JP2006189868A - 表示装置及びその駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】表示パネルを通じて外部入力信号が提供された位置情報を検出する能力を向上させることができる表示装置を提供する。
【解決手段】画素電極が具備されたアレイ基板と、該アレイ基板と向かい合って共通電極が具備された対向基板と、前記アレイ基板と前記対向基板との間に介在された液晶層とで構成された表示パネルと、前記表示パネル内に具備され、初期化時間の間に前記液晶層の初期厚さに対応する初期電圧を出力し、センシング時間の間に外部圧力によって前記液晶層の変化した厚さに対応するセンシング電圧を出力するセンシングアレイと、前記センシングアレイから提供された前記センシング電圧と前記初期電圧とを比較して前記表示パネルに外部圧力が加えられたかどうかを判断した後、前記外部圧力が加えられた位置情報を生成する制御部とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は表示装置及びその駆動方法に係り、より詳細には、表示パネルを通じて提供された外部入力信号の位置情報を検出する能力を向上させることができる表示装置及びその駆動方法に関する。

一般に、タッチパネルは、人の手又はライトペンのような物体によってタッチされ、入力信号の入力を受けるために表示装置の最上側に具備される。タッチパネルに手又は物体が接触された位置を把握して、表示装置は接触された位置で指示する内容を入力信号として受け取って、入力信号によって駆動される。

タッチパネルを有する表示装置は、キーボード及びマウスのように表示装置に連結され動作する別の入力装置を必要としないため、使用が増大している趨勢である。

しかし、一般的にタッチパネルは、表示パネルと別に構成され、表示パネルの上部に具備され表示装置の全体的な厚さを増加させるという問題点があった。

そこで、本発明は上記従来のタッチパネルを有する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、表示パネルを通じて外部入力信号が提供された位置情報を検出する能力を向上させることができる表示装置を提供することにある。

又、本発明の他の目的は、上記した表示装置を駆動するのに適用される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、画素電極が具備されたアレイ基板と、該アレイ基板と向かい合って共通電極が具備された対向基板と、前記アレイ基板と前記対向基板との間に介在された液晶層とで構成された表示パネルと、前記表示パネル内に具備され、初期化時間の間に前記液晶層の初期厚さに対応する初期電圧を出力し、センシング時間の間に外部圧力によって前記液晶層の変化した厚さに対応するセンシング電圧を出力するセンシングアレイと、前記センシングアレイから提供された前記センシング電圧と前記初期電圧とを比較して前記表示パネルに外部圧力が加えられたかどうかを判断した後、前記外部圧力が加えられた位置情報を生成する制御部とを有することを特徴とする。

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の駆動方法は、初期化時間の間に液晶層の初期厚さに対応する初期電圧を生成させる段階と、センシング時間の間に外部圧力によって前記液晶層の変化した厚さに対応するセンシング電圧を生成させる段階と、前記センシング電圧と前記初期電圧とを比較して、前記外部圧力が加えられたかどうかを判断する段階と、前記外部圧力が加えられた前記表示パネル上の位置情報を生成する段階とを有することを特徴とする。

本発明に係る表示装置及びその駆動方法によれば、共通電極と液晶層を挟んで向かい合うセンシング電極及びセンシング電極に印加された電圧を出力するようにスイッチングするスイッチングＴＦＴで構成されたセンシングアレイが表示パネルのアレイ基板上に具備されることにより、外部圧力による液晶層の厚さの変化を感知して外部圧力が加えられた位置情報を生成することによって、外部入力信号が提供された位置情報を正確に検出することができるという効果がある。
又、光センシングアレイとセンシングアレイを共に具備することによって、光センシングアレイのみを具備する場合より、位置情報をより正確に検出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１は、本発明の第１の実施例による表示装置の平面図であり、図２は、図１に示した表示パネルの表示領域と周辺領域を具体的に示す図である。

図１を参照すると、本発明の第１の実施例による表示装置４００は、アレイ基板１００、対向基板２００、及び液晶層で構成された表示パネル３００を含む。

アレイ基板１００は、第１基板（図示せず）、画素アレイ１２０、及びセンシングアレイ１３０を含む（図２参照）。第１基板は、画像を表示する表示領域ＤＡ、及び表示領域ＤＡに隣接した周辺領域ＰＡに区分される。画素アレイ１２０は、表示領域ＤＡに対応して第１基板上にマトリックス形態に形成される。画素アレイ１２０は、多数のゲートライン（ＧＬ１〜ＧＬｎ）、多数のデータライン（ＤＬ１〜ＤＬｍ）、多数の画素薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴ）ＰＴ、及び多数の画素電極（図示せず）を含む。

多数のゲートライン（ＧＬ１〜ＧＬｎ）は第１方向Ｄ１に延長され、多数のデータライン（ＤＬ１〜ＤＬｍ）は第１方向Ｄ１と直交する第２方向Ｄ２に延長され、多数のゲートライン（ＧＬ１〜ＧＬｎ）と電気的に絶縁されるようにして交差する。画素ＴＦＴ（ＰＴ）のそれぞれは、対応するデータラインとゲートラインに電気的に連結される。例えば、一番目画素ＴＦＴ（ＰＴ）のゲート電極は第１ゲートラインＧＬ１に連結され、ソース電極は第１データラインＤＬ１に連結され、ドレイン電極は第１画素電極に連結される。

多数の画素電極のそれぞれは、透過電極（図示せず）及び反射電極（図示せず）を含む。多数の画素電極については、図３及び図４で具体的に説明する。

図１及び図２に示すように、センシングアレイ１３０は、センシング電極ＳＥ、第１ＴＦＴ（ＳＴ１）、及び第２ＴＦＴ（ＳＴ２）を含む。

センシング電極ＳＥは、表示領域ＤＡに対応して第１基板上に形成される。センシング電極ＳＥは透明性導電物質からなり、多数のデータライン（ＤＬ１〜ＤＬｍ）と平行に延長される。

第１及び第２ＴＦＴ（ＳＴ１、ＳＴ２）は、周辺領域ＰＡに対応して第１基板上に形成される。第１ＴＦＴ（ＳＴ１）は、多数のデータライン（ＤＬ１〜ＤＬｍ）の第１端部と隣接する周辺領域ＰＡの第１領域Ａ１に形成される。第２ＴＦＴ（ＳＴ２）は、多数のデータライン（ＤＬ１〜ＤＬｍ）の第２端部と隣接する周辺領域ＰＡの第２領域Ａ２に形成される。

センシングアレイ１３０は、電源電圧ラインＶＬ、第１スイッチングラインＳＬ１、第２スイッチングラインＳＬ２、及び出力ラインＯＬを更に含む。第１ＴＦＴ（ＳＴ１）のゲート電極は第１スイッチングラインＳＬ１に連結され、ドレイン電極は電源電圧ラインＶＬに連結され、ソース電極はセンシング電極ＳＥに連結される。第２ＴＦＴ（ＳＴ２）のゲート電極は第２スイッチングラインＳＬ２に連結され、ドレイン電極はセンシング電極ＳＥに連結され、ソース電極は出力ラインＯＬに連結される。

図１を更に参照すると、対向基板２００は第２基板（図示せず）及び共通電極（図示せず）で構成され、アレイ基板１００と向かい合う。共通電極は透明性導電物質で形成され、第２基板上に形成される。液晶層（図示せず）は、アレイ基板１００と対向基板２００との間に介在される。従って、共通電極は、液晶層を挟んで多数の画素電極と向かい合う。又、共通電極は、液晶層を挟んでセンシング電極ＳＥと向かい合う。

これによって、第１液晶キャパシタＣｌｃ１は共通電極、液晶層、及び多数の透過電極によって定義され、第２液晶キャパシタＣｌｃ２は共通電極、液晶層、及び多数の反射電極によって定義される。又、共通電極、液晶層、及びセンシング電極ＳＥによってセンシングキャパシタ（図示せず）が定義される。

一方、表示装置４００は、ゲート駆動回路３３０とデータ駆動回路３５０を更に含む。ゲート駆動回路３３０は、多数のゲートライン（ＧＬ１〜ＧＬｎ）に電気的に連結され、多数のゲートライン（ＧＬ１〜ＧＬｎ）にゲート信号を順次に提供する。ゲート駆動回路３３０は、薄膜工程を通じて画素アレイ１２０を形成する時、第１基板上に共に形成される。

データ駆動回路３５０は、多数のデータライン（ＤＬ１〜ＤＬｍ）に電気的に連結され、多数のデータライン（ＤＬ１〜ＤＬｍ）にデータ信号を提供する。データ駆動回路３５０はチップに内蔵され、データ駆動回路３５０が内蔵されたチップは、第１基板の前記周辺領域ＰＡ上に実装される。

図３は、図２に示したＡ部分に対応するアレイ基板のレイアウトであり、図４は、図３に示したＩ−Ｉ’線に沿って切断した断面図である。

図３及び図４を参照すると、アレイ基板１００の第１基板１１０のＡ部分には、ｉ×（ｊ−１）番目画素（Ｐｉｊ−１）とｉ×ｊ番目画素（Ｐｉｊ）が具備される。

ｉ×（ｊ−１）番目画素（Ｐｉｊ−１）は、第ｉゲートライン（ＧＬｉ）、第ｊ−１データライン（ＤＬｊ−１）、第ｊ−１画素ＴＦＴ（ＰＴｊ−１）、及び第ｊ−１画素電極（ＰＥｊ−１）を含む。第ｊ−１画素電極（ＰＥｊ−１）は、第ｊ−１透過電極（ＴＥｊ−１）と第ｊ−１反射電極（ＲＥｊ−１）で構成される。第ｊ−１反射電極（ＲＥｊ−１）は第ｊ−１透過電極（ＴＥｊ−１）上に具備され、第ｊ−１透過電極（ＴＥｊ−１）の一部分を露出させる。

一方、ｉ×ｊ番目画素（Ｐｉｊ）は、第ｉゲートライン（ＧＬｉ）、第ｊデータライン（ＤＬｊ）、第ｊ画素ＴＦＴ（ＰＴｊ）、及び第ｊ画素電極（ＰＥｊ）を含む。第ｊ画素電極（ＰＥｊ）は、第ｊ透過電極（ＴＥｊ）及び第ｊ反射電極（ＲＥｊ）で構成される。

ｉ×ｊ番目画素（Ｐｉｊ）の一側にはセンシング電極ＳＥが形成される。センシング電極ＳＥは、第ｊ画素電極（ＰＥｊ）と第ｊ＋１データライン（ＤＬｊ＋１）との間に具備される。センシング電極ＳＥは、反射センシング電極ＲＥｓと透過センシング電極ＴＥｓで構成される。

図４に示すように、第１基板１１０上には第１金属物質で第ｉゲートライン（図示せず）が形成され、その上にゲート絶縁膜１２１が形成される。ゲート絶縁膜１２１上には、第２金属物質で形成された第ｊ及び第ｊ＋１データライン（ＤＬｊ、ＤＬｊ＋１）が形成される。

第ｊ及び第ｊ＋１データライン（ＤＬｊ、ＤＬｊ＋１）とゲート絶縁膜１２１上には、有機絶縁膜１２２が形成される。有機絶縁膜１２２の表面はエンボシング（ｅｍｂｏｓｓｉｎｇ）処理され、多数の凸凹が形成される。有機絶縁膜１２２上には、第ｊ透過電極ＴＥｊとセンシング透過電極ＴＥｓが均一な厚さに形成される。第ｊ透過電極ＴＥｊとセンシング透過電極ＴＥｓは、透明性導電物質で形成される。

第ｊ透過電極ＴＥｊ上には、第ｊ反射電極ＲＥｊが均一な厚さに形成され、センシング透過電極ＴＥｓ上には、反射センシング電極ＲＥｓが均一な厚さに形成される。ここで、第ｊ反射電極ＲＥｊは、反射率の高い金属物質で形成される。又、第ｊ反射電極ＲＥｊは、第ｊ透過電極ＴＥｊの一部分を露出させる（符号ＴＷ部）。

一方、対向基板２００は、第２基板２１０、カラーフィルター層２２０、及び共通電極２３０を含む。カラーフィルター層２２０は、レッド、グリーン、及びブルー色画素からなり、第２基板２１０上に形成される。共通電極２３０は、カラーフィルター層２２０上に均一な厚さに形成される。

アレイ基板１００と対向基板２００との間には液晶層２５０が介在される。第１液晶キャパシタＣｌｃ１は、共通電極２３０、液晶層２５０、及び露出された第ｊ透過電極ＴＥｊによって定義される。第２液晶キャパシタＣｌｃ２は、共通電極２３０、液晶層２５０、及び第ｊ反射電極ＲＥｊによって定義される。センシングキャパシタＣｓは、共通電極２３０、液晶層２５０、及びセンシング電極ＳＥによって定義される。

図５は、図２に示したＢ部分に対応するアレイ基板のレイアウトであり、図６は、図５に示したＩＩ−ＩＩ’線に沿って切断した断面図である。

図５及び図６を参照すると、アレイ基板１００で第１基板１１０のＢ部分には、第１スイッチングラインＳＬ１、電源電圧ラインＶＬ、及び第１スイッチングＴＦＴ（ＳＴ１）が具備される。第１基板１１０上には、第１金属物質からなる第１スイッチングラインＳＬ１と電源電圧ラインＶＬが形成される。

第１スイッチングＴＦＴ（ＳＴ１）のゲート電極（ＳＴ１−Ｇ）は、第１スイッチングラインＳＬ１から分岐され、所定の面積を有するように延長される。第１スイッチングラインＳＬ１とゲート電極（ＳＴ１−Ｇ）は、ゲート絶縁膜１２１によって全体的にカバーされる。

第１スイッチングＴＦＴ（ＳＴ１）のソース電極（ＳＴ１−Ｓ）とドレイン電極（ＳＴ１−Ｄ）は第２金属物質で形成され、ゲート絶縁膜１２１上に形成される。ソース電極（ＳＴ１−Ｓ）とドレイン電極（ＳＴ１−Ｓ）は、ゲート電極（ＳＴ１−Ｇ）が形成された領域で互いに所定間隔だけ離隔される。

ソース電極（ＳＴ１−Ｓ）とドレイン電極（ＳＴ１−Ｄ）は、有機絶縁膜１２２によって全体的にカバーされる。有機絶縁膜１２２には、ソース電極（ＳＴ１−Ｓ）の一部分を露出させる第１コンタクトホール１２２ａが形成される。又、有機絶縁膜１２２には、ドレイン電極（ＳＴ１−Ｄ）の一部分を露出させる第２コンタクトホール１２２ｂ、及び電源電圧ラインＶＬを露出させる第３コンタクトホール１２２ｃが形成される。

有機絶縁膜１２２上には、センシング電極ＳＥと第１ブリッジ電極ＢＥ１が形成される。センシング電極ＳＥは、第１コンタクトホール１２２ａを通じてソース電極（ＳＴ１−Ｓ）と電気的に連結される。第１ブリッジ電極ＢＥ１は、第２コンタクトホール１２２ｂを通じてドレイン電極（ＳＴ１−Ｄ）と電気的に連結され、第３コンタクトホール１２２ｃを通じて電源電圧ラインＶＬと電気的に連結される。従って、ドレイン電極（ＳＴ１−Ｄ）と電源電圧ラインＶＬは、第１ブリッジ電極ＢＥ１を通じて互いに電気的に連結される。ここで、第１ブリッジ電極ＢＥ１は、透明性導電物質で形成された透過ブリッジ電極ＴＥｂ、及び反射物質で形成された反射ブリッジ電極ＲＥｂで構成される。

図７は、図２に示したＣ部分に対応するアレイ基板のレイアウトである。

図７を参照すると、アレイ基板１００において、第１基板１１０のＣ部分には、第２スイッチングラインＳＬ２、出力ラインＯＬ、及び第２スイッチングＴＦＴ（ＳＴ２）が具備される。

第１基板１１０上には、第１金属物質で形成された第２スイッチングラインＳＬ２と出力ラインＯＬが形成される。第２スイッチングＴＦＴ（ＳＴ２）のゲート電極（ＳＴ２−Ｇ）は、第２スイッチングラインＳＬ２から分岐され、所定の面積を有するように延長される。

第２スイッチングＴＦＴ（ＳＴ２）のソース電極（ＳＴ２−Ｓ）とドレイン電極（ＳＴ２−Ｓ）は第２金属物質からなり、ゲート電極（ＳＴ１−Ｇ）が形成された領域で互いに所定の間隔だけ離隔される。

第２スイッチングＴＦＴ（ＳＴ２）のドレイン電極（ＳＴ２−Ｄ）はセンシング電極ＳＥと電気的に連結され、ソース電極（ＳＴ２−Ｓ）は、第２ブリッジ電極ＢＥ２を通じて出力ラインＯＬと電気的に連結される。

図８は、本発明の第２の実施例による図２のＡ部分に対応するアレイ基板のレイアウトであり、図９は、図８に示したＩＩＩ−ＩＩＩ’線に沿って切断した断面図である。

図８及び図９を参照すると、本発明の他の実施例によるアレイ基板１００において、第１基板１１０のＡ部分にはｉ×（ｊ−１）番目画素（Ｐｉｊ−１）とｉ×ｊ番目画素（Ｐｉｊ）が具備される。

ｉ×ｊ番目画素（Ｐｉｊ）の一側にはセンシング電極ＳＥが形成される。センシング電極ＳＥは、第ｊ画素電極（ＰＥｊ）と第ｊ＋１データライン（ＤＬｊ＋１）との間に具備される。

図９に示すように、第１基板１１０上には第１金属物質で第ｉゲートライン（図示せず）が形成され、その上にゲート絶縁膜１２１が形成される。ゲート絶縁膜１２１上には、第２金属物質で形成された第ｊ及び第ｊ＋１データライン（ＤＬｊ、ＤＬｊ＋１）が形成される。又、ゲート絶縁膜１２１上には、第２金属物質で形成されたセンシング電極ＳＥが形成される。従って、センシング電極ＳＥは、第ｊ＋１データライン（ＤＬｊ＋１）及び第ｊデータライン（ＤＬｊ）と同じ層に配置される。

第ｊ及び第ｊ＋１データライン（ＤＬｊ、ＤＬｊ＋１）とゲート絶縁膜１２１上には有機絶縁膜１２２が形成される。有機絶縁膜１２２上には、第ｊ透過電極ＴＥｊが均一な厚さに形成される。第ｊ透過電極ＴＥｊ上には、第ｊ反射電極ＲＥｊが均一な厚さに形成され、第ｊ透過電極ＴＥｊの一部分を露出させる（符号ＴＷ部）。

ここで、第ｊ透過電極ＴＥｊと第ｊ反射電極ＲＥｊは、センシング電極ＳＥが形成された領域で除去される。即ち、センシング電極ＳＥと対向基板２００に形成された共通電極２３０との間には、第ｊ透過電極ＴＥｊと第ｊ反射電極ＲＥｊが形成されない。従って、センシング電極ＳＥは、液晶層２５０を挟んで対向基板２００に形成された共通電極２３０と直接的に向かい合ってセンシングキャパシタＣｓを形成する。

図１０は、センシングアレイと制御部を示すブロック図であり、図１１は、図１０に示したセンシングアレイの回路図である。図１２は、図１１に示したオペアンプの典型的な例の出力電圧を示したグラフである。ここで、Ｘ軸は時間をｍｓで示し、Ｙ軸は電圧をｍＶで示すものである。

図１０を参照すると、センシングアレイ１３０は表示パネル（図示せず）に具備され、初期電圧Ｖｉとセンシング電圧Ｖｓを出力する。センシングアレイ１３０は、初期化時間の間に初期電圧Ｖｉを出力する。又、センシングアレイ１３０は、外部から加えられた外力による液晶層（図示せず）の厚さの変化を感知して、センシング電圧Ｖｓを出力する。

一方、制御部１７０は、オペアンプ１４０、メモリ１５０、及び比較−判断部１６０を含む。オペアンプ１４０は、センシングアレイ１３０に連結されセンシングアレイ１３０から出力された初期電圧Ｖｉをメモリ１５０に提供する。メモリ１５０は、オペアンプ１４０から出力された初期電圧Ｖｉを保存する。

オペアンプ１４０は、センシングアレイ１３０から出力されたセンシング電圧Ｖｓを比較−判断部１６０に提供する。比較−判断部は、オペアンプ１４０からのセンシング電圧Ｖｓとメモリ１５０からの初期電圧Ｖｉを比較する。比較した結果、センシング電圧Ｖｓと初期電圧Ｖｉとの電圧差値が基準値より大きい場合、外力が加えられたことと判断する。このような判断結果は、以後、圧力が加えられた位置情報を生成するのに利用される。

図１２で、Ｇ１は初期化時間の間の液晶層の初期厚さに対応する初期電圧Ｖｉを、Ｇ２はセンシング時間の間の液晶層の厚さ変化に対応するセンシング電圧Ｖｓを表す。
図１２に示したグラフのシミュレーション結果が示すように、本発明の一例として、初期電圧Ｖｉは３０１ｍＶで、センシング電圧Ｖｓは初期電圧Ｖｉより低い電圧レベルを有する１７７ｍＶである。結果的に、センシング電圧Ｖｓと初期電圧Ｖｉの電圧差は１２４ｍＶである（ａｔ ０７４３４ｍｓ）。

以後、図１１を参照して、前記センシングアレイ１３０の動作を具体的に説明する。

図１１を参照すると、第１スイッチングＴＦＴ（ＳＴ１）は、第１スイッチング信号Ｓ１の入力を受けるゲート電極、電源電圧ＶＤＤの入力を受けるドレイン電極、及び第１ノードＮ１に連結されたソース電極を有する。第２スイッチングＴＦＴ（ＳＴ２）は、第２スイッチング信号Ｓ２の入力を受けるゲート電極、第１ノードＮ１に連結されたドレイン電極、及び第２ノードＮ２に連結されたソース電極を具備する。センシングキャパシタＣｓの第１電極は第１ノードＮ１に連結され、第２電極は共通電圧Ｖｃｏｍの入力を受ける。オペアンプ１４０の第１入力端子は第２ノードＮ２に連結され、オペアンプ１４０の第２入力端子には基準電圧Ｖｒｅｆが提供される。

初期化時間の間に第１スイッチングＴＦＴ（ＳＴ１）が第１スイッチング信号Ｓ１と電源電圧ＶＤＤに応答してターンオンすると、センシングキャパシタＣｓによって第１ノードＮ１の電位は、初期電圧Ｖｉに漸次に上昇する。以後、第２スイッチング信号Ｓ２に応答して第２スイッチングＴＦＴ（ＳＴ２）がターンオンすると、第２ノードＮ２には初期電圧Ｖｉが出力される。第２ノードＮ２に連結されたオペアンプ（ＯＰ−ＡＭＰ）１４０は、初期電圧Ｖｉと基準電圧Ｖｒｅｆの入力を受け、初期電圧Ｖｉを基準電圧Ｖｒｅｆだけ増幅させて、増幅された初期電圧Ｖｉを出力する。増幅された初期電圧Ｖｉは、メモリ１５０に保存される。

以後、センシング時間の間に第１及び第２スイッチング信号Ｓ１、Ｓ２はロー状態に維持され、液晶層の厚さが変化されると、センシングキャパシタＣｓによって第１ノードＮ１の電位が変化する。即ち、液晶層の厚さが押されることによって薄くなるので、第１ノードＮ１の電位は、初期電圧Ｖｉより低い電圧レベルを有するセンシング電圧Ｖｓに変化する。以後、第２スイッチング信号Ｓ２に応答して第２スイッチングＴＦＴ（ＳＴ２）がターンオンすると、第２ノードＮ２にはセンシング電圧Ｖｓが出力される。オペアンプ１４０は、センシング電圧Ｖｓと基準電圧Ｖｒｅｆの入力を受け、センシング電圧Ｖｓを基準電圧Ｖｒｅｆだけ増幅させて、増幅されたセンシング電圧Ｖｓを出力する。

図１３は、本発明の第３の実施例による表示パネルを示す図である。

図１３を参照すると、本発明の第３の実施例による表示パネルには、画素アレイ１２０、光センシングアレイ１２５、及びセンシングアレイ１３０が具備される。

光センシングアレイ１２５は、光センシングＴＦＴ（ＰＳＴ）、第３スイッチングＴＦＴ（ＳＴ３）、ダミーゲートラインＤＧＬ、及びリードアウトラインＲＯＬで構成され、表示パネルの表示領域ＤＡ内に形成される。ダミーゲートオンラインＤＧＬは、多数のゲートライン（ＧＬ１〜ＧＬｎ）と平行に延長され、リードアウトラインＲＯＬは多数のデータライン（ＤＬ１〜ＤＬｍ）と平行に延長される。光センシングＴＦＴ（ＰＳＴ）のゲート電極とドレイン電極は、ダミーゲートラインＤＧＬに電気的に連結され、ソース電極は第３スイッチングＴＦＴ（ＳＴ３）に電気的に連結される。第３スイッチングＴＦＴ（ＳＴ３）のドレイン電極は光センシングＴＦＴ（ＰＳＴ）のソース電極に連結され、ゲート電極は対応するゲートラインに連結され、ソース電極はリードアウトラインＲＯＬに連結される。

ダミーゲートラインＤＧＬには、光センシングＴＦＴ（ＰＳＴ）をターンオンさせるための駆動電圧が提供される。この状態で、光センシングＴＦＴ（ＰＳＴ）は、ライトペンから提供された光の入力を受ける。以後、光センシングＴＦＴ（ＰＳＴ）は、光の光量に対応するフォトカレント（光電流）を出力し、生成されたフォトカレントは第３スイッチングＴＦＴ（ＳＴ３）に提供される。その後、対応するゲートラインにゲート信号が提供されると、第３スイッチングＴＦＴ（ＳＴ３）は、ゲート信号に応答してフォトカレントをリードアウトラインＲＯＬに出力する。フォトカレントは、リードアウトラインＲＯＬを通じて制御部１７０（図１０参照）に伝送され、制御部１７０はフォトカレントを用いて光が提供された位置情報を生成する。

一方、センシングアレイ１３０は、ライトペン（図示せず）と表示パネルが接触することにより発生する液晶層の厚さの変化を感知する。即ち、押されることによって液晶層の厚さが薄くなると、センシングアレイ１３０は、初期電圧より低い電圧レベルを有するセンシング電圧を出力する。以後、制御部１７０は、センシング電圧と初期電圧とを比較して、圧力が加えられたかどうかを判断する。制御部１７０は、フォトカレントのみならず、液晶層の厚さの変化を用いて、光が提供された位置をより正確に検出することができる。結果的に、表示パネルを通じて外部入力信号が提供された位置情報を検出する能力を向上させることができる。

図１４は、本発明の第４の実施例による表示装置の平面図であり、図１５は、図１４に示したセンシングアレイとオペアンプを示す図である。

図１４及び図１５を参照すると、センシングアレイ１３０は、センシング電極ＳＥ及び第１スイッチングＴＦＴ（ＳＴ１）を含む。センシング電極ＳＥは、第１基板１１０の表示領域ＤＡに形成され、多数のデータライン（ＤＬ１〜ＤＬｍ）と平行に延長される。

第１スイッチングＴＦＴ（ＳＴ１）は、第１基板１１０の周辺領域ＰＡに形成される。特に、第１スイッチングＴＦＴ（ＳＴ１）は、多数のデータライン（ＤＬ１〜ＤＬｍ）の第１端部と隣接するように配置される。

センシングアレイ１３０は、周辺領域ＰＡに配置された駆動電圧ラインＶＬ、第１スイッチングラインＳＬ１、及び出力ラインＯＬを更に含む。ここで、第１スイッチングＴＦＴ（ＳＴ１）のゲート電極は第１スイッチングラインＳＬ１に連結され、ドレイン電極は駆動電圧ラインＶＬに連結され、ソース電極はセンシング電極ＳＥの一端部に連結される。センシング電極ＳＥの他の一端部は、出力ラインＯＬに連結される。共通電圧が提供される共通電極は、液晶層を挟んでセンシング電極ＳＥと向かい合う。従って、センシングキャパシタは、センシング電極、液晶層、及び共通電極によって定義される。

センシングアレイ１３０は、初期化時間には初期電圧を出力する反面、センシング時間には初期電圧より低いセンシング電圧を出力する。オペアンプ１４０は、センシングアレイ１３０に連結されセンシング電圧の入力を受け、センシング電圧を基準電圧Ｖｒｅｆだけ増幅させて出力する。

具体的に、ユーザが表示パネルをタッチする前、第１スイッチングＴＦＴ（ＳＴ１）は、第１スイッチング信号Ｓ１と駆動電圧ＶＤＤに応答してターンオンされる。又、共通電極に共通電圧Ｖｃｏｍが提供されると、第１ノードＮ１の電位は、センシングキャパシタＣｓによって初期電圧に漸次に上昇する。ここで、第１スイッチング信号Ｓ１と共通電圧Ｖｃｏｍのうちのいずれか一つが交流電圧であるか、駆動電圧ＶＤＤと共通電圧Ｖｃｏｍのうちのいずれか一つが交流電圧でも良い。

以後、ユーザが表示パネルをタッチすると、液晶層の厚さが変化し、その結果、第１ノードＮ１の電位が変化する。即ち、液晶層の厚さが押されることによって薄くなるので、第１ノードＮ１の電位は、初期電圧より低い電圧レベルを有するセンシング電圧に変化する。

従って、制御部は、センシング電圧と初期電圧とを比較して、ユーザによって表示パネルがタッチされたかどうかの可否を判断して、タッチされた位置に対する情報を生成することができる。

図１６は、本発明の第５の実施例による表示装置の平面図であり、図１７は、図１６に示したセンシングアレイとオペアンプを示す図である。

図１６及び図１７を参照すると、表示装置４０１の表示パネル３０１には、センシングアレイ１３５が具備される。センシングアレイ１３５は、センシング電極ＳＥ、駆動電圧ラインＶＬ、出力ラインＯＬ、第１〜第ｉサブスイッチングライン（ＳＬ１−１〜ＳＬ１−ｉ）、第１〜第ｉサブスイッチングＴＦＴ（ＳＴ１−１〜ＳＴ１−ｉ）を含む。第１〜第ｉサブスイッチングＴＦＴ（ＳＴ１−１〜ＳＴ１−ｉ）のドレイン電極は駆動電圧ラインＶＬに共通的に連結され、ゲート電極は第１〜第ｉサブスイッチングライン（ＳＬ１−１〜ＳＬ１−ｉ）にそれぞれ連結され、ソース電極は第１〜第ｉセンシングキャパシタ（Ｃｓ１〜Ｃｓｉ）にそれぞれ電気的に連結される。又、駆動電圧ラインＶＬには駆動電圧ＶＤＤが提供され、第１〜第ｉサブスイッチングライン（ＳＬ１−１〜ＳＬ１−ｉ）には第１〜第ｉサブスイッチング信号（Ｓ１−１〜Ｓ１−ｉ）が順次に提供される。

センシング電極ＳＥは、液晶層（図示せず）を挟んで共通電極と向かい合って第１〜第ｉセンシングキャパシタ（Ｃｓ１〜Ｃｓｉ）を形成する。第１〜第ｉセンシングキャパシタ（Ｃｓ１〜Ｃｓｉ）には第１〜第ｉ抵抗（Ｒ１〜Ｒｉ）がそれぞれ並列に連結される。

駆動電圧ラインＶＬに駆動電圧ＶＤＤが印加された状態で、第１〜第ｉサブスイッチングライン（ＳＬ１−１〜ＳＬ１−ｉ）に第１〜第ｉサブスイッチング信号（Ｓ１−１〜Ｓ１−ｉ）が順次に提供されると、第１〜第ｉサブスイッチングＴＦＴ（ＳＴ１−１〜ＳＴ１−ｉ）が順次にターンオンされる。

まず、センシングアレイ１３５において、初期化時間の間に順次に提供される第１〜第ｉサブスイッチング信号（Ｓ１−１〜Ｓ１−ｉ）に応答して、第１〜第ｉノード（Ｎ１〜Ｎｉ）での電位は、第１〜第ｉ初期電圧に上昇する。

以後、センシング時間の間、第１〜第ｉサブスイッチング信号（Ｓ１−１〜Ｓ１−ｉ）が第１〜第ｉサブスイッチングＴＦＴ（ＳＴ１〜ＳＴｉ）に提供されると、第１〜第ｉノード（Ｎ１〜Ｎｉ）での電位は、第１〜第ｉセンシング電圧に変化する。ここで、第１〜第ｉセンシング電圧は、第１〜第ｉ初期電圧より低い電圧レベルを有する。

従って、表示装置に具備された制御部は、センシングアレイ１３５から出力された第１〜第ｉセンシング電圧と第１〜第ｉ初期電圧をそれぞれ比較して、ユーザによってタッチされた表示パネルの位置を正確に生成することができる。

図１７に示していないが、センシングアレイ１３５は、第１〜第ｉサブスイッチングＴＦＴ（ＳＴ１−１〜ＳＴ１−ｉ）のそれぞれに直列連結された第１〜第ｉダミースイッチングＴＦＴを更に含むことができる。

図１８は、本発明の第６の実施例によるセンシングアレイの回路図である。

図１８を参照すると、センシングアレイ１３７は、センシング電極ＳＥ、駆動電圧ラインＶＬ、出力ラインＯＬ、第１〜第ｉサブスイッチングライン（ＳＬ１−１〜ＳＬ１−ｉ）、第１〜第ｉサブスイッチングＴＦＴ（ＳＴ１−１〜ＳＴ１−ｉ）、及び第２スイッチングＴＦＴ（ＳＴ２）を含む。

第１〜第ｉサブスイッチングＴＦＴ（ＳＴ１−１〜ＳＴ１−ｉ）のドレイン電極は、駆動電圧ラインＶＬに共通的に連結され、ゲート電極は第１〜第ｉサブスイッチングライン（ＳＬ１−１〜ＳＬ１−ｉ）にそれぞれ連結され、ソース電極はセンシング電極ＳＥに電気的に連結される。

一方、第２スイッチングＴＦＴ（ＳＴ２）のドレイン電極はセンシング電極ＳＥに連結され、ゲート電極には第２スイッチング信号Ｓ２が提供され、ソース電極は第ｉ＋１ノード（Ｎｉ＋１）に連結される。

第２スイッチングＴＦＴ（ＳＴ２）は、第２スイッチング信号Ｓ２に応答して、初期化時間の間には第１〜第ｉ初期電圧を順次に出力して、センシング時間の間には第１〜第ｉセンシング電圧を順次に出力する。

尚、本発明は、上述の実施例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。

本発明の第１の実施例による表示装置の平面図である。 図１に示した表示パネルの表示領域と周辺領域を具体的に示す図である。 図２に示したＡ部分に対応するアレイ基板のレイアウトである。 図３に示したＩ−Ｉ’線に沿って切断した断面図である。 図２に示したＢ部分に対応するアレイ基板のレイアウトである。 図５に示したＩＩ−ＩＩ’線に沿って切断した断面図である。 図２に示したＣ部分に対応するアレイ基板のレイアウトである。 本発明の第２の実施例による図２のＡ部分に対応するアレイ基板のレイアウトである。 図８に示したＩＩＩ−ＩＩＩ’線に沿って切断した断面図である。 センシングアレイと制御部を示すブロック図である。 図１０に示したセンシングアレイの回路図である。 図１１に示したオペアンプの典型的な例の出力電圧を示したグラフである。 本発明の第３の実施例による表示パネルを示す図である。 本発明の第４の実施例による表示装置の平面図である。 図１４に示したセンシングアレイとオペアンプを示す図である。 本発明の第５の実施例による表示装置の平面図である。 図１６に示したセンシングアレイとオペアンプを示す図である。 本発明の第６の実施例によるセンシングアレイの回路図である。

符号の説明

１００ アレイ基板
１２０ 画素アレイ
１２５ 光センシングアレイ
１３０、１３５、１３７ センシングアレイ
１４０ オペアンプ
１５０ メモリ
１６０ 比較−判断部
１７０ 制御部
２００ 対向基板
２５０ 液晶層
３００ 表示パネル
３３０ ゲート駆動回路
３５０ データ駆動回路
４００ 表示装置

Claims (30)

1. 画素電極が具備されたアレイ基板と、該アレイ基板と向かい合って共通電極が具備された対向基板と、前記アレイ基板と前記対向基板との間に介在された液晶層とで構成された表示パネルと、
   前記表示パネル内に具備され、初期化時間の間に前記液晶層の初期厚さに対応する初期電圧を出力し、センシング時間の間に外部圧力によって前記液晶層の変化した厚さに対応するセンシング電圧を出力するセンシングアレイと、
   前記センシングアレイから提供された前記センシング電圧と前記初期電圧とを比較して前記表示パネルに外部圧力が加えられたかどうかを判断した後、前記外部圧力が加えられた位置情報を生成する制御部とを有することを特徴とする表示装置。
2. 前記センシングアレイは、前記アレイ基板に具備され、前記液晶層を挟んで前記共通電極と向かい合うセンシング電極と、
   前記センシング電極に電気的に連結され、前記初期化時間の間に駆動電圧と第１スイッチング信号に応答して前記初期電圧を前記センシング電極に提供する第１スイッチング素子と、
   前記センシング電極に電気的に連結され、前記初期化時間の間に第２スイッチング信号に応答して前記センシング電極に提供された前記初期電圧を出力し、前記センシング時間の間に前記第２スイッチング信号に応答して前記センシング電極に提供された前記センシング電圧を出力する第２スイッチング素子とを有することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記第１スイッチング素子は、前記駆動電圧が提供される第１電極と、
   前記初期化時間の間に前記第１スイッチング信号が提供される第２電極と、
   前記センシング電極に電気的に連結された第３電極とを有し、
   前記第２スイッチング素子は、前記センシング電極に電気的に連結された第４電極と、
   前記センシング時間の間に前記第２スイッチング信号が提供される第５電極と、
   前記制御部に電気的に連結された第６電極とを有することを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
4. 前記第１スイッチング素子の前記第２電極上に具備され、前記第１スイッチング素子の前記第１電極及び第３電極が形成されるゲート絶縁膜と、
   前記第１スイッチング素子の前記第１電極及び第３電極上に具備され、前記センシング電極が形成される有機絶縁膜と、
   前記有機絶縁膜上に具備され、前記第１スイッチング素子の第３電極に電気的に連結されるブリッジ電極とを更に有することを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
5. 前記センシングアレイは、前記第１スイッチング素子の第１電極に電気的に連結され前記駆動電圧を提供する駆動電圧ラインと、
   前記第１スイッチング素子の第２電極に電気的に連結され前記第１スイッチング信号を提供する第１スイッチングラインと、
   前記第２スイッチング素子の第５電極に電気的に連結され前記第２スイッチング信号を提供する第２スイッチングラインと、
   前記第２スイッチング素子の第６電極に電気的に連結され前記センシング電圧及び前記初期電圧を出力する出力ラインとを更に有することを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
6. 前記アレイ基板は、表示領域と該表示領域に隣接した周辺領域とに区分される第１基板と、前記第１基板の前記表示領域に具備された画素アレイとを有することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
7. 前記センシング電極は、前記第１基板の前記表示領域に具備され、
   前記第１及び第２スイッチング素子は、前記第１基板の前記周辺領域に具備されることを特徴とする請求項６に記載の表示装置。
8. 前記画素アレイは、ゲートラインと、
   前記ゲートラインと電気的に絶縁されるようにして交差するデータラインと、
   前記ゲートラインとデータラインに電気的に連結された画素スイッチング素子とを有し、
   前記画素電極は、前記画素スイッチング素子に電気的に連結されることを特徴とする請求項６に記載の表示装置。
9. 前記センシング電極は、前記データラインと同じ物質で形成され、データラインと同じ層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。
10. 前記画素電極は、前記センシング電極が形成された領域に相当する部分が除去されることを特徴とする請求項９に記載の表示装置。
11. 前記センシング電極は前記データラインと平行に延長され、前記第１スイッチング素子は、前記データラインの第１端部と隣接する前記周辺領域の第１領域に具備され、前記第２スイッチング素子は、前記データラインの第２端部と隣接する前記周辺領域の第２領域に具備されることを特徴とする請求項１０に記載の表示装置。
12. 前記センシング電極は、前記画素電極と同じ物質で形成され、画素電極と同じ層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。
13. 前記画素電極は、透明な導電性物質からなる透過電極と、
    前記透過電極上に具備され反射物質からなる反射電極とを有することを特徴とする請求項１２に記載の表示装置。
14. 前記センシング電極は、透明な導電性物質からなる透過センシング電極と、
    前記透過センシング電極上に具備され反射物質からなる反射センシング電極とを有することを特徴とする請求項１２に記載の表示装置。
15. 前記反射電極は、前記透過電極上に均一な厚さに形成され、前記反射センシング電極は、前記透過センシング電極上に均一な厚さに形成されることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の表示装置。
16. 前記アレイ基板に具備され、前記表示パネルの表面に接触する入力部材から光の入力を受け、前記光の光量に対応する光電流（ｐｈｏｔｏ ｃｕｒｒｅｎｔ）を出力する光センシングアレイを更に有することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
17. 前記アレイ基板は、ゲート信号の入力を受けるゲートラインと、
    前記ゲートラインと電気的に絶縁されるようにして交差し、データ信号の入力を受けるデータラインと、
    前記ゲートラインとデータラインに電気的に連結され前記ゲート信号と前記データ信号の入力を受ける画素スイッチング素子とを有し、
    前記画素電極は、前記画素スイッチング素子に電気的に連結されることを特徴とする請求項１６に記載の表示装置。
18. 前記光センシングアレイは、ダミーゲート電圧の入力を受けるダミーゲートラインと、
    前記ダミーゲートラインに電気的に連結され、前記ダミーゲート電圧と前記光に応答して光の光量に対応する前記光電流を出力する光センシング素子と、
    前記ゲートラインからの前記ゲート信号に応答して前記光電流を出力する第３スイッチング素子と、
    前記光電流を前記制御部に提供するリードアウトラインとを有することを特徴とする請求項１６又は１７に記載の表示装置。
19. 前記センシングアレイは、前記アレイ基板上に具備され、前記液晶層を挟んで前記共通電極と向かい合ってセンシングキャパシタを形成するセンシング電極と、
    前記センシング電極に電気的に連結され、駆動電圧と第１スイッチング信号に応答して前記センシングキャパシタを充電させる第１スイッチング素子とを有することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
20. 前記駆動電圧と共通電圧のうちのいずれか一つは交流電圧であることを特徴とする請求項１９の記載の表示装置。
21. 前記第１スイッチング信号と前記共通電圧のうちのいずれか一つは交流電圧であることを特徴とする請求項２０の記載の表示装置。
22. 前記第１スイッチング素子は、前記駆動電圧が提供される第１電極と、前記初期化時間の間に前記第１スイッチング信号が提供される第２電極と、前記センシング電極に電気的に連結された第３電極とを有するトランジスタであることを特徴とする請求項１９に記載の表示装置。
23. 前記センシングアレイは、前記第１スイッチング素子の第１電極に電気的に連結され、前記駆動電圧を提供する駆動電圧ラインと、
    前記第１スイッチング素子の第２電極に電気的に連結され、前記第１スイッチング信号を提供するスイッチングラインと、
    前記センシング電極と電気的に連結され、前記センシング電圧及び初期電圧を出力する出力ラインとを更に有することを特徴とする請求項２２に記載の表示装置。
24. 前記初期化時間の間に前記初期電圧の入力を受けて前記初期電圧を基準電圧だけ増幅させ、前記センシング時間の間に前記センシング電圧の入力を受けて前記センシング電圧を前記基準電圧だけ増幅させるオペアンプを更に有することを特徴とする請求項１９に記載の表示装置。
25. 前記センシングアレイは、前記アレイ基板上に前記液晶層を挟んで前記共通電極と向かい合うように形成されるセンシング電極と、
    前記アレイ基板上に具備され、前記センシング電極と電気的に絶縁されるようにして交差し、複数のサブスイッチング信号の入力を順次に受ける複数のサブスイッチングラインと、
    前記センシング電極に連結された第１電極と、前記複数のスイッチングラインのうちのいずれか一つに連結された第２電極と、外部からの駆動電圧の入力を受ける第３電極とで構成され、順次に提供される前記複数のサブスイッチング信号に順次に応答してターンオンする複数のサブスイッチング素子とを有することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
26. 前記センシングアレイは、前記複数のサブスイッチング素子の第３電極に連結され、前記第３電極に前記駆動電圧を提供する駆動電圧ラインを更に有することを特徴とする請求項２５に記載の表示装置。
27. 前記センシングアレイは、前記センシング電極に連結された第１電極と、第２スイッチング信号の入力を受ける第２電極と、前記センシング電圧を出力する第３電極とで構成される第２スイッチング素子を更に有することを特徴とする請求項２５に記載の表示装置。
28. 前記制御部は、前記初期化時間の間に前記初期電圧の入力を受けて前記初期電圧を基準電圧だけ増幅させ、前記センシング時間の間に前記センシング電圧の入力を受けて前記センシング電圧を前記基準電圧だけ増幅させるオペアンプと、
    前記オペアンプから増幅された前記初期電圧の入力を受けて保存するメモリと、
    前記オペアンプからの前記センシング電圧と前記メモリからの前記初期電圧とを比較して、外部圧力が加えられたかどうかを判断して、前記外部圧力が加えられた位置情報を生成する比較−判断部とを有することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
29. 初期化時間の間に液晶層の初期厚さに対応する初期電圧を生成させる段階と、
    センシング時間の間に外部圧力によって前記液晶層の変化した厚さに対応するセンシング電圧を生成させる段階と、
    前記センシング電圧と前記初期電圧とを比較して、前記外部圧力が加えられたかどうかを判断する段階と、
    前記外部圧力が加えられた前記表示パネル上の位置情報を生成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。
30. 前記外部圧力が加えられたかどうかを判断する段階は、前記初期電圧と前記センシング電圧との電圧差値を生成する段階と、
    前記電圧差値と予め設定された基準電圧値とを比較する段階とを有することを特徴とする請求項２９に記載の表示装置の駆動方法。

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