JP2012098732A - インタラクティブディスプレイパネル - Google Patents

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Abstract

【課題】接触感知機能（touch-sensing function）を有するインタラクティブディスプレイパネル（対話型表示パネル）を提供する。
【解決手段】インタラクティブディスプレイパネルが、走査線と、第１データ線と、副画素と、フォトセンサーと、第２データ線とを含む。走査線および第１データ線が交差して副画素領域を定義する。各副画素が副画素領域中に位置するとともに、１つの表示領域を有し、各副画素が走査線の１つ及び第１データ線の１つにそれぞれ電気接続される。フォトセンサーが副画素の表示領域の外側に位置する。走査線および第２データ線が交差し、かつフォトセンサーに電気接続される。
【選択図】図１

Description

この発明は、一般にインタラクティブディスプレイパネル（interactive display panel「対話型表示パネル」とも言う）に関する。特に、接触感知機能（touch-sensing function）を有するインタラクティブディスプレイパネルに関する。
従来のディスプレイパネルは、情報を表示する又はシステムからデータを出力する役割を提供すると同時に、他の入力デバイスまたはデバイスが入力をシステムに提供する。タッチパネルのようなインタラクティブデバイスは、ディスプレイパネルに接触することを介してユーザーの入力を受信することができ、出力および入力機能をともに結合してユーザーがディスプレイまたはディスプレイに連結されたシステムと相互作用できるようにする。例えば、パーソナルデジタルアシスタンツ（personal assistants = PDAs）、モバイルフォン、パーソナルコンピューター（personal computers = PCs）、タブレットPC（PC）などのようなデバイスは、システムに入力を提供する又はシステムを操作することにおいてユーザーにより多くの選択を提供するためにタッチパネルに組み込まれている。
従来のタッチパネルまたはタッチスクリーンは、抵抗型、表面波型、静電容量型、赤外線型デザインのような幾つかの異なるデザインがある。しかし、これらのデザインの全てが典型的に分離されたタッチパネルシートとの結合を必要とするため、ディスプレイの表示品質に影響を及ぼし、既成のディスプレイパネルの重量およびサイズを増大させるとともに、通常は不可避的かつ顕著に結合されたデバイスの製造コスト・時間を増大させる。結合されたデバイスの製造コストおよび時間を減少させるために、インセル（in-cell）型タッチパネルが開発および製造された。インセル型タッチパネルは、ディスプレイパネルと、アレイに配列された複数のフォトセンサーと、複数の走査線と、複数の読み出し線とを含む。フォトセンサーと走査線と読み出し線とがディスプレイパネル内部に集積される。フォトセンサーが光学スタイラス（optical stylus）からの光学信号を受信するのに適したものである。走査線および読み出し線がフォトセンサーに電気接続されるので、フォトセンサーが走査線によって順番にオンとなり、およびフォトセンサーから生成されたフォト電流が読み出し線を介して接触検知ＩＣへ伝送される。
従来において、光学スタイラスからの光学信号を受信するために、インセル型タッチパネル内部に集積されるフォトセンサーが通常は副画素（sub-pixels）の表示領域内に位置する。インセル型タッチパネルの従来の画素デザインにおいて、その開口比（aperture ratio）は、フォトセンサーによって表示領域部分が占有かつ遮断されるため、大幅に減少される。従って、従来のインセル型タッチパネルの開口比は、改善されることが求められている。
ここに具体的かつ広範に記述されるように、この発明は、複数の走査線と、複数の第１データ線と、複数の副画素と、複数のフォトセンサーと、複数の第２データ線とを含むインタラクティブディスプレイパネルを提供する。複数の走査線および複数の第１データ線が交差して、複数の副画素領域を定義する。各副画素が副画素領域の１つに位置するとともに、表示領域を有し、かつ各副画素が複数の走査線の１つならびに複数の第１データ線の１つにそれぞれ電気接続される。複数のフォトセンサーが複数の副画素の表示領域の外側に位置する。複数の走査線および複数の第２データ線が交差するとともに、複数のフォトセンサーに電気接続される。
ここに具体的かつ広範に記述されるように、この発明は、複数の走査線と、複数の第１データ線と、複数の副画素と、複数のフォトセンサーと、複数の第２データ線とを含むインタラクティブディスプレイパネルを提供する。複数の走査線および複数の第１データ線が交差して、複数の副画素領域を定義する。各副画素が副画素領域の１つに位置するとともに、表示領域を有し、かつ各副画素が複数の走査線の１つならびに複数の第１データ線の１つにそれぞれ電気接続される。複数のフォトセンサーが複数の副画素の表示領域の外側に位置し、そのうち、複数の走査線が行（row）方向に沿って拡張され、複数の第１データ線が行（row）方向に垂直な列（column）方向に沿って拡張され、複数の副画素が複数の副画素行中に配列され、複数のフォトセンサーが複数のフォトセンサー行中に配列され、少なくとも２つの隣接する副画素が画素を形成するとともに、複数の画素行および複数のフォトセンサー行が行方向に沿って交替に配列される。複数の走査線および複数の第２データ線が交差するとともに、複数のフォトセンサーに電気接続される。
フォトセンサーが複数の副画素の表示領域の外側に位置するので、この発明のインタラクティブディスプレイパネルの開口比がフォトセンサーにより重大な影響を受けるものではなく、この発明のインタラクティブディスプレイパネルのディスプレイ品質が良好である。
この発明の実施形態にかかるインタラクティブディスプレイパネルを示す概略的な平面図である。 この発明の別な実施形態にかかるインタラクティブディスプレイパネルを示す概略的な平面図である。 この発明の実施形態にかかるインタラクティブディスプレイパネルをI−I’線に沿って示す概略的な断面図である。 この発明の実施形態にかかるインタラクティブディスプレイパネルをI−I’線に沿って示す概略的な断面図である。 この発明の別な実施形態にかかるインタラクティブディスプレイパネルを示す概略的な断面図である。 この発明の別な実施形態にかかるインタラクティブディスプレイパネルを示す概略的な断面図である。 この発明の別な実施形態にかかるインタラクティブディスプレイパネルをII−II’線に沿って示す概略的な断面図である。 この発明の別な実施形態にかかるインタラクティブディスプレイパネルをII−II’線に沿って示す概略的な断面図である。 この発明の別な実施形態にかかるインタラクティブディスプレイパネルを示す概略的な断面図である。 この発明の別な実施形態にかかるインタラクティブディスプレイパネルを示す概略的な断面図である。 この発明の別な実施形態にかかるインタラクティブディスプレイパネルを示す概略的な平面図である。 この発明の更に別な実施形態にかかるインタラクティブディスプレイパネルを示す概略的な平面図である。 この発明の別な実施形態にかかるインタラクティブディスプレイパネルをIII−III’線に沿って示す概略的な断面図である。 この発明の別な実施形態にかかるインタラクティブディスプレイパネルをIII−III’線に沿って示す概略的な断面図である。 この発明の別な実施形態にかかるインタラクティブディスプレイパネルを示す概略的な断面図である。 この発明の別な実施形態にかかるインタラクティブディスプレイパネルを示す概略的な断面図である。
以下、この発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。
図１は、この発明の実施形態にかかるインタラクティブディスプレイパネルを示す概略的な平面図である。図１において、この実施形態のインタラクティブディスプレイパネル３００は、複数の走査線３１０と、複数の第１データ線３２０と、複数の副画素３３０と、複数のフォトセンサー３４０と、複数の第２データ線３６０とを含む。複数の走査線３１０および複数の第１データ線３２０が交差して複数の副画素領域Ｒを定義する。各副画素３３０が副画素領域Ｒの１つ中に位置するとともに、表示領域Ｄを有し、各副画素３３０が複数の走査線３１０の１つおよび複数の第１データ線３２０の１つにそれぞれ電気接続される。複数のフォトセンサー３４０が複数の副画素３３０の表示領域Ｄの外側に位置する。複数の走査線３１０および複数の第２データ線３６０が交差するとともに、複数のフォトセンサー３４０に電気接続される。例えば、この実施形態のインタラクティブディスプレイパネル３００がインセル型ＬＣＤタッチパネル、即ち、副画素３３０が液晶ディスプレイ副画素である。
この実施形態のインタラクティブディスプレイパネル３００中、ストライプ型に配列された赤副画素と緑副画素と青副画素とを含む副画素３３０が図示されている。デルタ配列または蜂の巣（ハニカム）配列、モザイク配列またはチェカーボード配列（R-G-B-W）のような副画素３３０の別な配列もまたこの応用に適用される。
図１において、この実施形態中、複数の副画素３３０が複数の副画素列（columns）Ｃ１中に配列されるとともに、複数のフォトセンサー３４０が複数のフォトセンサー列Ｃ２中に配列される。少なくとも２つ（図示は３つ）の隣接した副画素列Ｃ１が画素列Ｃ３を形成する。複数の画素列Ｃ３および複数のフォトセンサー列Ｃ２が行（row）方向Ａに沿って交替に配列される。言い換えれば、複数の副画素３３０の数量が複数のフォトセンサー３４０の数量よりも大きい。
図１中のフォトセンサー３４０は、スイッチトランジスター３４２およびフォトトランジスター３４４を含む。スイッチトランジスター３４２がゲート電極Ｇ３とドレイン電極Ｄ３とソース電極Ｓ３とを有し、ゲート電極Ｇ３が複数の走査線３１０の１つに電気接続され、ドレイン電極Ｄ３がフォトトランジスター３４４に電気接続され、ソース電極Ｓ３が複数の第２データ線３６０の１つに電気接続され、フォトトランジスター３４４がゲート電極Ｇ４とドレイン電極Ｄ４とソース電極Ｓ４とを有し、ゲート電極Ｇ４がドレイン電極Ｄ４に電気接続され、ソース電極Ｓ４がスイッチトランジスター３４２のドレイン電極Ｄ３に電気接続されるとともに、ドレイン電極Ｄ４が参考電圧に連結される。
図２は、この発明の別な実施形態にかかるインタラクティブディスプレイパネルを示す概略的な平面図である。図２において、インタラクティブディスプレイパネル４００は、複数の走査線４１０と、複数の第１データ線４２０と、複数の副画素４３０と、複数のフォトセンサー４４０と、複数の第２データ線４６０とを含む。複数の副画素４３０の数量は、複数のフォトセンサー４４０の数量に等しい。複数のフォトセンサーの数量は、この応用に限定されないとともに、同業者は、実際の設計必要条件に従って複数のフォトセンサーの数量を変更することができる。
図２中のフォトセンサー４４０は、スイッチトランジスター４４２およびフォトトランジスター４４４を含む。スイッチトランジスター４４２がゲート電極Ｇ５とドレイン電極Ｄ５とソース電極Ｓ５とを有し、ゲート電極Ｇ５が複数の走査線４１０の１つに電気接続され、ソース電極Ｓ５がフォトトランジスター４４４に電気接続され、ドレイン電極Ｄ５が参考電圧に連結され、フォトトランジスター４４４がゲート電極Ｇ６とドレイン電極Ｄ６とソース電極Ｓ６とを有し、ゲート電極Ｇ６がドレイン電極Ｄ６に電気接続され、ドレイン電極Ｄ６がスイッチトランジスター４４２のソース電極Ｓ５に電気接続されるとともに、ソース電極Ｓ６が複数の第２データ線４６０の１つに電気接続される。
図３Ａと図３Ｂとは、この発明の実施形態にかかるインタラクティブディスプレイパネルをI−I’線に沿って示す概略的な断面図である。図１と図３Ａにおいて、この実施形態のインセル型ＬＣＤタッチパネル中、第１基板ＳＵＢ１と、第１基板ＳＵＢ１上方に配置された第２基板ＳＵＢ２と、第１基板ＳＵＢ１および第２基板ＳＵＢ２間に充填された液晶層ＬＣとが液晶表示セルを構成する。具体的には、複数の走査線３１０と複数の第１データ線３２０と複数の副画素３３０と複数のフォトセンサー３４０と複数の第２データ線３６０とが第１基板ＳＵＢ１上に配置される。言い換えれば、複数の走査線３１０と複数の第１データ線３２０と複数の副画素３３０と複数のフォトセンサー３４０と複数の第２データ線３６０とを有する第１基板ＳＵＢ１は、薄膜トランジスターアレイ（ＴＦＴ array）基板または別なタイプの能動デバイスを有するアレイ基板である。
上記したＴＦＴアレイを一例として挙げると、第１基板ＳＵＢ１上に配置された複数の各副画素３３０は、画素トランジスター３３０ａと画素電極３３０ｂとを含む。画素トランジスター３３０ａが複数の走査線３１０の１つに電気接続されたゲート電極Ｇ１と複数の第１データ線３２０の１つに電気接続されたソース電極Ｓ１とドレイン電極Ｄ１とを有する。画素電極３３０ｂが画素トランジスター３３０ａのドレイン電極Ｄ１に電気接続されるとともに、各画素電極３３０ｂの位置が表示領域Ｄの１つに対応する。
この実施形態中、各フォトセンサー３４０は、フォトダイオードである。この発明の好ましい実施形態中、各フォトセンサー３４０が複数の第２データ線３６０の１つおよび複数の走査線３１０の１つに電気接続されるフォトトランジスターである。フォトトランジスターの製造プロセスおよび構造が、ＴＦＴアレイ中の画素トランジスター３３０ａのプロセスおよび構造と類似するとともに互換性があるので、製造コストを減少させることができる。
また、第２基板ＳＵＢ２がその上に遮光層ＢＭと複数のカラーフィルターＣＦとを有するカラーフィルター基板である。遮光層ＢＭが第２基板ＳＵＢ２上に配置される。遮光層ＢＭが複数の表示領域Ｄに対応する第１開口ＡＰ１およびフォトセンサー３４０に対応する複数の第２開口ＡＰ２を有する。複数のカラーフィルターＣＦが複数の第１開口ＡＰ１中に配置される。この発明の好ましい実施形態中、遮光層ＢＭが複数の第１開口ＡＰ１および複数の第２開口ＡＰ２を有するブラックマトリックスであり、そのうち、ブラックマトリックスが金属、遮光樹脂またはその組み合わせから製造される。この発明の別の実施形態中、遮光層ＢＭが少なくとも２つのカラーフィルターを積み重ねることにより形成される積み重ね層である。
注意すべきことは、第１基板ＳＵＢ１上の素子を明確に図示するために、遮光層ＢＭおよび第２基板ＳＵＢ２上に配置される複数のカラーフィルターＣＦが図１中に完全には示されていないことである。図１中、遮光層ＢＭおよびカラーフィルターＣＦの左部分は省略されている。
図３Ｂにおいて、インタラクティブディスプレイパネル３００は、さらに第２開口ＡＰ２に対応する複数のレンズ３７０を含む。レンズ３７０は、光学スタイラスから発射される光線ビームを集光するために大きな助けとなる。従って、フォトセンサー３４０の感度を向上させる。
図４Ａと図４Ｂとは、この発明の別な実施形態にかかるインタラクティブディスプレイパネルを示す概略的な断面図である。図４Ａと図４Ｂとにおいて、インタラクティブディスプレイパネル３００’は、この実施形態においてカラーフィルターオンアレイ（color filter on array = COA）技術が採用されたので、遮光層ＢＭおよび複数のカラーフィルターＣＦの位置が変更されたことを除いて、図３Ａおよび図３Ｂに示されたインタラクティブディスプレイパネル３００に類似している。具体的には、遮光層ＢＭおよび複数のカラーフィルターＣＦが全て第１基板ＳＵＢ１上に配置されている。この実施形態中、遮光層ＢＭがＴＦＴアレイ上に配置され、第１開口ＡＰ１およびフォトセンサー３４０の整列（alignment）がより精密にできる。
図５Ａと図５Ｂとは、この発明の別な実施形態にかかるインタラクティブディスプレイパネルをII−II’線に沿って示す概略的な断面図である。図２と図５Ａとにおいて、この実施形態のインセル型ＬＣＤタッチパネル中、第１基板ＳＵＢ１と、第１基板ＳＵＢ１上方に配置された第２基板ＳＵＢ２と、第１基板ＳＵＢ１および第２基板ＳＵＢ２間に充填された液晶層ＬＣが液晶表示セルを形成する。具体的には、複数の走査線４１０と複数の第１データ線４２０と複数の副画素４３０と複数のフォトセンサー４４０と複数の第２データ線４６０とが第１基板ＳＵＢ１上に配置される。言い換えれば、複数の走査線４１０と複数の第１データ線４２０と複数の副画素４３０と複数のフォトセンサー４４０と複数の第２データ線４６０とを有する第１基板ＳＵＢ１が薄膜トランジスターアレイ（ＴＦＴアレイ）基板または別なタイプの能動デバイスを有するアレイ基板となる。
上記したＴＦＴアレイを一例に挙げれば、第１基板ＳＵＢ１上に配置された複数の副画素４３０がそれぞれ画素トランジスター４３０ａおよび画素電極４３０ｂを含む。画素トランジスター４３０ａが複数の走査線４１０の１つに電気接続されたゲート電極Ｇ１と、複数の第１データ線４２０の１つに電気接続されたソース電極Ｓ１と、ドレイン電極Ｄ１とを有する。画素電極４３０ｂが画素トランジスター４３０ａのドレイン電極Ｄ１に電気接続されるとともに、各画素電極４３０ｂの位置が表示領域Ｄの１つに対応する。
この実施形態中、各フォトセンサー４４０がフォトダイオードである。この発明の好ましい実施形態中、各フォトセンサー４４０が複数の第２データ線４６０の１つ及び複数の走査線４１０の１つに電気接続するフォトトランジスターである。フォトトランジスターの製造プロセスおよび構造が、ＴＦＴアレイ中の画素トランジスター４３０ａのプロセスおよび構造と類似するとともに互換性があるために、製造コストを減少することができる。
また、第２基板ＳＵＢ２がその上に遮光層ＢＭおよび複数のカラーフィルターＣＦを有するカラーフィルター基板である。遮光層ＢＭが第２基板ＳＵＢ２上に配置される。遮光層ＢＭが複数の表示領域Ｄに対応する複数の第１開口ＡＰ１およびフォトセンサー４４０に対応する複数の第２開口ＡＰ２を有する。複数のカラーフィルターＣＦが複数の第１開口ＡＰ１中に配置される。この発明の好ましい実施形態中、遮光層ＢＭが複数の第１開口ＡＰ１および複数の第２開口ＡＰ２を有するブラックマトリックスであり、そのうち、ブラックマトリックスが金属、遮光樹脂またはその組み合わせから製造される。この発明の別の実施形態中、遮光層ＢＭが少なくとも２つのカラーフィルターを積み重ねることにより形成される積み重ね層である。
注意すべきことは、第１基板ＳＵＢ１上の素子を明確に図示するために、遮光層ＢＭおよび第２基板ＳＵＢ２上に配置される複数のカラーフィルターＣＦが図２中に完全には示されていないことである。図２中、遮光層ＢＭおよびカラーフィルターＣＦの左部分は省略されている。
図５Ｂにおいて、インタラクティブディスプレイパネル４００は、更に第２開口ＡＰ２に対応する複数のレンズ４７０を含む。レンズ４７０は、光学スタイラスから発射される光線ビームを集光するために大きな助けとなる。従って、フォトセンサー４４０の感度を向上させる。
図６Ａおよび図６Ｂは、この発明の別な実施形態にかかるインタラクティブディスプレイパネルを示す概略的な断面図である。図６Ａと図６Ｂとにおいて、インタラクティブディスプレイパネル４００’は、この実施形態においてカラーフィルターオンアレイ（color filter on array = COA）技術が採用されたので、遮光層ＢＭおよび複数のカラーフィルターＣＦの位置が変更されたことを除いて、図５Ａおよび図５Ｂに示されたインタラクティブディスプレイパネル４００に類似している。具体的には、遮光層ＢＭおよび複数のカラーフィルターＣＦが全て第１基板ＳＵＢ１上に配置されている。この実施形態中、遮光層ＢＭがＴＦＴアレイに被さって配置され、第１開口ＡＰ１およびフォトセンサー４４０の整列（alignment）がより精密にできる。
図７Ａは、この発明の別な実施形態にかかるインタラクティブディスプレイパネルを示す概略的な平面図である。図７Ａにおいて、この実施形態のインタラクティブディスプレイパネル１００は、複数の走査線１１０と複数の第１データ線１２０と複数の副画素１３０と複数のフォトセンサー１４０と複数の第２データ線１６０とを含む。複数の走査線１１０と複数の第１データ線１２０とが交差して複数の副画素領域Ｒを定義する。各副画素１３０が副画素領域Ｒの１つ中に位置するとともに、表示領域Ｄを有し、かつ、各副画素１３０が複数の走査線１１０の１つおよび複数の第１データ線１２０の１つにそれぞれ電気接続される。複数のフォトセンサー１４０が複数の副画素１３０の表示領域Ｄの外側に位置する。複数の走査線１１０と複数の第２データ線１６０とが交差し且つ複数のフォトセンサー１４０に電気接続される。一例として、この実施形態のインタラクティブディスプレイパネル１００は、インセル型ＬＣＤタッチパネル、即ち、副画素１３０が液晶表示副画素である。
図７Ａ中のフォトセンサー１４０はゲート電極Ｇ２とドレイン電極Ｄ２と、複数の第２データ線１６０の１つに電気接続されたソース電極Ｓ２とを有するフォトトランジスターであり、ゲート電極Ｇ２とドレイン電極Ｄ２は複数の走査線１１０の１つに電気接続される。
この実施形態のインタラクティブディスプレイパネル１００中、ストライプ型に配列された赤副画素と緑副画素と青副画素とを含む副画素１３０が図示されている。デルタ配列または蜂の巣（ハニカム）配列、モザイク配列またはチェカーボード配列（R-G-B-W）のような副画素１３０の別な配列もまたこの応用に適用される。
図７Ａにおいて、この実施形態中、複数の副画素１３０が複数の副画素列（columns）Ｃ１中に配列されるとともに、複数のフォトセンサー１４０が副画素列Ｃ２中に配列される。少なくとも２つ（図示は３つ）の隣接した副画素列Ｃ１が画素列Ｃ３を形成する。複数の画素列Ｃ３および複数のフォトセンサー列Ｃ２が行（row）方向Ａに沿って交替に配列される。言い換えれば、複数の副画素１３０の数量が複数のフォトセンサー１４０の数量よりも大きい。
図７Ｂは、この発明の更に別な実施形態にかかるインタラクティブディスプレイパネルを示す概略的な平面図である。図７Ｂ中、インタラクティブディスプレイパネル２００が複数の走査線２１０と複数の第１データ線２２０と複数の副画素２３０と複数のフォトセンサー２４０と複数の第２データ線２６０とを含む。複数の副画素２３０の数量が複数のフォトセンサー２４０の数量に等しい。なお、複数のフォトセンサーの数量はこの発明に限定されないとともに、当業者が実際の設計必要性に従って複数のフォトセンサーの数量を変更することができる。
図７Ｂ中のフォトセンサー２４０がゲート電極Ｇ７とドレイン電極Ｄ７と複数の第２データ線２６０の１つに電気接続されたソース電極Ｓ７を有するとともに、ゲート電極Ｇ７およびドレイン電極Ｄ７が複数の走査線２１０の１つに電気接続される。
図８Ａと図８Ｂとは、この発明の別な実施形態にかかるインタラクティブディスプレイパネルを図７ＡのIII−III’線に沿って示す概略的な断面図である。図７Ａと図８Ａとにおいて、この実施形態のインセル型ＬＣＤタッチパネル中、第１基板ＳＵＢ１と、第１基板ＳＵＢ１上方に配置された第２基板ＳＵＢ２と、第１基板ＳＵＢ１および第２基板ＳＵＢ２間に充填された液晶層ＬＣとが液晶表示セルを構成する。具体的には、複数の走査線１１０と複数の第１データ線１２０と複数の副画素１３０と複数のフォトセンサー１４０と複数の第２データ線１６０とが第１基板ＳＵＢ１上に配置される。言い換えれば、複数の走査線１１０と複数の第１データ線１２０と複数の副画素１３０と複数のフォトセンサー１４０と複数の第２データ線１６０とを有する第１基板ＳＵＢ１が薄膜トランジスターアレイ（ＴＦＴアレイ）基板または別なタイプの能動デバイスを有するアレイ基板である。
上記したＴＦＴアレイを一例に挙げれば、第１基板ＳＵＢ１上に配置された複数の副画素１３０がそれぞれ画素トランジスター１３０ａおよび画素電極１３０ｂを含む。画素トランジスター１３０ａが複数の走査線１１０の１つに電気接続されたゲート電極Ｇ１と、複数の第１データ線１２０の１つに電気接続されたソース電極Ｓ１と、ドレイン電極Ｄ１とを有する。画素電極１３０ｂが画素トランジスター１３０ａのドレイン電極Ｄ１に電気接続されるとともに、各画素電極１３０ｂの位置が表示領域Ｄの１つに対応する。
この実施形態中、各フォトセンサー１４０がフォトダイオードである。この発明の好ましい実施形態中、各フォトセンサー１４０がゲート電極Ｇ２とソース電極Ｓ２と複数の第２データ線１６０の１つに電気接続されたドレイン電極Ｄ２とを有するフォトトランジスターであり、ゲート電極Ｇ２とソース電極Ｓ２とが複数の走査線１１０の１つに同時に電気接続される。フォトトランジスターがオンとなった時、ゲート電極Ｇ２とソース電極Ｓ２とが電気接続されているのでフォトトランジスターがフォトダイオードに類似した機能を有する。フォトトランジスターの製造プロセスおよび構造が、ＴＦＴアレイ中の画素トランジスター１３０ａのプロセスおよび構造と類似するとともに互換性を有するので、製造コストを減少させることができる。
また、第２基板ＳＵＢ２が遮光層ＢＭおよびその上に複数のカラーフィルターＣＦを有するカラーフィルター基板である。遮光層ＢＭが第２基板ＳＵＢ２上に配置される。遮光層ＢＭが複数の表示領域Ｄに対応する第１開口ＡＰ１とフォトセンサー１４０に対応する第２開口ＡＰ２とを有する。複数のカラーフィルターＣＦが複数の第１開口ＡＰ１中に配置される。この発明の好ましい実施形態中、遮光層ＢＭが複数の第１開口ＡＰ１および複数の第２開口ＡＰ２を有するブラックマトリックスであり、そのうち、ブラックマトリックスが金属、遮光性樹脂またはその組み合わせから製造される。この発明の別な実施形態中、遮光層ＢＭが少なくとも２つのカラーフィルターを積み重ねることにより形成される積み重ね層である。
注意すべきことは、第１基板ＳＵＢ１上の素子を明確に図示するために、遮光層ＢＭおよび第２基板ＳＵＢ２上に配置される複数のカラーフィルターＣＦが図７中に完全には示されていないことである。図７中、遮光層ＢＭおよびカラーフィルターＣＦの左部分は省略されている。
図８Ｂにおいて、インタラクティブディスプレイパネル１００は、さらに第２開口ＡＰ２に対応する複数のレンズ１７０を含む。レンズ１７０は、光学スタイラスから発射される光線ビームを集光するために大きな助けとなる。従って、フォトセンサー３４０の感度を向上させる。
図９Ａと図９Ｂとは、この発明の別な実施形態にかかるインタラクティブディスプレイパネルを示す概略的な断面図である。図９Ａと図９Ｂとにおいて、インターラクティブディスプレイ１００’は、この実施形態においてカラーフィルターオンアレイ（color filter on array = COA）技術が採用されたので、遮光層ＢＭおよび複数のカラーフィルターＣＦの位置が変更されたことを除いて、図８Ａおよび図８Ｂに示されたインタラクティブディスプレイパネル１００に類似している。具体的には、遮光層ＢＭおよび複数のカラーフィルターＣＦが全て第１基板ＳＵＢ１上に配置されている。この実施形態中、遮光層ＢＭがＴＦＴアレイ上に配置され、第１開口ＡＰ１およびフォトセンサー１４０の整列（alignment）がより精密にできる。
フォトセンサーのタイプは、この発明に限定されるものではない。幾つかの実施形態中、図７中のフォトセンサー１４０のタイプは、図１および図２に応用でき、図１中のフォトセンサー３４０のタイプは、図７および図２に適応でき、図２中のフォトセンサー４４０のタイプは、図７および図１に適用できる。
複数の副画素の表示領域がフォトセンサーによって占有されるものでなく、この発明のインタラクティブディスプレイパネルの開口比がフォトセンサーにより重大な影響をうけるものではない。従って、この発明のインタラクティブディスプレイパネルの表示品質が良好である。さらに、上記実施形態中に列挙した第１データ線および第２データ線が同一材料により薄膜堆積とフォトリソグラフィーとエッチングとの同一プロセス中で形成することができる。そして、フォトセンサーおよび画素トランジスターもまた同一プロセス中で形成できる。従って、この発明は、薄膜液晶ディスプレイ（thin film transistor liquid crystal display = TFT-LCD）のような標準的なディスプレイ製造と比較して、入力機能を達成するために追加的なプロセスを必要としない。
上記した実施形態中、どのタイプのトランジスターも説明のために底面ゲート薄膜トランジスターとなっているが、この発明を制限するものではない。当業者であればＴＦＴ中のソース電極およびドレイン電極と交換可能であることを正しく認識すべきである。
以上のように、この発明を実施形態により開示したが、もとより、この発明を限定するためのものではなく、当業者であれば容易に理解できるように、この発明の技術思想の範囲内において、適当な変更ならびに修正が当然なされうるものであるから、その特許権保護の範囲は、特許請求の範囲および、それと均等な領域を基準として定めなければならない。
フォトセンサーが複数の副画素の表示領域の外側に位置するので、この発明のインタラクティブディスプレイパネルの開口比がフォトセンサーにより重大な影響を受けるものではなく、この発明のインタラクティブディスプレイパネルのディスプレイ品質が良好である。また、この発明は、パーソナルデジタルアシスタンツ、モバイルフォン、パーソナルコンピューター、タブレットPCなどのようなデバイスに適用されるインタラクティブディスプレイパネルを提供する。
１００，１００’，２００，３００，３００’，４００，４００’ インタラクティブディスプレイパネル
１１０，２１０，３１０，４１０ 走査線
１２０，２２０，３２０，４２０ 第１データ線
１３０，２３０，３３０，４３０ 副画素
１３０ａ，２３０ａ，３３０ａ，４３０ａ 画素トランジスター
１３０ｂ，２３０ｂ，３３０ｂ，４３０ｂ 画素電極
１４０，２４０，３４０，４４０ フォトセンサー
１６０，２６０，３６０，４６０ 第２データ線
１７０，３７０ レンズ
３４２，４４２ スイッチトランジスター
３４４，４４４ フォトトランジスター
Ａ 行方向
ＡＰ１ 第１開口
ＡＰ２ 第２開口
ＢＭ 遮光層（ブラックマトリックス）
Ｃ１ 副画素列
Ｃ２ フォトセンサー列
Ｃ３ 画素列
ＣＦ カラーフィルター
Ｄ 表示領域
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６，Ｄ７ ドレイン電極
Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４，Ｇ５，Ｇ６，Ｇ７ ゲート電極
ＬＣ 液晶層
Ｒ 副画素領域
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６，Ｓ７ ソース電極
ＳＵＢ１ 第１基板
ＳＵＢ２ 第２基板

Claims (15)

  1. 複数の走査線と、
    複数の第１データ線であり、第１副画素領域を定義するために隣接する前記走査線および隣接する前記第１データ線が交差する、複数の第１データ線と、
    前記した各第１副画素領域の１つにそれぞれ位置するとともに、複数の前記走査線の１つおよび複数の前記第１データ線の１つにそれぞれ電気接続される、複数の副画素とを含み、そのうち、
    前記複数の第１データ線に平行な複数の第２データ線であり、第２副画素領域を定義するために２つの隣接する前記走査線および２つの隣接する前記第１データ線および第２データ線が交差する、複数の第２データ線と、
    それぞれが前記第２副画素領域の１つに位置するとともに、前記複数の走査線の１つ及び前記複数の第２データ線の１つとそれぞれ電気接続される、複数のフォトセンサーと、
    を備えることを特徴とするインタラクティブディスプレイパネル。
  2. 前記副画素領域が、表示領域を備える請求項１記載のインタラクティブディスプレイパネル。
  3. さらに、
    第１基板と、
    前記第１基板上方に配置される第２基板と、
    前記第１基板および前記第２基板間に充填される液晶層と
    を備え、そのうち、複数の前記走査線、複数の前記第１データ線、複数の前記副画素、複数の前記フォトセンサーおよび複数の前記第２データ線が前記第１基板上に配置される請求項２記載のインタラクティブディスプレイパネル。
  4. さらに、
    前記第２基板上に配置され、複数の前記表示領域に対応する複数の第１開口および複数の前記フォトセンサーに対応する複数の第２開口を有する、遮光層と、
    複数の前記第１開口中に配置される複数のカラーフィルターと、
    を備える請求項３記載のインタラクティブディスプレイパネル。
  5. さらに、
    前記第１基板上に配置され、前記複数の表示領域に対応する複数の第１開口および前記複数のフォトセンサーに対応する複数の第２開口を有する、遮光層と、
    前記複数の第１開口中に配置された複数のカラーフィルターと、
    を備える請求項３記載のインタラクティブディスプレイパネル。
  6. さらに、
    前記複数の第２開口に対応する複数のレンズを備える請求項４または５記載のインタラクティブディスプレイパネル。
  7. 前記遮光層が、前記複数の第１開口および前記複数の第２開口を有するブラックマトリックスである請求項４または５記載のインタラクティブディスプレイパネル。
  8. 前記複数の各副画素が、
    前記複数の走査線の１つに電気接続されたゲート電極、前記複数の第１データ線の１つに電気接続されたソース電極およびドレイン電極を有する画素トランジスターと、
    前記画素トランジスターの前記ドレイン電極に電気接続されるとともに、前記表示領域に対応する画素電極と、
    を備える請求項２記載のインタラクティブディスプレイパネル。
  9. 前記フォトセンサーが、スイッチトランジスターとフォトトランジスターとを備える請求項１記載のインタラクティブディスプレイパネル。
  10. 前記スイッチトランジスターが第１ゲート電極、第１ドレイン電極および第１ソース電極を有し、前記第１ゲート電極が複数の前記走査線の１つに電気接続され、前記第１ドレイン電極が前記フォトトランジスターに電気接続され、前記第１ソース電極が複数の前記第２データ線の１つに電気接続され、前記フォトトランジスターが第２ゲート電極、第２ドレイン電極および第２ソース電極を有し、前記第２ゲート電極が前記第２ドレイン電極に電気接続され、前記第２ソース電極が前記スイッチトランジスターの前記第１ドレイン電極に電気接続され、前記第２ドレイン電極が参考電圧に連結される請求項９記載のインタラクティブディスプレイパネル。
  11. 前記スイッチトランジスターが第１ゲート電極、第１ドレイン電極および第１ソース電極を有し、前記第１ゲート電極が複数の前記走査線の１つに電気接続され、前記第１ソース電極が前記フォトトランジスターに電気接続され、前記第１ドレイン電極が参考電圧に連結され、前記フォトトランジスターが第２ゲート電極、第２ドレイン電極および第２ソース電極を有し、前記第２ゲート電極が前記第２ドレイン電極に電気接続され、前記第２ドレイン電極が前記スイッチトランジスターの前記第１ソース電極に電気接続され、前記第２ソース電極が複数の前記第２データ線の１つに電気接続される請求項９記載のインタラクティブディスプレイパネル。
  12. 前記フォトセンサーが、ゲート電極とドレイン電極と複数の前記第２データ線の１つに電気接続されたソース電極とを有するフォトトランジスターであり、前記前記ゲート電極および前記ドレイン電極が複数の前記走査線の１つに電気接続される請求項１記載のインタラクティブディスプレイパネル。
  13. 複数の前記走査線が行方向に沿って拡張されるとともに、複数の前記第１データ線が前記行方向に垂直な列方向に沿って拡張される請求項１記載のインタラクティブディスプレイパネル。
  14. 複数の前記副画素が複数の副画素列中に配列され、複数の前記フォトセンサーが複数のフォトセンサー列中に配列され、複数の前記副画素列および複数の前記フォトセンサー列が交替に前記行方向に沿って配列される請求項１３記載のインタラクティブディスプレイパネル。
  15. 前記第１データ線と前記第２データ線が同一プロセス中で形成される請求項１ないし１４のいずれか記載のインタラクティブディスプレイパネル。
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