JP2006091897A - 接触感知機能を有する表示装置及びその駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】不感領域を回避して使用者の接触による接触位置を安定的に抽出することができる表示装置及びその駆動方法を提供する。
【解決手段】本発明は表示装置及びその駆動方法に関し、この表示装置は、表示板と、表示板に光を照射して照明部制御信号によって状態が変化する照明部と、表示板に対する接触による第１素子出力信号を生成する圧力感知部と、外部光及び照明部からの光を受けて接触による第２素子出力信号を生成する光感知部と、感知走査制御信号によって圧力感知部及び光感知部に感知走査信号を送出する感知走査部と、第１及び第２素子出力信号に基づいて照明部制御信号及び感知走査制御信号を生成して照明部及び感知走査部に各々送出する感知制御部とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は表示装置及びその駆動方法に関し、より詳しくは接触感知機能を有する表示装置及びその駆動方法に関する。

一般的な液晶表示装置（ＬＣＤ）は、画素電極及び共通電極が具備さ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有する液晶層とを含む。画素電極は、行列状に配列されており、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）など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、表示板の全面にかけて形成されており、共通電圧の印加を受ける。画素電極と共通電極、及びその間の液晶層は、回路的に見れば、液晶キャパシタを構成し、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して液晶層を通過する光の透過率を調節することによって所望の画像を得る。

最近、このような液晶表示装置に光センサーを備えた製品が開発されてきた。光センサーは、使用者の手またはタッチペンなどで液晶表示装置の画面を接触すれば、この接触による光の変化を感知して液晶表示装置に提供する。液晶表示装置は、これより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。光センサーは、液晶表示装置に別途のタッチパネルを付着して形成することもできるが、そうすると、液晶表示装置は厚さ及び重量が増加して精密な文字や絵を表現することが難しくなる。

そのため、薄膜トランジスタからなる光センサーを液晶表示装置における画像を表示する画素内部に形成する技術が開発されてきた。ところが、このような光センサーは、外部環境、つまり、外部光の強さ及び照明部の輝度などによってその出力が変化するので、接触位置を判断しにくい領域が存在する。このような領域を不感領域というが、不感領域では使用者が液晶表示装置に接触しても、接触地点での光センサー出力と非接触地点での光センサー出力との差が小さいため、接触位置を判断することが難しいという問題点があった。

そこで、本発明は上記従来の表示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、不感領域を回避して使用者の接触による接触位置を安定的に抽出することができる表示装置及びその駆動方法を提供することにある。

上記目的を達成するためになされた本発明による表示装置は、表示板と、前記表示板に光を照射して照明部制御信号によって状態が変化する照明部と、前記表示板に対する接触による第１素子出力信号を生成する圧力感知部と、外部光及び前記照明部からの光を受けて前記接触による第２素子出力信号を生成する光感知部と、感知走査制御信号によって前記圧力感知部及び前記光感知部に感知走査信号を送出する感知走査部と、前記第１及び第２素子出力信号に基づいて前記照明部制御信号及び前記感知走査制御信号を生成して前記照明部及び前記感知走査部に各々送出する感知制御部と、を備えることを特徴とする。

前記第１素子出力信号によって接触の有無を判断して圧力情報信号を生成する圧力演算部と、前記第２素子出力信号によって接触位置を判断して位置情報信号を生成する位置演算部とをさらに備えることが好ましい。
前記感知制御部は、前記圧力情報信号を受信して前記位置情報信号が有効でなければ前記照明部制御信号を生成することが好ましい。
前記照明部制御信号は、前記照明部の輝度を調節することが好ましい。
前記照明部制御信号は、前記照明部を動作可能な状態または動作不可能な状態にすることが好ましい。
前記照明部制御信号は、前記照明部の電流の大きさを変化させることが好ましい。
前記照明部制御信号は、前記照明部の駆動電圧の位相を変化させることが好ましい。
前記照明部制御信号は、前記駆動電圧のデューティ比を４０〜６０％の範囲内で変化させることが好ましい。
前記駆動電圧の位相は、前記感知走査信号に同期している位相を０゜とすれば−１０〜１０゜と１７０〜１９０゜との間で変化することが好ましい。
前記感知制御部は、前記不感領域で前記光感知部の光感知時間を前記照明部のオン／オフ状態によって調節することが好ましい。
前記圧力感知部及び前記光感知部は、前記表示板に形成されることが好ましい。
前記表示装置は、液晶表示装置であることが好ましい。

また、上記目的を達成するためになされた本発明による表示板及び照明部を備える表示装置の駆動方法は、表示板に加えられる圧力に基づいて第１素子出力信号を生成する段階と、前記第１素子出力信号によって圧力情報信号を生成する段階と、外部光及び前記照明部からの光を受けて第２素子出力信号を生成する段階と、前記第２素子出力信号によって位置情報信号を生成する段階と、前記圧力情報信号及び前記位置情報信号に基づいて前記表示装置が不感領域にあるかを判断する段階と、前記表示装置が前記不感領域にあると判断すれば、前記照明部を制御するかまたは前記第２素子出力信号を生成するタイミングを制御する段階と、を有することを特徴とする。

前記不感領域判断段階は、前記圧力情報信号によって接触があると判断し、前記位置情報信号によって前記位置情報信号が有効でなければ、前記不感領域であると判断する段階をさらに有することが好ましい。
前記照明部制御段階は、前記照明部の輝度を調節する段階を有することが好ましい。
前記照明部のオン／オフ状態を変化させることによって前記照明部の輝度を調節することが好ましい。
前記照明部に流れる電流の大きさを変化させることによって前記照明部の輝度を調節することが好ましい。
前記照明部制御段階は、前記照明部の駆動電圧の位相を、前記第２素子出力信号を生成する時間に比べて相対的に変化させる段階を有することが好ましい。
前記タイミング制御段階は、前記タイミングを前記照明部の駆動電圧の位相に対して相対的である第２素子出力信号を生成する時間を調節する段階を有することが好ましい。

本発明に係る表示装置及びその駆動方法によれば、液晶表示装置の光感知部（ＳＣ１）が不感領域（ＤＺ）に置かれる場合、照明部の状態を変化させるか、光を感知するタイミングを変化させることによって不感領域（ＤＺ）を回避することができるという効果がある。

次に、本発明に係る表示装置及びその駆動方法を実施するための最良の形態の具体例を、図面を参照しながら説明する。

図面は、各種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ている。明細書全体を通じて類似した部分については同一の参照符号を付けている。層、膜、領域、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“すぐ上”にある場合に限らず、その中間に更に他の部分がある場合も含む。逆に、ある部分が他の部分の“すぐ上”にあるとする時、これは中間に他の部分がない場合を意味する。
以下、本発明の実施形態による表示装置及びその駆動方法について図面を参照して詳細に説明する。

図１は本発明の一実施形態による液晶表示装置のブロック図であり、図２は本発明の一実施形態による液晶表示装置の光感知部を含む画素に対する等価回路図であり、図３は本発明の一実施形態による液晶表示装置の圧力感知部を含む画素に対する等価回路図である。

図１に示すように、本発明の一実施形態による液晶表示装置は、液晶表示板組立体３００及びこれ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、液晶表示板組立体３００に光を照射する照明部９００、そしてこれらを制御する信号制御部６００を備える。

図１及び図２に示すように、液晶表示板組立体３００は、等価回路で見れば、複数の表示信号線（Ｇ_１−Ｇ_ｎ、Ｄ_１−Ｄ_ｍ）、複数の感知信号線（Ｓ_１−Ｓ_Ｎ、Ｐ_１−Ｐ_Ｍ、Ｐｓｇ、Ｐｓｄ）、及びこれに連結されていてほぼ行列状に配列された複数の画素（ＰＸ）を有する。

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）及び画像データ信号を伝達する画像データ線（Ｄ_１−Ｄ_ｍ）を有する。
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）及び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）、制御電圧（Ｖｓｇ）を伝達する制御電圧線（Ｐｓｇ）、及び入力電圧（Ｖｓｄ）を伝達する入力電圧線（Ｐｓｄ）を有する。
画像走査線（Ｇ_１−Ｇ_ｎ）及び感知走査線（Ｓ_１−Ｓ_Ｎ）はほぼ行方向にのびていて互いにほぼ平行であり、画像データ線（Ｄ_１−Ｄ_ｍ）及び感知データ線（Ｐ_１−Ｐ_Ｍ）はほぼ列方向にのびていて互いにほぼ平行である。

図２及び図３に示すように、各画素（ＰＸ）、例えばｉ番目の行、ｊ番目の列の一つの画素（ＰＸ１、ＰＸ２）は、表示信号線（Ｇ_ｉ−Ｄ_ｊ）に連結された表示部（ＤＣ）及び感知信号線（Ｓ_ｉ、Ｐ_ｊ、Ｐｓｇ、Ｐｓｄ）に連結されている光感知部（ＳＣ１）または感知信号線（Ｓ_ｉ、Ｐ_ｊ、Ｐｓｇ）に連結されている圧力感知部（ＳＣ２）を有する。しかし、決められた数の画素（ＰＸ）だけが感知部（ＳＣ１、ＳＣ２）を含むことができる。言い換えれば、感知部（ＳＣ１、ＳＣ２）の密度が異なることができて、これによって感知走査線（Ｓ_１−Ｓ_Ｎ）の密度及び感知データ線（Ｐ_１−Ｐ_Ｍ）の密度も異なることができる。
表示部（ＤＣ）は画像走査線（Ｇ_ｉ）及び画像データ線（Ｄ_ｊ）に連結されているスイッチング素子（Ｑｓ１）、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）を有する。ストレージキャパシタ（Ｃｓｔ）は必要に応じて省略することができる。

薄膜トランジスタなどスイッチング素子（Ｑｓ１）は、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）は一対の端子及びその間に入っている液晶層を有し、スイッチング素子（Ｑｓ１）と共通電圧（Ｖｃｏｍ）との間に連結されている。
ストレージキャパシタ（Ｃｓｔ）は液晶キャパシタ（Ｃｌｃ）を補助し、スイッチング素子（Ｑｓ１）及び共通電圧（Ｖｃｏｍ）など所定の電圧の間に連結されている。
図２に示す光感知部（ＳＣ１）は、制御電圧線（Ｐｓｇ）及び入力電圧線（Ｐｓｄ）に連結された光感知素子（Ｑｐ１）、光感知素子（Ｑｐ１）に連結された感知キャパシタ（Ｃｐ）、そして感知走査線（Ｓ_ｉ）及び感知データ線（Ｐ_ｊ）に連結されたスイッチング素子（Ｑｓ２）を有する。

光感知素子（Ｑｐ１）は、三端子素子としてその制御端子及び入力端子が、各々制御電圧線（Ｐｓｇ）及び入力電圧線（Ｐｓｄ）に連結されており、出力端子はスイッチング素子（Ｑｓ２）に連結されている。光感知素子（Ｑｐ１）は光を受けると光電流を生成する。例えば、光感知素子（Ｑｐ１）は光電流を生成することができる非晶質シリコンまたは多結晶シリコンからなるチャンネル部を含む薄膜トランジスタであり得る。光感知素子（Ｑｐ１）の制御端子に印加される制御電圧は、光感知素子（Ｑｐ１）がオフの状態を維持することができるように十分に低いか十分に高いことが好ましい。光感知素子（Ｑｐ１）の入力端子に印加される入力電圧は、光電流が一定の方向に流れるように十分に低いか十分に高いことが好ましい。入力電圧によって光電流はスイッチング素子（Ｑｓ２）方向に流れ、感知信号キャパシタ（Ｃｐ）にも流れて感知信号キャパシタ（Ｃｐ）に保持される。

感知信号キャパシタ（Ｃｐ）は光感知素子（Ｑｐ１）の制御端子と出力端子との間に連結されており、光感知素子（Ｑｐ１）からの電荷を蓄積して所定の電圧を維持する。感知信号キャパシタ（Ｃｐ）は必要に応じて省略することができる。
スイッチング素子（Ｑｓ２）もまた三端子素子としてその制御端子、出力端子、及び入力端子が各々感知走査線（Ｓ_ｉ）、感知データ線（Ｐ_ｊ）及び光感知素子（Ｑｐ１）に連結されている。スイッチング素子（Ｑｓ２）は感知走査線（Ｓ_ｉ）からの感知走査信号によって素子出力信号を感知データ線（Ｐ_ｊ）に出力する。素子出力信号は感知信号キャパシタ（Ｃｐ）に保持されている電圧または光感知素子（Ｑｐ１）からの光電流である。

図３に示す圧力感知部（ＳＣ２）は、共通電圧（Ｖｃｏｍ）及び制御電圧線（Ｐｓｇ）に連結されている圧力感知素子（ＰＵ）、感知走査線（Ｓ_ｉ）、圧力感知素子（ＰＵ）及び感知データ線（Ｐ_ｊ）に連結されたスイッチング素子（Ｑｓ３）を有する。

圧力感知素子（ＰＵ）は、共通電圧（Ｖｃｏｍ）に連結されている圧力スイッチ（ＳＷ）及び圧力スイッチ（ＳＷ）とスイッチング素子（Ｑｓ３）との間に連結された駆動トランジスタ（Ｑｐ２）を有する。

圧力スイッチ（ＳＷ）は、液晶表示板組立体３００に加えられる接触に伴う圧力によって駆動トランジスタ（Ｑｐ２）を共通電圧（Ｖｃｏｍ）に連結する。例えば、圧力が加えられれば、共通電圧（Ｖｃｏｍ）に印加される電極（図示せず）が駆動トランジスタ（Ｑｐ２）の端子に近くなって互いに接することができる。しかし、スイッチ（ＳＷ）は駆動トランジスタ（Ｑｐ２）を共通電圧（Ｖｃｏｍ）に連結できる他の物理量であることもできて、この場合、圧力スイッチング（ＳＷ）は違う名称で呼ばなければならない。

駆動トランジスタ（Ｑｐ２）は、三端子素子としてその制御端子及び入力端子が、各々制御電圧線（Ｐｓｇ）及びスイッチ（ＳＷ）に連結されており、出力端子はスイッチング素子（Ｑｓ３）に連結されている。駆動トランジスタ（Ｑｐ２）は、スイッチ（ＳＷ）から伝達される共通電圧（Ｖｃｏｍ）による電流を出力する。

スイッチング素子（Ｑｓ３）もまた三端子素子としてその制御端子、出力端子及び入力端子が、各々感知走査線（Ｓ_ｉ）、感知データ線（Ｐ_ｊ）及び駆動トランジスタ（Ｑｐ２）連結されている。スイッチング素子（Ｑｓ３）は、感知走査線（Ｓ_ｊ）からの感知走査信号によって駆動トランジスタ（Ｑｐ２）からの電流を素子出力信号として感知データ線（Ｐ_ｊ）に出力する。
ここで、スイッチング素子（Ｑｓ１、Ｑｓ２、Ｑｓ３）、光感知素子（Ｑｐ１）及び駆動トランジスタ（Ｑｐ２）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により構成することができる。

圧力感知部（ＳＣ２）は、接触の有無を知らせることはできるが、接触の圧力領域が広いために正確な接触位置を知らせることはできない。その反面、光感知部（ＳＣ１）は接触体の影に起因した光の照度変化を感知することによって接触位置を正確に知らせることはできるが、光の照度変化は接触ではなく他の原因によっても発生するので、接触の有無あるいは接触の有無に対する信頼性のある情報は提供できない。例えば、ある物体が液晶表示板組立体３００に近接すれば、液晶表示板組立体３００に接しなくても照度が変化する可能性がある。
なお、液晶表示板組立体３００には少なくとも一つの偏光板（図示せず）が備えられている。

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）に連結されてゲートオン電圧（Ｖ_ｏｎ）とゲートオフ電圧（Ｖ_ｏｆｆ）との組み合わせからなる画像走査信号を画像走査線（Ｇ_１−Ｇ_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）に連結されて画像データ信号に対応するデータ電圧を画素に印加する。
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（Ｖ_ｏｎ）とゲートオフ電圧（Ｖ_ｏｆｆ）との組み合わ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）から感知データ信号を受信して増幅、フィルタリングなどの信号処理を行った後、アナログ−デジタル変換をしてデジタル感知データ信号（ＤＳＮ）を生成する。感知データ線（Ｐ_１−Ｐ_Ｍ）が運搬する感知データ信号は電流信号であっても良く、この場合、感知信号処理部８００はアナログーデジタル変換の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）が運搬する一つの感知データ信号は、一つのスイッチング素子（Ｑｓ２）が送出する一つの素子出力信号であっても良く、二つ以上のスイッチング素子（Ｑｓ２）が送出する二つ以上の素子出力信号であっても良い。

照明部９００は、液晶表示板組立体３００の後面または側面に位置して液晶表示板組立体３００に光を照射する。照明部９００は、発光ダイオードまたは蛍光ランプなどからなる光源を有する。

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、感知信号処理部８００、及び照明部９００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、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上に直接装着するか、可撓性印刷回路膜（図示せず）上に装着してＴＣＰ（ｔａｐｅ ｃａｒｒｉｅｒ ｐａｃｋａｇｅ）の形態で液晶表示板組立体３００に付着することもできる。これとは違って、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に直接集積されるように構成しても良い。

またこの他にも、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、ワンチップともいう単一チップ（図示せず）で構成することもできる。液晶表示装置を駆動する各処理ユニット４００、５００、６００、７００、８００を単一チップの中に集積することによって実装面積を減らすことができて、消費電力を低減することもできる。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の外部に設けてもよい。

次に、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しく説明する。
信号制御部６００は、外部のグラフィック制御装置（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）、水平同期信号（Ｈ_ｓｙｎｃ）、メインクロック（ＭＣＬＫ）、及びデータイネーブル信号（ＤＥ）などが供給される。信号制御部６００は、入力画像信号（Ｒ、Ｇ、Ｂ）及び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の動作条件に合うように適切に処理して画像走査制御信号（ＣＯＮＴ１）及び画像データ制御信号（ＣＯＮＴ２）などを生成した後、画像走査制御信号（ＣＯＮＴ１）を画像走査部４００に送出し、画像データ制御信号（ＣＯＮＴ２）と信号制御部６００で処理した画像信号（ＤＡＴ）を画像データ駆動部５００に送出する。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に送出し、感知データ制御信号（ＣＯＮＴ４）を感知信号処理部８００に送出する。

画像走査制御信号（ＣＯＮＴ１）は、ゲートオン電圧（Ｖ_ｏｎ）の走査開始を指示する走査開始信号（ＳＴＶ）及びゲートオン電圧（Ｖ_ｏｎ）の出力を制御する少なくとも一つのクロック信号などを有する。画像走査制御信号（ＣＯＮＴ１）は、ゲートオン電圧（Ｖ_ｏｎ）の持続時間を定義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）、画像データ線（Ｄ_１−Ｄ_ｍ）に当該データ電圧の印加を指示するロード信号（ＬＯＡＤ）、及びデータクロック信号（ＨＣＬＫ）などを有する。画像データ制御信号（ＣＯＮＴ２）はまた共通電圧（Ｖｃｏｍ）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”を略称して“データ電圧の極性）という）を反転させる反転信号（ＲＶＳ）をさらに含むことができる。

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）を受信して当該データ電圧に変換する。その後、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（Ｖ_ｏｎ）を画像走査線（Ｇ_１−Ｇ_ｎ）に印加し、この画像走査線（Ｇ_１−Ｇ_ｎ）に連結されたスイッチング素子（Ｑｓ１）をターンオンさせる。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ターンオンされたスイッチング素子（Ｑｓ１）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（Ｖｃｏｍ）との差は、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。画素電圧の大きさによって画素を通過する光の透過率が変化するようになり、所望の画像を表示することができる。

１水平周期（または“１Ｈ”）［水平同期信号（Ｈ_ｓｙｎｃ）、データイネーブル信号（ＤＥ）の一周期］が終了すれば、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じ動作を繰り返す。このような方式で、１フレーム間全ての画像走査線（Ｇ_１−Ｇ_ｎ）に対して順次にゲートオン電圧（Ｖ_ｏｎ）を印加し、全ての画素にデータ電圧を印加する。１フレームが終われば、次のフレームが始まって、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反対になるように、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、１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化したり（例：行反転、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が互いに異なるようにしたりすることも可能である（例：列反転、ドット反転）。

一方、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（Ｖ_ｏｎ）を感知走査線（Ｓ_１−Ｓ_Ｎ）に順次に印加してスイッチング素子（Ｑｓ２、Ｑｓ３）を導通させる。これにより、スイッチング素子（Ｑｓ２、Ｑｓ３）は、素子出力信号を感知データ線（Ｐ_１−Ｐ_Ｍ）に出力して感知データ信号を生成し、感知信号処理部８００は感知データ制御信号（ＣＯＮＴ４）によって感知データ線（Ｐ_１−Ｐ_Ｍ）に印加されている感知信号を読み込む。

感知信号処理部８００は、読み込んだ感知データ信号を増幅及びフィルタリングした後、デジタル感知データ信号（ＤＳＮ）に変換して信号制御部６００に伝送する。信号制御部６００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って接触の有無及び接触位置を判別して、これに対する情報を外部装置に伝送し、外部装置はこのような情報に基づいた画像信号を液晶表示装置に伝送する。

以下、本発明の一実施形態による液晶表示装置の詳細構造について図４乃至図６を参照して詳細に説明する。
図４は本発明の一実施形態による液晶表示装置の配置図の一例であり、図５及び図６は各々図４の液晶表示装置を５−５線及び６−６線に沿って切断した断面図である。

本発明の一実施形態による液晶表示装置は、薄膜トランジスタ表示板１００とこれと対向している共通電極表示板２００、そして薄膜トランジスタ表示板１００と共通電極表示板２００との間に入っている液晶層３で構成される。

まず、薄膜トランジスタ表示板１００には、図４乃至図６に示すように、絶縁基板１１０上に複数の画像走査線１２１ａ、複数の維持電極線１３１、複数の感知走査線１２１ｂ、及び複数の制御電圧線１２２を含む複数のゲート導電体が形成されている。

画像走査線１２１ａは、画像走査信号を伝達し、主に横方向にのびている。画像走査線１２１ａは、下に突出した複数の第１制御電極１２４ａを有する。
維持電極線１３１は、共通電圧などの予め決められた電圧の印加を受けて画像走査線１２１ａとほぼ平行にのびている。維持電極線１３１は、画像走査線１２１ａと隣接して下に突出した複数の維持電極１３７を有する。

感知走査線１２１ｂは、感知走査信号を伝達し、画像走査線１２１ａとほぼ平行にのびている。感知走査線１２１ｂは、下に突出した複数の第２制御電極１２４ｂを有する。
制御電圧線１２２は、制御電圧の印加を受けて感知走査線１２１ｂとほぼ並んでのびている。制御電圧線１２２は、感知走査線１２１ｂに隣接して上に突出した複数の第３制御電極１２４ｃ及び上に突出した複数の突出部１２７を有する。

各ゲート導電体１２１ａ、１２１ｂ、１２２、１３１は、アルミニウムやアルミニウム合金などアルミニウム系の金属、銀や銀合金など銀系の金属、銅や銅合金など銅系の金属、モリブデンやモリブデン合金などモリブデン系の金属、クロム、タンタル、及びチタニウムなどから作られる。また、各ゲート導電体１２１ａ、１２１ｂ、１２２、１３１は物理的な性質が異なる二つの導電膜（図示せず）を有する多層膜構造とすることもできる。この中の一つの導電膜は、信号遅延や電圧降下を減らすことができるように低い比抵抗の金属、例えば、アルミニウム系の金属、銀系の金属、銅系の金属などで構成する。これとは違って、他の導電膜は他の物質、特にＩＴＯ（インジウム錫酸化物）及びＩＺＯ（インジウム亜鉛酸化物）との物理的、化学的、電気的接触特性に優れている物質、例えばモリブデン系の金属、クロム、タンタル、チタニウムなどで構成する。このような組み合わせの例としては、クロム下部膜とアルミニウム（合金）上部膜、アルミニウム（合金）下部膜とモリブデン（合金）上部膜が挙げられる。さらに、各ゲート導電体１２１ａ、１２１ｂ、１２２、１３１は、この他にも多様な金属または導電体で作ることができ、単一膜構造、二層構造だけでなく、三層以上の構造とすることもできる。
また、各ゲート導電体１２１ａ、１２１ｂ、１２２、１３１の側面は、基板１１０の表面に対して傾斜しており、その傾斜角は約３０〜８０゜である。

各ゲート導電体１２１ａ、１２１ｂ、１２２、１３１上には、窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）または酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）などで構成される絶縁膜１４０が形成されている。
絶縁膜１４０上部には水素化非晶質シリコン（非晶質シリコンは略称ａ−Ｓｉという）などで構成される複数の線状半導体１５１ａ及び複数の島状半導体１５４ｂ、１５４ｃ、１５２が形成されている。

線状半導体１５１ａは、主に縦方向にのびており、ここから第１制御電極１２４ａ上に位置する複数の突出部１５４ａを有する。また、線状半導体１５１ａは、各ゲート導電体１２１ａ、１２１ｂ、１２２、１３１と合う地点付近で幅が広くなって各ゲート導電体１２１ａ、１２１ｂ、１２２、１３１の広い面積を覆っている。
島状半導体１５４ｂ、１５４ｃは、第２及び第３制御電極１２４ｂ、１２４ｃ上に位置し、各々の島状半導体１５４ｂは、感知走査線１２１ｂの周縁を覆う延長部を有する。
島状半導体１５２は、各ゲート導電体１２１ａ、１２１ｂ、１２２、１３１上に位置する。

線状半導体１５１ａ上には、線状抵抗性接触部材１６１ａ及び第１島状抵抗性接触部材１６５ａが形成されており、島状半導体１５４ｂ上には第２及び第３島状抵抗性接触部材１６３ｂ、１６５ｂが形成されており、島状半導体１５４ｃ上には第４及び第５島状抵抗性接触部材１６３ｃ、１６５ｃが形成されている。また、島状半導体１５２上にも他の島状抵抗性接触部材（図示せず）が形成されている。各抵抗性接触部材１６１ａ、１６３ｂ、１６５ｂ、１６５ａ、１６３ｃ、１６５ｃは、シリサイドまたはｎ型不純物が高濃度にドーピングされているｎ＋水素化非晶質シリコンなどの物質で作られる。

線状抵抗性接触部材１６１ａは、複数の突出部１６３ａを有しており、この突出部１６３ａと第１島状抵抗性接触部材１６５ａは対をなして線状半導体１５１ａの突出部１５４ａ上に位置する。
各半導体１５１ａ、１５４ｂ、１５４ｃ、１５２及び各抵抗性接触部材１６１ａ、１６３ｂ、１６３ｃ、１６５ａ〜１６５ｃの側面もまた絶縁基板１１０の表面に対して傾斜しており、その傾斜角は約３０〜８０゜である。

各抵抗性接触部材１６１ａ、１６３ｂ、１６３ｃ、１６５ａ〜１６５ｃ及び絶縁膜１４０上には、複数の画像データ線１７１ａ、複数の感知データ線１７１ｂ、複数の電極部材１７７ｃ、複数の入力電圧線１７２、及び複数の第１出力電極１７５ａを含む複数のデータ導電体が形成されている。

画像データ線１７１ａは、入力電圧線１７２及び感知データ線１７１ｂの画像データ信号を伝達し、主に縦方向にのびて各ゲート導電体１２１ａ、１２１ｂ、１２２、１３１と交差する。画像データ線１７１ａは第１制御電極１２４ａに向かってのびた複数の第１入力電極１７３ａを有する。

各第１出力電極１７５ａは、データ線１７１ａ、１７１ｂ及び入力電圧線１７２と分離されており、第１制御電極１２４ａを中心にして第１入力電極１７３ａと対向する。第１出力電極１７５ａは、広い端部１７７ａ及び狭い端部を有する。広い端部１７７ａは維持電極１３７と重畳し、狭い端部は曲がった第１入力電極１７３ａによって一部囲まれている。

感知データ線１７１ｂは感知データ信号を伝達し、主に縦方向にのびて各ゲート導電体１２１ａ、１２１ｂ、１２２、１３１と交差する。感知データ線１７１ｂは第２制御電極１２４ｂに向かって突出した複数の第２出力電極１７５ｂを有する。

電極部材１７７ｃはデータ線１７１ａ、１７１ｂ及び入力電圧線１７２と分離されている。各々の電極部材１７７ｃは制御電圧線１２２の拡張部１２７と重畳して感知キャパシタ（Ｃｐ）を構成し、抵抗性接触部材１６３ｂ、１６５ｃ上に各々位置する第２入力電極１７３ｂ及び第３出力電極１７５ｃを有する。第２入力電極１７３ｂは第２出力電極１７５ｂと対向する。

入力電圧線１７２は入力電圧を伝達し、主に縦方向にのびて各ゲート導電体１２１ａ、１２１ｂ、１２２、１３１と交差する。各々の入力電圧線１７２は電極部材１７７ｃの周りに沿って曲がり、第３制御電極１２４ｃに向かって突出した複数の第３入力電極１７３ｃを有する。第３入力電極１７３ｃは第３制御電極１２４ｃを中心にして第３出力電極１７５ｃと対向し、Ｕ字形に曲がって第３出力電極１７５ｃを一部囲む。

一つの第１制御電極１２４ａ、一つの第１入力電極１７３ａ、及び一つの第１出力電極１７５ａは、線状半導体１５１ａの突出部１５４と共に一つのスイッチング薄膜トランジスタ（Ｑｓ１）を構成し、薄膜トランジスタ（Ｑｓ１）のチャンネルは、第１入力電極１７３ａと第１出力電極１７５ａとの間の突出部１５４に形成される。
一つの第２制御電極１２４ｂ、一つの第２入力電極１７３ｂ、及び一つの第２出力電極１７５ｂは、島状半導体１５４ｂと共に一つのスイッチング薄膜トランジスタ（Ｑｓ２）を構成し、薄膜トランジスタ（Ｑｓ２）のチャンネルは、第２入力電極１７３ｂと第２出力電極１７５ｂとの間の島状半導体１５４ｂに形成される。
一つの第３制御電極１２４ｃ、一つの第３入力電極１７３ｃ、及び一つの第３出力電極１７５ｃは、島状半導体１５４ｃと共に光感知薄膜トランジスタ（Ｑｐ１）を構成し、薄膜トランジスタ（Ｑｐ１）のチャンネルは、第３入力電極１７３ｃと第３出力電極１７５ｃとの間の島状半導体１５４ｃに形成される。光感知薄膜トランジスタ（Ｑｐ１）は圧力感知部（ＳＣ２）の駆動トランジスタ（Ｑｐ２）に代替してもよい。

各データ導電体１７１ａ、１７１ｂ、１７２、１７５ａ、１７７ｃは、モリブデン、クロム、タンタル及びチタニウムなど耐火性金属またはこれらの合金で構成することが好ましく、耐火性金属（図示せず）及び低抵抗導電膜（図示せず）を有する多層膜構造とすることもできる。多層膜構造の例としては、クロムまたはモリブデン（合金）下部膜とアルミニウム（合金）上部膜の二層膜、モリブデン（合金）下部膜とアルミニウム（合金）中間膜とモリブデン（合金）上部膜の三層膜が挙げられる。しかし、各データ導電体１７１ａ、１７１ｂ、１７２、１７５ａ、１７７ｃはこの他にも多様な金属または導電体で作ることができる。
各データ導電体１７１ａ、１７１ｂ、１７２、１７５ａ、１７７ｃもまたその側面が約３０〜８０゜の角度で傾斜している。

各抵抗性接触部材１６１ａ、１６３ｂ、１６３ｃ、１６５ａ〜１６５ｃはその下部の各半導体１５１ａ、１５４ｂ、１５４ｃ、１５２とその上部の各データ導電体１７１ａ，１７１ｂ、１７２、１７５ａ，１７７ｃとの間にだけ存在し、接触抵抗を低くする役割を果たす。

前述したように、殆どの所では線状半導体１５１ａが画像データ線１７１ａより狭いが、各ゲート導電体１２１ａ、１２１ｂ、１２２、１３１と合う部分では幅が広くなって表面のプロファイルを柔らかくする。これによって、画像データ線１７１ａ及び入力電圧線１７２の断線を防止する。これと同様に、各ゲート導電体１２１ａ、１２１ｂ、１２２、１３１の周縁上に位置する島状半導体１５２及び島状半導体１５４ｂの延長部は、表面のプロファイルを柔らかくすることによって感知データ線１７１ｂ及び入力電圧線１７２の断線を防止する。各半導体１５１ａ、１５４ｂ、１５４ｃ、１５２は、入力電極１７３ａ〜１７３ｃと出力電極１７５ａ〜１７５ｃとの間をはじめとして、各データ導電体１７１ａ、１７１ｂ、１７２、１７５ａ、１７７ｃに覆われず露出した部分を有している。
データ導電体１７１ａ、１７１ｂ、１７２、１７５ａ、１７７ｃ及び露出した半導体１５１ａ部分の上には、保護膜１８０が形成されている。

保護膜１８０は、窒化ケイ素や酸化ケイ素などの無機絶縁物で作られた下部膜１８０ｑ及び有機絶縁物で作られた上部膜１８０ｑを有する。上部保護膜１８０ｑは４．０以下の誘電率を有することが好ましく、感光性を有することもできて、その表面には凹凸が形成されている。また、上部保護膜１８０ｑには、下部保護膜１８０ｑの一部を露出する開口部が形成されている。しかし、保護膜１９０は無機絶縁物または有機絶縁物などで作られた単一膜構造とすることもできる。
保護膜１８０には、第１出力電極１７５ａの拡張部１７７ａを露出する複数の接触孔１８５が形成されている。接触孔１８５の側壁は傾斜しているか階段状である。
保護膜１８０上には複数の画素電極１９０が形成されている。

画素電極１９０は、上部保護膜１８０ｑの凹凸に沿って屈曲されており、透明電極１９２及びその上の反射電極１９４を含む。透明電極１９２はＩＴＯまたはＩＺＯなどの透明な導電物質などで作られ、反射電極１９４はアルミニウム、銀、クロムまたはその合金などの反射性金属で作られる。ここで、反射電極１９４は、アルミニウム、銀またはその合金など低抵抗反射性上部膜（図示せず）とモリブデン系の金属、クロム、タンタル、及びチタニウムなどＩＴＯまたはＩＺＯとの接触特性に優れている下部膜（図示せず）との二層膜構造とすることができる。

反射電極１９４は、上部保護膜１８０ｑの開口部に位置し、透明電極１９２を露出する透過窓１９５を有している。また、反射電極１９４は感知薄膜トランジスタ（Ｑｐ）上に位置する開口部１９９を有している。

画素電極１９０は、接触孔１８５を通じてドレイン電極１７５と物理的・電気的に連結されており、ドレイン電極１７５からデータ電圧の印加を受ける。データ電圧が印加された画素電極１９０は、共通電圧の印加を受ける共通電極表示板２００の共通電極２７０と共に電場を生成する。これによって二つの電極１９０、２７０の間の液晶層３の液晶分子の方向を決定する。このように決定された液晶分子の方向によって液晶層３を通過する光の偏光が変わる。画素電極１９０及び共通電極２７０は、液晶キャパシタを構成し、薄膜トランジスタがターンオフされた後でも印加された電圧を維持する。

薄膜トランジスタ１００、共通電極表示板２００、及び液晶層３などを有する液晶表示板組立体３００は、透明電極１９２及び反射電極１９４によって各々定義される透過領域（ＴＡ）及び反射領域（ＲＡ）に区画される。具体的には、透過窓１９５の上下に位置する部分は透過領域（ＴＡ）になり、反射電極１９４の上下に位置する部分は反射領域（ＲＡ）になる。

透過領域（ＴＡ）では、液晶表示板組立体３００の後面、つまり薄膜トランジスタ表示板１００側から入射した光が液晶層３を通過して前面、つまり共通電極表示板２００側に出射することによって表示を実現する。反射領域（ＲＡ）では、前面から入射した光が液晶層３を再び通過して前面に出射することによって表示を実現する。この時、反射電極１９４の屈曲は、光の乱反射を誘導して画面に物体が映る現象を防止する。

画素電極１９０及びこれに連結された第１出力電極１７５ａの拡張部１７７ａは、維持電極１３７をはじめとする維持電極線１３１と重畳して液晶キャパシタの電圧維持能力を強化するストレージキャパシタを構成する。
画素電極１９０は、走査線１２１ａ、１２１ｂ及び隣接するデータ線１７１ａ、１７１ｂ、制御電圧線１２２、入力電圧線１７２及び薄膜トランジスタ（Ｑｓ１、Ｑｓ２、Ｑｐ）と重畳して開口率を高めているが、重畳しないこともある。

次に、共通電極表示板２００について説明する。
共通電極表示板２００には、透明なガラスまたはプラスチックなどからなる絶縁基板２１０上にブラックマトリックスという遮光部材２２０が形成されている。遮光部材２２０は画素電極１９０の間の光漏れを防止し、画素電極１９０と対向する開口領域を決定する。

絶縁基板２１０及び遮光部材２２０上には、複数のカラーフィルタ２３０が形成されており、遮光部材２２０により決定される開口領域内にほとんど含まれるように配置されている。カラーフィルタ２３０は、画素電極１９０に沿って縦方向にのびて帯を成すことができる。各カラーフィルタ２３０は赤色、緑色、青色など基本色のうちの一つを表示することができる。

カラーフィルタ２３０及び遮光部材２２０上には、有機物質などで構成される蓋膜２５０が形成されてカラーフィルタ２３０を保護し、表面を平坦にする。
蓋膜２５０上にはＩＴＯまたはＩＺＯなどの透明な導電物質で構成される共通電極２７０が形成されている。

薄膜トランジスタ表示板１００と共通電極表示板２００の内側面上には、液晶層３を配向するための配向膜（図示せず）が塗布されており、液晶表示板組立体３００の二つの表示板１００、２００のうち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。

液晶層３は垂直配向または水平配向されている。透過領域（ＴＡ）には上部保護膜１８０ｑがないので、液晶層３の厚さが反射領域（ＲＡ）におけるより厚い。例えば、透過領域（ＴＡ）における液晶層３の厚さを反射領域（ＲＡ）における液晶層の厚さの約２倍とすることができる。

液晶表示板組立体３００はまた薄膜トランジスタ表示板１００及び共通電極表示板２００を支持して二つの間に間隙を作る複数の弾性間隔材（図示せず）をさらに含むことができる。
液晶表示板組立体３００はまた薄膜トランジスタ表示板１００及び共通電極表示板２００を結合する密封材（図示せず）をさらに含むことができる。密封材は共通電極表示板２００の周縁に位置する。

一方、非接触地点の感知薄膜トランジスタ（Ｑｐ）は、開口部１９９を通じて周辺光を受ける。しかし、不透明な制御電極１２４ｃが照明部から出る光を遮断して感知薄膜トランジスタ（Ｑｐ）に入射することを防ぐので、感知薄膜トランジスタ（Ｑｐ）は、照明部９００から直接光を受けない。
その反面、接触地点では、接触体が周辺光を遮るために感知薄膜トランジスタ（Ｑｐ）が周辺光をほとんど受けることができない。その代わり、接触体が照明部９００から出る光を反射するので、感知薄膜トランジスタ（Ｑｐ）に光が到達することができる。
従って、接触地点の感知薄膜トランジスタ（Ｑｐ）及び非接触地点の他の感知薄膜トランジスタ（Ｑｐ）全てが光電流を生成する。

次に、本発明の一実施形態による液晶表示装置の光感知部の光電流及び素子出力信号について図７及び図８を参照して説明する。
図７は本発明の一実施形態による液晶表示装置の接触地点及び非接触地点での光感知部の外部光の照度による光電流を示したグラフであり、図８は本発明の一実施形態による液晶表示装置において感知モードによる光感知部の感知信号を示したグラフである。

図７で曲線（１）は非接触地点での曲線であり、曲線（２）は接触地点での曲線である。
曲線（１）で示した非接触地点での光電流の大きさは、外部光の照度とほとんど比例して増加する。しかし、接触地点に対する曲線（２）を見ると、外部光の照度変化による光電流の変化の幅が非常に小さい。

一方、外部光の照度が１１００ルクス（ｌｕｘ）程度で曲線（１）と曲線（２）が交差するが、この交差地点が光感知部の“不感領域”となる。不感領域では接触地点での光感知部の光電流と非接触地点での光感知部の光電流との差が小さくて接触位置を判断することが難しい。この不感領域は、外部光の照度及び照明部の光の明るさによって移動する。
以下、図８を参照して光感知部の感知信号について空間的観点で説明する。

図８の横軸は液晶表示板組立体３００の感知データ線（Ｐ_１−Ｐ_Ｍ）の位置を示し、縦軸は一つの行での素子出力信号の電圧レベルを示す。
感知走査線（Ｓ_ｉ）と感知データ線（Ｐ_ｊ）が交差する部分に接触があり、また、接触地点での出力信号の電圧レベル（Ｖｐｔ）を接触電圧とし、非接触地点での出力信号の電圧レベル（Ｖｂ１、Ｖｂ２）をバックグラウンド電圧とする。

図８の曲線（１）は、接触電圧（Ｖｐｔ）がバックグラウンド電圧（Ｖｂ１）より低い、いわゆるシャドーモードという感知モードでの感知信号を示した曲線であり、図８の曲線（２）は、接触電圧（Ｖｐｔ）がバックグラウンド電圧（Ｖｂ２）より高い、いわゆる照明モードという感知モードでの感知信号を示した曲線である。
シャドーモードは外部光の強さが相対的に大きい場合（明るい場合）に現れるが、この場合、使用者の接触によって反射された照明光より外部光が大きいので、接触電圧（Ｖｐｔ）がバックグラウンド電圧（Ｖｂ１）より小さくなる。これとは逆に、照明モードは外部光の強さが相対的に小さい場合（暗い場合）に現れるが、この場合、使用者の接触によって反射された照明光より外部光が小さいので、接触電圧（Ｖｐｔ）がバックグラウンド電圧（Ｖｂ２）より大きくなる。

前述したように、バックグラウンド電圧（Ｖｂ１、Ｖｂ２）は主に外部光の強さによって決定され、接触電圧（Ｖｐｔ）は照明部９００の輝度によって決定される。ところが、液晶表示装置がシャドーモードと照明モードとの境界である不感領域にある場合、つまり、バックグラウンド電圧（Ｖｂ１、Ｖｂ２）と接触電圧（Ｖｐｔ）との差（ΔＶＳ１、ΔＶＳ２）が小さい場合には、二つの電圧に区別がつかないために、接触位置を検出することが難しい。

一方、再び図７を参照すると、液晶表示装置は周辺光が接触体によって反射された光より暗い時には照明モードで動作し、周辺光が接触体によって反射された光より明るい時にはシャドーモードで動作する。曲線（１）による光電流はバックグラウンド電圧（Ｖｂ１、Ｖｂ２）に対応し、曲線（２）による光電流は接触電圧（Ｖｐｔ）に対応する。

次に、このような不感領域を回避することができる本発明の一実施形態による液晶表示装置の感知動作について図９、図１０、図１１、図１２、図１３、及び図１４を参照して詳細に説明する。
図９は本発明の一実施形態による液晶表示装置の信号制御部を示したブロック図であり、図１０は本発明の一実施形態による液晶表示装置の感知動作を示したフローチャートである。

図９に示すように、信号制御部６００はメモリ６１０、これに連結されている圧力演算部６２０及び位置演算部６３０、そしてこれらに連結されている感知制御部６４０を有する。

メモリ６１０は、感知信号処理部８００からデジタル感知データ信号（ＤＳＮ）を受信して記憶する。
圧力演算部６２０は圧力感知部（ＳＣ２）に関するデジタル感知データ信号（ＤＳＮ）をメモリ６１０から読んで接触の有無を判断した後、圧力情報信号（ＴＳ）を生成する。
位置演算部６３０は光感知部（ＳＣ１）からの感知信号に関するデジタル感知データ信号（ＤＳＮ）をメモリ６１０から読んで接触位置を判断した後、位置情報信号（ＰＳ）を送出する。

感知制御部６４０は圧力演算部６２０からの圧力情報信号（ＴＳ）及び位置演算部６３０からの位置情報信号（ＰＳ）に基づいて、感知走査制御信号（ＣＯＮＴ３）、感知データ制御信号（ＣＯＮＴ４）及び照明部制御信号（ＢＬＣ）を生成して感知走査部７００、感知信号処理部８００及び照明部９００に各々送出する。
ここで、メモリ６１０、圧力演算部６２０、位置演算部６３０及び感知制御部６４０が信号制御部６００に含まれているものと説明したが、これらのうちの一部は別途の装置として信号制御部６００の外部に存在することもできる。

次に、本発明の一実施形態による液晶表示装置での感知動作についてより詳細に説明する。
図１０に示すように、動作が開始されると（Ｓ１０）、感知制御部６４０は感知走査制御信号（ＣＯＮＴ３）及び感知データ制御信号（ＣＯＮＴ４）を各々感知走査部７００及び感知信号処理部８００に送出する。感知走査部７００は感知走査制御信号（ＣＯＮＴ３）によって圧力感知部（ＳＣ２）に感知走査信号を印加し、これによって圧力感知部（ＳＣ２）は感知データ信号を構成する素子出力信号を出力する（Ｓ２０）。

感知信号処理部８００は感知データ制御信号（ＣＯＮＴ４）によって感知データ信号を読み込んでデジタル感知データ信号（ＤＳＮ）を生成した後、メモリ６１０に記憶し、圧力演算部６２０はメモリ６１０からデジタル感知データ信号（ＤＳＮ）を読み込んだ後、これを演算して圧力情報信号（ＴＳ）を生成する（Ｓ３０）。
感知制御部６４０は圧力情報信号（ＴＳ）を受信してこれより接触の有無を判断する（Ｓ４０）。
圧力情報信号（ＴＳ）から接触がなかったと判断すれば、再び圧力感知段階（Ｓ２０）の動作を繰り返す。

圧力情報信号（ＴＳ）から接触があったと判断すれば、感知制御部６４０は感知走査部７００が光感知部（ＳＣ１）に光感知走査信号を印加するように制御し、これによって光感知部（ＳＣ１）は感知データ信号を構成する素子出力信号を出力する（Ｓ５０）。
また、感知制御部６４０は感知信号処理部８００が感知データ信号を読み込んでデジタル感知データ信号（ＤＳＮ）を生成した後、メモリ６１０に記憶するように制御する。位置演算部６３０はメモリ６１０からデジタル感知データ信号（ＤＳＮ）を読み込んだ後、これを演算して位置情報信号（ＰＳ）を生成する（Ｓ６０）。

感知制御部６４０は位置情報信号（ＰＳ）を受信した後、位置情報信号（ＰＳ）が接触位置に対する有効情報を含むかどうかを判断する（Ｓ９０）。
位置情報信号（ＰＳ）が有効であると判断すれば、感知制御部６４０は位置情報信号（ＰＳ）から接触位置情報を抽出した後（Ｓ８０）、これを外部の装置に送出して動作を戻す（Ｓ１１０）。
位置情報信号（ＰＳ）が有効でないと判断すれば、感知制御部６４０は照明部制御信号（ＢＬＣ）を生成して照明部９００に送出した後（Ｓ８０）、再び光感知段階（Ｓ５０）の動作を繰り返す。

要約すれば、まず、圧力感知部（ＳＣ２）による感知動作を行って接触の有無を判断し、接触がなければ再び圧力感知部（ＳＣ２）による感知動作を行う。接触があれば光感知部（ＳＣ１）による感知動作を行う。そして、光感知部（ＳＣ１）が有効な接触位置情報を送る場合には、これを必要とする他の装置に送出し、そうでない場合には液晶表示装置が不感領域にあると判断して照明部９００を制御して有効な位置情報を得る。
照明部制御段階（Ｓ８０）での照明部９００制御は、次の方式のうちのいずれか一つを選択して行われる。
（１）光感知走査を行う間、照明部９００にあるランプのオン／オフ状態を変化させたりランプ電流の大きさを変化させたりすることによって照明部の輝度を変化させる。
（２）ランプがオンまたはオフの状態にある間に光感知動作が行われるように、照明部９００のランプに印加される駆動電圧の位相を変化させる。

以下、このような照明部ランプ制御及び感知動作について図面を参照してより詳細に説明する。
図１１及び図１２は本発明の一実施形態による液晶表示装置の動作の一例を示したグラフであり、図１３は本発明の他の一実施形態による液晶表示装置の動作の一例を示したグラフである。

図１１乃至図１３に示すグラフにおいて、横軸は外部光の照度（ｌｕｘ）を示し、縦軸はバックグラウンド電圧（Ｖｂ）から接触電圧（Ｖｐｔ）を引いた電圧差（ΔＶ）を示す。

不感領域（ＤＺ）は電圧差（ΔＶ）が−αとαとの間にある時に現れ、この時のαは所定の値である。斜線は照明部９００のランプ状態（ＢＬＳＴ１、ＢＬＳＴ２）による電圧差（ΔＶ）を示す。液晶表示装置は、外部光の照度が所定の照度（ｘ１）より低ければ照明モードで動作し、これより高ければシャドーモード（ＳＭ）で動作する。実際に、不感領域（ＤＺ）では接触電圧（Ｖｐｔ）を抽出することができないので、電圧差（ΔＶ）も算出することができない。

まず、図１１乃至図１３を参照して制御方式（１）の照明部制御及び感知動作について説明する。
図１１乃至図１３でランプ状態（ＢＬＳＴ１）は、ランプがオンされているかランプ電流が大きくて輝度が高い状態であり、ランプ状態（ＢＬＳＴ２）はランプがオフされているかランプ電流が小さくて輝度が低い状態を示す。ここでランプ状態（ＢＬＳＴ１、ＢＬＳＴ２）は、光感知部（ＳＣ１）が素子出力信号を生成して送出する動作を行う区間でのランプ状態を意味するものであり、ランプが正常的に動作するそれ以外の区間でのランプ状態を示すものではない。

図１１及び図１２の動作例について説明する。
まず、図１１において、ランプ状態（ＢＬＳＴ１）で外部光の照度が低くなって不感領域（ＤＺ）にある所定の照度（ｘ２）に達すれば、感知制御部６４０はランプ状態を変化させる照明部制御信号（ＢＬＣ）を照明部９００に送出する。これにより、ランプはランプ状態（ＢＬＳＴ２）に変わって輝度が低くなる。その結果、接触電圧（Ｖｐｔ）が低くなるので、電圧差（ΔＶ）が大きくなって液晶表示装置はそのままシャドーモード（ＳＭ）で動作する。
外部光の照度がさらに低くなって所定の照度（ｘ１）に達して不感領域（ＤＺ）と再び合えば、感知制御部６４０はランプ状態をランプ状態（ＢＬＳＴ２）からランプ状態（ＢＬＳＴ１）に変化させる照明部制御信号（ＢＬＣ）を照明部９００に送出する。その結果、ランプの輝度が高くなって接触電圧（Ｖｐｔ）が高くなるので、液晶表示装置は照明モード（ＢＬＭ）で動作するようになる。

図１２において、ランプ状態（ＢＬＳＴ２）で外部光の照度が高くなって不感領域（ＤＺ）にある所定の照度（ｘ３）に達すれば、感知制御部６４０はランプ状態をランプ状態（ＢＬＳＴ２）からランプ状態（ＢＬＳＴ１）に変化させる照明部制御信号（ＢＬＣ）を照明部９００に送出する。その結果、ランプの輝度が高くなって接触電圧（Ｖｐｔ）が高くなるので、液晶表示装置はそのまま照明モード（ＢＬＭ）で動作する。
外部光の照度が引き続き高くなって照度（ｘ１）に達して不感領域（ＤＺ）と再び合えば、感知制御部６４０はランプ状態をランプ状態（ＢＬＳＴ１）からランプ状態（ＢＬＳＴ２）に変化させる照明部制御信号（ＢＬＣ）を照明部９００に送出する。その結果、ランプの輝度が低くなって接触電圧（Ｖｐｔ）が低くなるので、液晶表示装置はシャドーモード（ＳＭ）で動作するようになる。

次に、図１３に示す他の動作例について説明する。
図１３において、ランプ状態（ＢＬＳＴ２）で外部光の照度が低くなって不感領域（ＤＺ）にある所定の照度（ｘ４）に達すれば、感知制御部６４０はランプの状態をランプ状態（ＢＬＳＴ２）からランプ状態（ＢＬＳＴ１）に変化させる照明部制御信号（ＢＬＣ）を照明部９００に送出する。その結果、ランプの輝度が高くなって接触電圧（Ｖｐｔ）が高くなるので、液晶表示装置は照明モード（ＢＬＭ）で動作するようになる。
逆に、ランプ状態（ＢＬＳＴ１）で外部光の照度が高くなって所定の照度（ｘ４）に達して不感領域（ＤＺ）と合えば、感知制御部６４０はランプの状態をランプ（ＢＬＳＴ１）からランプ状態（ＢＬＳＴ２）に変化させる照明部制御信号（ＢＬＣ）を照明部９００に送出する。その結果、ランプの輝度が低くなって接触電圧（Ｖｐｔ）が低くなるので、液晶表示装置はシャドーモード（ＳＭ）で動作する。
このように、照明部のランプをオン／オフさせたり電流の大きさを変化させたりして感知動作を行うことによって不感領域（ＤＺ）を回避することができる。

再び、図１３及び図１４を参照して制御方式（２）の照明部制御及び感知動作について説明する。
図１４は本発明の一実施形態による液晶表示装置の多様な信号のタイミング図である。
図１４に示すように、照明部９００のランプは２Ｈ周期でオン／オフされ、画像走査信号（ｇ_ｉ）は１Ｈごとに画像走査線（Ｇ_１−Ｇ_ｎ）に印加され、感知走査信号（ｓｇ_ｉ）は２Ｈごとに感知走査線（Ｓ_１−Ｓ_Ｎ）に印加される。

ところが、図１３及び図１４で互いに異なるランプ状態（ＢＬＳＴ１、ＢＬＳＴ２）は、前述したように、照明部の輝度が異なる二つの状態を示すものではなく、輝度は同じであるが、位相が互いに異なる二つの状態を示すものである。例えば、ランプ状態（ＢＬＳＴ１）は光感知部（ＳＣ１）が素子出力信号を生成して送出する動作を行う区間でランプがオンの状態（つまり、ランプの位相φ＝０）であることを示し、ランプ状態（ＢＬＳＴ２）はこの区間でランプがオフの状態（φ＝１８０）であることを示す。言い換えれば、位相が０゜である状態ではランプがオンの区間で感知走査信号（ｓｇｉ）が印加され、位相が１８０゜である状態ではランプがオフの区間で感知走査信号（ｓｇｉ）が印加される。ここで、位相が０゜または１８０゜である状態とは、画像走査信号（ｇｉ）及び感知走査信号（ｓｇｉ）と同期している状態を意味する。

図１３において、照明部の位相が１８０゜のランプ状態（ＢＬＳＴ２）で外部光の照度が低くなって所定の照度（ｘ４）で不感領域（ＤＺ）と合えば、感知制御部６４０はランプの状態を状態（ＢＬＳＴ２）から位相が０゜である状態（ＢＬＳＴ１）に変化させる照明部制御信号（ＢＬＣ）を照明部９００に送出する。その結果、接触電圧（Ｖｐｔ）が高くなるので、液晶表示装置は照明モード（ＢＬＭ）で動作するようになる。
逆に、ランプ状態（ＢＬＳＴ１）で外部光の照度が高くなって所定の照度（ｘ４）で不感領域（ＤＺ）と合えば、感知制御部６４０はランプの状態を状態（ＢＬＳＴ１）から状態（ＢＬＳＴ２）に変化させる照明部制御信号（ＢＬＣ）を照明部９００に送出する。その結果、接触電圧（Ｖｐｔ）が低くなるので、液晶表示装置はシャドーモード（ＳＭ）で動作するようになる。

ここで、オンタイムとオフタイムとの比、つまり、デューティ比を５０％にして説明したが、必要に応じて４０〜６０％にすることもできて、照明モード（ＢＬＭ）でランプの位相を−１０〜１０゜にしたり、シャドーモード（ＳＭ）でランプの位相を１７０〜１９０゜にしたりすることもできる。
このように、ランプの輝度を変化させずにランプの位相を変化させて不感領域（ＤＺ）を回避することができる。

一方、本発明の他の実施形態によると、ランプの状態は一つに固定して感知走査信号（ｓｇ_ｉ）を印加する時点を異にすることによって、前記説明と同じ結果を得ることができる。例えば、ランプがオンの時点で感知走査信号（ｓｇ_ｉ）を印加している途中で不感領域が現れれば、オフの時点で感知走査信号（ｓｇ_ｉ）を印加する。逆に、ランプがオフの時点で感知走査信号（ｓｇ_ｉ）を印加している途中で不感領域が現れれば、オンの時点で感知走査信号（ｓｇ_ｉ）を印加することもできる。

以上、照明部及び光感知部を備えた液晶表示装置での不感領域を回避する感知動作について説明したが、このような感知動作は照明部を備えた受光型表示装置及び自体発光型である有機発光表示装置及び電界放出表示装置などに対しても、同様に適用することができる。

尚、本発明は、上述の実施形態に限られるものではない。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。

本発明の一実施形態による液晶表示装置のブロック図である。 本発明の一実施形態による液晶表示装置の光感知部を含む画素に対する等価回路図である。 本発明の一実施形態による液晶表示装置の圧力感知部を含む画素に対する等価回路図である。 本発明の一実施形態による液晶表示装置の配置図の一例である。 図４の液晶表示装置を５−５線に沿って切断した断面図である。 図４の液晶表示装置を６−６線に沿って切断した断面図である。 本発明の一実施形態による液晶表示装置の接触地点及び非接触地点での光感知部の外部光の照度による光電流を示したグラフである。 本発明の一実施形態による液晶表示装置において感知モードによる光感知部の感知信号を示したグラフである。 本発明の一実施形態による液晶表示装置の信号制御部を示したブロック図である。 本発明の一実施形態による液晶表示装置の感知動作を示したフローチャートである。 本発明の一実施形態による液晶表示装置の動作の一例を示したグラフである。 本発明の一実施形態による液晶表示装置の動作の一例を示したグラフである。 本発明の他の一実施形態による液晶表示装置の動作の一例を示したグラフである。 本発明の一実施形態による液晶表示装置の多様な信号のタイミング図である。

符号の説明

３ 液晶層
１００ 薄膜トランジスタ表示板
１１０、２１０ 絶縁基板
１２１ａ 画像走査線
１２１ｂ 感知走査線
１２２ 制御電圧線
１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃ 制御電極
１３１ 維持電極線
１３７ 維持電極
１４０ 絶縁膜
１５１ａ 線状半導体
１５２、１５４ｂ、１５４ｃ、 島状半導体
１６１ａ 線状抵抗性接触部材
１６３ｂ、１６３ｃ、１６５ａ、１６５ｂ、１６５ｃ 島状抵抗性接触部材
１７１ａ 画像データ線
１７１ｂ 感知データ線
１７２ 入力電圧線
１７３ａ、１７３ｂ、１７３ｃ 入力電極
１７５ａ、１７５ｂ、１７５ｃ 出力電極
１７７ｃ 電極部材
１８０ 保護膜
１８５ 接触孔
１８７ 有機絶縁膜
１９０ 画素電極
１９２ 透明電極
１９４ 反射電極
１９５ 透過窓
１９９ 開口部
２００ 共通電極表示板
２２０ 遮光部材
２３０ カラーフィルタ
２５０ 蓋膜
２７０ 共通電極
３００ 液晶表示板組立体
４００ 画像走査部
５００ 画像データ駆動部
６００ 信号制御部
６１０ メモリ
６２０ 圧力演算部
６３０ 位置演算部
６４０ 感知制御部
７００ 感知走査部
８００ 感知信号処理部
９００ 照明部

Claims (19)

1. 表示板と、
   前記表示板に光を照射して照明部制御信号によって状態が変化する照明部と、
   前記表示板に対する接触による第１素子出力信号を生成する圧力感知部と、
   外部光及び前記照明部からの光を受けて前記接触による第２素子出力信号を生成する光感知部と、
   感知走査制御信号によって前記圧力感知部及び前記光感知部に感知走査信号を送出する感知走査部と、
   前記第１及び第２素子出力信号に基づいて前記照明部制御信号及び前記感知走査制御信号を生成して前記照明部及び前記感知走査部に各々送出する感知制御部と、
   を備えることを特徴とする表示装置。
2. 前記第１素子出力信号によって接触の有無を判断して圧力情報信号を生成する圧力演算部と、
   前記第２素子出力信号によって接触位置を判断して位置情報信号を生成する位置演算部と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記感知制御部は、前記圧力情報信号を受信して前記位置情報信号が有効でなければ前記照明部制御信号を生成することを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
4. 前記照明部制御信号は、前記照明部の輝度を調節することを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
5. 前記照明部制御信号は、前記照明部を動作可能な状態または動作不可能な状態にすることを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
6. 前記照明部制御信号は、前記照明部の電流の大きさを変化させることを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
7. 前記照明部制御信号は、前記照明部の駆動電圧の位相を変化させることを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
8. 前記照明部制御信号は、前記駆動電圧のデューティ比を４０〜６０％の範囲内で変化させることを特徴とする請求項７に記載の表示装置。
9. 前記駆動電圧の位相は、前記感知走査信号に同期している位相を０゜とすれば−１０〜１０゜と１７０〜１９０゜との間で変化することを特徴とする請求項７に記載の表示装置。
10. 前記感知制御部は、前記不感領域で前記光感知部の光感知時間を前記照明部のオン／オフ状態によって調節することを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
11. 前記圧力感知部及び前記光感知部は、前記表示板に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載の表示装置。
12. 前記表示装置は、液晶表示装置であることを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか一項に記載の表示装置。
13. 表示板及び照明部を備える表示装置の駆動方法であって、
    表示板に加えられる圧力に基づいて第１素子出力信号を生成する段階と、
    前記第１素子出力信号によって圧力情報信号を生成する段階と、
    外部光及び前記照明部からの光を受けて第２素子出力信号を生成する段階と、
    前記第２素子出力信号によって位置情報信号を生成する段階と、
    前記圧力情報信号及び前記位置情報信号に基づいて前記表示装置が不感領域にあるかを判断する段階と、
    前記表示装置が前記不感領域にあると判断すれば、前記照明部を制御するかまたは前記第２素子出力信号を生成するタイミングを制御する段階と、
    を有することを特徴とする表示装置の駆動方法。
14. 前記不感領域判断段階は、前記圧力情報信号によって接触があると判断し、前記位置情報信号によって前記位置情報信号が有効でなければ、前記不感領域であると判断する段階をさらに有することを特徴とする請求項１３に記載の表示装置の駆動方法。
15. 前記照明部制御段階は、前記照明部の輝度を調節する段階を有することを特徴とする請求項１４に記載の表示装置の駆動方法。
16. 前記照明部のオン／オフ状態を変化させることによって前記照明部の輝度を調節することを特徴とする請求項１５に記載の表示装置の駆動方法。
17. 前記照明部に流れる電流の大きさを変化させることによって前記照明部の輝度を調節することを特徴とする請求項１４に記載の表示装置の駆動方法。
18. 前記照明部制御段階は、前記照明部の駆動電圧の位相を、前記第２素子出力信号を生成する時間に比べて相対的に変化させる段階を有することを特徴とする請求項１４に記載の表示装置の駆動方法。
19. 前記タイミング制御段階は、前記タイミングを前記照明部の駆動電圧の位相に対して相対的である第２素子出力信号を生成する時間を調節する段階を有することを特徴とする請求項１４に記載の表示装置の駆動方法。

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