KR101122233B1

KR101122233B1 - 감지 소자를 내장한 표시 장치

Info

Publication number: KR101122233B1
Application number: KR1020040111074A
Authority: KR
Inventors: 차영옥; 어기한; 박종웅; 이주형
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-12-23
Filing date: 2004-12-23
Publication date: 2012-03-19
Anticipated expiration: 2024-12-23
Also published as: US7777727B2; JP2006178475A; CN1794339B; TW200629212A; KR20060072436A; CN1794339A; US20060146035A1

Abstract

본 발명은 감지 소자를 내장한 표시 장치에 관한 것으로, 이 표시 장치는 제1 및 제2 표시 영역을 가지는 표시판을 포함하며, 이 표시판은, 제1 표시 영역에 위치하는 복수의 제1 화소, 제2 표시 영역에 위치하는 복수의 제2 화소, 그리고 제2 표시 영역에 위치하며 사용자의 접촉에 따라 외부 광을 받아 광량에 기초한 감지 신호를 출력하는 복수의 광감지부를 포함한다. 본 발명에 의하면 제1 표시 영역과 제2 표시 영역을 분리하고 제2 표시 영역에 광감지부를 형성함으로써 영상 데이터 신호와 감지 신호의 커플링을 상대적으로 줄일 수 있고, 외부 환경의 변화에 영향을 적게 받으며 고해상도를 구현할 수 있다.

표시 장치, 액정 표시 장치, 화소, 광감지부, 표시 영역, 표시판

Description

감지 소자를 내장한 표시 장치 {DISPLAY DEVICE INCLUDING SENSING ELEMENT}

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이다.

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 주 표시 화소에 대한 등가 회로도이다.

도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 부 표시 화소에 대한 등가 회로도이다.

도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 액정 표시판 조립체의 개략도이다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 액정 표시판 조립체의 개략도이다.

본 발명은 감지 소자를 내장한 표시 장치에 관한 것이다.

일반적인 액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD)는 화소 전극 및 공통 전극이 구비된 두 표시판과 그 사이에 들어 있는 유전율 이방성(dielectric anisotropy)을 갖는 액정층을 포함한다. 화소 전극은 행렬의 형태로 배열되어 있 고 박막 트랜지스터(TFT) 등 스위칭 소자에 연결되어 한 행씩 차례로 데이터 전압을 인가 받는다. 공통 전극은 표시판의 전면에 걸쳐 형성되어 있으며 공통 전압을 인가 받는다. 화소 전극과 공통 전극 및 그 사이의 액정층은 회로적으로 볼 때 액정 축전기를 이루며, 액정 축전기는 이에 연결된 스위칭 소자와 함께 화소를 이루는 기본 단위가 된다.

이러한 액정 표시 장치에서는 두 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전계를 생성하고, 이 전계의 세기를 조절하여 액정층을 통과하는 빛의 투과율을 조절함으로써 원하는 화상을 얻는다. 이때, 액정층에 한 방향의 전계가 오랫동안 인가됨으로써 발생하는 열화 현상을 방지하기 위하여 프레임별로, 행별로, 또는 화소별로 공통 전압에 대한 데이터 전압의 극성을 반전시킨다.

최근 이러한 액정 표시 장치에 센서를 구비한 제품이 개발되어 왔다. 센서는 사용자의 손 또는 터치 펜(touch pen) 등이 액정 표시 장치의 화면에 접촉하면 이에 따른 센서의 출력 변화를 감지하여 액정 표시 장치에 제공한다. 액정 표시 장치는 이로부터 접촉 여부 및 접촉 위치 등의 접촉 정보를 판단하여 외부 장치로 전송하며, 외부 장치는 접촉 정보에 기초한 영상 신호를 액정 표시 장치에 전송한다. 이러한 센서는 액정 표시 장치에 별도의 터치 패널을 부착하여 형성할 수도 있으나 이러한 액정 표시 장치는 두께 및 무게가 증가되며, 정밀한 문자나 그림을 표현하기 어렵다.

따라서 박막 트랜지스터로 이루어진 광센서를 화소 내부에 형성하여 접촉 위치를 인식하는 기술이 개발되어 왔다.

그런데 이러한 광센서를 액정 패널 전체에 걸쳐 형성하고 표시 동작과 감지 동작을 동시에 하면 영상 데이터 신호와 센서의 감지 신호에 의한 커플링이 발생하게 되어 감지 신호가 왜곡된다. 그리고 광센서는 외부 환경의 변화에 취약한데, 특히, 어두운 환경 하에서는 감지 신호가 화면에 표시되는 영상에 따라 영향을 많이 받고 또한 감지 신호 자체의 크기가 작으므로 접촉 위치를 판단하기 어렵다. 또한 광센서를 화소 내부에 내장하면 화소에서 표시 영역이 줄어들게 되므로 액정 표시 장치의 해상도를 높게 하는 데 한계가 있다.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 영상 데이터 신호와 감지 신호의 커플링을 상대적으로 줄일 수 있고, 외부 환경의 변화에 영향을 적게 받으며 고해상도를 구현할 수 있는 표시 장치를 제공하는 것이다.

이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치는, 제1 및 제2 표시 영역을 가지는 표시판을 포함하며, 상기 표시판은, 상기 제1 표시 영역에 위치하는 복수의 제1 화소, 상기 제2 표시 영역에 위치하는 복수의 제2 화소, 상기 제2 표시 영역에 위치하며 사용자의 접촉에 따라 외부 광을 받아 광량에 기초한 감지 신호를 출력하는 복수의 광감지부를 포함한다.

상기 광감지부는, 상기 광량에 기초한 감지 전류를 생성하는 감지 소자, 그리고 상기 감지 소자의 출력 단자에 연결되어 있으며 상기 감지 전류에 기초한 상기 감지 신호를 출력하는 스위칭 소자를 포함할 수 있다.

상기 광감지부는 상기 감지 전류를 충전하는 축전기를 더 포함할 수 있다.

상기 표시판은, 상기 제2 표시 영역에 위치하는 복수의 감지 주사선, 그리고 상기 제2 표시 영역에 위치하는 복수의 감지 신호선을 더 포함하며, 상기 광감지부는 상기 감지 주사선 및 상기 감지 신호선에 연결되어 있을 수 있다.

상기 제2 표시 영역의 해상도와 상기 광감지부의 해상도는 서로 다를 수 있다.

영상 신호를 데이터 전압으로 변환하여 상기 제1 및 제2 화소에 인가하는 데이터 구동부, 상기 광감지부로부터 상기 감지 신호를 받아 소정 신호 처리를 하여 디지털 감지 신호를 생성하는 신호 판독부, 그리고 상기 데이터 구동부 및 상기 신호 판독부를 제어하는 신호 제어부를 더 포함할 수 있다.

상기 데이터 구동부, 상기 신호 판독부 및 상기 신호 제어부는 하나의 IC 칩에 집적될 수 있다.

상기 제1 및 제2 화소에 영상 주사 신호를 인가하는 영상 주사부, 그리고 상기 광감지부에 감지 주사 신호를 인가하는 감지 주사부를 더 포함할 수 있다.

상기 제1 표시 영역의 해상도와 상기 제2 표시 영역의 해상도는 서로 다를 수 있다.

상기 제2 표시 영역의 해상도는 상기 제1 표시 영역의 해상도보다 낮을 수 있다.

상기 표시판은, 상기 제1 및 제2 표시 영역에 각각 위치하는 복수의 제1 및 제2 영상 주사선, 상기 제1 표시 영역에 위치하는 복수의 제1 데이터선, 그리고 상 기 제1 및 제2 표시 영역에 위치하는 복수의 제2 데이터선을 더 포함할 수 있다.

상기 제1 화소는 상기 제1 또는 제2 데이터선과 상기 제1 영상 주사선에 연결되어 있으며, 상기 제2 화소는 상기 제2 데이터선 및 상기 제2 영상 주사선에 연결될 수 있다.

상기 표시판은 상기 제1 및 제2 표시 영역을 각각 가지며 서로 분리되어 있는 제1 및 제2 표시판부를 포함할 수 있다.

상기 제1 및 제2 표시판부를 연결하는 연결 부재를 더 포함할 수 있다.

상기 연결 부재에는 상기 제1 표시판부의 신호와 상기 제2 표시판부의 신호를 전기적으로 연결하는 복수의 신호선이 구비될 수 있다.

상기 연결 부재는 가요성 인쇄 회로 필름으로 이루어질 수 있다.

첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.

이제 본 발명의 실시예에 따른 감지 소자를 내장한 표시 장치에 대하여 도면 을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 주 표시 화소에 대한 등가 회로도이며, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 부 표시 화소에 대한 등가 회로도이다. 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 액정 표시판 조립체의 개략도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 액정 표시판 조립체(liquid crystal panel assembly)(300) 및 이에 연결된 영상 주사부(400), 데이터 구동부(500), 감지 주사부(700), 신호 판독부(800), 데이터 구동부(500)에 연결된 계조 전압 생성부(550), 그리고 이들을 제어하는 신호 제어부(600)를 포함한다.

액정 표시판 조립체(300)는 주 표시 영역(310) 및 부 표시 영역(320)으로 나뉘며, 등가 회로로 볼 때 복수의 신호선(G₁-G_n+N, D₁-D_m, S ₁-S_N, P₁-P_M, P_SG, P_SD)과 신호선(G₁-G_n, D₁-D_m)에 연결되어 있으며 대략 행렬의 형태로 주 표시 영역(310)에 배열되어 있는 복수의 주 표시 화소(pixel) 및 신호선(G_n+1-G_n+N, D₁-D_m-1, S₁-S_N, P₁-P_M, P_SG, P_SD)에 연결되어 있으며 대략 행렬의 형태로 부 표시 영역(320)에 배열되어 있는 복수의 부 표시 화소를 포함한다.

신호선(G₁-G_n+N, D₁-D_m)은 영상 주사 신호를 전달하는 복수의 영상 주사선(G₁- G_n+N)과 영상 데이터 신호를 전달하는 데이터선(D₁-D_m)을 포함한다. 영상 주사선(G₁-G_n+N)은 대략 행 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하고 그 중 영상 주사선(G₁-G_n)은 주 표시 영역(310)에, 영상 주사선(G_n+1-G_n+N)은 부 표시 영역(320)에 위치한다. 데이터선(D₁-D_m)은 대략 열 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하다. 데이터(D₁-D_m) 중 홀수 번째 데이터선(D₂ _l _-1)은 주 표시 영역(310) 및 부 표시 영역(320)에 위치하나 짝수 번째 데이터선(D₂ _l )은 주 표시 영역(310)에만 위치한다. 이와 반대로 짝수 번째 데이터선(D₂ _l )이 주 표시 영역(310) 및 부 표시 영역(320)에 위치하고 홀수 번째 데이터선(D₂ _l _-1)이 주 표시 영역(310)에만 위치할 수도 있다. 또는 데이터선(D₁-D_m) 전체가 주 표시 영역(310) 및 부 표시 영역(320)에 위치할 수도 있고, 복수 개의 데이터선 중 하나가 주 표시 영역(310) 및 부 표시 영역(320)에 위치하고 나머지가 주 표시 영역(310)에만 위치할 수도 있는데, 이것은 주 표시 영역(310)과 부 표시 영역(320)의 해상도에 따라 결정된다.

신호선(S₁-S_N, P₁-P_M)은 감지 주사 신호를 전달하는 복수의 감지 주사선(S₁-S_N)과 감지 신호를 전달하는 감지 신호선(P₁-P_M)을 포함한다. 감지 주사선(S ₁-S_N)은 부 표시 영역(320)에 위치하고 대략 행 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하다. 감지 신호선(P₁-P_M)은 부 표시 영역(320)에 위치하고 대략 열 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하다.

신호선(P_SG, P_SD)은 제어 전압(V_SG)을 전달하는 제어 전압선(P_SG)과 입력 전압(V_SD)을 전달하는 입력 전압선(P_SD)을 포함하며, 부 표시 영역(320)에 위치하고, 행 또는 열 방향으로 뻗어 있다.

도 2에 도시한 바와 같이, 각 주 표시 화소는 신호선(G₁-G_n, D₁-D_m)에 연결된 스위칭 소자(Q)와 이에 연결된 액정 축전기(liquid crystal capacitor)(C_LC) 및 유지 축전기(storage capacitor)(C_ST)를 포함한다. 유지 축전기(C_ST)는 필요에 따라 생략할 수 있다.

박막 트랜지스터 등 스위칭 소자(Q)는 하부 표시판(100)에 구비되어 있으며, 삼단자 소자로서 그 제어 단자 및 입력 단자는 각각 영상 주사선(G₁-G_n) 및 데이터선(D₁-D_m)에 연결되어 있으며, 출력 단자는 액정 축전기(C_LC) 및 유지 축전기(C _ST)에 연결되어 있다.

액정 축전기(C_LC)는 하부 표시판(100)의 화소 전극(190)과 상부 표시판(200)의 공통 전극(270)을 두 단자로 하며 두 전극(190, 270) 사이의 액정층(3)은 유전체로서 기능한다. 화소 전극(190)은 스위칭 소자(Q)에 연결되며 공통 전극(270)은 상부 표시판(200)의 전면에 형성되어 있고 공통 전압(V_com)을 인가받는다. 도 2에서와는 달리 공통 전극(270)이 하부 표시판(100)에 구비되는 경우도 있으며 이때에 는 두 전극(190, 270) 중 적어도 하나가 선형 또는 막대형으로 만들어질 수 있다.

액정 축전기(C_LC)의 보조적인 역할을 하는 유지 축전기(C_ST)는 하부 표시판(100)에 구비된 별개의 신호선(도시하지 않음)과 화소 전극(190)이 절연체를 사이에 두고 중첩되어 이루어지며 이 별개의 신호선에는 공통 전압(V_com) 따위의 정해진 전압이 인가된다. 그러나 유지 축전기(C_ST)는 화소 전극(190)이 절연체를 매개로 바로 위의 전단 게이트선과 중첩되어 이루어질 수 있다.

한편, 색 표시를 구현하기 위해서는 각 화소가 삼원색 중 하나를 고유하게 표시하거나(공간 분할) 각 화소가 시간에 따라 번갈아 삼원색을 표시하게(시간 분할) 하여 이들 삼원색의 공간적, 시간적 합으로 원하는 색상이 인식되도록 한다. 도 2는 공간 분할의 한 예로서 각 화소가 화소 전극(190)에 대응하는 영역에 적색, 녹색, 또는 청색의 색필터(230)를 구비함을 보여주고 있다. 도 2와는 달리 색필터(230)는 하부 표시판(100)의 화소 전극(190) 위 또는 아래에 형성할 수도 있다.

액정 표시판 조립체(300)의 두 표시판(100, 200) 중 적어도 하나의 바깥 면에는 빛을 편광시키는 편광자(도시하지 않음)가 부착되어 있다.

도 3에 도시한 바와 같이, 각 부 표시 화소는 신호선(G_n+k, D₂ _l _-1)에 연결된 스위칭 소자(Q)와 이에 연결된 액정 축전기(C_LC) 및 유지 축전기(C_ST)를 포함한다. 유지 축전기(C_ST)는 필요에 따라 생략할 수 있다. 여기서 1≤k≤N, 1≤l≤m/2 이다.

부 표시 화소의 스위칭 소자(Q), 액정 축전기(C_LC) 및 유지 축전기(C_ST)는 스위칭 소자(Q)의 연결 관계를 제외하면 주 표시 화소의 그것과 실질적으로 동일하므로 이에 대한 설명은 생략한다. 다만 주 표시 영역(310) 및 부 표시 영역(320)의 해상도의 차이에 따라 주 표시 화소 및 부 표시 화소의 크기가 서로 다를 수 있다.

또한 부 표시 화소는 광감지부를 포함하는데, 광감지부는 신호선(P_SG, P_SD)에 연결된 감지 소자(Q_P), 신호선(S₁-S_N, P₁-P_M)에 연결된 스위칭 소자(Q_S)와 이들에 연결된 감지 신호 축전기(C_P)를 포함한다. 그러나 모든 부 표시 화소가 이러한 광감지부를 포함할 필요는 없으며 부 표시 영역(320)에서의 화소 해상도와 광감지부의 해상도는 다를 수 있다.

감지 소자(Q_P)는 삼단자 소자로서 그 제어 단자 및 입력 단자는 각각 제어 전압선(P_SG)과 입력 전압선(P_SD)에 연결되어 있으며, 출력 단자는 감지 신호 축전기(C_P) 및 스위칭 소자(Q_S)에 연결되어 있다. 감지 소자(Q_P)는 그 채널부 반도체에 빛이 조사되면 비정질 규소(amorphous silicon) 또는 다결정 규소(poly crystalline silicon)로 이루어진 채널부 반도체가 광전류를 형성하고, 입력 전압선(P_SD)에 인가된 입력 전압(V_SD)에 의해 광전류가 감지 신호 축전기(C_P) 및 스위칭 소자(Q_S) 방향으로 흐른다.

감지 신호 축전기(C_P)는 감지 소자(Q_P)와 제어 전압선(P_SG) 사이에 연결되어 있고, 감지 소자(Q_P)로부터의 광전류에 따른 전하를 축적하여 소정 전압을 유지한다. 감지 신호 축전기(C_P)는 필요에 따라 생략할 수 있다.

스위칭 소자(Q_S) 역시 삼단자 소자로서 그 제어 단자, 출력 단자 및 입력 단자는 각각 감지 주사선(S₁-S_N), 감지 신호선(P₁-P_M) 및 감지 소자(Q_P)에 연결되어 있다. 스위칭 소자(Q_S)는 감지 주사선(S₁-S_N)에 스위칭 소자(Q_S)를 턴 온시키는 전압이 인가되면 감지 신호 축전기(C_P)에 저장되어 있는 전압 또는 감지 소자(Q_P)로부터의 광전류를 광감지 신호(V_P)로서 해당 감지 신호선(P₁-P_M)으로 출력한다.

여기서 스위칭 소자(Q, Q_S) 및 감지 소자(Q_P)는 비정질 규소 또는 다결정 규소 박막 트랜지스터로 이루어질 수 있다.

광감지부에 의하면 사용자가 접촉한 부분에 그림자가 드리워져 접촉된 부분의 감지 신호가 접촉되지 않은 부분의 감지 신호와 차별되므로 이로부터 접촉 위치를 추출할 수 있다.

한편 광감지부가 부 표시 화소 내에 포함되어 있는 것으로 설명하였으나 광감지부는 부 표시 화소 사이 또는 화소 밖의 별도의 영역에 배치될 수도 있다.

다시 도 1을 참조하면, 계조 전압 생성부(550)는 화소의 투과율과 관련된 두 벌의 복수 계조 전압을 생성한다. 두 벌 중 한 벌은 공통 전압(V_com)에 대하여 양의 값을 가지고 다른 한 벌은 음의 값을 가진다.

영상 주사부(400)는 액정 표시판 조립체(300)의 영상 주사선(G₁-G_n+N)에 연결되어 게이트 온 전압(V_on)과 게이트 오프 전압(V_off)의 조합으로 이루어진 영상 주사 신호를 영상 주사선(G₁-G_n+N)에 인가한다.

데이터 구동부(500)는 액정 표시판 조립체(300)의 데이터선(D₁-D_m)에 연결되어 계조 전압 생성부(550)로부터의 계조 전압을 선택하여 데이터 신호로서 화소에 인가한다.

감지 주사부(700)는 액정 표시판 조립체(300)의 감지 주사선(S₁-S_N)에 연결되어 게이트 온 전압(V_on)과 게이트 오프 전압(V_off)의 조합으로 이루어진 감지 주사 신호를 감지 주사선(S₁-S_N)에 인가한다.

신호 판독부(800)는 액정 표시판 조립체(300)의 감지 신호선(P₁-P_M)에 연결되어 감지 신호선(P₁-P_M)을 통하여 출력되는 감지 신호(V_P)를 입력받아 증폭, 필터링 등의 신호 처리를 행한 후 아날로그-디지털 변환을 하여 디지털 감지 신호(DSN)를 내보낸다.

신호 제어부(600)는 영상 주사부(400), 데이터 구동부(500), 감지 주사부(700), 그리고 신호 판독부(800) 등의 동작을 제어한다.

영상 주사부(400), 데이터 구동부(500), 감지 주사부(700) 또는 신호 판독부(800)는 복수의 구동 집적 회로 칩의 형태로 액정 표시판 조립체(300) 위에 직접 장착되거나, 가요성 인쇄 회로막(flexible printed circuit film)(도시하지 않음) 위에 장착되어 TCP(tape carrier package)의 형태로 액정 표시판 조립체(300)에 부착될 수 있다. 이와는 달리, 영상 주사부(400), 데이터 구동부(500), 감지 주사부(700) 또는 신호 판독부(800)가 액정 표시판 조립체(300)에 집적될 수도 있다.

또는 영상 주사부(400), 데이터 구동부(500), 감지 주사부(700), 신호 판독부(800) 및 신호 제어부(600)는 원 칩(one-chip)이라고도 하는 하나의 복합 IC(900)에 집적될 수도 있다. 액정 표시 장치를 구동하는 처리 유닛들(400, 500, 600, 700, 800)을 복합 IC(900)에 집적함으로써 실장 면적을 줄일 수 있으며, 소비 전력도 저감할 수 있다. 물론 필요에 따라, 각 처리 유닛 또는 각 처리 유닛에서 사용되는 회로 소자를 단일 칩 외부에 둘 수도 있다.

도 4에 도시한 바와 같이, 액정 표시판 조립체(300)는 구조적으로 볼 때 하부 표시판(100) 및 상부 표시판(200)과 표시 영역(310, 320)을 정의하는 차광막(220)을 포함한다. 주 표시 화소와 영상 주사선(G₁-G_n)의 대부분은 주 표시 영역(310) 내에 위치하고, 부 표시 화소와 신호선(G_n+1-G_n+N, S₁-S_N, P₁-P_M, P_SG, P_SD)의 대부분은 부 표시 영역(320) 내에 위치한다. 데이터선(D₁-D_m)의 일부는 주 표시 영역(310)에만 존재하고 일부는 표시 영역(310, 320) 전체에 존재한다. 상부 표시판(200)은 하부 표시판(100)보다 크기가 작아서 하부 표시판(100)의 일부 영역이 노출되며 이 영역에 복합 IC(900)가 실장된다.

그러면 이러한 액정 표시 장치의 표시 동작 및 감지 동작에 대하여 좀 더 상 세하게 설명한다.

신호 제어부(600)는 외부의 그래픽 제어기(도시하지 않음)로부터 입력 영상 신호(R, G, B) 및 이의 표시를 제어하는 입력 제어 신호, 예를 들면 수직 동기 신호(V_sync)와 수평 동기 신호(H_sync), 메인 클록(MCLK), 데이터 인에이블 신호(DE) 등을 제공받는다. 신호 제어부(600)는 입력 영상 신호(R, G, B)와 입력 제어 신호를 기초로 영상 신호(R, G, B)를 액정 표시판 조립체(300)의 동작 조건에 맞게 적절히 처리하고 영상 주사 제어 신호(CONT1) 및 데이터 제어 신호(CONT2) 등을 생성한 후, 영상 주사 제어 신호(CONT1)를 영상 주사부(400)로 내보내고 데이터 제어 신호(CONT2)와 처리한 영상 신호(DAT)는 데이터 구동부(500)로 내보낸다. 또한 신호 제어부(600)는 입력 제어 신호를 기초로 감지 주사 제어 신호(CONT3) 및 판독 제어 신호(CONT4)를 생성한 후, 감지 주사 제어 신호(CONT3)를 감지 주사부(700)에 내보내고 판독 제어 신호(CONT4)를 신호 판독부(800)에 내보낸다.

영상 주사 제어 신호(CONT1)는 게이트 온 전압(V_on)의 주사 시작을 지시하는 주사 시작 신호(STV)와 게이트 온 전압(V_on)의 출력을 제어하는 적어도 하나의 클록 신호 등을 포함한다.

데이터 제어 신호(CONT2)는 한 화소행의 데이터 전송을 알리는 수평 동기 시작 신호(STH)와 데이터선(D₁-D_m)에 해당 데이터 전압을 인가하라는 로드 신호(LOAD), 공통 전압(V_com)에 대한 데이터 전압의 극성(이하 "공통 전압에 대한 데이 터 전압의 극성"을 줄여 "데이터 전압의 극성"이라 함)을 반전시키는 반전 신호(RVS) 및 데이터 클록 신호(HCLK) 등을 포함한다.

데이터 구동부(500)는 신호 제어부(600)로부터의 데이터 제어 신호(CONT2)에 따라 한 행의 화소에 대한 영상 데이터(DAT)를 입력받아 해당 데이터 전압으로 변환한 후 이를 해당 데이터선(D₁-D_m)에 인가한다.

영상 주사부(400)는 신호 제어부(600)로부터의 영상 주사 제어 신호(CONT1)에 따라 게이트 온 전압(V_on)을 영상 주사선(G₁-G_n+N)에 인가하여 이 영상 주사선(G₁-G_n+N)에 연결된 스위칭 소자(Q)를 턴 온시키며, 이에 따라 데이터선(D₁-D_m)에 인가된 데이터 전압이 턴 온된 스위칭 소자(Q)를 통하여 해당 화소에 인가된다.

화소에 인가된 데이터 전압과 공통 전압(V_com)의 차이는 액정 축전기(C_LC)의 충전 전압, 즉 화소 전압으로서 나타난다. 액정 분자들은 화소 전압의 크기에 따라 그 배열을 달리하며, 이에 따라 액정층을 통과하는 빛의 편광이 변화한다. 이러한 편광의 변화는 표시판에 부착된 편광자(도시하지 않음)에 의하여 빛의 투과율 변화로 나타난다.

1 수평 주기(또는 "1H")[수평 동기 신호(H_sync), 데이터 인에이블 신호(DE)의 한 주기]가 지나면 데이터 구동부(500)와 영상 주사부(400)는 다음 행의 화소에 대하여 동일한 동작을 반복한다. 이러한 방식으로, 한 프레임(frame) 동안 모든 영상 주사선(G₁-G_n+N)에 대하여 차례로 게이트 온 전압(V_on)을 인가하여 모든 화소에 데 이터 전압을 인가한다. 한 프레임이 끝나면 다음 프레임이 시작되고 각 화소에 인가되는 데이터 전압의 극성이 이전 프레임에서의 극성과 반대가 되도록 데이터 구동부(500)에 인가되는 반전 신호(RVS)의 상태가 제어된다("프레임 반전"). 이때, 한 프레임 내에서도 반전 신호(RVS)의 특성에 따라 한 데이터선을 통하여 흐르는 데이터 전압의 극성이 바뀌거나(보기: 행반전, 점반전), 한 화소행에 인가되는 데이터 전압의 극성도 서로 다를 수 있다(보기: 열반전, 점반전).

감지 주사부(700)는 신호 제어부(600)로부터의 감지 주사 제어 신호(CONT3)에 따라 게이트 온 전압(V_on)을 감지 주사선(S₁-S_N)에 인가하여 이 감지 주사선(S₁-S_N)에 연결된 스위칭 소자(Q_S)를 턴 온시키며, 이에 따라 광감지부로부터의 광감지 신호(V_P)가 턴 온된 스위칭 소자(Q_S)를 통하여 해당 감지 신호선(P₁-P _M)에 인가된다.

신호 판독부(800)는 감지 신호선(P₁-P_M)에 인가된 감지 신호(V_P)를 적절한 신호 레벨로 증폭하고 필터링하며, 표본을 추출하고 유지한 후 직렬 신호로 변환한다. 그러고 신호 판독부(800)는 직렬 신호를 디지털 감지 신호(DSN)로 변환하여 외부 장치로 내보낸다. 외부 장치는 이 디지털 감지 신호(DSN)에 대하여 적절한 연산 처리를 행하여 접촉 여부 및 접촉 위치를 알아내고 이에 기초한 영상 신호를 액정 표시 장치에 전송한다.

감지 동작은 앞서 설명한 표시 동작과 별도로 수행되며, 서로 영향을 받지 않는다. 한 화소행에 대한 감지 동작은 광감지부의 해상도에 따라 1 수평 주기 또는 복수의 수평 주기마다 이루어진다. 또한 감지 동작은 매 프레임마다 반드시 이 루어질 필요는 없으며 필요에 따라 복수의 프레임마다 한번씩 이루어질 수도 있다.

이와 같이 주 표시 영역 및 부 표시 영역으로 분할되어 있고 부 표시 영역에 광감지부가 형성되어 있는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 주 표시 영역(310)에서 표시 동작만을 수행하고 부 표시 영역(320)에서 표시 동작과 함께 감지 동작을 수행하므로 다양한 응용이 가능하다.

사용자는 부 표시 영역(320)에서 접촉을 함으로써 주 표시 영역(310)에서 원하는 작업을 할 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터의 마우스 기능과 같이 부 표시 영역(320)에서의 사용자의 접촉에 따라 마우스 포인터를 주 표시 장치(310)에 표시하고 이동 및 선택하게 할 수 있다. 또한 문자 인식 기능을 수행할 수 있다. 즉, 부 표시 영역(320)에서 사용자가 문자를 기입하면 기입된 문자가 주 표시 화면(310)에 표시되도록 할 수 있다. 주 표시 영역(310)의 표시 화면에서의 임의의 위치를 부 표시 영역(320)의 표시 화면에 일대일 대응시킴으로써 터치 패드(touch pad) 기능을 수행할 수도 있다. 또한 지문 인식 등과 같은 분야에서도 용이하게 적용할 수 있다.

한편 부 표시 영역(320)에 표시되는 영상 패턴은 고해상도일 필요는 없다. 따라서 부 표시 영역(320)에서의 화면의 가로 및 세로 해상도는 주 표시 영역(310)에서의 그것보다 낮은 것이 바람직하며, 한 예로서 도 1에서는 부 표시 영역(320)의 해상도를 1/2로 하여 도시하였다.

이와 같이 액정 표시 장치를 주 표시 영역(310)과 부 표시 영역(320)으로 나누면 주 표시 영역(310)에는 실제로 표현하고자 하는 영상을 표시하고 부 표시 영 역(320)에는 접촉 위치를 추출하는 데 필요한 영상을 표시할 수 있다. 또한 부 표시 영역(320)에만 광감지부를 두면 주 표시 영역(320)의 해상도를 높일 수 있으며, 표시 동작과 감지 동작을 함께 함으로써 생기는 영상 데이터 신호와 감지 신호 사이의 커플링을 일정 부분 차단하여 감지 신호가 왜곡되는 것을 방지할 수 있다.

부 표시 영역(320)에 표시되는 영상은 주 표시 영역(310)에 표시되는 임의의 영상이 아니라 미리 결정되어 있는 영상이므로 이러한 영상으로 인한 감지 신호(V_P)에의 영향을 미리 감안하여 감지 신호(V_P)로부터 접촉 위치를 판단할 수 있다. 또한 부 표시 영역(320)에 표시되는 영상을 감지 신호(V_P)의 크기를 키울 수 있는 영상으로 만들면 더욱 접촉 위치를 판단하기 쉽다. 결국 본 발명에 의하면 광감지부에 미치는 외부 환경 변화를 최소화할 있어서 접촉 위치의 판단을 용이하게 할 수 있다.

게다가 감지 신호의 특성이 향상되므로 별도의 접촉 센서를 두지 않아도 접촉 여부에 대한 판단을 광감지부의 감지 신호에 대한 알고리즘만으로 용이하게 할 수 있다.

그러면 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 도 5를 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치는 주 표시판부(300M) 및 부 표시판부(300S)와 이들에 부착되어 있는 연결 부재(650) 및 복합 IC(900)를 포함한다.

주 표시판부(300M)는 하부 표시판(100M) 및 상부 표시판(200M)과 주 표시 영역(310M)을 정의하는 차광막(220M)을 포함한다. 주 표시 영역(310M) 내에는 앞선 실시예에서와 같이 복수의 영상 주사선(도시하지 않음) 및 복수의 데이터선(도시하지 않음)과 이들에 연결되어 있는 주 표시 화소(도시하지 않음)가 배치되어 있다.

부 표시판부(300S)는 하부 표시판(100S) 및 상부 표시판(200S)과 부 표시 영역(310S)을 정의하는 차광막(220S)을 포함한다. 부 표시 영역(310S) 내에도 앞선 실시예에서와 마찬가지로 복수의 영상 주사선(도시하지 않음) 및 복수의 데이터선(도시하지 않음)과 이들에 연결되어 있는 부 표시 화소(도시하지 않음)와 복수의 감지 주사선(도시하지 않음), 복수의 감지 신호선(도시하지 않음), 입력 전압선(도시하지 않음) 및 제어 전압선(도시하지 않음)과 이들에 연결되어 있는 광감지부(도시하지 않음)가 배치되어 있다.

본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 주 표시 화소 및 부 표시 화소와 광감지부는 각각 주 표시판부(300M)와 부 표시판부(300S)에 나뉘어 배치되어 있는 것을 제외하면 앞선 실시예에서와 실질적으로 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

복합 IC(900)는 주 표시판부(300M)의 하부 표시판(100M)의 노출된 영역에 실장되어 주 표시판부(300M)와 부 표시판부(300S)에 제어 신호와 데이터 신호 등을 내보내고, 부 표시판부(300S)로부터 감지 신호를 인가받는다.

연결 부재(650)는 가요성 인쇄 회로 필름(flexible printed circuit film, FPC)으로 이루어지며, 각 하부 표시판(100M, 100S)의 노출된 영역에 부착되어 주 표시판부(300M)와 부 표시판부(300S)를 연결한다. 연결 부재(650)에는 복합 IC(900)로부터의 신호선과 부 표시판부(300S)의 신호선을 전기적으로 연결하기 위한 복수의 신호선(도시하지 않음)이 구비되어 있다. 한편 연결 부재(650)에 복합 IC(900)를 실장할 수도 있다.

이와 같이 본 실시예에 따르면 주 표시판부(300M)와 부 표시판부(300S)를 나누어 표시 동작과 감지 동작을 수행하면 주 표시 영역과 부 표시 영역이 공간적으로 분리되어 있는 폴더형 핸드폰 등에 보다 효과적으로 액정 표시 장치를 이용할 수 있다.

지금까지 표시 장치로서 액정 표시 장치를 예를 들어 설명하였으나 이에 한정되지 않으며, 본 발명은 유기 발광 표시 장치(organic light emitting display, OLED) 및 플라스마 표시 장치(plasma display panel, PDP) 등의 평판 표시 장치(plat panel display)에도 적용할 수 있다.

이와 같이 본 발명에 의하면 주 표시 영역과 부 표시 영역을 분리하고 부 표시 영역에 광감지부를 형성함으로써 영상 데이터 신호와 감지 신호의 커플링을 상대적으로 줄일 수 있고, 외부 환경의 변화에 영향을 적게 받으며 고해상도를 구현할 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발 명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims

제1 및 제2 표시 영역을 가지는 표시판을 포함하며,

상기 표시판은,

상기 제1 표시 영역에 위치하는 복수의 제1 화소,

상기 제2 표시 영역에 위치하는 복수의 제2 화소, 그리고

상기 제2 표시 영역에 위치하며 사용자의 접촉에 따라 외부 광을 받아 광량에 기초한 감지 신호를 출력하는 복수의 광감지부

를 포함하고,

상기 표시판은,

상기 제1 및 제2 표시 영역에 각각 위치하는 복수의 제1 및 제2 영상 주사선,

상기 제1 표시 영역에 위치하는 복수의 제1 데이터선, 그리고

상기 제1 및 제2 표시 영역에 위치하는 복수의 제2 데이터선

을 더 포함하는 표시 장치.
제1항에서,

상기 광감지부는,

상기 광량에 기초한 감지 전류를 생성하는 감지 소자, 그리고

상기 감지 소자의 출력 단자에 연결되어 있으며 상기 감지 전류에 기초한 상기 감지 신호를 출력하는 스위칭 소자

를 포함하는 표시 장치.
제2항에서,

상기 광감지부는 상기 감지 전류를 충전하는 축전기를 더 포함하는 표시 장 치.
제2항에서,

상기 표시판은,

상기 제2 표시 영역에 위치하는 복수의 감지 주사선, 그리고

상기 제2 표시 영역에 위치하는 복수의 감지 신호선

을 더 포함하며,

상기 광감지부는 상기 감지 주사선 및 상기 감지 신호선에 연결되어 있는

표시 장치.
제2항에서,

상기 제2 표시 영역의 해상도와 상기 광감지부의 해상도는 서로 다른 표시 장치.
제1항에서,

영상 신호를 데이터 전압으로 변환하여 상기 제1 및 제2 화소에 인가하는 데이터 구동부,

상기 광감지부로부터 상기 감지 신호를 받아 소정 신호 처리를 하여 디지털 감지 신호를 생성하는 신호 판독부, 그리고

상기 데이터 구동부 및 상기 신호 판독부를 제어하는 신호 제어부

를 더 포함하는 표시 장치.
제6항에서,

상기 데이터 구동부, 상기 신호 판독부 및 상기 신호 제어부는 하나의 IC 칩에 집적되어 있는 표시 장치.
제6항에서,

상기 제1 및 제2 화소에 영상 주사 신호를 인가하는 영상 주사부, 그리고

상기 광감지부에 감지 주사 신호를 인가하는 감지 주사부

를 더 포함하는 표시 장치.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에서,

상기 제1 표시 영역의 해상도와 상기 제2 표시 영역의 해상도는 서로 다른 표시 장치.
제9항에서,

상기 제2 표시 영역의 해상도는 상기 제1 표시 영역의 해상도보다 낮은 표시 장치.
삭제
제1항에서,

상기 제1 화소는 상기 제1 또는 제2 데이터선과 상기 제1 영상 주사선에 연결되어 있으며,

상기 제2 화소는 상기 제2 데이터선 및 상기 제2 영상 주사선에 연결되어 있는

표시 장치.
제1항에서,

상기 표시판은 상기 제1 및 제2 표시 영역을 각각 가지며 서로 분리되어 있는 제1 및 제2 표시판부를 포함하는 표시 장치.
제13항에서,

상기 제1 및 제2 표시판부를 연결하는 연결 부재를 더 포함하는 표시 장치.
제14항에서,

상기 연결 부재에는 상기 제1 표시판부의 신호와 상기 제2 표시판부의 신호를 전기적으로 연결하는 복수의 신호선이 구비되어 있는 표시 장치.
제15항에서,

상기 연결 부재는 가요성 인쇄 회로 필름으로 이루어진 표시 장치.
제13항 내지 제16항 중 어느 한 항에서,

상기 제1 표시 영역의 해상도와 상기 제2 표시 영역의 해상도는 서로 다른 표시 장치.
제17항에서,

상기 제2 표시 영역의 해상도는 상기 제1 표시 영역의 해상도보다 낮은 표시 장치.