JP2012038311A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】タッチされた位置を正確に感知できる表示装置が供給される。
【解決手段】表示装置は、表示パネル、複数のセンサ回路及び検出回路を含む。表示パネルは映像を表示する複数の画素を含み、複数のセンサ回路の各々は少なくとも２つ以上の相違なる外部信号をセンシングしてセンシング信号を出力する複数のセンサ、スキャンライン、キャパシタ、スイッチング素子及び読出しラインを含む。検出回路はセンシング信号を受信して外部信号が供給されていた位置を検出する。したがって、本発明はスイッチング素子及び配線の数を減らすことができ回路が単純になり、タッチされた位置をより正確にセンシングできる。
【選択図】図２

Description

本発明は表示装置及びその駆動方法に関し、詳細にはセンサを内蔵した表示パネルを備える表示装置及び表示装置の駆動方法に関する。

一般的にタッチパネルを備える映像表示装置は、タッチパネルを通じて接触された位置を把握して、接触された位置で指示される内容を入力信号として受信して入力信号にしたがって駆動される。

タッチパネルを有する映像表示装置は、キーボード及びマウスと共に映像表示装置に接続して動作する別途の入力装置を必要としないために使用が増加する傾向にある。

最近はタッチパネルが液晶表示装置にも使われ、タッチパネルが液晶表示パネルと別途のパネルに備えられると、輝度及び視野角のような液晶表示装置の光学的特性が低下する。また、タッチパネルの厚さ分だけ液晶表示装置の全体的な厚さが増加する。

本発明の目的はタッチされた位置を正確に感知できる表示装置を提供するものである。

本発明の他の目的は上述した表示装置を利用して外部信号をセンシングする方法を提供するものである。

本発明の一実施形態に係る表示装置は、表示パネル、複数のセンサ回路及び検出回路を含む。

表示パネルは映像を表示する複数の画素を含む。センサ回路は各々少なくとも２つ以上の相違なる外部信号をセンシングしてセンシング信号を出力し、複数のセンサ、スキャンライン、キャパシタ、スイッチング素子及び読出しラインを含む。検出回路はセンシング信号を受信して外部信号が供給された位置を検出する。

センサは外部信号を各々センシングして外部信号にしたがって変化する電流信号を出力する。キャパシタはスキャンラインと複数のセンサとの間に備えられ、スキャン信号を受信して第１電圧を充電し、スキャンラインがフローティングとされた後に電流信号によって、第１電圧より高い第２電圧を充電する。このとき、第１電圧はスイッチング素子の閾値電圧より低く、第２電圧はスイッチング素子の閾値電圧より高い。スキャンラインはスキャン信号を受信して、スイッチング素子は第２電圧に応答してセンシング信号を出力する。読出しラインはセンシング信号を検出回路に供給する。

本発明の他の実施形態様に係る相違なる外部信号をセンシングする第１及び第２センサを含む表示装置の駆動方法は、第１電圧を充電し、第２電圧を充電し、センシング信号を出力し、かつ第１電圧で放電することを含む。

具体的には、スキャンラインからスキャン信号を受信してキャパシタに第１電圧を充電する。スキャン信号の供給が終わると、スキャンラインはフローティングとされる。このとき、第１センサ及び第２センサの中の少なくとも１つからセンシングされた外部信号に対応する電流信号が生成され、電流信号によって、キャパシタに第１電圧より高い第２電圧を充電する。このとき、第１電圧はスイッチング素子の閾値電圧より低く、第２電圧はスイッチング素子の閾値電圧より高い。

したがって、第２電圧に応答してスイッチング素子はセンシング信号を出力する。次に、センシング信号に基づいて外部信号が供給された位置情報を算出し、これを外部に出力する。その後、表示パネルに位置情報に基づいて発生したイベントの処理結果を表示する。

このような表示装置によれば、相違なる外部信号を受信する複数のセンサが１つのスイッチング素子に共通に接続される。したがって、スイッチング素子及び配線の数を減らすことができ、回路を単純に実現できる。また、同一面積内に挿入されるセンサの数を増やすことができるのでタッチ回路の解像度（ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）が高まってタッチされた位置をより正確にセンシングできる。

また、センサ回路はスイッチング素子のゲート電極の閾値電圧以上の駆動範囲で動作する。したがって、センシング信号の出力レベルが上昇してセンシング感度を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る表示装置のブロック図である。 図１に示した複数のセンサ回路の回路図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置のスキャンドライバの回路図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の断面図である。 図４のＢ部分の拡大図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の外部信号のセンシング方法を説明するための図面である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の外部信号のセンシング方法を説明するための図面である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の外部信号のセンシング方法を説明するための図面である。 キャパシタに充電された電圧の変化を示した波形図である。

以下、添付した図面を参照して本発明の望ましい実施形態をより詳細に説明する。

図１は本発明の一実施形態に係る表示装置のブロック図であり、図２は図１に示した複数のセンサ回路の回路図である。

図１を参照すれば、表示装置３００は表示パネル１００、タイミングコントローラ３１０、ゲートドライバ３２０、データドライバ３３０、スキャンドライバ３４０及び検出回路３５０を含む。

タイミングコントローラ３１０は表示装置３００の外部から複数の映像信号ＲＧＢ及び複数の制御信号ＣＳを受信する。タイミングコントローラ３１０はデータドライバ３３０のインターフェース仕様に合うように映像信号ＲＧＢのデータフォーマットを変換し、変換された映像信号Ｒ’Ｇ’Ｂ’をデータドライバ３３０に供給する。また、タイミングコントローラ３１０はデータ制御信号（例えば、出力開始信号ＴＰ、水平開始信号ＳＴＨ等）をデータドライバ３３０に供給し、ゲート制御信号（例えば、垂直開始信号ＳＴＶ１、垂直クロック信号ＣＫＶ１、及び垂直クロックバー信号ＣＫＶＢ１をゲートドライバ３２０に供給する。

ゲートドライバ３２０はタイミングコントローラ３１０から供給されるゲート制御信号ＳＴＶ１、ＣＫＶ１、ＣＫＶＢ１に応答してゲート信号Ｇ１〜Ｇｎを順次に出力する。

データドライバ３３０はタイミングコントローラ３１０から供給されているデータ制御信号ＴＰ、ＳＴＨ、ＰＯＬに応答して映像信号Ｒ’Ｇ’Ｂ’をデータ電圧Ｄ１〜Ｄｍに変換して出力する。出力されたデータ電圧Ｄ１〜Ｄｍは表示パネル１００に印加される。

表示パネル１００には複数の画素ＰＸ及び複数のセンサ回路ＳＮが備えられる。即ち、複数の画素ＰＸと複数のセンサ回路ＳＮとが表示パネル１００に内蔵される。表示パネル１００は下部基板、下部基板と対向する上部基板及び下部基板と上部基板との間に介在された液晶層を含むものでもよい。本発明の一実施形態として、複数のセンサ回路ＳＮは上部基板に備えられてもよい。

画素ＰＸは各々同一の構造を有するので、ここでは１つの画素の構成を一実施形態として説明する。

下部基板には複数のゲートラインＧＬ、複数のゲートラインＧＬと交差する複数のデータラインＤＬ及び複数の画素ＰＸが備えられる。図面に図示していないが、各画素ＰＸは薄膜トランジスタ、液晶キャパシタ及びストレージキャパシタを含むものでもよい。薄膜トランジスタのゲート電極は複数のゲートラインＧＬの中の対応するゲートラインに接続され、ソース電極は複数のデータラインＤＬの中で対応するデータラインに接続され、ドレーン電極は液晶キャパシタ及びストレージキャパシタに接続されてもよい。

複数のゲートラインＧＬはゲートドライバ３２０に接続され、複数のデータラインＤＬはデータドライバ３３０に接続される。複数のゲートラインＧＬはゲートドライバ３２０から供給されるゲート信号Ｇ１〜Ｇｎを受信し、複数のデータラインＤＬはデータドライバ３３０から供給されるデータ電圧Ｄ１〜Ｄｍを受信する。

したがって、各画素ＰＸの薄膜トランジスタは対応するゲートラインに供給されるゲート信号に応答してターンオンされ、対応するデータラインに供給されたデータ電圧はターンオンされた薄膜トランジスタを通じて液晶キャパシタの第１電極（以下、「画素電極」という）に印加される。一方、液晶キャパシタの第２電極（以下、「共通電極」という）には共通電圧Ｖｃｏｍが印加される。共通電極は上部基板に備えられ、直流電圧形態の共通電圧Ｖｃｏｍが共通電極に印加される。したがって、液晶キャパシタには共通電圧Ｖｃｏｍとデータ電圧との電位差に相当する電圧が充電される。各画素ＰＸは液晶キャパシタに充電された電圧の大きさにしたがって光透過率を制御して映像を表示する。

一方、上部基板には複数のスキャンラインＳＬ、複数のスキャンラインＳＬと交差する複数の読出しラインＲＬ及び複数のセンサ回路ＳＮが備えられる。

一方、センサ回路ＳＮは各々同一の構造を有するので、ここでは図２を参照して１つのセンサ回路ＳＮの構成を一実施形態として説明する。ただし、図２では説明の便宜のために複数のスキャンラインＳＬの中で第１スキャンラインＳＬ１、及び第２スキャンラインＳＬ２を示し、複数の読出しラインＲＬの中で第１読出しラインＲＬ１及び第２読出しラインＲＬ２を示した。

図２を参照すれば、各センサ回路ＳＮは第１スキャンラインＳＬ１及び第２スキャンラインＳＬ２、第１読出しラインＲＬ１及び第２読出しラインＲＬ２によって、区画された領域に備えられてもよい。

各センサ回路ＳＮは第１センサＳＴ１及び第２センサＳＴ２、スイッチング素子ＳＷ及びキャパシタＣｓを含む。一実施形態として、第１センサＳＴ１及び第２センサＳＴ２及びスイッチング素子ＳＷは各々トランジスタを含み、トランジスタはシリコンゲルマニウムを含む半導体層を含むものでもよい。

スイッチング素子ＳＷのゲート電極は第１スキャンラインＳＬ１に接続され、ドレーン電極は第１読出しラインＲＬ１に接続され、ソース電極は第３バイアス電圧ＶＢ３を供給する電圧ラインに接続される。

第１センサＳＴ１及び第２センサＳＴ２は相違なる外部信号を各々センシングし、外部信号に対応する電流信号を各々出力する。本実施形態で電流信号は外部信号にしたがって変化するものでもよい。

第１センサＳＴ１は可視光線波長帯を有する第１光をセンシングする。第１センサＳＴ１のゲート電極は第１バイアス電圧ＶＢ１を供給する電圧ラインに接続され、ソース電極は第２バイアス電圧ＶＢ２を供給する電圧ラインに接続され、ドレーン電極は可変電流信号が出力される出力端子に接続される。第１バイアス電圧ＶＢ１は負の値を有するものでもよい。

一方、第２センサＳＴ２は赤外線波長帯を有する第２光をセンシングする。第２センサＳＴ２の第１センサＳＴ１と同様にゲート電極は第１バイアス電圧ＶＢ１を供給する電圧ラインに接続され、ソース電極は第２バイアス電圧ＶＢ２を供給する電圧ラインに接続され、ドレーン電極は可変電流信号が出力される出力端子に接続される。第１センサＳＴ１及び第２センサＳＴ２は同一の出力端子に共通に接続されてもよい。第２センサＳＴ２は可視光線波長帯を有する第１光を遮断し、赤外線波長帯を有する第２光を透過させる赤外線フィルタを含むものでもよい。

キャパシタＣｓは対応するスキャンラインＳＬ１と第１センサＳＴ１及び第２センサＳＴ２との間に備えられる。具体的にはキャパシタＣｓはスイッチング素子ＳＷのゲート電極と電気的に接続された第１電極及び第１センサＳＴ１及び第２センサＳＴ２の出力端子と電気的に接続された第２電極とを含む。

第１電極はスイッチング素子ＳＷのゲート電極と同一のスキャンラインＳＬ１に接続される。また、図２に示したように、キャパシタＣｓの第１電極はスイッチング素子ＳＷのゲート電極と一体に形成されてもよい。

キャパシタＣｓは第１スキャンラインＳＬ１からスキャン信号を受信して第１電圧を充電し、スキャン信号の供給が終わった後第１スキャンラインＳＬ１がフローティングとされた後に電流信号によって、第１電圧より高い第２電圧を充電する。

このとき、第１スキャンラインＳＬ１を通じてスイッチング素子ＳＷの閾値電圧より低い電圧のスキャン信号が印加されるので、第１電圧はスイッチング素子ＳＷの閾値電圧より低く、第２電圧はスイッチング素子ＳＷの閾値電圧より高い。したがって、スイッチング素子ＳＷはキャパシタＣｓに充電された第２電圧に応答してターンオンされ、センシング信号を対応する読出しラインＲＬ１に出力する。

複数のスキャンラインＳＬはスキャンドライバ３４０に接続されて複数のスキャン信号を各々受信する。スキャンドライバ３４０はタイミングコントローラ３１０からスキャン制御信号（例えば、開始信号ＳＴＶ２、第１クロック信号ＣＫＶ２及び第２クロック信号ＣＫＶＢ２を受信してスキャン信号を出力する。スキャン制御信号ＳＴＶ２、ＣＫＶ２、ＣＫＶＢ２はゲート制御信号ＳＴＶ１、ＣＫＶ１、ＣＫＶＢ１に同期する信号であってもよい。スキャンドライバ３４０の構成及び動作に関しては図３を参照して詳細に説明する。

図２に示したセンサ回路ＳＮは相違なる外部信号を受信する複数のセンサが１つのスイッチング素子に共通に接続される。したがって、スイッチング素子及び配線の数を減らすことができ、センサ回路ＳＮを単純に実現できる。その結果、同一の面積内に挿入されるセンサの数を増加させることができるのでパネルの解像度（ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）が高まってタッチ位置をより正確にセンシングできる。

図３は本発明の一実施形態に係るスキャンドライバの構成を概念的に示した回路図である。図３を参照すれば、スキャンドライバ３４０はシフトレジスタ３４１、反転回路３４２及びスイッチング回路３４３を含む。

シフトレジスタ３４１は互いに従属的に接続された複数のステージＳＲＣ１〜ＳＲＣｎ＋１を含む。各ステージは第１入力端子ＩＮ１、第１クロック端子ＣＫ１及び第２クロック端子ＣＫ２、第２入力端子ＩＮ２、電圧入力端子Ｖｉｎ、リセット端子ＲＥ、出力端子ＯＵＴ及びキャリー端子ＣＲを含む。

複数のステージＳＲＣ１〜ＳＲＣｎ＋１の各第１入力端子ＩＮ１は、その前段のステージのキャリー端子ＣＲに電気的に接続され、キャリー信号を受信する。ただし、複数のステージＳＲＣ１〜ＳＲＣｎ＋１の中で最初のステージＳＲＣ１の第１入力端子ＩＮ１にはスキャンドライバ３４０の駆動を開始する開始信号ＳＴＶ２が供給される。複数のステージＳＲＣ１〜ＳＲＣｎ＋１の第２入力端子ＩＮ２は次の段のステージの出力端子ＯＵＴに電気的に接続されて次の段のベース信号ＢＳ２〜ＢＳｎ＋１を受信する。ただし、複数のステージＳＲＣ１〜ＳＲＣｎ＋１の中で最後のステージＳＲＣｎ＋１の第２入力端子ＩＮ２には開始信号ＳＴＶ２が供給される。

複数のステージＳＲＣ１〜ＳＲＣｎ＋１の中で奇数番目のステージＳＲＣ１、ＳＲＣ３、．．．ＳＲＣｎ＋１の第１クロック端子ＣＫ１には第１クロックＣＫＶ２が供給され、第２クロック端子ＣＫ２には第１クロックＣＫＶ２と反転された位相を有する第２クロックＣＫＶＢ２が供給される。複数のステージＳＲＣ１〜ＳＲＣｎ＋１の中で偶数番目のステージＳＲＣ２、．．．ＳＲＣｎの第１クロック端子ＣＫ１には第２クロックＣＫＶＢ２が供給されて、第２クロック端子ＣＫ２には第１クロックＣＫＶ２が供給される。

複数のステージＳＲＣ１〜ＳＲＣｎ＋１の電圧入力端子Ｖｉｎには接地電圧又はゲートオフ電圧ＶＳＳが供給される。また、複数のステージＳＲＣ１〜ＳＲＣｎ＋１の中で最後のステージＳＲＣｎ＋１を除外した残りのステージＳＲＣ１〜ＳＲＣｎ各々のキャリー端子ＣＲは次のステージの第１入力端子ＩＮ１に接続され、最後のステージＳＲＣｎ＋１のキャリー端子ＣＲは各ステージＳＲＣ１〜ＳＲＣｎ＋１のリセット端子ＲＥに電気的に接続される。

一方、反転回路３４２は複数のインバータを含む。

複数のステージＳＲＣ１〜ＳＲＣｎの各出力端子ＯＵＴは反転回路３４２のインバータに対応して電気的に接続される。本実施形態でステージＳＲＣ１〜ＳＣＲｎの各出力端子ＯＵＴは反転回路３４２の相違なるインバータに対応して接続されてもよい。反転回路３４２はシフトレジスタ３４１の複数のステージＳＲＣ１〜ＳＲＣｎの出力端子ＯＵＴに接続され、ステージＳＲＣ１〜ＳＲＣｎから出力されたベース信号ＢＳ１〜ＢＳｎを反転してスキャン信号ＳＣ１〜ＳＣｎを出力する。このとき、スキャン信号ＳＣ１〜ＳＣｎによって、スイッチング素子ＳＷがターンオンされることを防止するために、スキャン信号ＳＣ１〜ＳＣｎの電圧レベルはスイッチング素子ＳＷの閾値電圧より低いレベルに定める。

スイッチング回路３４３は反転回路３４２の出力端子に接続され、スイッチング信号ＳＨ１〜ＳＨｎに応答してスキャンラインＳＬ１〜ＳＬｎ各々をフローティングとする。スイッチング信号ＳＨ１〜ＳＨｎはスキャンラインＳＬ１〜ＳＬｎに順次に印加されるので、スキャンラインＳＬ１〜ＳＬｎ各々は順次にフローティングとされる。このとき、スイッチング信号ＳＨ１〜ＳＨｎはベース信号ＢＳ１〜ＢＳｎの各々と同期されて印加されてもよく、スイッチング信号ＳＨ１〜ＳＨｎはベース信号ＢＳ１〜ＢＳｎと同一であってもよい。

再び図１及び図２を参照すれば、読出しラインＲＬは検出回路３５０に接続されて対応するセンサ回路ＳＮから受信されたセンシング信号を検出回路３５０に供給する役割を果たす。センサ回路ＳＮは第２電圧に応答してスイッチング素子ＳＷがターンオンされれば、ターンオンされたスイッチング素子ＳＷを通じて外部信号の強さに応じたセンシング信号を第１読出しラインＲＬ１に供給する。

検出回路３５０はセンシング信号を受信して外部信号が供給された位置を検出する。具体的には、検出回路３５０はベース信号が発生された時点及び受信されたセンシング信号に基づいて位置情報ＰＳ、即ち、使用者が指でタッチした地点の２次元座標値を生成する。

検出回路３５０はタイミングコントローラ３１０を通じて位置情報ＰＳを処理装置（図示せず）に印加する。処理装置は受信された位置情報ＰＳに基づいて使用者が表示パネルの上に位置情報が示す位置に表示されたコンポーネントを選択したものと看做す。そして、処理装置（図示せず）はコンポーネントの選択にしたがう命令を処理し、処理結果による新しい映像信号Ｒ、Ｇ、Ｂ及び制御信号ＣＳをタイミングコントローラ３１０に印加する。表示装置３００は受信された信号Ｒ、Ｇ、Ｂ、ＣＳを基礎として処理結果を表示する。

図４は本発明の一実施形態に係る表示装置の断面図であり、図５は図４のＢ部分の拡大図である。

図４及び図５を参照すれば、表示装置３００は映像を表示する表示パネル１００及び表示パネル１００の下部に備えられたバックライトユニット２００を含む。

図５を参照すれば、表示パネル１００は、下部基板１１０、下部基板１１０と対向する上部基板１２０及び下部基板１１０と上部基板１２０との間に介在する液晶層１３０を含む。

下部基板１１０は第１ベース基板１１１及び第１ベース基板１１１の上に備えられた複数の画素ＰＸ（図１に示す）を含む。各画素ＰＸには画素電極１１５が含まれてもよい。しかし、各画素は画素電極１１５以外にも画素電極１１５を駆動させるための薄膜トランジスタ等をさらに含むものでもよい。

上部基板１２０は第１ベース基板１１１と対向する第２ベース基板１２１及び下部基板１１０と対向する第２ベース基板１２１の下面の上に備えられた複数のセンサ回路ＳＮ（図１に示される）を含む。複数のセンサ回路ＳＮの各々に含まれた第１ＳＴ１及び第２センサＳＴ２（図２に示す）はシリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）トランジスタからなり、第２ベース基板１２１の上に形成されてもよい。図５には便宜上第２センサＳＴ２のみを示した。このとき、第２センサＳＴ２は半導体層１２７の下部に備えられ、第２光Ｌ２を通過させて第１光Ｌ１を遮断するフィルタ１２２をさらに含むものでもよい。フィルタ１２２は半導体層と同様にシリコンゲルマニウムＳｉＧｅを含むものでもよい。

また、上部基板１２０はセンサ回路ＳＮをカバーする絶縁膜１２３、絶縁膜１２３の上に画素電極１１５と対向する領域に配置された赤、緑及び青色画素であるＲ、Ｇ、Ｂをさらに含む。色画素Ｒ、Ｇ、Ｂの間にはブラックマトリックス（Ｂｌａｃｋ ｍａｔｒｉｘ）１２４が備えられ、色画素Ｒ、Ｇ、Ｂは有機絶縁膜１２５によってカバーされる。上部基板１２０は有機絶縁膜１２５の上に形成された共通電極１２６をさらに含む。

画素電極１１５、共通電極１２６及び液晶層１３０によって液晶キャパシタＣｌｃが形成されてもよい。

図５では色画素Ｒ、Ｇ、Ｂが上部基板１２０側に備えられた構造を提示したが、色画素Ｒ、Ｇ、Ｂは下部基板１１０側に備えられてもよい。

図４を参照すれば、バックライトユニット２００は表示パネル１００の下部に配置された回路基板２０１、回路基板２０１の上に実装されて可視光線波長帯を有する第１光Ｌ１を出射する複数の第１光源２１０及び回路基板２０１の上に実装されて赤外線波長帯を有する第２光Ｌ２を出射する複数の第２光源２２０を含む。

第１光源２１０及び第２光源２２０は回路基板２０１の上に交互に配置されてもよい。本発明の一実施形態として、図４に示したように互に隣接する２つの第１光源２１０の間に１つの第２光源２２０が配置されてもよい。また、第１光源２１０及び第２光源２２０の各々は発光ダイオードを含むものでもよい。

図５を参照すれば、第１光源２１０から出射された第１光Ｌ１は表示パネル１００に入射され、入射された第１光Ｌ１は液晶層１３０を通過する。液晶層１３０の光透過率は画素電極１１５と共通電極１２４との間に形成された電界によってコントロールされる。即ち、表示パネル１００は液晶層１３０によって第１光Ｌ１の透過率をコントロールすることによって望ましい階調映像を表示できる。

一方、第２光源２２０から出射された第２光Ｌ２は表示パネル１００に入射された後、表示パネル１００を通過する。表示パネル１００を通過した第２光Ｌ２は使用者の目には認識されないので、使用者が表示パネル１００に表示された映像を認識するのには影響を及ぼさない。

図５に示していないが、第２光源２２０から出射された第２光Ｌ２は表示パネル１００内に備えられた複数の層（例えば、画素電極１１５、液晶層１３０及び色画素Ｒ、Ｇ、Ｂ等）によって一部が反射され、一部のみが表示パネル１００を通過できる。

表示パネル１００を通過した第１光Ｌ１及び第２光Ｌ２は外部に放射されるが、表示パネル１００の上に物体（例えば、指）１０が存在すれば、第１光Ｌ１及び第２光Ｌ２は指１０によって反射される。表示パネル１００の上の物体によって、反射された第１光Ｌ１は第１センサ（図示せず）によってセンシングされ、反射された第２光Ｌ２は第２センサＳＴ２によってセンシングされる。しかし、第１光Ｌ１はブラック階調を表す領域では液晶層１３０によって遮断されるので、この場合には第２光Ｌ２によるセンシングのみが可能である。言い換えれば、本発明ではセンシングの正確性を高めるために、複数の光源及び相違なる波長帯の光をセンシングするセンサを使用する。

指１０によって反射された第２光Ｌ２は表示パネル１００内に備えられた第２センサＳＴ２を通じてセンシングされる。反射された第２光Ｌ２はフィルタ１２２を通過して第２センサＳＴ２の半導体層１２７に入射され、反射された第２光Ｌ２の光量によって第２センサＳＴ２から出力されるフォト電流が変化する。

図５では、第２センサＳＴ２が上部基板１２０に備えられた構造を提示したが、複数のセンサ、例えば第１ＳＴ１及び第２センサＳＴ２は下部基板上に備えられるものでもよい。

しかし、センサが上部基板１２０に備えられれば、下部基板１１０に備えられた場合に比べて物体との距離が相対的に近くなる。したがって、第１センサＳＴ１及び第２センサＳＴ２の感度を向上させることができ、タッチされた地点を正確に把握するのに有利である。また、上部基板１２０に備えられた第１センサＳＴ１及び第２センサＳＴ２がブラックマトリックス１２４が形成された領域内に位置する場合、表示パネル１００の開口率を向上させることができる。

以下、センサ回路の外部信号のセンシング方法について具体的に説明する。センサ回路ＳＮの各々は同一の構造を有するので、ここでは図６Ａ乃至６Ｃを参照して１つのセンサ回路ＳＮの動作を一実施形態として説明する。ただし、６Ａ乃至６Ｃでは説明の便宜のためにセンサ回路ＳＮに対応する第１スキャンラインＳＬ１及び第１読出しラインＲＬ１のみを示した。

図６Ａ乃至図６Ｃは本発明の一実施形態に係る表示装置の外部信号のセンシング方法を説明するための図面であり、図７は図６Ａ乃至図６Ｃのキャパシタに充電された電圧の変化を示した波形図である。

図６Ａはスキャン信号が印加されたときのセンサ回路の動作を示した図面であり、図７の０とｔ１までの区間に対応する。

図６Ａ及び図７を参照すれば、キャパシタＣｓは第１スキャンラインＳＬ１から印加されたスキャン信号ＳＣ１を受信してキャパシタＣｓ両端に第１電圧Ｖ１を充電する。前述したように第１スキャンラインＳＬ１からスイッチング素子ＳＷの閾値電圧より低いスキャン信号が印加されるので、第１電圧Ｖ１はスイッチング素子ＳＷの閾値電圧Ｖｔより低く、スイッチング素子ＳＷはターンオフされた状態を維持する。

図６Ｂは対応するスキャンラインがフローティングとされた後に外部信号がセンシングされたときのセンサ回路の動作を示した図面であり、図７のｔ１とｔ２との間の区間に対応する。

図６Ｂ及び図７を参照すれば、スキャン信号ＳＣ１の供給が中止されてスキャンラインＳＬ１がフローティングとされれば、キャパシタＣｓは充電された第１電圧Ｖ１を維持する。このとき、表示パネル１００上の物体、例えば、指によって、第１センサＳＴ１で反射された第１光Ｌ１が入射される場合、第１センサＳＴ１は入射された第１光Ｌ１の光量に対応する電流信号を出力する。本実施形態で第１センサＳＴ１で出力する電流信号は第１光Ｌ１の光量にしたがって変化する。同様に、第２センサＳＴ２で反射された第２光Ｌ２が入射される場合、第２センサＳＴ２は入射された第２光Ｌ２の光量に対応する電流信号を出力する。本実施形態で第２センサＳＴ２で出力する電流信号は第２光Ｌ２の光量にしたがって変化する。仮に反射された第１光Ｌ１が第１センサＳＴ１で入射され、反射された第２光Ｌ２が第２センサＳＴ２で入射される場合、第１センサＳＴ１及び第２センサＳＴ２の各々は各センサに入射された光量に応じて電流信号（ｐ−ｃｕｒｒｅｎｔ）を出力する。

電流信号（ｐ−ｃｕｒｒｅｎｔ）によって、キャパシタＣｓの電圧は上昇する。したがって、キャパシタＣｓには第１電圧Ｖ１より高い第２電圧Ｖ２が充電される。

前述したように第２電圧Ｖ２はスイッチング素子ＳＷの閾値電圧Ｖｔより高い値を有し、キャパシタＣｓの第１電極はスイッチング素子ＳＷに電気的に接続される。したがって、スイッチング素子ＳＷは第２電圧Ｖ２によって、ターンオンされ、第１読出しラインＲＬ１にセンシング信号を出力する。スイッチング素子ＳＷのソース電極には直流電圧が印加されるが、トランジスタの特性上の線形領域（ｌｉｎｅａｒ ｒｅｇｉｏｎ）でセンシング信号の大きさは閾値電圧に比例して出力される。

出力されたセンシング信号は詳述したとおり図１の検出回路３５０に印加され、検出回路３５０はセンシング信号を受信して外部信号が供給された位置を検出する。また、検出回路３５０はタイミングコントローラ３１０を通じて位置情報ＰＳを処理装置に印加する。処理装置は位置情報ＰＳに対応するイベントを処理して処理結果に従う新しい映像信号Ｒ、Ｇ、Ｂ及び制御信号ＣＳをタイミングコントローラ３１０に供給する。タイミングコントローラ３１０は処理装置からの映像信号Ｒ、Ｇ、Ｂ及び制御信号ＣＳを表示パネル１００に供給し、表示パネル１００は映像信号Ｒ、Ｇ、Ｂ及び制御信号ＣＳに応答して使用者によって選択された位置に対応する結果を表示する。

図６Ｃはスキャンラインがフローティングとされた後、スキャンラインにまたスキャン信号が印加されたときのセンサ回路の動作を示した図面である。

図６Ｃ及び図７を参照すれば、キャパシタＣｓは図６Ａと同様に第１スキャンラインＳＬ１から印加された第１スキャン信号ＳＣ１を受信してキャパシタＣｓ両端に第１電圧Ｖ１を充電する。言い換えれば、キャパシタＣｓに充電された電圧は第２電圧Ｖ２から第１電圧Ｖ１まで低くなる。したがって、スイッチング素子ＳＷはターンオフされる。

詳述したことによれば、入射された光によって、スイッチング素子がターンオンされ、トランジスタのアクティブ領域でスイッチング素子が動作する。したがって、スイッチング素子から出力されるセンシング信号の大きさが既存の方式に比べて大きくセンシング信号の出力範囲も広いので、センシング感度が向上する。

以上実施形態を参照して説明したが、当該技術分野の熟練された当業者は下記の特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域から逸脱しない範囲内で本発明を多様に修正及び変更することができると理解される。

１００ 表示パネル
２００ バックライト
３００ 表示装置
３１０ タイミングコントローラ
３２０ ゲートドライバ
３３０ データドライバ
３４０ スキャンドライバ
３５０ 検出回路
ＳＮ センサ回路
ＳＷ スイッチング素子
ＳＴ１、ＳＴ２ センサ
Ｃｓ キャパシタ
ＳＬ スキャンライン
ＲＬ 読出しライン

Claims (10)

1. 映像を表示する複数の画素を含む表示パネルと、
   各々少なくとも２つ以上の相違なる外部信号をセンシングしてセンシング信号を出力する複数のセンサ回路と、
   前記センシング信号を受信して前記外部信号が供給された位置を検出する検出回路とを備え、
   各センサ回路は、
   各々前記外部信号をセンシングし、センシングされた前記外部信号に対応する電流信号を出力する出力端子を共有する複数のセンサと、
   スキャン信号を受信するスキャンラインと、
   前記スキャンラインと前記出力端子との間に備えられ、前記スキャン信号を受信して第１電圧を充電し、前記スキャンラインがフローティングとされた後に前記電流信号によって、前記第１電圧より高い第２電圧を充電するキャパシタと、
   前記第２電圧に応答して前記センシング信号を出力するスイッチング素子と、
   前記スイッチング素子から出力された前記センシング信号を前記検出回路に供給する読出しラインとを含むことを特徴とする表示装置。
2. 前記第１電圧は前記スイッチング素子の閾値電圧より低く、
   前記第２電圧は前記スイッチング素子の閾値電圧より高いことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記スキャンラインに接続されて前記スキャン信号を供給するスキャンドライバをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
4. 前記スキャンドライバは
   ベース信号を出力するシフトレジスタと、
   前記シフトレジスタから受信された前記ベース信号を反転して前記スキャン信号を出力する反転回路と、
   前記反転回路の出力端に接続され、スイッチング信号に応答して所定区間の間に前記スキャンラインをフローティングとさせるスイッチング回路とを含むことを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
5. 前記複数のセンサは、
   可視光線波長帯を有する第１光をセンシングする第１センサと、
   赤外線波長帯を有する第２光をセンシングする第２センサとを含むことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
6. 前記第２センサは前記第１光を通過させ、前記第２光を遮断するフィルタを含むことを特徴とする請求項５に記載の表示装置。
7. 前記第１センサ及び前記第２センサの各々は、
   第１バイアス電圧を供給する電圧ラインに接続されたゲート電極、第２バイアス電圧を供給する電圧ラインに接続されたソース電極及び前記出力端子に接続されたドレーン電極を含むことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
8. 前記スイッチング素子は、
   前記スキャンラインに接続されたゲート電極、前記読出しラインに接続されたドレーン電極及び第３バイアス電圧を供給する電圧ラインに接続されたソース電極を含むことを特徴とする請求項７に記載の表示装置。
9. 前記キャパシタは、
   前記スイッチング素子のゲート電極と電気的に接続された第１電極及び前記出力端子に電気的に接続された第２電極を含むことを特徴とする請求項８に記載の表示装置
10. 前記第１電極及び前記スイッチング素子のゲート電極は一体的に形成されることを特徴とする請求項８に記載の表示装置。
    

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