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JP2011523111A - 接触及び接近を感知することができるディスプレイパネルとディスプレイ装置及びそのパネルを用いる接触及び接近感知方法 - Google Patents

接触及び接近を感知することができるディスプレイパネルとディスプレイ装置及びそのパネルを用いる接触及び接近感知方法 Download PDF

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Abstract

本発明は、接触及び接近を感知することができるディスプレイパネルとディスプレイ装置及びそのパネルを利用した接触及び接近の感知方法を提供する。このディスプレイパネルは、マトリックス状に配列された複数個のピクセル、映像が出力される方向に配置されるピクセル基板、上記ピクセルに対向する位置に配置される共通電極を備える共通基板、及び接触感知モード時に複数個のデータラインを介して複数個のピクセル電極の静電容量を感知して接触物体の接触及び接近位置を判別するパネル制御部を備えることを特徴とする。したがって、別途のタッチスクリーンを備えなくても、ディスプレイパネルが接触及び接近を感知することができる。

Description

本発明は、ディスプレイパネルに関し、特に、接触及び接近を感知することができるディスプレイパネルとディスプレイ装置及びそのパネルを用いる接触及び接近感知方法(Ｔｏｕｃｈ ａｎｄ ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ ｓｅｎｓｉｂｌｅ ｄｉｓｐｌａｙ ｐａｎｅｌ、ｄｉｓｐｌａｙ ｄｅｖｉｃｅ ａｎｄ Ｔｏｕｃｈ ａｎｄ ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ ｓｅｎｓｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｓａｍｅ)に関する。
接触または接近を感知する代表的な装置であるタッチスクリーン（Ｔｏｕｃｈ ｓｃｒｅｅｎ）は、マウスやキーボードなどの入力手段の代わりの入力手段である手やペンなどを用いてディスプレイ画面上に直接情報を入力することができる特徴を有する。よって、タッチスクリーンは入力方法が直観的であり、誰でも容易に操作することができるという長所からＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）環境において最も理想的な入力手段として評価されている。そして、最近の携帯電話、ＰＤＡ、銀行や官公署の端末機、各種医療装備及び案内表示装置などの多様な分野で広く用いられている。そして、最近の平板ディスプレイ装置の発展と共にタッチスクリーンの需要がさらに増加している。
図１は従来のタッチスクリーンを含むディスプレイ装置の一例であって、ＴＦＴ−ＬＣＤ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ−Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）装置を示す。図１に示すように、従来のタッチスクリーンを含むＴＦＴ−ＬＣＤ装置は、接触を感知するためのタッチスクリーン２０とバックライト部４０から出力される光の透過率を調節して映像を出力するためのディスプレイパネル３０及びディスプレイパネル３０に光を供給するバックライト部４０を備える。公知のようにＴＦＴ−ＬＣＤのディスプレイパネル３０は自己発光することができないため、バックライト部４０が必要である。
そして、保護ウィンドウ１０はタッチスクリーン２０及びディスプレイパネル３０を保護するために備える構成要素として、耐久性のために所定水準以上の厚さ(例えば３ｍｍ)を有するように製造される。初期のＴＦＴ−ＬＣＤは、保護ウィンドウ１０を備えてないが、大画面ディスプレイ装置と携帯用ディスプレイ装置が大衆化されるにつれて現在は殆どのディスプレイ装置が保護ウィンドウ１０を備えている。
ＴＦＴ−ＬＣＤのディスプレイパネル３０は、薄いガラスで構成された２個の透明基板３２、３３間に液晶(ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ)３１が挿入された構造を有し、上部の共通透明基板３２には共通電極３４が形成される。下部のピクセル透明基板３３には横方向に複数個のゲートライン(図示せず)と縦方向に複数個のデータライン(図示せず)が形成され、複数個のゲートラインと複数個のデータラインの交差領域のそれぞれにゲートライン及びデータラインとそれぞれのゲート及びソースが接続される複数個の薄膜トランジスタ(Ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＴＦＴ)(図示せず)と上記複数個の薄膜トランジスタのドレインにそれぞれ接続される複数個のピクセル電極３５が形成される。共通電極３４とピクセル電極３５は一般的に透明な伝導性材質のインジウムティンオキサイド(Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ：ＩＴＯ)が用いられる。
複数個のピクセル電極３５は、パネルにそれぞれ１つのピクセル(ｐｉｘｅｌ)を構成する。ゲートラインを介して印加される信号に応答して活性化された薄膜トランジスタがデータラインを介して印加されるディスプレイ電圧をピクセル電極３５に電圧を印加すると、ピクセル電極３５と共通電極３４との間の液晶３１はピクセル電極３５と共通電極３４との間に電場(ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｉｅｌｄ)により配列が変化される。一方、共通透明基板３２の上部とピクセル透明基板３３の下部に配置される２つの偏光板(Ｐｏｌａｒｉｚｅ Ｆｉｌｍ)３６は互いに偏光方向が垂直するように配置される。２つの偏光板３６の偏光方向と液晶の配列によってディスプレイパネル３０の光透過率が変化するため、バックライト部４０から放出される光がディスプレイパネル３０の２つの偏光板３６と液晶を透過しながら調節されて映像として出力される。ディスプレイパネル３０がカラー映像を出力するカラーディスプレイパネル３０の場合には、共通透明基板３２と上部偏光板３６との間にカラーフィルタ(図示せず)がさらに備えられる。カラーフィルタにはディスプレイパネル３０を透過する光がレッド(Ｒｅｄ)、グリーン(Ｇｒｅｅｎ)、ブルー(Ｂｌｕｅ)の３種の色相に出力されるようにフィルタリングするための３種のフィルタと各フィルタ間に色干渉を除去するためのブラックマトリックス(図示せず)が備えられる。そして、カラーディスプレイパネル３０では、レッド、グリーン、ブルーの３色が組み合わされてディスプレイパネルから出力される映像の１つのピクセルを構成するので、3個のピクセル電極３５が集まって１つのピクセルを形成する。
図１のタッチスクリーン２０は静電容量方式タッチスクリーンを示している。タッチスクリーンは、接触位置を測定する原理で抵抗膜方式、静電容量方式、光学方式、超音波方式及び電子誘導方式タッチスクリーンに区分される。上記タッチスクリーンのうち保護ウィンドウ１０を備えているディスプレイ装置としては、直接圧力が印加されなくても接触位置を感知しやすい静電容量方式のタッチスクリーンが最も好まれる。
静電容量方式のタッチスクリーン２０のセンシング感度は、タッチスクリーンのセンシング電極２１と接触するか、またはセンシング電極２１に接近する物体(例えば、指)間の間隔と誘電率によって決定され、上述のように保護ウィンドウ１０の厚さは所定水準以上を維持しなければならないので、タッチスクリーン２０はセンシング感度を高めるために保護ウィンドウ１０の下部に密着して配置される。一方、タッチスクリーン２０の電極とディスプレイパネル３０との間にも静電容量が発生し、タッチスクリーン２０の電極とディスプレイパネル３０との間から発生する静電容量はオフセット(ｏｆｆｓｅｔ)静電容量であり、なるべく除去すべきである。また、ディスプレイパネル３０には、ディスプレイパネルを制御するための各種信号が印加されるため、ノイズが発生しやすい。だから、タッチスクリーン２０とディスプレイパネル３０との間には、間隔を置いたり別途のフィルムを挿入したりしてオフセット静電容量とノイズの影響を最小化する。
結果的に、従来のタッチスクリーンを含むディスプレイ装置は、保護ウィンドウ１０の厚さが上述のように所定水準以上に固定され、パネル３０やバックライト部４０の厚さも低減しにくく、特にタッチスクリーン２０の厚さとタッチスクリーン２０とディスプレイパネル３０との間に間隔を置くためにディスプレイ装置全体の厚さＴ１が増加する問題がある。さらに、タッチスクリーンを別途に製作することによりディスプレイ装置の製造費用が高くなると共に、従来のタッチスクリーンは、マルチタッチ(ｍｕｌｔｉ−ｔｏｕｃｈ)機能を提供しなかった。製造費用を低減し、タッチ感度を高めるために、センシング電極の面積を減少させることはできないので、従来のタッチスクリーンは低いセンシング解像度を有するしかなかった。
大韓民国特許公報第１０−０７２８６５４号明細書
本発明の目的は、接触及び接近を感知するディスプレイ装置の厚さを低減し、製造費用を節減することができ、接触及び接近の感知解像度を極大化することができ、マルチタッチが可能であり、別途の手段を備えなくても接触及び接近を感知することができるディスプレイパネルを提供することにある。
本発明の他の目的は、上記接触及び接近を感知することができるディスプレイパネルを備えるディスプレイ装置を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、上記ディスプレイパネルを用いた接触及び接近感知方法を提供することにある。
上記目的を達成するための本発明の接触及び接近を感知することができるディスプレイパネルは、複数個のゲートラインと複数個のデータラインとに接続され、マトリックス状に配列された複数個のピクセルを備え、上記複数個のピクセルのそれぞれは複数個のゲートラインのうちの対応するゲートラインと、対応するデータラインにゲートが接続され、複数個のデータラインのうちの対応するデータラインにソースが接続され、複数個のピクセル電極のうちの対応するピクセル電極にドレインが接続される薄膜トランジスタを備え、映像が出力される方向に配置されるピクセル基板と、共通電圧を印加し、上記ピクセルに対向する位置に配置される共通電極を備える共通基板と、ディスプレイモード時に上記データラインを介して上記複数個のピクセルでディスプレイ電圧を印加して映像がディスプレイされるようにし、接触感知モード時に上記複数個のデータラインを介して上記複数個のピクセル電極の静電容量を感知して接触物体の接触及び接近位置を判別するパネル制御部と、を備えることを特徴とする。
上記目的を達成するための本発明のパネル制御部は、上記ディスプレイモードと上記接触感知モードとを有することを特徴とする。
上記目的を達成するための本発明のパネル制御部は、上記ディスプレイモード期間を上記接触感知モード期間よりも長くなるように設定することを特徴とする。
上記目的を達成するための本発明のパネル制御部は、上記ディスプレイモード時に上記複数個のゲートラインを活性化し、上記複数個のゲートラインのそれぞれが活性化される間に上記複数個のデータラインを介して上記複数個のピクセルにそれぞれ上記ディスプレイ電圧を出力し、上記接触感知モード時に上記複数個のゲートラインをそれぞれ、または所定個数ずつグループ単位に活性化し、上記複数個のデータラインをそれぞれ、または所定個数ずつグループ単位に選択して指定される上記ピクセル電極の静電容量を感知することを特徴とする。
上記目的を達成するための本発明のパネル制御部は、第１制御信号に応答して上記ディスプレイモード時に上記複数個のゲートラインを順に活性化し、上記接触感知モード時に上記複数個のゲートラインのうちの上記第１制御信号によって指定される所定個数のゲートラインを活性化するか、または所定個数ずつグループ単位に活性化するゲート駆動部と、第２制御信号に応答して上記ディスプレイモード時に上記複数個のデータラインにそれぞれ上記ディスプレイ電圧を出力し、上記接触感知モード時に上記第２制御信号によって指定される所定個数のデータラインを選択するか、または所定個数ずつグループ単位に選択して上記対応するピクセル電極の静電容量を感知して接触データを出力するデータ駆動及び感知部と、外部から印加される命令に応答して上記第１及び第２制御信号を出力し、上記接触感知モード時に上記接触データを印加して接触物体の接触位置を判別する制御部と、を備えることを特徴とする。
上記目的を達成するための本発明のデータ駆動及び感知部は、上記ディスプレイモード時に上記第２制御信号に応答して上記複数個のデータラインにそれぞれ上記ディスプレイ電圧を出力し、上記接触感知モード時に上記第２制御信号によって指定されるデータラインをそれぞれ、または所定個数ずつグループ単位に順に選択するデータ駆動部と、上記接触感知モード時に上記データ駆動部によって選択された上記データラインを介して上記ピクセル電極の静電容量を感知し、上記静電容量に応答して上記接触データを出力する感知部と、を備えることを特徴とする。
上記目的を達成するための本発明の感知部は、少なくとも１つの時間−デジタル変換回路を備えることを特徴とする。
上記他の目的を達成するための本発明のディスプレイ装置は、複数個のゲートラインと複数個のデータラインとに接続され、マトリックス状に配列された複数個のピクセルを備え、上記複数個のピクセルのそれぞれは複数個のゲートラインのうちの対応するゲートラインにゲートが接続され、複数個のデータラインのうちの対応するデータラインにソースが接続され、複数個のピクセル電極のうちの対応するピクセル電極にドレインが接続される薄膜トランジスタを備え、映像が出力される方向に配置されるピクセル基板と共通電圧を印加し、上記ピクセルに対向する位置に配置される共通電極を備える共通基板及び接触感知モード時に上記複数個のピクセル電極の静電容量を感知して接触物体の接触または接近位置を判別するパネル制御部を備えるディスプレイパネルと、上記ピクセル基板の上部に密着されて配置されて上記ディスプレイパネルを保護するための保護ウィンドウと、を備えることを特徴とする。
上記他の目的を達成するための本発明のパネル制御部は、ディスプレイモード時に上記複数個のゲートラインを順に活性化し、上記複数個のゲートラインのそれぞれが活性化される上記複数個のデータラインを介して上記複数個のピクセルにそれぞれ上記ディスプレイ電圧を出力し、上記接触感知モード時に上記複数個のゲートラインをそれぞれ、または所定個数ずつグループ単位に活性化し、上記複数個のデータラインをそれぞれ、または所定個数ずつグループ単位に選択して指定される上記ピクセル電極の静電容量を感知することを特徴とする。
上記他の目的を達成するための本発明のパネル制御部は、第１制御信号に応答してディスプレイモード時に上記複数個のゲートラインを順に活性化し、上記接触感知モード時に上記複数個のゲートラインのうちの上記第１制御信号によって指定される所定個数のゲートラインを活性化するか、または所定個数ずつグループ単位に活性化するゲート駆動部と、第２制御信号に応答して上記ディスプレイモード時に上記複数個のデータラインにそれぞれ上記ディスプレイ電圧を出力し、上記接触感知モード時に上記第２制御信号によって指定される所定個数のデータラインを選択するか、または所定個数ずつグループ単位に選択して上記対応するピクセル電極の静電容量を感知して接触データを出力するデータ駆動及び感知部と、外部から印加される命令に応答して上記第１及び第２制御信号を出力し、上記接触感知モード時に上記接触データを印加して接触物体の接触位置を判別する制御部と、を備えることを特徴とする。
上記他の目的を達成するための本発明のパネル制御部は、上記ディスプレイ装置がスタンバイモードやパワーセーブモードであれば、上記複数個のピクセル電極全体を統合して静電容量を感知して上記接触物体の接近を感知することを特徴とする。
上記他の目的を達成するための本発明のパネル制御部は、上記スタンバイモード時に上記接触データが指定された閾値よりも小さければ上記パワーセーブモードに切り替えられ、上記パワーセーブモード時に上記接触データが上記指定された閾値よりも大きければ上記ディスプレイモードに切り替えることを特徴とする。
上記他の目的を達成するための本発明のパネル制御部は、上記ディスプレイモード時に上記ディスプレイパネルがユーザによって選択されることができる少なくとも１つの選択領域をディスプレイするように上記第１及び第２制御信号を出力し、接触感知モード時に上記少なくとも１つの選択領域が互いに密集していると、上記選択領域に対応して接触及び接近を感知する接触領域が上記選択領域よりも小さく設定され、上記少なくとも１つの選択領域が互いに分散していると、上記選択領域に対応する上記接触領域が上記選択領域よりも大きく設定されるように上記第１及び第２制御信号を出力することを特徴とする。
上記さらに他の目的を達成するための本発明のディスプレイパネルの接触及び接近感知方法は、複数個のゲートラインと複数個のデータラインとに接続され、マトリックス状に配列された複数個のピクセルを備え、上記複数個のピクセルのそれぞれは複数個のゲートラインのうちの対応するゲートラインとゲートが接続され、複数個のデータラインのうちの対応するデータラインにソースが接続され、複数個のピクセル電極のうちの対応するピクセル電極にドレインが接続される薄膜トランジスタを備え、映像が出力される方向に配置されるピクセル基板と共通電圧を印加し、上記ピクセルに対向する位置に配置される共通電極を含む共通基板を備えるディスプレイパネルの接触及び接近感知方法において、ディスプレイモード時に上記データラインを介して上記複数個のピクセルにディスプレイ電圧を印加して映像をディスプレイする映像ディスプレイ段階と、接触感知モード時に上記複数個のデータラインを介して上記複数個のピクセル電極の静電容量を感知して接触物体の接触及び接近位置を判別する接触判別段階と、を備えることを特徴とする。
上記さらに他の目的を達成するための本発明の映像ディスプレイ段階は、上記ディスプレイパネルがユーザによって選択されることができる少なくとも１つの選択領域をディスプレイする選択領域ディスプレイ段階を備えることを特徴とする。
上記さらに他の目的を達成するための本発明の接触判別段階は、上記少なくとも１つの選択領域が互いに密集していると、上記選択領域に対応して接触及び接近を感知する接触領域を上記選択領域よりも小さく設定する第１接触領域設定段階と、上記少なくとも１つの選択領域が互いに分散していると、上記選択領域に対応する上記接触領域が上記選択領域よりも大きく設定する第２接触領域設定段階と、を備えることを特徴とする。
上記さらに他の目的を達成するための本発明の接触及び接近感知方法は、上記ディスプレイパネルがスタンバイモード及びパワーセーブモードをさらに備え、上記スタンバイモード時に上記複数個のピクセル電極全体を統合して静電容量を感知して上記接触物体の接近が感知されないと、上記パワーセーブモードに切り替えるパワーセーブモード転換段階と、上記パワーセーブモード時に上記複数個のピクセル電極全体を統合して静電容量を感知して上記接触物体の接近が感知されると、上記ディスプレイモードに切り替えるディスプレイモード転換段階と、を備えることを特徴とする。
本発明による接触及び接近を感知することができるディスプレイパネルとディスプレイ装置及びそのパネルを用いる接触及び接近感知方法は、ディスプレイパネルのピクセル電極をタッチスクリーンのセンシング電極として使用するので、ディスプレイパネルが接触物体の接触及び接近を感知することができ、別途のタッチスクリーンを備える必要がなく、ディスプレイ装置の厚さを大幅に低減することができる。それと共に、ピクセル電極をセンシング電極として使用するので、接触及び接近感知解像度をディスプレイパネルの解像度と同一水準に設定するか、またはユーザが所望する多様な解像度に設定ができ、接触領域を自由に設定することができる。また、マルチタッチを感知することができる。そして、製造費用と電力消耗を低減することができる。
従来のタッチスクリーンを含むディスプレイ装置の一例を示す図である。 本発明に係る接触及び接近を感知することができるディスプレイパネルを備えるディスプレイ装置の一例を示す図である。 図２のディスプレイパネルの概略的な平面図である。 図３のデータ駆動及び感知部に備えるセンシング回路の一例を示す図である。 本発明に係る接触及び接近を感知することができるディスプレイパネルを備えるディスプレイ装置の他の例を示す図である。 本発明のディスプレイ装置を活用する一例を示す図である。
以下に、添付した図面を参照して本発明の接触及び接近を感知することができるディスプレイパネルとディスプレイ装置及びそのパネルを用いる接触及び接近感知方法を説明する。
最近、各種センサの使用領域が拡大されるにつれ、センサのセンシング機能を向上するための努力が続いていた。これにより、従来のセンサと比べて最近のセンサはセンシング能力が画期的に改善された。そして、センサのオフセットやノイズを除去する技法も大きい発展をなしている。このような動きによって、接触センサも多様に発展した。
したがって、本発明におけるディスプレイ装置は、図１に示したディスプレイ装置とは異なって、ディスプレイパネルと別に区分されるタッチスクリーンを備えないで、ディスプレイパネルが直接接触及び接近を感知することができる。
図２は、本発明に係る接触及び接近を感知することができるディスプレイパネルを備えるディスプレイ装置の一例を示す図である。
図２において、保護ウィンドウ１１０とバックライト部１４０は、図１の保護ウィンドウ１０及びバックライト部４０と同様である。しかし、図２のディスプレイ装置はタッチスクリーンを別に備えない。また、図２のディスプレイパネル１３０は、図１のディスプレイパネル３０の上／下を逆にしたような形態で、保護ウィンドウ１１０の下部に密着されて配置される。すなわち、図１のディスプレイパネル３０は共通透明基板３２を上部に配置してピクセル透明基板３３を下部に配置するので、共通電極３４が上部に配置されてピクセル電極３５が下部に配置されたが、図２のディスプレイパネル１３０はピクセル透明基板１３３を上部に配置して共通透明基板１３２を下部に配置するため、ピクセル電極１３５が上部に配置されて共通電極１３４が下部に配置される。
上述のように、ディスプレイパネル１３０を逆にしてディスプレイ装置を構成すると、ディスプレイパネル１３０が上下反転されて保護ウィンドウ１１０に密着され、透明基板１３２、１３３の厚さと偏光板１３６の厚さは保護ウィンドウの厚さ１１０より相対的に薄いので、ディスプレイパネル１３０のピクセル電極１３５が保護ウィンドウ１１０に最も近接して配置される。現在、一般的に用いられる透明基板１３２の厚さは５００〜７００ｕｍであり、偏光板１３６の厚さは１００〜２００ｕｍである。すなわち、図１において保護ウィンドウ１０の上部面からタッチスクリーン２０のセンシング電極２１までの距離と図２において保護ウィンドウ１１０の上部面からディスプレイパネル１３０のピクセル電極１３５までの距離との差はそんなに大きくない。したがって、図２においてピクセル電極１３５は、保護ウィンドウ１１０上部面に接触される物体により静電容量が変化するので、図１のセンシング電極２１と同一機能を行うことができる。
上述のようにディスプレイパネル１３０は、２つの偏光板１３６の偏光方向と液晶配列によってバックライト部１４０から放出される光の透過率を変化させて映像を出力し、液晶配列をピクセル電極１３５と共通電極１３４との間に発生する電場で変化される。したがって、ディスプレイパネル１３０を図２のように逆にして配置してもピクセル電極１３５と共通電極１３４との間に発生する電場は同一であるため、液晶配列は同様に変化し、正常な映像を出力することができる。
すなわち、図２のディスプレイパネル１３０は、図１のディスプレイパネル３０の映像出力機能とタッチスクリーン２０の機能を両方とも提供することができる。
よって、図１のディスプレイ装置に比べて図２のディスプレイ装置は、タッチスクリーン２０の厚さ及びタッチスクリーン２０とディスプレイパネルの上部偏光板３６との間の間隔分低減することができるので、ディスプレイ装置全体の厚さＴ２を低減することができる。いままでは、説明の便宜上、ＴＦＴ−ＬＣＤディスプレイ(ＡＭ−ＬＣＤ)構造を用いて説明したが、能動型有機発光ディスプレイ(ＡＭ−ＯＬＥＤ)に適用する場合には、バックライト部１４０が要らないので、厚さをさらに低減させることができる。
図３は図２のディスプレイパネル１３０の概略的な平面図である。
図３においてディスプレイパネル１３０は、ピクセルアレイ２１０、制御部２２０、ゲート駆動部２３０及びデータ駆動及び感知部２４０を備える。
ピクセルアレイ２１０は２つの透明基板１３２、１３３間に形成される。
図２において上部に配置されるピクセル透明基板１３３には、垂直に交差する複数個のゲートラインＧＬと複数個のデータラインＤＬが形成され、それぞれ複数個のゲートラインＧＬと複数個のデータラインＤＬとが交差する領域のそれぞれにゲートが複数個のゲートラインＧＬのうちの対応するゲートラインと接続され、ソースが複数個のデータラインＤＬのうちの対応するデータラインに接続される複数個の薄膜トランジスタＴＦＴが形成される。また、複数個の薄膜トランジスタＴＦＴのそれぞれドレインには複数個のピクセル電極１３５のうちの対応するピクセル電極が接続される。ここで、薄膜トランジスタＴＦＴはスイッチトランジスタであってゲートラインＧＬが活性化されるとターンオンされて、データラインＤＬとピクセル電極１３５とを電気的に接続する。
一方、図２において下部に配置される共通透明基板１３２には、共通電極１３４が形成されている。
図３において薄膜トランジスタＴＦＴのドレインに一端が接続される液晶キャパシタＣｌｃは、共通透明基板１３２とピクセル透明基板１３３との間の液晶を誘電体(ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ)として用い、ピクセル電極１３５と共通電極１３４とを両電極として用いて形成されるキャパシタである。ＴＦＴ−ＬＣＤにおいて共通電極１３４には共通電圧Ｖｃｏｍが印加されるので、液晶キャパシタＣｌｃは他端が共通電圧Ｖｃｏｍに接続される。
ゲート駆動部２３０は、制御部２２０から印加される第１制御信号ｃｏｎ１に応答して複数個のゲートラインＧＬのうちから指定された所定個数のゲートラインＧＬを活性化して対応する薄膜トランジスタＴＦＴを活性化する。そして、データ駆動及び感知部２４０は、制御部２２０から印加される第２制御信号ｃｏｎ２に応答して複数個のデータラインＤＬにディスプレイ電圧を出力する。ゲート駆動部２３０は、順に１つのゲートラインＧＬのみを選択して活性化することが一般的であるが、最近にはディスプレイパネルの大きさが非常に大きくなるにつれて、同時に２つ以上のゲートラインＧＬを活性化することもできるように構成される。そして、複数個のピクセルアレイ２１０と複数個のゲート駆動部２３０及び複数個のデータ駆動及び感知部２４０を備えて同時に複数個のゲートラインＧＬとデータラインＤＬを選択して活性化する。
また、本発明においてデータ駆動及び感知部２４０は、複数個のデータラインＤＬを介してピクセル電極１３５の静電容量の変化を感知し、接触物体の接触可否を判別して接触データＣｄａｔａを制御部２２０に出力する。すなわち、接触物体が保護ウィンドウ１１０に接触されたものとして判断されると、接触データＣｄａｔａを制御部２２０に出力する。
制御部２２０は、外部から印加される命令ｃｍｄに応答してゲート駆動部２３０を制御するための第１制御信号ｃｏｎ１とデータ駆動及び感知部２４０を制御するための第２制御信号ｃｏｎ２とを出力し、データ駆動及び感知部２４０から出力される接触データＣｄａｔａを印加して分析して接触位置を判別し、接触位置に対応する指定された所定の動作を行う。ここで、接触位置はゲート駆動部２３０によって活性化されたゲートラインＧＬとデータ駆動及び感知部２４０で感知するデータラインＤＬで判別することができる。そして、図３において制御部２２０は、ディスプレイパネル１３０内に備えるものとして示したが、外部に設けてもかまわない。
以下、図２及び図３を参照して、本発明による接触及び接近を感知することができるディスプレイパネルの動作を説明する。ディスプレイパネル１３０の基本機能は映像出力であり、ディスプレイパネル１３０が映像を出力する間、複数個のピクセル電極１３５にはデータラインＤＬと薄膜トランジスタＴＦＴを介してディスプレイ電圧が印加されるので、映像を出力するピクセル電極１３５に対して、同時に静電容量を感知するセンサとして用いることは困難である。
上述のように制御部２２０は、ディスプレイモード時に外部命令ｃｍｄに応答して第１制御信号ｃｏｎ１をゲート駆動部２３０に出力し、ゲート駆動部２３０は第１制御信号ｃｏｎ１に応答して複数個のゲートラインＧＬのうちの所定個数のゲートラインを選択して活性化する。活性化されたゲートラインＧＬはピクセルアレイ２１０の複数個の薄膜トランジスタＴＦＴを行単位に活性化する。そして、制御部２２０は第２制御信号ｃｏｎ２をデータ駆動及び感知部２４０に出力し、データ駆動及び感知部２４０は第２制御信号ｃｏｎ２に応答して複数個のデータラインＤＬにそれぞれ指定されたレベルのディスプレイ電圧を出力する。これに活性化されたゲートラインＧＬと複数個のデータラインＤＬに接続された薄膜トランジスタＴＦＴはデータラインＤＬを介して印加されるディスプレイ電圧をピクセル電極１３５に印加する。すなわち、ゲートラインＧＬが活性化されているうちに複数個のデータラインＤＬに指定されたレベルのディスプレイ電圧を印加する方法としてピクセル電極１３５に電圧を印加する。
ＴＦＴ−ＬＣＤディスプレイパネル１３０は、バックライト部１４０から出力される光の透過量をいろんな多くの段階に調節して映像を出力し、光の透過量はピクセル電極１３５に印加されるディスプレイ電圧のレベルを用いて調節する。すなわち、データラインＤＬを介してピクセル電極１３５に印加されるディスプレイ電圧はディスプレイパネル１３０がバックライト部１４０から放出される光の透過率を調節するための電圧であって、一般的には２５６段階８ビットのレベルを有する電圧である。そして、ディスプレイパネル１３０において全体ピクセル電極が一度選択される単位をフレーム(ｆｒａｍｅ)として表示し、現在、ＮＴＳＣ(Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ)方式のＴＶのようなディスプレイ装置は１秒に６０フレーム以上の映像を出力する。１秒当たりディスプレイされるフレームの個数をフレーム率(ｆｒａｍｅ ｒａｔｅ)といい、ｆｒａｍｅ／ｓｅｃの単位で表示する。また、現在、普及されているＦｕｌｌ ＨＤＴＶはディスプレイパネル１３０が１９２０×１０８０個以上のピクセルを備える。すなわち、Ｆｕｌｌ ＨＤＴＶは、１９２０×１０８０個以上のピクセルそれぞれに１秒当たり６０回以上電圧を印加して映像を出力する。携帯用ディスプレイ装置は、ＴＶよりは小さい大きさと解像度を有し、一般的にＱＶＧＡ級３２０×２４０個以上のピクセル解像度を有し、秒当たり３０フレーム以上の映像をディスプレイする。
上述のようにディスプレイ装置は、大部分６０以上のフレーム率を有し映像を出力し、この中、１〜２フレームが省略されてもユーザはフレームが省略されたことを感知することができない。したがって、本発明ではディスプレイ装置の指定されたフレーム率で、１〜２フレームを映像出力せず、その間にピクセル電極１３５をセンシング電極として使用する。例えば、６０フレーム率を有するディスプレイ装置において、ディスプレイパネル１３０が１秒に５８フレームは映像を出力するようにし、２フレームは接触を感知するようにする。もし、ディスプレイ装置が秒当たり２０フレームほどの低いフレーム率を有した場合、ディスプレイ装置は映像の品質問題によりすべてのフレームを映像出力しなければならなくなる。この場合は、ディスプレイ装置のフレーム率を１〜２さらに高め、高くなったフレーム率から１〜２フレームの接触を感知するために使用することができる。すなわち、２０フレーム率を有するディスプレイ装置は２２フレーム率を有するようにフレーム率を調節し、この中２フレームを接触感知のために使用することができる。また、早い接触感知のためには、毎フレームに接触感知を行うことができる。そのためには、接触感知時間を最小化してユーザがフレーム率の変化を感じないようにしなければならない。
図２及び図３を参照して、タッチスクリーンとして使用するディスプレイパネル１３０の動作を説明する。制御部２２０は、周期的にまたは外部命令ｃｍｄに応答して接触感知モードに進入し、接触感知モードに対応する第１制御信号ｃｏｎ１及び第２制御信号ｃｏｎ２を出力する。基本的に制御部２２０は、周期的に接触感知モードに進入するが、携帯用ディスプレイ装置の場合に接触感知モードに進入してはいけない場合も発生する。例えば、ロッキング(ｈｏｌｄ)のような機能を備えるディスプレイ装置ではロック機能が設定されると、制御部２２０が接触感知モードに進入してはいけない。また、接触感知領域もディスプレイ装置の状態によって多様に設定すべきであるため、外部命令ｃｍｄが印加するように構成される。
ゲート駆動部２３０は第１制御信号ｃｏｎ１に応答して所定個数のゲートラインＧＬを活性化し、データ駆動及び感知部２４０は第２制御信号ｃｏｎ２に応答して所定個数のデータラインＤＬを介して接続されたピクセル電極１３５の静電容量を感知する。もし、ゲートラインＧＬとデータラインＤＬが１個ずつ順に選択される場合には、ディスプレイパネル１３０のすべてのピクセル電極１３５のそれぞれが個別的なセンシング電極として使用される。すなわち、ディスプレイパネル１３０の解像度が直ちにタッチスクリーンの解像度となる。したがって、非常に高い解像度のタッチスクリーンを、別途の工程なしに実現することができる。また、上述のようなディスプレイ装置はフレーム率を有していて、このフレーム率とは１秒間に全体ピクセル電極１３５が選択される回数を示すものである。したがって、６０フレーム率のディスプレイ装置は１／６０秒間に全体ピクセル電極１３５が順に一度ずつ選択される。よって、従来のタッチスクリーンとは異なって本発明のタッチスクリーン(ここでは、ディスプレイパネル)は接触物体が同時に複数個のセンシング電極(ここでは、ピクセル電極)に接触または接近しても、センシング電極が順に接触物体の接触または接近を感知するので誤動作せず、正確に接触または接近を感知することができる。それと共に、センシング電極が順に接触物体の接触または接近を感知する期間が非常に短いので(例えば１／６０秒)、マルチタッチを感知するタッチスクリーンと略同一機能を有することができる。
上述したように、本発明は、接触物体の接触と共に、接近を感知することができると記載した。これは本発明のディスプレイパネル１３０が静電容量方式のタッチスクリーンと同一方式で動作するため、非常に大きい静電容量の接触物体が接近する場合には接触してなくてもピクセル電極１３５の静電容量が変化されてデータ駆動及び感知部２４０から感知することができるからである。
一方、ゲート駆動部２３０とデータ駆動及び感知部２４０は、それぞれ第１及び第２制御信号ｃｏｎ１、ｃｏｎ２に応答して複数個のゲートラインＧＬと複数個のデータラインＤＬを選択することができる。例えば、ゲート駆動部２３０がゲートラインＧＬを２個ずつ順に選択し、データ駆動及び感知部２４０が２個のデータラインＤＬを介して印加される静電容量を感知するようになると、一度に４個のピクセル電極１３５が１つのセンサ電極に活用される。本発明のディスプレイパネル１３０は、ピクセル電極１３５の個数に対応する、すなわち、ディスプレイ解像度と同一解像度のタッチスクリーンで動作することができるが、実際動作でディスプレイ解像度水準のタッチスクリーンが必要な場合は大変少ない。これに対して、本発明のディスプレイパネル１３０は、接触感知モードで同時に選択されるゲートラインＧＬとデータラインＤＬの個数を調節して複数個のピクセル電極１３５を１つのセンシング電極として活用することができるので、タッチスクリーンの解像度を自由に調節することができる。
複数個のピクセル電極１３５を１つのセンシング電極に活用することになると、センシング電極の面積が増加するのと同じ効果を得ることができ、センシング電極の面積増加はキャパシタで両端電極の面積が増加すると静電容量が大きくなるのと同じ原理によってセンシング感度の向上につながる。このようなセンシング感度の向上は携帯用ディスプレイ装置で多様な方法に活用される。一例として、携帯用ディスプレイ装置がスタンバイモード状態である時、すべてのゲートラインＧＬを活性化し、すべてのデータラインＤＬを介してデータ駆動及び感知部２４０に備えるセンシング回路(図示せず)が静電容量を感知することになると、すべてのピクセル電極１３５が１つのセンシング電極として活用されるので、センシング感度が極大化されて接触物体の接近を非常に敏感に感知することができる。したがって、スタンバイモードにおいて携帯用ディスプレイ装置が接触物体の接近がなければ(または、接触データＣｄａｔａが指定された閾値より低ければ)、ユーザが携帯用ディスプレイ装置の周りにないものとして判断するので、パワーセーブモード(ｐｏｗｅｒ ｓａｖｅ ｍｏｄｅ)に切り替えるようにし、電力消耗を低減することができる。
また、本発明のディスプレイ装置は、タッチスクリーンとして用いる場合に複数個のゲートラインＧＬと複数個のデータラインＤＬを多様に組み合わせて接触及び接近感知解像度だけではなく接触感知領域を自由に設定することができる。すなわち、図３においてゲート駆動部２３０が２番目と３番目ゲートラインＧＬだけを活性化し、データ駆動及び感知部２４０が２番目から４番目データラインＤＬだけを介して静電容量を感知すると、ピクセルアレイ２１０において６個のピクセル電極１３５だけがセンシング電極として活用され、残りのピクセル電極１３５はセンシング電極として活用されない。
また、データ駆動及び感知部２４０は、すべてのピクセル電極に対して個別的に、または所定個数ずつ順に静電容量を感知することができるので、１つのセンシング回路だけを備えてもディスプレイパネルのすべての領域で接触及び接近を感知することができる。ただし、この場合にセンシング回路は非常に早い動作速度を有しなければならない。ディスプレイ装置においてすべてのピクセル電極が１つのフレーム区間内にタッチモードにおいて個別的なセンシング電極として活用された場合、各ピクセル電極の静電容量をセンシング回路から感知しなければならない時間は、１／( フレーム率×解像度)秒(ｓｅｃ)に示すことができ、上記の６０フレーム率のＱＶＧＡディスプレイ装置では、１／６０×３２０×２８０秒の極めて短い時間である。もし、センシング回路が上記のような非常に短い時間内に静電容量を感知することができない場合に、複数個のピクセル電極１３５を１つのセンシング電極として活用してセンシング回路からセンシング電極の静電容量を感知する時間を大幅に増加させることができる。しかし、データ駆動及び感知部２４０が複数個のセンシング回路を備えることができるのも確かである。
図４は、図３のデータ駆動及び感知部に備えるセンシング回路の一例を示す図である。
本発明においてデータ駆動及び感知部２４０に備えるセンシング回路は、静電容量を感知することができるセンシング回路であれば、いかなる回路でも用いられる。本発明では、ピクセル電極１３５をタッチスクリーンのセンシング電極として活用するので、センシング回路がオフセット及びノイズを容易に除去しなければならなく、動作速度が非常に速くなければならない。図４は上記の条件を十分に満たすセンシング回路３２０の一例として、韓国特許第０７２８６５４号に時間−デジタル変換回路が記載されている。
図４の時間−デジタル変換回路３２０の動作を簡単に説明すると、時間−デジタル変換回路３２０は、遅延時間可変部３３０と遅延時間計算及びデータ発生部３７０を備え、遅延時間可変部３３０は測定信号発生部３４０、可変遅延部３５０及び固定遅延部３６０を備える。
このとき、センサ３１０は、外部の刺激強度によりインピーダンス値Ｉｓｅｎを可変する。これにセンサ３１０では、外部の刺激強度により誘導容量または抵抗値が可変される多様な種類の素子が活用される。
遅延時間可変部３３０は、センサ３１０のインピーダンス値Ｉｓｅｎに比例して可変される遅延時間差を有する基準信号ｒｅｆとセンシング信号ｓｅｎを発生する。そのために、測定信号発生部３４０は第１時間を周期にクロッキングされる測定信号ｉｎを発生して可変遅延部３５０と固定遅延部３６０とのそれぞれに印加し、可変遅延部３５０はセンサ３１０と電気的に接続され、測定信号ｉｎをセンサ３１０のインピーダンス値により遅延させてセンシング信号ｓｅｎを発生し、固定遅延部３６０は指定された値または制御技法により基準信号ｒｅｆを発生する。
遅延時間計算及びデータ発生部３７０は基準信号ｒｅｆとセンシング信号ｓｅｎを受信し、基準信号ｒｅｆとセンシング信号ｓｅｎとの遅延時間差を計算し、計算された遅延時間差に相応する値を有するデジタルデータＤｄａｔａを発生する。
したがって、本発明のピクセル電極１３５を時間−デジタル変換回路３２０の静電容量可変型センサ３１０として使用すれば、時間−デジタル変換回路３２０は本発明のセンシング回路として使用することができる。また、時間−デジタル変換回路３２０がデジタルデータＤｄａｔａを出力するので、データ駆動及び感知部２４０がデジタルデータＤｄａｔａに応答して接触データＣｄａｔａを生成しやすい。また、時間−デジタル変換回路３２０のデジタルデータＤｄａｔａを用いて接触及び接近だけでなく接触物体の接触圧力を測定することができる。ディスプレイパネルが時間−デジタル変換回路３２０のデジタルデータＤｄａｔａを用いて接触圧力を測定するように構成される場合には、接触物体が同一位置に接触されても接触圧力によって互いに他の機能を行うように、ディスプレイ装置を構成することができる。もし、保護ウィンドウ１１０に柔軟性( ｆｌｅｘｉｂｌｅ)があれば、接触はピクセル電極１３５と共通電極１３４との間に静電容量変化または電圧変化を引き起こす圧力信号を発生し、時間−デジタル変換回路３２０は静電容量変化または電圧変化を感知する。
しかし、上述のように本発明のセンシング回路は図４の時間−デジタル変換回路に限定されない。
図５は、本発明に係る接触及び接近を感知することができるディスプレイパネルを備えるディスプレイ装置の他の例を示す図面であり、図２のディスプレイパネル１３０にカラーフィルタ４３７をさらに備えるディスプレイパネル４３０を示している。
ディスプレイパネルがカラー映像を出力するカラーディスプレイパネルの場合には、従来のディスプレイパネル３０は共通透明基板３２と偏光板３６との間にカラーフィルタ(図示せず)をさらに備える。したがって、既存のディスプレイパネル３０はバックライト部４０から放出される偏光板３６とピクセル透明基板３３とピクセル電極３５及び液晶３１を経て、共通電極３４と共通透明基板３２を介してカラーフィルタ(図示せず)に印加され、カラーフィルタを通過した光は偏光板３６を介して保護ウィンドウ１０に印加される。すなわち、バックライト部４０から放出された光が液晶３１を通過した後、カラーフィルタを通過するようになる。
しかし、本発明では、ディスプレイパネルのピクセル電極をセンシング電極として活用するためにディスプレイパネルを上下反転させて配置するので、既存のカラーディスプレイパネルをそのまま本発明に適用した場合、バックライト部４０から放出された光がカラーフィルタを先に通過した後、液晶を通過するように構成されている。実際、光がカラーフィルタを先に通過しても、ディスプレイパネルは映像を正常にディスプレイすることができる。ただし、カラーフィルタによりバックライト部から放出された光の輝度が減少した状態で、ピクセル電極にディスプレイ電圧を印加して液晶が光を調節することになる。垂直反転したディスプレイパネルは、反転しないディスプレイパネルに比べて、カラーフィルタを通過した光が液晶３１により散乱するので、カラーディスプレイイメージが明確ではない。
したがって、図５のカラーディスプレイパネル４３０には、上部に配置された偏光板４３６とピクセル透明基板４３３との間にカラー基板４３７を挿入している。そして、カラー基板４３７以外の他の構成要素は、図２のディスプレイパネル１３０と全部同一である。すなわち、図５のカラーディスプレイパネル４３０は、既存のカラーディスプレイパネルを上下反転して配置するが、バックライト部４４０から放出された光が液晶を通過した後、カラーフィルタ４３７に到達するように、カラーフィルタ４３７の配置を調節した。したがって、図５のカラーディスプレイパネル４３０は、従来のカラーディスプレイパネルと同じく制御して映像をディスプレイすることができる。
また、上記では、本発明の接触及び接近を感知することができるディスプレイパネルとしてＴＦＴ−ＬＣＤパネルについてのみ説明したが、本発明はＴＦＴ−ＬＣＤパネルに限定されない。すなわち、本発明は、能動型有機発光ダイオード(Ａｃｔｉｖｅ Ｍａｔｒｉｘ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ−ＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ：以下、ＡＭ−ＯＬＥＤという)パネルのような他の種類のディスプレイパネルにも適用することができる。本発明が能動型有機発光ダイオードパネルに適用される場合に、能動型有機発光ダイオードパネルはＴＦＴ−ＬＣＤパネルと異なって自己発光をしてバックライト部と偏光板とを必要としないので、ディスプレイ装置の厚さをより薄くすることができる。さらに本発明は、多様なディスプレイパネルに適用されるので、現在のＴＦＴ−ＬＣＤパネルや有機発光ダイオードパネルなどのディスプレイパネルに製造されるフレキシブルディスプレイ(Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｄｉｓｐｌａｙ)パネル(例えば、ｅ−ｉｎｋ)にも適用することができる。
図６は本発明のディスプレイ装置を活用する一例を示す図である。
図２及び図３を参照して図６を説明すれば、まず、制御部２２０はディスプレイモードで動作し、ディスプレイパネル１３０は該当の応用プログラムに対する映像をディスプレイする。このとき、ディスプレイパネル１３０のフレーム率を６０ｆｒａｍｅ／ｓｅｃに設定する。ディスプレイフレームのうちの２個のフレームに対してディスプレイパネル１３０が接触感知モードに動作するように設定する。すなわち、１秒に２回接触を感知するように設定する。このように設定されたディスプレイパネル１３０は２９フレーム間映像をディスプレイし、１フレームは接触を感知する動作を繰り返し行うことになる。接触及び接近感知回路が十分早ければ、ディスプレイフレーム率を高めるように接触周期が増加される。
図６において、実線で示した領域は、現在応用プログラムにおいてユーザのために選択領域をディスプレイしたことであって、６個の小さいアイコンＩｃｏｎ１〜Ｉｃｏｎ６と２個の大きいアイコンＩｃｏｎ７、Ｉｃｏｎ８と3個のボタンＢｔｎ１〜Ｂｔｎ３及びスクロールバーＳＣＬがディスプレイされている。図６において、選択領域の配置をよく見ると、６個の小さいアイコンＩｃｏｎ１〜Ｉｃｏｎ６は相対的に密集して配置されているが、残りの２個の大きいアイコンＩｃｏｎ７、Ｉｃｏｎ８と3個のボタンＢｔｎ１〜Ｂｔｎ３及びスクロールバーＳＣＬは相対的に分散して配置されている。したがって、ユーザが密集配置されている選択領域である６個の小さいアイコンＩｃｏｎ１〜Ｉｃｏｎ６のうちの１つを選択しようとする場合、隣接した他のアイコンと同時に選択されるか、または他のアイコンが選択される可能性が高い。一方、分散配置されている選択領域のうちの１つを選択する場合はユーザが隣接した他の選択領域を同時に選択したり、または誤って選択したりする可能性は低くなる。
一方、本発明の接触及び接近を感知することができるディスプレイパネルは、上述のようにゲート駆動部２３０とデータ駆動及び感知部２４０によってそれぞれ選択されるゲートラインＧＬとデータラインＤＬを調節し、接触及び接近感知領域を自由に設定することができる。
したがって、密集している選択領域では接触領域ＴＩｃｏｎ１〜ＴＩｃｏｎ６が選択領域であるアイコンＩｃｏｎ１〜Ｉｃｏｎ６よりも小さく設定して、ユーザの誤操作が防止できるようにし、分散した選択領域では接触領域ＴＩｃｏｎ７、ＴＩｃｏｎ８、ＴＢｔｎ１〜ＴＢｔｎ３、ＴＳＣＬを選択領域Ｉｃｏｎ７、Ｉｃｏｎ８、Ｂｔｎ１〜Ｂｔｎ３、ＳＣＬよりも大きく設定して、ユーザの操作便宜性を増大させることができる。そして、アイコンＩｃｏｎ１〜Ｉｃｏｎ８とボタンＢｔｎ１〜Ｂｔｎ３は対応する接触領域ＴＩｃｏｎ１〜ＴＩｃｏｎ８、ＴＢｔｎ１〜ＴＢｔｎ３のそれぞれの内部領域の複数個のピクセル電極１３５をそれぞれ１つのセンシング電極で動作できるように設定し、センシング感度を高めている。しかし、スクロールバーＳＣＬは接触物体の移動を感知しなければならないので、接触領域ＴＳＣＬ内の複数個のピクセル電極１３５を単一または所定個数の単位でセンシング電極として動作するように設定している。
また、本発明の接触及び接近を感知することができるディスプレイパネルは、設定された接触領域ＴＩｃｏｎ１〜ＴＩｃｏｎ８、ＴＢｔｎ１〜ＴＢｔｎ３、ＴＳＣＬに対してのみセンシング動作を行うようにしてあるので、不要にすべての領域に対してセンシング動作を行う、既存のタッチスクリーンを備えるディスプレイパネルと比べて電力消耗を低減することができ、ユーザの誤操作を防止することができる。
そして、上記では、制御部２２０とゲート駆動部２３０及びデータ駆動及び感知部２４０をそれぞれ別に示したが、パネル制御部に統合してディスプレイモード時に上記データラインを介して上記複数個のピクセルでディスプレイ電圧を印加して映像がディスプレイされるようにし、接触感知モード時に、上記複数個のデータラインを介して上記複数個のピクセル電極の静電容量を感知して接触物体の接触及び接近位置を判別することができる。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
１１０ 保護ウィンドウ
１３０ ディスプレイパネル
１３２ 共通透明基板
１３３ ピクセル透明基板
１３４ 共通電極
１３５ ピクセル電極
１３６ 偏光板
１４０ バックライト部

Claims (32)

  1. 複数個のゲートラインと複数個のデータラインに接続され、マトリックス状に配列された複数個のピクセルを備え、前記複数個のピクセルのそれぞれは複数個のゲートラインのうちの対応するゲートラインにゲートが接続され、複数個のデータラインのうちの対応するデータラインにソースが接続され、複数個のピクセル電極のうちの対応するピクセル電極にドレインが接続される薄膜トランジスタを備え、映像が出力される方向に配置されるピクセル基板と、
    共通電圧を印加し、前記ピクセルに対向する位置に配置される共通電極を備える共通基板と、
    ディスプレイモード時に前記データラインを介して前記複数個のピクセルにディスプレイ電圧を印加して映像がディスプレイされるようにし、接触感知モード時に前記複数個のデータラインを介して前記複数個のピクセル電極の静電容量を感知して接触物体の接触及び接近位置を判別するパネル制御部と、
    を備えることを特徴とするディスプレイパネル。
  2. 前記パネル制御部は、
    前記ディスプレイモードと前記接触感知モードを有することを特徴とする請求項１に記載のディスプレイパネル。
  3. 前記パネル制御部は、
    前記ディスプレイモード期間を前記接触感知モード期間よりも長くなるように設定することを特徴とする請求項２に記載のディスプレイパネル。
  4. 前記パネル制御部は、
    前記ディスプレイモード時に前記複数個のゲートラインを活性化し、前記複数個のゲートラインのそれぞれが活性化される間に前記複数個のデータラインを介して前記複数個のピクセルにそれぞれ前記ディスプレイ電圧を出力し、
    前記接触感知モード時に前記複数個のゲートラインをそれぞれ、または所定個数ずつグループ単位に活性化し、前記複数個のデータラインをそれぞれ、または所定個数ずつグループ単位に選択して指定される前記ピクセル電極の静電容量を感知することを特徴とする請求項１に記載のディスプレイパネル。
  5. 前記パネル制御部は、
    第１制御信号に応答して前記ディスプレイモード時に前記複数個のゲートラインを順に活性化し、前記接触感知モード時に前記複数個のゲートラインのうちの前記第１制御信号によって指定される所定個数のゲートラインを活性化するか、または所定個数ずつグループ単位に活性化するゲート駆動部と、
    第２制御信号に応答して前記ディスプレイモード時に前記複数個のデータラインにそれぞれ前記ディスプレイ電圧を出力し、前記接触感知モード時に前記第２制御信号によって指定される所定個数のデータラインを選択するか、または所定個数ずつグループ単位に選択して前記対応するピクセル電極の静電容量を感知して接触データを出力するデータ駆動及び感知部と、
    外部から印加される命令に応答して前記第１及び第２制御信号を出力し、前記接触感知モード時に前記接触データを印加して接触物体の接触位置を判別する制御部と、
    を備えることを特徴とする請求項４に記載のディスプレイパネル。
  6. 前記データ駆動及び感知部は、
    前記ディスプレイモード時に前記第２制御信号に応答して前記複数個のデータラインにそれぞれ前記ディスプレイ電圧を出力し、前記接触感知モード時に前記第２制御信号によって指定されるデータラインをそれぞれ、または所定個数ずつグループ単位に順に選択するデータ駆動部と、
    前記接触感知モード時に前記データ駆動部によって選択された前記データラインを介して前記ピクセル電極の静電容量を感知し、前記静電容量に応答して前記接触データを出力する感知部と、
    を備えることを特徴とする請求項５に記載のディスプレイパネル。
  7. 前記感知部は、
    少なくとも１つの時間−デジタル変換回路を備えることを特徴とする請求項６に記載のディスプレイパネル。
  8. 前記時間−デジタル変換回路は、
    測定信号を生成する測定信号発生部と、
    前記測定信号を所定時間遅延して基準信号を生成する固定遅延部と、
    前記データラインを介して印加される前記ピクセル電極の静電容量に応答して前記測定信号を遅延してセンシング信号を発生する可変遅延部と、
    前記基準信号に対する前記センシング信号の遅延時間差を測定し、測定された遅延時間差に相応する値を有する接触データを出力する遅延時間計算及びデータ発生部と、
    を備えることを特徴とする請求項７に記載のディスプレイパネル。
  9. 前記ディスプレイパネルは、
    前記ピクセル基板が、前記接触物体が接触または接近位置に配置されて前記接触物体の静電容量または接近を感知する機能を行うことができる液晶ディスプレイパネルであることを特徴とする請求項１に記載のディスプレイパネル。
  10. 前記ディスプレイパネルは、
    前記共通基板と前記ピクセル基板との間に挿入される液晶と、
    前記共通基板の下部と前記ピクセル基板の上部にそれぞれ配置される偏光板をさらに備えることを特徴とする請求項９に記載のディスプレイパネル。
  11. 前記ディスプレイパネルは、
    前記ピクセル基板が、前記接触物体が接触または接近位置に配置されて前記接触物体の静電容量または接近を感知する機能を行うことができる電界発光ディスプレイであることを特徴とする請求項１に記載のディスプレイパネル。
  12. 前記ディスプレイパネルは、
    前記ピクセル基板上に、前記共通基板の対向側に配置されるカラーフィルタをさらに備えることを特徴とする請求項１０又は請求項１１のうちの１項に記載のディスプレイパネル。
  13. 複数個のゲートラインと複数個のデータラインに接続され、マトリックス状に配列された複数個のピクセルを備え、前記複数個のピクセルのそれぞれは複数個のゲートラインのうちの対応するゲートラインにゲートが接続され、複数個のデータラインのうちの対応するデータラインにソースが接続され、複数個のピクセル電極のうちの対応するピクセル電極にドレインが接続される薄膜トランジスタを備え、映像が出力される方向に配置されるピクセル基板と共通電圧を印加し、前記ピクセルに対向する位置に配置される共通電極を備える共通基板及び接触感知モード時に前記複数個のピクセル電極の静電容量をそれぞれ、または所定個数ずつ感知して接触物体の接触または接近位置を判別するパネル制御部を備えるディスプレイパネルと、
    前記ピクセル基板の上部に密着されて配置されて前記ディスプレイパネルを保護するための保護ウィンドウと、
    を備えることを特徴とするディスプレイ装置。
  14. 前記パネル制御部は、
    ディスプレイモード時に前記複数個のゲートラインを順に活性化し、前記複数個のゲートラインのそれぞれが活性化される前記複数個のデータラインを介して前記複数個のピクセルにそれぞれ前記ディスプレイ電圧を出力し、
    前記接触感知モード時に前記複数個のゲートラインをそれぞれ、または所定個数ずつグループ単位に活性化して前記複数個のデータラインをそれぞれ、または所定個数ずつグループ単位に選択して指定される前記ピクセル電極の静電容量を感知することを特徴とする請求項１３に記載のディスプレイ装置。
  15. 前記パネル制御部は、
    第１制御信号に応答してディスプレイモード時に前記複数個のゲートラインを順に活性化し、前記接触感知モード時に前記複数個のゲートラインのうちの前記第１制御信号によって指定される所定個数のゲートラインを活性化するか、または所定個数ずつグループ単位に活性化するゲート駆動部と、
    第２制御信号に応答して前記ディスプレイモード時に前記複数個のデータラインにそれぞれ前記ディスプレイ電圧を出力し、前記接触感知モード時に前記第２制御信号によって指定される所定個数のデータラインを選択するか、または所定個数ずつグループ単位に選択して前記対応するピクセル電極の静電容量を感知して接触データを出力するデータ駆動及び感知部と、
    外部から印加される命令に応答して前記第１及び第２制御信号を出力し、前記接触感知モード時に前記接触データを印加して接触物体の接触位置を判別する制御部と、
    を備えることを特徴とする請求項１４に記載のディスプレイ装置。
  16. 前記データ駆動及び感知部は、
    前記ディスプレイモード時に前記第２制御信号に応答して前記複数個のデータラインのそれぞれに前記ディスプレイ電圧を出力し、前記接触感知モード時に前記第２制御信号によって指定されるデータラインをそれぞれ、または所定個数ずつ順に選択するデータ駆動部と、
    前記接触感知モード時に前記データ駆動部によって選択された前記データラインを介して前記ピクセル電極の静電容量を感知し、前記静電容量に応答して接触データを出力する感知部と、
    を備えることを特徴とする請求項１５に記載のディスプレイ装置。
  17. 前記感知部は、
    少なくとも１つの時間−デジタル変換回路を備え、
    前記時間−デジタル変換回路は、
    測定信号を生成する測定信号発生部と、
    前記測定信号を所定時間遅延して基準信号を生成する固定遅延部と、
    前記データラインを介して印加される前記ピクセル電極の静電容量に応答して前記測定信号を遅延してセンシング信号を発生する可変遅延部と、
    前記基準信号に対する前記センシング信号の遅延時間差を測定し、測定された遅延時間差に相応する値を有する接触データを出力する遅延時間計算及びデータ発生部と、
    を備えることを特徴とする請求項１６に記載のディスプレイ装置。
  18. 前記パネル制御部は、
    前記ディスプレイ装置がスタンバイモードやパワーセーブモードであれば、前記複数個のピクセル電極全体を統合して静電容量を感知して前記接触物体の接近を感知することを特徴とする請求項１５に記載のディスプレイ装置。
  19. 前記パネル制御部は、
    前記スタンバイモード時に前記接触データが指定された閾値よりも小さければ前記パワーセーブモードに切り替え、前記パワーセーブモード時に前記接触データが前記指定された閾値よりも大きければ前記ディスプレイモードに切り替えることを特徴とする請求項１８に記載のディスプレイ装置。
  20. 前記パネル制御部は、ディスプレイモードと接触感知モードとを相互に切り替えることを特徴とする請求項１４に記載のディスプレイ装置。
  21. 前記パネル制御部は、ディスプレイモード期間を前記接触感知モード期間よりも長く設定することを特徴とする請求項１４に記載のディスプレイ装置。
  22. 前記パネル制御部は、
    前記ディスプレイモード時に前記ディスプレイパネルがユーザによって選択されることができる少なくとも１つの選択領域をディスプレイするように前記第１及び第２制御信号を出力し、
    接触感知モード時に前記少なくとも１つの選択領域が互いに密集していると、前記選択領域に対応して接触及び接近を感知する接触領域が前記選択領域よりも小さく設定され、前記少なくとも１つの選択領域が互いに分散していると、前記選択領域に対応する前記接触領域が前記選択領域よりも大きく設定されるように前記第１及び第２制御信号を出力することを特徴とする請求項１４に記載のディスプレイ装置。
  23. 前記ディスプレイパネルは、
    液晶ディスプレイパネルであることを特徴とする請求項１３に記載のディスプレイ装置。
  24. 前記ディスプレイパネルは、
    前記共通基板と前記ピクセル基板との間に挿入される液晶と、
    前記共通基板の下部と前記ピクセル基板の上部にそれぞれ配置される偏光板と、
    をさらに備えることを特徴とする請求項２３に記載のディスプレイ装置。
  25. 前記ディスプレイパネルは、
    前記ピクセル基板と前記ピクセル基板の上部に配置される偏光板との間にカラーフィルタをさらに備えることを特徴とする請求項２４に記載のディスプレイ装置。
  26. 前記ディスプレイ装置は、
    前記ディスプレイパネルの下部に配置され、前記ディスプレイパネルに光を放出するためのバックライト部をさらに備えることを特徴とする請求項２４に記載のディスプレイ装置。
  27. 前記ディスプレイパネルは、
    電界発光ディスプレイであることを特徴とする請求項１３に記載の接触及び接近を感知することができるディスプレイ装置。
  28. 複数個のゲートラインと複数個のデータラインに接続され、マトリックス状に配列された複数個のピクセルを備え、前記複数個のピクセルのそれぞれは複数個のゲートラインのうちの対応するゲートラインにゲートが接続され、複数個のデータラインのうちの対応するデータラインにソースが接続され、複数個のピクセル電極のうちの対応するピクセル電極にドレインが接続される薄膜トランジスタを備え、映像が出力される方向に配置されるピクセル基板と共通電圧を印加し、前記ピクセルに対向する位置に配置される共通電極を含む共通基板を備えるディスプレイパネルの接触及び接近感知方法において、
    ディスプレイモード時に前記データラインを介して前記複数個のピクセルでディスプレイ電圧を印加して映像をディスプレイする映像ディスプレイ段階と、
    接触感知モード時に前記複数個のデータラインを介して前記複数個のピクセル電極の静電容量を感知して接触物体の接触及び接近位置を判別する接触判別段階と、
    を備えることを特徴とするディスプレイパネルの接触及び接近感知方法。
  29. 前記接触及び接近感知方法は、
    前記映像ディスプレイ段階と前記接触判別段階とを相互に切り替えることを特徴とする請求項２８に記載のディスプレイパネルの接触及び接近感知方法。
  30. 前記映像ディスプレイ段階は、
    前記ディスプレイパネルがユーザによって選択されることができる少なくとも１つの選択領域をディスプレイする選択領域ディスプレイ段階を備えることを特徴とする請求項２９に記載のディスプレイパネルの接触及び接近感知方法。
  31. 前記接触判別段階は、
    前記少なくとも１つの選択領域が互いに密集していると、前記選択領域に対応して接触及び接近を感知する接触領域を前記選択領域よりも小さく設定する第１接触領域設定段階と、
    前記少なくとも１つの選択領域が互いに分散していると、前記選択領域に対応する前記接触領域が前記選択領域よりも大きく設定する第２接触領域設定段階と、
    を備えることを特徴とする請求項３０に記載のディスプレイパネルの接触及び接近感知方法。
  32. 前記接触及び接近感知方法は、
    前記ディスプレイパネルがスタンバイモード及びパワーセーブモードをさらに備え、
    前記スタンバイモード時に前記複数個のピクセル電極全体を統合して静電容量を感知して前記接触物体の接近が感知されないと、前記パワーセーブモードに切り替えるパワーセーブモード転換段階と、
    前記パワーセーブモード時に前記複数個のピクセル電極全体を統合して静電容量を感知して前記接触物体の接近が感知されると、前記ディスプレイモードに切り替えるディスプレイモード転換段階と、
    を備えることを特徴とする請求項２９に記載のディスプレイパネルの接触及び接近感知方法。
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