JP2003287732A - 液晶ディスプレイ装置 - Google Patents
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Abstract
を形成することによって製品の値段及び大きさの増加を
最小化できる新しい構造の液晶ディスプレイ装置を提供
する。 【解決手段】 画像表示及び指紋認識をすべて遂行する
液晶ディスプレイ装置であって、画像表示パネル714
bと指紋認識パネル714aとが一体で形成され、前記
画像表示パネルは、画像表示のために毎フレームごとに
前記画像表示パネルのロー(row)を順次、ターンオ
ン(turn on)させるスキャン駆動部710と、
前記ターンオンされた画像表示パネルのローに画像デー
タ信号を出力するデータ駆動部712とを含み、前記指
紋認識パネルは、指紋認識のために毎フレームごとに前
記指紋認識パネルのローを順次、ターンオンさせるスイ
ッチ制御部716と、前記ターンオンされた指紋認識パ
ネルのローから認識された指紋情報が出力される判読部
718とを含む。
Description
置に関するものであり、特に画像表示モードと指紋認識
モードとをすべて遂行する液晶ディスプレイ装置に関す
るものであり、指紋認識による保安/認証技術に普遍的
に使用されている、半導体素子を利用した圧電センサま
たは光学センサに比べて信頼性及び値段の側面でさらに
効率的であり、多様な応用性を有するSTNまたはTF
T−LCD製品に直接応用して電子商取り引き、保安、
本人認識/認証システム等に使用することができる液晶
ディスプレイ装置に関するものである。
してパスワードを入力する方式がいままで主に使用され
たが、これは盗用される可能性が大きく、現在は指紋な
どの生体情報を認識する方式が広く開発されている状況
である(例えば、特許文献1参照)。
n film transistor:以下、“TF
T”と称する)を利用した指紋認識装置において単位セ
ルの縦断面を示しており、図2は、このような指紋認識
装置を駆動する回路の構成図である。従来の指紋認識装
置100は、図1に示すように、透明基板の上部に光感
知機能をするセンサ(sensor)TFT102と指
紋認識情報を外部に出力する機能をするスイッチTFT
106が横に配列され、透明基板118の下部にはバッ
クライト116が上に向かって発光して充電部または投
光部104を通過している。
12とスイッチTFT106のスイッチドレイン電極1
28とは第1透明電極124を通じて電気的に連結され
ており、センサTFT102のセンサゲート電極114
には第2透明電極120が連結されている。そして、セ
ンサTFT102のセンサドレイン電極108とセンサ
ソース電極112との間にはアモルファスシリコン(a
−Si:H)などの感光層110が形成されており、こ
の感光層110に所定光量以上の光が入射されるとセン
サドレイン電極108とセンサソース電極112が電気
的に導通される。
明基板118下部のバックライト116から発生された
光が指紋パターンによって反射されてセンサTFT10
2の感光層110に受光されることにより、センサTF
T102が導通される。絶縁膜126は第2透明電極1
26、センサゲート電極114、スイッチゲート電極1
36を絶縁させる役割をする。
ゲート電極136に印加されるゲート制御信号により、
指紋をスキャニングするように設定された毎フレームご
とにスイッチングされる。これにより指紋入力装置10
0に入力される指紋映像が各センサTFT102別にス
キャニングされてフレームとして形成されるようにす
る。このようにスキャニングされた指紋映像はスイッチ
ソース電極132を経由して出力される。指紋認識セン
サの製造工程中にセンサTFT102でのようにスイッ
チTFT106にも感光層134が形成されるが、この
感光層134に受光された光によりスイッチTFT10
6がターンオンされないように光遮断層129を保護膜
130上にさらに形成する。
ーティング部208でなされたTFTセンサ202がゲ
ート駆動部210により上述したように指紋をスキャン
するようにターンオンされると、指紋映像情報は判読部
212に入力され、これは再び制御部214に送られて
既にメモリ216に入力されている指紋資料と比較され
る。そして、比較結果はホストコンピュータ218のセ
ンサインターフェース220に送られて保安/認証と関
連されたプロセスが実行されるようにする。
する等価回路図である。図3に示すように、単位セルは
センサTFT302とスイッチTFT304で構成され
ており、センサTFT302とスイッチTFT304と
の間の連結部が有するキャパシタンスはコンデンサ30
5でモデリングされる。図3でライン306_1、30
6_2はスイッチTFT304のゲートと連結され、ラ
イン308はセンサTFT302のゲートに連結され、
ライン310はセンサTFT302のデータラインであ
り、ライン312は光遮断層(図1の129)に生成さ
れ得る静電気を外部に放出する役割をする。
は電子商取り引き、保安、統制装備等に別途に具備され
なければならず、最近の個人携帯装置、携帯電話、個人
携帯端末機、ノートブック、パーソナルコンピュータな
どの増加によってこれら装置と接続するための応用技術
が開発されているが、別途の装備を購入して液晶ディス
プレイパネルの上や、または別途の空間に装着しなけれ
ばならないために製品の値段及び体積の増加が後続する
という問題点があった。
従来の液晶ディスプレイ装置における問題点に鑑みてな
されたものであって、本発明の目的は、既存の液晶ディ
スプレイ装置と一体で指紋認識装置を形成することによ
って製品の値段及び大きさの増加を最小化できる新しい
構造の液晶ディスプレイ装置を提供することにある。
になされた本発明による液晶ディスプレイ装置は、画像
表示及び指紋認識をすべて遂行する液晶ディスプレイ装
置であって、画像表示パネルと指紋認識パネルとが一体
で形成され、前記画像表示パネルは、画像表示のために
毎フレームごとに前記画像表示パネルのロー(row)
を順次、ターンオン(turn on)させるスキャン
駆動部と、前記ターンオンされた画像表示パネルのロー
に画像データ信号を出力するデータ駆動部とを含み、前
記指紋認識パネルは、指紋認識のために毎フレームごと
に前記指紋認識パネルのローを順次、ターンオンさせる
スイッチ制御部と、前記ターンオンされた指紋認識パネ
ルのローから認識された指紋情報が出力される判読部と
を含むことを特徴とする。
レイで構成され、前記指紋認識素子は、ドレインとソー
スとの間に感光層が形成されており、前記感光層に所定
光量以上の光が入射されるとドレインとソースが電気的
に導通されるセンサ(sensor)薄膜トランジスタ
と、ゲートが前記スイッチ制御部の出力端に連結され、
チャンネルの一端が前記センサ薄膜トランジスタのチャ
ンネルの他端に連結され、チャンネルの他端が前記判読
部の入力端に連結されるスイッチ薄膜トランジスタとを
具備することを特徴とする。
薄膜トランジスタとスイッチ薄膜トランジスタと電荷充
電部で構成されている光感知センサ素子を液晶ディスプ
レイ装置の能動素子で構成されたアレイ基板内部の各画
素またはカラーフィルタ基板の内部に同時に形成するこ
とが可能になる。したがって、一つの液晶ディスプレイ
装置を利用して画像表示と指紋認識をすべて遂行するこ
とができるために、指紋認識装置などを別途に購入する
ことによって発生する値段の上昇と体積の増加を最小化
させることができる。
ャンネルの他端とスイッチ薄膜トランジスタのチャンネ
ルの一端は透明電極により連結される。センサ薄膜トラ
ンジスタとスイッチ薄膜トランジスタとは透明基板上に
形成され、透明基板の下部には発光部がさらに具備され
ている。一端がセンサ薄膜トランジスタのチャンネルの
他端と連結され、他端がスイッチ薄膜トランジスタのチ
ャンネルの一端に連結され、センサ薄膜トランジスタか
ら生成された電荷が蓄積される電荷充電部がさらに具備
される。そして、スイッチ薄膜トランジスタの上部に光
遮断層がさらに形成される。
本発明による液晶ディスプレイ装置は、画像表示及び光
感知をすべて遂行する液晶ディスプレイ装置であって、
画像表示パネルと光感知パネルが一体で形成され、前記
画像表示パネルは、画像表示のために毎フレームごとに
前記画像表示パネルのローを順次、ターンオンさせるス
キャン駆動部と、前記ターンオンされた画像表示パネル
のローに画像データ信号を出力するデータ駆動部とを含
み、前記光感知パネルは、光感知のために毎フレームご
とに前記光感知パネルのローを順次、ターンオンさせる
スイッチ制御部と、前記ターンオンされた光感知パネル
のローから感知された光情報が出力される判読部とを含
むことを特徴とする。
レイ装置の実施の形態の具体例を図面を参照しながら説
明する。説明の一貫性のために図面で同一の参照符号は
同一または類似の構成要素及び信号を示すものとして使
用する。
スプレイ装置の構成図である。本明細書で“液晶ディス
プレイ装置”という用語は以前のように単純に画像表示
のみのための装置と、本発明によって画像表示と指紋認
識をすべて遂行する装置にすべて使用されている。図4
に示すように、液晶ディスプレイ装置400のパネルは
画像表示を遂行する部分402と、指紋認識を遂行する
部分404に分けられるが、この二つの部分は一つのパ
ネルで構成される。画像表示部402は従来のTFT−
LCDの場合と同一であり、図6を参照して以下に簡単
に説明する。また、指紋認識部404に対する具体的な
説明は図5を参照して以下に行う。
6cは、画像表示のために画像表示部402を構成する
TFTのゲートでターンオン/ターンオフ信号をロー
(row)によって順次出力する。データ駆動部408
a、408b、408c、408d、408eはスキャ
ン駆動部406a、406b、406cによりターンオ
ンされたローのTFTのチャンネルに画像表示のための
データ信号を出力する。スイッチ制御部410は、指紋
認識のために指紋認識部404を構成するTFTのゲー
トにターンオン/ターンオフ信号をローによって順次出
力する。スイッチ制御部410によりターンオンされた
指紋認識部404のローから認識された指紋情報が判読
部412に出力される。
紋認識部404を構成する指紋認識素子のアレイに対す
る回路図である。図5に示すように、単位セルはセンサ
TFT502とコンデンサ506とスイッチTFT50
4とで構成されている。センサTFT502のゲートに
はターンオフ信号が印加されて普通はターンオフされて
いるが、指紋から反射された光が受光される場合は光量
によって光電流を生成する。コンデンサ506は、セン
サTFT502により生成された光電流を電荷の形態で
保存する。スイッチTFT504は、スイッチ制御部4
10により制御されてコンデンサ506に保存されて電
荷を選択的に判読部412に出力する。
08a、508bを通じてターンオフ信号が印加され、
センサTFT502のチャンネルの一端はスイッチTF
T504のチャンネルの一端に連結される。スイッチT
FT504のゲートはライン512a、512bを通じ
てスイッチ制御部(図4の410)に連結され、チャン
ネルの他端はライン514a、514bを通じて判読部
(図4の412)に連結される。図5で光遮断ライン5
14はスイッチTFT504上に形成された光遮断層
(図1の129)に電荷が蓄積されないように電荷を排
出させる役割をする。
像表示部402を構成する画像表示素子のアレイに対す
る回路図である。図6に示すように、一つの画像表示素
子は一つのTFT606と一つのコンデンサ608とで
構成される。TFTのゲートはゲートライン602a、
602bを通じてスキャン駆動部406a、406b、
406c(図4)に連結される。TFT606のチャン
ネルの一端はデータライン604a、604b、604
cを通じてデータ駆動部408a、408b、408
c、408d、408e(図4)に連結される。
する動作を説明する。まず、画像表示モードでスキャン
駆動部406a、406b、406cは特定ローに対し
て画像表示部402のTFTをターンオンさせ、他のロ
ーのTFTはターンオフさせるゲート信号を提供する。
データ駆動部408a、408b、408c、408
d、408eはスキャン駆動部406a、406b、4
06cによりターンオンされた特定ローに該当する画像
表示部402のTFTのチャンネルの一端に表示しよう
とする画像に対するデータ信号を印加する。
TFTにデータ信号が印加された後、次のローのTFT
がスキャン駆動部406a、406b、406cにより
ターンオンされ、データ駆動部408a、408b、4
08c、408d、408eによりデータ信号が印加さ
れる。このような方式ですべてのローがスキャンされな
がら画像データ信号が液晶パネルの画像表示部402に
印加される。この時、画像表示部402のTFTに入力
されるゲート/データ信号の特性は現在の液晶ディスプ
レイ装置に適用されている駆動方法にそのまましたが
う。
はターンオフ信号が印加されるためにセンサTFT50
2は普通ターンオフされている。しかし、図1を参照し
ながら記述したように、バックライト116から発光さ
れた光が手の指紋等によって反射されて感光層110に
到達されると到達された光量によってセンサTFT50
2から光電流が生成され、この光電流は電荷の形態でコ
ンデンサ506に保存される。スイッチ制御部410に
より特定ローのスイッチTFTがターンオンされると該
当スイッチTFTのチャンネルを経由してコンデンサ5
06に保存されていた電荷が判読部412に出力され
る。次に、スイッチ制御部410により次のローのスイ
ッチTFTがターンオンされ、該当スイッチTFTを経
由してコンデンサ506に保存されていた電荷が判読部
412に出力される。このような過程を通じて全体指紋
に対する画像情報を得ることができる。
スプレイ装置に対するブロック図である。図7に示すよ
うに、全体の液晶パネル714が画像表示のための部分
714bと指紋認識のための部分714aに分離されて
いる。図7の実施例では指紋認識部714aが液晶パネ
ル714の右側下端に形成されている。指紋認識部71
4aを除外した画像表示部714bでは一般的な方法で
画像が表示される。そして、図7に示すように、画像表
示部714bはLCDパネル制御部704により制御さ
れ、指紋認識部714aは別途のセンサアレイ制御部7
24により制御される。
2、スイッチ制御部716、判読部718、使用者コネ
クタ702、DC/DC変換部706、グレースケール
操作及びVCOM電圧生成部708、バックライト72
0、バックライト制御部722、メモリ726、センサ
インターフェース730を有するホスト728をさらに
具備している。
と映像信号(LVDS)と電源信号(VCC、GND)
が指紋認識装置700内に印加される。LCDパネル制
御部704は信号(LVDS、VCC、GND)を利用
して画像表示部714bを構成するTFTのゲートを制
御するゲート制御信号(CTRG)を生成してスキャン
駆動部710に印加し、ソースデータ信号(DTS)と
データ駆動部制御信号(CTRD)とを生成してデータ
駆動部712に印加する。
チ制御部716を制御する制御信号(CTRS)を生成
してスイッチ制御部716に印加する。電源信号(VC
C、GND)はDC/DC変換部706とスキャン駆動
部710とデータ駆動部712にも提供される。DC/
DC変換部706は提供された電源信号(VDD、GN
D)を利用して電源信号(VBS)を生成してグレース
ケール操作及びVCOM電圧生成部708に提供し、電
源信号(VCG、VGH、VGL)を生成してスキャン
駆動部710に提供する。グレースケール操作及びVC
OM電圧生成部708は、電源信号(VBS)を利用し
て信号(VCOM、GAMMA)を生成して信号(VC
OM)をスキャン駆動部710に提供し、信号(GAM
MA、VCOM)をデータ駆動部712に提供する。
2とスイッチ制御部716と判読部718は上述したよ
うに動作される。すなわち、スキャン駆動部710は画
像表示モードの遂行のためにTFT LCDパネル71
4bのローが順次、活性化されるようにする。そして、
データ駆動部712はこのように活性されたTFTLC
Dパネル714bのローに画像データ信号を印加する。
センサアレイ制御部724はスイッチ制御部716を別
途のタイミングで駆動させ、スイッチ制御部716は指
紋認識モードの遂行のためにTFTセンサアレイ714
aのローを順次、活性化させることによって、TFTセ
ンサアレイ714aで形成された指紋映像信号が毎フレ
ームごとに判読部718に出力されるようにする。
サアレイ制御部724に提供され、センサアレイ制御部
724はメモリ726に既に保存されている映像信号と
比較して指紋の身元を確認する。このように確認された
身元はセンサインターフェース730を通じてホスト7
28に提供され、ホスト728はこれを使用者が識別す
ることができる形態で表示する。
晶ディスプレイ装置内の能動素子の製造過程で同時に形
成することができる。上記実施例は特に指紋認識と関連
して説明されているが、他の目的のイメージセンサとし
ても使用することができる。
のではない。本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内
で多様に変更実施することが可能である。
ディスプレイ装置によれば、センサ薄膜トランジスタと
スイッチ薄膜トランジスタと電荷充電部とで構成されて
いる光感知センサ素子を液晶ディスプレイ装置の能動素
子で構成されたアレイ基板内部の各画素またはカラーフ
ィルタ基板の内部に同時に形成することが可能になる。
したがって、一つの液晶ディスプレイ装置を利用して画
像表示と指紋認識をすべて遂行することができるため
に、指紋認識装置などを別途に購入することによって発
生する値段の上昇と体積の増加を最小化させることがで
きるようになる効果がある。
アレイ基板に光形態の画像情報を読み込んで電気的な信
号に変える薄膜トランジスタ型光感知センサを内蔵及び
同時に製作することによって、液晶ディスプレイパネル
を利用して携帯電話、ノートブック、個人携帯端末機、
モニター、テレビ等に指紋認識システムまたは認証シス
テムを構築することができる。また、各製造工程でそれ
ぞれ異なる生産ラインにより製作されるものが同一生産
ライン及び製造過程で同時に形成されることによって製
造時間及び費用を節減させる効果がある。また、関連製
品らで指紋認識のための装備の設計及び具備などの追加
費用の発生を減らし、製品の価格側面で有利である。さ
らに、本発明を応用して保安分野だけでなく、インター
ネットを利用した電子商取り引き、決裁システム等の生
活分野でもその利用価値が高まって関連製品の製作が容
易になってTFT−LCDの需要を増加させる効果があ
る。
置において単位セルの構造を示す断面図である。
ック図である。
図である。
の構成図である。
認識素子のアレイに対する回路図である。
で画像表示部を構成する画像表示素子のアレイに対する
回路図である。
の構成を示すブロック図である。
成部 710 スキャン駆動部 712 データ駆動部 714 液晶パネル 714a 指紋認識部 714b 画像表示部 716 スイッチ制御部 718 判読部 720 バックライト 722 バックライト制御部 724 センサアレイ制御部 726 メモリ 728 ホスト 730 センサインターフェース
Claims (8)
- 【請求項1】 画像表示及び指紋認識をすべて遂行する
液晶ディスプレイ装置であって、 画像表示パネルと指紋認識パネルとが一体で形成され、 前記画像表示パネルは、画像表示のために毎フレームご
とに前記画像表示パネルのロー(row)を順次、ター
ンオン(turn on)させるスキャン駆動部と、前
記ターンオンされた画像表示パネルのローに画像データ
信号を出力するデータ駆動部とを含み、 前記指紋認識パネルは、指紋認識のために毎フレームご
とに前記指紋認識パネルのローを順次、ターンオンさせ
るスイッチ制御部と、前記ターンオンされた指紋認識パ
ネルのローから認識された指紋情報が出力される判読部
とを含むことを特徴とする液晶ディスプレイ装置。 - 【請求項2】 前記指紋認識パネルは、指紋認識素子の
アレイで構成され、 前記指紋認識素子は、ドレインとソースとの間に感光層
が形成されており、前記感光層に所定光量以上の光が入
射されるとドレインとソースが電気的に導通されるセン
サ(sensor)薄膜トランジスタと、 ゲートが前記スイッチ制御部の出力端に連結され、チャ
ンネルの一端が前記センサ薄膜トランジスタのチャンネ
ルの他端に連結され、チャンネルの他端が前記判読部の
入力端に連結されるスイッチ薄膜トランジスタとを具備
することを特徴とする請求項1に記載の液晶ディスプレ
イ装置。 - 【請求項3】 前記センサ薄膜トランジスタのチャンネ
ルの他端と前記スイッチ薄膜トランジスタのチャンネル
の一端は、透明電極に連結されることを特徴とする請求
項1に記載の液晶ディスプレイ装置。 - 【請求項4】 前記センサ薄膜トランジスタと前記スイ
ッチ薄膜トランジスタは、透明基板上に形成され、前記
透明基板の下部には発光部がさらに具備されることを特
徴とする請求項1に記載の液晶ディスプレイ装置。 - 【請求項5】 一端が前記センサ薄膜トランジスタのチ
ャンネルの他端と連結され、他端が前記スイッチ薄膜ト
ランジスタのチャンネルの一端に連結され、前記センサ
薄膜トランジスタから生成された電荷が蓄積される電荷
充電部をさらに具備することを特徴とする請求項1に記
載の液晶ディスプレイ装置。 - 【請求項6】 前記スイッチ薄膜トランジスタの上部に
光遮断層がさらに形成されることを特徴とする請求項1
に記載の液晶ディスプレイ装置。 - 【請求項7】 画像表示及び光感知をすべて遂行する液
晶ディスプレイ装置であって、 画像表示パネルと光感知パネルが一体で形成され、 前記画像表示パネルは、画像表示のために毎フレームご
とに前記画像表示パネルのローを順次、ターンオンさせ
るスキャン駆動部と、前記ターンオンされた画像表示パ
ネルのローに画像データ信号を出力するデータ駆動部と
を含み、 前記光感知パネルは、光感知のために毎フレームごとに
前記光感知パネルのローを順次、ターンオンさせるスイ
ッチ制御部と、前記ターンオンされた光感知パネルのロ
ーから感知された光情報が出力される判読部とを含むこ
とを特徴とする液晶ディスプレイ装置。 - 【請求項8】 前記光感知パネルは、光感知素子のアレ
イで構成され、 前記光感知素子は、ドレインとソースとの間に感光層が
形成されており、前記感光層に所定光量以上の光が入射
されるとドレインとソースが電気的に導通されるセンサ
薄膜トランジスタと、 ゲートが前記スイッチ制御部の出力端に連結され、チャ
ンネルの一端が前記センサ薄膜トランジスタのチャンネ
ルの他端に連結され、チャンネルの他端が前記判読部の
入力端に連結されるスイッチ薄膜トランジスタを具備す
ることを特徴とする請求項7に記載の液晶ディスプレイ
装置。
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