(57)【要約】【課題】モアレ干渉をすることなしに画面上で指紋認識が可能な表示装置及びモバイル情報端末を提供すること。【解決手段】本発明による表示装置は、表示領域上でユーザの指による接触を感知するように構成された表示パネルと、表示パネルと結合され、且つユーザの指の指紋から反射された光を感知する指紋センサを備える。指紋から反射された光は、表示パネルを介して指紋センサに入射し、本発明による表示装置の具備する指紋センサは、表示パネル上において、当該表示パネルの長軸方向に平行な基準線から所定の角度に傾斜して設けられている。【選択図】図１０Ａ
2019049716.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示領域上でユーザの指による接触を感知するように構成された表示パネルと、
前記表示パネルと結合され、且つ前記ユーザの指の指紋から反射された光を感知する指紋センサを備え、
前記指紋から反射された光は、前記表示パネルを介して前記指紋センサに入射し、
前記指紋センサが、前記表示パネル上において、該表示パネルの長軸方向に平行な基準線から所定の角度に傾斜して設けられている、
表示装置。
【請求項２】
前記所定の角度が前記基準線に対して２０°〜４５°の角度である、請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記指紋センサが実装された可撓性回路基板をさらに備え、
前記可撓性回路基板は、
前記指紋センサが実装されるセンサ実装部と、
前記センサ実装部に接続され、メインボードに接続されるテール部と、
を含む、請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
前記指紋センサの付着方向線が、前記指紋センサの中心と前記可撓性回路基板の幅方向の中心を通り、且つ前記基準線と交差し、
前記基準線に対する前記指紋センサの付着方向線の角度が２０°〜４５°の角度範囲以内の角度である、
請求項３に記載の表示装置。
【請求項５】
前記可撓性回路基板のテール部は、
前記センサ実装部に近い第１テール部と、
前記第１テール部に対して所定角度で曲がった第２テール部と、
を含む、請求項３に記載の表示装置。
【請求項６】
前記指紋センサ及び前記可撓性回路基板のセンサ実装部が前記基準線に対して２０°〜４５°の角度範囲内の角度で配置され、
前記第１テール部が前記センサ実装部に接続され、前記基準線に対して２０°〜４５°の角度範囲内の角度で延長され、
前記第２テール部が前記第１テール部から１１０°〜１３５°の角度範囲内の劣角で曲げられている、
請求項５に記載の表示装置。
【請求項７】
前記指紋センサ及び前記可撓性回路基板のセンサ実装部が前記基準線に対して２０°〜４５°の角度範囲前後で配置され、
前記テール部が前記センサ実装部に接続され、前記センサ実装部から１１０°〜１３５°の角度範囲内の劣角で曲げられている、
請求項３に記載の表示装置。
【請求項８】
前記指紋センサ及び前記可撓性回路基板のセンサ実装部が前記基準線に対して２０°〜４５°で配置され、
前記第１テール部が前記基準線と並行するように延長され、
前記第２テール部が前記第１テール部から９０°の劣角で曲げられている、
請求項５に記載の表示装置。
【請求項９】
前記指紋センサが前記基準線に対して２０°〜４５°で配置され、
前記可撓性回路基板のセンサ実装部の一側辺が前記基準線と並行し、
前記可撓性回路基板のテール部の長軸方向が、前記基準線に対して直交する、
請求項３に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記指紋センサのピクセルが非均一に配列される、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１１】
前記指紋センサが結合された前記表示パネルの一面に配置されたフォームパッド及び金属層をさらに含み、
前記指紋センサが前記金属層のホール内に配置されるか、または前記金属層と上記フォームパッドのホール内に配置される、
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１２】
表示領域上でユーザの指による接触を感知するように構成された表示パネルと、
前記表示パネルと結合され、且つ前記ユーザの指の指紋から反射された光を感知する指紋センサと、
前記指紋センサが接続されるメインボードと、
前記メインボードに接続されたバッテリーと、
を備え、
前記指紋から反射された光は、前記表示パネルを介して前記指紋センサに入射し、
前記指紋センサが、前記表示パネル上において、該表示パネルの長軸方向に平行な基準線から所定の角度に傾斜にして設けられている、
表示装置。
【請求項１３】
前記所定の角度が前記基準線に対して２０°〜４５°の角度である、請求項１２に記載のモバイル情報端末。
【請求項１４】
前記指紋センサが実装された可撓性回路基板をさらに備え、
前記可撓性回路基板は、
前記指紋センサが実装されるセンサ実装部と、
前記センサ実装部に接続され、メインボードに接続されるテール部と、
を含む、請求項１２に記載のモバイル情報端末。
【請求項１５】
前記指紋センサの付着方向線が、前記指紋センサの中心と前記可撓性回路基板の幅方向の中心を通り、且つ前記基準線と交差し、
前記基準線に対する前記指紋センサの付着方向線の角度が２０°〜４５°の角度範囲以内の角度である、
請求項１４に記載のモバイル情報端末。
【請求項１６】
前記バッテリーは、前記指紋センサが実装された可撓性回路基板が安着される溝を含む、請求項１２に記載のモバイル情報端末。
【請求項１７】
前記指紋センサのピクセルが非均一に配列される、請求項１２乃至１６のいずれか一項に記載のモバイル情報端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置において映像が表示される画面（表示領域）上で指紋をセンシングすることができる表示装置とこれを含むモバイル情報端末（携帯情報端末）に関する。
【背景技術】
【０００２】
電界発光表示装置は、発光層の材料に応じて無機発光表示装置と有機発光表示装置に大別される。アクティブマトリックスタイプ（active matrix type）の有機発光表示装置は、自ら発光する有機発光ダイオード（Organic Light Emitting Diode：以下、「ＯＬＥＤ」と称する）を含み、応答速度が速く、発光効率、輝度及び視野角が大きい長所がある。
【０００３】
有機発光表示装置のＯＬＥＤは、アノード電極及びカソード電極と、これらの間に形成された有機化合物層を含む。有機化合物層は、正孔注入層（Hole Injection layer、ＨＩＬ）、正孔輸送層（Hole transport layer、ＨＴＬ）、発光層（Emission layer、ＥＭＬ）、電子輸送層（Electron transport layer、ＥＴＬ）及び電子注入層（Electron Injection layer、ＥＩＬ）からなる。アノード電極とカソード電極に電源が印加されると正孔輸送層（ＨＴＬ）を通過した正孔と電子輸送層（ＥＴＬ）を通過した電子が発光層（ＥＭＬ）に移動されて励起子を形成し、その結果、発光層（ＥＭＬ）が可視光を発生させることになる。
【０００４】
モバイル情報端末で適用されている指紋センサは、ホームボタン（Home button）のような画面外の特定の位置に配置されている。指紋センサの配置方法は、画面外のベゼル（bezel）領域に配置されることがあるが、この場合には、ベゼル領域が大きくなる。表示パネルに指紋センサを配置するために、表示パネルの構造を変更することができる。
【０００５】
液晶表示装置（Liquid Crystal Display Device：ＬＣＤ）に指紋センサが配置されることがあるが、画面の領域で、表示パネルとバックライトユニット（Back light Unit、ＢＬＵ）の間に指紋センサを配置すると、指紋センサが見えるようになる。バックライトユニット（ＢＬＵ）のプリズムシート（prism sheet）は、その構造上、空気層（air gap）が多い。空気層により指紋センサの受信効率が低くなるため、液晶表示装置の画面の領域の下に指紋センサが配置されることがない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、モアレ干渉（Moire interference）なしに画面上で指紋認識が可能な表示装置とモバイル情報端末を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の表示装置は、指紋が接触される表示パネルと、前記表示パネルと結合され、前記表示パネルの表示領域上の指紋から反射され、前記表示パネルを通過した光を感知する指紋センサを備える。前記指紋センサは、前記表示パネル上において、当該表示パネルの長軸方向に平行な基準線から所定の角度に傾斜して設けられる。
【０００８】
前記所定の角度は、前記表示パネルの長軸と並行する基準線に対して２０°〜４５°の角度である。
【０００９】
前記表示装置は、前記指紋センサが実装された可撓性回路基板をさらに備える。
【００１０】
前記可撓性回路基板は、前記指紋センサが実装されるセンサ実装部、及び前記センサ実装部に接続され、メインボードに接続されるテール部を含む。
【００１１】
前記指紋センサの付着方向線は、前記指紋センサの中心と前記可撓性回路基板の幅方向の中心を通り、前記基準線と交差される。前記基準線に対する前記指紋センサの付着方向線の角度は２０°〜４５°の角度範囲内の角度である。
【００１２】
前記可撓性回路基板のテール部は、前記センサ実装部に近い第１テール部と、前記第１テール部に対して所定角度で曲がった第２テール部を含む。
【００１３】
前記指紋センサと前記可撓性回路基板のセンサ実装部が前記基準線に対して２０°〜４５°である。前記第１テール部が前記センサ実装部に接続され、前記基準線に対して２０°〜４５°に延長される。前記第２テール部は、前記第１テール部から１１０°〜１３５°の間の劣角に曲がる。
【００１４】
前記指紋センサと前記可撓性回路基板のセンサ実装部が前記基準線に対して２０°〜４５°である。前記テール部が前記センサ実装部に接続され、前記センサ実装部から１１０°〜１３５°の間の劣角に曲がる。
【００１５】
前記指紋センサと前記可撓性回路基板のセンサ実装部が前記基準線に対して２０°〜４５°である。前記第１テール部が前記基準線と並行するように延長される。前記第２テール部が前記第１テール部から第１テール部（２４２ａ）から９０°の劣角に曲がる。
【００１６】
前記指紋センサが前記基準線に対して２０°〜４５°である。前記可撓性回路基板のセンサ実装部の一側辺が前記基準線と並行する。前記可撓性回路基板のテール部の長軸方向が、前記基準線に対して９０°角度の方向である。
【００１７】
前記指紋センサのピクセルが非均一に配列される。
【００１８】
本発明のモバイル情報端末は、指紋が接触される表示パネル、前記表示パネルと結合され、前記表示パネルの表示領域上の指紋から反射され、前記表示パネルを通過した光を感知する指紋センサ、前記指紋センサが接続されるメインボード、及び前記メインボードに接続されたバッテリーを備える。前記指紋センサは、前記表示パネル上において所定の角度に傾斜して設けられる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、表示パネルにおいて指紋が接触される反対面で指紋パターンを感知して映像が表示される画面上で指紋を感知することができる。本発明は、表示パネルの指紋センサの取り付け角度を最適化してモアレを防止することができる。
【００２０】
本発明は、金属層とフォームパッドにホールを形成し、そのホール内に指紋センサを配置することで、指紋が接触される表示パネルを覆う透明基板と指紋センサの間に光の経路を確保し、表示装置をスリム化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係る指向性光源装置を示す断面図及び平面図である。
【図２】図１に示された透明基板内での光経路を示す断面図である。
【図３】表示パネル上に配置された指向性光源装置を示す断面図である。
【図４】指紋センシング領域を示す図である。
【図５】表示パネルに接着された指紋センサを示す断面図である。
【図６】表示パネルのピクセルが指紋認識のための光源として動作する例を示す断面図である。
【図７】本発明の実施形態に係る表示パネルと指紋センサが、モバイル情報端末で適用された例を示す断面図である。
【図８】本発明の実施形態に係る表示パネルと指紋センサが、モバイル情報端末で適用された例を示す断面図である。
【図９Ａ】表示パネルの指紋センサの取り付け角度が９０°である例を示す図である。
【図９Ｂ】取り付け角度が９０°であるとき、指紋センサの出力イメージで見えるモアレ干渉である。
【図１０Ａ】表示パネルの指紋センサの取り付け角度が４５°である例を示す図である。
【図１０Ｂ】取り付け角度が４５°のとき、指紋センサの出力イメージである。
【図１１Ａ】表示パネル（ＤＰＮＬ）の指紋センサ（ＩＳＳ）の取り付け角度が２０°である例を示す図である。
【図１１Ｂ】取り付け角度が２０°のときに見えるモアレ干渉の撮影イメージである。
【図１２】指紋センサの構造を簡略に示す平面図である。
【図１３Ａ】第１可撓性回路基板の構造を示す平面図である。
【図１３Ｂ】第１可撓性回路基板の構造を示す平面図である。
【図１４】本発明の実施形態に係るモバイル情報端末を概略的に示す図である。
【図１５】本発明の実施形態に係るモバイル情報端末を概略的に示す図である。
【図１６】モバイル情報端末のバックカバーを取り外した状態でモバイル情報端末の背面側で見たモバイル情報端末の平面図である。
【図１７】モバイル情報端末の断面構造を示す断面図である。
【図１８Ａ】本発明の様々な実施形態に係る指紋センサと第１可撓性回路基板の配置方法を示す図である。
【図１８Ｂ】本発明の様々な実施形態に係る指紋センサと第１可撓性回路基板の配置方法を示す図である。
【図１９Ａ】本発明の様々な実施形態に係る指紋センサと第１可撓性回路基板の配置方法を示す図である。
【図１９Ｂ】本発明の様々な実施形態に係る指紋センサと第１可撓性回路基板の配置方法を示す図である。
【図２０Ａ】本発明の様々な実施形態に係る指紋センサと第１可撓性回路基板の配置方法を示す図である。
【図２０Ｂ】本発明の様々な実施形態に係る指紋センサと第１可撓性回路基板の配置方法を示す図である。
【図２１Ａ】本発明の様々な実施形態に係る指紋センサと第１可撓性回路基板の配置方法を示す図である。
【図２１Ｂ】本発明の様々な実施形態に係る指紋センサと第１可撓性回路基板の配置方法を示す図である。
【図２２】本発明の実施形態に係る表示パネルと指紋センサのピクセルアレイを概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の利点及び特徴、そしてそれらを達成する方法は添付される図面と共に詳細に後述されている実施形態を参照すると明確になる。本発明は、以下で開示される実施形態に限定されるものではなく、多様な形態で実現されることができるということに注意しなければならない。本実施形態は、本発明の開示が完全するようにし、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものである、本発明は特許請求範囲によって定義される。
【００２３】
本発明の実施形態を説明するための図で開示された形状、大きさ、比率、角度、個数などは例示的なものなので、本発明が示された事項に限定されるものではない。明細書全体に亘って同一参照符号は質実的に同一の構成要素を指す。本発明を説明することにおいて、関連する公知技術に対する具体的な説明が本発明の要旨を不必要に曖昧にすると判断された場合、その詳細な説明は省略する。
【００２４】
本明細書上で言及された「含む」、「有する」、「なる」などが用いられる場合、「〜だけ」が使用されない限り、他の部分が追加されることができる。構成要素を単数で表現した場合に特に明示的な記載事項がない限り、複数を含む場合を含む。
【００２５】
構成要素を解釈することにおいて、別の明示的な記載がなくても誤差の範囲を含むものと解釈する。
【００２６】
位置関係の説明である場合、例えば、「〜の上に」、「〜の上部に」、「〜の下部に」、「〜の隣に」などで、２部分の位置関係が説明される場合、「すぐに」または「直接」が使用されない限り、その構成要素の間に１つ以上の他の構成要素が位置することもある。
【００２７】
実施形態の説明において、第１、第２などがさまざまな構成要素を叙述するために使用されるが、これらの構成要素はこれらの用語によって制限されない。これらの用語は、ただ一つの構成要素を他の構成要素と区別するために使用されるものである。
【００２８】
本発明のいくつかの実施形態のそれぞれの特徴が部分的または全体的に互いに結合または組み合わせ可能であり、技術的に様々な連動と駆動が可能であり、各実施形態が互いに独立して実施可能することも有り、関連の関係に一緒に実施可能することもある。
【００２９】
本発明の表示装置は、光源と、指紋センサを用いた光学式指紋センサを含む。以下の実施形態において、本発明による表示装置として電界発光表示装置を中心に説明する。また、本発明は、電界発光表示装置の一例として、ピクセルごとに自発光素子であるＯＬＥＤが形成された有機発光表示装置を中心に説明される。しかし、本発明の技術的思想は、有機発光表示装置に限定されず、無機発光物質を含む無機発光表示装置にも適用できることに注意しなければならない。この表示装置は、モバイル情報端末に適用することができる。モバイル情報端末は、携帯電話、スマートフォン、タブレットコンピュータ、ノートブックコンピュータ、ウエアラブル（wearable）機器などが含む。
【００３０】
本発明の表示装置は、表示パネル上に図１〜図５のような指向性光源装置（ＳＬＳ）を配置し、表示パネルの下に、または表示パネル内に指紋センサを配置することにより、入力映像が表示される画面上で指紋をセンシングすることができる。指向性光源装置（ＳＬＳ）にユーザの指紋が接触されると、その指紋から反射された光が指紋センサによって電気的信号に変換され、指紋のパターンが検出される。
【００３１】
図１〜図５を参照すると、指向性光源装置（ＳＬＳ）は、表示パネル（ＤＰＮＬ）と結合される指紋センサの光源である。指向性光源装置（ＳＬＳ）は、透明基板（ＣＰ）、光源（ＬＳ）、入光素子（ＣＨＯＥ）、出光素子（ＶＨＯＥ）、及び低屈折率（ＬＲ）を備える。透明基板（ＣＰ）は、表示パネル（ＤＰＮＬ）の前面を覆うカバーガラス（cover glass）で有り得る。
【００３２】
指向性光源装置（ＳＬＳ）は、視準された（collimated）光を透明基板（ＣＰ）内で大面積に拡散する光デバイスである。光源（ＬＳ）は、視準された光を提供することが望ましい。光源（ＬＳ）は、赤外線（ＩＲ）帯域または可視光帯域のレーザ光を入光素子（ＣＨＯＥ）に照射する。
【００３３】
入光素子（ＣＨＯＥ）は、光源（ＬＳ）と透明基板（ＣＰ）との間に配置されて、透明基板（ＣＰ）内で光が全反射することができる角度で光源（ＬＳ）からの光を屈折する。出光素子（ＶＨＯＥ）は表示パネル（ＤＰＮＬ）の画面（ＡＡ）上で表示パネル（ＤＰＮＬ）と透明基板（ＣＰ）との間に配置されて、透明基板（ＣＰ）内で進行する光の一部が透明基板（ＣＰ）の背面（または下面）を介して表示パネル（ＤＰＮＬ）の方向に進行するように、透明基板（ＣＰ）内で進行する光の一部を屈折させる。低屈折率層（ＬＲ）は、出光素子（ＶＨＯＥ）と表示パネル（ＤＰＮＬ）との間に配置され出光素子（ＶＨＯＥ）より低い屈折率を有する。
【００３４】
透明基板（ＣＰ）の背面に出光素子（ＶＨＯＥ）と入光素子（ＣＨＯＥ）が接着される。出光素子（ＶＨＯＥ）は出射光３００を提供する光学素子である。出光素子（ＶＨＯＥ）の下に表示パネル（ＤＰＮＬ）の画面（ＡＡ）が配置される。表示パネル（ＤＰＮＬ）の画面（ＡＡ）は、入力映像が表示されるピクセルアレイを含む表示領域である。
【００３５】
入光素子（ＣＨＯＥ）は、光源（ＬＳ）からの光を透明基板（ＣＰ）に拡散しながら視準性を有するように変換する光学素子である。入光素子（ＣＨＯＥ）は、光源（ＬＳ）と対向するように表示パネル（ＤＰＮＬ）の端に配置されることができる。
【００３６】
出光素子（ＶＨＯＥ）と入光素子（ＣＨＯＥ）は同一平面上に配置することができる。製造工程を考慮すると、一つのフィルム上に出光素子（ＶＨＯＥ）と入光素子（ＣＨＯＥ）の領域を分けて形成することが望ましい。出光素子（ＶＨＯＥ）と入光素子（ＣＨＯＥ）はホログラフィック光学素子（Holographic Optical Element）で有り得る。入光素子（ＣＨＯＥ）と出光素子（ＶＨＯＥ）はホログラム記録工程で同時に製作されることができる。ホログラム記録工程において、出光素子（ＶＨＯＥ）のパターンを有するマスターフィルムと入光素子（ＣＨＯＥ）のパターンを有するマスターフィルムが隣接されるように配置された状態で、１つのホログラムフィルム上に出光素子用ホログラムパターンと入光素子用ホログラムパターンが同時に記録されることができる。
【００３７】
ホログラム記録方法は、透過型の記録方法と反射型の記録方法に分けすることができる。透過型の記録方法は、ホログラムフィルムの一面に向けて参照光（reference light）と物体光（object light）を照射してホログラムフィルムの記録面に干渉縞を記録する。透過型の記録方法で情報が記録されたホログラムフィルムの一面に向けて参照光を照射すると、ホログラムフィルムを透過する＋１次回折光と−１次の回折光で物体光情報が再生される。
【００３８】
反射型の記録方法は、ホログラムフィルムを挟んで参照光と物体光をホログラムフィルムに照射する。反射型の記録方法で参照光は、ホログラムフィルムの一面に向けて照射され、物体光は、ホログラムフィルムの他面に向けて照射される。ホログラムフィルムの他面は一面の反対面である。このようにホログラムフィルムの記録面に参照光と物体光の干渉縞が記録される。反射型の記録方法で情報が記録されたホログラムフィルムの一面に向けて参照光を照射すると、ホログラムフィルム上で反射される＋１次回折光と−１次回折光で物体光情報が再生される。
【００３９】
出光素子（ＶＨＯＥ）及び入光素子（ＣＨＯＥ）と、表示パネル（ＤＰＮＬ）の間に低屈折率層（ＬＲ）が配置される。低屈折率層（ＬＲ）は、透明基板（ＣＰ）と出光素子（ＶＨＯＥ）より低い屈折率を有する。
【００４０】
透明基板（ＣＰ）は、屈折率が１．５である透明基板に製作することができる。出光素子（ＶＨＯＥ）と入光素子（ＣＨＯＥ）が透明なホログラムフィルムで製作されることができる。ホログラムフィルムの屈折率は、透明基板（ＣＰ）と同じか少し大きい値を有することができる。出光素子（ＶＨＯＥ）と入光素子（ＣＨＯＥ）の屈折率は、透明基板（ＣＰ）の屈折率と同じものと仮定する。低屈折率層（ＬＲ）の屈折率は、認知しようとする指紋（ＩＭ）つまり、皮膚の屈折率と同様のものがよい。例えば、人の肌が有する屈折率である１．３９と類似の１．４程度の屈折率を有することができる。
【００４１】
光源（ＬＳ）は、レーザのように視準性の高い光を提供することが望ましい。光源（ＬＳ）からの視準光（Collimated Light）は、入射光１００として、一定の断面積を有し入光素子（ＣＨＯＥ）で定義された入射点（ＩＰ）に照射される。入射光１００は、入射点（ＩＰ）の表面に対して法線方向に入射されることができる。しかし、これに限定されるわけではなく、必要に応じて入射点（ＩＰ）表面の法線に対して傾いた角度で入射することもできる。
【００４２】
入光素子（ＣＨＯＥ）は入射光１００を入射角を有する進行光２００に屈折させて、透明基板（ＣＰ）の内部に送る。入射角は、透明基板（ＣＰ）の内部全反射臨界角（Internal Total Reflection Critical Angle）より大きい値を有することが望ましい。その結果、進行光２００は、透明基板（ＣＰ）の内部で全反射をしながら、透明基板（ＣＰ）の長さ方向であるＸ軸に進行する。光源（ＬＳ）からの光が透明基板（ＣＰ）内で全反射されるため、光源（ＬＳ）からの光が可視光帯域であっても、その光が外部から見えない。
【００４３】
出光素子（ＶＨＯＥ）は進行光２００の一部光量を出射光３００に転換して、透明基板（ＣＰ）の前面の方向に屈折させる。進行光２００の残りの光量は、透明基板（ＣＰ）の内部で全反射されて進行する。出射光３００は、透明基板（ＣＰ）の前面で全反射されるが、透明基板（ＣＰ）の背面から低屈折率層（ＬＲ）を透過する。透明基板（ＣＰ）の背面を透過する検出光（あるいは、「センシング光」）４００が表示パネル（ＤＰＮＬ）の方向に進行することになる。
【００４４】
出射光３００の光量は、出光素子（ＶＨＯＥ）の光効率によって決定される。出光素子（ＶＨＯＥ）の光効率が３％のとき、進行光２００が出光素子（ＶＨＯＥ）に最初に触れた最初の発光領域では、初期入射光１００の３％に相当する光量が出射光３００に出てくる。９７％の進行光２００は、引き続き全反射されて進行する。第二の発光領域で当該９７％の光量の３％に当たる初期入射光１００の光量である２．９１％に相当する光量が出射光３００に出てくる。
【００４５】
光源（ＬＳ）の反対側である透明基板（ＣＰ）の端辺に到達するまでの出射光３００が透明基板（ＣＰ）の背面を透過する。進行光２００が透明基板（ＣＰ）内で進行しながら、一定の光量を有する出射光３００を提供するために、出光素子（ＶＨＯＥ）の光効率が指数関数的に徐々に増加する値を有するように設計することが望ましい。
【００４６】
進行光２００を長さ方向軸と厚み方向の軸からなるＸＺ平面（あるいは、「垂直平面」）上から見ると、入射光１００の視準された状態をそのまま維持する。一方、幅方向の軸と長さ方向軸からなるＸＹ平面（あるいは、「水平平面」）においては、図１に示された拡散角（φ）を有することが望ましい。これは、イメージ検出面積を透明基板（ＣＰ）の面積に対応するように設定するためである。たとえば、出光素子（ＶＨＯＥ）は出来るだけ、光出射部（ＬＯＴ）の面積全体に対応するように配置することが望ましい。また、拡散角（φ）は、入射点（ＩＰ）で入光素子（ＣＨＯＥ）と対向する透明基板（ＣＰ）の他側辺の両端（Ｐ１、Ｐ２）をそれぞれ接続する２つの線分がなす内側の角度と同じかまたは大きいことが望ましい。
【００４７】
入光素子（ＣＨＯＥ）が配置された領域を光入射部（ＬＩＮ）と定義することができる。また、出光素子（ＶＨＯＥ）が配置された領域を光出射部（ＬＯＴ）と定義することができる。一方、光出射部（ＬＯＴ）は、光が進行することもする光進行部としても定義することができる。
【００４８】
光源（ＬＳ）から提供する視準された光の断面積が０．５ｍｍｘ０．５ｍｍである正円である場合、入光素子（ＣＨＯＥ）は、透明基板（ＣＰ）の幅に対応する長さと３ｍｍ〜５ｍｍ程度の幅を有することができる。入光素子（ＣＨＯＥ）は、透明基板（ＣＰ）の幅方向に横切って配置することができる。
【００４９】
光源（ＬＳ）から提供された入射光１００は、入光素子（ＣＨＯＥ）の入射点（ＩＰ）の表面に対して法線方向に入射する。入光素子（ＣＨＯＥ）は、入射光１００を、入射角（θ）を有するように進行光２００の角度で屈折させる。進行光２００は、透明基板（ＣＰ）の内部に伝播される。
【００５０】
進行光２００の入射角（θ）は、出光素子（ＶＨＯＥ）と低屈折率層（ＬＲ）の界面での全反射臨界角（ＴＶＨＯＥ＿ＬＲ）より大きい値を有することが望ましい。例えば、透明基板（ＣＰ）と出光素子（ＶＨＯＥ）の屈折率が１．５であり、低屈折率層（ＬＲ）の屈折率が１．４である場合には、出光素子（ＶＨＯＥ）と低屈折率層（ＬＲ）の界面での全反射臨界角（ＴＶＨＯＥ＿ＬＲ）は、約６９度で計算される。したがって、入射角（θ）は、６９度より大きな値を有することが望ましい。例えば、入射角（θ）は７０°乃至７５°の内、いずれか１つの値を有するように設定することができる。
【００５１】
透明基板（ＣＰ）の前面は、空気層（air）と接触しているので、進行光２００は、透明基板（ＣＰ）の前面でおいてもまた全反射される。これは、透明基板（ＣＰ）と空気層（ＡＩＲ）の界面での全反射臨界角（ＴＣＰ＿ＡＩＲ）は、約４１．４度であるからである。つまり、入射角（θ）が出光素子（ＶＨＯＥ）と低屈折率層（ＬＲ）の界面での全反射臨界角（ＴＶＨＯＥ＿ＬＲ）より大きい値を有すると、これは常に透明基板（ＣＰ）と空気層（ＡＩＲ）の界面での全反射臨界角（ＴＣＰ＿ＡＩＲ）より大きい値である。
【００５２】
出光素子（ＶＨＯＥ）は進行光２００の一定の光量を反射角（α）を有する出射光３００に転換させて、透明基板（ＣＰ）の内部に戻し送る。出射光３００は、透明基板（ＣＰ）の前面（または上面）に接触された指紋（ＩＭ）のパターンを認知するための光である。出射光３００は、透明基板（ＣＰ）の表面上に指紋（ＩＭ）がない場合に透明基板（ＣＰ）の前面で全反射されて指向性光源装置（ＳＬＳ）の下に配置された指紋センサ（ＩＳＳ）に電波しなければならない。出射光３００は、透明基板（ＣＰ）の前面で全反射された後、検出光４００として指向性光源装置（ＳＬＳ）の下に伝播される。
【００５３】
図３に示すように指向性光源装置（ＳＬＳ）の下に表示パネル（ＤＰＮＬ）が配置されることができる。指紋センサ（ＩＳＳ）は、表示パネル（ＤＰＮＬ）の背面に所定角度で傾斜に取り付けられることができる。所定の角度は周辺部品の配置状態を考慮して適宜設定されることができる。指紋センサ（ＩＳＳ）は、表示パネル（ＤＰＮＬ）を介して入射された光を電気的な信号に変換して、透明基板（ＣＰ）上の指紋パターンのイメージを出力する。指紋センサ（ＩＳＳ）のピクセルアレイは、フォトセンサピクセルを含む。フォトセンサピクセルは、フォトダイオードまたはフォトトランジスタのような光検出素子を含む。指紋センサ（ＩＳＳ）は、光学接着剤（ＯＣＡ）、減圧接着剤（Pressure sensitive adhesive、ＰＳＡ）などの接着剤で表示パネル（ＤＰＮＬ）に付着されることがあるが、これに限定されない。
【００５４】
入射光１００は、入光素子（ＣＨＯＥ）によって進行光２００に変換される。進行光２００は、長さ方向の軸であるＸ軸と幅方向軸であるＹ軸からなる水平平面であるＸＹ平面においては、拡散角（φ）を有するように変換される。また、長さ方向の軸であるＸと厚み方向の軸であるＺ軸からなる垂直平面であるＸＺ平面においては、元の視準された状態を維持する。
【００５５】
拡散角（φ）は、入射点（ＩＰ）で入光素子（ＣＨＯＥ）と対向する透明基板（ＣＰ）の他側辺の２つのエンドポイントをそれぞれ接続する２つの線分がなす内側の角度と同じか、それより大きいことが望ましい。この場合、進行光２００は、拡散角（φ）を有する三角形の形状で拡散されながら、透明基板（ＣＰ）内で伝播される。出射光３００もまた進行光２００と同じ範囲に渡って提供される。その結果、指紋センシング領域は、入射点（ＩＰ）から拡散角（φ）に広がる三角形領域内で選択されることができる。図４において斜線を引いた円形で表示した部分が指紋センシング領域（ＳＡ）で指定されることがあるが、これに限定されない。
【００５６】
表示パネル（ＤＰＮＬ）の中央部、もしくは入光素子（ＣＨＯＥ）と対向する上端辺の一部に指紋センシング領域（ＳＡ）を設定する場合には、指紋センシング領域（ＳＡ）で出射光３００の光量が最大値を有するように設計することが望ましい。そのために、出光素子（ＶＨＯＥ）の光効率がセンシング領域（ＳＡ）に対応する部分で最大値を有し、他の部分では、最小値、あるいは「０」に近い値を有するように位置に応じた関数関係に設計することができる。
【００５７】
透明基板（ＣＰ）上に指紋（ＩＭ）が接触されると、指紋の隆線（Ridge、Ｒ）と谷（Valley、Ｖ）の中から谷位置の透明基板（ＣＰ）の前面から光が反射され、その光は、出光素子（ＶＨＯＥ）と低屈折率層（ＬＲ）を通過して表示パネル（ＤＰＮＬ）の方向に進行するので、指紋センサ（ＩＳＳ）に到達することができる。透明基板（ＣＰ）と接触された指紋の隆線（Ｒ）で、光は皮膚を介して外部に伝播されるため、指紋センサ（ＩＳＳ）に達することができない。
【００５８】
指紋センサ（ＩＳＳ）は、指紋（ＩＭ）から反射された光を電気的な信号に変換して、指紋のパターンを検出する。指紋センサ（ＩＳＳ）は、フォトセンサピクセルのそれぞれから出力された電圧を増幅してデジタルデータに変換する。指紋センサ（ＩＳＳ）で、指紋（ＩＭ）の隆線（Ｒ）は、指紋センサ（ＩＳＳ）でホワイト階調（white gray level）のデータに変換され、指紋（ＩＭ）の谷（Ｖ）は、指紋センサ（ＩＳＳ）でブラック階調（black gray level）のデータに変換することができる。これと逆に、指紋の隆線（Ｒ）は、指紋センサ（ＩＳＳ）でブラック階調のデータに変換され、指紋の谷（Ｖ）は、指紋センサ（ＩＳＳ）でホワイト階調のデータに変換することができる。示さない指紋プロセッサは、あらかじめ設定された指紋認証アルゴリズムを実行して、指紋センサ（ＩＳＳ）によってリアルタイム感知された指紋パターンデータを予め貯蔵されたユーザの指紋パターンと比較して指紋を認証する。
【００５９】
指紋センサ（ＩＳＳ）の受光面が指紋センシング領域（ＳＡ）を向くように指紋センサ（ＩＳＳ）が配置される。本発明の表示装置は、ユーザが指紋センシング領域（ＳＡ）の位置を容易に知ることができるよう、指紋認識が必要なときに、画面（ＡＡ）上にその位置を指示するイメージを表示することができる。
【００６０】
出光素子（ＶＨＯＥ）と低屈折率層（ＬＲ）は、表示パネル（ＤＰＮＬ）上に配置される。低屈折率層（ＬＲ）は、表示パネル（ＤＰＮＬ）上に光学接着剤（Optical clear adhesive、ＯＣＡ）で接着することができる。指紋センサ（ＩＳＳ）のピクセルは、指向性光源装置（ＳＬＳ）の透明基板（ＣＰ）、出光素子（ＶＨＯＥ）及び低屈折率層（ＬＲ）と対向する。
【００６１】
本発明の他の実施形態は、図６に示すように表示パネル（ＤＰＮＬ）のピクセルを指紋センシング用光源として利用することができる。この実施形態は、前述した指向性光源装置（ＳＬＳ）せずに表示パネル（ＤＰＮＬ）と一体化された指紋センサを実現する。
【００６２】
図６を参照すると、表示パネル（ＤＰＮＬ）の前面に透明基板（ＣＰ）が覆われてなることができる。ユーザの指紋は表示パネル（ＤＰＮＬ）の画面（ＡＡ）上で透明基板（ＣＰ）に接触することができる。
【００６３】
表示パネル（ＤＰＮＬ）のピクセルアレイは、複数のデータラインと、データラインと交差される複数のゲートライン、及びマトリックスの形態に配置されるディスプレイピクセル（ＰＩＸ）を含む。ディスプレイピクセルの（ＰＩＸ）のそれぞれは、カラー実現のため赤色サブピクセル、緑色サブピクセル、青色サブピクセルに分割されることができ、また、白色サブピクセルをさらに含むことができる。サブピクセルの各々は、ＯＬＥＤのような発光素子を含むことができる。
【００６４】
指紋センサ（ＩＳＳ）は、表示パネル（ＤＰＮＬ）の画面（ＡＡ）上で指紋センシング領域（ＳＡ）に対向するように指紋センシング領域（ＳＡ）と重畳される位置で表示パネル（ＤＰＮＬ）の背面に取り付けられる。表示パネル（ＤＰＮＬ）の基板背面にフォームパッド（Foam pad）と金属層が接着されることができる。指紋センサ（ＩＳＳ）の光受信効率を高め、表示装置の厚さを減らすために、指紋センサ（ＩＳＳ）は、フォームパッドと金属層のホール（hole）によって露出された表示パネル（ＤＰＮＬ）の背面に直接接着することができる。
【００６５】
指紋認識が必要なイベントが発生するとき、指紋センシング領域（ＳＡ）のピクセル（ＰＩＸ）が発光される。このピクセル（ＰＩＸ）からの光が透明基板（ＣＰ）に接触された指紋（ＩＭ）の隆線（Ｒ）から反射されて、指紋センサ（ＩＳＳ）のフォトセンサピクセルに受光されるものの、指紋の谷（Ｖ）からの光が通過され、ほぼ反射されない。指紋センサ（ＩＳＳ）のフォトセンサピクセルの各々は、光を電気的な信号に変換するフォトセンサを利用して、指紋の谷（Ｖ）から反射された光を電圧に変換し、その電圧を増幅してデジタルデータに変換する。指紋プロセッサは、あらかじめ設定された指紋認証アルゴリズムを実行して、指紋センサ（ＩＳＳ）によってリアルタイム感知された指紋パターンデータを予め貯蔵されたユーザの指紋パターンと比較して指紋を認証する。
【００６６】
図５及び図６に示された表示パネルと指紋センサは、モバイル情報端末に図７または図８のような構造で適用することができる。
【００６７】
図７を参照すると、本発明のモバイル情報端末は、画面（ＡＡ）上に映像を表示する表示パネル（ＤＰＮＬ）、表示パネル（ＤＰＮＬ）に取り付けられた指紋センサ（ＩＳＳ）、及び表示パネル（ＤＰＮＬ）を駆動するドライブＩＣ（Integrated Circuit）２５を備える。表示パネル（ＤＰＮＬ）上に透明基板（ＣＰ）が配置される。
【００６８】
ユーザの指紋は、透明基板（ＣＰ）の前面に接触されることができる。指紋センサ（ＩＳＳ）は、表示パネル（ＤＰＮＬ）と結合されて表示領域上の指紋から反射された光を感知する。指紋から反射された光は、表示パネル（ＤＰＰ）を通過して、指紋センサ（ＩＳＳ）に入射される。指紋センサ（ＩＳＳ）は、表示パネル（ＤＰＮＬ）を間に置いて指紋接触面の反対面に配置されて指紋から反射された光を検出し、指紋パターンのイメージを出力する。したがって、表示パネル（ＤＰＮＬ）を間に置いて指紋接触と指紋パターンの検出が互いに反対の面で行われる。
【００６９】
表示パネル（ＤＰＮＬ）は、プラスチックＯＬＥＤ表示装置のようなフレキシブル表示装置（Flexible display device）のフレキシブル表示パネルで有り得るが、これに限定されない。プラスチックＯＬＥＤ表示装置の場合、表示パネル（ＤＰＮＬ）はバックプレート（back plate、１９）、バックプレート１９上に接着された有機薄膜フィルム１７、有機薄膜フィルム１７上に形成された表示領域１６、表示領域１６上に配置されたタッチセンサアレイ１５、及びタッチセンサアレイ１５上に接着された偏光フィルム１４を含む。表示領域１６は、映像を表示するピクセルアレイを含む。
【００７０】
偏光フィルム１４は、表示パネル（ＤＰＮＬ）上で、外部光の反射を遮断して、野外視認性を改善する。偏光フィルム１４は、円偏光子（またはλ／４板）を含むことができる。偏光フィルム１４は、接着剤１３例えば、光学接着剤（Optical clear adhesive、ＯＣＡ）で透明基板（ＣＰ）上に接着される。
【００７１】
バックプレート１９は、ＰＥＴ（Polyethylene terephthalate）基板で有り得るが、これに限定されない。バックプレート１９は、表示領域１６が、湿度に露出されないように透湿を遮断し、表示領域１６を支持する。有機薄膜フィルム１７は、薄いＰＩ（Polyimide）フィルム基板で有り得る。有機薄膜フィルム１７上に示さない絶縁物質で多層のバッファ膜が形成されることができる。有機薄膜フィルム１７上に表示領域１６とタッチセンサアレイ１５に印加される電源や信号を供給するための配線が形成されることができる。
【００７２】
表示領域１６は、データライン、データラインと交差するゲートライン、マトリックスタイプで配置されたピクセルを含み入力映像を再現する画面を実現する。ピクセルの各々は、発光素子を含む。一例として、ピクセルのそれぞれは、ＯＬＥＤと、そのＯＬＥＤの駆動回路を含むことができる。表示領域１６のデータラインは、ドライブＩＣ２５に接続されて、ドライブＩＣ２５からのデータ信号の供給を受ける。タッチセンサアレイ１５は、タッチセンサ駆動部によって駆動され、タッチ入力を感知し、タッチ入力のそれぞれの座標と識別コード（ＩＤ）をホストシステムに伝送する。
【００７３】
指紋センサ（ＩＳＳ）は、第１可撓性回路基板（ＦＰＣＢ１）上に実装される。このような指紋センサ（ＩＳＳ）は、表示領域１６の下に配置されているので、表示パネルの構造を変更せずに表示装置のベゼル（bezel）サイズに影響を与えずに、指紋パターンを感知することができる。第１及び第２可撓性回路基板（ＦＰＣＢ１、ＦＰＣＢ２）それぞれはＦＰＣＢ（Flexible Printed Circuit Board）、ＦＦＣ（Flexible flat cable）、ＦＰＣ（flexible printed circuit）の内、いずれか１つで選択することができる。
【００７４】
ドライブＩＣ２５は、第２可撓性回路基板（ＦＰＣＢ２）上に実装されることができる。ドライブＩＣ２５は、モバイル情報端末で表示パネル（ＤＰＮＬ）のデータラインにデータ信号を供給するデータ駆動部、表示パネル（ＤＰＮＬ）のゲートライン（またはスキャンライン）にゲート信号（またはスキャン信号）を供給するゲート駆動部、及びデータ駆動部とゲート駆動部の動作タイミングを制御するタイミング制御部を含む。このドライブＩＣ２５は、ホストシステムから受信された入力イメージのデータを表示パネル（ＤＰＮＬ）のピクセルに書き込む。ホストシステムは、第１可撓性回路基板（ＦＰＣＢ１）を介して指紋センサ（ＩＳＳ）と接続され、第２可撓性回路基板（ＦＰＣＢ２）を介して表示パネル駆動回路に接続される。ホストシステムは、モバイル情報端末でＡＰ（Application Processor）で有り得るが、これに限定されない。
【００７５】
表示パネル（ＤＰＮＬ）のバックプレート１９にフォームパッド（Foam pad）２０と金属層２１が積層されることができる。フォームパッド２０は、発泡樹脂（foamed resin）で製作され、振動や衝撃を吸収する。金属層２１は、電磁波（electro-magnetic interference、ＥＭＩ）を遮蔽する金属、例えば、Ｃｕ層である。
【００７６】
指紋センサ（ＩＳＳ）がバックプレート１９に接着されるようにフォームパッド２０と金属層２１にバックプレート１９を露出するホール（hole）３０が形成される。指紋センサ（ＩＳＳ）は、ホール３０内に配置される。指紋センサ（ＩＳＳ）の光受信部は、接着剤２２でバックプレート１９に接着される。接着剤２２は、光学接着剤（ＯＣＡ）、減圧接着剤（Pressure sensitive adhesive、ＰＳＡ）などの接着剤で選択されることができる。ミッドフレーム（mid-frame、２７）は、指紋センサ（ＩＳＳ）が挿入されるホール（hole）を備えることができる。
【００７７】
フォームパッド２０と金属層２１に形成されたホール３０内に指紋センサ（ＩＳＳ）を埋め込むため、透明基板（ＣＰ）上の指紋と指紋センサ（ＩＳＳ）との間の距離を減らすことができる。指紋センサ（ＩＳＳ）の埋め込み構造は、指紋センサ（ＩＳＳ）の光受信効率を高め、指紋センシング性能を向上させることができる。
【００７８】
ミッドフレーム２７は、表示パネル（ＤＰＮＬ）、指紋センサ（ＩＳＳ）、ドライブＩＣ２５などを収容する。ミッドフレーム２７の側壁上端は、両面テープ２８で、透明基板（ＣＰ）に接着することができる。透明基板（ＣＰ）には、デコフィルム（Deco．Film）１２が接着されることができる。デコフィルム１２に絵、文字などが印刷されることができる。有機薄膜フィルム１７の一側は、表示パネルの背面側に曲げられ、第２可撓性回路基板（ＦＰＣＢ２）の一端に接続される。マンドレル（Mandrel）１８は、バックプレート１９とフォームパッド２０の側面に接着されて、有機薄膜フィルム１７の曲げ部を支持（support）する。
【００７９】
表示パネル（ＤＰＮＬ）は、ガラス基板上に形成されるＯＬＥＤ表示パネルで実現することができる。この場合、バックプレート１９と、有機薄膜フィルム１７は、一つのガラス基板に置き換えられる。
【００８０】
図８の例において、指紋センサ（ＩＳＳ）がフォームパッド２０に接着されることを除外すれば、図７に示された実施形態と実質的に同一である。金属層２１に指紋センサ（ＩＳＳ）が挿入されるホール（hole）が用意される。フォームパッド２０は、指紋センサ（ＩＳＳ）が挿入されるホールがない。この実施形態において、フォームパッド２０は、指紋センサ（ＩＳＳ）に受光される光を吸収しないように透明度の高い材料として使用されることが望ましい。
【００８１】
表示パネル（ＤＰＮＬ）のピクセルアレイと指紋センサ（ＩＳＳ）のピクセルアレイのそれぞれは、一定の間隔を有する配線を含む。したがって、表示パネル（ＤＰＮＬ）と指紋センサ（ＩＳＳ）が重畳されると周期的な模様が重畳されてモアレ干渉が見えることがある。一例として、図９Ａに示すように表示パネル（ＤＰＮＬ）について指紋センサ（ＩＳＳ）を９０°で付着すると、指紋センサ（ＩＳＳ）単独では見えなかったモアレ干渉が表示パネル（ＤＰＮＬ）との干渉により図９Ｂに示されたストライプの形態でモアレ干渉が視認されることができる。指紋センサ（ＩＳＳ）から出力される指紋パターンのイメージにも図９Ｂのようなモアレ干渉が加われば、指紋のパターンを識別することが難しいため、指紋認識率が低下する。
【００８２】
図９Ａにおいて「ＲＥＦ」は表示パネル（ＩＳＳ）で長軸（Ｘ）と並行する仮想の付着基準線（ＲＥＦ）である。「Ａｉｓｓ」は指紋センサ（ＩＳＳ）の中心と第１可撓性回路基板（ＦＰＣＢ１）の幅（Ｗ）方向の中心を通って、付着基準線（ＲＥＦ）と交差する仮想のセンサ付着方向線である。第１可撓性回路基板（ＦＰＣＢ１）の一側端子は、指紋センサ（ＩＳＳ）の端子に接続され、第１可撓性回路基板（ＦＰＣＢ１）の他側端子は、図面で省略されたホストシステムの端子に接続される。指紋センサ（ＩＳＳ）は、第１可撓性回路基板（ＦＰＣＢ１）を介してホストシステムに接続される。第１可撓性回路基板（ＦＰＣＢ１）はＦＰＣＢ（Flexible Printed Circuit Board）、ＦＦＣ（Flexible flat cable）、ＦＰＣ（flexible printed circuit）など指紋センサ（ＩＳＳ）をホストシステムと電気的に接続する回路部品である。第１可撓性回路基板（ＦＰＣＢ１）の図面符号が「ＦＰＣＢ」であるが、第１可撓性回路基板（ＦＰＣＢ１）はＦＰＣＢで限定されない。
【００８３】
本発明は、表示パネル（ＤＰＮＬ）の指紋センサ（ＩＳＳ）の所定の取り付け角度、例えば２０°〜４５°の間の角度に設定してモアレ干渉を防止する。取り付け角度は表示パネル（ＤＰＮＬ）が０°のとき、すなわち、付着基準線（ＲＥＦ）が０°のとき、表示パネル（ＤＰＮＬ）の指紋センサ（ＩＳＳ）の角度を意味する。付着基準線（ＲＥＦ）とセンサ付方向線（Ａｉｓｓ）が一致したとき取り付け角度は０°である。取り付け角度は付着基準線（ＲＥＦ）とセンサ付方向線（Ａｉｓｓ）との間の角度で測定することができる。
【００８４】
図１０Ａは、表示パネル（ＤＰＮＬ）の指紋センサ（ＩＳＳ）の取り付け角度が４５°である例を示して図である。図１０Ｂは取り付け角度が４５°のとき、指紋センサの出力イメージである。図１１Ａは表示パネル（ＤＰＮＬ）の指紋センサ（ＩＳＳ）の取り付け角度が２０°である例を示して図である。図１１Ｂは取り付け角度が２０°のとき、指紋センサの出力イメージである。
【００８５】
図１０Ａ〜図１１Ｂを参照すると、表示パネル（ＤＰＮＬ）の指紋センサ（ＩＳＳ）の取り付け角度が２０°以上４５°以下の角度であるとき、指紋センサ（ＩＳＳ）からモアレ干渉のないイメージを得ることができる。表示パネル（ＤＰＮＬ）の指紋センサ（ＩＳＳ）の取り付け角度が４５°のとき、モアレ干渉がない最も質の高いイメージを得ることができる。
【００８６】
表示パネル（ＤＰＮＬ）の指紋センサ（ＩＳＳ）の取り付け角度が４５°のとき、その角度が２０°のときより指紋センサ（ＩＳＳＳ）と第１可撓性回路基板（ＦＰＣＢ１）が占有する短縮（Ｙ）方向の長さがさらに長い。したがって、表示パネル（ＤＰＮＬ）の短縮方向の長さを減らす必要があるモバイル情報端末の場合、表示パネル（ＤＰＮＬ）の指紋センサ（ＩＳＳ）の取り付け角度を２０°または２０°と近く絞り込むことが望ましい。
【００８７】
図１２は、指紋センサの構造を簡略に示して平面図である。図１３Ａ及び図１３Ｂは、第１可撓性回路基板（ＦＰＣＢ１）の構造を示す平面図である。
【００８８】
図１２〜図１３Ｂを参照すると、指紋センサ（ＩＳＳ）は、フォトセンサピクセルアレイ２３１が形成された半導体ダイ（die）２３２と、半導体ダイ２３２を密封するモールド（mold）２３３を含みから、センサパッケージ形態で実現される。半導体ダイ２３２上にはフォトセンサピクセルアレイ２３１と、第１可撓性回路基板（ＦＰＣＢ１）の端子を接続する金属配線が形成される。
【００８９】
第１可撓性回路基板（ＦＰＣＢ１）は指紋センサ（ＩＳＳ）が実装されるセンサ実装部２４１と、センサ実装部２４１を図１４及び図１５示されたメインボードに接続するテール部（tail portion）２４２を含む。センサ実装部２４１は、方形の形で製作されることができるが、これに限定されない。テール部２４２の幅は、センサ実装部２４１の幅より小さい。テール部２４２は、センサ実装部２４１の一辺に接続され、または図１９Ａ及び図１９Ｂに示すように、センサ実装部２４１の２つの辺に接続されることができる。センサ実装部２４１とテール部２４２は、指紋センサ（ＩＳＳ）とメインボードを接続する配線を含む。テール部２４２の先端は、メインボードのコネクタに接続される端子を含む。
【００９０】
テール部２４２は、図１３Ａに示すように直線状に裁断され、または図１３Ｂに示すように、所定角度で曲がった形に裁断することができる。テール部２４２が所定角度で曲がるときテール部２４２は、センサ実装部２４１に近い第１テール部（２４２ａ）と、第１テール部（２４２ａ）に対して所定角度で曲がってメインボードに接続される第２テール部（２４２ｂ）を含む。テール部２４２は周辺部品の配置を考慮して多様な形態で曲がるように予め設定された任意の角度で互いに接続されたＮ（Ｎ葉２以上の正の整数)個のサブテール部を含むことができる。
【００９１】
図１４及び図１５は、本発明の実施形態に係るモバイル情報端末を概略的に示す。図１４及び図１５でフルタッチスクリーン（Full touch screen）の構造のモバイル情報端末を例示しているが、本発明はこれに限定されないことに注意しなければならない。
【００９２】
図１４及び図１５を参照すると、本発明のモバイル端末は、表示パネル（ＤＰＮＬ）、フロントカバー（front cover、１０１）、バックカバー（back cover、１０３）、ミッドフレーム２７、メインボード１０４、バッテリー１０５などを含む。ここで、「カバー」は、ケース（case）、ハウジング（housing）で表現されることができる。
【００９３】
表示パネル（ＤＰＮＬ）の前面は透明基板（ＣＰ）によって覆われるように構成することができる。透明基板（ＣＰ）は、強化ガラスで実現されることができる。フロントカバー１０１は、表示パネル（ＤＰＮＬ）と透明基板（ＣＰ）の縁を覆う。モバイル情報端末の前面に前面カメラと各種センサが配置されることができる。モバイル端末の背面には、リアカメラと各種センサが配置されることができる。センサは、モバイル情報端末に適用可能なセンサ、例えば、近接センサ、ジャイロセンサ、地磁気センサ、モーションセンサ、照度センサ、ＲＧＢセンサ、ホールセンサ（Hall sensor）、温度／湿度センサ、心拍数センサ、指紋認識センサなど様々なセンサを含む。
【００９４】
フロントカバー１０１とバックカバー１０３は、Ａ／Ｖ（Audio／Video）入力部、ユーザ入力部、スピーカー、マイクなどが設置される。Ａ／Ｖ入力部、ユーザ入力部、スピーカー、及びマイクはメインボード１０４に接続される。
【００９５】
フロントカバー１０１とバックカバー１０３との間の空間に表示パネル（ＤＰＮＬ）、ミッドフレーム２７、メインボード１０４、バッテリー１０５などが配置される。ミッドフレーム２７は、表示パネル（ＤＰＮＬ）を支持し、表示パネル（ＤＰＮＬ）とメインボード１０４を空間的に分離する。表示パネル（ＤＰＮＬ）を駆動するためのドライブＩＣ２５に第２可撓性回路基板（ＦＰＣＢ２）が接続される。表示パネル（ＤＰＮＬ）の背面に指紋センサ（ＩＳＳ）と第１可撓性回路基板（ＦＰＣＢ１）が配置される。第１及び第２可撓性回路基板（ＦＰＣＢ１、ＦＢＣＢ２）は、メインボード１０４に接続される。
【００９６】
メインボード１０４は、可撓性回路基板（ＦＰＣＢ１、ＦＰＣＢ２）を介してドライブＩＣ２５と指紋センサ（ＩＳＳ）に接続され、図示されていない無線通信モジュール、近距離通信モジュール、移動通信モジュール、放送受信モジュール、Ａ／Ｕ入力部、ＧＰＳ（Global Position System）モジュール、電源回路などを含むことができる。メインボード１０４にユーザ入力部、スピーカー、マイク、バッテリー１０５などが接続される。電源回路は、バッテリー１０５の電圧からノイズを除去し、電圧を適切に調節して、メインボード１０４上に形成された回路、ドライブＩＣ２５と指紋センサ（ＩＳＳ）の駆動電源を発生する。モバイル情報端末において、メインボード１０４は、ホスト・システム、すなわち、ＡＰ（Application Processor）を含む。ＡＰはＭＩＰＩ（Mobile industry processor interface）を介して表示パネル（ＤＰＮＬ）を駆動するためのドライブＩＣ２５に映像データを伝送することができる。
【００９７】
メインボード１０４は、図１５及び図１６に示すように、バッテリー１０５と重畳（overlap）されないフィルム基板上に形成されることができるが、これに限定されない。モバイル情報端末の厚さを減らすために、バッテリー１０５は、図１６及び図１７に示すように、イメージセンサ（ＩＳＳ）が実装された第１可撓性回路基板（ＦＰＣＢ１）の少なくとも一部が定着される溝１０６が形成されることができる。
【００９８】
図１８Ａ〜図２１Ｂは、本発明の様々な実施形態に係る指紋センサと第１可撓性回路基板の配置方法を示す図である。
【００９９】
図１８Ａ及び図１８Ｂを参照すると、指紋センサ（ＩＳＳ）と第１可撓性回路基板（ＦＰＣＢ１）のセンサ実装部２４１の取り付け角度が２０°〜４５°で有り得る。このとき、付着基準線（ＲＥＦ）と並行する仮想の第２付着基準線（ＲＥＦ２）が０°であり、この第２付着基準線（ＲＥＦ２）について指紋センサ（ＩＳＳ）と第１可撓性回路基板（ＦＰＣＢ１）のセンサ実装部２４１の角度が２０°〜４５°である。第２付着基準線（ＲＥＦ２）は、前述した付着基準線（ＲＥＦ）と実質的に同じである。
【０１００】
第１可撓性回路基板（ＦＰＣＢ１）のテール部２４２は、センサ実装部２４１に接続されて第２付着基準線（ＲＥＦ２）に対して２０°〜４５°で延長された第１テール部（２４２ａ）と、第１テール部（２４２ａ）から１１０°〜１３５°の間の劣角で曲がった第２テール部（２４２ｂ）を含む。第２テール部（２４２ｂ）の長軸方向は、第２付着基準線（ＲＥＦ２）が０°のとき、第２付着基準線（ＲＥＦ２）について直交（つまり、９０°の角度の）する方向である。
【０１０１】
図１９Ａ及び図１９Ｂを参照すると、指紋センサ（ＩＳＳ）と第１可撓性回路基板（ＦＰＣＢ１）のセンサ実装部２４１の取り付け角度が２０°〜４５°で有り得る。このとき、付着基準線（ＲＥＦ）と並行する仮想の第２付着基準線（ＲＥＦ２）が０°であり、この第２付着基準線（ＲＥＦ２）について指紋センサ（ＩＳＳ）と第１可撓性回路基板（ＦＰＣＢ１）のセンサ実装部２４１の角度が２０°〜４５°である。
【０１０２】
第１可撓性回路基板（ＦＰＣＢ１）のテール部２４２は、センサ実装部２４１に接続されてセンサ実装部２４１から１１０°〜１３５°の間の劣角に曲がる。テール部２４２の長軸方向は、第２付着基準線（ＲＥＦ２）が０°のとき、第２付着基準線（ＲＥＦ２）に対して９０°の角度の方向である。
【０１０３】
図２０Ａ及び図２０Ｂを参照すると、指紋センサ（ＩＳＳ）の取り付け角度（θi）が２０°〜４５°で有り得る。第１可撓性回路基板（ＦＰＣＢ１）のセンサ実装部２４１の取り付け角度は、第２付着基準線（ＲＥＦ２）と並行する０°である。したがって、第１可撓性回路基板（ＦＰＣＢ１）のセンサ実装部２４１上で指紋センサ（ＩＳＳ）の取り付け角度（θi）が２０°〜４５°で有り得る。
【０１０４】
第１可撓性回路基板（ＦＰＣＢ１）のテール部２４２は、センサ実装部２４１に接続されて第２付着基準線（ＲＥＦ２）と並行する第１テール部（２４２ａ）と、第１テール部（２４２ａ）から９０°の劣角で曲がった第２テール部（２４２ｂ）を含む。第２テール部（２４２ｂ）の長軸方向は、第２付着基準線（ＲＥＦ２）に対して９０°の角度の方向である。センサ実装部２４１と、第１テール部（２４２ａ）との間の境界線（ＢＬ）は、第２付着基準線（ＲＥＦ２）に対して９０°の角度の仮想線である。指紋センサ（ＩＳＳ）は、境界線（ＢＬ）に対して２０°〜４５°の間の角度で第１可撓性回路基板（ＦＰＣＢ１）のセンサ実装部２４１上に傾斜するように実装されることができる。
【０１０５】
図２１Ａ及び図２１Ｂを参照すると、指紋センサ（ＩＳＳ）の取り付け角度（θi）が２０°〜４５°で有り得る。第１可撓性回路基板（ＦＰＣＢ１）のセンサ実装部から一側辺が第２付着基準線（ＲＥＦ２）と並行する０°である。したがって、第１可撓性回路基板（ＦＰＣＢ１）のセンサ実装部２４１上で指紋センサ（ＩＳＳ）の取り付け角度（θi）が２０°〜４５°で有り得る。
【０１０６】
第１可撓性回路基板（ＦＰＣＢ１）のテール部２４２は、センサ実装部２４１に接続されて第２付着基準線（ＲＥＦ２）に対して直角に延長される。テール部２４２の長軸方向は、第２付着基準線（ＲＥＦ２）に対して９０°の角度の方向である。センサ実装部２４１とテール部２４２との間の境界線（ＢＬ）は、第２付着基準線（ＲＥＦ２）に対して並行な（つまり、０°の）仮想線である。
【０１０７】
指紋センサ（ＩＳＳ）は、センサ実装部２４１に対して２０°〜４５°の間の角度でセンサ実装部２４１上に傾斜するように実装されることができる。
【０１０８】
図２２は、本発明の実施形態に係る表示パネルと指紋センサのピクセルアレイを概略的に示す図である。
【０１０９】
図２２に示すように、指紋センサ（ＩＳＳ）のフォトセンサピクセル（ＰＩＸ２）が不均一に配置されると、モアレ干渉を改善することができる。表示パネル（ＤＰＮＬ）のディスプレイピクセル（ＰＩＸ１）と指紋センサ（ＩＳＳ）のフォトセンサピクセル（ＰＩＸ２）が周期的に重畳されるときモアレ干渉が強く視認されることができる。指紋センサ（ＩＳＳ）のフォトセンサピクセル（ＰＩＸ２）が不均一に配置されると、指紋センサ（ＩＳＳ）のピクセルアレイで金属配線も、半導体ダイ上で不規則に形成される。その結果、表示パネル（ＤＰＮＬ）と指紋センサ（ＩＳＳ）のピクセルアレイが重畳されるとき、周期性がなくなるため、モアレ干渉が視認されない。この実施形態は、前述した実施形態と組み合わせることができる。
【０１１０】
前述したように、本発明は、表示パネルにおいて指紋が接触される反対面で指紋パターンを感知して映像が表示される画面上で指紋を感知することができる。本発明は、表示パネルの指紋センサの取り付け角度を最適化してモアレ干渉を防止することができる。
【０１１１】
本発明は、金属層とフォームパッドにホールを形成し、そのホール内に指紋センサを配置することで、指紋が接触される表示パネルを覆う透明基板と指紋センサの間に光の経路を確保して表示装置をスリム化することができる。
【０１１２】
以上説明した内容を通じて、当業者であれば本発明の技術思想を逸脱しない範囲で様々な変更及び修正が可能であることが分かる。したがって、本発明の技術的範囲は、明細書の詳細な説明に記載された内容に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって定めるべきである。
【符号の説明】
【０１１３】
ＤＰＮＬ：表示パネル
ＡＡ：表示パネルの画面
ＩＳＳ：指紋センサＲＥＦ
ＲＥＦ２：付着基準線
Ａｉｓｓ：センサ付方向線
ＦＰＣＢ１、ＦＰＣＢ２：可撓性回路基板
２４１：センサ実装部
２４２、２４２ａ、２４２ｂ：テール部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【図２２】
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