JP2008083677A - マルチタッチ感知機能を有する液晶表示装置及びその駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】マルチタッチが可能であり、薄型化を可能としたマルチタッチ感知機能を有する液晶表示装置及びその駆動方法を得る。
【解決手段】液晶表示装置は、赤外線光を発生する赤外線光源と、前記赤外線光を可視光に変換するための赤外線−可視光変換層と、前記可視光を感知するための光感知用薄膜トランジスタとを有する液晶パネルが設けられている。
【選択図】図４

Description

本発明は、液晶表示装置に関し、特に、マルチタッチ感知のできる液晶表示装置及びその駆動方法に関する。

タッチパネルは、一般的に表示装置上に付着され、手あるいはペンと接触するタッチ支点で電気的な特性が変わって、そのタッチ支点を感知するユーザーインタフェースの一つとして、その応用範囲が小形携帯用端末器、事務用機器等に広がりつつある。このようなタッチパネルは、２つ以上のマルチタッチが同時に発生すると、誤動作するか予め設定されたプログラムによっていずれか一つを選択する。

従来のタッチパネルにおけるマルチタッチ認識の限界を克服するために、最近、図１〜図３に示すようなマルチタッチ装置が提案されている。

図１を参照すると、従来のマルチタッチ装置は、透明アクリル板１１、第１〜第４赤外線発光ダイオード（ＩＲ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：以下、「ＩＲＬＥＤ」という）及び赤外線光検出器（ＩＲ Ｐｈｏｔｏ ｄｅｔｅｃｔｏｒ：以下、「ＩＲＰＤ」という）アレイ１２Ａ〜１２Ｄを備える。

透明アクリル板１１には、使用者（ｕｓｅｒ）の手あるいはペン等が直接接触される。

第１〜第４ＩＲＬＥＤ及びＩＲＰＤアレイ１２Ａ〜１２Ｄは、透明アクリル板１１の側面に対向するように配置される。

第１〜第４ＩＲＬＥＤ及びＩＲＰＤアレイ１２Ａ〜１２ＤのＩＲＬＥＤ１３から赤外線が透明アクリル板１１に照射されると、その赤外線は透明アクリル板１１を通じて、第１〜第４ＩＲＬＥＤ及びＩＲＰＤアレイ１２Ａ〜１２ＤのＩＲＰＤ１４に受光される。この状態で、透明アクリル板１１に手あるいはペン等がタッチされると、該当部分を通過する赤外線が散乱されてＩＲＰＤ１４に赤外線が受光されなくなる。従って、図１に示すようなマルチタッチ装置は赤外線が受光されない位置をタッチ支点として認識する。

図１に示すような従来のマルチタッチ装置は、第１〜第４ＩＲＬＥＤ及びＩＲＰＤアレイ１２Ａ〜１２ＤのＩＲＬＥＤ１３とＩＲＰＤ１４を透明アクリル板１１の側面に配置することによって厚さが比較的薄いという利点があるが、直接照射される赤外線によってマルチタッチ認識が不正確となり、第１〜第４ＩＲＬＥＤ及びＩＲＰＤアレイ１２Ａ〜１２Ｄの占有面積だけ有効表示面が相対的に狭くなるという問題点がある。

図２及び図３は、プロジェクタ型のマルチタッチ装置を示す図である。

図２及び図３を参照すると、プロジェクタ型のマルチタッチ装置は、図１において、第１〜第４ＩＲＬＥＤ及びＩＲＰＤアレイ１２Ａ〜１２Ｄを除去する代わりに、透明アクリル板１１の裏側に配置されたカメラ及びプロジェクタモジュール３０を備える。

図２に示すように、透明アクリル板１１上の任意の支点に使用者の手が触れると、その手によって赤外線が散乱し、散乱した赤外線（Ｓｃａｔｔｅｒｅｄ ＩＲ）は透明アクリル板１１の裏側に配置されたカメラ及びプロジェクタモジュール３０に入射される。このように散乱した赤外線ＳＩＲを感知することによって、プロジェクタ型のマルチタッチ装置はマルチタッチ支点を認識することが可能となる。

米国特許第６３２３８４６号明細書

ところで、図２及び図３に示すようなマルチタッチ装置は、透明アクリル板１１とカメラ及びプロジェクタモジュール３０との間の距離が比較的大きく確保されているため、空間を大きく占め、かつプロジェクタを用いて映像を表示するため、表示素子の種類や設計に制約があり、更に、透写レンズの短い寿命によって寿命が短くなるという問題点がある。

更に、図１〜図３に示すようなマルチタッチ装置は、カメラ及びプロジェクタモジュール３０の信号をケーブルを通じて外部コンピューターに伝送し、その外部コンピューターで信号を処理するため、システムの構築が複雑となり、占有空間が大きくなり、かつ信号伝送路が長くなるという問題点がある。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、マルチタッチが可能であり、薄型化を可能としたマルチタッチ感知機能を有する液晶表示装置及びその駆動方法を得るものである。

本発明に係るマルチタッチ感知機能を有する液晶表示装置は、赤外線光を発生する赤外線光源と、前記赤外線光を可視光に変換するための赤外線−可視光変換層と、前記可視光を感知するための光センサーとを有する液晶パネルが設けられている。

本発明に係るマルチタッチ感知機能を有する液晶表示装置は、マルチタッチを感知することができ、かつ薄型化を図ることができるという効果を奏する。

以下、図４〜図１１を参照して、本発明の最良の実施の形態について説明する。図４は、本発明の実施の形態に係るマルチタッチ感知機能を有する液晶表示装置の断面を示す図である。

図４を参照すると、本発明の実施の形態に係るマルチタッチ感知機能を有する液晶表示装置は、赤外線−可視光変換層ＣＯＮＶ及び光感知用薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：以下、「ＴＦＴ」という）ＴＦＴＳＳを含む液晶パネル４０と、液晶パネル４０に赤外線光を照射するための赤外線光源ＩＲＳと、液晶パネル４０に光を照射するバックライトユニット５０を備える。

液晶パネル４０は、カラーフィルターＲＣＦ、ＧＣＦ、ＢＣＦ及び赤外線−可視光変換層ＣＯＮＶを含む上部透明基板４１と、画素を選択するためのＴＦＴ及び光感知用ＴＦＴ（ＴＦＴＳＳ）を含む下部透明基板４２と、上部透明基板４１及び下部透明基板４２の間に形成された液晶層ＬＣを備える。

上部透明基板４１は、アクリル板のような透明合成樹脂基板あるいはガラス基板で製作することができるが、ガラス基板が好ましい。これは、アクリル板のような合成樹脂は、タッチの際に拡散角が大きく、また厚くて、スクラッチ等によって容易に損傷を受けるためである。

液晶パネル４０の上部透明基板４１上にはカラーフィルターＲＣＦ、ＧＣＦ、ＢＣＦと赤外線−可視光変換層ＣＯＮＶが形成され、また、画素間の境界とＴＦＴを遮るためのブラックマトリクスが形成される。

赤外線光源ＩＲＳは、赤外線光を発生する発光部が液晶パネル４０の上部透明基板４１の側面と対向し、その上部透明基板４１に赤外線光を照射する。この赤外線光源ＩＲＳは、赤外線発光ダイオード（ＩＲ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）などから構成される。

赤外線−可視光変換層ＣＯＮＶは、使用者の手あるいは不透明物質が上部透明基板４１に接触すると、散乱した赤外線光を光感知用ＴＦＴ（ＴＦＴＳＳ）が感知することができる可視光波長帯域の光に変換する。この赤外線−可視光変換層ＣＯＮＶは、赤外線光を可視光帯域に変換できる何れの材料でも製作することができる。例えば、赤外線−可視光変換層ＣＯＮＶとしては、近赤外線光（ｎｅａｒ−ｉｎｆｒａｒｅｄ ｌｉｇｈｔ）を青色光波長の光に変換するチタニル−フタロシアニン（Ｔｉｔａｎｙｌ ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ）で構成することができる。

液晶層ＬＣを介して画素電極と対向して共通電圧が供給される共通電極は、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｄ Ｎｍｔｉｃ）モードや、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード等では上部透明基板４１に形成され、ＩＰＳ（ＩｎＰｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードや、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード等では下部透明基板４２上に形成される。

液晶パネル４０の上/下部透明基板４１、４２のそれぞれには、線偏光を選択するための偏光子と、液晶分子のプレチルトを決定するための配向膜とが形成される。

液晶パネル４０の下部透明基板４２上には、複数のデータラインと複数のゲートラインとが直交し、また、ゲートラインと平行する複数の駆動電圧ライン、ゲートラインと駆動電圧ラインが直交する複数のリードアウトラインが形成される。データラインとゲートラインとの交差部には画素を選択するためのＴＦＴが形成され、駆動電圧供給ラインとリードアウトラインとの交差部には光感知用ＴＦＴ（ＴＦＴＳＳ）が形成される。ＴＦＴには画素電極が接続される。画素を選択するためのＴＦＴは、ゲートラインからのスキャン信号に応じてデータラインからのデータ電圧を画素電極に供給する。

光感知用ＴＦＴ（ＴＦＴＳＳ）は、使用者の手あるいは不透明物質によって上部透明基板４１がタッチされる際、そのタッチ支点の近傍に位置する赤外線−可視光変換層ＣＯＮＶによって変換される可視光線の光量を感知する光センサーである。光感知用ＴＦＴ（ＴＦＴＳＳ）は、画素アレイ製造工程で画素選択用ＴＦＴと実質的に同一の構造を有する非晶質シリコン（ａｍｏｒｐｏｕｓ ｓｉｌｉｃｏｎ）あるいはポリシリコン（ｐｏｌｙ ｓｉｌｉｃｏｎ）ＴＦＴで下部透明基板４２上に形成される。この光感知用ＴＦＴ（ＴＦＴＳＳ）は、画素毎に位置する必要はなく、赤外線受信感度に応じて画素より大きな間隔で配置されるので、これらの間隔や個数は調整することができる。

バックライトユニット５０は、液晶パネル４０の下部透明基板４２と対向するように液晶パネル４０の下に配置され、液晶表示装置において適用できるエッジ型あるいは直下型のバックライトユニット５０として製造され、光を液晶パネル４０に照射する。

図５は、このようなマルチタッチ感知機能を有する液晶表示装置のマルチタッチ動作を説明するための断面図である。

図５を参照すると、液晶パネル４０に電源が供給されて赤外線光源ＩＲＳが発光された状態で、液晶パネル４０の上部透明基板４１上に一つ以上の指あるいは非透過物質が接触すると、その接触面で上部透明基板４１と接触体の屈折率が変わり、その結果、接触面で赤外線光が散乱して下部透明基板４２の方に反射される。このように反射された赤外線光は赤外線−可視光変換層ＣＯＮＶによって可視光波長帯の光に変換された後、下部透明基板４２に形成された光感知用ＴＦＴ（ＴＦＴＳＳ）の半導体層に照射される。光感知用ＴＦＴ（ＴＦＴＳＳ）は、半導体層に照射される可視光によって光電流（Ｐｈｏｔｏ Ｃｕｒｒｅｎｔ）を発生し、その光電流はリードアウトラインを通じて出力された後、デジタルタッチイメージ処理回路でデジタル信号処理、パターン分析等が実行される。その結果、タッチ支点の座標値が計算され、上記のデジタルタッチイメージ処理回路で複数のタッチ支点が認識される。これと同時に、タッチ支点のタッチイメージは液晶パネル４０に表示される。

図６〜図９は、光感知用ＴＦＴ（ＴＦＴＳＳ）が形成されたサブ画素（Ｓｕｂ−ｐｉｘｅｌ）の構造及び動作を説明するための図である。

図６及び図７を参照すると、液晶パネル４０の下部透明基板４２はゲート絶縁膜１０１を介して交差するゲートライン（または、スキャンライン）ＧＬ及びデータラインＤＬ、そのゲートラインＧＬ及びデータラインＤＬの交差部毎に形成された第１ＴＦＴ（ＴＦＴ１）、ゲートラインＧＬ及びデータラインＤＬによって定義されたセル領域に形成された画素電極ＰＸＬＥ、画素電極ＰＸＬＥを介してデータラインＤＬと平行して形成されたリードアウトライン（Ｒｅａｄ−Ｏｕｔ Ｌｉｎｅ）ＲＯＬ、ゲートラインＧＬと平行して形成されて第１及び第２駆動電圧を供給する第１及び第２駆動電圧供給ラインＶＬ１、ＶＬ２、第１駆動電圧供給ラインＶＬ１とリードアウトラインＲＯＬの交差部に形成された光感知用ＴＦＴ（ＴＦＴＳＳ）、ゲートラインＧＬとリードアウトラインＲＯＬの交差部に形成された第２ＴＦＴ（ＴＦＴ２）を備える。

液晶パネル４０の下部透明基板４２は、光感知用ＴＦＴ（ＴＦＴＳＳ）と第２ＴＦＴ（ＴＦＴ２）の間で第２駆動電圧供給ラインＶＬ２に電気的に接続される第１ストレージキャパシタＣｓｔ１と、画素電極ＰＸＬＥと前段（pre-stage）ゲートラインＧＬの重畳面に形成された第２ストレージキャパシタＣｓｔ２とを備える。

第１ＴＦＴ（ＴＦＴ１）は、ゲートラインＧＬに接続されたゲート電極ＧＥと、データラインＤＬに接続されたソース電極ＳＥと、画素電極ＰＸＬＥに接続されたドレイン電極ＤＥと、ゲート電極ＧＥに重畳しソース電極ＳＥとドレイン電極ＤＥの間にチャンネルを形成する活性層１０２とを備える。

活性層１０２は、データラインＤＬ、ソース電極ＳＥ及びドレイン電極ＤＥに重畳するように形成される。活性層１０２上には、データラインＤＬ、ソース電極ＳＥ及びドレイン電極ＤＥとのオーミック接触のためのオーミック接触層１０３が形成される。活性層１０２は、非晶質シリコンあるいはポリシリコンの半導体層に形成される。このような活性層１０２及びオーミック接触層１０３は所定の半導体パターンＳＣＰにパターニングされる。

このような第１ＴＦＴ（ＴＦＴ１）は、ゲートラインＧＬに供給されるゲート信号（または、スキャン信号）のゲートハイ電圧によってターンオンされ、データラインＤＬからのデータ電圧を画素電極ＰＸＬＥに供給する。ゲートハイ電圧は第１ＴＦＴ（ＴＦＴ１）のしきい値電圧以上の電圧である。一方、ゲート信号のロー論理電圧であるゲートロー電圧は第１ＴＦＴ（ＴＦＴ１）のしきい値電圧未満の電圧である。

画素電極ＰＸＬＥは、酸化錫インジウム（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ：ＩＴＯ）のような透明電極として保護膜１０４を貫通する第１コンタクトホール１０９を通じて第１ＴＦＴ（ＴＦＴ１）のドレイン電極ＤＥと接続される。この画素電極ＰＸＬＥは、データ電圧によって上部透明基板４１あるいは下部透明基板４２に形成された共通電極との間で電位差を発生させる。この電位差によって液晶分子が回動し、バックライトユニット５０から入射される光の屈折率を変化させる。

第２ストレージキャパシタＣｓｔ２は、ゲート絶縁膜１０１及び保護膜１０４を介して重畳する前段ゲートラインＧＬと画素電極ＰＸＬＥによって形成される。ゲートラインＧＬと画素電極ＰＸＬＥの間にはゲート絶縁膜１０１及び保護膜１０４が位置するようになる。このような第２ストレージキャパシタＣｓｔ２は、次のデータ電圧が画素電極ＰＸＬＥに充電されるまで画素電極ＰＸＬＥの電圧を保持させる役割を果たす。

光感知用ＴＦＴ（ＴＦＴＳＳ）は、可視光によってソース−ドレイン間チャンネルを通じて光電流が流れるＴＦＴとして、第２駆動電圧供給ラインＶＬ２と一体に形成されるゲート電極ＧＥと、ゲート絶縁膜１０１を介してゲート電極ＧＥに重畳される活性層１０２と、活性層１０２上で第１駆動電圧供給ラインＶＬ１に接続されたソース電極ＳＥと、活性層１０２上でソース電極ＳＥに対向するドレイン電極ＤＥとを備える。活性層１０２は、非晶質シリコンあるいはポリシリコンのような半導体材料から形成され、第１及び第２ＴＦＴ（ＴＦＴ１）、（ＴＦＴ２）と同一の工程でそれらＴＦＴ（ＴＦＴ１）、（ＴＦＴ２）と同時に形成される。活性層１０２上には、ソース電極ＳＥ及びドレイン電極ＤＥとのオーミック接触のためのオーミック接触層１０３が形成される。光感知用ＴＦＴ（ＴＦＴＳＳ）のソース電極ＳＥは、保護膜１０４及びゲート絶縁膜１０１を貫通して第１駆動電圧供給ラインＶＬ１を一部露出させる第２コンタクトホール１０７と、その第２コンタクトホール１０７に形成された透明電極パターン１０８を通じて第１駆動電圧供給ラインＶＬ１に電気的に接続される。光感知用ＴＦＴ（ＴＦＴＳＳ）のドレイン電極ＤＥ、第１ストレージキャパシタＣｓｔ１の上部電極１０６及び第２ＴＦＴ（ＴＦＴ２）のソース電極ＳＥは、同一の金属で一体にパターニングされ、互いに電気的に接続されている。この光感知用ＴＦＴ（ＴＦＴＳＳ）は、指あるいは不透明物質から反射される赤外線光から変換された可視光を感知する。

第１ストレージキャパシタＣｓｔ１は、光感知用ＴＦＴ（ＴＦＴＳＳ）のゲート電極ＧＥと一体化した第１ストレージ下部電極１０５と、ゲート絶縁膜１０１を介して第１ストレージ下部電極１０５に重畳され、光感知用ＴＦＴ（ＴＦＴＳＳ）のドレイン電極ＤＥに接続された第１ストレージ上部電極１０６とを備える。この第１ストレージキャパシタＣｓｔ１は、光感知用ＴＦＴ（ＴＦＴＳＳ）から発生された光電流による電荷を蓄える。

第２ＴＦＴ（ＴＦＴ２）は、下部透明基板４２上に形成されたゲート電極ＧＥと、第１ストレージ上部電極１０６に接続されたソース電極ＳＥと、チャンネルを介してソース電極ＳＥと対向するドレイン電極ＤＥと、ゲートラインＧＬに接続されたゲート電極ＧＥに重畳され、ソース電極ＳＥとドレイン電極ＤＥの間でチャンネルを形成する活性層１０２とを備える。活性層１０２は、非晶質シリコンあるいはポリシリコン等の半導体材料から形成される。活性層１０２上にはソース電極ＳＥ及びドレイン電極ＤＥとのオーミック接触のためのオーミック接触層１０３が形成される。このような第２ＴＦＴ（ＴＦＴ２）は、ゲートラインＧＬからのゲートハイ電圧によってターンオンされ、第１ストレージキャパシタＣｓｔに充電された電荷をリードアウトラインＲＯＬに供給する。

一方、光感知用ＴＦＴ（ＴＦＴＳＳ）と画素領域内の画素電極ＰＸＬＥを除いた領域は、図８に示すように、上部透明基板４１に形成されたブラックマトリクスＢＭによって遮光される。従って、液晶パネル４０の上部透明基板４１に接触した接触体によって反射される赤外線光から変換された可視光は、光感知用ＴＦＴＴＦＴＳＳのみに受光される。

このようなサブ画素の動作について図９を参照して説明する。

図９を参照すると、第１駆動電圧供給ラインＶＬ１から光感知用ＴＦＴ（ＴＦＴＳＳ）のソース電極ＳＥに約１０Ｖの第１駆動電圧Ｖ１が印加されると共に、第２駆動電圧供給ラインＶＬ２から光感知用ＴＦＴ（ＴＦＴＳＳ）のゲート電極に約０Ｖ〜５Ｖの第２駆動電圧Ｖ２が印加される状態で、光感知用ＴＦＴ（ＴＦＴＳＳ）の活性層１０２に可視光が照射される。この可視光により、可視光量に応じて活性層１０２を通じてソース電極ＳＥからドレイン電極ＤＥへ光電流（Ｐｈｏｔｏ Ｃｕｒｒｅｎｔ 「ｉ」）が流れるようになる。光電流ｉは、ドレイン電極ＤＥから第１ストレージ上部電極１０６に流れるようになると共に、第１ストレージ下部電極１０５が光感知用ＴＦＴ（ＴＦＴＳＳ）のゲート電極ＧＥに接続されているため、第１ストレージキャパシタＣｓｔ１には光電流による電荷が充電される。ここで、第１ストレージキャパシタＣｓｔ１の最大充電量は、ソース電極ＳＥとゲート電極ＧＥとの電圧差に対応する。

光感知用ＴＦＴ（ＴＦＴＳＳ）が可視光を感知して第１ストレージキャパシタＣｓｔ１に電荷が充電される間に、第２ＴＦＴ（ＴＦＴ２）のゲート電極ＧＥにゲートハイ電圧が供給されると第２ＴＦＴ（ＴＦＴ２）がターンオンされることによって、第１ストレージキャパシタＣｓｔ１に充電された電荷が第２ＴＦＴ（ＴＦＴ２）のソース電極ＳＥ、活性層１０２のチャンネル、ドレイン電極ＤＥ及びリードアウトラインＲＯＬを経由してリードアウト集積回路（図示せず）に供給される。

図１０は、本発明の実施の形態に係る液晶表示装置の構成を示す図である。

図１０を参照すると、本発明の実施の形態に係る液晶表示装置は、液晶パネル４０のデータラインＤＬに接続され、そのデータラインＤＬにデータ電圧を供給するためのデータ集積回路７１と、液晶パネル４０のゲートラインＧ１〜Ｇｎに接続され、そのゲートラインＧ１〜Ｇｎにゲートパルスあるいはスキャンパルスを順次供給するためのゲート集積回路７２と、液晶パネル４０のリードアウトラインＲＯＬに接続され、そのリードアウトラインＲＯＬからの電荷を電圧信号に増幅するリードアウト集積回路７３と、集積回路７１、７２、７３を制御するためのデジタルボード７４と、デジタルボード７４に接続されたシステム回路ボード７５とを備える。

データ集積回路７１は、デジタルボード７４のタイミングコントローラから入力されるデジタルビデオデータを、そのタイミングコントローラから印加されるタイミング制御信号に応じてアナログデータ電圧に変換して、液晶パネル４０のデータラインＤＬに供給する。データラインＤＬに供給されるアナログデータ電圧は、デジタルビデオデータの階調値に対応するガンマ補償電圧から選択される。

ゲート集積回路７２は、デジタルボード７４のタイミングコントローラから供給されるタイミング制御信号に応じてゲートパルスを発生し、そのゲートパルスをゲートラインＧ１〜Ｇｎに順次供給する。

リードアウト集積回路７３は、電圧増幅器を内蔵し、リードアウトラインＲＯＬから供給される電荷を電圧に変換し、増幅してデジタルボード７４に供給する。

デジタルボード７４は、ケーブル７６とインタフェース回路を通じて集積回路７１、７２、７３に接続され、上記のタイミングコントローラと、バックライトユニット５０の光源を駆動するためのインバータと、液晶パネル４０の駆動電圧（ガンマ補償電圧、ゲートハイ電圧、ゲートロー電圧等）を発生する直流−直流変換器とを含む。このデジタルボード７４は、各集積回路の駆動電源及びタイミング制御信号を発生し、背景イメージのデジタルビデオデータ及びデジタルタッチイメージ処理回路から入力されるタッチイメージのデジタルビデオデータをデータ集積回路７１に供給して各集積回路を駆動及び制御することによって、背景及びタッチイメージを液晶パネル４０上に表示する。

システム回路ボード７５は、ケーブル７７とインタフェース回路を通じてデジタルボード７４に接続され、電源、放送受信回路、ＣＤあるいはＤＶＤのような外部ビデオソースからのビデオ信号を処理する回路等を含む。

このようなデジタルボード７４またはシステム回路ボード７５は、タッチイメージを処理するデジタルタッチイメージ処理回路を更に含む。このデジタルタッチイメージ処理回路は、光感知用ＴＦＴ（ＴＦＴＳＳ）アレイを通じて入力される可視光タッチ感知信号を座標ではなくイメージ形態として認識し、タッチイメージのパターンを分析し、タッチ中心あるいは指のタッチ時にはタッチ指イメージの中から指の中心を検出して、液晶パネル４０に表示されるタッチイメージデータを発生する。

図１１は、デジタルボード７４あるいはシステム回路ボード７５に実装されたデジタルタッチイメージ処理回路の動作アルゴリズムの処理を示すフローチャートである。

図１１を参照すると、デジタルタッチイメージ処理回路には、液晶パネル４０に複数のタッチ領域が仮想的に区分され、それぞれのタッチ領域から白色雑音、光感知用ＴＦＴ（ＴＦＴＳＳ）の偏差等を考慮してタッチ領域別基準値が予め設定されている。また、デジタルタッチイメージ処理回路には、タッチ領域別に座標算出の基準に適用されるしきい値が格納されている。このようなデジタルタッチイメージ処理回路にタッチイメージのデジタル信号が入力されると、デジタルタッチイメージ処理回路は、入力されたデジタル信号に基準値をマッピングして、基準値以上のタッチイメージデータを抽出する（ステップＳ１、Ｓ２）。続いて、デジタルタッチイメージ処理回路は、タッチ支点を接続するために、ステップＳ２で抽出されたタッチイメージデータをスムーシング（ｓｍｏｏｔｈｉｎｇ）処理すると共に、タッチイメージのエッジ（ｅｄｇｅ）を検出する（ステップＳ３）。

ステップＳ３に続いて、デジタルタッチイメージ処理回路は、ステップＳ３で検出されたタッチイメージの信号をしきい値と比較し、そのしきい値以上の信号を検出する（ステップＳ４）。

最後に、デジタルタッチイメージ処理回路は、ステップＳ５でしきい値以上の検出された信号のタッチ領域を区分し、そのタッチ領域に対して目標識別情報（ＩＤ）を付与した後、タッチ領域の目標識別情報（ＩＤ）を用いて各タッチ領域の中心座標を計算する（ステップＳ６）。

前述のように、本発明に係るマルチタッチ感知機能を有する液晶表示装置及びその駆動方法は、液晶パネル内に赤外線−可視光変換層と光感知用ＴＦＴを形成することによって、マルチタッチの感知と共に、薄型化が可能となる。

従来のマルチタッチ装置を概略的に示す平面図である。 従来の他のマルチタッチ装置を説明するための図である。 従来の他のマルチタッチ装置を説明するための図である。 本発明の実施の形態に係るマルチタッチ感知機能を有する液晶表示装置の液晶パネルの構成を示す断面図である。 図４に示すマルチタッチ感知機能を有する液晶表示装置の動作を説明するための断面図である。 光感知用ＴＦＴが形成されたサブ画素を示す平面図である。 図６において、線分「Ｉ−Ｉ’」及び線分「ＩＩ−ＩＩ’」から見た断面を示す図である。 図６において、ブラックマトリクスが形成される領域と露出領域を示す平面図である。 図６に示すサブ画素の等価回路図である。 マルチタッチ感知機能を有する液晶表示装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係るマルチタッチ感知機能を有する液晶表示装置の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

４０ 液晶パネル、４１ 上部透明基板、４２ 下部透明基板、５０ バックライトユニット、７１ データ集積回路、７２ ゲート集積回路、７３ リードアウト集積回路、７４ デジタルボード、７５ システム回路ボード、７６、７７ ケーブル、１０１ ゲート絶縁膜、１０２ 活性層、１０３ オーミック接触層、１０４ 保護膜、１０５ 第１ストレージ下部電極、１０６ 第１ストレージ上部電極、１０７ 第２コンタクトホール、１０８ 透明電極パターン、１０９ 第１コンタクトホール、ＣＯＮＶ 赤外線−可視光変換層、ＴＦＴＳＳ 光感知用ＴＦＴ。

Claims (11)

1. 赤外線光を発生する赤外線光源と、
   前記赤外線光を可視光に変換するための赤外線−可視光変換層と、
   前記可視光を感知するための光センサーとを有する液晶パネル
   を備えることを特徴とするマルチタッチ感知機能を有する液晶表示装置。
2. 前記液晶パネルの下に配置され、前記液晶パネルに光を照射するバックライトユニットを更に備える
   請求項１記載のマルチタッチ感知機能を有する液晶表示装置。
3. 前記液晶パネルは、
   前記赤外線光源から前記赤外線光が入射される、前記赤外線−可視光変換層を含む第１透明基板と、
   前記光センサーを含む第２透明基板と、
   前記第１透明基板及び前記第２透明基板の間に形成された液晶層とを有する
   請求項１記載のマルチタッチ感知機能を有する液晶表示装置。
4. 前記第２透明基板は、
   データ電圧が供給される複数のデータラインと、
   前記データラインと交差するように配置され、スキャンパルスが順次供給される複数のゲートラインと、
   前記データラインに平行に配置され、前記第１透明基板から反射された可視光に対応する可視光感知信号を出力する複数のリードアウトラインと、
   前記データライン、前記ゲートライン及び前記リードアウトラインによって定義された画素領域に形成された画素電極と、
   前記データライン及び前記ゲートラインの交差部に形成され、前記スキャンパルスに応じて前記データ電圧を前記画素電極に供給するための複数の第１薄膜トランジスタと、
   前記ゲートラインに平行に配置され、前記光センサーに高電位の第１駆動電圧を供給するための複数の第１駆動電圧供給ラインと、
   前記ゲートライン及び前記第１駆動電圧ラインに平行に配置され、前記赤外線センサーに低電位の第２駆動電圧を供給するための複数の第２駆動電圧供給ラインと、
   前記光センサーからの電荷を充電する第１ストレージキャパシタと、
   前記画素電極及び前記ゲートラインの間に形成され、前記画素電極の電圧を保持させるための第２ストレージキャパシタと、
   前記ゲートライン及び前記リードアウトラインの交差部に形成され、前記第１ストレージキャパシタに接続され、前記スキャンパルスに応じて第１ストレージキャパシタの電荷を前記リードアウトラインに供給する複数の第２薄膜トランジスタとを含む
   請求項３記載のマルチタッチ感知機能を有する液晶表示装置。
5. 前記光センサーは、前記第１及び第２駆動電圧によって駆動され、前記可視光によってソース−ドレイン間にチャンネル電流が流れる薄膜トランジスタである
   請求項４記載のマルチタッチ感知機能を有する液晶表示装置。
6. 前記光センサーは、
   前記第２駆動電圧供給ラインと一体に形成されるゲート電極と、
   絶縁膜を介して前記ゲート電極に重畳される半導体層と、
   前記半導体層上で前記第１駆動電圧供給ラインに接続されたソース電極と、
   前記半導体層上で前記ソース電極と対向するドレイン電極とを含む
   請求項５記載のマルチタッチ感知機能を有する液晶表示装置。
7. 前記第１透明基板は、
   前記赤外線−可視光変換層と同一層に形成される、赤、緑及び青色のカラーフィルターと、
   前記画素領域間の境界、並びに前記第１及び第２薄膜トランジスタに対応する領域に形成され、前記第１及び第２薄膜トランジスタに入射される赤外線光を遮光するブラックマトリクスとをさらに含む
   請求項４記載のマルチタッチ感知機能を有する液晶表示装置。
8. 前記データラインに接続され、前記液晶パネル上の不透明物質の接触によって発生されるタッチイメージ及び背景イメージのデジタルビデオデータをアナログ形態の前記データ電圧に変換して前記データラインに供給する複数のデータ集積回路と、
   前記ゲートラインに接続され、前記ゲートラインに前記スキャンパルスを順次供給する複数のゲート集積回路と、
   前記リードアウトラインに接続され、前記リードアウトラインからの電荷を増幅し、増幅された電圧を出力するリードアウト集積回路と、
   前記各集積回路の駆動タイミングを制御し、前記データ集積回路に前記タッチイメージ及び前記背景イメージのデジタルビデオデータを供給するデジタルボードと、
   前記デジタルボードに接続されたシステム回路ボードとをさらに備える
   請求項４記載のマルチタッチ感知機能を有する液晶表示装置。
9. 前記デジタルボード、前記システム回路ボードのうちのいずれか一つは、前記タッチイメージのパターンを分析してタッチイメージの中心を検出するデジタルタッチイメージ処理回路を含む
   請求項８記載のマルチタッチ感知機能を有する液晶表示装置。
10. 赤外線−可視光変換層及び光センサーを有する液晶パネルに赤外線光を照射するステップと、
    前記赤外線−可視光変換層を用いて、前記液晶パネルに不透明物質が接触する際、その接触面から反射される前記赤外線光を可視光に変換するステップと、
    前記光センサーで可視光を感知するステップと
    を含むことを特徴とするマルチタッチ感知機能を有する液晶表示装置の駆動方法。
11. 前記液晶パネルの下に配置されたバックライトユニットを用いて前記液晶パネルに光を照射するステップと、
    前記接触面のタッチイメージを前記液晶パネルに表示するステップとをさらに含む
    請求項１０記載のマルチタッチ感知機能を有する液晶表示装置の駆動方法。

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