WO2016076592A1 - Method for driving display device capable of scanning image - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a method of driving an image scanable display device.
- the touch screen panel is a device for inputting a user's command by touching a character or a figure displayed on a screen of the image display device with a human finger or other contact means, and is attached to the image display device.
- the touch screen panel converts a contact position touched by a human finger or the like into an electrical signal.
- the electrical signal is used as an input signal.
- touch detection methods such as resistive film, optical, capacitive, and ultrasonic methods.
- the capacitance changes when the touch generating means contacts the screen of the display device. Detects whether a touch occurs using the.
- the capacitive touch screen panel can detect a touch of a human finger, a conductive touch pen, or the like.
- biometric information authentication the most commonly used one is fingerprint authentication. Recently, a product using a fingerprint recognition and authentication technology through a smartphone and tablet PC has been released.
- a device for fingerprint recognition in order for the sensors for fingerprint recognition to be incorporated into a portable device, a device for fingerprint recognition must be installed together with an image display device, thereby increasing the volume of the portable device.
- An object of the present invention is to design at least one touch sensor to correspond to each unit pixel of a display module so that an image contacted on a display screen can be scanned on at least a portion of the display device.
- a display module including a plurality of unit pixels disposed in a display area in which an image is displayed, and a sensing area overlapping the display area are formed.
- a touch sensor module including at least one touch sensor corresponding to each of the unit pixels, the method comprising: a sensing mode determining step of determining a sensing mode of the display device; A contact sensor selection step of selecting activation target contact sensors according to the determined sensing mode; And activating and detecting the selected touch sensors and receiving a detection signal from the activated touch sensors.
- the sensing mode may include one of the touch sensors included in a plurality of touch sensor sectors including the touch sensors that are disposed in the partitioned area and partition the sensing area of the display device.
- a touch recognition mode for allowing some touch sensors to be selected so as to recognize whether or not the touch means contacts the display device;
- a fingerprint recognition mode for scanning an image of a user fingerprint in contact with the display device by allowing more contact sensors to be selected than the touch recognition mode.
- the touch sensor may be connected to a scan line to which a scan signal for providing a driving voltage is applied to the touch sensor, and the touch sensor module may include a plurality of touch sensor blocks including two or more touch sensor sectors.
- the sensing mode may further include: a non-contact recognition mode for allowing contact sensors of some of the touch sensors included in the touch sensor blocks to be selected, and recognizing whether the contact means is close to the sensing area; Further, when the non-contact sensing mode is selected, the magnitude of the voltage of the scan signal applied to the touch sensor may be larger than when either the touch recognition mode or the fingerprint recognition mode is selected.
- the detection signal generated by the touch sensor may be used.
- the reference voltage determination step of determining whether or not the voltage value exceeds the non-contact recognition reference voltage, and further comprising, when the voltage value of the detection signal is less than the reference voltage in the reference voltage exceeding determination step, the plurality of The touch recognition block in which the detection signal is generated among the touch sensor blocks is determined as the non-contact recognition center, and in the determination of exceeding the reference voltage, when the voltage value of the detection signal exceeds the reference voltage, the touch recognition mode.
- the touch sensor can be activated and detected.
- the fingerprint recognition mode may further include: an entire fingerprint recognition mode for allowing all the touch sensors of the display device to be selected; An icon fingerprint recognition mode for selecting a plurality of touch sensors overlapping at least one icon among a plurality of icons displayed on the display device; And an input window fingerprint recognition mode in which a plurality of touch sensors overlapping the input window displayed in a partial region of the display device are selected.
- an area except an area where the touch sensors overlapping the icon or the input window are arranged may be further selected.
- the touch sensors of the selected touch sensor sectors may be arranged at an edge of the touch sensor sector or randomly disposed in the touch sensor sector.
- the method may further include: a contact point determining step of determining a contact point based on sensing information received from the touch sensors in which contact of the contact means overlapping the plurality of touch sensors is sensed.
- the determining step may comprise: 1) the center of the touch sensor sector comprising the largest number of the touch sensors of which touch has been detected or 2) the center of the touch sensor sectors comprising the touch sensors having detected a touch.
- the computational center spaced apart from each other by the weighted average of the number of touch sensors in which the touch is included in each of the touch sensor sectors may be determined as the center of the contact point.
- any one of the plurality of touch sensor sectors and another contact sensor sector adjacent thereto may share at least one or more touch sensors.
- the contact sensor which is not included in any contact sensor sector, may be disposed between the contact sensor sector of any one of the contact sensor sectors and another contact sensor sector adjacent thereto.
- the touch sensor may include a pixel electrode formed of a transparent material and forming a contact capacitance by contact with the contact means; And a transistor unit including at least one transistor connected to the pixel electrode, wherein the pixel electrode overlaps the unit pixel of the display module, and light for displaying an image is from the unit pixel. Can penetrate.
- the transistor unit may further include: a reset transistor having a drain electrode connected to the pixel electrode and at least one of a gate electrode and a source electrode connected to a first scan line to which a first selection signal is applied or a data line to provide a data signal; A gate electrode is connected to a drain electrode of the reset transistor, and a source electrode is connected to any one of the first scan line, the data line, and a second scan line to which a second selection signal different from the first selection signal is applied.
- a reset transistor having a drain electrode connected to the pixel electrode and at least one of a gate electrode and a source electrode connected to a first scan line to which a first selection signal is applied or a data line to provide a data signal
- a gate electrode is connected to a drain electrode of the reset transistor, and a source electrode is connected to any one of the first scan line, the data line, and a second scan line to which a second selection signal different from the first selection signal is applied.
- a drain electrode is connected to a drain electrode of the amplifying transistor, a gate electrode is connected to a second scan line to which a second selection signal is applied, and a source electrode is connected to a readout line for detecting a current corresponding to the contact capacitance; And a detection transistor connected thereto.
- the activating and detecting of the touch sensor may include: charging a contact capacitance formed between the pixel electrode and the contact means through the reset transistor that is turned on in response to the first selection signal; Generating a current varying with the voltage charged in the contact capacitance through the amplifying transistor; And detecting the generated current through the detection transistor turned on by receiving the second selection signal, and determining whether or not the contact is made with the upper portion of the touch sensor.
- the pixel electrode may be disposed above the reset transistor, the amplifying transistor, the detection transistor, the first scan line, the second scan line, the data line, and the read out line.
- the pixel electrode may include at least one of the reset transistor, the amplifying transistor, the detection transistor, a portion of the first scan line, a portion of the second scan line, a portion of the data line, and a portion of the read out line. Can cover.
- the reset transistor, the amplifying transistor, and the detection transistor may be disposed not to cover the unit color pixels of the color filter layer of the display module, and the pixel electrode may be disposed to cover at least a portion of the unit color pixels.
- any one of the plurality of touch sensors and another touch sensor adjacent thereto are connected to one data line, and the touch sensor and another touch sensor adjacent to the data line are connected to each other.
- the data line is formed of a plurality of data lines to which the data signals, which are independently formed, are respectively input, and are sequentially arranged in the plurality of scan lines including the first scan line and the second scan line.
- Each of the scan signals formed to be input is input, and the touch sensor to which the scan signal and the data signal are simultaneously input is activated.
- the pixel electrode of the touch sensor is in contact with one surface
- the back surface further comprises a protective layer for contacting the user fingerprint, and different values according to the contact capacity of the ridge and the valley of the user fingerprint in contact with the protective layer.
- a separation space is formed between the pixel electrode of one of the plurality of touch sensors and the pixel electrode of the other touch sensor, and the one space adjacent to the pixel electrode of the one touch sensor.
- the space forms one sensing pitch, and the width of the sensing pitch may be formed in any one of a range of 5 um to 200 um.
- the magnitude of the detected signal may be increased by using a coupling phenomenon caused by parasitic capacitance included in the transistor and the peripheral circuit configuration.
- the visibility of the display device can be increased.
- the touch sensor may be designed in a display unit pixel size so that an image contacting the display screen may be sensed on the display device.
- the touch sensor of the minute unit is disposed on the display device, there is an advantage in that it is possible to scan the fingerprint image of the user or detect whether the contact means having a minute diameter such as a pin or a brush is in contact.
- FIG. 1 is a diagram illustrating a state of an electronic device according to an embodiment of the present invention.
- FIGS. 2A to 2D are cross-sectional views illustrating a configuration of a display device having an image sensing function according to an exemplary embodiment of the present invention.
- FIG. 3 is a plan view illustrating a configuration of a display device according to an exemplary embodiment of the present invention.
- FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a sensor array layer implementing an image sensing function according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 5 is a circuit diagram illustrating an embodiment of a contact sensor disposed on a sensor array.
- FIG. 6 is a circuit diagram illustrating a configuration of a capacitive touch sensor applicable to a display device according to an exemplary embodiment of the present invention.
- FIGS. 7 to 9 are circuit diagrams illustrating a configuration of a capacitive touch sensor according to another exemplary embodiment of the present invention.
- FIG. 10 is a timing diagram for describing an operation of a touch sensor according to an exemplary embodiment of the present invention.
- FIG. 11 is a plan view of a touch sensor according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 12 is a diagram illustrating a plan view of a sensor array in which a plurality of contact sensors are arranged according to another exemplary embodiment.
- FIG. 13 is an enlarged plan view of the touch sensor of the unit pixel illustrated in FIG. 12.
- FIG. 14 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of the touch sensor of the unit pixel illustrated in FIG. 12.
- FIG. 15 is a cross-sectional view taken along line B-B 'of the touch sensor of the unit pixel illustrated in FIG. 12.
- FIG. 16 is a cross-sectional view taken along line C-C 'of the touch sensor of the unit pixel shown in FIG.
- 17 is a sectional view showing a touch sensor according to another embodiment of the present invention.
- FIG. 18 is a plan view of a sensor array in which a plurality of touch sensors according to another embodiment of the present invention is arranged.
- FIG. 19 is an enlarged plan view of the touch sensor of the unit pixel illustrated in FIG. 18.
- 20 is a view showing a plan view of a touch sensor according to another embodiment of the present invention.
- 20 is a plan view of a touch sensor according to another embodiment of the present invention.
- 21 is a simplified exploded perspective view of a display device including a touch sensor according to another exemplary embodiment of the present invention.
- FIG. 22 is a diagram illustrating a schematic arrangement of a touch sensor of the display device of FIG. 21.
- FIG. 23 is a view illustrating a schematic arrangement of a touch sensor according to another embodiment of the present invention.
- FIG. 24 is a top view of the contact sensor of FIG. 23.
- FIG. 25 is a view illustrating a state in which a display device including a touch sensor is driven in a touch recognition mode according to another exemplary embodiment of the present invention.
- FIG. 26 is a diagram illustrating a driving state of a touch sensor array in the display device of FIG. 25.
- FIG. 27 is a timing diagram for describing an operation of the touch sensor of FIG. 26.
- FIG. 28 is a view illustrating a state in which contact means is in contact while the display device of FIG. 27 is driven in the touch recognition mode.
- 29 to 31 are views illustrating a state in which a display device is driven in a contact recognition mode according to another exemplary embodiment of the present invention.
- FIG. 32 is a diagram illustrating a state in which the display device of FIG. 25 is driven in a full fingerprint recognition mode.
- FIG. 33 is a diagram illustrating a state in which the display device of FIG. 25 is driven in an icon fingerprint recognition mode.
- FIG. 34 is a diagram illustrating a state in which the display device of FIG. 25 is driven in an input window fingerprint recognition mode.
- 35 is a diagram illustrating a state in which the display device of FIG. 25 is driven in a non-contact recognition mode.
- 36 is a schematic block diagram illustrating a configuration of the display device of FIG. 25.
- FIG. 37 is a flowchart illustrating a driving process of the display device of FIG. 25.
- contact recognition means a function of recognizing an object in contact with a surface, and encompasses both fingerprint or touch recognition of a human finger and touch recognition by other touch generating means. It must be understood in the sense.
- FIG. 1 is a diagram illustrating a state of an electronic device according to an embodiment of the present invention.
- the electronic device 10 includes a display device DP.
- the electronic device 10 may be a digital device including a wired / wireless communication function or another function.
- a digital device having a computing capability by mounting a microprocessor and having a memory means such as a mobile phone, navigation, web pad, PDA, workstation, personal computer (for example, notebook computer, etc.), preferably Will be described assuming a smartphone as an example, but is not necessarily limited thereto.
- the display device DP is formed on one surface of the electronic device 10.
- the display device DP is formed on the front surface of the electronic device 10 and implemented as a touch screen panel which simultaneously performs a function as an input device. Can be.
- the display device DP performs not only the touch generating means (for example, a finger or the like) contact and the contact location but also a recognition function for the fingerprint of the finger.
- the touch generating means for example, a finger or the like
- the display device DP may function as a touch screen for driving a specific function
- the fingerprint input window FP is displayed through the display device DP.
- the fingerprint recognition function may be implemented in the area of or the entire area of the display device DP.
- the touch by the touch generating means or the ridge of the finger fingerprint and the valley (valley) contact is made by a plurality of rows and columns of sensors, for the fingerprint fingerprint recognition of the ridge and the valley You must be able to distinguish between contacts. Therefore, the resolution of the touch sensing related to the number of sensors included in the display device DP should be formed to distinguish the ridges of the fingerprint and the contact of the valleys.
- 2A to 2D are cross-sectional views illustrating a configuration of a display device having an image sensing function according to an exemplary embodiment of the present invention.
- 2A to 2D illustrate an example in which an image sensing function is integrated in a liquid crystal display (LCD).
- LCD liquid crystal display
- the liquid crystal display includes a first substrate 210, a thin film transistor layer 220, a liquid crystal layer 230, a color filter layer 240, a second substrate 250, and the like, which are sequentially stacked. It consists of a cover window 260.
- liquid crystal display In the liquid crystal display, light emitted from a back light unit (BLU) disposed below the first substrate 210 passes through the liquid crystal layer 230, and then extracts color in pixel units to implement color. While passing through the color filter layer 240 operates on the principle that the desired color and image are implemented.
- the thin film transistor layer 220 functions to transmit or control an electrical signal, and the liquid crystal present in the liquid crystal layer 230 controls light transmission by changing a molecular structure according to an applied electrical signal.
- the sensor array layer 300 which performs a touch sensing or fingerprint recognition function, that is, an image sensing function of the touch generating means may be disposed in a portion of the liquid crystal display.
- the sensor array layer 300 may be disposed in close proximity to the color filter layer 240.
- the sensor array layer 300 may be disposed in the lower region of the color filter layer 240 or in the region between the color filter layer 240 and the second substrate 250.
- the sensor array layer 300 may be disposed between the second substrate 250 and the cover window 260, as shown in FIG. 2C,
- the cover window 260 may be disposed on the cover window 260 to protect the display device.
- a separate protective layer 270 for protecting the sensor array layer 300 should be further formed thereon. will be.
- the sensor array layer 300 may be formed on the same layer as the thin film transistor layer 220 in which circuits for driving the display device are implemented.
- a display device is implemented as a liquid crystal display device.
- the display device may be an organic light emitting diode (OLED) display device or an electrophoretic display (EPD). Of course, it may be implemented.
- OLED organic light emitting diode
- EPD electrophoretic display
- the organic light emitting diode display has a structure in which an organic light emitting diode device having electrode layers formed on both sides thereof is disposed on a substrate.
- the sensor array layer 300 having an image sensing function according to an embodiment of the present invention is a substrate. It may be formed on top, or on top of the organic light emitting diode element.
- FIG. 3 is a plan view illustrating a configuration of a display device according to an exemplary embodiment of the present invention.
- FIG 3 shows a color filter layer 240 and a sensor array layer 300.
- the sensor array layer 300 may be formed above or relative to the color filter layer 240.
- a sensor array including a plurality of touch sensors may be formed on the front of the display, or according to another exemplary embodiment, may be formed on a portion of the display.
- an area without a touch sensor may be configured such that a step does not occur with an area with the touch sensor through passivation (not shown).
- the sensor array layer 300 is provided with a plurality of contact sensors SN.
- the contact sensor SN may be implemented as a capacitive sensor including a plurality of transistors.
- the color filter layer 240 may include a red pixel R for displaying a red image, a green pixel G for displaying a green image, and a blue pixel B for displaying a blue image.
- a red pixel (R), one green pixel (G), and one blue pixel (B) form one unit pixel, which may be described as being formed in a matrix form of a plurality of rows and columns. Accordingly, one contact sensor SN may be provided per unit pixel.
- the contact sensor SN is formed on the layer of the sensor array 300, and the sensing circuit (eg, transistor and wirings) of the contact sensor SN when viewed from the top view includes the color filter layer (
- the red pixel R, the green pixel G, and the blue pixel B of the 240 are disposed in a non-overlap region, and the pixel electrode of the contact sensor SN is colored as a transparent electrode material such as ITO. It may be disposed in a region covering at least a portion of the pixel R, G, or B or in a region not covering the color pixel.
- the sensing circuit eg, transistor and wirings
- the contact sensor SN is provided below the unit pixel, but the contact sensor SN may be provided on the upper side, the side surface, or the like of the unit pixel.
- the sensing circuit of the contact sensor SN may be positioned at a corresponding position by making the size of one of the red pixel R, the green pixel G, and the blue pixel B relatively small.
- the contact sensor SN may include the red pixel R and the green of the color filter layer 240 from the sensor array 300 layer to the sensing circuit as well as the pixel electrode when the transparent electrode material for the transistor and the wiring is used. It may be formed to overlap the pixel G and the blue pixel B. According to this, since the contact sensor SN may be formed to cover the unit pixel, two or more contact sensors SN may be disposed per unit pixel to increase the resolution of image sensing, and the unit contact sensor SN may be increased. The sensitivity of image sensing may be improved by increasing the size of.
- FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a sensor array layer 300 for implementing an image sensing function according to an embodiment of the present invention.
- the sensor array layer 300 includes a plurality of scan lines SL1, SL2,, and SLn and a plurality of readout lines RL1, RL2,,, and RL1.
- Scan signals are sequentially supplied to the plurality of scan lines SL1, SL2, ..., and SLn, and the plurality of readout lines RL1, RL2, ..., RLl receive the signals output from the contact sensor SN and receive the same. Transfer to a readout circuit (not shown) for processing.
- the scan signals supplied to the plurality of scan lines may be supplied from a scan driver provided in the sensor array layer 300.
- the scan lines SL1, SL2,..., And SLn and the readout lines RL1, RL2,..., And RLl are arranged to cross each other. At least one contact sensor SN may be formed at each intersection.
- FIG. 5 is a circuit diagram illustrating a comparative example of the contact sensor SN disposed on the sensor array 300.
- the touch sensor SN may include a pixel electrode (not shown), a switching transistor T1, and a sensing transistor T2.
- the contact means contacts the pixel electrode, the contact capacitance C1 may be reduced. Can be formed.
- the gate electrode and the drain electrode of the switching transistor T1 are connected to the first scan line SL1, and the source electrode is connected to the node where the contact capacitor C1 is formed. Meanwhile, the drain electrode of the sensing transistor T2 is connected to the readout line RL, the source electrode is connected to the source electrode of the switching transistor T1, and the gate electrode is connected to the second scan line SL2.
- FIG. 5B compared with FIG. 5A, there is a difference in which the drain electrode of the switching transistor T1 is connected to the data line DL instead of the first scan line.
- the switching transistor T1 When the selection signal of the first scan line SL1 is supplied to the gate electrode of the switching transistor T1, the switching transistor T1 is turned on to charge the contact capacitor C1. When the selection signal is applied to the second scan line SL2, the sensing transistor T2 is turned on and the charges charged in the contact capacitor C1 are parasitic capacitances of the contact capacitor C1 and the readout line RL. Can be shared by
- a large contact capacitance C1 is formed between the contact means and the contact sensor SN, and when the contact means moves away from the contact sensor SN. The size of the contact capacitance C1 is reduced.
- the signal voltage of the readout line RL is transferred to a separate IC chip, and it is possible to determine whether the screen is in contact with the corresponding pixel, the contact area, etc. based on the transmitted signal voltage.
- the readout line RL senses a signal corresponding to the amount of charge charged in the touch sensor SN with a voltage, and the contact state and the contact state can be determined through the magnitude of the sensed voltage.
- the charge stored in the contact capacitor C1 is transferred to the readout line RL through the sensing transistor T2.
- the contact sensor SN senses a voltage through charge sharing between the contact capacitance C1 and the parasitic capacitance of the lead-out line RL, the parasitic capacitance of the lead-out line RL is relative to the contact capacitance C1.
- the sensed voltage becomes very small.
- FIG. 6 is an equivalent circuit diagram illustrating a configuration of a capacitive touch sensor applicable to a display device according to an exemplary embodiment of the present invention.
- the touch sensor SN according to the exemplary embodiment of the present invention is provided in at least a portion of the unit pixel formed on the sensor array 300 described with reference to FIG. 3.
- Each contact sensor SN may include a pixel electrode and three transistors, and each of the three transistors may include a reset transistor T1, an amplifying transistor T2, and a detection transistor T3. Can be.
- each of the transistors T1 to T3 may include a silicon-based transistor or a channel region such as amorphous silicon (a-Si: H), polycrystalline silicon (Poly Silicon, Poly-Si), or an oxide transistor.
- An organic compound transistor such as an organic thin film transistor formed of a material may be implemented.
- Each transistor T1 to T3 may be implemented in a coplanar, staggered, inverted coplanar, or inverted staggered thin film transistor structure.
- each of the transistors T1 to T3 may be formed of a transparent thin film transistor (TTFT).
- TTFT transparent thin film transistor
- the transparent thin film transistor is characterized by passing the wavelength of the visible light region, and thus can be seen even when combined with the display device.
- the reset transistor T1 constantly resets the remaining charge of the pixel electrode connected to the amplifying transistor T2.
- the gate electrode of the reset transistor T1 may be connected to the scan line SLn, the source electrode may be connected to the power input terminal Vdd, and the drain electrode may be connected to the pixel electrode.
- the amplifying transistor T2 receives the voltage V1 applied to the contact capacitance C1 generated between the contact means and the pixel electrode as the gate electrode, and detects the detection transistor T3 as a current signal by the amount of change of the voltage V1. Acts as an amplifier to pass
- a gate electrode of the amplifying transistor T2 may be connected to a sensing electrode, a source electrode may be connected to a power input terminal Vdd, and a drain electrode may be connected to a drain electrode of the sensing transistor T3.
- the detection transistor T3 serves to selectively pass the current flowing in the amplifying transistor T2 to the readout line RL.
- the detection transistor T3 transfers the current flowing through the amplifying transistor T2 to the readout line RL by the selection signal applied from the scan line SLn + 1 applied to the gate electrode.
- the gate electrode of the detection transistor T3 may be connected to the scan line SLn + 1, the drain electrode may be connected to the drain electrode of the amplifying transistor T2, and the source electrode may be connected to the readout line RL.
- each of the transistors T1 to T3 is formed of a non-transparent or semi-transparent electrode material
- an electrode edge is secured to secure display visibility.
- it may be disposed in an area that does not overlap with the color filter.
- each of the transistors T1 to T3 when each of the transistors T1 to T3 is formed of a transparent electrode material, the transistors T1 to T3 may be disposed in an area overlapping the color filter.
- FIG. 7 to 9 are equivalent circuit diagrams showing the configuration of a capacitive touch sensor according to another embodiment of the present invention.
- the source electrode of the reset transistor T1 may be connected to the gate electrode instead of the power input terminal Vdd, so that when the selection signal is applied from the scan line SLn to the gate electrode, the same selection is made on the source electrode.
- the signal may be applied so that a separate power input terminal may not be required to drive the contact sensor SN.
- the connection state of the reset transistor T1 may be changed in the configuration of the contact sensor SN disclosed in FIG. 7.
- the source electrode and the gate electrode of the reset transistor T1 are tied together and connected to the scan line SLn.
- the source electrode and the gate electrode of the reset transistor T1 are bundled together. It can be connected to the input terminal Vdd.
- the power input terminal line in which the source electrode and the gate electrode of the reset transistor T1 are bundled and connected together may be replaced with a data line to which a predetermined voltage is applied.
- the circuit of the contact sensor SN By configuring the circuit of the contact sensor SN as described above, it is possible to reduce the number of scan lines SLn required to drive each contact sensor SN. Overall, the number of scan lines SLn is reduced by one, but the operation of the scan driver can be simplified since the scan lines required to drive each contact sensor SN are reduced from two to one.
- the power input terminal Vdd may be removed and the driving of the contact sensor SN may be performed only by the scan line SLn.
- the source electrode of the amplifying transistor T2 is operated by receiving a voltage input from the scan line SLn instead of the power input terminal Vdd.
- the scan driver transmits a signal at an operation timing of the amplifying transistor T2. Can be driven.
- the circuit structure of the contact sensor SN can be further simplified by design.
- the power input terminal Vdd may be a data line DL, and the voltage applied to the data line may be a data signal.
- FIG. 10 is a timing diagram for describing an operation of the touch sensor SN according to an exemplary embodiment of the present invention.
- SLn and SLn + 1 denote signals supplied to corresponding scan lines SLn and SLn + 1, respectively, and a selection signal is supplied to scan lines SLn and SLn + 1 during a high period.
- the specific contact sensor SN is selected by the application of the selection signal, and a signal from the other contact sensor SN is output.
- SL will be referred to as a scan line signal.
- RL Reset is a signal for resetting the readout line RL. A reset signal is supplied in a high section, and the readout line RL is reset.
- V1 represents the potential of the sensing electrode connected to the gate electrode of the amplifying transistor T2, that is, the potential due to the electric charge charged in the contact capacitor C1 generated between the contact means and the pixel electrode, and RL is detected.
- the amount of current detected in the readout line RL connected to the source electrode of the transistor T3 is shown.
- the potential V1 according to the amount of charge charged in the contact capacitance C1 depends on whether the ridge or the valley touches the sensing transistor T1 of the contact sensor SN.
- the current of the readout line RL is changed.
- the reset transistor T1 When the scan line signal SLn connected to the gate electrode of the reset transistor T1 is switched to the high level (S2), the reset transistor T1 is turned on and connected to the source electrode of the reset transistor T1. A certain amount of charge is charged in the pixel electrode connected to the drain electrode of the reset transistor T1 through the voltage input through the power input terminal Vdd, thereby increasing the voltage V1.
- the source electrode of the amplifying transistor T2 is also connected to the power input terminal Vdd to receive an input voltage.
- the relationship between the gate voltage V1 and the source electrode of the amplifying transistor T2 exceeds the threshold voltage of the amplifying transistor T2. Since it is designed so that no current flows from the drain electrode of the amplifying transistor T2 to the detection transistor T3, no current is detected even in the lead-out line RL.
- a contact capacitance C1 is formed between the contact means and the contact sensor SN, each having a different size when the bone is in contact with the ridge.
- the contact capacitance C1 of is formed.
- the reset transistor T1 As the selection signal is applied to the scan line SLn connected to the gate electrode of the reset transistor T1 in the period S2, the reset transistor T1 is turned on so that the signal from the power source input terminal Vdd is reset. ) Is delivered through the drain electrode of the capacitor), thereby charging the contact capacitance C1.
- the contact capacitance C1 varies depending on the distance between the pixel electrode and the contact means.
- the contact capacitance formed when the valley of the fingerprint and the pixel electrode are in contact with each other is larger than the contact between the ridge of the fingerprint and the pixel electrode. (C1) is small in size.
- the detection transistor T3 is turned on.
- a current flowing from the drain electrode of the amplifying transistor T2 flows through the drain electrode of the detection transistor T3 to the source electrode, and finally the current flows through the readout line RL.
- the voltage V1 of the contact capacitance C1 is low, the current flowing in the lead-out line RL may be smaller than that of the ridge contact.
- the detection transistor T3 is turned on, and a current flowing from the drain electrode of the amplifying transistor T2 is sourced from the detection transistor T3. Flow through the electrode to the drain electrode. The current is detected in the readout line RL, but since the coupling due to parasitic capacitance does not occur, the gate electrode potential of the amplifying transistor T2 is kept constant. Will flow.
- the reset of the circuit is performed by the reset transistor T1 when a signal is applied to the scan line, there is an advantage of not requiring a separate reset line.
- a separate wiring other than the scan line is not required, and thus the circuit can be simply configured.
- the selection signal is applied to the scan line connected to the gate electrode of the detection transistor T3
- the gate electrode of the reset transistor T1 of the other contact sensor SN is also connected to the corresponding scan line, so that one scan It is possible to simultaneously control the signal detection at the lead-out line RL included in one contact sensor SN and the operation of the sensing transistor T1 included in another contact sensor SN.
- the amplification transistor T2 may operate according to the change of the contact capacitance C1, thereby reducing the disadvantage that the signal detected by the charge sharing circuit becomes small.
- the transparent thin film transistor and the transparent electrodes are used, and the opening ratio of the display device can be improved by forming an opening in the center of the pixel electrode.
- FIG. 11 is a plan view of a touch sensor according to an embodiment of the present invention.
- T1 is a reset TR shown in the upper left of FIG. 10
- T2 is an amplified TR shown in the lower left
- T3 is a detection TR shown in the lower right. Read TR) respectively.
- the gate electrode RG of the reset transistor T1 is connected to the scan line SLn, the source electrode RS is connected to the power input terminal DL, and the drain electrode RD is connected to the pixel electrode Sensing Electode. Can be.
- the gate electrode AG of the amplifying transistor T2 is connected to the sensing electrode through the contact Con, the source electrode AS is connected to the power input terminal DL, and the drain electrode AD is detected. It may be connected to the source electrode RS of the transistor T3.
- the gate electrode RG of the detection transistor T3 is connected to the scan line SLn + 1, the source electrode RS is connected to the drain electrode AD of the amplifying transistor T2, and the drain electrode RD is It may be connected to the lead-out line RL.
- T1 to T3 when T1 to T3 are implemented as an oxide transistor, the characteristics of the oxide may vary according to incident light, and thus may further include a shield electrode SD.
- the shield electrode SD may be disposed on the T1 to T3 in a state overlapping with the T1 to T3 to block external light.
- a contact capacitor C1 is formed between the contact means and the pixel electrode Sensing Electrode, and the voltage V1 applied to the contact capacitor C1 is input to the gate electrode AG of the amplifying transistor T2.
- a current signal that is formed differently according to a change amount of the voltage V1 input to the gate electrode AG of the amplifying transistor T2 may be transmitted to the detection transistor T3.
- the size of the contact capacitor C1 is larger as the contact area between the finger and the sensing electrode becomes larger.
- the area occupied by the T1 to T3 can be minimized and the area occupied by the pixel electrodes can be maximized.
- the T1 to T3 display the color pixels R and G as shown in FIG. 2.
- B) may be implemented as an area not overlapping with the pixel, and may be implemented as an area overlapping with the color pixel pixel by using the pixel electrode as a transparent electrode. In this case, fingerprint image scanning is possible without compromising the visibility of the display.
- FIG. 12 is a plan view illustrating a sensor array in which a plurality of touch sensors are arranged according to another exemplary embodiment.
- FIG. 13 is an enlarged plan view of a touch sensor of a unit pixel illustrated in FIG. 12.
- the sensor array 400 includes a plurality of contact sensors PA.
- Each contact sensor PA is connected to one data line DL1, one lead out line RL, and two scan lines SL n and SL n + 1.
- DL1 data line
- RL lead out line
- SL n and SL n + 1 scan lines
- M M x N array
- one unit contact sensor is connected to the data line DL, the lead-out line RL, and the scan line SL, and reset transistor.
- Reset TR, T1 amplifying transistors
- Amp TR, T2 amplifying transistors
- Read TR, T3 detection transistors
- SE pixel electrode
- the entire surface of the unit contact sensor PA is overlapped with the pixel electrode SE without the shield electrodes overlapping the T1 to T3.
- the pixel electrode is connected to the drain electrode RD of the reset transistor T1 and the gate electrode AG of the amplifying transistor T2 through a contact.
- FIG. 14 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of the touch sensor of the unit pixel shown in FIG. 12, and FIG. 15 is a cross-sectional view taken along line BB ′ of the touch sensor of the unit pixel shown in FIG. 12. It is sectional drawing along the CC 'diagram of the contact sensor of the unit pixel shown in FIG.
- each of the transistors forms a gate over the substrate and forms a gate insulating layer.
- the source / drain electrodes are patterned by a photolithography process.
- the reset transistor T1 at the lower left includes a source / drain electrode, a gate electrode, a gate insulating layer G / I, and an active layer.
- the substrate may be a material such as glass, film, plastic (Plastic PI), stainless steel.
- the source / drain electrode or the gate electrode of the reset transistor T1 may be formed of a single material or a synthetic material such as ITO, IZO, Mo, Al, Cu, Ag, Ti, or the like.
- the active region between the source / drain electrodes may be oxide based materials such as a-Si: H, low temperature polysilicon (LTPS), indium gallium zinc oxide (IGZO), organic materials, etc. Can be implemented.
- the gate insulating layer G / I may be implemented with SiO 2 , SiN X, or the like.
- the reset transistor T1 may further include an edge stopper.
- An edge stopper (E / S) may be implemented with materials such as SiO 2 and SiN X. The edge stopper protects the active layer previously formed by the chemical during the photolithography process for forming the source-drain electrode, thereby preventing the active region from being damaged.
- the contact sensor PA Before forming the pixel electrode on the reset transistor T1, the contact sensor PA forms a passivation layer for uniformizing the surface, and the passivation layer includes thin-glass, SiO 2 , and SiN ⁇ . It can be implemented with a transparent material such as.
- the drain electrode RD is connected to the pixel electrode SE as described with reference to FIG. 12. 11 and 12, the pixel electrode is connected to the drain electrode RD through a contact CON passing through the passivation.
- the pixel electrode SE may be implemented as a single material or a synthetic material having transparency such as ITO, IZO, Mo, Al, Cu, Ag, Ti, and the like.
- the amplification transistor T2 at the lower left is formed on a substrate, and includes a source / drain electrode, a gate electrode, a gate insulating layer (G / I), and It includes an active layer.
- the detection transistor T3 at the lower right is formed on a substrate and includes a source / drain electrode, a gate electrode, a gate insulating layer G / I, and an active layer.
- the substrate may be a material such as glass, film, plastic (Plastic PI), stainless steel.
- the reset transistors are formed. It may be the same as the material of (T1).
- the amplifying transistor T2 and the detection transistor T3 may further include an edge stopper.
- the edge stopper (E / S) may be implemented with materials such as SiO 2 and SiN ⁇ .
- the edge stopper protects the active layer previously formed by the chemical during the photolithography process for forming the source-drain electrode, thereby preventing the active region from being damaged.
- the contact sensor PA forms a passivation layer for making the surface even before forming the pixel electrode on the reset transistor T1, the amplifying transistor T2, and the detection transistor T3, and the passivation layer is a thin film. It can be implemented with a transparent material such as glass (Thin-Glass), SiO 2 , SiN ⁇ .
- the gate electrode AG of the amplifying transistor and the drain electrode RD of the reset transistor are connected, and as shown in FIGS. 13 and 16, a pixel electrode overlapping the contact sensor is connected with the gate electrode of the amplifying transistor. .
- FIG. 17 illustrates a side view of a touch sensor according to another embodiment of the present invention. For convenience of explanation, the difference from FIG. 14 will be mainly described.
- each of the transistors T1 to T3 forms a gate on a substrate and forms a gate insulating layer.
- the source / drain electrodes are patterned by a photolithography process.
- the edge stopper region may be further included before the source / drain electrode patterning to protect the active layer.
- the pixel electrode may be formed on the opposite side of the substrate on which the transistors are formed.
- the pixel electrode is connected to the drain electrode of the reset transistor and the gate electrode of the amplifying transistor by drilling a via in the substrate.
- the touch sensor in this embodiment may further include a passivation layer, that is, a protective layer on the pixel electrode, so that the pixel electrode is not damaged by the contact of the contact means.
- the passivation layer may be formed of a transparent material such as thin glass, ultra-thin glass, SiO 2 , SiN ⁇ , or the like.
- FIG. 18 is a plan view of a sensor array in which a plurality of touch sensors are arranged according to another exemplary embodiment.
- FIG. 19 is an enlarged plan view of a touch sensor of a unit pixel illustrated in FIG. 18.
- the sensor array includes a plurality of contact sensors PBs.
- the contact sensors PB are symmetrically arranged with other contact sensors in one direction.
- the first contact sensor PB1 to the third contact sensor PB3 are arranged side by side in one direction, that is, in a row direction.
- the first contact sensor PB1 is symmetrical with respect to the side contacting the second contact sensor PB, that is, the lead-out line RL or the data line DL.
- the second contact sensor PB2 and the third contact sensor PB3 are symmetrical with respect to the abutting side.
- adjacent contact sensors are not arranged symmetrically in the other direction, that is, in the column direction.
- the first contact sensors PB1 are not arranged symmetrically with respect to the sides contacting the fourth contact sensors PB4, that is, the scan lines.
- a pair of contact sensors arranged in one direction are symmetrical with respect to the data line DL. That is, the reset transistor, the amplifying transistor, the detection transistor, the pixel electrode, and the signal lines DL, RL, and SL are arranged to be symmetrical with each other.
- data lines may be separately arranged for each touch sensor, but according to another exemplary embodiment, one data line serving as a symmetric reference line may be arranged in two adjacent contact sensors. Can be shared by. As a result, the number of signal wires is reduced, and the aperture ratio by the touch sensor is larger than that of the display unit pixels, so that display visibility can be improved.
- 20 is a plan view of a touch sensor according to another embodiment of the present invention.
- the touch sensor includes a reset transistor, an amplifying transistor, a detection transistor, a pixel electrode SE, and signal lines DL, RL, and SL.
- the pixel electrode is formed via a contact between the drain electrode of the reset transistor and the gate electrode of the amplifying transistor on a plane different from the transistor.
- the pixel electrode may be formed to have a maximum area that can cover the unit touch sensor size while being independent of the adjacent contact sensor.
- the pixel electrode may be implemented as a single material or a synthetic material having permeability such as ITO, IZO, Mo, Al, Cu, Ag, Ti, or the like.
- the amplifying transistor, the source electrode, the drain electrode, or the gate electrode of the detection transistor when the contact sensor is formed to overlap the display unit pixel, the aperture ratio of the display pixel is lowered. There is a fear that the display visibility is lowered.
- the light blocking area ie, the black pixel
- Transistors T1 to T3 may be disposed toward the region.
- the light blocking area is a region in which driving elements for displaying a display are disposed to transmit light
- the transistors and signal wirings of the touch sensor may be formed into the light blocking area, thereby preventing visibility of the display.
- FIG. 21 is a simplified exploded perspective view of a display device including a touch sensor according to another exemplary embodiment of the present invention
- FIG. 22 is a diagram illustrating a schematic arrangement of the touch sensor of the display device of FIG. 21.
- the display device DP includes a display module 510, an adhesive layer 520, a contact sensor module 530, and a cover window 540.
- a display area in which an image is displayed is formed, and the display module 510 is disposed in the display area and includes the plurality of unit pixels for displaying an image.
- an organic light emitting diode OLED May be a display module or a liquid crystal display (LCD) display module.
- a sensing region overlapping the display area is formed in the touch sensor module 530, and the touch sensor module 530 includes a transparent substrate 531 and a plurality of touch sensors SN disposed on one surface of the transparent substrate 531. ), An integrated circuit package 532 for transmitting a control signal to the contact sensors SN or receiving a detection signal from the contact sensors SN, and the control signal from the outside to the integrated circuit package 532.
- Flexible Printed Circuit Board (FPCB) 533 for delivery.
- the unit pixels of the display module 510 may be overlapped 1: 1 with the contact sensors SN of the touch sensor module 530.
- the touch sensors SN disposed on the display device DP may include a cover window 540 disposed above the touch sensor module 530, like the touch sensors SN disclosed in FIGS. 6 to 9.
- a cover window 540 disposed above the touch sensor module 530, like the touch sensors SN disclosed in FIGS. 6 to 9.
- the touch sensor SN has been described as a configuration disposed on the transparent substrate 531 of the display module 510, the touch sensor SN without the separate transparent substrate 531 may cover the cover window 540. It is also possible to configure the arrangement on one side of).
- the first contact sensor SN1 and the second contact sensor SN2 adjacent to the first contact sensor SN1 are a ridge and valley of the user fingerprint 9, respectively.
- the transistor unit TFT1 and the second thin film transistor unit TFT2 are included.
- the first thin film transistor unit TFT1 and the second thin film transistor unit TFT2 may include at least one of a reset transistor, an amplifying transistor, and a detection transistor of the contact sensor SN1 described with reference to FIGS. 6 to 9.
- the first thin film transistor unit TFT1 and the second thin film transistor unit TFT2 are formed on the same plane as the first pixel electrode SE1 and the second pixel electrode SE2 and wirings (not shown) for providing a signal. Can be placed in.
- the first pixel electrode SE1, the second pixel electrode SE2, the first thin film transistor unit TFT1, the second thin film transistor TFT2 unit, and the wirings are thin films of a transparent material having a predetermined light transmittance.
- a transparent material having a predetermined light transmittance.
- ITO indium tin oxide
- CNT silver nano-tube
- IZO indium zinc oxide
- a separation space 539 is formed between the first contact sensor SN1 and the second contact sensor SN2, and an insulating material such as resin is disposed in the separation space 539, so that the first contact sensor is disposed.
- the SN1 and the second contact sensor SN2 may be insulated from each other.
- the first contact sensor SN1 and the separation space 539 form one sensing pitch Pitch
- the width W2 of the sensing pitch Pitch is the width W11 of the first contact sensor SN1. It is equal to the sum of the width W12 of the spaced apart space 539.
- the width W2 of the sensing pitch is in the range of 5 um to 200 um. It is formed as one.
- FIG. 23 is a view showing a schematic arrangement of a touch sensor according to another embodiment of the present invention
- FIG. 24 is a plan view of the touch sensor of FIG.
- the contact sensor SN according to the present embodiment differs in the arrangement of the contact sensor SN, the other configuration is substantially the same as that of the contact sensor SN of FIGS. 21 and 22. It demonstrates centering on the characteristic part of this embodiment.
- the electrode SE2 is disposed under the lower surface of the cover window 540, and the first thin film transistor unit TFT1 and the first wiring Wi1, and the second thin film transistor unit TFT2 and the second wiring Wi2 are connected to each other.
- the first pixel electrode SE1 and the second pixel electrode SE2 are disposed below the first pixel electrode SE1 and the second pixel electrode SE2, respectively.
- the first thin film transistor unit TFT1 and the second thin film transistor unit TFT2 may include at least one of a reset transistor, an amplifying transistor, and a detection transistor of the contact sensor SN described with reference to FIGS. 6 to 9.
- the first wire Wi1 and the second wire Wi2 may be at least one of a part of a scan line, a part of a data line, and a part of a readout line of the contact sensor SN described with reference to FIGS. 6 to 9. That is, the pixel electrodes SE1 and SE2 are disposed in a shape that covers some or all of the reset transistor, the amplifying transistor, the detection transistor, a part of the scan line, a part of the data line, and a part of the readout line. Can be.
- the pixel electrodes SE1 and SE2, the reset transistor, the amplifying transistor, the detection transistor, the scan line, the data line, and the readout line are formed of a transparent conductive material such as IZO, ITO, or the like, and thus the contact sensor module 530.
- Light generated by the display module 520 disposed under the) may pass through the contact sensors SN of the touch sensor module 530 and may be projected to the outside.
- the pixel electrodes SE1 and SE2 of the contact sensor SN may be formed to be wider than the transistors TFT1 and TFT2 and the wirings Wire1 and Wire2, and thus may be formed to be wider. Interference due to parasitic capacitances formed in the TFT1 and the TFT2 and the wirings Wire1 and Wire2 can be suppressed, so that the contact sensing sensitivity of the user fingerprint can be improved.
- FIG. 25 is a view illustrating a state in which a display device including a touch sensor is driven in a touch recognition mode according to another exemplary embodiment of the present invention.
- the display device including the touch sensor according to the present embodiment differs only in the method of driving the touch sensor, the display device is the same as the configuration of the display device including the touch sensor described in FIGS. 1 to 24. In the following description, the characteristic parts of the present embodiment will be described.
- the touch sensor module 530 of the display device DP may include a plurality of touch sensor sectors including two or more touch sensors SN among the plurality of touch sensors SN. (SS1, SS2, SS3, SS4).
- the touch sensor module 530 When the touch sensor module 530 is driven in the touch recognition mode, some of the touch sensors SN included in the plurality of touch sensor sectors SS1, SS2, SS3, and SS4 are selected, To be activated.
- the touch sensor module 530 is basically driven in the touch recognition mode, and when all the touch sensors SN are all selected as only some touch sensors SN are activated. Compared with this, power consumption can be reduced.
- the contact sensor SN becomes active, that is, the activated is that the scan signal and the data signal are applied to the contact sensor SN, so that the contact sensor SN is selected and placed on the surface of the display device DP. It means a state in which the contact sensor SN can detect whether the contact means is in contact.
- the contact sensor sectors SS1, SS2, SS3, and SS4 of the touch sensor module 530 may overlap the display area in which the unit pixels of the display device DP are disposed to display an image.
- the sensing area is partitioned and includes a plurality of contact sensors SN disposed in the partitioned area.
- the contact sensor sectors SS1, SS2, SS3, and SS4 are formed in a rectangular shape, for example, and any contact sensor sectors SS1, SS2, SS3, and SS4 are interposed between the contact sensor sectors SS1, SS2, SS3, and SS4.
- Contact sensors SN which are not included in the present invention, are disposed to be spaced apart from each other by the width of at least one contact sensor SN between the contact sensor sectors SS1, SS2, SS3, and SS4.
- the touch sensor module 530 When the touch sensor module 530 is driven in the touch recognition mode, some of the touch sensors SN included in the touch sensor sectors SS1, SS2, SS3, and SS4 of the touch sensor module 530 may be touched. ) Is activated, and the activated contact sensors SN may detect whether a contact means, for example, a user's finger, is touched on the surface of the display device DP.
- a contact means for example, a user's finger
- the touch sensors SN A activated in the touch sensor sectors SS1, SS2, SS3, and SS4 are the contact sensor sectors SS1, SS2,
- the contact sensors SN I disposed on the edge portions of the SS3 and SS4 and disposed inside the edge are kept in an inactive state.
- the contact sensor sectors SS1, SS2, SS3, and SS4 of the touch sensor module 530 have been described as being formed in a rectangular shape, the contact sensor sectors SS1, SS2, SS3, and SS4 may be formed. It is also possible to form a polygon or circle other than a square.
- FIG. 26 is a view illustrating a driving state of the touch sensor array in the display device of FIG. 25, and FIG. 27 is a timing diagram for describing an operation of the touch sensor of FIG. 26.
- a first scan line DL1 to a fifth data line DL5 for providing a data signal to the contact sensor SN are disposed in one direction and have a first scan for providing a selection signal.
- the lines SL1 to fourth scan line SL4 are arranged to intersect the first data line DL1 to the fifth data line DL5.
- Each of the contact sensors SN is disposed at a point where the first data line DL1 to fifth data line DL5 and the first scan line SL1 to fourth scan line SL4 cross each other.
- the power input line VDD of FIGS. 6 to 9 may correspond to the data line of FIG. 26, and is not limited to the term, and refers to a line to which a constant voltage is applied.
- the first readout line RL1 to the fourth readout line RL4 are disposed in parallel with the first data line DL1 to the fifth data line DL5, and are respectively connected to the respective contact sensors SN.
- the readout signal which is a current signal corresponding to the contact capacitance of the contact sensors SN, is detected in the first readout line RL1 to the fourth readout line RL4.
- the scan signals applied to the first scan line SL1 to the fourth scan line SL4 are sequentially formed, that is, time-series, and are formed on the first data line DL1 to the fifth data line DL5.
- the applied data signals are formed independently of each other.
- the touch sensor module 530 is driven in the touch recognition mode to activate the touch sensor SN disposed at the edge of the touch sensor sectors SS1, SS2, SS3, and SS4, and activate the touch sensor SN.
- the process of detecting the readout signal from these devices will be described in detail. A case where the data signal, the scan signal, and the readout signal are applied or detected is high, and a case where the data signal, the scan signal, and the readout signal is not applied is called low.
- the first scan signal is applied to the first scan line SL1 from the first reference time t1 to the second reference time t2.
- the first data signal to the fourth data signal are input to the first data line DL1 to the fourth data line DL4, and the first scan line SL1 and the first data line DL1 to fourth data are input. All of the contact sensors SN A disposed at the intersection with the line DL4 are activated.
- a second scan signal is applied to the second scan line SL2 from the second reference time t2 to the third reference time t3.
- the first data signal and the fourth data signal are input to the first data line DL1 and the fourth data line DL4, respectively, and to the second data line DL2 and the third data line DL3.
- the data signal is not input. Therefore, a contact disposed at a point where the second scan line SL2 intersects the second scan line SL2, the first data line DL1, and the fourth data line DL4 during the second reference time t2 to the third reference time t3. Only sensors SN A are activated.
- a third scan signal is applied to the third scan line SL3 from the third reference time t3 to the fourth reference time t4.
- the first data signal and the fourth data signal are input to the first data line DL1 and the fourth data line DL4, respectively, and to the second data line DL2 and the third data line DL3.
- the data signal is not input. Therefore, during the third reference time t3 to the fourth reference time t4, the third scan line SL3 is disposed at a point where the first scan line SL3 intersects with the first data line DL1 and the fourth data line DL4. Only the contact sensors SN A are activated.
- a fourth scan signal is applied to the fourth scan line SL4 from the fourth reference time t4 to the fifth reference time t5.
- the first data signal to the fourth data signal is input to the first data line DL1 to the fourth data line DL4, and the fourth scan line SL4 and the first data line DL1 to fourth data are input.
- the contact sensors SN A disposed on the edges of the contact sensor sectors SS1, SS2, SS3, and SS4 are sequentially activated, and the edges are sequentially activated.
- the contact sensors SN I disposed therein remain inactive.
- the touch sensors SN A to which both the scan signal and the data signal are applied are activated, and any one of the scan signal and the data signal is activated. Unapplied contact sensors SN I are not activated.
- the gate electrode of the detection transistor included in the contact sensors SN is connected to the reset transistors of the contact sensors SN. It is connected to the next scan line of the scan line.
- the gate electrode of the detection transistor of the contact sensor SN is connected to the second scan line SL2.
- the contact detection signal of the contact sensor SN activated for a certain reference time may be output at the next reference time.
- the contact detection signal of the touch sensor SN connected to the first scan line SL1 may be a third reference from a second reference time t2 at which the second scan signal is applied to the second scan line SL2. It is output through the 1st readout line RL1 at the time t3.
- the touch sensor module 530 when the touch sensor module 530 is driven in the touch recognition mode, only the contact sensors SN A disposed at the edges of the contact sensor sectors SS1, SS2, SS3, and SS4 are activated. However, some of the contact sensors SN of the contact sensors SN disposed inside the edges of the contact sensor sectors SS1, SS2, SS3, and SS4 are activated randomly or regularly, or the contact sensor sectors SS1, SS2, Configurations in which only one contact sensor SN is activated per SS3 and SS4 are also included in the spirit of the present invention.
- the contact sensors SN included in the contact sensor sectors SS1, SS2, SS3, and SS4 are described as being different from each other, but at least one of the contact sensor sectors SS1, SS2, SS3, and SS4 is included. It is also possible to share the above-mentioned contact sensor SN. In this case, some of the contact sensor sectors SS1, SS2, SS3, and SS4 may overlap each other.
- FIG. 28 is a view illustrating a state in which contact means is in contact while the display device of FIG. 25 is driven in the touch recognition mode.
- the display device DP when a contact means such as the user's finger F is in contact with a plurality of contact sensor sectors SS1, SS2, SS3, and SS4 simultaneously, the display device DP according to the present embodiment may be different.
- the center (C1) of the center that is, the fourth touch sensor sector (SS4) of touch sensor sector (SS4) that includes the contact sensor (SN a) for the greatest number of the touch sensor (SN a) the contact is detected, Determine as the contact point.
- the display device (DP) that counts the number of each touch sensor sector of a touch sensor (SN A) of the contact sensor (SN A) contacting the detection of the included in the (SS1, SS2, SS3, SS4), and contact
- the center C1 of the contact sensor sectors SS1, SS2, SS3, and SS4 including the detected maximum number of contact sensors SN A may be determined as the contact point.
- the display device DP includes, from the centers of the contact sensor sectors SS1, SS2, SS3, SS4 including contact sensors SN A in which contact is sensed, each of the touch sensor sectors includes: The computing center C2 spaced by a weighted average of the number of touch sensors in which the touch is detected may be determined as the touch point.
- the display device DP is farthest from the center of the first touch sensor sector SS1 including the fewest touch sensors SN A , and the closest touch sensors SN A are the most.
- the calculation center C2 closest to the center of the fourth contact sensor sector SS4 that is included in a large amount may be calculated to determine the calculation center C2 as a contact point.
- the present exemplary embodiment in the case of simply detecting whether the user touches the surface of the display device DP, only some of the touch sensors SN may be activated to detect whether the user touches the display. There is an advantage that can minimize the power consumption of the device (DP).
- 29 to 31 are views illustrating a state in which a display device is driven in a contact recognition mode according to another exemplary embodiment of the present invention.
- the display devices according to the present embodiments differ only in the configuration of the contact sensor sector, and other configurations are substantially the same as those of the display device described with reference to FIGS. 25 to 28.
- the explanation focuses on the part.
- the contact sensors in the unit touch sensor sector SS may be activated and deactivated in various preset patterns according to the recognition sensitivity and the coordinate detection accuracy of the touch recognition mode. More specifically, referring to FIG. 29, the unit touch sensor sector SS of the display device DP according to the present exemplary embodiment is activated touch sensor SN A randomly disposed in an area of the touch sensor sector SS. And deactivated contact sensors SN I.
- activated contact sensors SN A and inactivated contact sensors SN I are alternately arranged in a predetermined pattern in alternating regions of the unit contact sensor sector SS.
- At least one activated contact sensor SN A disposed in an area of the unit contact sensor sector SS and an inactivated contact sensor surrounding the activated contact sensor SN A ( SN I ).
- the activated contact sensor SN A may be disposed at the center of the contact sensor sector SS.
- FIG. 32 is a diagram illustrating a state in which the display device of FIG. 25 is driven in a full fingerprint recognition mode.
- the touch sensor module 530 of the display device DP when the touch sensor module 530 of the display device DP according to the present exemplary embodiment is driven in the full fingerprint recognition mode, all the touch sensors SN included in the touch sensor module 530 are active. In this state, the image of the user fingerprint contacted with the surface of the display device DP may be scanned.
- FIG. 33 is a diagram illustrating a state in which the display device of FIG. 25 is driven in an icon fingerprint recognition mode.
- the icon fingerprint recognition mode of the display device DP at least one icon ICON S among the plurality of icons displayed on the display module among the plurality of icons ICON displayed on the display module 510. And a plurality of contact sensors SN overlapping with.
- the security app for example, overlapping with the security icon (ICON S ) connected to the security app (App), such as a mobile banking app (App), an application that requires biometric authentication, or an app set by the user.
- App such as a mobile banking app (App)
- an application that requires biometric authentication or an app set by the user.
- FIG. 34 is a diagram illustrating a state in which the display device of FIG. 25 is driven in an input window fingerprint recognition mode.
- a plurality of contact sensors SN overlapping with the input window FP displayed on a portion of the display module 510 may be selected.
- the display device DP selects and activates a plurality of contact sensors SN overlapping the generated input window FP in a user authentication step such as a fingerprint input step of the electronic device 10. Allow user authentication through scanning.
- the display device DP When the display device DP according to the present exemplary embodiment is the icon fingerprint recognition mode or the input window fingerprint recognition mode, all of the plurality of touch sensors SN overlapping the security icon ICON S or the input window FP are all present. Other touch sensors SN that are activated but not overlapped with the security icon ICON S and the input window FP may be activated with some contact sensors SN classified by the contact sensor sectors SS.
- 35 is a diagram illustrating a state in which the display device of FIG. 25 is driven in a non-contact recognition mode.
- the touch sensor module 530 of the display device DP further includes a plurality of touch sensor blocks HB including a plurality of touch sensor sectors SS.
- the touch sensor module 530 When the touch sensor module 530 is driven in the non-contact recognition mode, the plurality of touch sensor sectors SS included in the plurality of touch sensor blocks HB are activated. In this case, some of the touch sensors SN of the touch sensors SN included in the respective touch sensor sectors may be selected and activated as described with reference to FIGS. 25 to 31.
- the plurality of contact sensor blocks HB are activated in a mutually overlapping manner as in the manner in which the plurality of contact sensor sectors SS are activated in FIGS. 25 to 31, and detect the non-contact proximity state or the contact state of the contact means P.
- FIG. can do.
- the voltage magnitude of the scan signal applied to the touch sensors SN activated from the scan line is larger than that when the touch sensor module 530 is driven in the touch recognition mode and the fingerprint recognition mode.
- a larger driving voltage is formed in a larger area than the touch recognition mode or the fingerprint recognition mode, a large E-field is formed that can detect proximity even at a predetermined distance from the display device DP. .
- the display device DP may detect the touch sensor block HB S indicated by the contact means P.
- the process of detecting the contact means P which is not in contact with the contact sensors SN included in the plurality of contact sensor sectors SS, differs only in the voltage magnitude of the data signal applied thereto. 28, since the touch sensor SN is substantially the same as the configuration of detecting the contact means P, a detailed description thereof will be omitted.
- the non-contact recognition mode is a hovering mode that detects whether the contact means P is in proximity while the contact means P is not in direct contact with the display area or the sensing area of the display device DP. Can be.
- FIG. 36 is a schematic block diagram illustrating a configuration of the display device of FIG. 25, and FIG. 37 is a flowchart illustrating a driving process of the display device of FIG. 25.
- the display device DP transmits a control signal Sc to the touch sensor module 530 and transmits a detection signal SR from the touch sensor module 530.
- the control unit 700 further includes. Although the control unit 700 according to the present embodiment has been described as a configuration provided separately from the touch sensor module 530, a configuration in which the control unit 700 is included in the touch sensor module 530 is also possible.
- the control unit 700 of the display apparatus DP determines the sensing mode of the display apparatus DP (S10), and selects activation target contact sensors SN according to the determined sensing mode (S20). Next, the selected touch sensors SN are activated, and a detection signal is transmitted from the activated touch sensors (S30).
- control unit 70 determines the sensing mode of the display device DP according to the driving state of the electronic device 10 in which the display device DP is installed in the sensing mode determination step S10.
- some of the touch sensors SN of the touch sensors included in the plurality of touch sensor sectors SS of the display device DP are selected, thereby contacting the display device DP.
- a touch recognition mode for recognizing whether or not a touch of the touch is performed, a fingerprint recognition mode for scanning an image of a user's fingerprint in contact with the display device SN by allowing more contact sensors SN to be selected than the touch recognition mode, and Some contact sensors SN of the contact sensors SN included in the contact sensor blocks HB may be selected, and a non-contact recognition mode for recognizing whether the contact means is close to the sensing area is further provided.
- the display device DP When the display device DP is driven in the fingerprint recognition mode, as compared to the case where the display device DP is driven in the touch recognition mode, as the touch device SN is activated, the display device DP is activated. It may have a higher contact recognition resolution to scan a user's fingerprint image.
- the fingerprint recognition mode may include at least one icon ICON among all the fingerprint recognition modes in which all the contact sensors SN of the display device DP are selected, and a plurality of icons ICON displayed on the display device DP.
- Icon fingerprint recognition mode for selecting a plurality of touch sensors SN overlapping with S ), and selecting a plurality of touch sensors SN overlapping with the input window FP displayed in a portion of the display device DP.
- the input window includes a fingerprint recognition mode.
- the controller 700 determines that the display device DP is in the touch recognition mode, and the electronic device 10 determines the entire area of the display device DP.
- the controller 700 determines that the display device DP is in the touch recognition mode, and the electronic device 10 determines the entire area of the display device DP.
- the controller 700 determines that the display device DP is in a non-contact recognition mode. can do.
- the controller 700 determines that the display device DP is in the icon fingerprint recognition mode.
- the fingerprint input window FP is formed at 10
- the controller 700 selects activation target contact sensors SN according to the determined sensing mode (S20).
- control unit 700 may receive information on the activation target contact sensor SN of each selection mode from a storage provided inside or outside the controller 70 and select the activation target contact sensor SN. have.
- control unit 70 in the step of activating and detecting the touch sensor S30, through the reset transistor which is turned on by receiving the first selection signal with respect to the selected touch sensor SN, the pixel electrode SE. And a detection capacitor configured to charge a contact capacitance formed between the contact means and the contact means, generate a current varying according to the voltage charged in the contact capacitance through the amplifying transistor, and then turn on to receive the second selection signal.
- the generated current is detected through the transistor to determine whether the contact means is in contact with the upper portion of the contact sensor SN and whether the contact state is present.
- the non-contact recognition mode is selected in the sensing mode determination step S10, and the touch sensor activation and detection steps for the contact sensors SN selected according to the non-contact recognition mode are performed, It may be determined whether the voltage value of the detection signal generated by the touch sensor exceeds the non-contact recognition reference voltage V REF .
- the controller 70 determines that the voltage value V of the detection signal is equal to or lower than the non-contact recognition reference voltage V REF .
- the touch sensor block HB in which the detection signal is generated is determined as the non-contact recognition center.
- the controller 70 may activate the touch sensor according to the touch recognition mode when the voltage value V of the detection signal exceeds the non-contact recognition reference voltage V REF in the step of determining whether the non-contact recognition reference voltage is exceeded.
- the sensing step S30 is performed.
- the contact means P is close to the display area or the sensing area of the display device DP, the voltage value V of the detection signal detected from the contact sensors SN is determined by the contact means P.
- the detection signal voltage value V is formed to be smaller than the display area or the sensing area of the display device DP. Therefore, the display device DP according to the present embodiment determines whether the voltage value V of the detection signal exceeds the non-contact recognition reference voltage V REF , so that the contact means P makes the display device DP. It can be determined whether the state is in proximity or contact state with respect to).
- the fingerprint image of the user may be scanned, or a minute image such as a pin or a brush may be used.
- a minute image such as a pin or a brush
- the touch sensor of the display device illustrated in FIGS. 1 to 37 is connected to a power input terminal VDD or a data line to receive a power or data signal.
- the power input terminal VDD or the data line both refer to a line for applying a voltage having a predetermined magnitude for operating the touch sensor.
- the power input terminal VDD and the data line are not limited to the term, and are substantially the power input terminal VDD and the data. Lines can be interpreted as concepts corresponding to each other.
- the present invention relates to a method of driving a display device capable of scanning an image, and is applicable to various display devices, and there is a repeatability, and thus industrial application is possible.
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Abstract
Description
본 발명은 이미지 스캔 가능한 표시 장치의 구동 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of driving an image scanable display device.
터치 스크린 패널은 영상 표시 장치의 화면에 표시된 문자나 도형을 사람의 손가락이나 다른 접촉수단으로 접촉하여 사용자의 명령을 입력하는 장치로서, 영상 표시 장치 위에 부착되어 사용된다. 터치 스크린 패널은 사람의 손가락 등으로 접촉된 접촉 위치를 전기적 신호로 변환한다. 상기 전기적 신호는 입력 신호로서 이용된다. The touch screen panel is a device for inputting a user's command by touching a character or a figure displayed on a screen of the image display device with a human finger or other contact means, and is attached to the image display device. The touch screen panel converts a contact position touched by a human finger or the like into an electrical signal. The electrical signal is used as an input signal.
터치 스크린 패널에서의 터치 검출 방식은 저항막 방식, 광학 방식, 정전용량 방식, 초음파 방식 등 여러 가지가 있으나, 이 중 정전용량 방식은 표시 장치의 화면에 터치 발생 수단이 접촉할 때 변화하는 정전용량을 이용하여 터치 발생 여부를 검출한다. 정전용량 방식의 터치 스크린 패널은 사람의 손가락, 전도성 터치펜 등의 접촉을 탐지할 수 있다.There are various types of touch detection methods in the touch screen panel, such as resistive film, optical, capacitive, and ultrasonic methods. Among the capacitive methods, the capacitance changes when the touch generating means contacts the screen of the display device. Detects whether a touch occurs using the. The capacitive touch screen panel can detect a touch of a human finger, a conductive touch pen, or the like.
한편, 최근 보안관련 문제가 대두되면서 스마트폰, 태블릿 PC 등 개인휴대기기에 대한 보안이 화두가 되고 있다. 사용자들의 휴대기기 사용빈도가 증가하면서 휴대기기를 통한 전자상거래 등에 있어서의 보안이 요구되고, 이러한 요구에 따라 지문, 홍채, 안면, 음성, 혈관 등의 생체 정보를 이용하고 있다. On the other hand, as security issues recently emerged, security for personal mobile devices such as smartphones and tablet PCs has become a hot topic. As the frequency of use of mobile devices increases, security in electronic commerce through mobile devices is required, and biometric information such as fingerprint, iris, face, voice, and blood vessels is used according to such demands.
다양한 생채 정보 인증 기술 중 가장 보편적으로 사용되고 있는 기술은 지문을 통한 인증 기술이다. 최근에는, 스마트폰 및 태블릿 PC 등에 지문 인식 및 이를 통한 인증 기술이 적용된 제품이 출시되었다. Among the various biometric information authentication technologies, the most commonly used one is fingerprint authentication. Recently, a product using a fingerprint recognition and authentication technology through a smartphone and tablet PC has been released.
그러나, 지문 인식을 위한 센서들이 휴대 기기에 접목되기 위해서는 영상 표시 장치 외에 지문 인식을 위한 장치를 함께 장착시켜야 하는데, 이에 따라 휴대 기기의 부피가 늘어나는 등의 문제점이 있었다. However, in order for the sensors for fingerprint recognition to be incorporated into a portable device, a device for fingerprint recognition must be installed together with an image display device, thereby increasing the volume of the portable device.
따라서, 휴대 기기에 별도 지문 인식 센서를 위한 공간을 없앨 수 있으면서도, 디스플레이 영역을 방해하지 않도록 하는 기술에 대한 개발이 필요하다.Accordingly, there is a need for a technology for removing a space for a fingerprint sensor separately from a portable device while not disturbing the display area.
본 발명은 적어도 하나의 접촉 센서가 표시 모듈의 단위 화소 내에 각각 대응되도록 설계하여 표시 화면 상에 접촉되는 이미지가 표시 장치의 적어도 일부에서 스캔 가능한 것을 그 목적으로 한다.An object of the present invention is to design at least one touch sensor to correspond to each unit pixel of a display module so that an image contacted on a display screen can be scanned on at least a portion of the display device.
본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 스캔이 가능한 표시 장치의 구동 방법에 의하면, 영상이 표시되는 표시 영역에 배치되는 복수의 단위 화소를 포함하는 표시 모듈, 및 상기 표시 영역과 중첩되는 센싱 영역이 형성되며, 상기 단위 화소에 각각 대응되는 적어도 하나의 접촉 센서들을 포함하는 접촉 센서 모듈;을 포함하는 이미지 스캔 가능한 표시 장치의 구동 방법에 있어서, 상기 표시 장치의 센싱 모드를 판별 하는 센싱 모드 판별 단계; 판별된 상기 센싱 모드에 따라서 활성화 대상 접촉 센서들을 선택하는 접촉 센서 선택 단계; 선택된 상기 접촉 센서들을 활성화하고, 활성화된 상기 접촉 센서들로부터 감지 신호를 전달받는 접촉센서 활성화 및 감지 단계;를 포함한다.According to a driving method of a display device capable of scanning an image according to an exemplary embodiment, a display module including a plurality of unit pixels disposed in a display area in which an image is displayed, and a sensing area overlapping the display area are formed. And a touch sensor module including at least one touch sensor corresponding to each of the unit pixels, the method comprising: a sensing mode determining step of determining a sensing mode of the display device; A contact sensor selection step of selecting activation target contact sensors according to the determined sensing mode; And activating and detecting the selected touch sensors and receiving a detection signal from the activated touch sensors.
또한, 상기 센싱 모드 판별 단계에서, 상기 센싱 모드는, 상기 표시 장치의 상기 센싱 영역을 구획하며 구획된 영역에 배치되는 상기 접촉 센서들을 포함하는 복수의 접촉 센서 섹터들에 포함된 상기 접촉 센서들 중 일부의 접촉 센서들이 선택되도록 하여, 상기 표시 장치에 대한 접촉 수단의 접촉 여부를 인식하기 위한 접촉 인식 모드; 및 상기 접촉 인식 모드보다 더 많은 상기 접촉 센서들이 선택되도록 하여, 상기 표시 장치에 접촉된 사용자 지문의 이미지를 스캔하기 위한 지문 인식 모드를 포함할 수 있다.Further, in the sensing mode determination step, the sensing mode may include one of the touch sensors included in a plurality of touch sensor sectors including the touch sensors that are disposed in the partitioned area and partition the sensing area of the display device. A touch recognition mode for allowing some touch sensors to be selected so as to recognize whether or not the touch means contacts the display device; And a fingerprint recognition mode for scanning an image of a user fingerprint in contact with the display device by allowing more contact sensors to be selected than the touch recognition mode.
또한, 상기 접촉 센서는, 상기 접촉 센서에 대하여 구동 전압을 제공하기 위한 스캔 신호가 인가되는 스캔 라인과 연결되며, 상기 접촉 센서 모듈은, 둘 이상의 상기 접촉 센서 섹터들을 포함하는 복수의 접촉 센서 블록들을 더 포함하고, 상기 센싱모드는, 상기 접촉 센서 블록들에 포함된 상기 접촉 센서들 중 일부의 접촉 센서들이 선택되도록 하며, 상기 센싱 영역에 대한 상기 접촉 수단의 근접 여부를 인식하기 위한 비접촉 인식 모드;를 더 포함하고, 상기 비접촉 센싱 모드가 선택된 경우, 상기 접촉 인식 모드 및 지문 인식 모드 중 어느 하나가 선택된 경우보다, 상기 접촉 센서 에 인가되는 상기 스캔 신호의 전압의 크기가 더 크게 형성될 수 있다.The touch sensor may be connected to a scan line to which a scan signal for providing a driving voltage is applied to the touch sensor, and the touch sensor module may include a plurality of touch sensor blocks including two or more touch sensor sectors. The sensing mode may further include: a non-contact recognition mode for allowing contact sensors of some of the touch sensors included in the touch sensor blocks to be selected, and recognizing whether the contact means is close to the sensing area; Further, when the non-contact sensing mode is selected, the magnitude of the voltage of the scan signal applied to the touch sensor may be larger than when either the touch recognition mode or the fingerprint recognition mode is selected.
또한, 상기 센싱 모드 판별 단계에서 상기 비접촉 인식 모드가 선택되어, 상기 비접촉 인식 모드에 따라 선택된 상기 접촉센서들에 대한 상기 접촉센서 활성화 및 감지 단계가 수행되는 경우, 상기 접촉센서에서 생성된 검출신호의 전압값이 비접촉 인식 기준전압을 초과하는 지 여부를 판단하는 기준전압 초과 여부 판단 단계를 더 포함하고, 상기 기준전압 초과 판단 단계에서, 상기 검출 신호의 전압값이 상기 기준 전압 이하인 경우, 상기 복수의 접촉 센서 블록들 중 상기 검출 신호가 생성된 상기 접촉 센서 블록을 비접촉 인식 중심으로 판단하고, 상기 기준전압 초과 판단 단계에서, 상기 검출 신호의 전압값이 상기 기준 전압을 초과하는 경우, 상기 접촉 인식 모드에 따라 접촉 센서 활성화 및 감지단계를 수행할 수 있다.In addition, when the non-contact recognition mode is selected in the sensing mode determination step, when the touch sensor activation and detection of the touch sensors selected according to the non-contact recognition mode are performed, the detection signal generated by the touch sensor may be used. The reference voltage determination step of determining whether or not the voltage value exceeds the non-contact recognition reference voltage, and further comprising, when the voltage value of the detection signal is less than the reference voltage in the reference voltage exceeding determination step, the plurality of The touch recognition block in which the detection signal is generated among the touch sensor blocks is determined as the non-contact recognition center, and in the determination of exceeding the reference voltage, when the voltage value of the detection signal exceeds the reference voltage, the touch recognition mode. In accordance with this, the touch sensor can be activated and detected.
또한, 상기 지문 인식 모드는, 상기 표시 장치의 상기 모든 접촉 센서들이 선택되도록 하는 전체 지문 인식 모드; 상기 표시 장치에 표시되는 복수의 아이콘 중 적어도 하나의 아이콘과 중첩되는 복수의 접촉 센서들이 선택되도록 하는 아이콘 지문 인식 모드; 및 상기 표시 장치의 일부 영역에 표시되는 입력창과 중첩되는 복수의 접촉 센서들이 선택되도록 하는 입력창 지문 인식 모드;를 포함할 수 있다.The fingerprint recognition mode may further include: an entire fingerprint recognition mode for allowing all the touch sensors of the display device to be selected; An icon fingerprint recognition mode for selecting a plurality of touch sensors overlapping at least one icon among a plurality of icons displayed on the display device; And an input window fingerprint recognition mode in which a plurality of touch sensors overlapping the input window displayed in a partial region of the display device are selected.
또한, 상기 센싱 모드 판별 단계에서 상기 지문 인식 모드 중 상기 아이콘 지문 인식 모드 및 입력창 지문 인식 모드 중 어느 하나가 선택된 경우, 상기 아이콘 또는 상기 입력창과 중복되는 상기 접촉 센서들이 배치되는 영역을 제외한 영역에 배치되는 상기 접촉 센서들 중 일부 접촉 센서들이 더 선택되도록 할 수 있다.In addition, when any one of the icon fingerprint recognition mode and the input window fingerprint recognition mode is selected among the fingerprint recognition modes in the sensing mode determination step, an area except an area where the touch sensors overlapping the icon or the input window are arranged Some of the contact sensors that are disposed may be further selected.
또한, 상기 센싱 모드 판별 단계에서 상기 접촉 인식 모드가 선택된 경우, 선택되는 상기 접촉 센서 섹터들의 상기 접촉센서들은, 상기 접촉 센서 섹터의 테두리에 배치되거나 상기 접촉 센서 섹터에 랜덤하게 배치되도록 할 수 있다.In addition, when the touch recognition mode is selected in the sensing mode determination step, the touch sensors of the selected touch sensor sectors may be arranged at an edge of the touch sensor sector or randomly disposed in the touch sensor sector.
또한, 복수의 상기 접촉 센서들과 중첩되는 상기 접촉 수단의 접촉이 감지된 상기 접촉 센서들로부터 전달 받은 감지 정보에 기반하여, 접촉 지점을 판단하는 접촉 지점 판단 단계;를 더 포함하고, 상기 접촉 지점 판단 단계는, 1) 접촉이 감지된 상기 접촉 센서들 중 가장 많은 수의 상기 접촉 센서를 포함하는 상기 접촉 센서 섹터의 중심 또는 2) 접촉이 감지된 상기 접촉 센서들을 포함하는 상기 접촉 센서 섹터들의 중심들로부터 각각의 상기 접촉 센서 섹터들이 포함하는 상기 접촉이 감지된 접촉 센서들의 수를 가중 평균한 값 만큼 이격된 연산 중심을 접촉 지점의 중심으로 판단할 수 있다.The method may further include: a contact point determining step of determining a contact point based on sensing information received from the touch sensors in which contact of the contact means overlapping the plurality of touch sensors is sensed. The determining step may comprise: 1) the center of the touch sensor sector comprising the largest number of the touch sensors of which touch has been detected or 2) the center of the touch sensor sectors comprising the touch sensors having detected a touch. The computational center spaced apart from each other by the weighted average of the number of touch sensors in which the touch is included in each of the touch sensor sectors may be determined as the center of the contact point.
또한, 상기 복수의 접촉 센서 섹터 중 어느 하나의 접촉 센서 섹터와 이에 인접하는 다른 접촉 센서 섹터는 적어도 하나 이상의 접촉 센서를 공유할 수 있다.In addition, any one of the plurality of touch sensor sectors and another contact sensor sector adjacent thereto may share at least one or more touch sensors.
또한, 상기 접촉 센서 섹터 들 중 어느 하나의 접촉 센서 섹터와, 이에 인접하는 다른 접촉 센서 섹터 사이에는, 어떠한 접촉 센서 섹터에도 포함되지 않는 상기 접촉 센서가 배치될 수 있다.Further, the contact sensor, which is not included in any contact sensor sector, may be disposed between the contact sensor sector of any one of the contact sensor sectors and another contact sensor sector adjacent thereto.
또한, 상기 접촉 센서는 접촉 수단과의 접촉에 의해 접촉 용량을 형성하며, 투명한 재질로 형성되는 화소 전극; 및 상기 화소 전극과 연결되는 적어도 하나 이상의 트랜지스터를 포함하는 트랜지스터부;를 포함하며, 상기 화소 전극은 상기 표시 모듈의 상기 단위 화소와 중첩되며, 영상을 표시하기 위한 빛이 상기 단위 화소로부터 상기 화소 전극을 투과할 수 있다.The touch sensor may include a pixel electrode formed of a transparent material and forming a contact capacitance by contact with the contact means; And a transistor unit including at least one transistor connected to the pixel electrode, wherein the pixel electrode overlaps the unit pixel of the display module, and light for displaying an image is from the unit pixel. Can penetrate.
또한, 상기 트랜지스터부는, 드레인 전극이 상기 화소 전극과 연결되며, 게이트 전극 및 소스 전극 중 적어도 하나가 제 1 선택 신호가 인가되는 제1 스캔 라인 또는 데이터 신호를 제공하는 데이터 라인과 연결되는 리셋 트랜지스터; 게이트 전극이 상기 리셋 트랜지스터의 드레인 전극과 연결되며, 소스 전극이 상기 제1 스캔 라인, 상기 데이터 라인, 상기 제1 선택 신호와 다른 제2 선택 신호가 인가되는 제2 스캔 라인 중 어느 하나와 연결되는 증폭 트랜지스터; 및 드레인 전극이 상기 증폭 트랜지스터의 드레인 전극과 연결되며, 게이트전극이 제2 선택 신호가 인가되는 제2 스캔 라인과 연결되고, 소스 전극이 상기 접촉용량에 상응하는 전류를 검출하기 위한 리드아웃 라인과 연결되는 검출 트랜지스터;를 포함할 수 있다.The transistor unit may further include: a reset transistor having a drain electrode connected to the pixel electrode and at least one of a gate electrode and a source electrode connected to a first scan line to which a first selection signal is applied or a data line to provide a data signal; A gate electrode is connected to a drain electrode of the reset transistor, and a source electrode is connected to any one of the first scan line, the data line, and a second scan line to which a second selection signal different from the first selection signal is applied. Amplifying transistors; A drain electrode is connected to a drain electrode of the amplifying transistor, a gate electrode is connected to a second scan line to which a second selection signal is applied, and a source electrode is connected to a readout line for detecting a current corresponding to the contact capacitance; And a detection transistor connected thereto.
또한, 상기 접촉 센서 활성화 및 감지 단계는 상기 제1 선택 신호를 받아 턴 온 되는 상기 리셋 트랜지스터를 통해, 상기 화소 전극과 상기 접촉 수단과의 사이에서 형성되는 접촉 용량을 충전시키는 단계; 상기 증폭 트랜지스터를 통해 상기 접촉 용량에 충전된 전압에 따라 변화하는 전류를 발생시키는 단계; 및 상기 제2 선택 신호를 받아 턴 온 되는 상기 검출 트랜지스터를 통해 상기 발생된 전류를 검출하여, 상기 접촉 센서의 상부에 대한 접촉 여부 및 접촉 상태를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, the activating and detecting of the touch sensor may include: charging a contact capacitance formed between the pixel electrode and the contact means through the reset transistor that is turned on in response to the first selection signal; Generating a current varying with the voltage charged in the contact capacitance through the amplifying transistor; And detecting the generated current through the detection transistor turned on by receiving the second selection signal, and determining whether or not the contact is made with the upper portion of the touch sensor.
또한, 상기 화소 전극은, 상기 리셋 트랜지스터, 상기 증폭 트랜지스터, 상기 검출 트랜지스터, 상기 제1 스캔 라인, 상기 제2 스캔 라인, 상기 데이터 라인, 상기 리드 아웃 라인보다 상측에 배치될 수 있다.The pixel electrode may be disposed above the reset transistor, the amplifying transistor, the detection transistor, the first scan line, the second scan line, the data line, and the read out line.
또한, 상기 화소 전극은, 상기 리셋 트랜지스터, 상기 증폭 트랜지스터, 상기 검출 트랜지스터, 상기 제1 스캔 라인의 일부, 상기 제2 스캔 라인의 일부, 상기 데이터 라인의 일부, 상기 리드 아웃 라인의 일부 중 적어도 하나를 덮을 수 있다.The pixel electrode may include at least one of the reset transistor, the amplifying transistor, the detection transistor, a portion of the first scan line, a portion of the second scan line, a portion of the data line, and a portion of the read out line. Can cover.
또한, 상기 리셋 트랜지스터, 상기 증폭 트랜지스터 및 상기 검출 트랜지스터는 상기 표시 모듈의 컬러 필터층의 단위 컬러 화소를 덮지 않도록 배치되고, 상기 화소 전극은 상기 단위 컬러 화소의 적어도 일부를 덮도록 배치될 수 있다.The reset transistor, the amplifying transistor, and the detection transistor may be disposed not to cover the unit color pixels of the color filter layer of the display module, and the pixel electrode may be disposed to cover at least a portion of the unit color pixels.
또한, 상기 복수의 접촉 센서들 중 어느 하나의 접촉 센서와, 이에 인접되는 다른 접촉 센서는 하나의 상기 데이터 라인과 연결되며, 상기 데이터 라인을 기준으로, 상기 접촉 센서와, 이에 인접되는 다른 접촉 센서는 대칭될 수 있다.In addition, any one of the plurality of touch sensors and another touch sensor adjacent thereto are connected to one data line, and the touch sensor and another touch sensor adjacent to the data line are connected to each other. Can be symmetrical.
또한, 상기 데이터 라인은 상호 간에 독립적으로 형성되는 상기 데이터 신호들이 각각 입력되는 복수의 데이터 라인들로 형성되며, 상기 제1 스캔 라인 및 상기 제2 스캔 라인을 포함하는 상기 복수의 스캔 라인들에는 순차적으로 형성되는 스캔 신호들이 각각 입력되고, 상기 스캔 신호 및 상기 데이터 신호가 동시에 입력되는 상기 접촉 센서는 활성화되고, 상기 스캔 신호 및 상기 데이터 신호 중 적어도 하나가 입력되지 않는 상기 접촉 센서는 활성화되지 않을 수 있다.In addition, the data line is formed of a plurality of data lines to which the data signals, which are independently formed, are respectively input, and are sequentially arranged in the plurality of scan lines including the first scan line and the second scan line. Each of the scan signals formed to be input is input, and the touch sensor to which the scan signal and the data signal are simultaneously input is activated. have.
또한, 상기 접촉 센서의 화소 전극이 일면에 접촉되며, 이면에 사용자 지문이 접촉되는 보호층을 더 포함하고, 상기 보호층에 접촉되는 상기 사용자 지문의 융선과 골의 접촉용량에 따라서 서로 다른 값을 갖는 전류를 검출하여, 상기 사용자 지문의 이미지를 스캔할 수 있다.In addition, the pixel electrode of the touch sensor is in contact with one surface, the back surface further comprises a protective layer for contacting the user fingerprint, and different values according to the contact capacity of the ridge and the valley of the user fingerprint in contact with the protective layer. By detecting the current that has, the image of the user fingerprint can be scanned.
또한, 상기 복수의 접촉 센서들 중 어느 하나의 접촉 센서의 상기 화소 전극과 다른 접촉 센서의 상기 화소 전극 사이에는 이격공간이 형성되고, 상기 하나의 접촉센서의 상기 화소 전극과 이에 인접되는 하나의 이격공간은 하나의 센싱 피치를 형성하며, 상기 센싱 피치의 폭은 5 um 내지 200 um의 범위 중 어느 하나로 형성될 수 있다.In addition, a separation space is formed between the pixel electrode of one of the plurality of touch sensors and the pixel electrode of the other touch sensor, and the one space adjacent to the pixel electrode of the one touch sensor. The space forms one sensing pitch, and the width of the sensing pitch may be formed in any one of a range of 5 um to 200 um.
본 발명의 실시예에 따르면, 트랜지스터 및 주변 회로 구성에 포함되는 기생 정전용량에 의한 커플링 현상을 이용하여, 검출되는 신호의 크기를 증가시킬 수 있다.According to the exemplary embodiment of the present invention, the magnitude of the detected signal may be increased by using a coupling phenomenon caused by parasitic capacitance included in the transistor and the peripheral circuit configuration.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 투명 전극을 이용하여 센서를 구성함으로써, 디스플레이 장치의 가시성이 증가할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, by configuring the sensor using a transparent electrode, the visibility of the display device can be increased.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 접촉 센서를 디스플레이 단위 화소 사이즈로 설계하여, 표시 화면에 접촉되는 이미지가 디스플레이 장치 상에서 센싱될 수 있다.In addition, according to an exemplary embodiment of the present invention, the touch sensor may be designed in a display unit pixel size so that an image contacting the display screen may be sensed on the display device.
또한, 미소 단위의 접촉 센서가 표시 장치에 배치됨에 따라서, 사용자의 지문 이미지를 스캔하거나, 핀 또는 붓과 같은 미세한 직경을 갖는 접촉 수단의 접촉 여부를 감지할 수 있는 장점이 있다.In addition, as the touch sensor of the minute unit is disposed on the display device, there is an advantage in that it is possible to scan the fingerprint image of the user or detect whether the contact means having a minute diameter such as a pin or a brush is in contact.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 기기의 모습을 나타내는 도면이다. 1 is a diagram illustrating a state of an electronic device according to an embodiment of the present invention.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센싱 기능을 갖는 표시 장치의 구성을 나타내는 단면도이다.2A to 2D are cross-sectional views illustrating a configuration of a display device having an image sensing function according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 구성을 나타내는 평면도이다. 3 is a plan view illustrating a configuration of a display device according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센싱 기능을 구현하는 센서 어레이 층의 구성을 나타내는 도면이다. 4 is a diagram illustrating a configuration of a sensor array layer implementing an image sensing function according to an embodiment of the present invention.
도 5는 센서 어레이 상에 배치되는 접촉 센서에 대한 구현예를 나타내는 회로도이다. 5 is a circuit diagram illustrating an embodiment of a contact sensor disposed on a sensor array.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에 적용이 가능한 정전용량식 접촉 센서의 구성을 나타내는 회로도이다.6 is a circuit diagram illustrating a configuration of a capacitive touch sensor applicable to a display device according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 정전용량식 접촉 센서의 구성을 나타내는 회로도이다.7 to 9 are circuit diagrams illustrating a configuration of a capacitive touch sensor according to another exemplary embodiment of the present invention.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 센서의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.10 is a timing diagram for describing an operation of a touch sensor according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 센서의 평면도이다.11 is a plan view of a touch sensor according to an embodiment of the present invention.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 접촉 센서가 복수 개 배열된 센서 어레이의 평면도를 나타내는 도면이다.12 is a diagram illustrating a plan view of a sensor array in which a plurality of contact sensors are arranged according to another exemplary embodiment.
도 13은 도 12에 도시된 단위 화소의 접촉 센서를 확대한 평면도이다.FIG. 13 is an enlarged plan view of the touch sensor of the unit pixel illustrated in FIG. 12.
도 14는 도 12에 도시된 단위 화소의 접촉 센서에 대한 A-A' 선도에 따른 단면도이다.FIG. 14 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of the touch sensor of the unit pixel illustrated in FIG. 12.
도 15는 도 12에 도시된 단위 화소의 접촉 센서에 대한 B-B' 선도에 따른 단면도이다.FIG. 15 is a cross-sectional view taken along line B-B 'of the touch sensor of the unit pixel illustrated in FIG. 12.
도 16은 도 12에 도시된 단위 화소의 접촉 센서에 대한 C-C' 선도에 따른 단면도이다.16 is a cross-sectional view taken along line C-C 'of the touch sensor of the unit pixel shown in FIG.
도 17은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 접촉 센서의 단면도를 나타내는 도면이다.17 is a sectional view showing a touch sensor according to another embodiment of the present invention.
도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 접촉 센서가 복수 개 배열된 센서 어레이의 평면도이다.18 is a plan view of a sensor array in which a plurality of touch sensors according to another embodiment of the present invention is arranged.
도 19는 도 18에 도시된 단위 화소의 접촉 센서를 확대한 평면도이다.FIG. 19 is an enlarged plan view of the touch sensor of the unit pixel illustrated in FIG. 18.
도 20은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 접촉 센서의 평면도를 나타내는 도면이다.20 is a view showing a plan view of a touch sensor according to another embodiment of the present invention.
도 20은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 접촉 센서의 평면도이다.20 is a plan view of a touch sensor according to another embodiment of the present invention.
도 21은 본 발명의 또 따른 실시예에 따른 접촉 센서를 포함하는 표시 장치의 간략한 분해 사시도이다.21 is a simplified exploded perspective view of a display device including a touch sensor according to another exemplary embodiment of the present invention.
도 22는 도 21의 표시 장치의 접촉 센서의 개략적인 배치를 보여주는 도면이다.FIG. 22 is a diagram illustrating a schematic arrangement of a touch sensor of the display device of FIG. 21.
도 23은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 접촉 센서의 개략적인 배치를 보여주는 도면이다.FIG. 23 is a view illustrating a schematic arrangement of a touch sensor according to another embodiment of the present invention. FIG.
도 24는 도 23의 접촉 센서의 평면도이다.24 is a top view of the contact sensor of FIG. 23.
도 25는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 접촉 센서를 포함하는 표시 장치가 접촉 인식 모드로 구동되는 상태를 보여주는 도면이다.FIG. 25 is a view illustrating a state in which a display device including a touch sensor is driven in a touch recognition mode according to another exemplary embodiment of the present invention.
도 26은 도 25의 표시 장치에서 접촉 센서 어레이의 구동 상태를 보여주는 도면이다.FIG. 26 is a diagram illustrating a driving state of a touch sensor array in the display device of FIG. 25.
도 27은 도 26의 접촉 센서의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.FIG. 27 is a timing diagram for describing an operation of the touch sensor of FIG. 26.
도 28는 도 27의 표시 장치가 접촉 인식 모드로 구동되는 상태에서, 접촉 수단이 접촉된 상태를 보여주는 도면이다.FIG. 28 is a view illustrating a state in which contact means is in contact while the display device of FIG. 27 is driven in the touch recognition mode.
도 29 내지 도 31은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치가 접촉인식 모드로 구동되는 상태를 보여주는 도면이다.29 to 31 are views illustrating a state in which a display device is driven in a contact recognition mode according to another exemplary embodiment of the present invention.
도 32는 도 25의 표시 장치가 전체 지문 인식 모드로 구동되는 상태를 보여주는 도면이다.32 is a diagram illustrating a state in which the display device of FIG. 25 is driven in a full fingerprint recognition mode.
도 33은 도 25의 표시 장치가 아이콘 지문 인식 모드로 구동되는 상태를 보여주는 도면이다.FIG. 33 is a diagram illustrating a state in which the display device of FIG. 25 is driven in an icon fingerprint recognition mode.
도 34는 도 25의 표시 장치가 입력창 지문 인식 모드로 구동되는 상태를 보여주는 도면이다.34 is a diagram illustrating a state in which the display device of FIG. 25 is driven in an input window fingerprint recognition mode.
도 35는 도 25의 표시 장치가 비접촉 인식 모드로 구동되는 상태를 보여주는 도면이다.35 is a diagram illustrating a state in which the display device of FIG. 25 is driven in a non-contact recognition mode.
도 36은 도 25의 표시 장치의 구성을 보여주는 개략적인 블럭도이다.36 is a schematic block diagram illustrating a configuration of the display device of FIG. 25.
도 37는 도 25의 표시 장치의 구동과정을 보여주는 순서도이다.37 is a flowchart illustrating a driving process of the display device of FIG. 25.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다. 또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like elements throughout the specification. In addition, since the size and thickness of each component shown in the drawings are arbitrarily shown for convenience of description, the present invention is not necessarily limited to the illustrated.
본 발명에 있어서 "~상에"라 함은 대상부재의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력방향을 기준으로 상부에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다. 또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. In the present invention, "on" means to be located above or below the target member, and does not necessarily mean to be located above the gravity direction. In addition, throughout the specification, when a part is said to "include" a certain component, it means that it may further include other components, without excluding the other components unless otherwise stated.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간적접으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. In addition, throughout the specification, when a part is "connected" to another part, it is not only "directly connected", but also "indirectly connected" with another member in between. Also includes.
본 명세서에서, "접촉 인식"이란 표면에 대해 접촉되는 물체(object)에 대해 인식하는 기능을 의미하며, 사람의 손가락에 대한 지문 또는 터치 인식 및 이와는 다른 터치 발생 수단에 의한 터치 인식을 모두 포괄하는 의미로 이해되어야 한다. In the present specification, "contact recognition" means a function of recognizing an object in contact with a surface, and encompasses both fingerprint or touch recognition of a human finger and touch recognition by other touch generating means. It must be understood in the sense.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 기기의 모습을 나타내는 도면이다. 1 is a diagram illustrating a state of an electronic device according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 전자 기기(10)는 표시 장치(DP)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the
전자 기기(10)는 유무선 통신 기능 또는 이와는 다른 기능을 포함하는 디지털 기기일 수 있다. 예를 들면, 이동 전화기, 네비게이션, 웹 패드, PDA, 워크스테이션, 개인용 컴퓨터(예를 들어, 노트북 컴퓨터 등) 등과 같이 메모리 수단을 구비하고 마이크로 프로세서를 탑재하여 연산 능력을 갖춘 디지털 기기로서, 바람직하게는 스마트폰을 예로서 상정하여 설명할 것이지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.The
표시 장치(DP)는 전자 기기(10)의 일면에 형성되며, 바람직하게는 도 1에 도시되는 바와 같이 전자 기기(10)의 전면에 형성되어 입력 장치로서의 기능 또한 동시에 수행하는 터치 스크린 패널로서 구현될 수 있다.The display device DP is formed on one surface of the
본 발명의 실시예에 따르면, 표시 장치(DP)는 터치 발생 수단(예를 들면, 손가락 등)의 접촉 여부 및 접촉 위치 파악뿐만 아니라, 손가락의 지문에 대한 인식 기능을 함께 수행한다.According to the exemplary embodiment of the present invention, the display device DP performs not only the touch generating means (for example, a finger or the like) contact and the contact location but also a recognition function for the fingerprint of the finger.
구체적으로, 제1 애플리케이션 구동 시에는 표시 장치(DP)가 특정 기능 구동 등을 위한 터치 스크린으로서 기능할 수 있으며, 제2 애플리케이션 구동 시에는 표시 장치(DP)를 통해 표시되는 지문 입력 창(FP)의 영역 또는 표시 장치(DP) 전 영역에서 지문 인식 기능이 구현될 수 있다.In detail, when the first application is driven, the display device DP may function as a touch screen for driving a specific function, and when the second application is driven, the fingerprint input window FP is displayed through the display device DP. The fingerprint recognition function may be implemented in the area of or the entire area of the display device DP.
후술할 바와 같이, 터치 발생 수단에 의한 터치 또는 손가락 지문의 융선(ridge)과 골(valley)의 접촉은 복수개의 행과 열을 이루는 센서들에 의해 이루어지는데, 손가락 지문 인식을 위해서는 융선과 골의 접촉을 구분할 수 있어야 한다. 따라서, 표시 장치(DP)에 포함되는 센서들의 수와 관계되는 접촉 감지의 해상도는 손가락 지문의 융선과 골의 접촉을 구분할 수 있을 정도로 형성되어야만 할 것이다. As will be described later, the touch by the touch generating means or the ridge of the finger fingerprint and the valley (valley) contact is made by a plurality of rows and columns of sensors, for the fingerprint fingerprint recognition of the ridge and the valley You must be able to distinguish between contacts. Therefore, the resolution of the touch sensing related to the number of sensors included in the display device DP should be formed to distinguish the ridges of the fingerprint and the contact of the valleys.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센싱 기능을 갖는 표시 장치의 구성을 나타내는 단면도이다. 도 2a 내지 도 2d는 액정 표시 장치(LCD: Liquid Crystal Display)에 이미지 센싱 기능이 통합된 구성을 예로서 시한다. 2A to 2D are cross-sectional views illustrating a configuration of a display device having an image sensing function according to an exemplary embodiment of the present invention. 2A to 2D illustrate an example in which an image sensing function is integrated in a liquid crystal display (LCD).
도 2a 내지 도 2d를 참조하면, 액정 표시 장치는 순차적으로 적층되는 제1 기판(210), 박막 트랜지스터 층(220), 액정층(230), 컬러 필터층(240), 제2 기판(250) 및 커버 윈도우(260)로 구성된다.2A to 2D, the liquid crystal display includes a
액정 표시 장치는 제1 기판(210)의 하부에 위치하는 백라이트유닛(BLU: Back Light Unit)으로부터 조사되는 광이 액정층(230)을 투과한 후, 화소 단위로 색을 추출하여 컬러를 구현하는 컬러 필터층(240)을 통과하면서 원하는 색과 영상이 구현되는 원리로 동작한다. 박막 트랜지스터 층(220)은 전기적 신호를 전달 또는 제어하는 기능을 하며, 액정층(230)에 존재하는 액정은 인가된 전기적 신호에 따라 분자 구조를 달리하여 빛의 투과를 제어한다. In the liquid crystal display, light emitted from a back light unit (BLU) disposed below the
본 발명의 실시예에 따라 터치 발생 수단의 접촉 감지 또는 지문 인식 기능, 즉, 이미지 센싱 기능을 수행하는 센서 어레이 층(300)은 액정 표시 장치의 일부 영역에 배치될 수 있다. According to an exemplary embodiment of the present invention, the
먼저, 도 2a에 도시되는 바와 같이, 일 실시예에 따른 센서 어레이 층(300)은 컬러 필터층(240)에 근접하게 배치될 수 있다. 이 경우, 센서 어레이 층(300)은 컬러 필터층(240)의 하부 영역 또는 컬러 필터층(240)과 제2 기판(250) 사이의 영역에 배치될 수 있다. First, as shown in FIG. 2A, the
다음으로, 도 2b에 도시되는 바와 같이, 일 실시예에 따른 센서 어레이 층(300)은 제2 기판(250)과 커버 윈도우(260) 사이에 배치될 수 있으며, 도 2c에 도시되는 바와 같이, 표시 장치 보호를 위한 커버 윈도우(260) 상부에 배치될 수도 있다.Next, as shown in FIG. 2B, the
도 2c에 도시되는 바와 같이, 센서 어레이 층(300)이 커버 윈도우(260) 상부에 배치된다면, 센서 어레이 층(300)을 보호하기 위한 별도의 보호층(270)이 그 상부에 더 형성되어야 할 것이다. As shown in FIG. 2C, if the
한편, 도 2d에 도시되는 바와 같이, 일 실시예에 따른 센서 어레이 층(300)은 표시 장치의 구동을 위한 회로들이 구현되어 있는 박막 트랜지스터 층(220)과 동일한 층에 형성될 수도 있다. As illustrated in FIG. 2D, the
이상에서는 표시 장치가 액정 표시 장치로서 구현되는 예를 상정하여 설명하였으나, 유기 발광 다이오드(OLED: Organic Light Emitting Diode) 표시 장치 또는 전기영동 디스플레이(EPD: Electro Phoretic Display) 등의 다른 종류의 표시 장치로서 구현될 수도 있음은 물론이다. In the above description, a display device is implemented as a liquid crystal display device. However, the display device may be an organic light emitting diode (OLED) display device or an electrophoretic display (EPD). Of course, it may be implemented.
유기 발광 다이오드 표시 장치는 양 면에 전극층이 형성된 유기 발광 다이오드 소자가 기판 상에 배치되는 구조로 형성되는데, 이 경우 본 발명의 일 실시예에 따라 이미지 센싱 기능을 하는 센서 어레이 층(300)은 기판 상부, 또는 유기 발광 다이오드 소자의 상부 등에 형성될 수 있다.The organic light emitting diode display has a structure in which an organic light emitting diode device having electrode layers formed on both sides thereof is disposed on a substrate. In this case, the
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 구성을 나타내는 평면도이다. 3 is a plan view illustrating a configuration of a display device according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 3에는 컬러 필터층(240)과 센서 어레이 층(300)이 도시되어 있다. 전술한 바와 같이, 센서 어레이 층(300)은 컬러 필터층(240)을 기준으로 상대적으로 상부에 형성될 수도 있고 그 하부에 형성될 수도 있다. 3 shows a
일 실시예에 따라 복수의 접촉 센서들을 포함한 센서 어레이는 디스플레이 전면에 형성될 수도 있고, 다른 실시예에 따라 디스플레이 일부 영역에 형성될 수도 있다. 디스플레이 일부 영역에 형성될 경우 접촉 센서가 없는 영역은 패시베이션(미도시)을 통해 접촉 센서가 있는 영역과 단차가 발생하지 않게 구성할 수 있다.According to an exemplary embodiment, a sensor array including a plurality of touch sensors may be formed on the front of the display, or according to another exemplary embodiment, may be formed on a portion of the display. When formed in some areas of the display, an area without a touch sensor may be configured such that a step does not occur with an area with the touch sensor through passivation (not shown).
센서 어레이 층(300)에는 다수의 접촉 센서(SN)들이 구비된다. 접촉 센서(SN)는 복수개의 트랜지스터를 포함하는 정전 용량 방식의 센서로 구현될 수 있다.The
컬러 필터층(240)은 적색 영상을 표시하는 적색 화소(R), 녹색 영상을 표시하는 녹색 화소(G), 및 청색 영상을 표시하는 청색 화소(B)를 포함하여 구성될 수 있다. 하나씩의 적색 화소(R), 녹색 화소(G), 청색 회소(B)가 하나의 단위 화소를 이루며, 이 단위 화소들은 복수개의 행과 열로 이루어진 매트릭스 형태로 형성되는 것으로 설명될 수 있다. 이에 따르면, 하나의 단위 화소 당 하나씩의 접촉 센서(SN)가 구비될 수 있다.The
일 실시예에 따르면 접촉 센서(SN)는 센서 어레이(300) 층에 형성되며, 상면(Top view)에서 볼 때 접촉 센서(SN)의 센싱 회로(예를 들면 트랜지스터 및 배선들)은 컬러 필터층(240)의 적색 화소(R), 녹색 화소(G) 및 청색 화소(B)를 덮지 않는(non-overlap) 영역에 배치되고, 접촉 센서(SN)의 화소 전극은 ITO 등의 투명 전극 물질로서 컬러 화소(R,G 또는 B)의 적어도 일부를 덮는 영역 또는 컬러 화소를 덮지 않는 영역의 일부에 배치될 수 있다. 도 3에서는 단위 화소의 하부에 접촉 센서(SN)가 구비되는 것으로 예시하였으나, 접촉 센서(SN)가 상기 단위 화소의 상부, 측면부 등에 구비될 수도 있다. 또한, 적색 화소(R), 녹색 화소(G), 청색 화소(B) 중 하나의 크기를 상대적으로 작게 만들어 해당 위치에 접촉 센서(SN)의 센싱 회로를 위치시킬 수도 있다.According to an embodiment, the contact sensor SN is formed on the layer of the
다른 실시예에 따르면 접촉 센서(SN)는 트랜지스터 및 배선을 위한 투명 전극 물질을 이용할 경우 센서 어레이(300) 층에서, 화소 전극뿐 아니라 센싱 회로까지 컬러 필터층(240)의 적색 화소(R), 녹색 화소(G) 및 청색 화소(B)를 덮도록(overlap) 형성하여도 무방할 것이다. 이에 따르면, 접촉 센서(SN)가 단위 화소를 덮도록 형성할 수 있기 때문에, 단위 화소 당 2개 이상의 접촉 센서(SN)가 배치되어 이미지 센싱의 해상도를 증가시킬 수도 있으며, 단위 접촉 센서(SN)의 크기를 크게 형성함으로써 이미지 센싱의 감도를 향상시킬 수도 있다. According to another exemplary embodiment, the contact sensor SN may include the red pixel R and the green of the
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센싱 기능을 구현하는 센서 어레이 층(300)의 구성을 나타내는 도면이다. 4 is a diagram illustrating a configuration of a
도 4를 참조하면, 센서 어레이 층(300)은 복수개의 스캔 라인(SL1, SL2, ~ , SLn) 및 복수개의 리드아웃 라인(RL1, RL2, ~ , RLl)을 포함한다. 복수개의 스캔 라인(SL1, SL2, ~ , SLn)에는 순차적으로 스캔 신호가 공급되며, 복수개의 리드아웃 라인(RL1, RL2, ~ , RLl)은 접촉 센서(SN)로부터 출력되는 신호들을 수신하여 이를 처리하는 리드아웃 회로(미도시됨)로 전달한다.Referring to FIG. 4, the
일 실시예에 따르면, 복수개의 스캔라인에 공급되는 스캔 신호는 센서 어레이 층(300)에 구비되는 스캔 드라이버로부터 공급되는 것일 수 있다.According to an embodiment, the scan signals supplied to the plurality of scan lines may be supplied from a scan driver provided in the
스캔 라인(SL1, SL2, ~ , SLn)과 리드아웃 라인(RL1, RL2, ~ , RLl)은 상호 교차되도록 배치되는데, 그 교차점마다 적어도 하나의 접촉 센서(SN)가 형성될 수 있다.The scan lines SL1, SL2,..., And SLn and the readout lines RL1, RL2,..., And RLl are arranged to cross each other. At least one contact sensor SN may be formed at each intersection.
도 5는 센서 어레이(300) 상에 배치되는 접촉 센서(SN)에 대한 비교예를 나타내는 회로도이다. 5 is a circuit diagram illustrating a comparative example of the contact sensor SN disposed on the
도 5를 참조하면, 접촉 센서(SN)는 화소 전극(미도시), 스위칭 트랜지스터(T1), 센싱 트랜지스터(T2)를 포함할 수 있으며, 화소 전극에 접촉 수단이 접촉하면 접촉 용량(C1)이 형성될 수 있다. Referring to FIG. 5, the touch sensor SN may include a pixel electrode (not shown), a switching transistor T1, and a sensing transistor T2. When the contact means contacts the pixel electrode, the contact capacitance C1 may be reduced. Can be formed.
도 5의 (a)에서의 스위칭 트랜지스터(T1)의 게이트 전극 및 드레인 전극은 제1 스캔 라인(SL1)과 연결되고, 소스 전극은 접촉 용량(C1)이 형성되는 노드와 연결된다. 한편, 센싱 트랜지스터(T2)의 드레인 전극은 리드아웃 라인(RL)에 연결되고, 소스 전극은 스위칭 트랜지스터(T1)의 소스 전극과 연결되며, 게이트 전극은 제2 스캔 라인(SL2)와 연결된다.In FIG. 5A, the gate electrode and the drain electrode of the switching transistor T1 are connected to the first scan line SL1, and the source electrode is connected to the node where the contact capacitor C1 is formed. Meanwhile, the drain electrode of the sensing transistor T2 is connected to the readout line RL, the source electrode is connected to the source electrode of the switching transistor T1, and the gate electrode is connected to the second scan line SL2.
도 5의 (b)를 도 5의 (a)와 비교하여 살펴보면, 스위칭 트랜지스터(T1)의 드레인 전극이 제1 스캔 라인 대신 데이터 라인(DL)에 연결되는 차이가 존재한다.Referring to FIG. 5B compared with FIG. 5A, there is a difference in which the drain electrode of the switching transistor T1 is connected to the data line DL instead of the first scan line.
제1 스캔 라인(SL1)의 선택 신호가 스위칭 트랜지스터(T1)의 게이트 전극에 공급되면, 스위칭 트랜지스터(T1)가 턴 온 되어 접촉 용량(C1)을 충전되게 한다. 제2 스캔 라인(SL2)에 선택 신호가 인가되면 이에 따라 센싱 트랜지스터(T2)가 턴 온되어 접촉 용량(C1)에 충전된 전하가, 접촉 용량(C1)과 리드아웃 라인(RL)의 기생용량에 의해 공유될 수 있다.When the selection signal of the first scan line SL1 is supplied to the gate electrode of the switching transistor T1, the switching transistor T1 is turned on to charge the contact capacitor C1. When the selection signal is applied to the second scan line SL2, the sensing transistor T2 is turned on and the charges charged in the contact capacitor C1 are parasitic capacitances of the contact capacitor C1 and the readout line RL. Can be shared by
상세하게는, 접촉 수단이 접촉 센서(SN)에 가까이 접근하게 되면, 접촉 수단과 접촉 센서(SN)간에는 큰 접촉 용량(C1)이 형성되게 되고, 접촉수단이 접촉 센서(SN)와 멀어지게 되면 접촉 용량(C1)의 크기는 감소하게 된다.In detail, when the contact means approaches the contact sensor SN, a large contact capacitance C1 is formed between the contact means and the contact sensor SN, and when the contact means moves away from the contact sensor SN. The size of the contact capacitance C1 is reduced.
이후, 리드아웃 라인(RL)의 신호 전압이 별도의 IC 칩으로 전달되어, 전달된 신호 전압을 통해, 해당 화소에 대한 화면 접촉 여부 및 접촉 면적 등이 판단될 수 있다. 환언하면, 리드아웃 라인(RL)은 접촉 센서(SN)에 충전된 전하량에 상응하는 신호를 전압으로 센싱하게 되는데, 이렇게 센싱되는 전압의 크기를 통해 접촉 여부 및 접촉 상태를 판단할 수 있다Thereafter, the signal voltage of the readout line RL is transferred to a separate IC chip, and it is possible to determine whether the screen is in contact with the corresponding pixel, the contact area, etc. based on the transmitted signal voltage. In other words, the readout line RL senses a signal corresponding to the amount of charge charged in the touch sensor SN with a voltage, and the contact state and the contact state can be determined through the magnitude of the sensed voltage.
도 5에 도시된 방식에서는 접촉 용량(C1)에 저장된 전하가 센싱 트랜지스터(T2)를 통해 리드아웃 라인(RL)으로 전달되는데, 접촉 센서(SN) 내에서는 접촉 용량(C1), 센싱 트랜지스터(T2) 및 리드아웃 라인(RL) 주변의 회로 구성 또는 다른 구성요소와의 관계에 의해 기생 정전용량이 존재할 수 밖에 없게 된다. 따라서, 접촉 센서(SN)는 접촉 용량(C1)과 리드아웃 라인(RL)의 기생용량 간의 전하 공유를 통해 전압을 센싱하므로, 리드아웃 라인(RL)의 기생용량이 접촉 용량(C1)보다 상대적으로 커서 센싱되는 전압이 매우 작아지는 단점이 존재한다.In the scheme illustrated in FIG. 5, the charge stored in the contact capacitor C1 is transferred to the readout line RL through the sensing transistor T2. In the contact sensor SN, the contact capacitor C1 and the sensing transistor T2. And parasitic capacitance due to the circuit configuration around the lead-out line RL or other components. Therefore, since the touch sensor SN senses a voltage through charge sharing between the contact capacitance C1 and the parasitic capacitance of the lead-out line RL, the parasitic capacitance of the lead-out line RL is relative to the contact capacitance C1. As a result, there is a disadvantage in that the sensed voltage becomes very small.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에 적용이 가능한 정전용량식 접촉 센서의 구성을 나타내는 등가 회로도이다.6 is an equivalent circuit diagram illustrating a configuration of a capacitive touch sensor applicable to a display device according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 센서(SN)는 도 3을 참조하여 설명한 센서 어레이(300) 상에 형성된 단위 화소의 적어도 일부에 구비된다. Referring to FIG. 6, the touch sensor SN according to the exemplary embodiment of the present invention is provided in at least a portion of the unit pixel formed on the
각각의 접촉 센서(SN)는 화소 전극(Sensing Electrode) 및 3개의 트랜지스터를 포함하여 구성될 수 있으며, 3개의 트랜지스터는 각각 리셋 트랜지스터(T1), 증폭 트랜지스터(T2), 검출 트랜지스터(T3)로 구성될 수 있다. 각각의 트랜지스터(T1~T3)는 일 실시예로 비정질 실리콘(Hydrogenated Amorphous Silicon, a-Si:H), 다결정 실리콘(Poly Silicon, Poly-Si), 산화물 트랜지스터 등의 실리콘 계열 트랜지스터 또는 채널영역을 유기물질로 형성하는 유기박막 트랜지스터(Organic Thin Film Transistor) 등의 유기 화합물 트랜지스터로 구현될 수 있다. 각각의 트랜지스터(T1~T3)는 코플라나(Coplanar), 스태거드(Staggered), 인버티드 코플라나(Inverted Coplanar) 또는 인버티드 스태거드(Inverted Staggered) 박막트랜지스터 구조로 구현될 수 있다.Each contact sensor SN may include a pixel electrode and three transistors, and each of the three transistors may include a reset transistor T1, an amplifying transistor T2, and a detection transistor T3. Can be. In one embodiment, each of the transistors T1 to T3 may include a silicon-based transistor or a channel region such as amorphous silicon (a-Si: H), polycrystalline silicon (Poly Silicon, Poly-Si), or an oxide transistor. An organic compound transistor such as an organic thin film transistor formed of a material may be implemented. Each transistor T1 to T3 may be implemented in a coplanar, staggered, inverted coplanar, or inverted staggered thin film transistor structure.
일 실시예로 각각의 트랜지스터(T1~T3)는 투명 박막 트랜지스터(Transparent Thin Film Transistor: TTFT)로 구성될 수 있다. 투명 박막 트랜지스터는 가시광선 영역의 파장을 통과시키는 것이 특징을 가지고 있으며, 이에 따라 디스플레이 장치와 결합시키더라도 시인성을 확보할 수 있다. In one embodiment, each of the transistors T1 to T3 may be formed of a transparent thin film transistor (TTFT). The transparent thin film transistor is characterized by passing the wavelength of the visible light region, and thus can be seen even when combined with the display device.
리셋 트랜지스터(T1)는 스캔 라인(SLn) 신호가 인가되면, 증폭 트랜지스터(T2)와 연결된 화소 전극의 잔여 전하를 일정하게 리셋한다.When the scan line SLn signal is applied, the reset transistor T1 constantly resets the remaining charge of the pixel electrode connected to the amplifying transistor T2.
리셋 트랜지스터(T1)의 게이트 전극은 스캔 라인(SLn)에 연결되고, 소스 전극은 전원 입력단(Vdd)에 연결되며, 드레인 전극은 화소 전극과 연결될 수 있다. The gate electrode of the reset transistor T1 may be connected to the scan line SLn, the source electrode may be connected to the power input terminal Vdd, and the drain electrode may be connected to the pixel electrode.
증폭 트랜지스터(T2)는 접촉 수단과 화소 전극(sensing electrode) 간에 생성되는 접촉 용량(C1)에 걸리는 전압(V1)을 게이트 전극으로 입력받아, 전압(V1)의 변화량만큼 전류 신호로 검출 트랜지스터(T3)에 전달하는 증폭기 역할을 수행한다. The amplifying transistor T2 receives the voltage V1 applied to the contact capacitance C1 generated between the contact means and the pixel electrode as the gate electrode, and detects the detection transistor T3 as a current signal by the amount of change of the voltage V1. Acts as an amplifier to pass
증폭 트랜지스터(T2)의 게이트 전극은 화소 전극(sensing electrode)과 연결되며, 소스 전극은 전원 입력단(Vdd)과 연결되고, 드레인 전극은 센싱 트랜지스터(T3)의 드레인 전극과 연결될 수 있다.A gate electrode of the amplifying transistor T2 may be connected to a sensing electrode, a source electrode may be connected to a power input terminal Vdd, and a drain electrode may be connected to a drain electrode of the sensing transistor T3.
검출 트랜지스터(T3)는 증폭 트랜지스터(T2)에서 흐르는 전류를 선택적으로 리드아웃 라인(RL)으로 넘겨주는 역할을 수행한다. 검출 트랜지스터(T3)는 게이트 전극에 인가되는 스캔 라인(SLn+1)로부터 인가되는 선택 신호에 의해 증폭 트랜지스터(T2)에서 흐르는 전류를 리드아웃 라인(RL)으로 넘겨주는 동작을 수행한다.The detection transistor T3 serves to selectively pass the current flowing in the amplifying transistor T2 to the readout line RL. The detection transistor T3 transfers the current flowing through the amplifying transistor T2 to the readout line RL by the selection signal applied from the scan line SLn + 1 applied to the gate electrode.
검출 트랜지스터(T3)의 게이트 전극은 스캔 라인(SLn+1)과 연결되며, 드레인 전극은 증폭 트랜지스터(T2)의 드레인 전극과 연결되고, 소스 전극은 리드아웃 라인(RL)과 연결될 수 있다.The gate electrode of the detection transistor T3 may be connected to the scan
일 실시예에 따르면, 화소 전극들은 도 2에 도시된 디스플레이 단위 화소의 중심부에 형성되고, 각각의 트랜지스터(T1~T3)들이 비투명 또는 반투명 전극 물질로 형성되는 경우, 디스플레이 시인성 확보를 위하여 전극 테두리 또는 컬러 필터와 오버랩되지 않는 영역에 배치될 수 있다. According to an exemplary embodiment, when the pixel electrodes are formed at the center of the display unit pixel illustrated in FIG. 2, and each of the transistors T1 to T3 is formed of a non-transparent or semi-transparent electrode material, an electrode edge is secured to secure display visibility. Or it may be disposed in an area that does not overlap with the color filter.
다른 실시예에 따르면,각각의 트랜지스터(T1~T3)들이 투명 전극 물질로 형성되는 경우, 컬러 필터와 오버랩되는 영역에 배치될 수 있다.According to another embodiment, when each of the transistors T1 to T3 is formed of a transparent electrode material, the transistors T1 to T3 may be disposed in an area overlapping the color filter.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 정전용량식 접촉 센서의 구성을 나타내는 등가 회로도이다.7 to 9 are equivalent circuit diagrams showing the configuration of a capacitive touch sensor according to another embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 도 6에서 개시된 접촉 센서(SN)의 구성에서, 리셋 트랜지스터(T1)의 연결상태만이 상이하게 변경될 수 있다. 상세하게는, 리셋 트랜지스터(T1)의 소스 전극이 전원 입력단(Vdd)이 아닌, 게이트 전극과 연결될 수 있으며, 이에 따라 게이트 전극에 스캔 라인(SLn)으로부터 선택 신호가 인가될 때 소스 전극에도 같은 선택 신호가 인가되어, 접촉 센서(SN)가 구동함에 있어 별도의 전원 입력단을 필요로 하지 않을 수 있다.Referring to FIG. 7, in the configuration of the contact sensor SN disclosed in FIG. 6, only the connection state of the reset transistor T1 may be changed differently. In detail, the source electrode of the reset transistor T1 may be connected to the gate electrode instead of the power input terminal Vdd, so that when the selection signal is applied from the scan line SLn to the gate electrode, the same selection is made on the source electrode. The signal may be applied so that a separate power input terminal may not be required to drive the contact sensor SN.
도 8을 참조하면, 도 7에서 개시된 접촉 센서(SN)의 구성에서 리셋 트랜지스터(T1)의 연결상태가 상이하게 변경될 수 있다. 도 7의 회로에서는 리셋 트랜지스터(T1)의 소스 전극과 게이트 전극이 함께 묶여 스캔 라인(SLn)과 연결되었지만, 도 8의 회로에서와 같이 리셋 트랜지스터(T1)의 소스 전극과 게이트 전극은 함께 묶여 전원 입력단(Vdd)에 연결될 수 있다. 다양한 실시예에 따라 리셋 트랜지스터(T1)의 소스 전극과 게이트 전극은 함께 묶여 연결되는 전원 입력단 라인은 기설정된 일정 전압이 인가되는 데이터 라인으로 대체 가능하다.Referring to FIG. 8, the connection state of the reset transistor T1 may be changed in the configuration of the contact sensor SN disclosed in FIG. 7. In the circuit of FIG. 7, the source electrode and the gate electrode of the reset transistor T1 are tied together and connected to the scan line SLn. However, as in the circuit of FIG. 8, the source electrode and the gate electrode of the reset transistor T1 are bundled together. It can be connected to the input terminal Vdd. According to various embodiments, the power input terminal line in which the source electrode and the gate electrode of the reset transistor T1 are bundled and connected together may be replaced with a data line to which a predetermined voltage is applied.
상기와 같이 접촉 센서(SN)의 회로를 구성함으로써, 각각의 접촉 센서(SN)를 구동하는데에 필요한 스캔 라인(SLn)의 수를 감소할 수 있다. 전체적으로 보면, 스캔 라인(SLn)의 수는 하나만 감소되지만, 각각의 접촉 센서(SN)가 구동되는데 필요한 스캔 라인이 두 개에서 하나로 감소되므로, 스캔 드라이버의 동작이 간소화될 수 있다.By configuring the circuit of the contact sensor SN as described above, it is possible to reduce the number of scan lines SLn required to drive each contact sensor SN. Overall, the number of scan lines SLn is reduced by one, but the operation of the scan driver can be simplified since the scan lines required to drive each contact sensor SN are reduced from two to one.
도 9를 참조하면, 본 발명에서 개시되는 접촉 센서(SN)의 회로 구성에 있어, 전원 입력단(Vdd)이 제거되고 스캔 라인(SLn)만으로 접촉 센서(SN)의 구동이 수행될 수 있다.Referring to FIG. 9, in the circuit configuration of the contact sensor SN disclosed in the present disclosure, the power input terminal Vdd may be removed and the driving of the contact sensor SN may be performed only by the scan line SLn.
상세하게는, 증폭 트랜지스터(T2)의 소스 전극이 전원 입력단(Vdd) 대신 스캔 라인(SLn)으로부터 전압 입력을 받아 동작하게 되고, 이를 위해서는 스캔 드라이버가 증폭 트랜지스터(T2)이 동작 타이밍에 신호가 전달하도록 구동될 수 있다. In detail, the source electrode of the amplifying transistor T2 is operated by receiving a voltage input from the scan line SLn instead of the power input terminal Vdd. For this purpose, the scan driver transmits a signal at an operation timing of the amplifying transistor T2. Can be driven.
이와 같이, 전원 입력단(Vdd)을 제거함으로써, 설계상 접촉 센서(SN)의 회로 구성을 보다 간소화할 수도 있다.Thus, by removing the power supply input terminal Vdd, the circuit structure of the contact sensor SN can be further simplified by design.
한편, 도 6 내지 도 9에서 개시된 접촉 센서(SN)의 등가 회로구성에서, 전원 입력단(Vdd)은 데이터 라인(DL)일 수 있으며, 상기 데이터 라인에 인가되는 전압은 데이터 신호 일 수 있다.Meanwhile, in the equivalent circuit configuration of the contact sensor SN disclosed in FIGS. 6 to 9, the power input terminal Vdd may be a data line DL, and the voltage applied to the data line may be a data signal.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 센서(SN)의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.10 is a timing diagram for describing an operation of the touch sensor SN according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 6 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 센서(SN)의 동작을 설명하면 다음과 같다.6 to 10, the operation of the contact sensor SN according to an embodiment of the present invention will be described.
도 10에서 SLn과 SLn+1은 각각 해당하는 스캔 라인(SLn, SLn+1)에 공급되는 신호를 나태는 것으로, 하이(high) 구간 동안 선택 신호가 스캔 라인(SLn, SLn+1)에 공급되는 것으로 이해되어야 한다. 선택 신호의 인가에 의해 특정 접촉 센서(SN)가 선택되며, 다른 접촉 센서(SN)로부터의 신호가 출력된다. 이하에서는 SL 은 스캔 라인 신호로 칭하기로 한다. 또한, RL Reset은 리드아웃 라인(RL)을 리셋시키기 위한 신호로서, 하이(high) 구간에 리셋 신호가 공급되어, 리드아웃 라인(RL)이 리셋된다.In FIG. 10, SLn and SLn + 1 denote signals supplied to corresponding scan lines SLn and SLn + 1, respectively, and a selection signal is supplied to scan lines SLn and SLn + 1 during a high period. It should be understood that The specific contact sensor SN is selected by the application of the selection signal, and a signal from the other contact sensor SN is output. Hereinafter, SL will be referred to as a scan line signal. In addition, RL Reset is a signal for resetting the readout line RL. A reset signal is supplied in a high section, and the readout line RL is reset.
한편 V1은 증폭 트랜지스터(T2)의 게이트 전극에 연결된 화소 전극(sensing electrode)의 전위, 즉 접촉 수단과 화소 전극 사이에 생성되는 접촉 용량(C1)에 충전되는 전하에 의한 전위를 나타내며, RL은 검출 트랜지스터(T3)의 소스 전극과 연결되는 리드아웃 라인(RL)에서 검출되는 전류량을 나타내는 것이다.On the other hand, V1 represents the potential of the sensing electrode connected to the gate electrode of the amplifying transistor T2, that is, the potential due to the electric charge charged in the contact capacitor C1 generated between the contact means and the pixel electrode, and RL is detected. The amount of current detected in the readout line RL connected to the source electrode of the transistor T3 is shown.
V1과 RL의 타이밍도에 있어서, 접촉 센서(SN)의 센싱 트랜지스터(T1) 상에 융선이 닿았는지 또는 골이 닿았는지 여부에 따라 접촉 용량(C1)에 충전되는 전하량에 따른 전위(V1)와, 리드아웃 라인(RL)의 전류가 달라지게 된다.In the timing diagrams of V1 and RL, the potential V1 according to the amount of charge charged in the contact capacitance C1 depends on whether the ridge or the valley touches the sensing transistor T1 of the contact sensor SN. The current of the readout line RL is changed.
먼저, 어떠한 접촉 수단도 접촉 센서(SN)에 접촉되지 않는 경우에 대해 설명한다. 접촉 수단이 존재하지 않기 때문에, 화소 전극과 접촉 수단 사이에서 형성되는 접촉 용량(C1)이 존재하지 않게 된다.First, the case where no contact means comes in contact with the contact sensor SN will be described. Since there is no contact means, there is no contact capacitance C1 formed between the pixel electrode and the contact means.
리셋 트랜지스터(T1)의 게이트 전극과 연결되어 있는 스캔 라인 신호(SLn)가 하이 레벨로 전환되면(S2), 리셋 트랜지스터(T1)가 턴 온 되며, 리셋 트랜지스터(T1)의 소스 전극과 연결되어 있는 전원 입력단(Vdd)을 통해 입력되는 전압을 통해 리셋 트랜지스터(T1)의 드레인 전극에 연결된 화소 전극에 일정량의 전하가 충전되어 전압(V1)이 상승한다. When the scan line signal SLn connected to the gate electrode of the reset transistor T1 is switched to the high level (S2), the reset transistor T1 is turned on and connected to the source electrode of the reset transistor T1. A certain amount of charge is charged in the pixel electrode connected to the drain electrode of the reset transistor T1 through the voltage input through the power input terminal Vdd, thereby increasing the voltage V1.
증폭 트랜지스터(T2)의 소스 전극 역시, 전원 입력단(Vdd)과 연결되어 입력 전압을 전달받게 된다. 그러나, 접촉 센서(SN)에 지문의 골이 접하여 접촉 용량(C1)이 작은 상태에서는, 증폭 트랜지스터(T2)의 게이트 전압(V1)과 소스 전극의 관계가 증폭 트랜지스터(T2)의 문턱 전압을 넘어서지 못하게 설계가 되어 있으므로, 증폭 트랜지스터(T2)의 드레인 전극에서 검출 트랜지스터(T3)로 넘어가는 전류가 존재하지 않아, 리드아웃 라인(RL)에서도 전류가 검출되지 않는다.The source electrode of the amplifying transistor T2 is also connected to the power input terminal Vdd to receive an input voltage. However, in the state where the contact of the fingerprint is in contact with the contact sensor SN and the contact capacitance C1 is small, the relationship between the gate voltage V1 and the source electrode of the amplifying transistor T2 exceeds the threshold voltage of the amplifying transistor T2. Since it is designed so that no current flows from the drain electrode of the amplifying transistor T2 to the detection transistor T3, no current is detected even in the lead-out line RL.
다음으로, 손가락 지문의 골(valley)이 접촉 센서(SN)에 접촉되는 경우와, 융선(ridge)이 접촉되는 경우를 나누어 설명하면 다음과 같다. 손가락의 골 또는 융선이 접촉 센서(SN)에 접촉됨에 따라, 접촉 수단과 접촉 센서(SN)간에는 접촉 용량(C1)이 형성되게 되는데, 골이 접촉되는 경우와 융선이 접촉되는 경우에 각각 상이한 크기의 접촉 용량(C1)이 형성되게 된다.Next, the case where the valley of the finger fingerprint is in contact with the contact sensor SN and the case where the ridge is in contact are described as follows. As the bone or ridge of the finger contacts the contact sensor SN, a contact capacitance C1 is formed between the contact means and the contact sensor SN, each having a different size when the bone is in contact with the ridge. The contact capacitance C1 of is formed.
리셋 트랜지스터(T1)의 게이트 전극과 연결되어 있는 스캔 라인(SLn)에 S2 구간에서 선택 신호가 인가됨에 따라, 리셋 트랜지스터(T1)이 턴 온되어 전원 입력단(Vdd)으로부터의 신호가 리셋 트랜지스터(T1)의 드레인 전극을 통해 전달되며, 이에 따라 접촉 용량(C1)이 충전된다.As the selection signal is applied to the scan line SLn connected to the gate electrode of the reset transistor T1 in the period S2, the reset transistor T1 is turned on so that the signal from the power source input terminal Vdd is reset. ) Is delivered through the drain electrode of the capacitor), thereby charging the contact capacitance C1.
화소 전극과 접촉 수단 간의 거리에 따라 접촉 용량(C1)이 달라지는데, 지문의 골(valley)과 화소 전극이 접촉되었을 경우가, 지문의 융선(ridge)과 화소 전극이 접촉된 경우보다 형성되는 접촉 용량(C1)의 크기가 작다.The contact capacitance C1 varies depending on the distance between the pixel electrode and the contact means. The contact capacitance formed when the valley of the fingerprint and the pixel electrode are in contact with each other is larger than the contact between the ridge of the fingerprint and the pixel electrode. (C1) is small in size.
손가락 지문의 골이 화소 전극에 접촉하는 경우를 먼저 설명하면, 제1 스캔 라인(SLn)에 하이 신호가 인가될 때(S2), 리셋 트랜지스터(T1)의 소스 전극에서 드레인 전극으로 흐르는 전류에 의해 접촉 용량(C1)의 전압(V1)이 상승하게 된다. 이후, 제2 스캔 라인(SLn+1)에 하이 신호가 인가되면(S4), 검출 트랜지스터(T3)가 턴 온이 됨에 따라 증폭 트랜지스터(T2)의 소스 전극의 전위가 0으로 낮아지면서, 증폭 트랜지스터(T2)의 게이트와 소스간에 형성되는 기생용량에 의한 커플링으로 인하여 접촉 용량(C1)의 전압(V1)이 감소하게 된다. 또한, 제2 스캔 라인(SLn+1)에 하이 신호가 검출 트랜지스터(T3)의 게이트 전극에 인가됨에 따라 검출 트랜지스터(T3)가 턴 온 된다. 검출 트랜지스터(T3)가 턴 온 되면, 증폭 트랜지스터(T2)의 드레인 전극으로부터 흐르는 전류가 검출 트랜지스터(T3)의 드레인 전극을 통해 소스 전극으로 흐르고, 리드아웃 라인(RL)에 최종적으로 전류가 흐르게 된다. 이 경우, 접촉 용량(C1)의 전압(V1)이 낮은 상태이므로, 리드아웃 라인(RL)에 흐르는 전류는 융선이 접촉한 경우보다 작을 수 있다.First, when the valley of the finger fingerprint is in contact with the pixel electrode, first, when a high signal is applied to the first scan line SLn (S2), the current flows from the source electrode of the reset transistor T1 to the drain electrode. The voltage V1 of the contact capacitance C1 rises. Subsequently, when a high signal is applied to the second scan line SLn + 1 (S4), as the detection transistor T3 is turned on, the potential of the source electrode of the amplifying transistor T2 is lowered to 0, thereby amplifying the transistor. Due to the coupling by the parasitic capacitance formed between the gate and the source of T2, the voltage V1 of the contact capacitance C1 is reduced. In addition, as the high signal is applied to the gate electrode of the detection transistor T3 on the second scan
손가락 지문의 융선이 화소 전극에 접촉하는 경우를 설명하면, 제1 스캔 라인(SLn)에 하이 신호가 인가될 때(S2), 접촉 용량(C1)의 전압(V1)이 상승한다. 이때 접촉 용량(C1)이 골이 접촉하였을 경우보다 상대적으로 크게 형성되므로, 증폭 트랜지스터(T2)의 게이트와 소스간 기생용량에 의한 커플링이 일어나지 않게 된다. 따라서, 이 경우에 접촉 용량(C1)의 전압(V1)이 일정하게 유지될 수 있다. 이후, 제2 스캔 라인(SLn+1)에 하이 신호가 인가되면(S4), 검출 트랜지스터(T3)가 턴 온되고, 증폭 트랜지스터(T2)의 드레인 전극으로부터 흐르는 전류가 검출 트랜지스터(T3)의 소스 전극을 통해 드레인 전극으로 흐른다. 그리고, 리드아웃 라인(RL)에서 전류가 검출되게 되지만, 기생용량에 의한 커플링이 일어나지 않아 증폭 트랜지스터(T2)의 게이트 전극 전위가 일정하게 유지되기 때문에, 골이 접촉하였을 경우보다 많은 량의 전류가 흐르게 된다.In the case where the ridge of the finger fingerprint is in contact with the pixel electrode, when the high signal is applied to the first scan line SLn (S2), the voltage V1 of the contact capacitor C1 increases. At this time, since the contact capacitance C1 is formed to be relatively larger than when the bone is in contact, coupling between the gate and the source of the amplifying transistor T2 does not occur. Therefore, in this case, the voltage V1 of the contact capacitance C1 can be kept constant. Thereafter, when a high signal is applied to the second scan line SLn + 1 (S4), the detection transistor T3 is turned on, and a current flowing from the drain electrode of the amplifying transistor T2 is sourced from the detection transistor T3. Flow through the electrode to the drain electrode. The current is detected in the readout line RL, but since the coupling due to parasitic capacitance does not occur, the gate electrode potential of the amplifying transistor T2 is kept constant. Will flow.
이후, 리드아웃 라인(RL)에 의해 검출된 전류 크기의 변화 패턴을 통해, 화소 전극에 손가락 지문의 융선과 골 중에 어느 부분이 접촉하였는 지와, 접촉 면적 등이 판단될 수 있다.Subsequently, it is possible to determine which part of the ridge and the valley of the finger fingerprint contact the pixel electrode through the change pattern of the current magnitude detected by the readout line RL, and the contact area.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면 스캔 라인에 신호가 인가될 때 리셋 트랜지스터(T1)에 의해 회로의 리셋이 수행되므로, 별도의 리셋 라인이 필요없는 장점이 존재하게 된다. 이와 같이, 본 발명에 따르면 스캔 라인 외의 별도의 배선이 필요 없어 회로가 간단히 구성될 수 있다. 또한, 검출 트랜지스터(T3)의 게이트 전극과 연결된 스캔 라인에 선택 신호가 인가되는 경우, 해당하는 스캔 라인에는 다른 접촉 센서(SN)의 리셋 트랜지스터(T1)의 게이트 전극 또한 연결되어 있으므로, 하나의 스캔 라인이 하나의 접촉 센서(SN)에 포함된 리드아웃 라인(RL)에서의 신호 검출과, 다른 접촉 센서(SN)에 포함된 센싱 트랜지스터(T1)의 동작을 동시에 제어할 수 있게 된다. As described above, according to the exemplary embodiment of the present invention, since the reset of the circuit is performed by the reset transistor T1 when a signal is applied to the scan line, there is an advantage of not requiring a separate reset line. As described above, according to the present invention, a separate wiring other than the scan line is not required, and thus the circuit can be simply configured. In addition, when the selection signal is applied to the scan line connected to the gate electrode of the detection transistor T3, the gate electrode of the reset transistor T1 of the other contact sensor SN is also connected to the corresponding scan line, so that one scan It is possible to simultaneously control the signal detection at the lead-out line RL included in one contact sensor SN and the operation of the sensing transistor T1 included in another contact sensor SN.
본 발명의 실시예에 따르면, 접촉 용량(C1)의 변화에 따라 증폭 트랜지스터(T2)가 동작하게 되어, 전하 공유 회로에서 검출되는 신호가 작아지는 단점을 개선할 수 있다.According to the exemplary embodiment of the present invention, the amplification transistor T2 may operate according to the change of the contact capacitance C1, thereby reducing the disadvantage that the signal detected by the charge sharing circuit becomes small.
또한, 본 발명의 실시예에서는 투명 박막 트랜지스터와 투명 전극들이 이용되고, 화소 전극의 중심부에 개구부를 형성함으로써 디스플레이 장치의 개구율을 향상시킬 수 있다.In addition, in the exemplary embodiment of the present invention, the transparent thin film transistor and the transparent electrodes are used, and the opening ratio of the display device can be improved by forming an opening in the center of the pixel electrode.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 센서의 평면도이다.11 is a plan view of a touch sensor according to an embodiment of the present invention.
도 6 및 도 11을 참고하면, T1 은 도 10의 좌측 상단에 도시된 리셋 TR(Reset TR), T2는 좌측 하단에 도시된 증폭 TR(Amp TR), T3는 우측 하단에 도시된 검출 TR(Read TR)에 각각 대응된다.6 and 11, T1 is a reset TR shown in the upper left of FIG. 10, T2 is an amplified TR shown in the lower left, and T3 is a detection TR shown in the lower right. Read TR) respectively.
리셋 트랜지스터(T1)의 게이트 전극(RG)은 스캔 라인(SLn)에 연결되고, 소스 전극(RS)은 전원 입력단(DL)에 연결되며, 드레인 전극(RD)은 화소전극(Sensing Electode)과 연결될 수 있다. The gate electrode RG of the reset transistor T1 is connected to the scan line SLn, the source electrode RS is connected to the power input terminal DL, and the drain electrode RD is connected to the pixel electrode Sensing Electode. Can be.
증폭 트랜지스터(T2)의 게이트 전극(AG)은 컨택(Con)을 통해 화소 전극(sensing electrode)과 연결되며, 소스 전극(AS)은 전원 입력단(DL)과 연결되고, 드레인 전극(AD)은 검출 트랜지스터(T3)의 소스 전극(RS)과 연결될 수 있다.The gate electrode AG of the amplifying transistor T2 is connected to the sensing electrode through the contact Con, the source electrode AS is connected to the power input terminal DL, and the drain electrode AD is detected. It may be connected to the source electrode RS of the transistor T3.
검출 트랜지스터(T3)의 게이트 전극(RG)은 스캔 라인(SLn+1)과 연결되며, 소스 전극(RS)은 증폭 트랜지스터(T2)의 드레인 전극(AD)과 연결되고, 드레인 전극(RD)은 리드아웃 라인(RL)과 연결될 수 있다.The gate electrode RG of the detection transistor T3 is connected to the scan
일 실시예에 따라 T1 내지 T3가 산화물 트랜지스터로 구현되는 경우 입사광에 따라 산화물의 특성이 변할 수 있으므로, 쉴드 전극(SD)을 더 포함할 수 있다. 쉴드 전극(SD)은 T1 내지 T3 위에 T1 내지 T3과 중첩된 상태로 배치되어 외부광을 차단할 수 있다.According to an embodiment, when T1 to T3 are implemented as an oxide transistor, the characteristics of the oxide may vary according to incident light, and thus may further include a shield electrode SD. The shield electrode SD may be disposed on the T1 to T3 in a state overlapping with the T1 to T3 to block external light.
이때, 접촉 수단과 화소 전극(Sensing Electrode) 간에는 접촉용량(C1)이 형성되며, 접촉용량(C1)에 인가되는 전압(V1)은 증폭 트랜지스터(T2)의 게이트 전극(AG)으로 입력된다. 그리고, 증폭 트랜지스터(T2)의 게이트 전극(AG)에 입력된 전압(V1)의 변화량에 따라 다르게 형성되는 전류 신호가 검출 트랜지스터(T3)에 전달될 수 있다.In this case, a contact capacitor C1 is formed between the contact means and the pixel electrode Sensing Electrode, and the voltage V1 applied to the contact capacitor C1 is input to the gate electrode AG of the amplifying transistor T2. In addition, a current signal that is formed differently according to a change amount of the voltage V1 input to the gate electrode AG of the amplifying transistor T2 may be transmitted to the detection transistor T3.
한편, 접촉 용량(C1)의 크기는 손가락과 화소 전극(sensing electrode) 간의 접촉 면적에 클수록 커지는 관계에 있다. On the other hand, the size of the contact capacitor C1 is larger as the contact area between the finger and the sensing electrode becomes larger.
따라서, 도 11의 실시예처럼 동일 평면상에서 T1 내지 T3 트랜지스터와 화소 전극을 함께 구현하기 위해서는 T1 내지 T3가 차지하는 면적을 최대한 줄이고, 화소 전극이 차지하는 면적이 최대화되도록 구현할 수 있다. Accordingly, in order to implement the T1 to T3 transistors and the pixel electrodes on the same plane as in the embodiment of FIG. 11, the area occupied by the T1 to T3 can be minimized and the area occupied by the pixel electrodes can be maximized.
또 다른 실시예에 따라 T1 내지 T3를 구현하기 위한 소스 전극, 드레인 전극 또는 게이트 전극 중 적어도 하나의 전극물질의 빛 투과율이 낮은 경우 T1 내지 T3는 도 2에 도시된 바와 같이 컬러 픽셀(R,G,B) 화소와 오버랩되지 않는 영역으로 구현하고, 화소 전극을 투명 전극으로 하여 컬러 픽셀 화소와 오버랩되는 영역으로 구현할 수도 있다. 이 경우 디스플레이의 시인성을 저해하지 않으면서 지문 이미지 스캐닝이 가능한 효과가 있다.According to another embodiment, when the light transmittance of at least one electrode material among the source electrode, the drain electrode, or the gate electrode for implementing the T1 to T3 is low, the T1 to T3 display the color pixels R and G as shown in FIG. 2. , B) may be implemented as an area not overlapping with the pixel, and may be implemented as an area overlapping with the color pixel pixel by using the pixel electrode as a transparent electrode. In this case, fingerprint image scanning is possible without compromising the visibility of the display.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 접촉 센서가 복수 개 배열된 센서 어레이의 평면도를 나타내는 도면이고, 도 13은 도 12에 도시된 단위 화소의 접촉 센서를 확대한 평면도이다.12 is a plan view illustrating a sensor array in which a plurality of touch sensors are arranged according to another exemplary embodiment. FIG. 13 is an enlarged plan view of a touch sensor of a unit pixel illustrated in FIG. 12.
도 12를 참고하면, 센서 어레이(400)는 복수 개의 접촉 센서(PA)들을 포함한다. 각 접촉센서(PA)는 하나의 데이터라인(DL1), 하나의 리드아웃라인(RL) 및 두 개의 스캔라인(SL n, SL n+1)에 연결된다. 설명의 편의를 위해, 일 실시예로 5 x 4 어레이로 도시하였으나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 아니하고 M x N 어레이(M, N은 1 이상의 자연수)로 구현될 수 있다.Referring to FIG. 12, the
도 12의 단위 접촉센서를 확대한 도 13을 참고하여 보다 구체적으로 설명하면, 하나의 단위 접촉센서는 데이터 라인(DL), 리드아웃라인(RL) 및 스캔라인(SL)에 연결되어, 리셋 트랜지스터(Reset TR, T1), 증폭 트랜지스터(Amp TR, T2), 검출 트랜지스터(Read TR, T3) 및 화소전극(SE)을 포함한다.Referring to FIG. 13 in which the unit contact sensor of FIG. 12 is enlarged, in detail, one unit contact sensor is connected to the data line DL, the lead-out line RL, and the scan line SL, and reset transistor. (Reset TR, T1), amplifying transistors (Amp TR, T2), detection transistors (Read TR, T3) and a pixel electrode (SE).
도 13에 트랜지스터 각각의 연결관계는 도 11에서 설명한 바와 같으므로 설명을 생략한다. 도 11과의 차이점으로, T1 내지 T3 위에 오버랩되는 쉴드 전극 없이, 단위 접촉센서(PA)의 전면을 화소 전극(SE)으로 오버랩하여 형성한다. Since the connection relations of the transistors in FIG. 13 are the same as those described with reference to FIG. 11, a description thereof will be omitted. 11, the entire surface of the unit contact sensor PA is overlapped with the pixel electrode SE without the shield electrodes overlapping the T1 to T3.
이때 화소 전극은 컨택을 통해 리셋 트랜지스터(T1)의 드레인 전극(RD) 및 증폭 트랜지스터(T2)의 게이트 전극(AG)과 연결된다. In this case, the pixel electrode is connected to the drain electrode RD of the reset transistor T1 and the gate electrode AG of the amplifying transistor T2 through a contact.
도 14는 도 12에 도시된 단위 화소의 접촉 센서에 대한 A-A' 선도에 따른 단면도이고, 도 15는 도 12에 도시된 단위 화소의 접촉 센서에 대한 B-B' 선도에 따른 단면도이며, 도 16은 도 12에 도시된 단위 화소의 접촉 센서에 대한 C-C' 선도에 따른 단면도이다.FIG. 14 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of the touch sensor of the unit pixel shown in FIG. 12, and FIG. 15 is a cross-sectional view taken along line BB ′ of the touch sensor of the unit pixel shown in FIG. 12. It is sectional drawing along the CC 'diagram of the contact sensor of the unit pixel shown in FIG.
도 14 내지 도 16를 참고하면, 트랜지스터들 각각은 기판 위에 게이트를 형성하고, 게이트 절연층을 형성한다. 게이트 절연층 위에 액티브층을 형성한 후 소스/드레인 전극을 포토리소그래피 공정을 통해 패터닝하여 형성한다. 14 to 16, each of the transistors forms a gate over the substrate and forms a gate insulating layer. After forming an active layer on the gate insulating layer, the source / drain electrodes are patterned by a photolithography process.
도 14를 참고하면, 접촉 센서를 A-A' 단면에서 볼 때 좌측 하단의 리셋 트랜지스터(T1)는 소스/드레인 전극, 게이트 전극, 게이트 절연층(G/I) 및 액티브층(Active)을 포함한다. 이때 기판은 글라스, 필름, 플라스틱(Plastic PI), 스테인레스 스틸 등의 물질일 수 있다.Referring to FIG. 14, when the contact sensor is viewed from the A-A 'cross section, the reset transistor T1 at the lower left includes a source / drain electrode, a gate electrode, a gate insulating layer G / I, and an active layer. At this time, the substrate may be a material such as glass, film, plastic (Plastic PI), stainless steel.
리셋 트랜지스터(T1)의 소스/드레인 전극 또는 게이트 전극은 ITO, IZO, Mo, Al, Cu, Ag, Ti 등의 단일물질 또는 합성물질로 구현될 수 있다. 소스/드레인 전극 사이의 액티브 영역은 a-Si:H, 저온폴리실리콘(Low Temperature Poly Silicon; LTPS), IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide ) 등의 옥사이드(Oxide) 계열 물질, 유기계열 물질(Organic) 등으로 구현할 수 있다. 게이트 절연층(G/I)은 SiO2, SiNX 등으로 구현할 수 있다. The source / drain electrode or the gate electrode of the reset transistor T1 may be formed of a single material or a synthetic material such as ITO, IZO, Mo, Al, Cu, Ag, Ti, or the like. The active region between the source / drain electrodes may be oxide based materials such as a-Si: H, low temperature polysilicon (LTPS), indium gallium zinc oxide (IGZO), organic materials, etc. Can be implemented. The gate insulating layer G / I may be implemented with SiO 2 , SiN X, or the like.
리셋 트랜지스터(T1)는 에지 스타퍼를 더 포함할 수 있다. 에지 스탑퍼(Etch Stopper, E/S)는 SiO2, SiNX 등의 물질로 구현가능하다. 에지 스타퍼는 소스-드레인 전극 형성을 위한 포토리소그래피 공정 과정에서 화학물질에 의해 기형성된 액티브층을 보호하여, 액티브 영역이 손상되는 것을 방지한다.The reset transistor T1 may further include an edge stopper. An edge stopper (E / S) may be implemented with materials such as SiO 2 and SiN X. The edge stopper protects the active layer previously formed by the chemical during the photolithography process for forming the source-drain electrode, thereby preventing the active region from being damaged.
접촉 센서(PA)는 리셋 트랜지스터(T1) 상에 화소 전극을 형성하기 전에, 표면을 균일하게 하기 위한 패시베이션(Passivation) 층을 형성하고, 패시베이션은 박막 글라스(Thin-Glass), SiO2, SiNΩ 등의 투명한 물질로 구현가능하다.Before forming the pixel electrode on the reset transistor T1, the contact sensor PA forms a passivation layer for uniformizing the surface, and the passivation layer includes thin-glass, SiO 2 , and SiN Ω. It can be implemented with a transparent material such as.
리셋 트랜지스터(T1)는 도 12에서 설명한 바와 같이, 드레인 전극(RD)이 화소 전극(SE)과 연결된다. 이때 도 11 및 도 12에 도시한 바와 같이 단위 접촉센서 전면을 오버랩하도록 형성하므로, 화소 전극은 패시베이션을 관통하는 컨택(CON)을 통해 드레인 전극(RD)과 연결된다. 다양한 실시예에 따라 화소 전극(SE)은 ITO, IZO, Mo, Al, Cu, Ag, Ti 등의 투과성을 가지는 단일물질 또는 합성물질로 구현될 수 있다.In the reset transistor T1, the drain electrode RD is connected to the pixel electrode SE as described with reference to FIG. 12. 11 and 12, the pixel electrode is connected to the drain electrode RD through a contact CON passing through the passivation. According to various embodiments, the pixel electrode SE may be implemented as a single material or a synthetic material having transparency such as ITO, IZO, Mo, Al, Cu, Ag, Ti, and the like.
도 15를 참고하면, 접촉 센서를 B-B' 단면에서 볼 때 좌측 하단의 증폭 트랜지스터(T2)는 기판(substrate) 위에 형성되는 것으로, 소스/드레인 전극, 게이트 전극, 게이트 절연층(G/I) 및 액티브층(Active)을 포함한다. 또한 우측 하단의 검출 트랜지스터(T3)는 기판(substrate) 위에 형성되는 것으로, 소스/드레인 전극, 게이트 전극, 게이트 절연층(G/I) 및 액티브층(Active)을 포함한다. 이때 기판은 글라스, 필름, 플라스틱(Plastic PI), 스테인레스 스틸 등의 물질일 수 있다.Referring to FIG. 15, when the contact sensor is viewed from the BB 'cross section, the amplification transistor T2 at the lower left is formed on a substrate, and includes a source / drain electrode, a gate electrode, a gate insulating layer (G / I), and It includes an active layer. In addition, the detection transistor T3 at the lower right is formed on a substrate and includes a source / drain electrode, a gate electrode, a gate insulating layer G / I, and an active layer. At this time, the substrate may be a material such as glass, film, plastic (Plastic PI), stainless steel.
증폭 트랜지스터(T2) 및 검출 트랜지스터(T3)를 구성하는 소스/드레인 전극, 게이트 전극, 게이트 절연층(G/I) 및 액티브층(Active)은 리셋 트랜지스터 형성 공정과 각각 함께 형성하기 때문에, 리셋 트랜지스터(T1)의 물질과 동일할 수 있다. Since the source / drain electrodes, gate electrodes, gate insulating layers G / I, and active layers constituting the amplifying transistor T2 and the detection transistor T3 are formed together with the reset transistor forming process, the reset transistors are formed. It may be the same as the material of (T1).
증폭 트랜지스터(T2) 및 검출 트랜지스터(T3)는 에지 스타퍼를 더 포함할 수 있다. 에지 스탑퍼(Etch Stopper, E/S)는 SiO2, SiNΩ 등의 물질로 구현가능하다. 에지 스타퍼는 소스-드레인 전극 형성을 위한 포토리소그래피 공정 과정에서 화학물질에 의해 기형성된 액티브층을 보호하여, 액티브 영역이 손상되는 것을 방지한다.The amplifying transistor T2 and the detection transistor T3 may further include an edge stopper. The edge stopper (E / S) may be implemented with materials such as SiO 2 and SiN Ω . The edge stopper protects the active layer previously formed by the chemical during the photolithography process for forming the source-drain electrode, thereby preventing the active region from being damaged.
접촉 센서(PA)는 리셋 트랜지스터(T1), 증폭 트랜지스터(T2) 및 검출 트랜지스터(T3) 상에 화소 전극을 형성하기 전에, 표면을 균일하게 하기 위한 패시베이션(Passivation) 층을 형성하고, 패시베이션은 박막 글라스(Thin-Glass), SiO2, SiNΩ 등의 투명한 물질로 구현가능하다.The contact sensor PA forms a passivation layer for making the surface even before forming the pixel electrode on the reset transistor T1, the amplifying transistor T2, and the detection transistor T3, and the passivation layer is a thin film. It can be implemented with a transparent material such as glass (Thin-Glass), SiO 2 , SiN Ω .
또한, 증폭 트랜지스터의 게이트 전극(AG)과 리셋 트랜지스터의 드레인 전극(RD)을 연결하고, 도 13 및 도 16에 도시한 바와 같이, 접촉 센서를 오버랩하는 화소 전극을 증폭 트랜지스터의 게이트 전극과 연결한다.In addition, the gate electrode AG of the amplifying transistor and the drain electrode RD of the reset transistor are connected, and as shown in FIGS. 13 and 16, a pixel electrode overlapping the contact sensor is connected with the gate electrode of the amplifying transistor. .
본 실시예에 따른 접촉센서로 접촉 수단의 표면을 스캐닝할 경우, 투명 전극을 보다 큰 면적으로 구현함으로써, 디스플레이 장치의 시인성을 확보하면서도 이미지 센싱 감도를 향상시킬 수 있을 뿐 아니라, 트랜지스터 및 주변 회로 구성에 포함되는 기생 정전용량에 의한 커플링 현상을 이용하여, 검출되는 신호의 크기를 보다 증가시킬 수 있다. When scanning the surface of the contact means with the touch sensor according to the present embodiment, by implementing a transparent electrode with a larger area, it is possible not only to improve the image sensing sensitivity while securing the visibility of the display device, but also to configure transistors and peripheral circuits. By using the coupling phenomenon due to the parasitic capacitance included in the, it is possible to further increase the magnitude of the detected signal.
도 17은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 접촉 센서의 측면도를 나타내는 도면이다. 설명의 편의를 위해, 도 14와의 차이점을 위주로 설명한다.17 illustrates a side view of a touch sensor according to another embodiment of the present invention. For convenience of explanation, the difference from FIG. 14 will be mainly described.
도 17을 참고하면, 트랜지스터들(T1~T3) 각각은 기판 위에 게이트를 형성하고, 게이트 절연층을 형성한다. 게이트 절연층 위에 액티브층을 형성한 후 소스/드레인 전극을 포토리소그래피 공정을 통해 패터닝하여 형성한다. 이때 액티브층을 보호하기 위하여 소스/드레인 전극 패터닝 전에 에지 스타퍼 영역을 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 17, each of the transistors T1 to T3 forms a gate on a substrate and forms a gate insulating layer. After forming an active layer on the gate insulating layer, the source / drain electrodes are patterned by a photolithography process. In this case, the edge stopper region may be further included before the source / drain electrode patterning to protect the active layer.
화소 전극은 도 14와 달리, 트랜지스터들이 형성된 기판의 반대편에 형성할 수 있다. 이때 화소 전극은 상기 기판에 비아(Via)를 뚫어서 리셋 트랜지스터의 드레인 전극 및 증폭 트랜지스터의 게이트 전극과 연결된다. 본 실시예에서의 접촉 센서는 화소 전극 상에 패시베이션층, 즉 보호층을 더 포함하여 접촉 수단의 접촉에 의해 화소 전극이 손상되지 않도록 할 수 있다. 이때 패시베이션 층은 박막 글라스(Thin-Glass), 초박형 박막 글라스(Ultra-Thin Glass), SiO2, SiNΩ 등의 투명한 물질로 구현가능하다.Unlike FIG. 14, the pixel electrode may be formed on the opposite side of the substrate on which the transistors are formed. In this case, the pixel electrode is connected to the drain electrode of the reset transistor and the gate electrode of the amplifying transistor by drilling a via in the substrate. The touch sensor in this embodiment may further include a passivation layer, that is, a protective layer on the pixel electrode, so that the pixel electrode is not damaged by the contact of the contact means. In this case, the passivation layer may be formed of a transparent material such as thin glass, ultra-thin glass, SiO 2 , SiN Ω, or the like.
도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 접촉 센서가 복수 개 배열된 센서 어레이의 평면도이고, 도 19는 도 18에 도시된 단위 화소의 접촉 센서를 확대한 평면도이다.FIG. 18 is a plan view of a sensor array in which a plurality of touch sensors are arranged according to another exemplary embodiment. FIG. 19 is an enlarged plan view of a touch sensor of a unit pixel illustrated in FIG. 18.
도 18을 참고하면, 센서 어레이는 복수 개의 접촉센서(PB)들을 포함한다. 그러나 도 12의 실시예와 달리 접촉센서(PB)들은 일 방향의 다른 접촉센서와 대칭으로 배열된다.Referring to FIG. 18, the sensor array includes a plurality of contact sensors PBs. However, unlike the embodiment of FIG. 12, the contact sensors PB are symmetrically arranged with other contact sensors in one direction.
보다 상세히 설명하면, 일 방향, 즉 행 방향으로 제1 접촉센서(PB1) 내지 제3 접촉센서(PB3)가 나란히 배열되어 있다. 제1 접촉센서(PB1)는 제2 접촉센서(PB)와 맞닿는 변, 즉 리드아웃 라인(RL) 또는 데이터 라인(DL)을 기준으로 서로 대칭이다. 마찬가지로 제2 접촉센서(PB2)와 제3 접촉센서(PB3)는 맞닿는 변을 기준으로 서로 대칭이다.In more detail, the first contact sensor PB1 to the third contact sensor PB3 are arranged side by side in one direction, that is, in a row direction. The first contact sensor PB1 is symmetrical with respect to the side contacting the second contact sensor PB, that is, the lead-out line RL or the data line DL. Similarly, the second contact sensor PB2 and the third contact sensor PB3 are symmetrical with respect to the abutting side.
한편 타 방향, 즉 열 방향으로는 인접한 접촉센서끼리 대칭으로 배열되지 않는다. 제1 접촉센서(PB1)는 제4 접촉센서(PB4)와 맞닿는 변, 즉 스캔라인을 기준으로 서로 대칭으로 배열되지는 않는다. On the other hand, adjacent contact sensors are not arranged symmetrically in the other direction, that is, in the column direction. The first contact sensors PB1 are not arranged symmetrically with respect to the sides contacting the fourth contact sensors PB4, that is, the scan lines.
도 19를 참고하면, 일 방향으로 배열된 접촉센서 한 쌍은 데이터 라인(DL)을 기준으로 서로 대칭이다. 즉, 리셋 트랜지스터, 증폭 트랜지스터, 검출 트랜지스터, 화소 전극 및 신호 라인들(DL, RL, SL)이 서로 대칭되도록 배열된다. Referring to FIG. 19, a pair of contact sensors arranged in one direction are symmetrical with respect to the data line DL. That is, the reset transistor, the amplifying transistor, the detection transistor, the pixel electrode, and the signal lines DL, RL, and SL are arranged to be symmetrical with each other.
인접한 접촉센서 간에 서로 대칭되는 배열인 경우, 일 실시예에 따라 접촉센서마다 데이터라인을 각각 별도로 배열할 수도 있으나, 다른 실시예에 따라 대칭 기준선이 되는 하나의 데이터라인이 서로 인접한 2개의 접촉센서에 의해 공유될 수 있다. 그 결과, 신호 배선 수가 줄어들고, 디스플레이 단위화소 대비 접촉센서에 의한 개구율이 더 커지므로, 디스플레이 시인성이 향상될 수 있다. In the case of an arrangement in which adjacent contact sensors are symmetrical with each other, according to an exemplary embodiment, data lines may be separately arranged for each touch sensor, but according to another exemplary embodiment, one data line serving as a symmetric reference line may be arranged in two adjacent contact sensors. Can be shared by. As a result, the number of signal wires is reduced, and the aperture ratio by the touch sensor is larger than that of the display unit pixels, so that display visibility can be improved.
도 20은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 접촉 센서의 평면도이다.20 is a plan view of a touch sensor according to another embodiment of the present invention.
도 20을 참조하면, 접촉센서는 리셋 트랜지스터, 증폭 트랜지스터, 검출 트랜지스터, 화소 전극(SE) 및 신호 라인들(DL,RL,SL)을 포함한다.Referring to FIG. 20, the touch sensor includes a reset transistor, an amplifying transistor, a detection transistor, a pixel electrode SE, and signal lines DL, RL, and SL.
화소 전극은 트랜지스터와 다른 평면 상에 리셋 트랜지스터의 드레인 전극 및 증폭 트랜지스터의 게이트 전극 사이에 컨택을 통해 형성한다. 화소 전극은 인접 접촉센서와 독립되면서, 단위 접촉 센서 사이즈를 다 덮을 수있는 최대 면적으로 형성할 수 있다. 이때 화소 전극은 ITO, IZO, Mo, Al, Cu, Ag, Ti 등의 투과성을 가지는 단일물질 또는 합성물질로 구현될 수 있다.The pixel electrode is formed via a contact between the drain electrode of the reset transistor and the gate electrode of the amplifying transistor on a plane different from the transistor. The pixel electrode may be formed to have a maximum area that can cover the unit touch sensor size while being independent of the adjacent contact sensor. In this case, the pixel electrode may be implemented as a single material or a synthetic material having permeability such as ITO, IZO, Mo, Al, Cu, Ag, Ti, or the like.
도 11 이하에서 설명한 바와 같이, 리셋 트랜지스터, 증폭 트랜지스터, 검출 트랜지스터의 소스 전극, 드레인 전극 또는 게이트 전극의 반투명하거나 불투명한 경우, 접촉센서가 디스플레이 단위화소에 오버랩되어 형성되면, 디스플레이 화소의 개구율이 낮아져서 디스플레이 시인성이 저하될 우려가 있다. As described below with reference to FIG. 11, in the case of the translucent or opaque of the reset transistor, the amplifying transistor, the source electrode, the drain electrode, or the gate electrode of the detection transistor, when the contact sensor is formed to overlap the display unit pixel, the aperture ratio of the display pixel is lowered. There is a fear that the display visibility is lowered.
이에 본 실시예와 같이, 적어도 한 트랜지스터의 소스 전극, 드레인 전극 또는 게이트 전극의 반투명하거나 불투명한 경우라도, 접촉센서를 디스플레이 화소에서 차광영역(Black Matrix), 즉 컬러화소(CF)가 배치되지 않는 영역 쪽으로 트랜지스터들(T1~T3)를 배치할 수 있다.Therefore, as in the present embodiment, even when the source electrode, the drain electrode or the gate electrode of the at least one transistor is translucent or opaque, the light blocking area (ie, the black pixel) is not disposed in the display pixel. Transistors T1 to T3 may be disposed toward the region.
차광영역은 디스플레이 구현을 위한 구동소자들이 배치되어 빛의 투과가 차광되는 영역이므로 접촉센서의 트랜지스터들 및 신호배선들을 차광영역 내로 형성하면, 디스플레이의 시인성을 저하시키지 않을 수 있다.Since the light blocking area is a region in which driving elements for displaying a display are disposed to transmit light, the transistors and signal wirings of the touch sensor may be formed into the light blocking area, thereby preventing visibility of the display.
도 21은 본 발명의 또 따른 실시예에 따른 접촉 센서를 포함하는 표시 장치의 간략한 분해 사시도이며, 도 22는 도 21의 표시 장치의 접촉 센서의 개략적인 배치를 보여주는 도면이다.FIG. 21 is a simplified exploded perspective view of a display device including a touch sensor according to another exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 22 is a diagram illustrating a schematic arrangement of the touch sensor of the display device of FIG. 21.
도 21 및 도 22를 참조하면, 본 실시예에 따른 표시 장치(DP)는, 표시 모듈(510), 접착층(520), 접촉 센서 모듈(530) 및 커버 윈도우(540)를 포함한다.21 and 22, the display device DP according to the present exemplary embodiment includes a
표시 모듈(510)에는 영상이 표시되는 표시 영역이 형성되며, 표시 모듈(510)은 상기 표시 영역에 배치되며 영상을 표시하기 위한 상기 복수의 단위 화소들을 포함하며, 예시적으로 유기발광다이오드(OLED) 표시모듈, 액정크리스털 디스플레이(LCD) 표시모듈일 수 있다.In the
접촉 센서 모듈(530)에는 상기 표시 영역과 중첩되는 센싱 영역이 형성되며, 접촉 센서 모듈(530)은, 투명 기판(531)과, 투명기판(531)의 일면에 배치되는 복수의 접촉 센서(SN)들과, 접촉 센서(SN)들에 제어 신호를 전달하거나 접촉 센서(SN)들로부터 감지 신호를 전달받기 위한 집적회로패키지(532)과, 외부로부터 상기 제어 신호를 직접회로패키지(532)로 전달하기 위한 플렉서블 인쇄 회로 기판(FPCB)(533)을 포함한다.A sensing region overlapping the display area is formed in the
한편, 표시 모듈(510)의 상기 단위 화소들은 각각 접촉 센서 모듈(530)의 접촉 센서(SN)들과 1:1로 중첩될 수 있다. 다만, 이는 예시적인 배치 구성일 뿐, 표시 모듈(510)의 하나의 상기 단위 화소에 복수의 접촉 센서(SN)들이 중첩되는 구성도 가능하다고 할 것이다.Meanwhile, the unit pixels of the
본 실시예에 따른 표시 장치(DP)에 배치되는 접촉 센서(SN)들은, 도 6 내지 도 9에서 개시된 접촉 센서(SN)와 같이 접촉 센서 모듈(530)의 상측에 배치되는 커버 윈도우(540)에 접촉되는 사용자 지문(9)의 융선(Ridge) 및 골(Valley)의 정전 용량 차이를 이용하여, 사용자 지문(9)의 이미지 스캔이 가능하다.The touch sensors SN disposed on the display device DP according to the present exemplary embodiment may include a
본 실시예에 따른 접촉 센서(SN)는 표시 모듈(510)의 투명 기판(531) 상에 배치되는 구성으로 설명되고 있으나, 별도의 투명 기판(531) 없이 접촉 센서(SN)가 커버 윈도우(540)의 일 면에 배치되는 구성 또한 가능하다.Although the touch sensor SN according to the present exemplary embodiment has been described as a configuration disposed on the
복수의 접촉 센서(SN) 중 제1 접촉 센서(SN1)와 제1 접촉 센서(SN1)에 인접하는 제2 접촉 센서(SN2)는, 각각 사용자 지문(9)의 융선(Ridge) 및 골(Valley)의 상기 접촉 용량을 감지하기 위한 제1 화소 전극(SE1) 및 제2 화소 전극(SE2)과, 제1 화소 전극(SE1) 및 제2 화소 전극(SE2)에 전압을 제공하기 위한 제1 박막트랜지스터부(TFT1) 및 제2 박막 트랜지스터부(TFT2)를 포함한다.Among the plurality of contact sensors SN, the first contact sensor SN1 and the second contact sensor SN2 adjacent to the first contact sensor SN1 are a ridge and valley of the
제1 박막트랜지스터부(TFT1) 및 제2 박막 트랜지스터부(TFT2)는 도 6 내지 도 9에서 설명되는 접촉 센서(SN1)의 리셋 트랜지스터, 증폭 트랜지스터, 및 검출 트랜지스터 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 제1 박막트랜지스터부(TFT1) 및 제2 박막 트랜지스터부(TFT2)는 제1 화소 전극(SE1) 및 제2 화소 전극(SE2)과, 신호를 제공하기 위한 배선(미도시)들과 동일한 평면 상에 배치될 수 있다.The first thin film transistor unit TFT1 and the second thin film transistor unit TFT2 may include at least one of a reset transistor, an amplifying transistor, and a detection transistor of the contact sensor SN1 described with reference to FIGS. 6 to 9. The first thin film transistor unit TFT1 and the second thin film transistor unit TFT2 are formed on the same plane as the first pixel electrode SE1 and the second pixel electrode SE2 and wirings (not shown) for providing a signal. Can be placed in.
이때, 제1 화소 전극(SE1), 제2 화소 전극(SE2), 제1 박막트랜지스터부 (TFT1), 제2 박막 트랜지스터(TFT2)부 및 상기 배선들은, 기설정된 광투과율을 갖는 투명 재질의 박막으로 형성될 수 있으며, 예시적으로 ITO(Indium Tin Oxide), 실버나노와이어(Silver Nano-wire), 카본 나노 튜브(Carbone Nano-Tube, CNT), IZO(Indium Zinc Oxide) 중 적어도 어느 하나의 물질로 형성될 수 있다.In this case, the first pixel electrode SE1, the second pixel electrode SE2, the first thin film transistor unit TFT1, the second thin film transistor TFT2 unit, and the wirings are thin films of a transparent material having a predetermined light transmittance. For example, at least one of indium tin oxide (ITO), silver nano-wire, silver nano-tube (CNT), and indium zinc oxide (IZO) It can be formed as.
한편, 제1 접촉 센서(SN1)와 제2 접촉 센서(SN2) 사이에는 이격 공간(539)이 형성되며, 이격 공간(539)에는 레진(Resin)과 같은 절연 물질이 배치되어, 제1 접촉 센서(SN1) 및 제2 접촉 센서(SN2)를 상호 간에 절연 시킬 수 있다. Meanwhile, a
이때, 제1 접촉 센서(SN1)와 이격 공간(539)은 하나의 센싱 피치(Pitch)를 형성하며, 센싱 피치(Pitch)의 폭(W2)은 제1 접촉 센서(SN1)의 폭(W11)과 이격 공간(539)의 폭(W12)의 합과 같다.At this time, the first contact sensor SN1 and the
대략 200 um의 간격을 갖는 사용자 지문(9)의 융선(Ridge)와 골(Valley)의 구분을 원활하게 하기 위하여, 센싱 피치(Pitch)의 폭(W2)은 5 um 내지 200 um의 범위 중 어느 하나로 형성된다.In order to facilitate the separation of the ridges and valleys of the user's
한편, 제1 화소 전극(SE1), 제2 화소 전극(SE2), 제1 박막트랜지스터부 (TFT1), 제2 박막 트랜지스터부(TFT2) 및 상기 배선들의 상세한 구성은 도 6 내지 도 9에서 설명된 접촉 센서(SN)의 구성과 실질적으로 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.Meanwhile, detailed configurations of the first pixel electrode SE1, the second pixel electrode SE2, the first thin film transistor unit TFT1, the second thin film transistor unit TFT2, and the wirings are described with reference to FIGS. 6 to 9. Since the configuration is substantially the same as that of the contact sensor SN, a detailed description thereof will be omitted.
도 23은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 접촉 센서의 개략적인 배치를 보여주는 도면이며, 도 24는 도 23의 접촉 센서의 평면도이다.FIG. 23 is a view showing a schematic arrangement of a touch sensor according to another embodiment of the present invention, and FIG. 24 is a plan view of the touch sensor of FIG.
본 실시예에 따른 접촉 센서(SN)는 접촉 센서(SN)의 배치 구성에 있어서 차이가 있을 뿐 다른 구성에 있어서는 도 21 및 도 22의 접촉 센서(SN)의 구성과 실질적으로 동일하므로, 이하에서는 본 실시예의 특징적인 부분을 중심으로 설명한다.Since the contact sensor SN according to the present embodiment differs in the arrangement of the contact sensor SN, the other configuration is substantially the same as that of the contact sensor SN of FIGS. 21 and 22. It demonstrates centering on the characteristic part of this embodiment.
도 23 및 도 24를 참조하면, 본 실시예에 따른 복수의 접촉 센서(SN)들 중 제1 접촉 센서(SN1)와 제2 접촉 센서(SN2)의 제1 화소 전극(SE1)과 제2 화소 전극(SE2)은 커버 윈도우(540)의 하면 아래에 배치되며, 제1 박막트랜지스터부(TFT1) 및 제1 배선(Wire1)과, 제2 박막 트랜지스터부(TFT2) 및 제2 배선(Wire2)는 각각 제1 화소 전극(SE1)과 제2 화소 전극(SE2)와 중첩된 상태로 제1 화소 전극(SE1)과 제2 화소 전극(SE2)의 하측에 배치된다. 23 and 24, the first pixel electrode SE1 and the second pixel of the first contact sensor SN1 and the second contact sensor SN2 among the plurality of contact sensors SN according to the present exemplary embodiment. The electrode SE2 is disposed under the lower surface of the
제1 박막트랜지스터부(TFT1) 및 제2 박막 트랜지스터부(TFT2)는, 도 6 내지 도 9에서 설명되는 접촉 센서(SN)의 리셋 트랜지스터, 증폭 트랜지스터, 및 검출 트랜지스터 중 적어도 하나를 포함 할 수 있으며 제1 배선(Wire1) 및 제2 배선(Wire2)은 도 6 내지 도 9에서 설명되는 접촉 센서(SN)의 스캔 라인의 일부, 데이터 라인의 일부, 리드아웃 라인의 일부 중 적어도 하나일 수 있다. 즉, 화소 전극(SE1, SE2)은, 상기 리셋 트랜지스터, 상기 증폭 트랜지스터, 상기 검출 트랜지스터, 상기 스캔 라인의 일부, 상기 데이터 라인의 일부, 상기 리드아웃 라인의 일부 중 일부 또는 전부를 덮는 형상으로 배치될 수 있다.The first thin film transistor unit TFT1 and the second thin film transistor unit TFT2 may include at least one of a reset transistor, an amplifying transistor, and a detection transistor of the contact sensor SN described with reference to FIGS. 6 to 9. The first wire Wi1 and the second wire Wi2 may be at least one of a part of a scan line, a part of a data line, and a part of a readout line of the contact sensor SN described with reference to FIGS. 6 to 9. That is, the pixel electrodes SE1 and SE2 are disposed in a shape that covers some or all of the reset transistor, the amplifying transistor, the detection transistor, a part of the scan line, a part of the data line, and a part of the readout line. Can be.
화소 전극(SE1, SE2), 상기 리셋 트랜지스터, 상기 증폭 트랜지스터, 상기 검출 트랜지스터, 상기 스캔 라인, 상기 데이터 라인, 상기 리드아웃 라인은 IZO, ITO 등과 같은 투명한 도전성 물질로 형성되어, 접촉 센서 모듈(530)의 하측에 배치되는 표시 모듈(520)에서 생성되는 광이 접촉 센서 모듈(530)의 접촉 센서(SN)들을 투과하여, 외부로 투사될 수 있다.The pixel electrodes SE1 and SE2, the reset transistor, the amplifying transistor, the detection transistor, the scan line, the data line, and the readout line are formed of a transparent conductive material such as IZO, ITO, or the like, and thus the
본 실시예에 따르면, 접촉 센서(SN)의 화소 전극(SE1, SE2)은 트랜지스터부(TFT1, TFT2) 및 배선(Wire1, Wire2)의 상측에 배치됨에 따라서, 보다 넓게 형성될 수 있으며, 트랜지스터부(TFT1, TFT2) 및 배선(Wire1, Wire2)에서 형성되는 기생 정전 용량에 의한 간섭이 억제될 수 있어, 사용자 지문의 접촉 센싱 감도가 향상될 수 있는 장점이 있다.According to the present exemplary embodiment, the pixel electrodes SE1 and SE2 of the contact sensor SN may be formed to be wider than the transistors TFT1 and TFT2 and the wirings Wire1 and Wire2, and thus may be formed to be wider. Interference due to parasitic capacitances formed in the TFT1 and the TFT2 and the wirings Wire1 and Wire2 can be suppressed, so that the contact sensing sensitivity of the user fingerprint can be improved.
도 25는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 접촉 센서를 포함하는 표시 장치가 접촉 인식 모드로 구동되는 상태를 보여주는 도면이다.FIG. 25 is a view illustrating a state in which a display device including a touch sensor is driven in a touch recognition mode according to another exemplary embodiment of the present invention.
본 실시예에 따른 접촉 센서를 포함하는 표시 장치는, 상기 접촉 센서의 구동 방법에 있어서 차이가 있을 뿐, 도 1 내지 도 24에서 설명되고 있는 접촉 센서를 포함하는 표시 장치의 구성과 동일하므로, 이하에서는 본 실시예의 특징적인 부분을 중심으로 설명한다.Since the display device including the touch sensor according to the present embodiment differs only in the method of driving the touch sensor, the display device is the same as the configuration of the display device including the touch sensor described in FIGS. 1 to 24. In the following description, the characteristic parts of the present embodiment will be described.
도 25를 참조하면, 본 실시예에 따른 표시 장치(DP)의 접촉 센서 모듈(530)은, 복수의 접촉 센서(SN) 들 중 두 개 이상의 접촉 센서(SN)를 포함하는 복수의 접촉 센서 섹터(SS1, SS2, SS3, SS4)를 포함한다. Referring to FIG. 25, the
접촉 센서 모듈(530)이 접촉 인식 모드로 구동될 경우, 복수의 접촉 센서 섹터(SS1, SS2, SS3, SS4)에 포함되는 접촉 센서(SN)들 중 일부의 접촉 센서(SN)들이 선택되어, 활성화되도록 한다.When the
본 실시예에 따른 표시 장치(DP)에서, 접촉 센서 모듈(530)은 기본적으로 상기 접촉 인식 모드로 구동되며, 일부 접촉 센서(SN)만이 활성화됨에 따라서 모든 접촉 센서(SN)가 모두 선택되는 경우에 비하여 전력소모가 감소될 수 있다.In the display device DP according to the present embodiment, the
이때, 접촉 센서(SN)가 활성 상태로 되는 것, 즉 활성화되는 것은 스캔 신호 및 데이터 신호가 접촉 센서(SN)에 인가됨으로써, 접촉 센서(SN)가 선택되어, 표시 장치(DP)의 표면에 접촉 수단이 접촉되었는지 여부를 접촉 센서(SN)가 감지할 수 있는 상태를 의미한다.In this case, the contact sensor SN becomes active, that is, the activated is that the scan signal and the data signal are applied to the contact sensor SN, so that the contact sensor SN is selected and placed on the surface of the display device DP. It means a state in which the contact sensor SN can detect whether the contact means is in contact.
보다 상세히, 본 실시예에 따른 접촉 센서 모듈(530)의 접촉 센서 섹터(SS1, SS2, SS3, SS4)들은 표시 장치(DP)의 상기 단위 화소가 배치되어 영상을 표시하기 위한 표시 영역과 중첩되며 상기 센싱 영역을 구획하며, 구획된 영역에 배치되는 복수의 접촉 센서(SN)들을 포함한다.In more detail, the contact sensor sectors SS1, SS2, SS3, and SS4 of the
접촉 센서 섹터(SS1, SS2, SS3, SS4)들은 일례로 사각형 형상으로 형성되며, 접촉 센서 섹터(SS1, SS2, SS3, SS4)들 사이에는 어떠한 접촉 센서 섹터(SS1, SS2, SS3, SS4)들에도 포함되지 않는 접촉 센서(SN)들이 배치되어, 접촉 센서 섹터(SS1, SS2, SS3, SS4)들 상호 간에 적어도 하나의 접촉 센서(SN)의 폭만큼 이격 되도록 한다.The contact sensor sectors SS1, SS2, SS3, and SS4 are formed in a rectangular shape, for example, and any contact sensor sectors SS1, SS2, SS3, and SS4 are interposed between the contact sensor sectors SS1, SS2, SS3, and SS4. Contact sensors SN, which are not included in the present invention, are disposed to be spaced apart from each other by the width of at least one contact sensor SN between the contact sensor sectors SS1, SS2, SS3, and SS4.
접촉 센서 모듈(530)이 접촉 인식 모드로 구동되는 경우, 접촉 센서 모듈(530)의 접촉 센서 섹터(SS1, SS2, SS3, SS4)들에 포함되는 접촉 센서(SN)들 중 일부 접촉 센서(SN)가 활성화되며, 활성화된 접촉 센서(SN)들은 표시 장치(DP)의 표면에 접촉 수단, 일례로 사용자의 손가락의 접촉 여부 및 접촉 위치를 감지할 수 있다.When the
본 실시예에 따른 접촉 센서 모듈(530)이 접촉 인식 모드로 구동되는 경우, 접촉 센서 섹터(SS1, SS2, SS3, SS4)에서 활성화되는 접촉 센서(SNA)들은 접촉 센서 섹터(SS1, SS2, SS3, SS4)의 테두리 부분에 배치되며, 상기 테두리의 안쪽에 배치되는 접촉 센서(SNI)들은 비활성화 상태로 유지된다.When the
본 실시예에 따른 접촉 센서 모듈(530)의 접촉 센서 섹터(SS1, SS2, SS3, SS4)은 예시적으로 사각형으로 형성되는 것으로 설명되고 있으나, 접촉 센서 섹터(SS1, SS2, SS3, SS4)가 사각형 이외의 다각형 또는 원형으로 형성되는 구성도 가능하다.Although the contact sensor sectors SS1, SS2, SS3, and SS4 of the
도 26은 도 25의 표시 장치에서 접촉 센서 어레이의 구동 상태를 보여주는 도면이며, 도 27은 도 26의 접촉 센서의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.FIG. 26 is a view illustrating a driving state of the touch sensor array in the display device of FIG. 25, and FIG. 27 is a timing diagram for describing an operation of the touch sensor of FIG. 26.
도 26 및 도 27을 참조하면, 접촉 센서(SN)에 데이터 신호를 제공하는 제1 데이터 라인(DL1) 내지 제5 데이터 라인(DL5)은 일 방향으로 배치되며, 선택 신호를 제공하는 제1 스캔 라인(SL1) 내지 제4 스캔 라인(SL4)은 제1 데이터 라인(DL1) 내지 제5 데이터 라인(DL5)과 교차되도록 배치된다. 26 and 27, a first scan line DL1 to a fifth data line DL5 for providing a data signal to the contact sensor SN are disposed in one direction and have a first scan for providing a selection signal. The lines SL1 to fourth scan line SL4 are arranged to intersect the first data line DL1 to the fifth data line DL5.
각각의 접촉 센서(SN)들은 제1 데이터 라인(DL1) 내지 제5 데이터 라인(DL5) 및 제1 스캔 라인(SL1) 내지 제4 스캔 라인(SL4)이 각각 교차되는 지점에 배치된다. 이때 도 6 내지 9의 전원입력라인(VDD)은 도 26의 데이터 라인에 대응되는 것으로 볼 수 있으며, 그 용어에 한정되지 않고 일정한 전압이 인가되는 라인을 의미한다Each of the contact sensors SN is disposed at a point where the first data line DL1 to fifth data line DL5 and the first scan line SL1 to fourth scan line SL4 cross each other. In this case, the power input line VDD of FIGS. 6 to 9 may correspond to the data line of FIG. 26, and is not limited to the term, and refers to a line to which a constant voltage is applied.
그리고, 제1 리드아웃 라인(RL1) 내지 제4 리드아웃 라인(RL4)는 제1 데이터 라인(DL1) 내지 제5 데이터 라인(DL5)과 평행하게 배치되며, 각각의 접촉 센서(SN)들과 연결되며, 제1 리드아웃 라인(RL1) 내지 제4 리드아웃 라인(RL4)에서는 접촉 센서(SN)들의 접촉용량에 상응하는 전류 신호인 리드아웃 신호가 검출된다.The first readout line RL1 to the fourth readout line RL4 are disposed in parallel with the first data line DL1 to the fifth data line DL5, and are respectively connected to the respective contact sensors SN. The readout signal, which is a current signal corresponding to the contact capacitance of the contact sensors SN, is detected in the first readout line RL1 to the fourth readout line RL4.
이때, 제1 스캔 라인(SL1) 내지 제4 스캔 라인(SL4)에 인가되는 스캔 신호들은 상호 간에 순차적, 즉 시계열적으로 형성되며, 제1 데이터 라인(DL1) 내지 제5 데이터 라인(DL5)에 인가되는 데이터 신호들은 상호 간에 독립적으로 형성된다.In this case, the scan signals applied to the first scan line SL1 to the fourth scan line SL4 are sequentially formed, that is, time-series, and are formed on the first data line DL1 to the fifth data line DL5. The applied data signals are formed independently of each other.
이하에서는 접촉 센서 모듈(530)이 상기 접촉 인식 모드로 구동되어, 접촉 센서 섹터(SS1, SS2, SS3, SS4)의 테두리에 배치되는 접촉 센서(SN)를 활성화시키며, 활성화된 접촉 센서(SN)들로부터 상기 리드아웃 신호가 검출되는 과정을 상세하게 설명한다. 상기 데이터 신호, 상기 스캔 신호, 및 상기 리드아웃 신호가 인가 또는 검출되는 경우를 하이(High)로, 인가 또는 검출되지 않는 경우를 로우(Low)라고 한다.Hereinafter, the
먼저, 제1 기준 시각(t1)부터 제2 기준 시각(t2)까지는 제1 스캔 라인(SL1)에 제1 스캔 신호가 인가된다. 이때, 제1 데이터 라인(DL1) 내지 제4 데이터 라인(DL4)에는 제1 데이터 신호 내지 제4 데이터 신호가 입력되어, 제1 스캔 라인(SL1) 및 제1 데이터 라인(DL1) 내지 제4 데이터 라인(DL4)과 교차되는 지점에 배치되는 접촉 센서(SNA)들을 모두 활성화 시킨다.First, the first scan signal is applied to the first scan line SL1 from the first reference time t1 to the second reference time t2. In this case, the first data signal to the fourth data signal are input to the first data line DL1 to the fourth data line DL4, and the first scan line SL1 and the first data line DL1 to fourth data are input. All of the contact sensors SN A disposed at the intersection with the line DL4 are activated.
그 다음, 제2 기준 시각(t2)부터 제3 기준 시각(t3)까지는 제2 스캔 라인(SL2)에 제2 스캔 신호가 인가된다. 이때, 제1 데이터 라인(DL1) 및 제4데이터 라인(DL4)에는 각각 상기 제1 데이터 신호 및 상기 제4 데이터 신호가 입력되며, 제2 데이터 라인(DL2) 및 제3 데이터 라인(DL3)에는 상기 데이터 신호가 입력되지 않는다. 따라서, 제2 기준 시각(t2)부터 제3 기준 시각(t3) 동안 제2 스캔 라인(SL2)과, 제1 데이터 라인(DL1) 및 제4 데이터 라인(DL4)과 교차되는 지점에 배치되는 접촉 센서(SNA)들 만이 활성화 된다.Next, a second scan signal is applied to the second scan line SL2 from the second reference time t2 to the third reference time t3. In this case, the first data signal and the fourth data signal are input to the first data line DL1 and the fourth data line DL4, respectively, and to the second data line DL2 and the third data line DL3. The data signal is not input. Therefore, a contact disposed at a point where the second scan line SL2 intersects the second scan line SL2, the first data line DL1, and the fourth data line DL4 during the second reference time t2 to the third reference time t3. Only sensors SN A are activated.
그 다음, 제3 기준 시각(t3)부터 제4 기준 시각(t4)까지는 제3 스캔 라인(SL3)에 제3 스캔 신호가 인가된다. 이때, 제1 데이터 라인(DL1) 및 제4 데이터 라인(DL4)에는 각각 상기 제1 데이터 신호 및 상기 제4 데이터 신호가 입력되며, 제2 데이터 라인(DL2) 및 제3 데이터 라인(DL3)에는 상기 데이터 신호가 입력되지 않는다. 따라서, 제3 기준 시각(t3)부터 제4 기준 시각(t4) 동안, 제3 스캔 라인(SL3)과, 제1 데이터 라인(DL1) 및 제4 데이터 라인(DL4)과 교차되는 지점에 배치되는 접촉 센서(SNA)들 만이 활성화 된다.Next, a third scan signal is applied to the third scan line SL3 from the third reference time t3 to the fourth reference time t4. In this case, the first data signal and the fourth data signal are input to the first data line DL1 and the fourth data line DL4, respectively, and to the second data line DL2 and the third data line DL3. The data signal is not input. Therefore, during the third reference time t3 to the fourth reference time t4, the third scan line SL3 is disposed at a point where the first scan line SL3 intersects with the first data line DL1 and the fourth data line DL4. Only the contact sensors SN A are activated.
그 다음, 제4 기준 시각(t4)부터 제5 기준 시각(t5)까지, 제4 스캔 라인(SL4)에 제4 스캔 신호가 인가된다. 이때, 제1 데이터 라인(DL1) 내지 제4 데이터 라인(DL4)에는 제1 데이터 신호 내지 제4 데이터 신호가 입력되어, 제4 스캔 라인(SL4) 및 제1 데이터 라인(DL1) 내지 제4 데이터 라인(DL4)과 교차되는 지점에 배치되는 연결되는 접촉 센서(SNA)들을 모두 활성화 시킨다.Next, a fourth scan signal is applied to the fourth scan line SL4 from the fourth reference time t4 to the fifth reference time t5. In this case, the first data signal to the fourth data signal is input to the first data line DL1 to the fourth data line DL4, and the fourth scan line SL4 and the first data line DL1 to fourth data are input. Activates all of the connected contact sensors SN A disposed at the intersection with the line DL4.
따라서, 제1 기준 시각(t1)부터 제5 기준 시각(t5)까지, 접촉 센서 섹터(SS1, SS2, SS3, SS4)의 테두리에 배치되는 접촉 센서(SNA)들은 순차적으로 활성화되며, 상기 테두리 내부에 배치되는 접촉 센서(SNI)들은 활성화되지 않은 상태로 유지된다.Therefore, from the first reference time t1 to the fifth reference time t5, the contact sensors SN A disposed on the edges of the contact sensor sectors SS1, SS2, SS3, and SS4 are sequentially activated, and the edges are sequentially activated. The contact sensors SN I disposed therein remain inactive.
즉, 접촉 센서 모듈(530)에 배치되는 접촉 센서(SN)들 중 상기 스캔 신호 및 상기 데이터 신호가 모두 인가되는 접촉 센서(SNA)들은 활성화되며, 상기 스캔 신호 및 상기 데이터 신호 중 어느 하나가 인가되지 않는 접촉 센서(SNI)들은 활성화되지 않는다.That is, among the touch sensors SN disposed in the
한편, 접촉 센서 섹터(SS1, SS2, SS3, SS4)의 테두리에 배치되는 접촉 센서(SNA)들에서 모두 상기 접촉 수단의 접촉을 감지하는 경우, 접촉 센서(SN)들과 연결된 제1 리드아웃 라인(RL1) 내지 제4 리드아웃 라인(RL4)을 통하여, 상기 리드아웃 신호를 출력한다.Meanwhile, when all of the contact sensors SN A disposed at the edges of the contact sensor sectors SS1, SS2, SS3, and SS4 detect contact of the contact means, first lead-out connected to the contact sensors SN The readout signal is output through the lines RL1 to the fourth readout line RL4.
본 실시예에 따른 접촉 센서(SN)들이 도 6과 같은 등가 회로 구성으로 형성되는 경우, 접촉 센서(SN)들에 포함되는 상기 검출 트랜지스터의 게이트 전극은 접촉 센서(SN)들의 상기 리셋 트랜지스터가 연결된 스캔 라인의 다음 스캔 라인에 연결된다.When the contact sensors SN according to the present exemplary embodiment are formed in the equivalent circuit configuration as shown in FIG. 6, the gate electrode of the detection transistor included in the contact sensors SN is connected to the reset transistors of the contact sensors SN. It is connected to the next scan line of the scan line.
즉, 상기 리셋 트랜지스터가 제1 스캔 라인(SL1)에 연결된 접촉 센서(SN)의 경우, 이 접촉 센서(SN)의 상기 검출 트랜지스터의 상기 게이트 전극은 제2 스캔 라인 (SL2)과 연결된다.That is, in the case of the contact sensor SN in which the reset transistor is connected to the first scan line SL1, the gate electrode of the detection transistor of the contact sensor SN is connected to the second scan line SL2.
따라서, 어느 기준 시간 동안 활성화된 접촉 센서(SN)의 접촉 여부 검출 신호는 다음 번 기준 시간에 출력될 수 있다.Therefore, the contact detection signal of the contact sensor SN activated for a certain reference time may be output at the next reference time.
예시적으로 제1 스캔 라인(SL1)에 연결된 접촉 센서(SN)의 접촉 여부 검출 신호는 제2 스캔 라인(SL2)에 상기 제2 스캔 신호가 인가되는 제2 기준 시각(t2)부터 제3 기준 시각(t3)에 제1 리드아웃 라인(RL1)을 통하여 출력된다.For example, the contact detection signal of the touch sensor SN connected to the first scan line SL1 may be a third reference from a second reference time t2 at which the second scan signal is applied to the second scan line SL2. It is output through the 1st readout line RL1 at the time t3.
본 실시예에서는 접촉 센서 모듈(530)이 상기 접촉 인식 모드로 구동되는 경우, 접촉 센서 섹터(SS1, SS2, SS3, SS4)의 테두리에 배치되는 접촉 센서(SNA)들 만이 활성화되는 것으로 설명되고 있으나, 접촉 센서 섹터(SS1, SS2, SS3, SS4)의 테두리 내측에 배치되는 접촉 센서(SN)들 중 일부 접촉 센서(SN)들이 랜덤하게 또는 규칙적으로 활성화 되거나, 접촉 센서 섹터(SS1, SS2, SS3, SS4) 당 하나의 접촉센서(SN)만이 활성화되는 구성 또한 본 발명의 사상에 포함된다.In the present embodiment, when the
또한, 본 실시예에서는 접촉 센서 섹터(SS1, SS2, SS3, SS4)들에 포함되는 접촉 센서(SN)들은 서로 다른 것으로 설명되고 있으나, 접촉 센서 섹터(SS1, SS2, SS3, SS4)들이 적어도 하나 이상의 접촉 센서(SN)를 공유하는 구성 또한 가능하다. 이러한 경우, 접촉 센서 섹터(SS1, SS2, SS3, SS4)들은 그 일부가 상호 간에 중첩될 수 있다.Also, in the present exemplary embodiment, the contact sensors SN included in the contact sensor sectors SS1, SS2, SS3, and SS4 are described as being different from each other, but at least one of the contact sensor sectors SS1, SS2, SS3, and SS4 is included. It is also possible to share the above-mentioned contact sensor SN. In this case, some of the contact sensor sectors SS1, SS2, SS3, and SS4 may overlap each other.
이하에서는 복수의 접촉 센서 섹터(SS1, SS2, SS3, SS4)에서 동시에 상기 접촉 수단의 터치 여부를 감지하였을 때, 접촉 수단의 접촉 위치를 감지하는 과정을 설명한다.Hereinafter, a process of detecting the contact position of the contact means when detecting whether the contact means is touched at the same time in the plurality of contact sensor sectors SS1, SS2, SS3 and SS4 will be described.
도 28는 도 25의 표시 장치가 상기 접촉 인식 모드로 구동되는 상태에서 접촉 수단이 접촉된 상태를 보여주는 도면이다. FIG. 28 is a view illustrating a state in which contact means is in contact while the display device of FIG. 25 is driven in the touch recognition mode.
도 28을 참조하면, 일례로 사용자의 손가락(F)과 같은 접촉 수단이 복수의 접촉 센서 섹터(SS1, SS2, SS3, SS4)들에 동시에 접촉된 경우, 본 실시예에 다른 표시 장치(DP)는 접촉이 감지된 접촉 센서(SNA)들 중 가장 많은 수의 상기 접촉 센서(SNA)를 포함하는 접촉 센서 섹터(SS4)의 중심, 즉 제4 접촉 센서 섹터(SS4)의 중심(C1)을 접촉 지점으로 판단한다.Referring to FIG. 28, for example, when a contact means such as the user's finger F is in contact with a plurality of contact sensor sectors SS1, SS2, SS3, and SS4 simultaneously, the display device DP according to the present embodiment may be different. the center (C1) of the center, that is, the fourth touch sensor sector (SS4) of touch sensor sector (SS4) that includes the contact sensor (SN a) for the greatest number of the touch sensor (SN a) the contact is detected, Determine as the contact point.
즉, 표시 장치(DP)는 각 접촉 센서 섹터(SS1, SS2, SS3, SS4)에 포함된 접촉 센서(SNA)들 중 접촉이 감지된 접촉 센서(SNA)의 숫자를 카운트하고, 접촉이 감지된 가장 많은 수의 접촉 센서(SNA)를 포함하는 접촉 센서 섹터(SS1, SS2, SS3, SS4)의 중심(C1)을 상기 접촉 지점으로 판단할 수 있다.That is, the display device (DP) that counts the number of each touch sensor sector of a touch sensor (SN A) of the contact sensor (SN A) contacting the detection of the included in the (SS1, SS2, SS3, SS4), and contact The center C1 of the contact sensor sectors SS1, SS2, SS3, and SS4 including the detected maximum number of contact sensors SN A may be determined as the contact point.
다른 일례로, 표시 장치(DP)는 접촉이 감지된 접촉 센서(SNA)들을 포함하는 상기 접촉 센서 섹터(SS1, SS2, SS3, SS4)들의 중심들로부터, 각각의 상기 접촉 센서 섹터들이 포함하는 상기 접촉이 감지된 접촉 센서들의 수를 가중 평균한 값만큼 이격된 연산 중심(C2)을 접촉 지점으로 판단할 수 도 있다.In another example, the display device DP includes, from the centers of the contact sensor sectors SS1, SS2, SS3, SS4 including contact sensors SN A in which contact is sensed, each of the touch sensor sectors includes: The computing center C2 spaced by a weighted average of the number of touch sensors in which the touch is detected may be determined as the touch point.
즉, 표시 장치(DP)는 접촉이 감지된 접촉 센서(SNA)들이 가장 적게 포함된 제1 접촉 센서 섹터(SS1)의 중심과는 가장 멀고, 접촉이 감지된 접촉 센서(SNA)들이 가장 많이 포함된 제4 접촉 센서 섹터(SS4)의 중심과는 가장 가까운 연산 중심(C2)을 연산하여, 연산 중심(C2)을 접촉 지점으로 판단할 수 있다.That is, the display device DP is farthest from the center of the first touch sensor sector SS1 including the fewest touch sensors SN A , and the closest touch sensors SN A are the most. The calculation center C2 closest to the center of the fourth contact sensor sector SS4 that is included in a large amount may be calculated to determine the calculation center C2 as a contact point.
본 실시예에 따르면, 단순하게 표시 장치(DP) 표면에 대한 사용자의 터치 여부 만을 감지하는 경우, 일부 접촉 센서(SN)만을 활성화시켜 사용자의 터치 여부를 감지함으로써, 접촉 센서 모두 활성화하는 것에 비해 표시장치(DP)의 전력 소모를 최소화할 수 있는 장점이 있다.According to the present exemplary embodiment, in the case of simply detecting whether the user touches the surface of the display device DP, only some of the touch sensors SN may be activated to detect whether the user touches the display. There is an advantage that can minimize the power consumption of the device (DP).
도 29 내지 도 31은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치가 접촉인식 모드로 구동되는 상태를 보여주는 도면이다.29 to 31 are views illustrating a state in which a display device is driven in a contact recognition mode according to another exemplary embodiment of the present invention.
본 실시예들에 따른 표시 장치들은, 접촉 센서 섹터의 구성에 있어서 차이가 있을 뿐, 다른 구성은 도 25 내지 도 28에서 설명되는 표시 장치의 구성과 실질적으로 동일하므로, 이하에서는 본 실시예의 특징적인 부분을 중심으로 설명한다.The display devices according to the present embodiments differ only in the configuration of the contact sensor sector, and other configurations are substantially the same as those of the display device described with reference to FIGS. 25 to 28. The explanation focuses on the part.
단위 접촉센서섹터(SS) 내에서 접촉센서들은 접촉 인식 모드의 인식 감도 및 좌표 검출 정확성에 따라 다양하게 기설정된 패턴으로 활성화 및 비활성화될 수 있다. 보다 구체적으로도 29를 참조하면, 본 실시예에 따른 표시 장치(DP)의 단위 접촉센서섹터(SS)는, 접촉센서섹터(SS)의 영역에 랜덤하게 배치되는 활성화된 접촉센서(SNA)들 및 비활성화된 접촉센서(SNI)들을 포함한다.The contact sensors in the unit touch sensor sector SS may be activated and deactivated in various preset patterns according to the recognition sensitivity and the coordinate detection accuracy of the touch recognition mode. More specifically, referring to FIG. 29, the unit touch sensor sector SS of the display device DP according to the present exemplary embodiment is activated touch sensor SN A randomly disposed in an area of the touch sensor sector SS. And deactivated contact sensors SN I.
그 다음, 도 30을 참조하면, 단위 접촉센서섹터(SS)의 영역에 교번하여 일정한 패턴으로 교번하여 배치되는 활성화된 접촉센서(SNA)들 및 비활성화된 접촉센서(SNI)들을 포함한다.Next, referring to FIG. 30, activated contact sensors SN A and inactivated contact sensors SN I are alternately arranged in a predetermined pattern in alternating regions of the unit contact sensor sector SS.
그 다음, 도 31을 참조하면, 단위 접촉센서섹터(SS)의 영역에 배치되는 적어도 하나의 활성화된 접촉센서(SNA)와, 활성화된 접촉센서(SNA)를 둘러싸는 비활성화된 접촉센서(SNI)들을 포함한다. 본 실시예에서 활성화된 접촉센서(SNA)는 접촉센서섹터(SS)의 중심에 배치될 수 있다.Next, referring to FIG. 31, at least one activated contact sensor SN A disposed in an area of the unit contact sensor sector SS and an inactivated contact sensor surrounding the activated contact sensor SN A ( SN I ). In this embodiment, the activated contact sensor SN A may be disposed at the center of the contact sensor sector SS.
도 32는 도 25의 표시 장치가 전체 지문 인식 모드로 구동되는 상태를 보여주는 도면이다.32 is a diagram illustrating a state in which the display device of FIG. 25 is driven in a full fingerprint recognition mode.
도 32를 참조하면, 본 실시예에 따른 표시 장치(DP)의 접촉 센서 모듈(530)이 전체 지문 인식 모드로 구동될 경우, 접촉 센서 모듈(530)에 포함되는 모든 접촉 센서(SN)들은 활성 상태가 되어, 표시 장치(DP)의 표면에 접촉되는 사용자 지문의 이미지를 스캔할 수 있다.Referring to FIG. 32, when the
도 33은 도 25의 표시 장치가 아이콘 지문 인식 모드로 구동되는 상태를 보여주는 도면이다.FIG. 33 is a diagram illustrating a state in which the display device of FIG. 25 is driven in an icon fingerprint recognition mode.
도 33을 참조하면, 표시 장치(DP)의 아이콘 지문 인식 모드에서는, 표시 모듈(510)에 표시되는 복수의 아이콘(ICON) 중 상기 표시 모듈에 표시되는 복수의 아이콘 중 적어도 하나의 아이콘(ICONS)과 중첩되는 복수의 접촉 센서(SN)들이 선택되도록 한다.Referring to FIG. 33, in the icon fingerprint recognition mode of the display device DP, at least one icon ICON S among the plurality of icons displayed on the display module among the plurality of icons ICON displayed on the
즉, 복수의 아이콘(ICON) 중, 예시적으로 모바일 뱅킹 앱(App), 생체 인증이 필요한 앱 또는 사용자가 설정한 앱 등과 같이 보안 앱(App)과 연결되는 보안 아이콘(ICONS)과 중첩되는 접촉 센서(SN)들을 선택한 다음 활성화시켜, 사용자가 보안 아이콘(ICONS)을 터치하는 과정에서, 사용자의 지문 이미지를 스캔하여, 별도의 로그인 절차 없이 상기 보안 앱이 구동되도록 할 수 있다.That is, among the plurality of icons (ICON), for example, overlapping with the security icon (ICON S ) connected to the security app (App), such as a mobile banking app (App), an application that requires biometric authentication, or an app set by the user. By selecting and activating the contact sensors SN, the user can scan the fingerprint image of the user in the process of touching the security icon ICON S so that the security app can be started without a separate login procedure.
도 34는 도 25의 표시 장치가 입력창 지문 인식 모드로 구동되는 상태를 보여주는 도면이다.34 is a diagram illustrating a state in which the display device of FIG. 25 is driven in an input window fingerprint recognition mode.
도 34를 참조하면, 표시 장치(DP)의 입력창 지문 인식 모드에서는, 표시 모듈(510)의 일부 영역에 표시되는 입력창(FP)과 중첩되는 복수의 접촉 센서(SN)들이 선택되도록 한다.Referring to FIG. 34, in the input window fingerprint recognition mode of the display device DP, a plurality of contact sensors SN overlapping with the input window FP displayed on a portion of the
즉, 표시 장치(DP)는 전자 기기(10)의 지문 입력 단계와 같은 사용자 인증 단계에서, 생성되는 입력창(FP)과 중첩되는 복수의 접촉 센서(SN)들이 선택 및 활성화되도록 하여, 지문 이미지 스캔을 통한 사용자 인증이 이루어질 수 있도록 한다.That is, the display device DP selects and activates a plurality of contact sensors SN overlapping the generated input window FP in a user authentication step such as a fingerprint input step of the
본 실시예에 따른 표시 장치(DP)가 상기 아이콘 지문 인식 모드 또는 상기 입력창 지문 인식 모드 인 경우, 보안 아이콘(ICONS) 또는 입력창(FP)과 중첩되는 복수의 접촉 센서(SN)들은 모두 활성화되지만, 보안 아이콘(ICONS) 및 입력창(FP)과 중첩되지 않는 다른 접촉 센서(SN)들은 접촉 센서 섹터(SS)들 별로 구분된 일부의 접촉 센서(SN)들이 활성화될 수 있다.When the display device DP according to the present exemplary embodiment is the icon fingerprint recognition mode or the input window fingerprint recognition mode, all of the plurality of touch sensors SN overlapping the security icon ICON S or the input window FP are all present. Other touch sensors SN that are activated but not overlapped with the security icon ICON S and the input window FP may be activated with some contact sensors SN classified by the contact sensor sectors SS.
도 35은 도 25의 표시 장치가 비접촉 인식 모드로 구동되는 상태를 보여주는 도면이다.35 is a diagram illustrating a state in which the display device of FIG. 25 is driven in a non-contact recognition mode.
도 35를 참조하면, 본 실시예에 따른 표시 장치(DP)의 접촉 센서 모듈(530)은, 복수의 접촉 센서 섹터(SS)들을 포함하는 복수의 접촉 센서 블럭(HB)들을 더 포함한다.Referring to FIG. 35, the
접촉 센서 모듈(530)이 비접촉 인식 모드로 구동될 경우, 복수의 접촉 센서 블럭(HB)에 포함되는 복수의 접촉 센서 섹터(SS)들이 활성화된다. 이때 각 접촉 센서 섹터들에 포함되는 접촉 센서(SN)들 중 일부의 접촉 센서(SN)들이 도 25 내지 도 31에서 설명한 바와 같이 선택되어 활성화될 수 있다.When the
또한, 복수의 접촉 센서 블록(HB)는 도 25 내지 도 31에서 복수의 접촉 센서 섹터(SS)가 활성화되는 방식처럼 상호 중첩적으로 활성화되며 접촉 수단(P)의 비접촉 근접 상태 또는 접촉 상태를 검출할 수 있다.In addition, the plurality of contact sensor blocks HB are activated in a mutually overlapping manner as in the manner in which the plurality of contact sensor sectors SS are activated in FIGS. 25 to 31, and detect the non-contact proximity state or the contact state of the contact means P. FIG. can do.
이때, 상기 스캔 라인으로부터 활성화된 접촉 센서(SN)들에 인가되는 상기 스캔 신호의 전압 크기는, 접촉 센서 모듈(530)이 상기 접촉 인식 모드 및 상기 지문 인식 모드로 구동되는 경우 보다 크게 형성된다. 그 결과, 접촉 인식 모드 또는 지문 인식 모드보다 더 넓은 면적에서 더 큰 구동 전압이 형성되기 때문에 표시장치(DP)로부터 소정의 거리에서도 근접여부를 검출할 수 있는 큰 전자장(E-field)이 형성된다.In this case, the voltage magnitude of the scan signal applied to the touch sensors SN activated from the scan line is larger than that when the
따라서, 터치펜(Touch pen)과 같은 접촉 수단(P)이 표시 장치(DP)의 상기 표시 영역 또는 상기 센싱 영역에 직접 접촉되지 않고, 상기 표시 영역의 상방에 인접된 상태로 위치되는 경우에도, 표시 장치(DP)는 접촉 수단(P)이 지시하는 접촉 센서 블록(HBS)을 감지할 수 있다.Therefore, even when the contact means P, such as a touch pen, is not directly in contact with the display area or the sensing area of the display device DP, but is positioned adjacent to the upper portion of the display area. The display device DP may detect the touch sensor block HB S indicated by the contact means P. FIG.
복수의 접촉 센서 섹터(SS)에 포함된 접촉 센서(SN)들이 접촉되지 않은 접촉 수단(P)을 감지하는 과정은, 인가되는 상기 데이터 신호의 전압 크기에 있어서 차이가 있을 뿐, 도 25 내지 도 28에서 접촉 센서(SN)가 상기 접촉 수단(P)을 감지하는 구성과 실질적으로 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.The process of detecting the contact means P, which is not in contact with the contact sensors SN included in the plurality of contact sensor sectors SS, differs only in the voltage magnitude of the data signal applied thereto. 28, since the touch sensor SN is substantially the same as the configuration of detecting the contact means P, a detailed description thereof will be omitted.
상기 비접촉 인식 모드는, 접촉 수단(P)이 표시 장치(DP)의 상기 표시 영역 또는 상기 센싱 영역에 직접 접촉되지 않은 상태에서, 접촉 수단(P)의 근접 여부를 검출하는 호버링(Hovering) 모드일 수 있다.The non-contact recognition mode is a hovering mode that detects whether the contact means P is in proximity while the contact means P is not in direct contact with the display area or the sensing area of the display device DP. Can be.
도 36은 도 25의 표시 장치의 구성을 보여주는 개략적인 블럭도이며, 도 37는 도 25의 표시 장치의 구동과정을 보여주는 순서도이다.36 is a schematic block diagram illustrating a configuration of the display device of FIG. 25, and FIG. 37 is a flowchart illustrating a driving process of the display device of FIG. 25.
도 36 및 도 37을 참조하면, 본 실시예에 따른 표시 장치(DP)는 접촉 센서 모듈(530)에 제어 신호(Sc)를 전달하고, 접촉 센서 모듈(530)로부터 감지 신호(SR)를 전달받는 제어부(700)를 더 포함한다. 본 실시예에 따른 제어부(700)는 접촉 센서 모듈(530)과 별도로 마련되는 구성으로 설명되고 있으나, 제어부(700)가 접촉 센서 모듈(530)에 포함되는 구성 또한 가능하다.36 and 37, the display device DP according to the present exemplary embodiment transmits a control signal Sc to the
본 실시예에 따른 표시 장치(DP)의 제어부(700)는, 표시 장치(DP)의 센싱 모드를 판별 하고(S10), 판별된 상기 센싱 모드에 따라서 활성화 대상 접촉 센서(SN)들을 선택(S20)한 다음, 선택된 상기 접촉 센서(SN)들을 활성화하고, 활성화된 상기 접촉 센서들로부터 감지 신호를 전달(S30)한다.The
보다 상세히, 제어부(70)는, 센싱 모드 판별 단계(S10)에서, 표시 장치(DP)가 설치된 전자 기기(10)의 구동 상태에 따라서, 표시 장치(DP)의 센싱 모드를 판별한다.In more detail, the control unit 70 determines the sensing mode of the display device DP according to the driving state of the
이때, 상기 센싱 모드는, 표시 장치(DP)의 복수의 접촉 센서 섹터(SS)들에 포함된 접촉 센서들 중 일부의 접촉 센서(SN)들이 선택되도록 하여, 표시 장치(DP)에 대한 접촉 수단의 접촉 여부를 인식하기 위한 접촉 인식 모드, 상기 접촉 인식 모드보다 더 많은 상기 접촉 센서(SN)들이 선택되도록 하여, 표시 장치(SN)에 접촉된 사용자 지문의 이미지를 스캔하기 위한 지문 인식 모드, 및 접촉 센서 블록(HB)들에 포함된 상기 접촉 센서(SN)들 중 일부의 접촉 센서(SN)들이 선택되도록 하며, 상기 센싱 영역에 대한 상기 접촉 수단의 근접 여부를 인식하기 위한 비접촉 인식 모드를 더 포함한다.In this case, in the sensing mode, some of the touch sensors SN of the touch sensors included in the plurality of touch sensor sectors SS of the display device DP are selected, thereby contacting the display device DP. A touch recognition mode for recognizing whether or not a touch of the touch is performed, a fingerprint recognition mode for scanning an image of a user's fingerprint in contact with the display device SN by allowing more contact sensors SN to be selected than the touch recognition mode, and Some contact sensors SN of the contact sensors SN included in the contact sensor blocks HB may be selected, and a non-contact recognition mode for recognizing whether the contact means is close to the sensing area is further provided. Include.
상기 지문 인식 모드로 표시 장치(DP)가 구동되는 경우, 상기 접촉 인식 모드로 표시 장치(DP)가 구동되는 경우에 비하여, 더 많은 접촉 센서(SN)들이 활성화됨에 따라서, 표시 장치(DP)는 사용자의 지문 이미지를 스캔할 수 있도록 더 높은 접촉 인식 해상도를 갖질 수 있다.When the display device DP is driven in the fingerprint recognition mode, as compared to the case where the display device DP is driven in the touch recognition mode, as the touch device SN is activated, the display device DP is activated. It may have a higher contact recognition resolution to scan a user's fingerprint image.
또한, 상기 지문 인식 모드는, 표시 장치(DP)의 모든 접촉 센서(SN)들이 선택되도록 하는 전체 지문 인식 모드, 표시 장치(DP)에 표시되는 복수의 아이콘(ICON) 중 적어도 하나의 아이콘(ICONS)과 중첩되는 복수의 접촉 센서(SN)들이 선택되도록 하는 아이콘 지문 인식 모드, 및 표시 장치(DP)의 일부 영역에 표시되는 입력창(FP)과 중첩되는 복수의 접촉 센서(SN)들이 선택되도록 하는 입력창 지문 인식 모드를 포함한다.In addition, the fingerprint recognition mode may include at least one icon ICON among all the fingerprint recognition modes in which all the contact sensors SN of the display device DP are selected, and a plurality of icons ICON displayed on the display device DP. Icon fingerprint recognition mode for selecting a plurality of touch sensors SN overlapping with S ), and selecting a plurality of touch sensors SN overlapping with the input window FP displayed in a portion of the display device DP. The input window includes a fingerprint recognition mode.
예시적으로, 전자 기기(10)의 통상적인 구동 모드에서 제어부(700)는, 표시 장치(DP)가 상기 접촉 인식 모드인 것으로 판단하며, 전자 기기(10)가 표시 장치(DP)의 전 영역에 걸쳐서 사용자의 지문을 스캔하는 동작을 수행하는 경우에는, 표시 장치(DP)가 상기 전체 지문 인식 모드인 것으로 판단하여, 전자 기기(10)의 전력 소모를 억제할 수 있다.For example, in a normal driving mode of the
또한, 제어부(700)는 전자 기기(10)로부터 터치 펜(P)이 분리되거나, 전자 기기(10)가 터치 펜(P) 사용 모드인 경우, 표시 장치(DP)가 비접촉 인식 모드인 것으로 판단할 수 있다.In addition, when the touch pen P is detached from the
그리고, 제어부(700)는, 전자 기기(10)에 복수의 아이콘(ICON) 중 보안 아이콘(ICONS)이 표시되는 경우, 표시 장치(DP)가 상기 아이콘 지문 인식 모드인 것으로 판단하며, 전자 기기(10)에 지문 입력 창(FP)이 형성되는 경우, 표시 장치(DP)가 상기 입력창 지문 인식 모드인 것으로 판단할 수 있다.When the security icon ICON S is displayed among the plurality of icons ICON on the
그 다음, 제어부(700)는, 판별된 상기 센싱 모드에 따라서 활성화 대상 접촉 센서(SN)들을 선택(S20)한다.Next, the
이때, 제어부(700)는, 제어부(70)의 내부 또는 외부에 마련되는 저장소로부터, 상기 각 선택모드의 활성화 대상 접촉 센서(SN)에 관한 정보를 받아, 활성화 대상 접촉 센서(SN)를 선택할 수 있다.At this time, the
그 다음, 제어부(70)는, 접촉 센서 활성화 및 감지 단계(S30)에서, 선택된 접촉 센서(SN)에 대하여, 상기 제1 선택 신호를 받아 턴 온 되는 상기 리셋 트랜지스터를 통해, 화소 전극(SE)과 상기 접촉 수단과의 사이에서 형성되는 접촉 용량을 충전시키고, 상기 증폭 트랜지스터를 통해 상기 접촉 용량에 충전된 전압에 따라 변화하는 전류를 발생시킨 다음, 상기 제2 선택 신호를 받아 턴 온 되는 상기 검출 트랜지스터를 통해 상기 발생된 전류를 검출하여, 접촉 센서(SN)의 상부에 대한 접촉 수단의 접촉 여부 및 접촉 상태를 판단한다.Next, the control unit 70, in the step of activating and detecting the touch sensor S30, through the reset transistor which is turned on by receiving the first selection signal with respect to the selected touch sensor SN, the pixel electrode SE. And a detection capacitor configured to charge a contact capacitance formed between the contact means and the contact means, generate a current varying according to the voltage charged in the contact capacitance through the amplifying transistor, and then turn on to receive the second selection signal. The generated current is detected through the transistor to determine whether the contact means is in contact with the upper portion of the contact sensor SN and whether the contact state is present.
또한, 제어부(70)는 센싱 모드 판별 단계(S10)에서 상기 비접촉 인식 모드가 선택되어, 상기 비접촉 인식 모드에 따라 선택된 접촉센서(SN)들에 대한 상기 접촉센서 활성화 및 감지 단계가 수행되는 경우, 상기 접촉센서에서 생성된 검출신호의 전압값이 비접촉 인식 기준전압(VREF)을 초과하는 지 여부를 판단할 수 있다.In addition, when the non-contact recognition mode is selected in the sensing mode determination step S10, and the touch sensor activation and detection steps for the contact sensors SN selected according to the non-contact recognition mode are performed, It may be determined whether the voltage value of the detection signal generated by the touch sensor exceeds the non-contact recognition reference voltage V REF .
이 경우, 상기 기준전압 초과 여부 판단 단계에서, 제어부(70)는 상기 검출 신호의 전압값(V)이 비접촉 인식 기준 전압(VREF) 이하인 경우, 상기 복수의 접촉 센서 블록(HB)들 중 상기 검출 신호가 생성된 상기 접촉 센서 블록(HB)을 비접촉 인식 중심으로 판단한다.In this case, in the step of determining whether the reference voltage is exceeded, the controller 70 determines that the voltage value V of the detection signal is equal to or lower than the non-contact recognition reference voltage V REF . The touch sensor block HB in which the detection signal is generated is determined as the non-contact recognition center.
그리고, 제어부(70)는 상기 비접촉 인식 기준전압 초과 판단 단계에서, 상기 검출 신호의 전압값(V)이 비접촉 인식 기준전압(VREF)을 초과하는 경우, 상기 접촉 인식 모드에 따라 접촉 센서 활성화 및 감지단계(S30)를 수행한다. 접촉 수단(P)이 표시 장치(DP)의 상기 표시 영역 또는 상기 센싱 영역에 근접하였을 때, 접촉 센서(SN)들로부터 검출되는 상기 검출 신호의 전압값(V)은, 접촉 수단(P)이 표시 장치(DP)의 상기 표시 영역 또는 상기 센싱 영역에 직접 접촉하였을 때의 상기 검출 신호 전압값(V)보다 작게 형성된다. 따라서, 본 실시예에 따른 표시 장치(DP)는 상기 검출 신호의 전압값(V)이 비접촉 인식 기준전압(VREF)을 초과하였는 지 여부를 판단하여, 접촉 수단(P)이 표시 장치(DP)에 대하여 근접된 상태인지 접촉 상태인지를 판단할 수 있다.The controller 70 may activate the touch sensor according to the touch recognition mode when the voltage value V of the detection signal exceeds the non-contact recognition reference voltage V REF in the step of determining whether the non-contact recognition reference voltage is exceeded. The sensing step S30 is performed. When the contact means P is close to the display area or the sensing area of the display device DP, the voltage value V of the detection signal detected from the contact sensors SN is determined by the contact means P. The detection signal voltage value V is formed to be smaller than the display area or the sensing area of the display device DP. Therefore, the display device DP according to the present embodiment determines whether the voltage value V of the detection signal exceeds the non-contact recognition reference voltage V REF , so that the contact means P makes the display device DP. It can be determined whether the state is in proximity or contact state with respect to).
제안되는 실시예에 의하면, 선택적으로 활성화 가능한 미소 단위의 접촉 센서(SN)가 표시 장치(DP)에 배치됨에 따라서, 사용자의 지문 이미지를 스캔하거나, 핀(Pin) 또는 붓(Brush)과 같은 미세한 직경을 갖는 접촉 수단의 접촉 여부를 감지할 수 있는 장점이 있다.According to the proposed embodiment, as the selectively activated micro-sensor touch sensor SN is disposed on the display device DP, the fingerprint image of the user may be scanned, or a minute image such as a pin or a brush may be used. There is an advantage that can detect whether the contact means having a diameter.
도 1 내지 도 37에서 설명되는 표시장치의 접촉 센서는 전원입력단(VDD) 또는 데이터 라인과 연결되어 전원 또는 데이터 신호를 입력받는 구성으로 설명되고 있다. 상기 전원입력단(VDD) 또는 상기 데이터 라인은 모두 상기 접촉 센서를 동작시키기 위한 기설정된 크기의 전압을 인가하는 라인을 의미하며, 그 용어에 한정되지 않고, 실질적으로 상기 전원입력단(VDD)과 상기 데이터 라인은 상호 간에 대응되는 개념으로 해석될 수 있다.The touch sensor of the display device illustrated in FIGS. 1 to 37 is connected to a power input terminal VDD or a data line to receive a power or data signal. The power input terminal VDD or the data line both refer to a line for applying a voltage having a predetermined magnitude for operating the touch sensor. The power input terminal VDD and the data line are not limited to the term, and are substantially the power input terminal VDD and the data. Lines can be interpreted as concepts corresponding to each other.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The foregoing description of the present invention is intended for illustration, and it will be understood by those skilled in the art that the present invention may be easily modified in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may be implemented in a combined form.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The foregoing description of the present invention is intended for illustration, and it will be understood by those skilled in the art that the present invention may be easily modified in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is represented by the following claims, and it should be construed that all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are included in the scope of the present invention.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings. Naturally, it belongs to the range of.
발명의 실시를 위한 형태는 위의 발명의 실시를 위한 최선의 형태에서 함께 기술되었다.Embodiments for carrying out the invention have been described together in the best mode for carrying out the above invention.
본 발명은 이미지 스캔이 가능한 표시 장치의 구동 방법에 관한 것으로 각종 표시 장치에 적용 가능하고, 반복 가능성이 있어 산업상 이용가능성이 있다.BACKGROUND OF THE
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