JP2006178475A - 感知素子を内蔵した表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像データ信号と感知信号のカップリングを相対的に減らすことができ、外部環境の変化に影響をあまり受けずに高解像度を実現することができる表示装置を提供する。
【解決手段】本発明は、感知素子を内蔵した表示装置に関し、この表示装置は第１及び第２表示領域を有する表示板を含み、この表示板は、第１表示領域に位置する複数の第１画素、第２表示領域に位置する複数の第２画素、そして第２表示領域に位置し、使用者の接触によって外部光を受けて光量に基づいた感知信号を出力する複数の光感知部を含む。本発明によれば、第１表示領域と第２表示領域を分離し、第２表示領域に光感知部を形成することによって、画像データ信号と感知信号のカップリングを相対的に減らすことができ、外部環境の変化に影響をあまり受けずに高解像度を実現することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は表示装置、特に感知素子を内蔵した表示装置に関するものである。

一般的な液晶表示装置（ＬＣＤ）は、画素電極及び共通電極が備えられた二つの表示板と、その間に入っている誘電率異方性を持つ液晶層を含む。画素電極は行列形態に配列されており、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などのスイッチング素子に連結されて一行ずつ順次にデータ電圧の印加を受ける。共通電極は、表示板全面にわたって形成されており、共通電圧の印加を受ける。画素電極、共通電極、及びその間の液晶層は回路的にみると、液晶キャパシタを構成している。液晶キャパシタは、これに連結されたスイッチング素子と共に画素を構成する基本単位となる。

このような液晶表示装置では、二つの電極に電圧を印加して液晶層に電界を生成し、この電界の強さを調節することで、液晶層を通過する光の透過率を調節して所望の画像を得る。

最近、このような液晶表示装置にセンサーを備えた製品が開発されている。センサーは、使用者の手またはタッチペンなど画面に触れるものが液晶表示装置の画面に接触すると、センサーの出力変化を液晶表示装置に提供する。液晶表示装置は、センサーの出力変化から接触の有無及び接触位置などの接触情報を判断して外部装置に伝送し、外部装置は接触情報に基づいた画像信号を液晶表示装置に伝送する。このようなセンサーは、液晶表示装置に別途のタッチパネルを付着して形成してもよいが、そのように形成された液晶表示装置は厚さ及び重量が増加し、精密な文字や絵を表現することが困難である。

したがって、上述のような問題を解決するために、薄膜トランジスタからなる光センサーを画素内部に形成して、接触位置を認識する技術が開発された。しかし、表示動作と感知動作を同時に行うと、画像データ信号（画像信号）と感知信号が互いに干渉を引き起こしてしまう。

また、光センサーは、輝度などの外部環境の変化に対して弱く、特に、暗い環境下では、画面に表示される画像によって感知信号が大きな影響を受け、また、感知信号自体が小さいために接触位置を判断することが難しい。

さらに、光センサーを表示領域に配置すれば、画素の解像度が低くなる。

そこで、本発明が解決しようとする技術的課題は、画像データ信号と感知信号の互いに干渉を引き起こすこと（カップリング）を相対的に減らすことができ、外部環境の変化による影響をあまり受けずに高解像度を実現することができる表示装置を提供することにある。

このような技術的課題を解決するための本発明の一つの実施例による表示装置は、第１表示領域及び第２表示領域を有する表示板を含み、前記表示板は、前記第１表示領域に位置する複数の第１表示部と、前記第２表示領域に位置する複数の第２表示部と、前記第２表示領域に位置する複数の接触感知部とを含む。

前記表示板は、前記第２表示領域に位置する複数の感知走査線と、前記第２表示領域に位置する複数の感知データ線をさらに含み、前記感知部は前記感知走査線及び前記感知データ線に連結されていてもよい。

前記表示板は、前記第１表示領域に位置する複数の第１画像走査線と、前記第２表示領域に位置する複数の第２画像走査線と、前記第１表示領域及び前記第２表示領域に位置する複数の第１画像データ線と、前記第２表示領域に位置する複数の第２画像データ線をさらに含み、前記第１表示部は前記第１画像データ線及び前記第１画像走査線に連結されており、前記第２表示部は前記第２画像データ線及び前記第２画像走査線に連結されていてもよい。

前記第２画像データ線は前記第１画像データ線から延びてもよい。

前記表示板は前記第１領域を有する第１表示板部と、前記第２領域を有して前記第１表示板部と分離されている第２表示板部とを含むことができる。

前記表示装置は、前記第１表示板部と前記第２表示板部を連結する連結部材をさらに含むことができ、前記連結部材は、前記第１表示板部と前記第２表示板部を電気的に連結する複数の信号線を含むことができる。前記連結部材は可撓性印刷回路フィルムからなってもよい。

前記第２表示領域の解像度と前記感知部の解像度は互いに異なってもよい。

前記第２表示領域の解像度は前記第１表示領域の解像度と異なることがあり、前記第２表示部の解像度が前記第１表示部の解像度より低いこともある。

前記感知部各々は前記第２表示部のうちの一つと共に一つの画素を構成することができる。

前記接触感知部は前記周辺光量に基づいた素子出力信号を生成する光感知部を含み、前記第２画像データ線は前記素子出力信号から始まった感知データ信号を伝達することができる。

前記光感知部は、入射光量に基づいた電流を生成する感知素子、そして前記感知素子に連結されていて、前記電流に基づいた前記素子出力信号を選択的に出力するスイッチング素子を含むことができる。前記光感知部は前記電流を充電するキャパシタをさらに含むことができる。

前記表示装置は画像信号を画像データ信号に変換して前記第１画像データ線及び第２画像データ線に印加する画像データ駆動部と、前記感知データ線から前記感知データ信号を受けて処理してデジタル感知データ信号を生成する感知信号処理部と、前記画像データ駆動部及び前記感知信号処理部を制御する信号制御部をさらに含むことができる。

前記画像データ駆動部、前記感知信号処理部及び前記信号制御部は一つのＩＣチップに集積できる。

前記表示装置は前記画像走査線に画像走査信号を印加する画像走査部、そして前記感知走査線に感知走査信号を印加する感知走査部をさらに含むことができる。

本発明によれば、主表示領域と副表示領域を分離し、副表示領域に光感知部を形成することによって、表示装置は画像データ信号と感知信号のカップリングを相対的に減らすことができ、外部環境の変化による影響をあまり受けずに高解像度を実現することができる。

添付した図面を参照して、本発明の実施例について、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。

図面は、多様な層及び領域を明確に表現するために、厚さを拡大して示した。明細書全体にわたって類似な部分については同一の参照符号を付けた。層、膜、領域、および板などの部分が、他の部分の“上”にあるとする時、これは他の部分の“直上”にある場合だけでなく、その中間に他の部分がある場合も含む。また、ある部分が他の部分の“直上”にあるとする時、その中間に他の部分がないことを意味する。

以下、本発明の実施例による感知素子を内蔵した表示装置について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施例による液晶表示装置のブロック図である。図２は、本発明の一実施例による液晶表示装置の主表示画素に対する等価回路図である。図３は、本発明の一実施例による液晶表示装置の副表示画素に対する等価回路図である。図４は本発明の一実施例による液晶表示装置の液晶表示板組立体の平面図である。

図１に示しているように、本発明の一実施例による液晶表示装置は、液晶表示板組立体３００と、液晶表示板組立板に連結された画像走査部４００、画像データ駆動部５００、感知走査部７００、感知信号処理部８００と、画像データ駆動部５００に連結された階調電圧生成部５５０と、これらを制御する信号制御部６００とを備える。

図１及び図４に示したように、液晶表示板組立体３００は第1表示領域（以下、「主表示領域」と称する）３１０、第２表示領域（以下、「副表示領域」と称する）３２０、およびこれらを囲む周辺領域３３０に分けられる。図２及び図４に示したように、液晶表示板組立体３００は、互いに対向する下部表示板１００と上部表示板２００、および二つの表示板１００と２００の間に入っている液晶層３を含む。上部表示板２００は、下部表示板１００より小さくて下部表示板１００の一部領域を露出し、この露出された領域にＩＣチップ（集積回路）９００が装着される。ＩＣチップ（複合ＩＣ）９００は回路部品４００、５００、５５０、６００、および７００のうちの少なくとも一つを含む。

等価回路でみると、液晶表示装置は、複数の表示信号線（Ｇ_１〜Ｇ_ｎ＋Ｎ、Ｄ_１〜Ｄ_ｍ）と、複数の感知信号線（Ｓ_１−Ｓ_Ｎ、Ｐ_１−Ｐ_Ｍ、Ｐｓｇ、Ｐｓｄ）と、複数の画素（ＰＸ１、ＰＸ２）とを含む。画素ＰＸ１（第１表示部）およびＰＸ２（第２表示部）は、表示信号線（Ｇ_１〜Ｇ_ｎ＋Ｎ、Ｄ_１〜Ｄ_ｍ）_、及び感知信号線（Ｓ_１〜Ｓ_Ｎ、Ｐ_１〜Ｐ_Ｍ、Ｐｓｇ、Ｐｓｄ）に連結されていて、ほぼ行列形態で配列されている。また、画素ＰＸ１は、主表示領域に位置し、画素ＰＸ２は副表示領域に位置している。

表示信号線は、画像走査信号を伝達する複数の画像走査線Ｇ_１〜Ｇ_ｎ＋Ｎと画像データ信号を伝達する画像データ線Ｄ_１〜Ｄ_ｍを含む。

感知信号線は、感知走査信号を伝達する複数の感知走査線Ｓ_１〜Ｓ_Ｎ、感知データ信号を伝達する複数の感知データ線Ｐ_１〜Ｐ_Ｍ、感知制御電圧を伝達する複数の制御電圧線Ｐｓｇ（図３参考）、および感知入力電圧を伝達する複数の入力電圧線Ｐｓｄ（図３参考）を含む。

画像走査線Ｇ_１〜Ｇ_ｎ＋Ｎ、及び感知走査線Ｓ_１〜Ｓ_Ｎは、ほぼ行方向に延びて（配置されて）いて互いにほとんど平行している（図１参照）。画像データ線Ｄ_１〜Ｄ_ｍは、ほぼ列方向に延びていて互いにほとんど平行している（図１参照）。

画像走査線Ｇ_１〜Ｇ_ｎ＋Ｎのうち一部、例えば第１番目〜ｎ番目の画像走査線Ｇ_１〜Ｇ_ｎが、主表示領域３１０に位置し、残りの画像走査線、つまり、（ｎ＋１）番目〜（ｎ＋Ｎ）番目の画像走査線Ｇ_ｎ＋１〜Ｇ_ｎ＋Ｎは副表示領域３２０に位置する。ここで、主表示領域３１０に位置する画像走査線Ｇ_１〜Ｇ_ｎは第1画像走査線、副表示領域３２０に位置する画像走査線Ｇ_ｎ＋１〜Ｇ_ｎ＋Ｎは第２画像走査線とする。

画像データ線Ｄ_１〜Ｄ_ｍのうち奇数番目の画像データ線Ｄ_２ｌ−１は、主表示領域３１０及び副表示領域３２０に位置するが、偶数番目の画像データ線Ｄ_２ｌは、主表示領域３１０にのみ位置する。しかし、副表示領域３２０に至る画像データ線Ｄ_１〜Ｄ_ｍの数と位置は、主表示領域３１０と副表示領域３２０の解像度によって変わり得る。感知信号線Ｓ_１〜Ｓ_Ｎ、Ｐ_１〜Ｐ_Ｍ、Ｐｓｇ、およびＰｓｄは副表示領域３２０に位置する。ここで、主表示領域３１０および副表示領域３２０に位置する奇数番目の画像データ線Ｄ_２ｌ−１は第1画像データ線、主表示領域３１０に位置する偶数版目の画像データ線Ｄ_２ｌは第２画像データ線とする。

画素は、図２に示したように、主表示領域３１０に位置する主表示画素ＰＸ１と、図３に示したように、副表示領域３２０に位置する副表示画素ＰＸ２とを含む。

図２に示しているように、各主表示画素ＰＸ１、例えば、ｉ番目行（ｉ＝１、２、・・・、ｎ）ｊ番目熱（ｊ＝１、２、・・・、ｍ）の画素は、画像走査線Ｇ_ｉと画像データ線Ｄ_ｊに連結されたスイッチング素子Ｑ、スイッチング素子Ｑに連結された液晶キャパシタＣｌｃ、及びストレージキャパシタＣｓｔを含む。ストレージキャパシタＣｓｔは必要に応じて省略できる。

薄膜トランジスタなどのスイッチング素子Ｑは下部表示板１００に備えられており、三端子素子として、その制御端子及び入力端子は、各々画像走査線Ｇ_１〜Ｇ_ｎ及び画像データ線Ｄ_１〜Ｄ_ｍに連結されており、出力端子は、液晶キャパシタＣｌｃ及びストレージキャパシタＣｓｔに連結されている。

液晶キャパシタＣｌｃは、下部表示板１００の画素電極１９０と上部表示板２００の共通電極２７０を二つの端子とし、二つの電極１９０、２７０の間の液晶層３は誘電体として機能する。画素電極１９０はスイッチング素子Ｑと連結されている。共通電極２７０は上部表示板２００の全面に形成されていて、共通電圧Ｖｃｏｍの印加を受ける。図２とは異なって、共通電極２７０が下部表示板１００に備えられる場合もあり、この時には二つの電極１９０、２７０のうち少なくとも一つを線状または棒状に作ることができる。

液晶キャパシタＣｌｃの補助的な役割を果たすストレージキャパシタＣｓｔは、下部表示板１００に備えられた別個の信号線（図示せず）と画素電極１９０が絶縁体を間に置いて重なって構成され、この別個の信号線には共通電圧Ｖ_ｃｏｍなどの決められた電圧が印加される。しかし、ストレージキャパシタＣｓｔは、画素電極１９０が絶縁体を媒介として直上の前段映像走査線と重なって構成されてもよい。

一方、色表示を実現するためには、各画素が三原色のうちの一つを固有に表示し（空間分割）、または各画素が時間によって交互に三原色を表示する（時間分割）。これら三原色の空間的、時間的な作用で所望の色相を認識させる。図２は、空間分割の一例であって、各画素が画素電極１９０に対応する領域に赤色、緑色、または青色の色フィルター２３０を備えることを示している。図２とは異なって、色フィルター２３０は下部表示板１００の画素電極１９０の上または下に形成してもよい。

液晶表示板組立体３００の二つの表示板１００および２００の少なくとも一つの外側面には、光を偏光させる偏光子（図示せず）が付着されている。

図３に示しているように、各副表示画素ＰＸ２、例えば、一対の表示信号線（Ｇ_ｎ＋ｋ、Ｄ_２ｌ−１）（ｋ＝１、２、・・・、Ｎ：ｌ＝１、２、・・・、Ｍ）及び一対の感知信号線Ｓ_ｋおよびＰ_ｌで定義される。各副表示画素ＰＸ２は、表示信号線Ｇ_ｎ＋ｋおよびＤ_２ｌ−１に連結された表示部ＤＣと、感知信号線Ｓ_ｋ、Ｐ_ｌ、Ｐｓｇ、およびＰｓｄとに連結された光感知部ＳＣを含む。しかし、副表示画素ＰＸ２のうち一部のみに光感知部ＳＣを含むことができる。つまり、光感知部ＳＣの密度は変わり得るために、感知走査線Ｓ_１〜Ｓ_Ｎと感知データ線Ｐ_１〜Ｐ_Ｍの数も変わり得る。光感知部ＳＣは、副表示領域に位置する感知部であり、周辺光量に基づいた素子出力信号を生成する。

表示部ＤＣは、画像走査線Ｇ_ｎ＋ｋ及び画像データ線Ｄ_２ｌ−１に連結されたスイッチング素子Ｑと、これに連結された液晶キャパシタＣｌｃ及びストレージキャパシタＣｓｔとを含む。表示部ＤＣの構造は、主表示画素のそれと実質的に同一であるので、これについての説明は省略する。

図３に示した光感知部ＳＣは、制御電圧線Ｐｓｇ及び入力電圧線Ｐｓｄに連結された感知素子Ｑｐと、感知走査線Ｓｋ、感知素子Ｑｐ及び感知データ線Ｐｌに連結されたスイッチング素子Ｑｓと、これらに連結された（以下、「感知キャパシタ」と称する）キャパシタＣｐとを含む。感知素子Ｑｐは入射光量に基づいた電流を生成し、スイッチング素子Ｑｓは生成された電流に基づいた素子出力信号を選択的に出力する。また、感知キャパシタは感知素子Ｑｐで生成された電流を充電する。

感知素子Ｑｐは、三端子素子で、その制御端子及び入力端子は各々制御電圧線Ｐｓｇ及び入力電圧線Ｐｓｄに連結されており、出力端子は感知キャパシタＣｐ及びスイッチング素子Ｑｓに連結されている。感知素子Ｑｐは光走査されると、電流を生成する光電物質を含み、その例として、非晶質シリコンもしくは多結晶シリコンを含む薄膜トランジスタがある。このような薄膜トランジスタは入射光によって電流を形成する。感知素子Ｑｐの制御端子に印加された感知制御電圧Ｐｓｇの大きさは、入射光がない時に感知素子Ｑｐが遮断状態を維持できるように十分に高いか低い。入力電圧Ｖｓｄによって、光電流が感知キャパシタＣｐ及びスイッチング素子Ｑｓ方向に流れ、キャパシタＣｐを充電する。

感知キャパシタＣｐは、感知素子Ｑｐの制御端子と出力端子の間に連結されており、感知素子Ｑｐからの出力によって電荷を蓄積して所定電圧を維持する。感知キャパシタＣｐは必要に応じて省略できる。

スイッチング素子Ｑｓもまた三端子素子で、その制御端子、出力端子、及び入力端子は各々感知走査線Ｓｋ、感知データ線Ｐｌ、及び感知素子Ｑｐに連結されている。スイッチング素子Ｑｓは、感知走査線Ｓｋにスイッチング素子Ｑｓを導通させる電圧が印加されれば、感知キャパシタＣｐに保存されている電圧または感知素子Ｑｐからの光電流を光感知信号Ｖｐとして当該感知データ線Ｐ_ｌに出力する。

スイッチング素子Ｑ、スイッチング素子Ｑｓ、及び感知素子Ｑｐは非晶質シリコンまたは多結晶シリコン薄膜トランジスタで形成される（含む）ことができる。

光感知部ＳＣは、接触体の影による光の輝度変化を感知し、接触があることを知らせる。

一方、光感知部ＳＣは副表示画素外側の別途の領域に配置してもよい。

液晶表示板組立体３００の外側面には、一つ以上の偏光子（図示せず）が備えられている。

再び図１を参照すれば、階調電圧生成部５５０は画素の透過率と関する二組の複数階調電圧を生成する。二組のうち一組は共通電圧Ｖ_ｃｏｍに対して正の値を有し、他の一組は負の値を有する。

画像走査部４００は、液晶表示板組立体３００の画像走査線Ｇ_１〜Ｇ_ｎ＋Ｎと連結されてゲートオン電圧Ｖｏｎとゲートオフ電圧Ｖｏｆｆの組合せからなる画像走査信号を画像走査線Ｇ_１〜Ｇ_ｎ＋Ｎに印加する。

画像データ駆動部５００は、液晶表示板組立体３００の画像データ線Ｄ_１〜Ｄ_ｍに連結されて、階調電圧生成部５５０からの階調電圧を選択し、データ信号として画素に印加する。

感知走査部７００は、液晶表示板組立体３００の感知走査線Ｓ_１〜Ｓ_Ｎに連結されて、ゲートオン電圧Ｖｏｎとゲートオフ電圧Ｖｏｆｆの組合せからなる感知走査信号を感知走査線Ｓ_１〜Ｓ_Ｎに印加する。

感知信号処理部８００は、液晶表示板組立体３００の感知データ線Ｐ_１〜Ｐ_Ｍに連結されて感知データ線Ｐ_１〜Ｐ_Ｍを通じて出力される感知データ信号Ｖｐを受信し増幅、フィルタリングなどの信号処理を行った後、アナログ−デジタル変換してデジタル感知信号ＤＳＮを出力する。感知データ線Ｐ_１〜Ｐ_Ｍが伝達する感知データ信号は電流信号であってもよく、この場合、感知信号処理部８００はアナログ−デジタル変換する前に電流信号を電圧信号に変換する。一つの感知データ線Ｐ_１〜Ｐ_Ｍが伝達する一つの感知データ信号は、一つのスイッチング素子Ｑｓから出る一つの素子の出力電流のみを含んでもよく、二つ以上のスイッチング素子Ｑｓから出る二つ以上の素子の出力電流を含んでもよい。

信号制御部６００は画像走査部４００、画像データ駆動部５００、感知走査部７００、および感知信号処理部８００などの動作を制御する。

画像走査部４００、画像データ駆動部５００、信号制御部６００、感知走査部７００、または感知信号処理部８００は、複数の駆動集積回路チップの形態で液晶表示板組立体３００上に直接装着され、または可撓性印刷回路膜（図示せず）上に装着されてＴＣＰ形態で液晶表示板組立体３００に付着できる。これとは異なって、画像走査部４００、画像データ駆動部５００、感知走査部７００、または感知信号処理部８００が液晶表示板組立体３００に集積されてもよい。

または画像走査部４００、画像データ駆動部５００、感知走査部７００、感知信号処理部８００、及び信号制御部６００はワンチップと呼ばれる一つのＩＣチップ９００に集積されてもよい。液晶表示装置を駆動する処理ユニット４００、５００、６００、７００、および８００をＩＣチップ９００に集積することによって実装面積を縮小することができ、消費電力も低減することができる。もちろん、必要に応じて各処理ユニットまたは各処理ユニットで使用される回路素子を単一チップ外部に置くこともできる。

以下では、このような液晶表示装置の表示動作及び感知動作についてより詳細に説明する。

信号制御部６００は、外部のグラフィック制御機（図示せず）から入力画像信号Ｒ、Ｇ、Ｂ、及びその表示を制御する入力制御信号、例えば、垂直同期信号Ｖ_ｓｙｎｃと水平同期信号Ｈ_ｓｙｎｃ、メインクロックＭＣＬＫ、データイネーブル信号ＤＥなどの信号の提供を受ける。信号制御部６００は入力画像信号Ｒ、Ｇ、Ｂと入力制御信号に基づいて、画像信号Ｒ、Ｇ、Ｂを液晶表示板組立体３００の動作条件に合わせて適切に処理し、画像走査制御信号ＣＯＮＴ１及び画像データ制御信号ＣＯＮＴ２などの信号を生成した後、画像走査制御信号ＣＯＮＴ１を画像走査部４００に出力し、画像データ制御信号ＣＯＮＴ２と処理した画像信号ＤＡＴは画像データ駆動部５００に出力する。また、信号制御部６００は入力制御信号に基づいて、感知走査制御信号ＣＯＮＴ３及び感知データ制御信号ＣＯＮＴ４を生成した後、感知走査制御信号ＣＯＮＴ３を感知走査部７００に出力し、感知データ制御信号ＣＯＮＴ４を感知信号処理部８００に出力する。

画像走査制御信号ＣＯＮＴ１は、ゲートオン電圧Ｖｏｎの走査開始を指示する走査開始信号ＳＴＶとゲートオン電圧Ｖｏｎの出力を制御する少なくとも一つのクロック信号などの信号を含む。画像走査制御信号ＣＯＮＴ１は、またゲートオン電圧Ｖｏｎの持続時間を限定する出力イネーブル信号ＯＥをさらに含むことができる。

画像データ制御信号ＣＯＮＴ２は、一つの画素行のデータ伝送を知らせる水平同期開始信号ＳＴＨと、画像データ線Ｄ_１〜Ｄ_ｍに当該データ電圧を印加することを命令するロード信号ＬＯＡＤ、共通電圧Ｖ_ｃｏｍに対するデータ電圧の極性（以下、「共通電圧に対するデータ電圧の極性」を略して「データ電圧の極性」と称する）を反転させる反転信号ＲＶＳ及びデータクロック信号ＨＣＬＫなどの信号を含む。

画像データ駆動部５００は、信号制御部６００からの画像データ制御信号ＣＯＮＴ２によって、一つの行の画素に対する画像データＤＡＴの入力を受けて当該データ電圧に変換した後、これを当該画像データ線Ｄ_１〜Ｄ_ｍに印加する。

画像走査部４００は、信号制御部６００からの画像走査制御信号ＣＯＮＴ１によってゲートオン電圧Ｖｏｎを画像走査線Ｇ_１〜Ｇ_ｎ＋Ｎに印加して、この画像走査線Ｇ_１〜Ｇ_ｎ＋Ｎに連結されたスイッチング素子Ｑを導通させ、その結果画像データ線Ｄ_１〜Ｄ_ｍに印加されたデータ電圧が導通したスイッチング素子Ｑを通じて当該画素に印加される。

画素に印加されたデータ電圧と共通電圧Ｖ_ｃｏｍとの電圧差は、液晶キャパシタＣｌｃの充電電圧、つまり、画素電圧として現れる。液晶分子は、画素電圧の大きさによってその配列が異なり、そのために液晶層３を通過する光の偏光が変化する。このような偏光の変化は表示板に付着された偏光子（図示せず）によって光透過率の変化として現れる。

１水平周期（１Ｈ：水平同期信号Ｈ_ｓｙｎｃ、データイネーブル信号ＤＥの一周期）が経過すれば、画像データ駆動部５００と画像走査部４００は、次行の画素に対して同一動作を繰り返す。このような方式で、一フレーム期間に全ての画像走査線Ｇ_１〜Ｇ_ｎ＋Ｎに対して、順次にゲートオン電圧Ｖｏｎを印加して、全ての画素にデータ電圧を印加する。

一つのフレームが終了すれば、次のフレームが始まり、各画素に印加されるデータ電圧の極性が直前フレームでの極性と逆になるように、画像データ駆動部５００に印加される反転信号ＲＶＳの状態が制御される（フレーム反転）。この時、一つのフレーム内でも反転信号ＲＶＳの特性によって、一つの画像データ線を通じて流れるデータ電圧の極性が変わったり（例えば、行反転、点（ドット）反転）、一つの画素行に印加されるデータ電圧の極性も互いに異なることがある（例えば、列反転、点（ドット）反転）。

感知走査部７００は、信号制御部６００からの感知走査制御信号ＣＯＮＴ３によって、ゲートオン電圧Ｖｏｎを感知走査線Ｓ_１〜Ｓ_Ｎに印加して、この感知走査線Ｓ_１〜Ｓ_Ｎに連結されたスイッチング素子Ｑｓを導通させ、その結果、光感知部ＳＣからの光感知信号Ｖｐが導通されたスイッチング素子Ｑｓを通じて当該感知データ線Ｐ_１〜Ｐ_Ｍに印加される。

感知信号処理部８００は、感知データ線Ｐ_１〜Ｐ_Ｍに印加された感知信号（感知データ信号）Ｖｐを適切な信号レベルに増幅及びフィルタリングし、標本を抽出して維持（保持）した後、直列信号に変換する。その後、感知信号処理部８００は、直列信号をデジタル感知データ信号ＤＳＮに変換して外部装置に出力する。外部装置は、このデジタル感知データ信号ＤＳＮに対して適切な演算処理を行うことで接触有無及び接触位置を確認し、これに基づいた画像信号を液晶表示装置に伝送する。

感知動作は、上述した表示動作と別途に行われ、互いに影響を受けない。一つの画素行に対する感知動作は、光感知部の解像度によって１水平周期または複数の水平周期ごとに行われる。また、感知動作はフレームごとで必ず行われる必要はなく、必要に応じて複数のフレームごとに１回ずつ感知動作が行われてもよい。

このように主表示領域及び副表示領域に分割されていて、副表示領域に光感知部が形成されている本発明の一実施例による液晶表示装置は、主表示領域３１０で表示動作のみを行って副表示領域３２０で表示動作と共に感知動作を行うので、多様な応用が可能である。副表示領域の解像度と感知部の解像度は互いに異なってもよい。

使用者は、副表示領域３２０を接触することによって、主表示領域３１０で所望の作業を行うことができる。例えば、コンピュータのマウス機能のように副表示領域３２０における使用者が行う接触によって、マウスポインターを主表示装置３１０に表示し移動及び選択させることができる。また、文字認識機能を行うこともできる。つまり、副表示領域３２０で使用者が文字を記入すれば、記入された文字を主表示画面３１０に表示させることができる。主表示領域３１０の表示画面における任意の位置を副表示領域３２０の表示画面に一対一に対応させることによって、タッチパッド機能を行うこともできる。また、指紋認識などのような分野においても容易に適用できる。

一方、副表示領域３２０に表示される画像パターンは、高解像度である必要はない。したがって、副表示領域３２０における画面の横及び縦解像度は、主表示領域３１０におけるそれより低いのが好ましく、一例として図１では副表示領域３２０の解像度を１／２として示した。

このように液晶表示装置を主表示領域３１０と副表示領域３２０に分ければ、主表示領域３１０には実際に表現しようとする画像を表示し、副表示領域３２０には、接触位置を抽出するのに必要な画像を表示することができる。また、副表示領域３２０にのみ光感知部をおけば、主表示領域３２０の解像度を高めることができ、表示動作と感知動作を共に行うことによって生じる画像データ信号と感知信号との間のカップリングを一定部分遮断して感知信号が歪曲されることを防止することができる。

副表示領域３２０に表示される画像は、主表示領域３１０に表示される任意の画像でなく既に決定されている画像であるので、このような画像による感知信号Ｖｐへの影響を予め勘案して感知信号Ｖｐから接触位置を判断することができる。また、副表示領域３２０に表示される画像を感知信号Ｖｐの大きさを増加させることができる画像にすると、さらに接触位置が判断しやすい。結局、本発明によれば、光感知部に与える外部環境変化を最少化にすることができるので、接触位置の判断を容易にすることができる。

さらに、感知信号の特性が向上するので、別途の接触センサーを置かずに、接触有無に対する判断を光感知部の感知信号に対するアルゴリズムのみで容易に行うことができる。

次に、本発明の他の実施例による液晶表示装置について図５を参照して詳細に説明する。

図５は本発明の他の実施例による液晶表示装置の液晶表示板組立体の概略図である。

図５に示しているように、本発明の他の実施例による液晶表示装置は、第1表示板部（以下、「主表示板部」と称する）３００Ｍ及び第２表示板部（以下、「副表示板部」と称する）３００Ｓと、これらを連結する連結部材６５０及びＩＣチップ９００とを含む。主表示板部および副表示板部は互いに分離されている。

主表示板部３００Ｍは、下部表示板１００Ｍ及び上部表示板２００Ｍを含み、主表示領域３４０と周辺領域３６０に分けられる。主表示領域３４０内には、前記実施例のように複数の画像走査線（図示せず）及び複数の画像データ線（図示せず）と、これらに連結されている主表示画素（図示せず）が配置されている。

副表示板部３００Ｓは、下部表示板１００Ｓ及び上部表示板２００Ｓを含み、表示領域３５０と周辺領域３７０に分けられる。副表示領域３５０内にも前記実施例と同様に複数の画像走査線（図示せず）及び複数の画像データ線（図示せず）と複数の感知走査線（図示せず）、複数の感知データ線（図示せず）、およびこれらに連結されている副表示画素（図示せず）が備えられている。副表示画素は、表示部と感知部を含む。すなわち、感知部各々は副表示画素のうちの一つと共に一つの画素を構成している。しかし、表示部と感知部は互いに独立的に存在することができる。

本実施例による液晶表示装置は、主表示板部３００Ｍと副表示板部３００Ｓに分けられていることを除けば、前記実施例と実質的に同一であるので、これについての詳細な説明は省略する。

ＩＣチップ９００は、主表示板部３００Ｍにおける下部表示板１００Ｍの露出された領域に実装されている。連結部材６５０は、各下部表示板１００Ｍ、１００Ｓの露出された領域に付着されている。連結部材６５０は、主表示板部３００Ｍと副表示板部３００Ｓを電気的に連結する複数の信号線（導電線）を備える可撓性印刷回路フィルム（ＦＰＣ）で構成される。ＩＣチップ９００は、連結部材６５０上に装着してもよい。

ＩＣチップ９００は、連結部材６５０を通じて主表示板部３００Ｍと副表示板部３００Ｓに制御信号とデータ信号などを出力し、副表示板部３００Ｓから感知データ信号を受信する。

このように本実施例によれば、主表示板部３００Ｍと副表示板部３００Ｓを分けて表示動作と感知動作を行うことで、主表示領域と副表示領域が空間的に分離されているフォルダー型携帯電話などにより効果的に液晶表示装置を利用することができる。

上述では、表示装置として、液晶表示装置を例えて説明したが、液晶表示装置（ＬＥＤ）に限定されず、本発明は有機発光表示装置（ＯＬＥＤ）及びプラズマ表示装置（ＰＤＰ）などの平板表示装置にも適用できる。

以上、本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の様々な変形及び改良形態もまた本発明の権利範囲に属する。

本発明の一実施例による液晶表示装置のブロック図である。 本発明の一実施例による液晶表示装置の主表示画素に対する等価回路図である。 本発明の一実施例による液晶表示装置の副表示画素に対する等価回路図である。 本発明の一実施例による液晶表示装置の液晶表示板組立体の平面図である。 本発明の他の実施例による液晶表示装置の液晶表示板組立体の概略図である。

符号の説明

３ 液晶層、
１００、１００Ｍ、１００Ｓ 下部表示板、
１９０ 画素電極、
２００、２００Ｍ、２００Ｓ 上部表示板、
２３０ 色フィルター、
２７０ 共通電極、
３００ 液晶表示板組立体、
３００Ｍ 主表示板部、
３００Ｓ 副表示板部、
３１０ 主表示領域、
３２０ 副表示領域、
３３０、３６０、３７０ 周辺領域、
３４０、３５０ 表示領域、
４００ 画像走査部、
５００ 画像データ駆動部、
６００ 信号制御部、
６５０ 連結部材
７００ 感知走査部、
８００ 感知信号処理部、
９００ ＩＣチップ、
ＣＯＮＴ１、ＣＯＮＴ２、ＣＯＮＴ３、ＣＯＮＴ４ 制御信号、
ＤＡＴ 出力画像信号、
ＤＥ データイネーブル信号、
Ｈｓｙｎｃ 水平同期信号、
Ｖｓｙｎｃ 垂直同期信号、
Ｒ、Ｇ、Ｂ 入力画像信号、
Ｖｃｏｍ 共通電圧、
Ｃｌｃ 液晶キャパシタ、
Ｃｐ 感知キャパシタ、
Ｃｓｔ ストレージキャパシタ、
Ｄ_１〜Ｄ_ｍ 画像データ線、
ＤＣ 表示部、
Ｇ_１〜Ｇ_ｎ＋Ｎ 画像走査線、
Ｐ_１〜Ｐ_Ｍ 感知データ線、
Ｐｓｄ 入力電圧線、
Ｐｓｇ 制御電圧線、
ＰＸ１、ＰＸ２ 画素、
Ｑ、Ｑｐ、Ｑｓ スイッチング素子、
ＳＣ 感知部、
Ｓ_１〜Ｓ_Ｎ 感知走査線。

Claims (18)

1. 第１表示領域及び第２表示領域を有する表示板を含み、
   前記表示板は、
   前記第１表示領域に位置する複数の第１表示部と、
   前記第２表示領域に位置する複数の第２表示部と、
   前記第２表示領域に位置する感知部と、
   を含む表示装置。
2. 前記表示板は、
   前記第２表示領域に位置する複数の感知走査線と、
   前記第２表示領域に位置する複数の感知データ線をさらに含み、
   前記感知部は前記感知走査線及び前記感知データ線に連結されている請求項１に記載の表示装置。
3. 前記表示板は、
   前記第１表示領域に位置する複数の第１画像走査線と、
   前記第２表示領域に位置する複数の第２画像走査線と、
   前記第１表示領域及び前記第２表示領域に位置する複数の第１画像データ線と、
   前記第２表示領域に位置する複数の第２画像データ線をさらに含み、
   前記第１表示部は前記第１画像データ線及び前記第１画像走査線に連結されており、
   前記第２表示部は前記第２画像データ線及び前記第２画像走査線に連結されている請求項２に記載の表示装置。
4. 前記第２画像データ線は前記第１画像データ線から延びている請求項３に記載の表示装置。
5. 前記第１表示領域は第１表示板部を含み、前記第２表示領域は第２表示板部を含み、前記第１表示板部と前記第２表示板部は互いに分離されている請求項１に記載の表示装置。
6. 前記第１表示板部と前記第２表示板部を連結する連結部材をさらに含む請求項５に記載の表示装置。
7. 前記連結部材は、前記第１表示板部と前記第２表示板部を電気的に連結する複数の信号線を含む請求項６に記載の表示装置。
8. 前記連結部材は可撓性印刷回路フィルムからなる請求項７に記載の表示装置。
9. 前記第２表示部の解像度と前記感知部の解像度は互いに異なる請求項３乃至８のうちのいずれかに記載の表示装置。
10. 前記第２表示領域の解像度は前記第１表示部の解像度と異なる請求項３乃至８のうちのいずれかに記載の表示装置。
11. 前記第２表示領域の解像度は前記第１表示領域の解像度より低い請求項１０に記載の表示装置。
12. 前記感知部各々は前記第２表示部のうちの一つと共に一つの画素を構成する請求項３に記載の表示装置。
13. 前記感知部は前記周辺光量に基づいた素子出力信号を生成する光感知部を含み、
    前記第２画像データ線は前記素子出力信号から始まった感知データ信号を伝達する請求項３に記載の表示装置。
14. 前記光感知部は、
    入射光量に基づいた電流を生成する感知素子と、
    前記感知素子に連結されていて、前記電流に基づいた前記素子出力信号を選択的に出力するスイッチング素子と、
    を含む請求項１３に記載の表示装置。
15. 前記光感知部は前記電流を充電するキャパシタをさらに含む請求項１４に記載の表示装置。
16. 画像信号を画像データ信号に変換して前記第１画像データ線及び第２画像データ線に印加する画像データ駆動部と、
    前記感知データ線から前記感知データ信号を受けて処理してデジタル感知データ信号を生成する感知信号処理部と、
    前記画像データ駆動部及び前記感知信号処理部を制御する信号制御部をさらに含む請求項１４に記載の表示装置。
17. 前記画像データ駆動部、前記感知信号処理部、及び前記信号制御部は一つのＩＣチップに集積されている請求項１６に記載の表示装置。
18. 前記画像走査線に画像走査信号を印加する画像走査部と、
    前記感知走査線に感知走査信号を印加する感知走査部をさらに含む請求項１６に記載の表示装置。

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