메이터층은 다수의 개구부(또는, 핀홀) 또는 슬릿이 형성된 구조를 가질 수 있으며, 예를 들어, 다수의 개구부(또는, 핀홀) 또는 슬릿은 콜리메이터층에 입사되는 광 중 600nm 이하의 광만을 통과시킬 수 있도록 형성될 수 있다. 따라서, 콜리메이터층은 손가락에 의해서 반사되어 입사되는 광 이외의 광이 광 센서(PHS)로 입사되는 것을 방지할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 표시 패널의 구체적인 단면도이다. 특히, 도 6은 도 1 및 도 2에 도시된 표시 패널(100)의 센싱 영역(SA)에서의 단면도를 도시한다. 도 6에서, 상술한 적어도 하나의 실시예에서와 유사 또는 동일한 구성에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 4 및 도 6을 참조하면, 표시 패널(100)은 기판(SUB), 기판(SUB)의 일면(예를 들어, 상면) 상에 제3 방향(DR3)을 따라 순차적으로 배치되는 버퍼층(BFL), 회로 소자층(BPL), 발광 소자층(LDL), 제1 보호층(PTL1), 및 반사 방지층(RFL)을 포함할 수 있다.
또한, 도 6의 실시예에 따른 표시 패널(100)은 기판(SUB)과 버퍼층(BFL) 사이에 차광층(PHL)을 더 포함할 수 있다. 차광층(PHL)은 핀홀(PIH)을 포함할 수 있으며, 핀홀(PIH)은 제2 영역(A2)에 중첩할 수 있다. 여기서, 제2 영역(A2)은 사용자의 손가락에 의해 반사된 반사광이 기판(SUB)의 하부면에 배치된 센서층(PSL)으로 진행할 수 있도록 광학적 통로를 제공하는 영역으로 정의될 수 있다.
차광층(PHL) 상에 버퍼층(BFL)이 배치될 수 있다. 버퍼층(BFL)은 화소층(PXL)의 일면(예를 들어, 하면) 상에 배치되어, 불순물 이온이 확산되는 것을 방지하고, 수분의 침투를 방지할 수 있다.
회로 소자층(BPL)은 기판(SUB) 상에(또는, 버퍼층(BFL) 상에) 배치될 수 있다. 회로 소자층(BPL)은 반도체층(ACT)과 제1 도전층(110)을 포함하는 트랜지스터(TR), 제2 도전층(120), 및 절연층들(IL1, IL2, IL3, IL4)을 포함할 수 있다.
기판(SUB) 상에 반도체층(ACT)이 배치될 수 있다.
반도체층(ACT)은 트랜지스터(TR)의 채널을 이룰 수 있다. 예를 들어, 반도체층(ACT)은 채널 영역 및 채널 영역의 양단부의 소스 영역 및 드레인 영역을 포함할 수 있다.
반도체층(ACT)은 다결정 실리콘을 포함할 수 있다. 다결정 실리콘은 비정질 실리콘을 결정화하여 형성될 수 있다. 반도체층(ACT)이 다결정 실리콘으로 이루어지는 경우, 반도체층(ACT)에 이온을 도핑하는 경우, 이온 도핑된 반도체층(ACT)은 도전성을 가질 수 있다.
다른 실시예에서, 반도체층(ACT)은 단결정 실리콘, 저온 다결정 실리콘, 비정질 실리콘이나, 산화물 반도체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 산화물 반도체는 인듐(In), 아연(Zn), 갈륨(Ga), 주석(Sn), 티타늄(Ti), 알루미늄(Al), 하프늄(Hf), 지르코늄(Zr), 마그네슘(Mg) 등을 함유하는 이성분계 화합물(ABx), 삼성분계 화합물(ABxCy), 사성분계 화합물(ABxCyDz)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 반도체층(ACT)은 ITZO(인듐 주석 티타늄 산화물)나 IGZO(인듐 갈륨 주석 산화물)를 포함할 수 있다.
반도체층(ACT) 상에는 제1 절연층(IL1)이 배치될 수 있다. 제1 절연층(IL1)은 기판(SUB)의 전면 상에 배치될 수 있다. 제1 절연층(IL1)은 게이트 절연 기능을 갖는 게이트 절연막일 수 있다. 제1 절연층(IL1)은 실리콘 화합물, 금속 산화물 등을 포함할 수 있다. 예를 들면, 제1 절연층(IL1)은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물, 알루미늄 산화물, 탄탈륨 산화물, 하프늄 산화물, 지르코늄 산화물, 티타늄 산화물 등을 포함할 수 있다. 제1 절연층(IL1)은 단일막 또는 서로 다른 물질의 적층막으로 이루어진 다층막일 수 있다.
제1 절연층(IL1) 상에는 제1 도전층(110)이 배치될 수 있다. 제1 도전층(110)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 마그네슘 (Mg), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리듐(Ir), 크롬(Cr), 칼슘(Ca), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W), 구리(Cu) 가운데 선택된 하나 이상의 금속을 포함할 수 있다. 제1 도전층(110)은 단일막 또는 다층막일 수 있다.
제1 도전층(110)은 트랜지스터(TR)의 게이트 전극을 구성할 수 있으며, 반도체층(ACT)과 중첩하여 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 도전층(110)은 반도체층(ACT)의 채널 영역에 중첩하여 배치될 수 있다.
제1 도전층(110) 상에는 제2 절연층(IL2)이 배치될 수 있다. 제2 절연층(IL2)은 기판(SUB)의 전면 상에 배치될 수 있다. 제2 절연층(IL2)은 제1 도전층(110)과 제2 도전층(120)을 절연시키는 역할을 할 수 있다. 제2 절연층(IL2)은 층간 절연막일 수 있다. 제2 절연층(IL2)은 상술한 제1 절연층(IL1)과 동일한 물질을 포함하거나, 제1 절연층(IL1)의 구성 물질로 예시된 물질에서 선택된 하나 이상의 물질을 포함할 수 있다.
제2 절연층(IL2) 상에는 제2 도전층(120)이 배치될 수 있다. 제2 도전층(120)은 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 마그네슘 (Mg), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리듐(Ir), 크롬(Cr), 칼슘(Ca), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W), 구리(Cu) 가운데 선택된 하나 이상의 금속을 포함할 수 있다. 제2 도전층(120)은 단일막 또는 다층막일 수 있다. 예를 들어, 제2 도전층(120)은 Ti/Al/Ti, Mo/Al/Mo, Mo/AlGe/Mo, Ti/Cu 등의 적층 구조로 형성될 수 있다.
제2 도전층(120)은 반도체층(ACT)의 소스 영역 또는 드레인 영역에 컨택하는 연결 전극을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 제2 도전층(120)의 연결 전극은 제2 절연층(IL2)을 관통하여 반도체층(ACT)의 일단(예를 들어, 소스 영역 또는 드레인 영역)을 노출시키는 컨택홀을 통해, 반도체층(ACT)의 일단에 접속될 수 있다.
한편, 도시되지는 않았으나, 제2 도전층(120)은 연결 전극 외에 데이터 신호를 전달하는 데이터선 등을 더 포함할 수도 있다.
제2 도전층(120) 상에는 제3 절연층(IL3)이 배치될 수 있다. 제3 절연층(IL3)은 트랜지스터(TR) 상에 배치되어, 트랜지스터(TR)를 보호할 수 있다. 제3 절연층(IL3)은 상술한 제1 절연층(IL1)과 동일한 물질을 포함하거나, 제1 절연층(IL1)의 구성 물질로 예시된 물질에서 선택된 하나 이상의 물질을 포함할 수 있다.
제3 절연층(IL3) 상에는 제4 절연층(IL4)이 배치될 수 있다. 제4 절연층(IL4)은 비아층일 수 있다. 제4 절연층(IL4)은 아크릴계 수지(polyacrylates resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 페놀 수지(phenolic resin), 폴리아미드계 수지(polyamides resin), 폴리이미드계 수지(polyimides rein), 불포화 폴리에스테르계 수지(unsaturated polyesters resin), 폴리페닐렌계 수지(poly phenylenethers resin), 폴리페닐렌설파이드계 수지(polyphenylenesulfides resin) 또는 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene, BCB) 등의 유기 절연 물질을 포함할 수 있다.
발광 소자층(LDL)은 회로 소자층(BPL) 상에 배치될 수 있다. 발광 소자층(LDL)은 화소 전극(ANO), 발광층(EL), 및 공통 전극(CAT)을 포함하는 발광 소자(LD)와 개구부들(OP3, OP4)을 포함하는 뱅크층(BK)을 포함할 수 있다.
제4 절연층(IL4) 상에는 발광 소자(LD)가 배치될 수 있다.
발광 소자(LD)는 트랜지스터(TR)와 접속될 수 있다. 발광 소자(LD)는 화소 전극(ANO), 발광층(EL), 및 공통 전극(CAT)을 포함할 수 있다.
화소 전극(ANO)은 ITO, IZO(Indium Zinc Oxide), ZnO(Zinc Oxide), In2O3(Indium Oxide), IGO(Indium Gallium Oxide) 또는 AZO(Aluminum Zinc Oxide)와 같은 도전성 산화물을 포함할 수 있다. 다른 실시예로, 화소전극(ANO)은 Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr 또는 이들의 화합물을 포함하는 반사막을 포함할 수 있다. 또 다른 실시예로, 화소전극(ANO)은 전술한 반사막의 위/아래에 ITO, IZO, ZnO 또는 In2O3로 형성된 막을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 화소전극(ANO)은 ITO/Ag/ITO, ITO/Al/ITO 등으로 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
화소 전극(ANO)은 제4 절연층(IL4) 및 제3 절연층(IL3)을 관통하는 컨택홀을 통해 제2 도전층(120)의 연결 전극에 접속될 수 있다. 제2 도전층(120)의 연결 전극을 통해, 화소 전극(ANO)은 트랜지스터(TR)의 반도체층(ACT)(예를 들어, 반도체층(ACT)의 소스 영역 또는 드레인 영역)에 전기적으로 연결될 수 있다.
화소 전극(ANO) 상에는 뱅크층(BK)이 배치될 수 있다.
뱅크층(BK)은 아크릴 수지(acryl resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 페놀 수지(phenolic resin), 폴리아미드 수지(polyamide resin), 폴리이미드 수지(polyimide resin) 등의 유기막으로 이루어질 수 있다.
또한, 뱅크층(BK)은 광 흡수 물질을 포함하거나, 광 흡수제가 도포되어 외부로부터 유입된 광을 흡수하는 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 뱅크층(BK)은 카본 계열의 블랙 안료를 포함할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 뱅크층(BK)은 광 흡수율이 높은 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 몰리브덴과 티타늄의 합금(MoTi), 텅스텐(W), 바나듐(V), 니오븀(Nb), 탄탈륨(Ta), 망간(Mn), 코발트(Co) 또는 니켈(Ni)과 같은 불투명 금속 물질을 포함할 수도 있다.
일 실시에에서, 뱅크층(BK)은 화소 전극(ANO)을 노출시키는 제3 개구부(OP3)를 포함할 수 있다. 뱅크층(BK)은 제3 개구부(OP3)를 통해 발광층(EL)을 둘러싸도록 배치되어, 뱅크층(BK)의 제3 개구부(OP3)는 발광 소자(LD)에서 방출된 광이 표시 패널(100)의 상부(예를 들어, 제3 방향(DR3))로 진행할 수 있도록 광학적 통로를 제공하는 제1 영역(A1)(또는, 발광 영역)을 정의할 수 있다. 이를 위해, 제3 개구부(OP3)는 발광 소자(LD)의 발광층(EL)과 중첩하도록 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 뱅크층(BK)은 제4 절연층(IL4)의 적어도 일부 영역을 노출시키는 제4 개구부(OP4)를 포함할 수 있다. 제4 개구부(OP4)는 사용자의 손가락에 의해 반사된 반사광이 기판(SUB)의 하부면에 배치된 센서층(PSL)으로 진행할 수 있도록 광학적 통로를 제공하는 제2 영역(A2)을 정의할 수 있다. 이를 위해, 제4 개구부(OP4)는 차광층(PHL)의 핀홀(PIH)과 중첩하도록 배치될 수 있다.
한편, 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2)은 도 1 및 도 2의 센싱 영역(SA)에 포함될 수 있다.
뱅크층(BK)의 제3 개구부(OP3) 내에는 발광층(EL)이 배치될 수 있다. 발광층(EL)은 유기 물질을 포함하여 소정의 색을 발광할 수 있다. 예를 들어, 발광층(EL)은 정공 수송층(hole transporting layer), 유기 물질층, 및 전자 수송층(electron transporting layer)을 포함할 수 있다. 상술한 바와 같이, 발광층(EL)의 뱅크층(BK)의 제3 개구부(OP3)에 중첩하여 배치되어, 발광층(EL)으로부터 방출되는 광이 표시 패널(100)의 상부(예를 들어, 제3 방향(DR3))로 진행할 수 있다.
발광층(EL) 상에는 공통 전극(CAT)이 배치될 수 있다. 공통 전극(CAT)은 기판(SUB)의 전면 상에 배치될 수 있다.
공통 전극(CAT)은 Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Mg, Ag, Pt, Pd, Ni, Au Nd, Ir, Cr, BaF, Ba 또는 이들의 화합물이나 혼합물(예를 들어, Ag와 Mg의 혼합물 등)과 같은 일함수가 작은 물질층을 포함할 수 있다. 공통 전극(CAT)은 상기 일함수가 작은 물질층 상에 배치된 투명 금속 산화물층을 더 포함할 수 있다.
한편, 발광 소자층(LDL)의 적어도 하나의 발광 소자(LD)와 회로 소자층(BPL)의 적어도 하나의 트랜지스터(TR)는 화소(PX)를 구성할 수 있다. 즉, 화소(PX)는 적어도 하나의 발광 소자(LD)와 적어도 하나의 트랜지스터(TR)를 포함할 수 있으며, 제1 영역(A1) 상에 중첩하여 배치될 수 있다. 한편, 제2 영역(A2)은 화소(PX)가 비중첩하는 영역에 해당할 수 있다. 즉, 제2 영역(A2)은 화소(PX)들이 배치된 제1 영역(A1)들 사이의 영역에 해당할 수 있다.
공통 전극(CAT) 상에는 제1 보호층(PTL1)이 배치될 수 있다.
제1 보호층(PTL1) 상에는 반사 방지층(RFL)이 배치될 수 있다. 반사 방지층(RFL)은 외광 반사를 차단하는 역할을 할 수 있으므로, 본 발명의 실시예들에 따른 표시 패널(100)에는 별도의 편광판이 생략된다. 따라서, 표시 패널(100)의 외광 반사에 따른 휘도 저하가 방지됨과 동시에 표시 패널(100)의 두께가 최소화될 수 있다.
반사 방지층(RFL)은 블랙 매트릭스(BM)를 포함할 수 있다.
블랙 매트릭스(BM)는 제1 보호층(PTL1) 상에 배치될 수 있다.
블랙 매트릭스(BM)는 유기 차광 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 유기 차광 재료는 카본 블랙(carbon black; CB) 및 티탄 블랙(titan black; TiBK) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
일 실시예에서, 블랙 매트릭스(BM)는 뱅크층(BK)의 제3 개구부(OP3)에 중첩하는 제1 개구부(OP1)를 포함할 수 있다. 즉, 블랙 매트릭스(BM)는 뱅크층(BK)과 제3 방향(DR3)으로 중첩하도록 배치되며, 제3 개구부(OP3)와 제3 방향(DR3)으로 비중첩하도록 배치될 수 있다. 이에 따라, 블랙 매트릭스(BM)는 뱅크층(BK)과 함께 발광 소자(LD)에서 방출된 광이 표시 패널(100)의 상부로 진행할 수 있도록 광학적 통로를 제공하는 제1 영역(A1)을 정의할 수 있다.
일 실시예에서, 블랙 매트릭스(BM)는 뱅크층(BK)의 제4 개구부(OP4) 및 차광층(PHL)의 핀홀(PIH)에 중첩하는 제2 개구부(OP2)를 포함할 수 있다. 즉, 블랙 매트릭스(BM)는 뱅크층(BK)과 제3 방향(DR3)으로 중첩하도록 배치되며, 제4 개구부(OP4)와 제3 방향(DR3)으로 비중첩하도록 배치될 수 있다. 이에 따라, 블랙 매트릭스(BM)는 뱅크층(BK)과 함께 사용자의 손가락에 의해 반사된 반사광이 기판(SUB)의 하부면에 배치된 센서층(PSL)으로 진행할 수 있도록 광학적 통로를 제공하는 제2 영역(A2)을 정의할 수 있다.
한편, 블랙 매트릭스(BM)의 제2 개구부(OP2)는 제1 차광홀(BMH1)로 정의될 수 있으며, 뱅크층(BK)의 제4 개구부(OP4)는 제2 차광홀(BMH2)로 정의될 수 있다. 제1 차광홀(BMH1)과 제2 차광홀(BMH2)은 핀홀(PIH)에 중첩하도록 배치되어, 사용자의 손가락에 의해 반사된 반사광의 광학적 통로를 제공할 수 있다.
반사 방지층(RFL)은 블랙 매트릭스(BM) 상에 배치되는 컬러 필터(CF)를 더 포함할 수 있다. 컬러 필터(CF)는 제1 서브 컬러 필터(CFa)와 제2 서브 컬러 필터(CFb)를 포함할 수 있다.
제1 서브 컬러 필터(CFa)는 제1 개구부(OP1) 및 제3 개구부(OP3)와 제3 방향(DR3)을 따라 중첩하도록 배치될 수 있다. 제1 서브 컬러 필터(CFa)는 발광 소자(LD)의 발광층(EL)에서 방출되는 광의 색상에 따라, 적색 컬러 필터, 녹색 컬러 필터, 및 청색 컬러 필터 중 하나일 수 있다. 다른 실시예로, 제1 서브 컬러 필터(CFa)는 발광 소자(LD)의 발광층(EL)에서 방출되는 광의 색상에 따라, 황색 컬러 필터, 시안색 컬러 필터, 및 마젠타색 컬러 필터 중 하나일 수 있다.
제2 서브 컬러 필터(CFb)는 핀홀(PIH), 제4 개구부(OP4) 및 제2 개구부(OP2)와 제3 방향(DR3)을 따라 중첩하도록 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 제2 서브 컬러 필터(CFb)는 녹색 컬러 필터로 형성될 수 있다. 이 경우, 제2 개구부(OP2) 및 제4 개구부(OP4)에서의 장파장의 외광 반사가 최소화될 수 있다.
또한, 제2 서브 컬러 필터(CFb)가 녹색 컬러 필터로 형성됨에 따라, 기판(SUB)의 하부면에 배치된 센서층(PSL)으로 진입하는 장파장의 외광이 차단될 수 있다. 이에 따라, 지문 인식 신호의 신호 대 잡음비(signal-to-noise ratio, SNR)가 향상될 수 있다. 다만, 제2 서브 컬러 필터(CFb)가 이에 한정되는 것은 아니며, 제2 서브 컬러 필터(CFb)는 적색 컬러 필터 또는 청색 컬러 필터로 형성될 수도 있다.
한편, 도 6에서는, 제1 서브 컬러 필터(CFa)와 제2 서브 컬러 필터(CFb)가 별도의 구성인 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 서브 컬러 필터(CFa)와 제2 서브 컬러 필터(CFb)는 동일한 종류의 컬러 필터로 형성될 수도 있다. 예를 들어, 제1 서브 컬러 필터(CFa)와 제2 서브 컬러 필터(CFb)가 모두 녹색 컬러 필터로 형성되는 경우, 제1 서브 컬러 필터(CFa)와 제2 서브 컬러 필터(CFb)는 일체로 형성될 수 있다.
도 1 내지 도 6을 참조하여 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 광 감지 방식의 지문 센서를 포함하는 표시 장치(10)에 있어서, 표시 패널(100)은 반사 방지층(RFL)을 포함함으로써 별도의 편광층을 포함하지 않을 수 있다. 이에 따라, 휘도 저하가 방지됨과 동시에 표시 패널(100)의 두께가 최소화될 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 블랙 매트릭스의 일부를 개략적으로 나타내는 평면도이고, 도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 뱅크층의 일부를 개략적으로 나타내는 평면도이며, 도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 컬러 필터의 일부를 개략적으로 나타내는 평면도이다. 한편, 도 9에서는, 화소(PX)로서 제1 색광(또는, 녹색 광)을 방출하는 제1 화소(PXG1) 및 제2 화소(PXG2), 제2 색광(또는, 적색 광)을 방출하는 제3 화소(PXR), 및 제3 색광(또는, 청색 광)을 방출하는 제4 화소(PXB)가 도시되었으며, 제1 내지 제4 화소들(PXG1, PXG2, PXR, PXB)과 중첩하여 배치되는 컬러 필터(CF)들이 예시적으로 도시되었다.
도 6 내지 도 9를 참조하면, 블랙 매트릭스(BM)는 제1 개구부(OP1) 및 제1 차광홀(BMH1)을 정의하는 제2 개구부(OP2)를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 개구부(OP1), 제2 개구부(OP2) 및 제1 차광홀(BMH1)은 각각 도 6을 참조하여 설명한 제1 개구부(OP1), 제2 개구부(OP2) 및 제1 차광홀(BMH1)과 실질적으로 동일하거나 유사하므로, 중복되는 설명은 반복하지 않기로 한다.
즉, 도 7에 도시된 블랙 매트릭스(BM)의 제1 개구부(OP1)는, 도 6의 표시 패널(100)의 단면도에 있어서, 제1 영역(A1) 상에서 발광 소자(LD)의 발광층(EL)과 중첩하여 배치될 수 있다. 또한, 도 7에 도시된 블랙 매트릭스(BM)의 제2 개구부(OP2)(또는, 제1 차광홀(BMH1))는 도 6의 표시 패널(100)의 단면도에 있어서, 제2 영역(A2) 상에서 핀홀(PIH)과 중첩하여 배치될 수 있다.
한편, 제1 개구부(OP1)는 대응하는 화소(PX)(또는, 발광 소자(LD)) 각각에 대하여 형성되는 서브 개구부들(OP1-1, OP1-2, OP1-3, OP1-4)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 화소(PXG1)에 대응하여 제1 서브 영역(A1-1) 상에 중첩하여 제1 서브 개구부(OP1-1)가 형성되고, 제2 화소(PXG2)에 대응하여 제2 서브 영역(A1-2) 상에 중첩하여 제2 서브 개구부(OP1-2)가 형성되며, 제3 화소(PXR)에 대응하여 제3 서브 영역(A1-3) 상에 중첩하여 제3 서브 개구부(OP1-3)가 형성되고, 제4 화소(PXB)에 대응하여 제4 서브 영역(A1-4) 상에 중첩하여 제4 서브 개구부(OP1-4)가 형성될 수 있다. 여기서, 서브 영역들(A1-1, A1-2, A1-3, A1-4)은 서로 이격되어 형성될 수 있다.
뱅크층(BK)은 제3 개구부(OP3) 및 제2 차광홀(BMH2)을 정의하는 제4 개구부(OP4)를 포함할 수 있다. 여기서, 제3 개구부(OP3), 제4 개구부(OP4) 및 제2 차광홀(BMH2)은 각각 도 6을 참조하여 설명한 제3 개구부(OP3), 제4 개구부(OP4) 및 제2 차광홀(BMH2)과 실질적으로 동일하거나 유사하므로, 중복되는 설명은 반복하지 않기로 한다.
즉, 도 8에 도시된 뱅크층(BK)의 제3 개구부(OP3)는, 도 6의 표시 패널(100)의 단면도에 있어서, 제1 영역(A1) 상에서 발광 소자(LD)의 발광층(EL)과 중첩하여 배치될 수 있다. 또한, 도 8에 도시된 뱅크층(BK)의 제4 개구부(OP4)(또는, 제2 차광홀(BMH2))는 도 6의 표시 패널(100)의 단면도에 있어서, 제2 영역(A2) 상에서 핀홀(PIH)과 중첩하여 배치될 수 있다.
한편, 제3 개구부(OP3)는 대응하는 화소(PX)(또는, 발광 소자(LD)) 각각에 대하여 형성되는 서브 개구부들(OP3-1, OP3-2, OP3-3, OP3-4)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 서브 영역(A1-1) 상에 중첩하여 제5 서브 개구부(OP3-1)가 형성되고, 제2 서브 영역(A1-2) 상에 중첩하여 제6 서브 개구부(OP3-2)가 형성되며, 제3 서브 영역(A1-3) 상에 중첩하여 제7 서브 개구부(OP3-3)가 형성되고, 제4 서브 영역(A1-4) 상에 중첩하여 제8 서브 개구부(OP3-4)가 형성될 수 있다.
한편, 도 7 및 도 8에 도시된 블랙 매트릭스(BM)의 개구부들(OP1, OP2) 및 뱅크층(BK)의 개구부들(OP3, OP4)의 위치, 형상, 크기는 예시적인 것이며, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.,
컬러 필터(CF)는 녹색 컬러 필터(CF_G)(또는, 제1 컬러 필터), 적색 컬러 필터(CF_R)(또는, 제2 컬러 필터) 및 청색 컬러 필터(CF_B)(또는, 제3 컬러 필터)를 포함할 수 있다.
녹색 컬러 필터(CF_G), 적색 컬러 필터(CF_R), 및 청색 컬러 필터(CF_B) 각각은 대응하는 화소(PX)들 각각의 발광 소자(LD)가 방출하는 광의 색상에 대응하여, 배치될 수 있다.
예를 들어, 녹색 광(또는, 제1 색광)을 방출하는 화소(예를 들어, 제1 화소(PXG1), 제2 화소(PXG2))의 발광 소자(예를 들어, 제1 발광 소자(LDG1), 제2 발광 소자(LDG2))와 중첩하여 녹색 컬러 필터(CF_G)가 배치되고, 적색 광(또는, 제2 색광)을 방출하는 화소(예를 들어, 제3 화소(PXR))의 발광 소자(예를 들어, 제3 발광 소자(LDR))와 중첩하여 적색 컬러 필터(CF_R)가 배치되며, 청색 광(또는, 제3 색광)을 방출하는 화소(예를 들어, 제4 화소(PXB))의 발광 소자(예를 들어, 제4 발광 소자(LDB))와 중첩하여 청색 컬러 필터(CF_B)가 배치될 수 있다. 한편, 각각의 컬러 필터(CF_G, CF_B, CF_B)는 발광 소자들(LDG1, LDG2, LDR, LDB)(또는, 발광층(EL))과 중첩하여 배치되므로, 도 6의 제1 서브 컬러 필터(CFa)와 동일한 구성에 해당할 수 있다.
일 실시예에서, 녹색 컬러 필터(CF_G)는 녹색 광을 방출하는 발광 소자(LD)를 포함하는 적어도 2개 이상의 화소(PX)들 각각의 제1 영역(A1)들 사이에서 연장되어 형성될 수 있다. 예를 들어, 녹색 컬러 필터(CF_G)는 제1 화소(PXG1)와 제2 화소(PXG2) 각각의 제1 개구부(OP1)들 사이에서(또는, 제3 개구부(OP3)들 사이에서) 연장되어 형성될 수 있다. 즉, 녹색 컬러 필터(CF_G)는 제1 서브 개구부(OP1-1) 및 제2 서브 개구부(OP1-2) 사이에서 연장되어 형성될 수 있다. 이에 따라, 녹색 컬러 필터(CF_G)는 핀홀(PIH), 제1 차광홀(BMH1), 및 제2 차광홀(BMH2) 상에서 제3 방향(DR3)을 따라 중첩하여 배치될 수 있다. 한편, 녹색 컬러 필터(CF_G)는 핀홀(PIH), 제1 차광홀(BMH1), 및 제2 차광홀(BMH2)과 중첩하여 배치되므로, 도 6의 제2 서브 컬러 필터(CFb)와 동일한 구성에 해당할 수 있다.
일 실시예에서, 상술한 실시예에 따른 녹색 컬러 필터(CF_G)의 구성에 따라, 제1 개구부(OP1)들 중 적어도 일부는 제2 개구부(OP2)와 일체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 화소(PXG1)와 제2 화소(PXG2)에 대응하는 제1 서브 개구부(OP1-1) 및 제2 서브 개구부(OP1-2)는 제2 개구부(OP2)와 일체로 형성될 수 있다.
이와 같이, 핀홀(PIH), 제1 차광홀(BMH1), 제2 차광홀(BMH2)이 형성되는 제2 영역(A2) 상에 중첩하여 녹색 컬러 필터(CF_G)가 배치될 수 있다. 이에 따라, 센서층(PSL)과 중첩하는 제2 영역(A2)에서 장파장의 외광 반사가 최소화될 수 있으며, 지문 인식 신호의 신호 대 잡음비(SNR)가 향상될 수 있다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 개략적인 단면도이고, 도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 개략적인 단면도이며, 도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 개략적인 단면도이다. 도 10 내지 도 12에서, 상술한 적어도 하나의 실시예에서와 유사 또는 동일한 구성에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 10을 참조하면, 회로 소자층(BPL)은 센싱 영역(SA)에 배치되는 복수의 투광홀(LTH)들(또는, 개구부들)을 포함할 수 있다. 여기서, 투광홀(LTH)들은 회로 소자층(BPL) 상에서 회로 소자들과 배선들이 배치되지 않는 영역일 수 있다. 이러한 실시예에서, 회로 소자층(BPL)은 차광층(PHL)으로써 기능할 수 있다. 즉, 투광홀(LTH)들은 각각 핀홀(PIH)들로써 기능할 수 있다.
도 10에 도시된 것과 같이 차광층(PHL)을 별도로 마련하지 않고, 회로 소자층(BPL)에 분포된 복수의 투광홀(LTH)들을 이용하여 핀홀(PIH)을 구성하면, 차광층(PHL)을 형성하기 위한 별도의 마스크 공정이 생략될 수 있다. 또한, 도 10에 도시된 실시예에 따른 표시 장치(10)는 차광층(PHL)을 별도로 마련함에 따른 두께 증가를 방지할 수 있으며, 제조 비용이 절감되고 공정 효율을 증가시킬 수 있다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 회로 소자층(BPL)은 복수의 투광홀(LTH)들을 포함할 수 있다. 그리고, 기판(SUB)과 회로 소자층(BPL)의 사이에는 복수의 핀홀(PIH)들을 포함하는 차광층(PHL)이 배치될 수 있다. 각각의 투광홀(LTH)과 각각의 핀홀(PIH)은 적어도 일부가 중첩되도록 배치된다.
본 발명의 다양한 실시예에서, 투광홀(LTH)들과 핀홀(PIH)들은 동일하거나 상이한 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 투광홀(LTH)들은 도 11에 도시된 것과 같이 핀홀(PIH)들보다 작은 폭(또는 직경)을 가질 수 있다. 예를 들어, 핀홀(PIH)들과 투광홀(LTH)들은 5㎛ 내지 20㎛ 범위의 폭(또는 직경)을 갖되, 투광홀(LTH)의 폭(또는 직경)은 핀홀(PIH)들의 보다 작은 폭(또는 직경)을 가질 수 있다.
투광홀(LTH)들이 핀홀(PIH)들 보다 작은 크기를 갖는 실시예에서, 회로 소자층(BPL)은 광의 경로를 제어하는(예를 들어, 소정 각도 범위로 반사광의 관측 시야를 제한하는) 광 제어층(LBL)의 기능을 수행하고, 차광층(PHL)은 광 차단 기능을 수행할 수 있다.
반대로, 투광홀(LTH)들은 도 12에 도시된 것과 같이 핀홀(PIH)들보다 큰 폭(또는 직경)을 가질 수 있다. 이러한 실시예에서, 회로 소자층(BPL)은 광 차단 기능을 수행하고, 차광층(PHL)은 광의 경로를 제어하는 광 제어층(LBL)의 기능을 수행할 수 있다.
도 13 내지 도 15는 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치에 있어서 인접한 핀홀들 사이의 간격을 설명하기 위한 도면들이다. 도 13에는 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치(10)에 포함되는 지문 검출부(220)의 지문 감지 프로세스가 도시되어 있으며, 도 14 및 도 15에는 표시 장치(10)에 포함되는 각 구성들 간의 간격 등이 도시되어 있다.
도 1, 도 2, 도 4, 도 6, 및 도 13을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치(10)에 포함되는 지문 검출부(220)는 센서층(PSL)에 포함되는 광 센서(PHS)들에 의해 획득된 이미지를 컷팅(cutting, 또는, 분할)하고, 컷팅된 각 이미지들의 중첩 영역을 이용하여 각 이미지들을 스티칭(stitching)한 후, 이미지 프로세싱(image processing)을 거쳐 사용자의 지문 이미지를 감지할 수 있다. 여기서, 중첩 영역은 컷팅된 각 이미지들 사이에서 겹치는 부분들(즉, 동일한 이미지를 나타내는 부분들)을 의미할 수 있으며, 지문 검출부(220)는 중첩 영역을 이용하여 각 이미지들을 합성할 수 있다.
도 14를 더 참조하면, 도 14에는 사용자의 손가락 등이 접촉되는 제1 면, 차광층(PHL) 내에 포함되는 핀홀(PIH)들이 위치하는 제2 면, 및 센서층(PSL)이 위치하는 제3 면이 각각 도시되어 있다.
여기서, 제1 면과 제2 면 사이의 제3 방향(DR3)에 따른 간격은 광학 거리(OD)로 정의되며, 제2 면과 제3 면 사이의 제3 방향(DR3)에 따른 간격은 이미지 거리(ID)로 정의될 수 있다. 또한, 하나의 핀홀(PIH)에 대응하여 시야각(FOV)에 따라 제1 면 상에 형성된 영역은 대상 영역(OA)으로 정의되고, 대상 영역(OA)은 중첩 영역(OL)들과 합성 영역(SI)을 포함할 수 있다. 또한, 하나의 핀홀(PIH)에 대응하여 시야각(FOV)에 따라 제3 면 상에 형성된 영역은 이미지 영역(IA)으로 정의될 수 있다.
도 4를 참조하여 설명한 바와 같이, 인접한 핀홀(PIH)들 사이의 제2 방향(DR2)에 따른 간격("pinhole pitch"로 도시됨)은 차광층(PHL)과 센서층(PSL) 사이의 제3 방향(DR3)에 따른 거리, 즉, 제2 면과 제3 면 사이의 이미지 거리(ID)를 고려하여 설정될 수 있다. 예를 들어, 인접한 핀홀(PIH)들 사이의 간격은 이미지 영역(IA)의 제2 방향(DR2)에 따른 간격 이상으로 설정될 필요가 있다. 즉, 인접한 핀홀(PIH)들 사이의 간격은 아래의 수학식 1에 의해 결정될 수 있다.
Figure pat00001
여기서, "pinhole pitch"는 인접한 핀홀(PIH)들 사이의 제2 방향(DR2)에 따른 간격(μm)을 의미하며, ID는 이미지 거리(ID)(μm)를 의미하고, FOV는 시야각(°)을 의미하며, IA는 제2 방향(DR2)에 따른 이미지 영역(IA)의 간격(μm)을 의미할 수 있다.
또한, 대상 영역(OA)의 적어도 일부분은 중첩 영역(OL)들로 설정될 필요가 있다. 예를 들어, 상술한 지문 검출부(220)의 스티칭 동작을 위해, 대상 영역(OA) 중 적어도 일부분은 중첩 영역(OL)들로 설정될 필요가 있다. 일 예로, 지문 인식에서의 오거부률(FRR: false rejection rate)을 3% 이하로 확보하기 위하여, 중첩 영역(OL)의 제2 방향(DR2)에 따른 간격은 90μm 이상으로 설정될 필요가 있다.
여기서, 대상 영역(OA) 중 중첩 영역(OL)들을 제외한 영역은 합성 영역(SI)으로 정의되며, 본 발명의 실시예들에 있어서, 합성 영역(SI)의 제2 방향(DR2)에 따른 간격은 인접한 핀홀(PIH)들 사이의 간격과 동일하게 설정된다.
이에 따라, 각각의 중첩 영역(OL)의 제2 방향(DR2)에 따른 간격은 아래의 수학식 2에 따라 계산될 수 있다.
Figure pat00002
여기서, "OL"은 중첩 영역(OL)의 제2 방향(DR2)에 따른 간격(μm)을 의미하고, "OA"는 대상 영역(OA)의 제2 방향(DR2)에 따른 간격(μm)을 의미하며, "SI"는 합성 영역(SI)의 제2 방향(DR2)에 따른 간격(μm)을 의미하고, "OD"는 광학 거리(OD)(μm)를 의미할 수 있다.
상기 수학식 2에 나타난 바와 같이, 시야각(FOV)이 클수록 중첩 영역(OL)의 간격이 커질 수 있다. 다만, 도 4, 도 6 내지 9를 참조하여 설명한 반사 방지층(RFL)의 블랙 매트릭스(BM)에 의해 시야각(FOV)의 제약이 생길 수 있다.
예를 들어, 도 15를 더 참조하면, 도 15에는 블랙 매트릭스(BM)의 제1 차광홀(BMH1)과 핀홀(PIH)이 도시되어 있다. 여기서, 시야각(FOV)은 아래의 수학식 3에 의해 계산될 수 있다.
Figure pat00003
여기서, "S"은 블랙 매트릭스(BM)와 핀홀(PIH) 사이의 제3 방향(DR3)에 따른 간격(μm)을 의미하고, "BM hole size"는 제1 차광홀(BMH1)의 제2 방향(DR2)에 따른 간격(μm)을 의미하며, "pinhole size"는 핀홀(PIH)의 제2 방향(DR2)에 따른 간격(μm)을 의미할 수 있다.
이와 같이, 시야각(FOV)은 제1 차광홀(BMH1)의 간격에 의해 결정될 수 있다. 다만, 반사 방지층(RFL) 내에서 외광 반사를 위해 블랙 매트릭스(BM)의 제1 차광홀(BMH1)은 일정 간격 이상으로 커질 수 없으므로, 시야각(FOV)의 크기에 제약이 생길 수 있다. 예를 들어, 시야각(FOV)은 제1 차광홀(BMH1)의 간격의 제약에 따라 18° 이하로만 설계될 수 있다.
여기서, 시야각(FOV)의 제약에 따라, 중첩 영역(OL)의 간격에 제약이 생길 수 있으며, 중첩 영역(OL)의 간격을 일정 간격(예를 들어, 90μm 이상의 간격)으로 설계하기 위하여, 인접한 핀홀(PIH)들 사이의 간격을 감소시킬 필요가 있다(상기 수학식 2 참조). 다만, 인접한 핀홀(PIH)들 사이의 간격은 상술한 바와 같이 이미지 영역(IA)의 간격 이상으로 설정될 필요가 있다(상기 수학식 1 참조). 예를 들어, 인접한 핀홀(PIH)들 사이의 간격은 상기 수학식 1 내지 3을 모두 고려하여, 356μm 이하로 설정될 필요가 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치는, 시야각(FOV) 및/또는 각 구성들 간의 간격을 고려하여 인접한 핀홀(PIH)들 사이의 간격을 설정함으로써, 상술한 반사 방지층(RFL)의 기능에 더하여 지문 검출부(220)의 지문 인식 오류를 최소화할 수 있다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하고 설명하는 것이다. 또한, 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내고 설명하는 것에 불과하며, 전술한 바와 같이 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있으며, 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 따라서, 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한, 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
10: 표시 장치 100: 표시 패널
200: 구동 회로 210: 패널 구동부
220: 지문 검출부 ADL1, ADL2: 점착층
BM: 블랙 매트릭스 BMH1, BMH2: 차광홀
BK: 뱅크층 BPL: 회로 소자층
CF: 컬러 필터 IL1, IL2, IL3, IL4: 절연층
LBL: 광 제어층 LBM: 차광성 마스크
LD: 발광 소자 LDL: 발광 소자층
LTH: 투광홀 LTHL: 투광홀 어레이층
OP1, OP2, OP3, OP4: 개구부 PHL: 차광층
PHS: 광 센서 PIH: 핀홀
PTL1, PTL2: 보호층 PX: 화소
RFL: 반사 방지층 SUB: 기판
TR: 트랜지스터 WIN: 윈도우

Claims (20)

  1. 광 센서들을 포함하는 센서층;
    상기 센서층 상에 배치되며, 제1 영역과 제2 영역을 포함하는 센싱 영역을 구비하는 기판;
    상기 기판 상에 배치되며, 상기 제1 영역 상에 중첩하는 적어도 하나의 화소를 포함하는 화소층; 및
    상기 화소층 상에 배치되며, 블랙 매트릭스를 포함하는 반사 방지층을 포함하며,
    상기 블랙 매트릭스는 상기 제1 영역과 중첩하는 제1 개구부 및 상기 제2 영역과 중첩하는 제2 개구부를 포함하는, 표시 장치.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 화소는, 제1 색광을 방출하는 제1 화소 및 제2 화소, 제2 색광을 방출하는 제3 화소, 및 제3 색광을 방출하는 제4 화소를 포함하며,
    상기 제1 영역은, 상기 제1 화소와 중첩하는 제1 서브 영역, 상기 제2 화소와 중첩하는 제2 서브 영역, 상기 제3 화소와 중첩하는 제3 서브 영역, 및 상기 제4 화소와 중첩하는 제4 서브 영역을 포함하고,
    상기 제1 내지 제4 서브 영역들은 서로 이격하는, 표시 장치.
  3. 제2 항에 있어서, 상기 제1 개구부는,
    상기 제1 서브 영역에 중첩하는 제1 서브 개구부, 상기 제2 서브 영역에 중첩하는 제2 서브 개구부, 상기 제3 서브 영역에 중첩하는 제3 서브 개구부, 및 상기 제4 서브 영역에 중첩하는 제4 서브 개구부를 포함하며,
    상기 제1 서브 개구부, 상기 제2 서브 개구부, 및 상기 제2 개구부는 일체로 형성되는, 표시 장치.
  4. 제2 항에 있어서, 상기 반사 방지층은,
    상기 블랙 매트릭스 상에 배치되는 컬러 필터를 더 포함하는, 표시 장치.
  5. 제4 항에 있어서, 상기 컬러 필터는, 상기 제1 화소 및 상기 제2 화소와 중첩하는 제1 컬러 필터, 상기 제3 화소와 중첩하는 제2 컬러 필터, 및 상기 제4 화소와 중첩하는 제3 컬러 필터를 포함하는, 표시 장치.
  6. 제5 항에 있어서, 상기 제1 컬러 필터는, 상기 제1 서브 영역, 상기 제2 서브 영역 및 상기 제2 영역에 중첩하는, 표시 장치.
  7. 제1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 화소에서 생성된 광은 상기 제1 개구부를 통해 외부로 방출되며,
    외부로부터 입사되는 광은 상기 제2 개구부를 통해 상기 센서층으로 제공되는, 표시 장치.
  8. 제2 항에 있어서, 상기 화소층은,
    상기 제1 영역에 중첩하는 적어도 하나의 트랜지스터 및 상기 적어도 하나의 트랜지스터를 커버하는 절연층을 포함하는 회로 소자층; 및
    상기 회로 소자층 상에 배치되며, 상기 제1 영역에 중첩하는 발광층을 포함하는 발광 소자층을 포함하는, 표시 장치.
  9. 제8 항에 있어서, 상기 발광 소자층은,
    상기 회로 소자층 상에서 상기 발광층을 둘러싸도록 배치되어 상기 제1 영역을 정의하는 뱅크층을 더 포함하는, 표시 장치.
  10. 제9 항에 있어서, 상기 뱅크층은,
    상기 제1 개구부와 중첩하는 제3 개구부; 및
    상기 제2 개구부와 중첩하며, 상기 절연층의 일부를 노출시키는 제4 개구부를 포함하는, 표시 장치.
  11. 제10 항에 있어서, 상기 제3 개구부는,
    상기 제1 서브 영역에 중첩하는 제5 서브 개구부, 상기 제2 서브 영역에 중첩하는 제6 서브 개구부, 상기 제3 서브 영역에 중첩하는 제7 서브 개구부, 및 상기 제4 서브 영역에 중첩하는 제8 서브 개구부를 포함하며,
    상기 제5 서브 개구부, 상기 제6 서브 개구부, 및 상기 제2 개구부는 일체로 형성되는, 표시 장치.
  12. 제9 항에 있어서, 상기 뱅크층은 상기 블랙 매트릭스와 중첩하는, 표시 장치.
  13. 제9 항에 있어서, 상기 뱅크층과 상기 블랙 매트릭스는 동일한 물질을 포함하는, 표시 장치.
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 기판 및 상기 화소층 사이에 배치되고, 복수의 핀홀들을 포함하는 차광층을 더 포함하는, 표시 장치.
  15. 제14 항에 있어서, 상기 차광층은 외부로부터 입사되는 광들의 일부를 차단하고, 나머지 일부를 상기 핀홀들을 통해 상기 센서층으로 제공하는, 표시 장치.
  16. 제8 항에 있어서, 상기 회로 소자층은,
    상기 센싱 영역 상에 배치되며, 상기 제2 영역과 중첩하는 복수의 투광홀들을 포함하는 어레이층을 포함하는, 표시 장치.
  17. 제16 항에 있어서, 상기 어레이층은 외부로부터 입사되는 광들의 일부를 차단하고, 나머지 일부를 상기 투광홀들을 통해 상기 센서층으로 제공하는, 표시 장치.
  18. 제2 항에 있어서, 상기 제1 색광은 녹색 광에 대응하고, 상기 제2 색광은 적색 광에 대응하며, 상기 제3 색광은 청색 광에 대응하는, 표시 장치.
  19. 제1 항에 있어서, 상기 광 센서들은 상기 적어도 하나의 화소에서 출사되어 사용자의 손가락에 의해 반사되는 광을 감지하여 상기 사용자의 지문을 감지하는, 표시 장치.
  20. 광 센서들을 포함하는 센서층;
    상기 센서층 상에 배치되며, 제1 영역과 제2 영역을 포함하는 센싱 영역을 구비하는 기판;
    상기 기판 상에 배치되며, 상기 제1 영역 상에 중첩하는 적어도 하나의 트랜지스터 및 상기 적어도 하나의 트랜지스터를 커버하는 절연층을 포함하는 회로 소자층; 및
    상기 회로 소자층 상에 배치되며, 상기 제1 영역에 중첩하는 발광층 및 상기 발광층을 둘러싸도록 배치되어 상기 제1 영역을 정의하는 뱅크층을 포함하는 발광 소자층을 포함하며,
    상기 뱅크층은, 상기 제1 영역과 중첩하는 제3 개구부 및 상기 제2 영역과 중첩하는 제4 개구부를 포함하는, 표시 장치.
KR1020210037544A 2021-03-23 2021-03-23 표시 장치 KR20220132729A (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210037544A KR20220132729A (ko) 2021-03-23 2021-03-23 표시 장치
CN202111420795.8A CN115117115A (zh) 2021-03-23 2021-11-26 显示装置
US17/536,168 US20220309267A1 (en) 2021-03-23 2021-11-29 Display device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210037544A KR20220132729A (ko) 2021-03-23 2021-03-23 표시 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220132729A true KR20220132729A (ko) 2022-10-04

Family

ID=83324623

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210037544A KR20220132729A (ko) 2021-03-23 2021-03-23 표시 장치

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20220309267A1 (ko)
KR (1) KR20220132729A (ko)
CN (1) CN115117115A (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220095288A (ko) * 2020-12-29 2022-07-07 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치 및 이를 포함하는 타일형 표시 장치
CN116259079A (zh) * 2021-12-09 2023-06-13 群创光电股份有限公司 电子装置
WO2024113370A1 (zh) * 2022-12-02 2024-06-06 京东方科技集团股份有限公司 显示面板及显示装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016144108A1 (ko) * 2015-03-10 2016-09-15 크루셜텍 (주) 이미지 스캔 가능한 디스플레이 장치
KR102534273B1 (ko) * 2016-03-25 2023-05-19 삼성디스플레이 주식회사 플렉서블 표시장치
CN108288681B (zh) * 2018-01-11 2021-01-22 京东方科技集团股份有限公司 显示面板及其制造方法、显示装置
KR102643092B1 (ko) * 2018-10-02 2024-03-06 삼성디스플레이 주식회사 지문 센서 및 이를 구비한 표시 장치
CN109685003A (zh) * 2018-12-24 2019-04-26 武汉华星光电半导体显示技术有限公司 Oled显示面板及屏下光学指纹识别方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20220309267A1 (en) 2022-09-29
CN115117115A (zh) 2022-09-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102512330B1 (ko) 표시 장치
KR20220132729A (ko) 표시 장치
US20200395433A1 (en) Display device
CN112379794A (zh) 一种显示面板及显示装置
US11730018B2 (en) Display panel having photorefractive portion and electronic device including the same
EP3889828B1 (en) Fingerprint recognition apparatus and electronic device
US11758793B2 (en) Display device including a fingerprint sensor
KR20210037057A (ko) 지문 센서 및 이를 포함하는 표시 장치
KR20210069776A (ko) 표시 장치
KR20210014249A (ko) 표시 장치
US11721124B2 (en) Fingerprint sensor and display device including the same
CN111860036B (zh) 显示屏及显示装置
CN111950337A (zh) 显示装置
KR20210126840A (ko) 감지 모듈 및 이를 갖는 표시장치
EP3885800B1 (en) Display device
KR20210025752A (ko) 지문 센싱 방법, 지문 센서 및 이를 포함하는 표시 장치
KR20220079732A (ko) 표시 장치
KR20230048177A (ko) 표시 장치
CN113853610A (zh) 纹路识别装置以及对向基板
CN113901857A (zh) 纹路识别装置以及电子装置
KR20210024346A (ko) 표시 장치 및 표시 장치의 구동 방법
US20240237475A9 (en) Display device
US20230122736A1 (en) Display device
KR20230144679A (ko) 표시 장치
KR20230051336A (ko) 전자 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination