JP2006171748A - 感知素子を内蔵した表示板及び表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】透過領域を大きくして透過率を向上させ、感知信号が画素電圧及び共通電圧の影響を少なく受けるようにする感知素子を内蔵した表示板及び表示装置を提供する。
【解決手段】本発明は、感知素子を内蔵した表示板及び表示装置に関し、本発明の表示板は、第１画素及び第２画素と、第１画素内に配置され、外部光量に応じて感知信号を生成する感知素子と、第２画素内に配置され、前記感知素子からの感知信号を感知走査信号に従って送出するスイッチング素子とを備える。本発明によれば、光感知部を二つの画素にまたがって配置することによって、透過領域を大きくして透過率を向上させることができる。また、感知信号が画素電圧及び共通電圧の影響を少なく受けることができる。
【選択図】図５

Description

本発明は、感知素子を内蔵した表示板及び表示装置に関する。

代表的な表示装置である液晶表示装置（ＬＣＤ）は、画素電極及び共通電極が備えら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備える。画素電極は、行列状に配列され、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などのスイッチング素子に接続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、表示板の全面に亘って形成され、共通電圧の印加を受ける。画素電極、共通電極、及びその間の液晶層は、回路的には液晶キャパシタをなす。液晶キャパシタは、これに接続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。この時、液晶層に一方向の電界が長く印加されることによって発生する劣化現象を防ぐために、フレーム毎、行毎、または画素毎に共通電圧に対するデータ電圧の極性を反転させる。

タッチスクリーンパネルは、画面上で指またはペンなどの画面に触れるものを接触させ、文字や絵を書いたり、アイコンを実行してコンピュータなどの機械に所望の命令を実行させる装置を言う。タッチスクリーンパネルが付着された液晶表示装置は、使用者の指またはタッチペンなどの画面に触れるものが画面に接触したか否か、及び接触位置の情報を検知することができる。しかし、このような液晶表示装置は、タッチスクリーンパネルのためにコストが上昇し、タッチスクリーンパネルを液晶表示板上に接着する工程が追加されるために収率が減少し、液晶表示板の輝度が低下し、製品の厚さが増加する。

したがって、タッチスクリーンパネルの代りに薄膜トランジスタからなる感知素子を液晶表示装置の画素内部に内蔵する技術が開発された。感知素子は、使用者の指などが画面に触れることで生じる光の変化を感知することによって、液晶表示装置が、使用者の指などが画面に接触したか否か、及び接触位置の情報を検知することができる。ところが、このような感知素子とそのための配線の画素内で占める面積が大きいため、透過領域を決める透過窓を大きくすることができない。その結果、液晶表示装置の透過率は低下する。また、このような感知素子の出力信号である感知信号を送出する配線は、画素電極及び共通電極と寄生容量とを形成する。しかし、画素電圧または共通電圧の信号が干渉することによって、感知信号は影響を受けて歪曲する可能性がある。

従って、本発明の目的は、透過領域を大きくして透過率を向上させ、感知信号が画素電圧及び共通電圧の影響を受けることが少なくなるようにする感知素子を内蔵した表示板及び表示装置を提供することである。

上述の目的を達成するための本発明の一実施形態による表示板は、第１画素及び第２画素と、前記第１画素内に配置され、外部光量に応じて感知信号を生成する感知素子と、前記第２画素内に配置され、前記感知素子からの前記感知信号を感知走査信号に従って送出するスイッチング素子とを備える。

本発明の一実施形態による表示板は、前記感知素子と前記スイッチング素子を接続する連結部をさらに備えることができる。

本発明の一実施形態による表示板は、前記連結部はゲート金属からなることができる。

本発明の一実施形態による表示板は、前記感知素子及び前記スイッチング素子と、前記連結部とは、コンタクトホールを介して接続される。

本発明の一実施形態による表示板は、前記スイッチング素子に接続され前記感知信号を伝達する感知信号線、そして前記感知素子に接続され入力電圧を伝達する入力電圧線をさらに備えることができる。

本発明の一実施形態による表示板は、前記スイッチング素子に接続され前記感知走査信号を伝達する感知走査線、そして前記感知素子に接続され制御電圧を伝達する制御電圧線をさらに備えることができる。

本発明の一実施形態による表示板は、前記第１画素及び第２画素にそれぞれ接続され、第１データ電圧及び第２データ電圧をそれぞれ伝達する第１データ線及び第２データ線をさらに備えることができる。

本発明の一実施形態による表示板は、前記感知信号線は、前記第１画素及び第２画素の間に配置される。

本発明の一実施形態による表示板は、前記入力電圧線は、前記感知信号線の上部に配置される。

本発明の一実施形態による表示板は、前記入力電圧線は、ＩＴＯまたはＩＺＯからなることができる。

本発明の一実施形態による表示板は、前記入力電圧線は、前記第１画素内に配置される。

本発明の一実施形態による表示板は、前記第１データ線は、前記第１画素及び第２画素の間に配置される。

本発明の一実施形態による表示板は、前記入力電圧線は、前記感知信号線の隣に並んで延びることができる。

本発明の一実施形態による表示板は、前記第１データ線及び第２データ線は、前記第１画素及び第２画素それぞれに対して互いに反対側に配置される。

本発明の一実施形態による表示板は、前記感知信号線は、前記第２画素内に配置される。

本発明の一実施形態による表示板は、前記入力電圧線は、前記第１画素内に配置される。

本発明の一実施形態による表示板は、前記第１データ線は、前記第１画素及び第２画素の間に配置される。

本発明の一実施形態による表示板は、前記第１データ線及び第２データ線は、前記第１画素及び第２画素それぞれに対して互いに反対側に配置される。

本発明の一実施形態による表示板は、前記第１画素及び第２画素は、互いに隣接することができる。

本発明の一実施形態による表示板は、前記感知素子及び前記スイッチング素子は、非晶質シリコンまたは多結晶シリコンを有することができる。

本発明によれば、光感知部を二つの画素にまたがって配置することによって透過領域を大きくして透過率を向上させることができる。

また、感知信号線を二つの画素の間に配置することによって、画素電圧の影響を減少させて感知信号の歪曲を低減することができ、直流電圧が印加される入力電圧線を感知信号線の上部に配置することによって、感知信号線と、画素電極及び共通電極とのカップリングを減少させ、これらによる感知信号の歪曲をより低減することができる。

添付した図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明することによって本発明のいろいろな効果を明らかにしたい。

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施形態を、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施することができるように詳細に説明する。

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な参照符号を付けている。層、膜、領域、および板などの部分が、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。

本発明の実施形態による感知素子を内蔵した表示板及び表示装置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は本発明の実施形態による液晶表示装置の一つの画素に対する等価回路図である。図３は、本発明の実施形態による液晶表示装置の光感知部に対する等価回路図であり、図４Ａ及び図４Ｂは、本発明の実施形態による液晶表示装置の画素及び光感知部の配列に対する概略図である。

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と、液晶表示板組立体３００に接続された映像走査部４００、データ駆動部５００、感知走査部７００、信号読取部８００と、データ駆動部５００に接続された階調電圧生成部５５０と、これらを制御する信号制御部６００とを備える。

液晶表示板組立体３００は、等価回路的には、複数の信号線（Ｇ_１、・・・、Ｇ_ｎ、Ｄ_１、・・・、Ｄ_ｍ、Ｓ_１、・・・、Ｓ_Ｎ、Ｐ_１、・・・、Ｐ_Ｍ、Ｐ_Ｓｇ、Ｐ_Ｓｄ）と、複数の信号線に接続され行列状に配列された複数の画素Ｐｘ及び光感知部ＳＣを有する。

信号線（Ｇ_１、・・・、Ｇ_ｎ、Ｄ_１、・・・、Ｄ_ｍ）は、映像走査信号を伝達する複数の映像走査線（Ｇ_１、・・・、Ｇ_ｎ）と、映像データ信号を伝達するデータ線（Ｄ_{１、・・・、}Ｄ_ｍ）である。映像走査線（Ｇ_１、・・・、Ｇ_ｎ）は、行方向に延びており、互いに平行であり、データ線（Ｄ_１、・・・、Ｄ_ｍ）は、列方向に延びており、互いに平行である。

信号線（Ｓ_１、・・・、Ｓ_Ｎ、Ｐ_１、・・・、Ｐ_Ｍ）は、感知走査信号を伝達する複数の感知走査線（Ｓ_１、・・・、Ｓ_Ｎ）と、感知信号を伝達する感知信号線（Ｐ_１、・・・、Ｐ_Ｍ）である。感知走査線（Ｓ_１、・・・、Ｓ_Ｎ）は、行方向に延びており、互いに平行であり、感知信号線（Ｐ_１、・・・、Ｐ_Ｍ）は、列方向に延びており、互いに平行である。

信号線（Ｐ_Ｓｇ、Ｐ_Ｓｄ）は、制御電圧Ｖ_Ｓｇを伝達する制御電圧線Ｐ_Ｓｇと、入力電圧Ｖ_Ｓｄを伝達する入力電圧線Ｐ_Ｓｄであり、行方向または列方向に延びている。

各画素は、図２に示すように、信号線（Ｇ_１、・・・、Ｇ_ｎ、Ｄ_１、・・・、Ｄ_ｍ）に接続されたスイッチング素子Ｑと、画素に接続された液晶キャパシタＣ_ＬＣ及びストレージキャパシタＣ_ＳＴを有する。ストレージキャパシタＣ_ＳＴ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のスイッチング素子Ｑは、下部表示板１００に備えられ、三端子素子として、制御端子及び入力端子は、それぞれ映像走査線（Ｇ_１、・・・、Ｇ_ｎ）及びデータ線（Ｄ_１、・・・、Ｄ_ｍ）に接続され、出力端子は、液晶キャパシタＣ_ＬＣ及びストレージキャパシタＣ_ＳＴに接続されている。

液晶キャパシタＣ_ＬＣは、下部表示板１００の画素電極１９０と上部表示板２００の共通電極２７０を二つの端子とし、二つの電極１９０、２７０間の液晶層３は誘電体として機能する。画素電極１９０は、スイッチング素子Ｑに接続され、共通電極２７０は、上部表示板２００の全面に形成されて共通電圧Ｖｃｏｍの印加を受ける。図２とは異なって、共通電極２７０が下部表示板１００に具備されることもあり、その場合、二つの電極１９０、２７０の少なくとも一方が線形または棒形に形成される。

液晶キャパシタＣ_ＬＣの補助的な役割を果たすストレージキャパシタＣ_ＳＴは、下部表示板１００に具備された別個の信号線（図示せず）と画素電極１９０が絶縁体を介在して重畳してなり、この別個の信号線には、共通電圧Ｖｃｏｍなどの定められた電圧が印加される。また、ストレージキャパシタＣ_ＳＴは、画素電極１９０が絶縁体を媒介としてすぐ上の前段映像走査線と重畳することができる。

一方、色表示を実現するために、各画素が三原色の一つを固有に表示し（空間分割）、または各画素が時間によって交互に三原色を表示する（時間分割）。これら三原色の空間的、時間的な作用で所望の色相が認識されるようにする。図２は、空間分割の一例であって、各画素が画素電極１９０に対応する領域に赤色、緑色、または青色のカラーフィルタ２３０を備えている。図２とは異なり、カラーフィルタ２３０は、下部表示板１００の画素電極１９０の上または下に形成することもできる。

液晶表示板組立体３００の二つの表示板１００及び２００の少なくとも一方の外側面には、光を偏光させる偏光子（図示せず）が付着されている。

光感知部ＳＣは、図３に示すように、信号線Ｐ_Ｓｇ、Ｐ_Ｓｄに接続された感知素子Ｑ_Ｐと、信号線（Ｓ_１、・・・、Ｓ_Ｎ、Ｐ_１、・・・、Ｐ_Ｍ）に接続されたスイッチング素子Ｑ_Ｓと、これらに接続された感知信号キャパシタＣ_Ｐとを有する。感知信号キャパシタＣ_Ｐは必要に応じて省略することができる。

感知素子Ｑ_Ｐは、三端子素子として、制御端子及び入力端子は、それぞれ制御電圧線Ｐ_Ｓｇと入力電圧線Ｐ_Ｓｄに接続されており、出力端子は、感知信号キャパシタＣ_Ｐ及びスイッチング素子Ｑ_Ｓに接続されている。感知素子Ｑ_Ｐの上部は、開口部が形成されており、該チャンネル部半導体に光が照射されれば、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半導体が光電流を形成し、入力電圧線Ｐ_Ｓｄに印加された入力電圧Ｖ_Ｓｄによって光電流が感知信号キャパシタＣ_Ｐ及びスイッチング素子Ｑ_Ｓ方向に流れる。

感知信号キャパシタＣ_Ｐは、感知素子Ｑ_Ｐと制御電圧線Ｐ_Ｓｇの間に接続されており、感知素子Ｑ_Ｐからの光電流による電荷を蓄積して所定の電圧を維持する。

さらに、スイッチング素子Ｑ_Ｓも三端子素子として、その制御端子、出力端子、及び入力端子は、それぞれ感知走査線（Ｓ_１、・・・、Ｓ_Ｎ）、感知信号線（Ｐ_１、・・・、Ｐ_Ｍ）、及び感知素子Ｑ_Ｐに接続されている。スイッチング素子Ｑ_Ｓは、感知走査線（Ｓ_１、・・・、Ｓ_Ｎ）にスイッチング素子Ｑ_Ｓをターンオンさせる電圧が印加されれば、感知信号キャパシタＣ_Ｐに保存されている電圧または感知素子Ｑ_Ｐからの光電流を感知信号Ｖ_Ｐとして当該感知信号線（Ｐ_１、・・・、Ｐ_Ｍ）に送出する。

ここで、スイッチング素子Ｑ、スイッチング素子Ｑ_Ｓ、及び感知素子Ｑ_Ｐ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で形成される（含む）ことができる。

一つの光感知部ＳＣは、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、隣接した二つの画素ＰＡ内に配置される。感知素子Ｑ_Ｐは、二つの画素ＰＡのいずれか一方の画素ＰＡ内に配置され、スイッチング素子Ｑ_Ｓはもう一方の画素ＰＡ内に配置され、図１に示すように、感知素子Ｑ_Ｐとスイッチング素子Ｑ_Ｓは、連結部ＣＢを介して接続されている。ここで、感知素子Ｑ_Ｐが配置されている画素を第１画素、スイッチング素子Ｑ_Ｓが配置されている画素を第２画素とする。制御電圧線Ｐ_Ｓｇと感知走査線（Ｓ_１、・・・、Ｓ_Ｎ）は、二つの画素ＰＡを横切って行方向に延びており、感知信号線（Ｐ_１、・・・、Ｐ_Ｍ）と入力電圧線Ｐ_Ｓｄは、二つの画素ＰＡの間に配置され、または二つの画素ＰＡ内に分かれて配置されている。したがって、感知信号線は、第１画素及び第２画素の間に配置されている。

このような光感知部ＳＣは、図４Ａに示すように、一つのドット当り一個ずつ配置される。ここで、一つのドットは、横に配列されている３個のＲ、Ｇ、Ｂ画素からなり、一つの色相（ｆｕｌｌ ｃｏｌｏｒ）を表示し、液晶表示装置の解像度を示す基本単位を意味する。光感知部ＳＣは、Ｒ−Ｇ、Ｇ−Ｂ、Ｂ−Ｒの画素間に形成されることができる。また、光感知部ＳＣは、必要に応じて、図４Ｂに示すように、隣接した二つの画素間毎に形成されることができる。

このように、光感知部ＳＣを複数の画素に一個ずつ配置することによって、透過領域ＴＡを大きくして透過率を向上させることができる。

一方、縦に隣接した二つの光感知部ＳＣの二つの感知走査線（Ｓ_１、・・・、Ｓ_Ｎ）を互いに接続することによって、これら光感知部ＳＣの感知信号を同一の感知信号線に重畳して送出することができる。このように重畳して合わせられた感知信号Ｖ_Ｐによって、各光感知部ＳＣの特性偏差を減少させると同時に、信号対雑音比も２倍となり、より正確な感知動作を行うことができる。この時、光感知部ＳＣの縦解像度は、実際に配置されている光感知部ＳＣの数でなく、感知信号Ｖ_Ｐの数によって決定される。勿論、必要に応じて３個以上の感知走査線（Ｓ_１、・・・、Ｓ_Ｎ）を互いに接続して感知動作を行うこともできる。

さらに、図１を参照すれば、階調電圧生成部５５０は、画素の透過率に関連する二組の複数階調電圧を生成する。そのうちの一組は、共通電圧Ｖｃｏｍに対してプラスの値を有し、もう一組は、マイナスの値を有する。

映像走査部４００は、液晶表示板組立体３００の映像走査線（Ｇ_１、・・・、Ｇ_ｎ）に接続され、ゲートオン電圧Ｖｏｎとゲートオフ電圧Ｖｏｆｆの組み合わせからなる映像走査信号を映像走査線（Ｇ_１、・・・、Ｇ_ｎ）に印加する。

データ駆動部５００は、液晶表示板組立体３００のデータ線（Ｄ_１、・・・、Ｄ_ｍ）に接続され、階調電圧生成部５５０からの階調電圧を選択してデータ信号として画素に印加する。

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）に接続され、ゲートオン電圧Ｖｏｎとゲートオフ電圧Ｖｏｆｆ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。

信号読取部８００は、液晶表示板組立体３００の感知信号線（Ｐ_１、・・・、Ｐ_Ｍ）に接続され、感知信号線（Ｐ_１、・・・、Ｐ_Ｍ）を介して出力される感知信号（Ｖ_Ｐ１、・・・、Ｖ_ＰＭ）を受信して、増幅、および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（ＡＤ変換）を行ってデジタル感知信号ＤＳＮを送出する。

信号制御部６００は、映像走査部４００、データ駆動部５００、感知走査部７００、及び信号読取部８００などの動作を制御する。

映像走査部４００、データ駆動部５００、感知走査部７００、または信号読取部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上に直接装着され、またはフレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）膜（図示せず）上に装着されてＴＣＰ（ｔａｐｅ ｃａｒｒｉｅｒ ｐａｃｋａｇｅ）の形態で液晶表示板組立体３００に付着されることもできる。また、映像走査部４００、データ駆動部５００、感知走査部７００、または信号読取部８００が、液晶表示板組立体３００に集積されることもできる。または、データ駆動部５００、階調電圧生成部５５０、信号読取部８００、及び信号制御部６００などが、ワンチップ（ｏｎｅ−ｃｈｉｐ）という一つのＩＣ内に集積されて実現することもできる。

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部（図示せず）から入力映像信号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と水平同期信号Ｈ_ｓｙｎｃ、メインクロックＭＣＬＫ、データイネーブル信号ＤＥなどの信号の提供を受ける。

信号制御部６００は、入力映像信号Ｒ、Ｇ、Ｂと、入力制御信号に基づいて映像信号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、映像走査制御信号ＣＯＮＴ１及びデータ制御信号ＣＯＮＴ２などを生成した後、映像走査制御信号ＣＯＮＴ１を映像走査部４００に送出し、データ制御信号ＣＯＮＴ２と処理した映像信号ＤＡＴをデータ駆動部５００に送出する。また、信号制御部６００は、入力制御信号に従って感知走査制御信号ＣＯＮＴ３及び読取制御信号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、読取制御信号ＣＯＮＴ４を信号読取部８００に送出する。

映像走査制御信号ＣＯＮＴ１は、ゲートオン電圧Ｖｏｎの走査開始を指示する走査開始信号ＳＴＶと、ゲートオン電圧Ｖｏｎの出力を制御する少なくとも一つのクロック信号などの信号を有する。

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と、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、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して「データ電圧の極性」と称する。）を反転させる反転信号ＲＶＳ、及びデータクロック信号ＨＣＬＫなどを有する。したがって、本発明に係る表示板は、第１画素に接続され、第１画素にデータ電圧（第１データ電圧）を伝達するデータ線（第１データ線）を備え、また第２画素に接続され、第２画素にデータ電圧（第２データ電圧）を伝達するデータ線（第２データ線）を備える。

データ駆動部５００は、信号制御部６００からのデータ制御信号ＣＯＮＴ２に従って一つの行の画素に対する映像データＤＡＴを受信し、階調電圧生成部５５０からの階調電圧のうちで各映像データＤＡＴに対応する階調電圧を選択することによって、映像データＤＡＴを当該データ電圧に変換した後、これを当該データ線（Ｄ_１、・・・、Ｄ_ｍ）に印加する。

映像走査部４００は、信号制御部６００からの映像走査制御信号ＣＯＮＴ１に従ってゲートオン電圧Ｖｏｎを映像走査線（Ｇ_１、・・・、Ｇ_ｎ）に印加して、該映像走査線（Ｇ_１、・・・、Ｇ_ｎ）に接続されたスイッチング素子Ｑをターンオンさせ、これにより、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Ｑを介し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の電圧差は、液晶キャパシタＣ_ＬＣの充電電圧、つまり画素電圧として表れる。液晶分子は、画素電圧の大きさに応じてその配列が異なり、その結果、液晶層３を通過する光の偏光が変化する。このような偏光の変化は、表示板１００、２００に付着された偏光子（図示せず）によって光透過率の変化として表れる。

１水平周期（または１Ｈ）（水平同期信号Ｈｓｙｎｃ、データイネーブル信号ＤＥの一周期）が経過すれば、データ駆動部５００と映像走査部４００は、次行の画素に対して同一動作を繰り返す。このような方法で、１フレーム期間の間に全ての映像走査線（Ｇ_１、・・・、Ｇ_ｎ）に対して順次にゲートオン電圧Ｖｏｎを印加して全ての画素にデータ電圧を印加する。１フレームが終了すれば次のフレームが開始され、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逆になるように、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の特性に応じて、一つのデータ線を介して流れるデータ電圧の極性が変わったり（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も互いに異なることができる（例：列反転、ドット反転）。

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に従ってゲートオン電圧Ｖｏｎを感知走査線（Ｓ_１、・・・、Ｓ_Ｎ）に印加し、該感知走査線（Ｓ_１、・・・、Ｓ_Ｎ）に接続されたスイッチング素子Ｑ_Ｓをターンオンさせ、これにより、光感知部ＳＣからの感知信号Ｖ_Ｐがターンオンされたスイッチング素子Ｑ_Ｓを介して当該感知信号線（Ｐ_１、・・・、Ｐ_Ｍ）に印加される。

信号読取部８００は、読取制御信号ＣＯＮＴ４に従って感知信号線（Ｐ_１、・・・、Ｐ_Ｍ）に印加されている感知信号Ｖ_Ｐを読み取る。信号読取部８００は、読み取った感知信号Ｖ_Ｐを増幅及びフィルタリングなどの信号処理を行なった後、デジタル信号ＤＳＮに変換して外部装置に送る。外部装置は、このデジタル信号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検知し、これに基づいた映像信号を液晶表示装置に伝送する。

感知動作は、先に説明した表示動作と別途に行われ、互いに影響を受けない。一つの行に対する感知動作は、光感知部ＳＣの縦解像度に応じて１水平周期または複数の水平周期毎に行われる。また、一つの光感知部ＳＣに対する感知動作は各フレーム毎に行われるが、必要に応じて複数のフレーム毎に１回ずつ行われることもある。

次に、本発明の第１乃至第６実施形態による液晶表示装置について図５乃至図１０を参照して詳細に説明する。以下、既に説明した内容と同一の部分に対する詳細な説明は省略する。

図５乃至図１０は、本発明の第１乃至第６実施形態による液晶表示装置の画素及び光感知部を概略的に示した配置図である。

まず、本発明の第１実施形態による液晶表示装置の液晶表示板組立体３００について図５を参照して説明する。

本実施形態の液晶表示板組立体３００は、複数の信号線（Ｇ_１、・・・、Ｇ_ｎ、Ｄ_１、・・・、Ｄ_ｍ、Ｓ_１、・・・、Ｓ_Ｎ、Ｐ_１、・・・、Ｐ_Ｍ、Ｐ_Ｓｇ、Ｐ_Ｓｄ）と、これに接続され行列状に配列された複数の画素及び光感知部を備える。

図５に示すように、映像走査線Ｇ_ｉとデータ線（Ｄ_ｊ、Ｄ_ｊ＋１、Ｄ_ｊ＋２、Ｄ_ｊ＋３）によってそれぞれ定義される第１画素乃至第４画素（Ｐｘ１、Ｐｘ２、Ｐｘ３、Ｐｘ４）は、各画素（Ｐｘ１、Ｐｘ２、Ｐｘ３、Ｐｘ４）にそれぞれ接続されているスイッチング素子Ｑと、これに接続された液晶キャパシタＣ_ｌＣ及びストレージキャパシタＣ_Ｓｔを有する。また、各画素（Ｐｘ１、Ｐｘ２、Ｐｘ３、Ｐｘ４）は、各画素（Ｐｘ１、Ｐｘ２、Ｐｘ３、Ｐｘ４）が定義する領域内に殆ど位置し、ＩＴＯまたはＩＺＯからなる画素電極（図示せず）を有する。ここで、第４画素Ｐｘ４は、第１画素Ｐｘ１が再び繰り返されるもので、その構造は、第１画素Ｐｘ１の構造と実質的に同一である。

感知走査線Ｓ_ｉ及び制御電圧線Ｐ_Ｓｇは、各画素（Ｐｘ１、・・・、Ｐｘ４）を横切って行方向に延びており、映像走査線（Ｇ_１、・・・、Ｇ_ｎ）と同一の金属（以下、「ゲート金属」と称する。）で形成されている。

感知信号線Ｐ_ｋは、第２画素Ｐｘ２と第３画素Ｐｘ３の間で列方向に延びており、データ線（Ｄ_１、・・・、Ｄ_ｍ）と同一の金属（以下、「データ金属」と称する。）で形成されている。

入力電圧線Ｐ_Ｓｄは、第２画素Ｐｘ２と第３画素Ｐｘ３の間で感知信号線Ｐ_ｋの上部に位置して感知信号線Ｐ_ｋと並んでおり、ＩＴＯまたはＩＺＯで形成されている。これとは異なって、入力電圧線Ｐ_Ｓｄは、感知信号線Ｐ_ｋの隣に並んで延びることもでき、その場合には、データ金属で形成される。または、入力電圧線Ｐ_Ｓｄは、第３画素Ｐｘ３の画素電極と重畳して配置されたり、第３画素Ｐｘ３内に配置されることもできる。したがって、入力電圧線は、感知素子が配置されている画素内に配置されている。

一方、感知走査線Ｓ_ｉと感知信号線Ｐ_ｋによって定義される光感知部は、第２画素Ｐｘ２内に配置されているスイッチング素子Ｑ_Ｓと、第３画素Ｐｘ３内に配置されている感知素子Ｑ_Ｐを有する。

スイッチング素子Ｑ_Ｓの制御端子電極及び出力端子電極が、感知走査線Ｓ_ｉ及び感知信号線Ｐ_ｋにそれぞれ接続され、感知素子Ｑ_Ｐの制御端子電極及び入力端子電極が、制御電圧線Ｐ_Ｓｇ及び入力電圧線Ｐ_Ｓｄにそれぞれ接続され、感知素子Ｑ_Ｐの出力端子電極とスイッチング素子Ｑ_Ｓの入力端子電極は、連結部ＣＢを介して接続されている。

この時、感知素子Ｑ_Ｐの出力端子電極とスイッチング素子Ｑ_Ｓの入力端子電極はデータ金属で形成され、連結部ＣＢはゲート金属で形成され、図５に示すように、×で表示したコンタクトホールを介して互いに接続される。これにより、連結部ＣＢを感知信号線Ｐ_ｋ及び入力電圧線Ｐ_Ｓｄに交差させて配置することができる。

一方、第３画素Ｐｘ３のデータ線Ｄ_ｊ＋２は他の画素とは異なって、画素右側に配置されている。データ線Ｄ_ｊ＋２は、第３画素Ｐｘ３の画素電極と重畳して配置されたり、第３画素Ｐｘ３と第４画素Ｐｘ４の間に配置される。すなわち、第１データ線及び第２データ線は、各画素それぞれに対して互いに対向（反対側）に配置されている。

このように、光感知部を二つの画素Ｐｘ２、Ｐｘ３にまたがって配置し、二つの画素Ｐｘ２、Ｐｘ３の間に光感知部配線を配置することによって、画素の透過領域を大きくして透過率を向上させることができる。

また、感知信号線Ｐ_ｋを二つの画素Ｐｘ２、Ｐｘ３の間に配置することによって、画素電圧の影響を減少させて感知信号Ｖ_Ｐの歪曲を低減することができ、直流電圧が印加される入力電圧線Ｐ_Ｓｄを感知信号線Ｐ_ｋの上部に配置することによって、感知信号線Ｐ_ｋと、画素電極及び共通電極とのカップリングを減少させ、これらによる感知信号Ｖ_Ｐの歪曲をより低減することができる。

次に、本発明の第２実施形態による液晶表示装置の液晶表示板組立体３００について図６を参照して説明する。以下、第１実施形態と同一の部分に対する詳細な説明は省略し、異なる部分のみを説明する。

本実施形態の液晶表示板組立体３００は、複数の信号線（Ｇ_１、・・・、Ｇ_ｎ、Ｄ_１、・・・、Ｄ_ｍ、Ｓ_１、・・・、Ｓ_Ｎ、Ｐ_１、・・・、Ｐ_Ｍ、Ｐ_Ｓｇ、Ｐ_Ｓｄ）と、複数の信号線に接続され行列状に配列された複数の画素及び光感知部を備える。

図６に示すように、感知信号線Ｐ_ｋは、第２画素Ｐｘ２と第３画素Ｐｘ３の間で列方向に延びており、データ金属で形成され、またはＩＴＯまたはＩＺＯで形成されている。

入力電圧線Ｐ_Ｓｄは、第３画素Ｐｘ３内で主に列方向に延びており、データ金属で形成されている。

感知素子Ｑ_Ｐの出力端子電極とスイッチング素子Ｑ_Ｓの入力端子電極は、感知信号線Ｐ_ｋに近い側に配置され、連結部ＣＢを介して互いに接続されている。連結部ＣＢは、ゲート金属で形成され、感知信号線Ｐ_ｋと交差する。

感知信号線Ｐ_ｋがＩＴＯまたはＩＺＯで形成される場合、連結部ＣＢをデータ金属で形成することができ、この時、感知素子Ｑ_Ｐの出力端子電極及びスイッチング素子Ｑ_Ｓの入力端子電極にコンタクトホールなしで直接接続される。ただし、この場合、スイッチング素子Ｑ_Ｓの出力端子電極と感知信号線Ｐ_ｋを接続する連結部位に、データ金属とＩＴＯまたはＩＺＯを接続するコンタクトホールが必要である。

次に、本発明の第３実施形態による液晶表示装置の液晶表示板組立体３００について図７を参照して説明する。

本実施形態の液晶表示板組立体３００は、複数の信号線（Ｇ_１、・・・、Ｇ_ｎ、Ｄ_１、・・・、Ｄ_ｍ、Ｓ_１、・・・、Ｓ_Ｎ、Ｐ_１、・・・、Ｐ_Ｍ、Ｐ_Ｓｇ、Ｐ_Ｓｄ）と、複数の信号線に接続され行列状に配列された複数の画素及び光感知部を備える。

図７に示すように、第３実施形態は第２実施形態の変形であって、第２実施形態と異なって、入力電圧線Ｐ_Ｓｄが第２画素Ｐｘ２と第３画素Ｐｘ３の間に配置され、ＩＴＯまたはＩＺＯからなり、感知信号線Ｐ_ｋ上部に位置する。この時、感知信号線Ｐ_ｋは、データ金属で形成されている。これとは異なって、入力電圧線Ｐ_Ｓｄがデータ金属であり感知信号線Ｐ_ｋの隣に配置されることができ、第３画素Ｐｘ３の画素電極と重畳して配置されることもできる。すなわち、入力電圧線Ｐ_Ｓｄは、感知信号線Ｐ_ｋの隣に並んで延びている。

この時、連結部ＣＢは感知信号線Ｐ_ｋ及び入力電圧線Ｐ_Ｓｄと交差する。

次に、本発明の第４実施形態による液晶表示装置の液晶表示板組立体３００について図８を参照して説明する。

本実施形態の液晶表示板組立体３００は、複数の信号線（Ｇ_１、・・・、Ｇ_ｎ、Ｄ_１、・・・、Ｄ_ｍ、Ｓ_１、・・・、Ｓ_Ｎ、Ｐ_１、・・・、Ｐ_Ｍ、Ｐ_Ｓｇ、Ｐ_Ｓｄ）と、複数の信号線に接続され略行列状に配列された複数の画素及び光感知部を備える。

図８に示すように、感知信号線Ｐ_ｋは第２画素Ｐｘ２内で列方向に延びており、データ金属で形成されている。したがって、感知信号線は、スイッチング素子が配置されている画素に配置されている。

入力電圧線Ｐ_Ｓｄは、第３画素Ｐｘ３内で列方向に延びており、データ金属で形成されている。

第３画素Ｐｘ３のデータ線Ｄ_ｊ＋２は、前記実施形態と異なって、第３画素Ｐｘ３の左側に配置されている。データ線Ｄ_ｊ＋２は、第３画素Ｐｘ３の画素電極と重畳して配置され、または第２画素Ｐｘ２と第３画素Ｐｘ３の間に配置される。

感知素子Ｑ_Ｐの出力端子電極とスイッチング素子Ｑ_Ｓの入力端子電極は、ゲート金属からなる連結部ＣＢを介して接続されている。この時、連結部ＣＢは、データ線Ｄ_ｊ＋２と交差する。

このように、データ線Ｄ_ｊ＋２を第２画素Ｐｘ２と第３画素Ｐｘ３の間に配置することによって、各画素間で一個ずつのデータ線を備えることになり、開口率をより向上させることができる。

次に、本発明の第５実施形態による液晶表示装置の液晶表示板組立体３００について図９を参照して説明する。

本実施形態の液晶表示板組立体３００は、複数の信号線（Ｇ_１、・・・、Ｇ_ｎ、Ｄ_１、・・・、Ｄ_ｍ、Ｓ_１、・・・、Ｓ_Ｎ、Ｐ_１、・・・、Ｐ_Ｍ、Ｐ_Ｓｇ、Ｐ_Ｓｄ）と、複数の信号線に接続され行列状に配列された複数の画素及び光感知部を備える。

図９に示すように、第５実施形態は第４実施形態の変形であって、第４実施形態とは異なって、感知信号線Ｐ_ｋが第２画素Ｐｘ２と第３画素Ｐｘ３の間に配置され、データ金属で形成され、データ線Ｄ_ｊ＋２の隣に並んで列方向に延びている。これと異なって、感知信号線Ｐ_ｋは、ＩＴＯまたはＩＺＯからなり、データ線Ｄ_ｊ＋２上部に位置することもできる。この時、スイッチング素子Ｑ_Ｓの出力端子電極と感知信号線Ｐ_ｋを接続する連結部位にデータ金属とＩＴＯまたはＩＺＯを接続するコンタクトホールが必要である。

一方、連結部ＣＢはゲート金属で形成され、感知信号線Ｐ_ｋ及び入力電圧線Ｐ_Ｓｄと交差する。

第５実施形態の変形であって、感知信号線Ｐ_ｋが第２画素Ｐｘ２内に配置され、入力電圧線Ｐ_Ｓｄが第２画素Ｐｘ２と第３画素Ｐｘ３の間に配置されることもできる。

次に、本発明の第６実施形態による液晶表示装置の液晶表示板組立体３００について図１０を参照して説明する。

本実施形態の液晶表示板組立体３００は、複数の信号線（Ｇ_１、・・・、Ｇ_ｎ、Ｄ_１、・・・、Ｄ_ｍ、Ｓ_１、・・・、Ｓ_Ｎ、Ｐ_１、・・・、Ｐ_Ｍ、Ｐ_Ｓｇ、Ｐ_Ｓｄ）と、複数の信号線に接続され行列状に配列された複数の画素及び光感知部を備える。

図１０に示すように、第６実施形態は第４実施形態の変形であり、第４実施形態と異なって、第３画素Ｐｘ３のデータ線Ｄ_ｊ＋２が第３画素Ｐｘ３の右側に配置されている。データ線Ｄ_ｊ＋２は、第３画素Ｐｘ３の画素電極と重畳して配置され、または第３画素Ｐｘ３と第４画素Ｐｘ４の間に配置される。そうすると、第２画素Ｐｘ２と第３画素Ｐｘ３の間には何の配線も通らない。その結果、連結部ＣＢをデータ金属で形成することができ、感知素子ＱＰの出力端子電極とスイッチング素子ＱＳの入力端子電極は、コンタクトホールなしで直接連結部ＣＢを介して接続される。

このように、本実施形態によれば、感知素子Ｑ_Ｐの出力端子電極とスイッチング素子Ｑ_Ｓの入力端子電極を露出させるコンタクトホールを形成するための工程が不要で、工程が簡単になる。

一方、本発明の実施形態では、表示装置として液晶表示装置が画素内に光感知部を内蔵しているものを説明したが、これに限定されるものではなく、プラズマ表示装置、有機発光表示装置のような表示装置でも同様に適用することができる。

本発明によれば、光感知部を二つの画素にまたがって配置することによって透過領域を大きくして透過率を向上させることができる。

また、感知信号線を二つの画素の間に配置することによって、画素電圧の影響を減少させて感知信号の歪曲を低減することができ、直流電圧が印加される入力電圧線を感知信号線の上部に配置することによって、感知信号線と画素電極及び共通電極とのカップリングを減少させ、これらによる感知信号の歪曲をより低減することができる。
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の様々な変形及び改良形態も本発明の権利範囲に属する。

本発明の実施形態による液晶表示装置のブロック図である。 本発明の実施形態による液晶表示装置の一つの画素に対する等価回路図である。 本発明の実施形態による液晶表示装置の光感知部に対する等価回路図である。 本発明の実施形態による液晶表示装置の画素及び光感知部配列に対する概略図である。 本発明の実施形態による液晶表示装置の画素及び光感知部配列に対する概略図である。 本発明の第１乃至第６実施形態による液晶表示装置の画素及び光感知部を概略的に示した配置図である。 本発明の第１乃至第６実施形態による液晶表示装置の画素及び光感知部を概略的に示した配置図である。 本発明の第１乃至第６実施形態による液晶表示装置の画素及び光感知部を概略的に示した配置図である。 本発明の第１乃至第６実施形態による液晶表示装置の画素及び光感知部を概略的に示した配置図である。 本発明の第１乃至第６実施形態による液晶表示装置の画素及び光感知部を概略的に示した配置図である。 本発明の第１乃至第６実施形態による液晶表示装置の画素及び光感知部を概略的に示した配置図である。

符号の説明

３ 液晶層、
１００、２００ 表示板、
１９０ 画素電極、
２３０ カラーフィルタ、
２７０ 共通電極、
３００ 液晶表示板組立体、
４００ 映像走査部、
５００ データ駆動部、
５５０ 階調電圧生成部、
６００ 信号制御部、
７００ 感知走査部、
８００ 信号読取部。

Claims (21)

1. 第１画素及び第２画素と、
   前記第１画素内に配置され、外部光量に応じて感知信号を生成する感知素子と、
   前記第２画素内に配置され、前記感知素子からの前記感知信号を感知走査信号に従って送出するスイッチング素子と、
   を備えることを特徴とする表示板。
2. 前記感知素子と前記スイッチング素子を接続する連結部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の表示板。
3. 前記連結部は、ゲート金属で形成されることを特徴とする請求項２に記載の表示板。
4. 前記感知素子及び前記スイッチング素子と、前記連結部とは、コンタクトホールを介して接続されていることを特徴とする請求項２に記載の表示板。
5. 前記スイッチング素子に接続され、前記感知信号を伝達する感知信号線と、
   前記感知素子に接続され、入力電圧を伝達する入力電圧線と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の表示板。
6. 前記スイッチング素子に接続され、前記感知走査信号を伝達する感知走査線と、
   前記感知素子に接続され、制御電圧を伝達する制御電圧線と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項５に記載の表示板。
7. 前記第１画素及び第２画素にそれぞれ接続され、第１データ電圧及び第２データ電圧をそれぞれ伝達する第１データ線及び第２データ線をさらに備えることを特徴とする請求項５に記載の表示板。
8. 前記感知信号線は、前記第１画素及び第２画素の間に配置されていることを特徴とする請求項７に記載の表示板。
9. 前記入力電圧線は、前記感知信号線の上部に配置されていることを特徴とする請求項８に記載の表示板。
10. 前記入力電圧線は、ＩＴＯまたはＩＺＯで形成されることを特徴とする請求項９に記載の表示板。
11. 前記入力電圧線は、前記第１画素内に配置されていることを特徴とする請求項８に記載の表示板。
12. 前記第１データ線は、前記第１画素及び第２画素の間に配置されていることを特徴とする請求項８に記載の表示板。
13. 前記入力電圧線は、前記感知信号線の隣に並んで延びていることを特徴とする請求項８に記載の表示板。
14. 前記第１データ線及び第２データ線は、前記第１画素及び第２画素それぞれに対して互いに反対側に配置されていることを特徴とする請求項８に記載の表示板。
15. 前記感知信号線は、前記第２画素内に配置されていることを特徴とする請求項７に記載の表示板。
16. 前記入力電圧線は、前記第１画素内に配置されていることを特徴とする請求項１５に記載の表示板。
17. 前記第１データ線は、前記第１画素及び第２画素の間に配置されていることを特徴とする請求項１５に記載の表示板。
18. 前記第１データ線及び第２データ線は、前記第１画素及び第２画素それぞれに対して互いに反対側に配置されていることを特徴とする請求項１５に記載の表示板。
19. 前記第１画素及び第２画素は、互いに隣接していることを特徴とする請求項１に記載の表示板。
20. 前記感知素子及び前記スイッチング素子は、非晶質シリコンまたは多結晶シリコンを含むことを特徴とする請求項１に記載の表示板。
21. 前記請求項１乃至２０のいずれか一項に記載の表示板を有することを特徴とする表示装置。

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