JP5066335B2 - 感知素子を内蔵した表示装置 - Google Patents

Description

本発明は感知素子を内蔵した表示装置に関する。

表示装置のうちの代表的な液晶表示装置（LCD）は画素電極及び共通電極が備えられた二枚の表示板と、その間に入っている誘電率異方性を有する液晶層を含む。画素電極は行列形態で配列されており、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いて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る時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。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止するためにフレーム別に、行別に、または画素別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に指またはペンなどを接触して文字を書いたり絵を描き、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遂行させる装置のことを言う。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が画面に接触したかどうかの可否及び接触位置情報を知ることができる。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によって原価が上昇し、タッチスクリーンパネルを液晶表示板上に接着させる工程の追加によって収率が減少し、液晶表示板の輝度が低下して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で映像を表示する画素内部に内蔵する技術が開発されている。感知素子は使用者の指などが画面に加えた圧力及び/または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どうかの可否及び接触位置情報を知ることができる。

しかし、このような感知素子及びそのための配線が占める面積によって透過領域を定義する透過窓を大きくできないため液晶表示装置の透過率が低下する。また、このような感知素子の出力信号である感知信号を出力する配線は画素電極及び共通電極と寄生容量を形成するが、データ電圧及び共通電圧が変わることによって感知信号が影響を受けて歪曲されることがある。

したがって、本発明が解決しようとする技術的課題は、透過領域を大きくして透過率を高め、感知信号がデータ電圧及び共通電圧に影響を受けない感知素子を内蔵した表示装置を提供することにある。

このような技術的課題を構成するための本発明の一つの実施例による表示装置は、表示板と、前記表示板に形成されている複数の画素と、前記表示板に形成されている感知信号線と、前記表示板に形成されていて隣接した二つの前記画素の間に形成されており、外部光を受けて光量に基づいた光感知信号を生成して前記感知信号線に出力する光感知部とを含む。

前記画素は赤色、緑色及び青色画素を含み、前記光感知部は前記赤色画素と前記緑色画素との間、前記緑色画素と前記青色画素との間、または前記青色画素と前記赤色画素との間のうちのいずれか一つに配置することができる。
前記感知信号線は前記隣接した二つの画素の間に形成することができる。
前記光感知部は、上部に開口部が形成されて前記開口部を通じて前記外部光を受け、前記光感知信号を生成する感知素子、そして感知走査信号によって前記光感知信号を前記感知信号線に出力するスイッチング素子を含むことができる。

前記感知素子に入力電圧を伝達し、前記感知信号線上部に形成されて前記感知信号線を覆っている入力電圧線をさらに含むことができる。
前記入力電圧線は前記隣接した二つの画素の間に形成することができる。
前記入力電圧は直流電圧であっても良い。
前記スイッチング素子に連結されている感知走査線をさらに含み、隣接した二つの前記感知走査線を連結して前記光感知信号を重ねて出力することができる。

前記感知素子及び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ができる。
前記画素に連結されてデータ電圧を伝達するデータ線をさらに含み、前記光感知部に隣接した前記データ線は前記光感知部に沿って屈折されることができる。
二つの画素行に配置されている前記画素及び前記光感知部は前記二つの画素行の境界に対して対称であっても良い。

前記表示板に形成されていて、隣接した二つの前記画素の間に形成されており、使用者の接触によって共通電圧が印加されて前記共通電圧に基づいた接触感知信号を生成して前記感知信号線に出力する接触感知部をさらに含むことができる。
前記画素は赤色、緑色及び青色画素を含み、前記接触感知部は前記赤色画素と前記緑色画素との間、前記緑色画素と前記青色画素との間、そして前記青色画素と前記赤色画素との間のうちのいずれか一つに配置することができる。

接触感知部は、前記接触によって前記共通電圧を印加するスイッチ、前記スイッチからの前記共通電圧によって前記接触感知信号を生成する感知素子、そして感知走査信号によって前記接触感知信号を前記感知信号線に出力するスイッチング素子を含むことができる。
本発明の他の実施例による表示装置は、第１基板と、前記第１基板に対向する第２基板と、前記第２基板上に形成されている複数の映像走査線と、前記第２基板上に形成されていて前記映像走査線と交差する複数のデータ線と、前記映像走査線及び前記データ線に連結されている複数の第１薄膜トランジスタと、前記第１薄膜トランジスタに連結されている複数の画素電極と、前記第２基板上に形成されている複数の感知走査線と、前記第２基板上に形成されていて前記感知走査線と交差する複数の感知信号線と、前記感知主斜線及び前記感知信号線に連結されている複数の第２薄膜トランジスタとを含み、前記感知信号線及び前記第２薄膜トランジスタは隣接した二つの前記画素電極の間に形成されている。

前記第２基板上に形成されている複数の制御電圧線と、前記第２基板上に形成されていて複数の入力電圧線と、前記制御電圧線及び前記入力電圧線に連結されている複数の第３薄膜トランジスタとをさらに含み、前記入力電圧線及び前記第３薄膜トランジスタは隣接した二つの前記画素電極の間に形成することができる。
前記入力電圧線は前記感知信号線上部に配置されて前記感知信号線を覆うことができる。

前記入力電圧線は前記画素電極と同一物質からなることができる。
前記第２及び第３薄膜トランジスタに隣接している前記データ線は、前記第２及び第３薄膜トランジスタ並びに前記感知信号線に沿って屈折されることができる。
前記データ線は縦に隣接した二つの前記画素電極の境界に対して対称であっても良い。
前記隣接した二つの画素電極の模様は互いに異なることがある。

前記第１乃至第３薄膜トランジスタは非晶質シリコンまたは多結晶シリコンを含むことができる。
本発明の他の実施例による表示装置は、第１基板と、前記第１基板に対向する第２基板と、前記第２基板上に形成されている複数の画素電極と、前記第２基板上に形成されている感知信号線と、前記第１基板上に形成されている共通電極と前記第２基板上に形成されている感知電極といを含み、隣接した二つの前記画素電極の間に形成されていて、使用者の接触によって共通電圧に基づいた接触感知信号を生成して感知走査信号によって前記感知信号線に出力する接触感知部を含む。

前記共通電圧は前記共通電極に印加されており、前記接触によって前記共通電極と前記感知電極とが電気的に連結できる。
前記第１基板上に形成されていて、前記感知電極に向かって突出した突出部をさらに含み、前記共通電極は前記突出部上に形成することができる。
前記共通電極と前記感知電極の間の間隔は０．１〜１μｍであっても良い。

前記共通電極は１次共通電極と２次共通電極を含み、前記突出部は前記１次共通電極上に形成し、前記２次共通電極は前記突出部及び前記１次共通電極上に形成することができる。
前記１次共通電極の厚さは０．０５〜０．１μｍであり、前記２次共通電極の厚さは０．０５〜０．２μｍであっても良い。

陥没部を有し、前記感知電極及び前記画素電極下に形成されている有機絶縁膜をさらに含み、前記感知電極は前記陥没部上に形成されており、前記感知電極の高さは前記画素電極の高さより低くても良い。
前記有機絶縁膜は凹凸パターンを有し、前記陥没部と前記凹凸パターンは同一工程で形成することができる。

前記第１基板上に形成されていて、前記第１基板と前記第２基板の間隔を維持するスペーサをさらに含み、前記スペーサと前記突出部の高さは実質的に同一であっても良い。
前記第２基板上に形成されていて、前記接触感知部が配置されていない隣接した二つの画素電極の間に形成されており、外部光を受けて光量に基づいた光感知信号を生成して前記感知信号線に出力する光感知部をさらに含むことができる。

前記画素電極に連結されてデータ電圧を伝達するデータ線をさらに含み、前記接触感知部に隣接した前記データ線は前記接触感知部に沿って屈折されることができる。
前記データ線は縦に隣接した二つの前記画素電極の境界に対して対称であっても良い。
前記接触感知部は制御端子、入力端子及び出力端子を含む感知素子をさらに含み、前記入力端子は前記感知電極に連結できる。

前記接触感知部は前記感知素子の出力端子に連結されており、前記接触感知信号を出力するスイッチング素子をさらに含むことができる。

本発明によれば、感知部を画素の間の領域に配置することによって透過領域を大きくして透過率を高めることができる。
また、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共通電圧及びデータ電圧による影響を減らして感知信号の歪曲を減らすことができ、使用者の接触によって共通電圧を受け入れてこれによる感知信号を生成することにより接触有無を容易に判断することができる。

添付した図面を参照して本発明の実施例について本発明の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できるように詳細に説明する。
図面で多様な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た。明細書全体に渡って類似な部分については同一図面符号を付けた。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“直上”にある場合だけでなく、その中間に他の部分がある場合も含む。これに反し、ある部分が他の部分の“直上”にあるとする時には中間に他の部分がないことを意味する。

以下では本発明の実施例による感知素子を内蔵した表示装置について図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の一つの実施例による液晶表示装置のブロック図であり、図２は本発明の一つの実施例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は本発明の一つの実施例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４は本発明の一つの実施例による液晶表示装置の接触感知部に対する等価回路図である。

図１に示したように、本発明の一つの実施例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映像走査部４００、データ駆動部５００、感知走査部７００、感知信号処理部８００、データ駆動部５００に連結された階調電圧生成部５５０、そしてこれらを制御する信号制御部６００を含む。
液晶表示板組立体３００は等価回路で見る時、複数の信号線G₁-G_n、D₁-D_m、S₁-S_N、P₁-P_M、P_SG、P_SDと、これに連結されていてほぼ行列形態で配列された複数の画素及び感知部を含む。

信号線G₁-G_n、D₁-D_mは映像走査信号を伝達する複数の映像走査線G₁-G_nと映像データ信号を伝達するデータ線D₁-D_mを含む。映像走査線G₁-G_nはほぼ行方向に伸びていて互いにほとんど平行しており、データ線D₁-D_mはほぼ列方向に伸びていて互いにほとんど平行している。
信号線S₁-S_N、P₁-P_Mは感知走査信号を伝達する複数の感知走査線S₁-S_Nと感知信号を伝達する感知信号線P₁-P_Mを含む。感知走査線S₁-S_Nはほぼ行方向に伸びていて互いにほとんど平行しており、感知信号線P₁-P_Mはほぼ列方向に伸びていて互いにほとんど平行している。

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を含み、行または列方向に伸びている。
各画素は信号線G₁-G_n、D₁-D_mに連結されたスイッチング素子Qと、これに連結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を含む。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スイッチング素子Qは下部表示板１００に備えられており、三端子素子でその制御端子及び入力端子は各々映像走査線G₁-G_n及びデータ線D₁-D_mに連結されており、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に連結されている。
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の間の液晶層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に連結され、共通電極２７０は上部表示板２００の全面に形成されており、共通電圧V_com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に備えられる場合もあり、この時には二つの電極１９０、２７０のうちの少なくとも一つを線形または棒形に作ることができる。

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に備えられた別個の信号線（図示せず）と画素電極１９０が絶縁体を間に置いて重なってなり、この別個の信号線には共通電圧V_comなどの決められた電圧が印加される。しかし、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直上の前段映像走査線と重なってなることができる。

一方、色表示を実現するためには各画素が三原色のうちの一色を固有に表示したり（空間分割）、各画素が時間によって交互に三原色を表示（時間分割）してこれら三原色の空間的、時間的合計で所望の色相を認識させる。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、または青色の色フィルター２３０を備えていることを示している。図２とは異なって色フィルター２３０は下部表示板１００の画素電極１９０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の二枚の表示板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。
感知部は光感知部及び接触感知部を含む。
光感知部は図３に示したように信号線P_SG、P_SDに連結された光感知素子Q_P、信号線S₁-S_N、P₁-P_Mのうちの一部に連結されたスイッチング素子Q_S1とこれらに連結された感知信号キャパシタC_Pを含む。

光感知素子Q_Pは三端子素子であって、その制御端子及び入力端子は各々制御電圧線P_SGと入力電圧線P_SDに連結されており、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_S1に連結されている。光感知素子Q_Pの上部は開口部が形成されていてその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類を形成し、入力電圧線P_SDに印加された入力電圧V_SDによって光電類が感知信号キャパシタC_P及びスイッチング素子Q_S1方向に流れる。

感知信号キャパシタC_Pは光感知素子Q_Pと制御電圧線P_SGの間に連結されており、光感知素子Q_Pからの光電類による電荷を蓄積して所定電圧を維持する。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。
スイッチング素子Q_S1もやはり三端子素子であって、その制御端子、出力端子及び入力端子は各々感知走査線S₁-S_N、感知信号線P₁-P_Mのうちの一部及び光感知素子Q_Pに連結されている。スイッチング素子Q_S1は感知走査線S₁-S_Nにスイッチング素子Q_S1を導通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光感知素子Q_Pからの光電類を感知信号V_P1-V_PMとして当該感知信号線P₁-P_Mに出力する。

接触感知部は図４に示したように共通電圧V_comに連結されているスイッチSWT、スイッチSWTと信号線P_SGに連結された接触感知素子Q_T及び信号線S₁-S_N、P₁-P_Mのうちの一部に連結されたスイッチング素子Q_S2を含み、信号線S₁-S_N、P₁-P_Mが交差する部分のうちの光感知部が連結されていない部分に形成されている。
スイッチSWTは使用者の接触によって共通電圧V_comを接触感知素子Q_Tに伝達する。

接触感知素子Q_Tは三端子素子であって、その制御端子及び入力端子は各々制御電圧線P_SGとスイッチSWTに連結されており、出力端子はスイッチング素子Q_S2に連結されている。接触感知素子Q_TはスイッチSWTから伝達された共通電圧V_comによる感知電流を出力する。
スイッチング素子Q_S2もやはり三端子素子であって、その制御端子、出力端子及び入力端子は各々感知走査線S₁-S_N、感知信号線P₁-P_Mのうちの一部及び接触感知素子Q_Tに連結されている。スイッチング素子Q_S2は感知走査線S₁-S_Nにスイッチング素子Q_S2を導通させる電圧が印加されれば、接触感知素子Q_Tからの感知電流を接触感知信号V_P1-V_PMとして当該感知信号線P₁-P_Mに出力する。

ここで、スイッチング素子Q、Q_S1、Q_S2及び感知素子Q_P、Q_Tは非晶質シリコンまたは多結晶シリコン、薄膜トランジスタからなることができる。
感知部は液晶表示板組立体３００で一つのドット当り一つずつ配置され、隣接した二つの画素の間の領域（以下、感知領域と言う）に配置される。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、一つの色相を表示する単位となり、液晶表示装置の解像度を示す基本単位となる。

光感知部は液晶表示装置解像度の１/４の解像度を有する。一例として光感知部は奇数番目感知走査線と奇数番目感知信号線が交差する領域に配置できる。その結果、文字認識のように精密度の高い応用分野でもこのような光感知部を内蔵した液晶表示装置を利用することができる。もちろん光感知部の解像度は必要に応じてさらに高いか低い解像度を有することができる。

接触感知部は光感知部解像度以下の解像度を有する。一例として接触感知部は奇数番目感知走査線と偶数番目感知信号線が交差する領域に配置できる。
縦に隣接した二つの感知領域に光感知部を各々配置し、これら光感知部の二つの感知走査線を互いに連結することによって、これら光感知部の感知信号を同一な感知信号線に重ねて出力することができる。このように重なって加えられた感知信号によれば、各光感知部の特性偏差を減らすだけでなく、信号対雑音比も２倍になってより正確な感知信号を抽出することができる。この時、光感知部が縦に２つ配置されていても実際に感知信号は一つのみ出力されるので光感知部の解像度は感知信号によって決定される。接触感知部もこのように配置することができる。

一方、階調電圧生成部５５０は画素の透過率に関する二組の複数階調電圧を生成する。二組のうちの一組は共通電圧V_comに対して正の値を有し、他の一組は負の値を有する。
映像走査部４００は液晶表示板組立体３００の映像走査線G₁-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の組み合わせからなる映像走査信号を映像走査線G₁-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D₁-D_mに連結されて階調電圧生成部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S₁-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の組み合わせからなる感知走査信号を感知走査線S₁-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の感知信号線P₁-P_Mに連結されて感知信号線P₁-P_Mを通じて出力される感知信号V_P1-V_PMの入力を受けて増幅、フィルタリングなどの信号処理を行った後、アナログ-デジタル変換してデジタル感知信号DSNを出力する。
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、そして感知信号処理部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上に直接装着されたり、可撓性印刷回路膜 （図示せず）上に装着されてTCPの形態で液晶表示板組立体３００に付着することもできる。これとは異なって、映像走査部４００、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に集積されることもできる。またはデータ駆動部５００、感知信号処理部８００及び信号制御部６００などはワンチップ（one-chip）と言う一つの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さらに詳しく説明する。
信号制御部６００は外部のグラフィック制御機（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などを提供を受ける。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の動作条件に合わせて適切に処理し、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に出力し、データ制御信号CONT２と処理した映像信号DATはデータ駆動部５００に出力する。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に出力し、読取制御信号CONT４を感知信号処理部８００に出力する。

映像走査制御信号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とゲートオン電圧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含む。
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D₁-D_mに当該データ電圧を印加することを命令するロード信号LOAD、共通電圧V_com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”と言う）を反転させる反転信号RVS及びデータクロック信号HCLKなどを含む。

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によって一つの行の画素に対する映像データDATの入力を受け、階調電圧生成部５５０からの階調電圧のうちの各映像データ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D₁-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によってゲートオン電圧V_onを映像走査線G₁-G_nに印加してこの映像走査線G₁-G_nに連結されたスイッチング素子Qを導通させ、これによってデータ線D₁-D_mに印加されたデータ電圧が導通されたスイッチング素子Q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V_comの差は液晶キャパシタC_LCの充電電圧、つまり、画素電圧として現れる。液晶分子は画素電圧の大きさによってその配列を異ならせ、そのために液晶層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）によって光の透過率変化で現れる。
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、データ駆動部５００と映像走査部４００は次の行の画素に対して同一動作を繰り返す。このような方式で、１フレームの間に全ての映像走査線G₁-G_nに対して順次にゲートオン電圧V_onを印加して全ての画素にデータ電圧を印加する。１フレームが終われば、次のフレームが始まり、各画素に印加されるデータ電圧の極性が直前フレームにおける極性と反対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の特性によって一つのデータ線を通じて流れるデータ電圧の極性が変わったり（例:行反転、点反転）、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ある（例:列反転、点反転）。

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によってゲートオン電圧V_onを感知走査線S₁-S_Nに印加してこの感知走査線S₁-S_Nに連結されたスイッチング素子Q_S1、Q_S2を導通させ、これによって光感知部及び/または接触感知部からの感知信号V_P1-V_PMが導通されたスイッチング素子Q_S1、Q_S2を通じて当該感知信号線P₁-P_Mに印加される。

感知信号処理部８００は読取制御信号CONT４によって感知信号線P₁-P_Mに印加されている感知信号V_P1-V_PMを読み込む。感知信号処理部８００は読み込んだ感知信号V_P1-V_PMを増幅及びフィルタリングなどの信号処理を行った後、デジタル信号DSNに変換して外部装置に出力する。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有無及び接触位置を知って、これに基づいた映像信号を液晶表示装置に伝送する。

感知動作は上述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及び接触感知部の形成密度によって１水平周期または複数の水平周期ごとに行われる。また、一つの感知部に対する感知動作は毎フレームごとに必ず行われる必要はなく、必要に応じて複数のフレームごとに１回ずつ行われても良い。
以下では本発明の一つの実施例による光感知部を含む液晶表示装置の構造について図５乃至図８を参照して詳細に説明する。

図５は本発明の一つの実施例による光感知部を含む液晶表示装置の配置図の一例であり、図６、図７及び図８は各々図５の液晶表示装置をVI-VI´線、VII-VII´線及びVIII-VIII´線に沿って切断して示した断面図である。
本発明の一つの実施例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の間に入っている液晶層３からなる。

まず、薄膜トランジスタ表示板１００には、図５乃至図８に示すように絶縁基板１１０上に複数の映像走査線１２１、複数の維持電極線１３１、複数の感知走査線１２７、そして複数の制御電圧線１２９が形成されている。
走査線１２１、１２７及び制御電圧線１２９は主に横方向に伸びていて互いに分離されており、各々映像走査信号、感知走査信号及び制御電圧V_SGを伝達し、各々複数の制御端子電極１２４、１２８a、１２６aを含む。

維持電極線１３１は主に横方向に伸びていて、維持電極１３３を構成する複数の突出部を含む。維持電極線１３１には共通電極表示板２００の共通電極２７０に印加される共通電圧などの既に決定された電圧が印加される。
走査線１２１、１２７、維持電極線１３１及び制御電圧線１２９はアルミニウムとアルミニウム合金などアルミニウム系の金属、銀と銀合金など銀系の金属、銅と銅合金など銅系の金属、モリブデンとモリブデン合金などモリブデン系の金属、クロム、チタニウム、タンタルなどからなるのが好ましい。走査線１２１、１２７、維持電極線１３１及び制御電圧線１２９は物理的性質の異なる二つの膜、つまり、下部膜（図示せず）とその上の上部膜（図示せず）を含むことができる。上部膜は走査線１２１、１２７、維持電極線１３１及び制御電圧線１２９の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、アルミニウムやアルミニウム合金などアルミニウム系の金属からなる。これとは異なって、下部膜は他の物質、特にITO及びIZOとの接触特性に優れた物質、例えばモリブデン、モリブデン合金、クロムなどからなる。下部膜と上部膜の組み合わせの例としてはクロム/アルミニウム-ネオジム合金がある。

走査線１２１、１２７、維持電極線１３１及び制御電圧線１２９は単一膜構造を有したり三層以上を含むことができる。
また、走査線１２１、１２７、維持電極線１３１及び制御電圧線１２９は側面が基板１１０の表面に対して傾いており、その傾斜角は基板１１０の表面に対して約３０〜８０゜である。

走査線１２１、１２７、維持電極線１３１及び制御電圧線１２９上には窒化シリコンなどからなる絶縁膜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a-Siとも言う）などからなる複数の線形半導体１５１及び複数の島形半導体１５６a、１５８a、１５９が形成されている。線形半導体１５１は主に縦方向に伸びており、これから複数の突出部１５４が制御端子電極１２４に向かって伸びて出ており、これから複数の拡張部１５７が伸びている。また、線形半導体１５１は走査線１２１、１２７、維持電極線１３１及び制御電圧線１２９と会う地点付近で幅が広くなって走査線１２１、１２７、維持電極線１３１及び制御電圧線１２９の広い面積を覆っている。

半導体１５１、１５６a、１５８a、１５９の上部にはシリサイドまたはn型不純物が高濃度で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た複数の線形及び島形抵抗性接触部材１６１、１６２a、１６４a、１６５、１６６a、１６８aが形成されている。線形接触部材１６１は複数の突出部１６３を有しており、この突出部１６３と島形接触部材１６５は対をなして半導体１５１の突出部１５４上に位置する。また、島形接触部材１６２a、１６４a及び島形接触部材１６６a、１６８aも対をなして島形半導体１５６a、１５８a上に各々位置する。

半導体１５１、１５６a、１５８a、１５９と抵抗性接触部材１６１、１６２a、１６４a、１６５、１６６a、１６８aの側面もまた基板１１０の表面に対して傾いており、その傾斜角は３０〜８０゜である。
抵抗性接触部材１６１、１６２a、１６４a、１６５、１６６a、１６８a及び絶縁膜１４０上には複数のデータ線１７１、複数の感知信号線１７９、複数の出力端子電極１７４a、１７５及び複数の入力端子電極１７２a、１７６aが形成されている。

データ線１７１及び感知信号線１７９は主に縦方向に伸びて走査線１２１、１２７、維持電極線１３１及び制御電圧線１２９と交差し、各々データ電圧datavoltage及び感知信号を伝達する。
各出力端子電極１７５は一つの維持電極１３３と重なる拡張部１７７を含む。データ線１７１の各々は複数の突出部を含み、この突出部を含む縦部が出力端子電極１７５の一側端部の一部を囲む入力端子電極１７３をなす。一つの制御端子電極１２４、一つの入力端子電極１７３及び一つの出力端子電極１７５は半導体１５１の突出部１５４と共に一つの薄膜トランジスタTFTをなし、薄膜トランジスタのチャンネルは入力端子電極１７３と出力端子電極１７５の間の突出部１５４に形成される。この薄膜トランジスタがスイッチング素子Qとして機能する。

一対の入力端子電極１７２aと出力端子電極１７４aは互いに分離されており、制御端子電極１２６aに対して互いに反対側に位置する。一つの制御端子電極１２６a、一つの入力端子電極１７２a及び一つの出力端子電極１７４aは半導体１５６aと共に一つの薄膜トランジスタTFTをなし、薄膜トランジスタのチャンネルは入力端子電極１７２aと出力端子電極１７４aの間の半導体１５６aに形成される。この薄膜トランジスタは光感知素子Q_Pとして機能する。

出力端子電極１７４aと入力端子電極１７６aは互いに連結されている。各感知信号線１７９は複数の横部と複数の縦部を含み、感知信号線１７９の縦部のうちの一部が出力端子電極１７８aをなす。一対の入力端子電極１７６aと出力端子電極１７８aは互いに分離されており、制御端子電極１２８aに対して互いに反対側に位置する。一つの制御端子電極１２８a、一つの入力端子電極１７６a及び一つの出力端子電極１７８aは半導体１５８aと共に一つの薄膜トランジスタTFTをなし、薄膜トランジスタのチャンネルは入力端子電極１７６aと出力端子電極１７８aとの間の半導体１５８aに形成される。この薄膜トランジスタはスイッチング素子Q_S1として機能する。

データ線１７１、感知信号線１７９、出力端子電極１７４a、１７５及び入力端子電極１７２a、１７６aはクロムまたはモリブデン系の金属、タンタル及びチタニウムなど耐火性金属からなるのが好ましく、モリブデン、モリブデン合金、クロムなどの下部膜（図示せず）とその上に位置したアルミニウム系金属である上部膜（図示せず）からなる多層膜構造を有することができる。

データ線１７１、感知信号線１７９、出力端子電極１７４a、１７５及び入力端子電極１７２a、１７６aも走査線１２１、１２７、維持電極線１３１及び制御電圧線１２９と同様にその側面が約３０〜８０゜の角度で各々傾いている。
抵抗性接触部材１６１、１６２a、１６４a、１６５、１６６a、１６８aはその下部の半導体１５１、１５６a、１５８a、１５９とその上部のデータ線１７１、感知信号線１７９、出力端子電極１７４a、１７５及び入力端子電極１７２a、１７６aの間にのみ存在し、接触抵抗を下げる役割を果たす。線形半導体１５１は入力端子電極１７３と出力端子電極１７５との間をはじめとしてデータ線１７１及び出力端子電極１７５に覆われずに露出された部分を有しており、大部分の所では線形半導体１５１の幅がデータ線１７１の幅より狭いが、走査線１２１、１２７、維持電極線１３１及び制御電圧線１２９と会う部分で幅が広くなって走査線１２１、１２７、維持電極線１３１及び制御電圧線１２９とデータ線１７１の間の絶縁を強化する。

データ線１７１、感知信号線１７９、出力端子電極１７４a、１７５及び入力端子電極１７２a、１７６aと露出された半導体１５１部分の上には無機物質である窒化シリコンや酸化シリコンなどからなる保護膜１８０が形成されており、保護膜１８０上部には平坦化特性が優れていて感光性を有する有機物質からなる有機絶縁膜１８７が形成されている。この時、有機絶縁膜１８７の表面は凹凸パターンを有し、有機絶縁膜１８７上に形成される反射電極１９４に凹凸パターンを誘導して反射電極１９４の反射効率を極大化する。

保護膜１８０及び有機絶縁膜１８７には出力端子電極１７５の拡張部１７７及び入力端子電極１７２aを各々露出する接触孔１８５、１８８aが形成されている。接触孔１８５、１８８aは多角形または円形など多様な模様で作ることができる。接触孔１８５、１８８aの側壁は３０〜８５゜の角度で傾いていたり階段形である。
半導体１５６a上部の有機絶縁膜１８７は除去されて半導体１５６aが外部光をさらによく受けるようにする。

有機絶縁膜１８７上には複数の画素電極１９０及び複数の入力電圧線１９８aが形成されている。
画素電極１９０は透明電極１９２及び透明電極１９２上部に形成されている反射電極１９４を含む。透明電極１９２は透明な導電物質であるITOまたはIZOからなり、反射電極１９４は不透明で反射度を有するアルミニウムまたはアルミニウム合金、銀または銀合金などからなることができる。画素電極１９０はモリブデンまたはモリブデン合金、クロム、チタニウムまたはタンタルなどからなる接触補助層（図示せず）をさらに含むことができる。接触補助層は透明電極１９２と反射電極１９４の接触特性を確保し、透明電極１９２が反射電極１９４を酸化させないようにする役割を果たす。

一つの画素は大きく透過領域TAと反射領域RAに区分されるが、透過領域TA１９５は反射電極１９４が除去されている領域であり、反射領域RAは反射電極１９４が存在する領域である。透過領域TA、１９５には有機絶縁膜１８７が除去されていて透過領域TA、１９５のセル間隔と反射領域RAのセル間隔は互いに異なる。
画素電極１９０は接触孔１８５を通じて出力端子電極１７５の拡張部１７７と物理的・電気的に連結されて出力端子電極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は共通電極２７０と共に電場を生成することによって二つの間の液晶層３液晶分子を再配列させる。

また、前述したように画素電極１９０と共通電極２７０は液晶キャパシタC_LCを構成して薄膜トランジスタが導通された後にも印加された電圧を維持するが、電圧維持能力を強化するために液晶キャパシタC_LCと並列に連結されたストレージキャパシタC_STを置く。ストレージキャパシタC_STは出力端子電極１７５の拡張部１７７と維持電極１３３の重畳などで作られる。ストレージキャパシタC_STは画素電極１９０及びこれと隣接する映像走査線１２１の重畳などで作ることができ、この時、維持電極線１３１は省略することができる。

画素電極１９０は走査線１２１及び隣接するデータ線１７１と重なって開口率を高めているが、重ならないこともある。
画素電極１９０の材料として透明な導電性ポリマーなどを使用しても良く、反射型液晶表示装置の場合、不透明な反射性金属を使用しても良い。
入力電圧線１９８aは透明電極１９２及び反射電極１９４と各々同一物質からなる下部膜１９６a及び上部膜１９７aを含む。入力電圧線１９８aは画素電極１９０と同様に接触補助層（図示せず）をさらに含むことができ、単一膜からなることもできる。

入力電圧線１９８aは接触孔１８８aを通じて入力端子電極１７２aと物理的・電気的に連結されて入力端子電極１７２aに入力電圧VSDを伝達する。
入力電圧線１９８aは複数の横部と縦部を含み、感知信号線１７９の幅より広い幅を有し、感知信号線１７９全体を上部で覆っている。
緑色G及び青色B画素電極１９０は長方形で形成されるが、赤色R画素電極１９０は入力電圧線１９８aの横部及び短い縦部が占める領域に沿って一側角かどが切れた模様で形成されている。しかし、赤色R、緑色G及び青色B画素の透過領域TA及び反射領域RAの大きさは各々実質的に同一である。

このように本発明の一つの実施例によって感知部を画素の間の領域に配置することによって感知部を画素内部に形成する従来の液晶表示装置に比べて透過領域を大きくして透過率を高めることができる。従来の液晶表示装置の赤色R、緑色G及び青色B画素の銃面積と本実施例の赤色R、緑色G及び青色B画素及び感知部の全面積が同一である場合、本実施例の各画素の大きさは従来のそれに比べて減る。しかし、従来の液晶表示装置で透過領域を大きくすることができなかった最も大きい理由は感知信号線と入力電圧線が画素内で占める空間が大きいということであるので、本発明の一つの実施例によってこれらを画素外部に配置することによって透過領域を大きくすることができる。

一方、光感知部が青色B画素と赤色R画素の間にあると示したが、緑色G画素と青色B画素の間または赤色R画素と緑色G画素の間に配置することもできる。
薄膜トランジスタ表示板１００と対向する共通電極表示板２００には透明なガラスなどの絶縁物質からなる基板２１０上に黒色層という遮光部材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定義する。

一方、半導体１５６a上部には遮光部材２２０が除去されて半導体１５６aを外部光に露出させる開口部２２５が形成されている。
複数の色フィルター２３０が基板２１０と遮光部材２２０上に形成されており、遮光部材２２０が定義する開口領域内にほとんど入るように配置されている。隣接する二つのデータ線１７１の間に位置し、縦方向に配列された色フィルター２３０は互いに連結されて一つの帯を構成することができる。各色フィルター２３０は赤色、緑色及び青色など三原色のうちの一つを示すことができる。

色フィルター２３０及び遮光部材２２０上には有機物質などからなる蓋膜２５０が形成されて色フィルター２３０を保護して表面を平坦にする。
蓋膜２５０上にはITOまたはIZOなどの透明な導電物質からなっている共通電極２７０が形成されている。共通電極２７０は１次及び２次共通電極２７１、２７２二重膜からなることができる。

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。
図７及び図８に示すように直流電圧である入力電圧V_SDが印加される入力電圧線１９８aは感知信号線１７９の上部を覆っていて感知信号線１７９と共通電極２７０との間のカップリングと感知信号線１７９と画素電極１９０との間のカップリングをほとんど０に近く減らすことができる。したがって、感知信号線１７９は共通電圧V_comが振れてデータ電圧が変わってもこれによる影響を受けない。その結果、感知信号線１７９によって伝達される感知信号の歪曲も顕著に減る。また、入力電圧線１９８aには直流電圧が印加されているので入力電圧線１９８aと感知信号線１７９との間に寄生容量が存在しても、保存及び放出される電荷量の変化はない。したがって、入力電圧線１９８aによる感知信号の歪曲はない。

次に、本発明の他の実施例による光感知部を含む液晶表示装置について図９及び図１０を参照して詳細に説明する。本実施例では前記実施例と同一な部分については説明を省略し、差がある部分についてのみ説明する。
図９は本発明の他の実施例による液晶表示装置光感知部の拡大配置図であり、図１０は本発明の他の実施例による液晶表示装置の画素及び感知部配列に対する概略図の一例である。

図９に示したように感知部に隣接しているデータ線１７１aは前記実施例と異なって縦方向に直線に伸びておらず、屈折されている。データ線１７１aはスイッチング素子Q_S1及び光感知素子Q_Pの左側を通る第１縦部、これから屈折されて光感知素子Q_Pの下部分を通る横部、そしてこれから再び屈折されて感知信号線１７９に沿って平行に伸びている第２縦部を含む。このようにデータ線１７１aを形成すれば画素の大きさをより大きくすることができるので開口率をさらに高めることができる。

図１０に示したように二つの画素行に配置されている画素及び光感知部は二つの画素行の境界に対して対称構造である。一つの感知領域Sは感知信号線１７９及び入力電圧線１９８aが縦に長く伸びている幅の狭い部分と感知素子とスイッチング素子が形成されている幅の広い部分を含む。一つの感知領域Sの狭い部分は隣接した感知領域Sの狭い部分と連結され、一つの感知領域Sの広い部分は隣接した感知領域Sの広い部分と連結されている。一つの画素のデータ線１７１aの第１縦部は上のまたは下に隣接した画素のデータ線１７１aの第１縦部と連結され、第２縦部は上のまたは下に隣接した画素のデータ線１７１aの第２縦部と連結されている。このように二つの画素行の境界に対して線対称構造を有すれば、データ線１７１aが屈折される数爻が減ってデータ電圧の歪曲を減らすことができる。

以下、本発明の他の実施例による接触感知部を含む液晶表示装置の構造について図１１及び図１２を参照して詳細に説明する。
図１１は本発明の他の実施例による接触感知部を含む液晶表示装置の配置図の一例であり、図１２は図１１の液晶表示装置をXII-XII´線及びXII´-XII"線に沿って切断して示した断面図である。

本実施例による液晶表示装置は光感知部の代りに接触感知部を含んでいることを除けば図５に示した液晶表示装置と実質的に同一である。したがって、前述した画素部分についての説明を省略し、差がある部分についてのみ詳細に説明する。
本発明の他の実施例による液晶表示装置は薄膜トランジスタ表示板１００、共通電極表示板２００、そして二つの表示板１００、２００の間に入っている液晶層３を含む。

まず、薄膜トランジスタ表示板１００には、絶縁基板１１０上に複数の制御端子電極１２４、１２８b、１２６bを各々含む複数の映像走査線１２１、複数の感知走査線１２７、そして複数の制御電圧線１２９が形成されており、維持電極１３３を構成する複数の突出部を含む複数の維持電極線１３１が形成されている。そして走査線１２１、１２７、維持電極線１３１及び制御電圧線１２９上には絶縁膜１４０が形成されている。絶縁膜１４０上部には複数の突出部１５４を含む複数の線形半導体１５１及び複数の島形半導体１５６b、１５８b、１５９が形成されている。半導体１５１、１５６b、１５８b、１５９の上部には複数の線形及び島形抵抗性接触部材１６１、１６２b、１６４b、１６５、１６６b、１６８bが形成されている。線形接触部材１６１は複数の突出部１６３を有している。抵抗性接触部材１６１、１６２b、１６４b、１６５、１６６b、１６８b及び絶縁膜１４０上には複数のデータ線１７１、複数の感知信号線１７９、複数の出力端子電極１７４b、１７５及び複数の入力端子電極１７２b、１７６bが形成されている。

一対の入力端子電極１７２bと出力端子電極１７４bは互いに分離されており、制御端子電極１２６bに対して互いに反対側に位置する。一つの制御端子電極１２６b、一つの入力端子電極１７２b及び一つの出力端子電極１７４bは半導体１５６bと共に一つの薄膜トランジスタTFTを構成し、薄膜トランジスタのチャンネルは入力端子電極１７２bと出力端子電極１７４bとの間の半導体１５６bに形成される。この薄膜トランジスタは接触感知素子Q_Tとして機能する。

出力端子電極１７４bと入力端子電極１７６bは互いに連結されている。各感知信号線１７９は複数の横部と複数の縦部を含み、感知信号線１７９の縦部のうちの一部が出力端子電極１７８を構成する。一対の入力端子電極１７６bと出力端子電極１７８は互いに分離されており、制御端子電極１２８bに対して互いに反対側に位置する。一つの制御端子電極１２８b、一つの入力端子電極１７６b及び一つの出力端子電極１７８は半導体１５８bと共に一つの薄膜トランジスタTFTを構成し、薄膜トランジスタのチャンネルは入力端子電極１７６bと出力端子電極１７８との間の半導体１５８bに形成される。この薄膜トランジスタはスイッチング素子Q_S2として機能する。

データ線１７１、感知信号線１７９、出力端子電極１７４b、１７５及び入力端子電極１７２b、１７６bと露出された半導体１５１部分の上には保護膜１８０が形成されており、保護膜１８０上部には有機絶縁膜１８７が形成されている。
保護膜１８０及び有機絶縁膜１８７には出力端子電極１７５の拡張部１７７及び入力端子電極１７２bを各々露出する接触孔１８５、１８８bが形成されており、また、有機絶縁膜１８７には周辺高さより低い陥没部１９９が形成されている。陥没部１９９は有機絶縁膜１８７に凹凸パターンを形成する時に共に露光及び現像して形成したり、これと異なって別途のマスクを利用して形成することもできる。

有機絶縁膜１８７上には複数の画素電極１９０及び複数の感知電極１９８bが形成されている。
感知電極１９８bは透明電極１９２及び反射電極１９４と各々同一物質からなる下部膜１９６b及び上部膜１９７bを含む。感知電極１９８bは画素電極１９０と同様に接触補助層（図示せず）をさらに含むことができ、単一膜からなることもできる。

感知電極１９８bの一部は有機絶縁膜１８７の陥没部１９９上に形成されて周辺より低い高さを有し、共通電極表示板２００の突出部２４０上に置かれた共通電極２７０と共にスイッチSWTを構成する。
感知電極１９８bは接触孔１８８bを通じて入力端子電極１７２bと物理的・電気的に連結される。使用者の接触によってスイッチSWTが導通すれば、共通電極２７０からの共通電圧V_comが感知電極１９８bを通じて入力端子電極１７２bに入力電圧VSDとして伝達される。

緑色G及び青色B画素電極１９０は長方形で形成されるかが、赤色R画素電極１９０は感知電極１９８bの模様によって一側角か切れた模様で形成されている。しかし、赤色R、緑色G及び青色B画素の透過領域TA及び反射領域RAの大きさは各々実質的に同一である。
一方、接触感知部が青色B画素と赤色R画素との間にあると示したが、緑色G画素と青色B画素との間または赤色R画素と緑色G画素との間に配置しても良い。

共通電極表示板２００には絶縁基板２１０上に遮光部材２２０が形成されており、基板２１０と遮光部材２２０上に複数の色フィルター２３０が形成されており、色フィルター２３０及び遮光部材２２０上には蓋膜２５０が形成されている。
蓋膜２５０上にはITOまたはIZOなどの透明な導電物質からなっている１次共通電極２７１が形成されている。１次共通電極２７１の厚さは０．０５〜０．１μmの範囲が好ましい。

１次共通電極２７１上には有機物質などからなる複数の突出部２４０及び複数のスペーサ２４５が形成されており、１次共通電極２７１、突出部２４０及びスペーサ２４５上にはITOまたはIZOなどの透明な導電物質からなっている２次共通電極２７２が形成されている。２次共通電極２７２の厚さは０．０５〜０．２μmの範囲が好ましい。
共通電極２７０は１次及び２次共通電極２７１、２７２からなり、１次共通電極２７１は必要に応じて省略することができる。

突出部２４０は薄膜トランジスタ表示板１００の陥没部１９９が形成されている位置に対応して配置されている。使用者の接触によって突出部２４０が薄膜トランジスタ表示板１００で押さえられれば、突出部２４０上の２次共通電極２７２が陥没部１９９上の感知電極１９８bに接触されて共通電圧V_comが入力端子電極１７２bに伝達される。
一方、２次共通電極２７２と感知電極１９８bとの間には液晶物質層３の液晶分子を配向するための配向膜（図示せず）が形成されているが、実質的に共通電圧V_comが感知電極１９８bに伝達されるのに大きい影響は与えない。

スペーサ２４５は感知領域のうちの感知信号線１７９が縦に長く伸びている領域に配置されており、薄膜トランジスタ表示板１００の画素電極１９０が形成されていない領域に配置されている。スペーサ２４５は薄膜トランジスタ表示板１００と共通電極表示板２００を支持して二つの間の間隔を維持する。
突出部２４０及びスペーサ２４５は実質的に同一な高さで形成されている。突出部２４０及びスペーサ２４５は有機膜などを塗布及びパターニングすることによって所望の形状及び高さで形成することができる。

薄膜トランジスタ表示板１００と共通電極表示板２００は縁周に形成されていて、液晶物質を封じ込める密封材（図示せず）で結合され、スペーサ２４５によって支持されている。これと別途にビーズスペーサ（図１３a及び図１３b参照）３２０を備えてスペーサ２４５と共にこれらの間隔を維持することもできる。この時、ビーズスペーサ３２０は球形で不規則的に散布される。

結合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で陥没部１９９上の感知電極１９８bと突出部２４０上の２次共通電極２７２の間の距離tは０．１〜１μｍであるのが好ましい。陥没部１９９の高さは露光量に比べて比較的に偏差が少なく制御されるので距離tは安定的に制御できる。
以下では本発明の他の実施例による液晶表示装置の接触感知部の動作について図１３a及び図１３bを参照して詳細に説明する。

図１３a及び図１３bは本発明の他の実施例による液晶表示装置の接触感知部の動作を説明するための概略図である。
図１３aには何らの接触がない状態の本発明の他の実施例による液晶表示装置の断面が示されている。図１３aに示したように、薄膜トランジスタ表示板１００には絶縁基板１１０上に画素層１１５が形成されている。画素層１１５には画素及び感知部などが形成されており、画素層１１５上に接触感知素子Q_Tの感知電極１９８bが露出されている。

図１３bには使用者の指などが接触した状態の本発明の一つの実施例による液晶表示装置の断面が示されている。図１３bに示すように、共通電極表示板２００は接触による圧力で
押さえられてその接触点部位の突出部２４０を囲んだ共通電極２７０が薄膜トランジスタ表示板１００の感知電極１９８bに電気的に連結される。これにより共通電圧V_comが入力端子電極１７２bに伝達されて接触感知素子Q_Tが感知電流を流す。

接触感知部によれば使用者の接触（圧力）によってガラスなどからなる共通電極表示板２００が広い面積に渡って押さえられて複数のスイッチSWTが連結されるので接触された位置を正確に感知することが難しいが、接触有無を判断したり大略的な接触領域を判断することができる。
次に、本発明の他の実施例による液晶表示装置の接触感知部について図１４を図１０と共に参照して詳細に説明する。

以下では前記実施例と同一部分については説明を省略し、差がある部分についてのみ説明する。
図１４は本発明の他の実施例による液晶表示装置の接触感知部の拡大配置図である。
図１４に示したように感知部に隣接しているデータ線１７１bは前記実施例と異なって縦方向に直線に伸びておらず屈折されている。データ線１７１bはスイッチング素子Q_S2及び接触感知素子Q_Tの左側を通る第１縦部、これから屈折されて接触感知素子Q_Tの下部分を通る横部、そしてこれから再び屈折されて感知信号線１７９に沿って平行に伸びている第２縦部を含む。このようにデータ線１７１bを形成すれば、画素の大きさをより大きくすることができるので開口率をさらに高めることができる。

また、図１０に示したように、二つの画素行に配置されている画素及び接触感知部は二つの画素行の境界に対して対称構造である。一つの感知領域Sは感知信号線１７９が縦に長く伸びている幅の狭い部分と感知素子とスイッチング素子が形成されている幅の広い部分を含む。一つの感知領域Sの狭い部分は隣接した感知領域Sの狭い部分と連結され、一つの感知領域Sの広い部分は隣接した感知領域Sの広い部分と連結されている。一つの画素のデータ線１７１bの第１縦部は上または下に隣接した画素のデータ線１７１bの第１縦部と連結され、第２縦部は上または下に隣接した画素のデータ線１７１bの第２縦部と連結されている。このように二つの画素行の境界に対して線対称構造を有すれば、データ線１７１bが屈折される数爻が減ってデータ電圧の歪曲を減らすことができる。

また、本発明の他の実施例による液晶表示装置の接触感知部について図１５を参照して説明する。
図１５は本発明の他の実施例による液晶表示装置を図１１の液晶表示装置におけるXII-XII´線及びXII‘-XII"線に沿って切断して示した断面図である。
図１５に示したように、薄膜トランジスタ表示板１００における有機絶縁膜１８７上には陥没部１９９が形成されておらず、その代わりに周辺と同一高さの感知電極１９８bが形成されている。

共通電極表示板２００における突出部２４０とスペーサ２４５はその高さが互いに異なるように形成されている。突出部２４０の高さはスペーサ２４５の高さより低く形成されており、このような突出部２４０及びスペーサ２４５上に２次共通電極２７２が形成されている。
しかし、突出部２４０上の共通電極２７０と感知電極１９８bとの間の距離tは前記実施例における距離tと同一に０．１〜１μmの範囲になるように形成するのが好ましい。

次に、本発明の他の実施例による液晶表示装置の接触感知部について図１６a乃至図１６bを参照して詳細に説明する。
図１６a乃至図１６cは本発明の他の実施例による液晶表示装置の接触感知部に対する等価回路図である。
図１６aに示した接触感知部は共通電圧V_comに連結されているスイッチSWT及び信号線S_i、P_jに連結されたスイッチング素子Q_S2を含む。

スイッチSWTは使用者の接触によって共通電圧V_comをスイッチング素子Q_S2に伝達する。
スイッチング素子Q_S2は三端子素子でその制御端子、出力端子及び入力端子は各々感知走査線S_i、感知信号線P_j及びスイッチSWTに連結されている。スイッチング素子Q_S2は感知走査線S_iにスイッチング素子Q_S2を導通させる電圧が印加されれば使用者の接触によってスイッチSWTからの共通電圧V_comを接触感知信号V_Pjとして当該感知信号線P_jに直接出力する。

図１６bに示した接触感知部は共通電圧V_comに連結されているスイッチSWT、スイッチSWTと信号線P_SDに連結された接触感知素子Q_T及び信号線S_i、P_jに連結されたスイッチング素子Q_S2を含む。
接触感知素子Q_Tは三端子素子でその入力端子及び制御端子は各々入力電圧線P_SDとスイッチSWTに連結されており、出力端子はスイッチング素子Q_S2に連結されている。接触感知素子Q_TはスイッチSWTから伝達された共通電圧V_comを制御端子として受けてこれによる感知電流を出力する。

スイッチング素子Q_S2もやはり三端子素子でその制御端子、出力端子及び入力端子は各々感知走査線S_i、感知信号線P_j及び接触感知素子Q_Tに連結されている。スイッチング素子Q_S2は感知走査線S_iにスイッチング素子Q_S2を導通させる電圧が印加されれば接触感知素子Q_Tからの感知電流を接触感知信号V_Pjとして当該感知信号線P_jに出力する。
図１６cに示した接触感知部は共通電圧V_comに連結されているスイッチSWT、スイッチSWTに連結された接触感知素子Q_T及び信号線S_i、P_jに連結されたスイッチング素子Q_S2を含む。

接触感知素子Q_Tは三端子素子でその入力端子と制御端子が互いに連結されてスイッチSWTに連結されており、出力端子はスイッチング素子Q_S2に連結されている。接触感知素子Q_TはスイッチSWTから伝達された共通電圧V_comを受けてこれによる感知電流を出力する。
スイッチング素子Q_S2は図１６bに示したスイッチング素子Q_S2と同様に接触感知素子Q_Tからの感知電流を出力する。

図１６a乃至図１６cに示した接触感知部のスイッチSWTは前記実施例のように突出部２４０を囲んだ共通電極２７０及び感知電極１９８bからなる。
一方、本発明の実施例では表示装置として液晶表示装置が画素の間の領域に感知部を内蔵しているものについて説明したが、これに限定されず、プラズマ表示装置、有機発光表示装置などのような表示装置でも同一に適用することができる。

以上、本発明の好ましい実施例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ず、請求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多様な変形及び改良形態もまた本発明の権利範囲に属する。

添付した図面を参照して本発明の実施例について詳細に説明し、本発明を明らかにする。
本発明の一つの実施例による液晶表示装置のブロック図である。 本発明の一つの実施例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。 本発明の一つの実施例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。 本発明の一つの実施例による液晶表示装置の接触感知部に対する等価回路図である。 本発明の一つの実施例による光感知部を含む液晶表示装置の配置図の一例である。 図５の液晶表示装置をVI-VI´線に沿って切断して示した断面図である。 図５の液晶表示装置をVII-VII´線に沿って切断して示した断面図である。 図５の液晶表示装置をVIII-VIII´線に沿って切断して示した断面図である。 本発明の他の実施例による液晶表示装置の光感知部の拡大配置図である。 本発明の他の実施例による液晶表示装置の画素及び感知部配列に対する概略図の一例である。 本発明の他の実施例による接触感知部を含む液晶表示装置の配置図の一例である。 図１１の液晶表示装置をXII-XII´線及びXII´-XII"線に沿って切断して示した断面図である。 本発明の他の実施例による液晶表示装置の接触感知部の動作を説明するための概略図である。 本発明の他の実施例による液晶表示装置の接触感知部の動作を説明するための概略図である。 本発明の他の実施例による液晶表示装置の接触感知部の拡大配置図である。 本発明の他の実施例による液晶表示装置を図１１の液晶表示装置におけるXII-XII´線及びXII´-XII"線に沿って切断して示した断面図である。 本発明の他の実施例による液晶表示装置の接触感知部に対する等価回路図である。 本発明の他の実施例による液晶表示装置の接触感知部に対する等価回路図である。 本発明の他の実施例による液晶表示装置の接触感知部に対する等価回路図である。

符号の説明

３ 液晶層
１００、２００ 表示板
１１０、２１０ 基板
１２１ 映像走査線
１２７ 感知走査線
１２９ 制御電圧線
１２４、１２６a、１２６b、１２８a、１２８b 制御端子電極
１３１、１３３ 維持電極線
１４０ 絶縁膜
１５１、１５４、１５６a、１５６b、１５８a、１５８b、１５９ 半導体
１６１、１６２a、１６２b、１６３、１６４a、１６４b、１６５、１６６a、１６６b、１６８a、１６８b 接触部材
１７１、１７１a、１７１b データ線
１７９ 感知信号線
１７４a、１７４b、１７５、１７８a、１７８b 出力端子電極
１７２a、１７２b、１７３、１７６a、１７６b 入力端子電極
１８０ 保護膜
１８５、１８８a、１８８b 接触孔
１８７ 有機絶縁膜
１９０、１９２、１９４ 画素電極
１９５ 透過領域
１９６a、１９７a、１９８a 入力電圧線
１９６b、１９７b、１９８b 感知電極
１９９ 陥没部
２２０ 遮光部材
２３０ 色フィルター
２４０ 突出部
２４５ スペーサ
２５０ 蓋膜
２７０、２７１、２７２ 共通電極
３００ 液晶表示板組立体
３２０ ビーズスペーサ
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 感知信号処理部

Claims (33)

1. 表示板と、
   前記表示板に形成されており、行列形態で配列された複数の画素と、
   前記表示板に形成されている感知信号線と、
   前記表示板に形成されており、外部光を受けて光量に基づいた光感知信号を生成して前記感知信号線に出力する光感知部とを含み、
   １つのドットは、互いに異なる色を表示し、行方向に隣接している少なくとも３つの副画素を含み、
   前記光感知部は前記１つのドット当り１つずつ配置されており、該副画素の列方向の大きさより小さく、列方向における２画素の境界線で隣接するようにオフセットして設けられていることを特徴とする、
   表示装置。
2. 前記画素は赤色、緑色及び青色画素を含み、
   前記光感知部は、前記赤色画素と前記緑色画素との間、前記緑色画素と前記青色画素との間、または前記青色画素と前記赤色画素との間のうちのいずれか一つに配置される、請求項１に記載の表示装置。
3. 前記感知信号線は前記隣接した二つの画素の間に形成されている、請求項１に記載の表示装置。
4. 前記光感知部は、
   上部に開口部が形成されて前記開口部を通じて前記外部光を受け、前記光感知信号を生成する感知素子、そして
   感知走査信号によって前記光感知信号を前記感知信号線に出力するスイッチング素子を含む、請求項３に記載の表示装置。
5. 前記感知素子に入力電圧を伝達し、前記感知信号線上部に形成されて前記感知信号線を覆っている入力電圧線をさらに含む、請求項４に記載の表示装置。
6. 前記入力電圧線は前記隣接した二つの画素の間に形成されている、請求項５に記載の表示装置。
7. 前記入力電圧は直流電圧である、請求項６に記載の表示装置。
8. 前記スイッチング素子に連結されている感知走査線をさらに含み、
   隣接した二つの前記感知走査線を連結して前記光感知信号を重ねて出力する、請求項４に記載の表示装置。
9. 前記感知素子及び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、請求項４に記載の表示装置。
10. 前記画素に連結されてデータ電圧を伝達するデータ線をさらに含み、
    前記光感知部に隣接した前記データ線は前記光感知部に沿って屈折されている、請求項１に記載の表示装置。
11. 前記表示板に形成されていて、隣接した二つの前記画素の間に形成されており、使用者の接触によって共通電圧が印加されて前記共通電圧に基づいた接触感知信号を生成して前記感知信号線に出力する接触感知部をさらに含む、請求項１に記載の表示装置。
12. 前記画素は赤色、緑色及び青色画素を含み、
    前記接触感知部は前記赤色画素と前記緑色画素との間、前記緑色画素と前記青色画素との間、そして前記青色画素と前記赤色画素との間のうちのいずれか一つに配置される請求項１１に記載の表示装置。
13. 接触感知部は、
    前記接触によって前記共通電圧を印加するスイッチと、
    前記スイッチからの前記共通電圧によって前記接触感知信号を生成する感知素子と、
    感知走査信号によって前記接触感知信号を前記感知信号線に出力するスイッチング素子とを含む、請求項１１に記載の表示装置。
14. 第１基板と、
    前記第１基板に対向する第２基板と、
    前記第２基板上に形成されている複数の映像走査線と、
    前記第２基板上に形成されていて、前記映像走査線と交差する複数のデータ線と、
    前記映像走査線及び前記データ線に連結されている複数の第１薄膜トランジスタと、
    前記第１薄膜トランジスタに連結されており、行列形態で配列された複数の画素電極と、
    前記第２基板上に形成されている複数の感知走査線と、
    前記第２基板上に形成されていて前記感知走査線と交差する複数の感知信号線と、
    前記感知走査線及び前記感知信号線に連結されている複数の第２薄膜トランジスタとを含み、
    １つのドットは行方向に隣接している少なくとも３つの副画素電極を含み、
    前記第２薄膜トランジスタは、前記１つのドット当り１つずつ配置されており、該副画素電極の列方向の大きさより小さく、列方向における２画素の境界線で隣接するようにオフセットして設けられていることを特徴とする、
    表示装置。
15. 前記第２基板上に形成されている複数の制御電圧線と、
    前記第２基板上に形成されている複数の入力電圧線と、
    前記制御電圧線及び前記入力電圧線に連結されている複数の第３薄膜トランジスタとをさらに含み、
    前記入力電圧線及び前記第３薄膜トランジスタは隣接した二つの前記画素電極の間に形成されている、請求項１４に記載の表示装置。
16. 前記入力電圧線は前記感知信号線上部に配置されて前記感知信号線を覆っている、請求項１５に記載の表示装置。
17. 前記入力電圧線は前記画素電極と同一物質からなる、請求項１６に記載の表示装置。
18. 前記第２及び第３薄膜トランジスタに隣接している前記データ線は、前記第２及び第３薄膜トランジスタ並びに前記感知信号線に沿って屈折されている、請求項１５に記載の表示装置。
19. 前記隣接した二つの画素電極の模様は互いに異なる、請求項１５に記載の表示装置。
20. 前記第１乃至第３薄膜トランジスタは非晶質シリコンまたは多結晶シリコンを含む、請求項１５に記載の表示装置。
21. 第１基板と、
    前記第１基板に対向する第２基板と、
    前記第２基板上に行列形態で配列されている複数の画素電極と、
    前記第２基板上に形成されている感知信号線と、
    前記第１基板上に形成されている共通電極と前記第２基板上に形成されている感知電極を含み、使用者の接触によって共通電圧に基づいた接触感知信号を生成して感知走査信号によって前記感知信号線に出力する接触感知部とを含み、
    １つのドットは行方向に隣接している少なくとも３つの副画素電極を含み、
    前記接触感知部は前記１つのドット当り１つずつ配置されており、該副画素の列方向の大きさより小さく、列方向における２画素の境界線で隣接するようにオフセットして設けられていることを特徴とする、
    表示装置。
22. 前記共通電圧は前記共通電極に印加されており、前記接触によって前記共通電極と前記感知電極が電気的に連結される、請求項２１に記載の表示装置。
23. 前記第１基板上に形成されていて、前記感知電極に向かって突出した突出部をさらに含み、
    前記共通電極は前記突出部上に形成されている、請求項２２に記載の表示装置。
24. 前記共通電極と前記感知電極との間の間隔は０．１〜１μmである、請求項２３に記載の表示装置。
25. 前記共通電極は１次共通電極と２次共通電極を含み、
    前記突出部は前記１次共通電極上に形成され、
    前記２次共通電極は前記突出部及び前記１次共通電極上に形成されている、請求項２３に記載の表示装置。
26. 前記１次共通電極の厚さは０．０５〜０．１μmであり、前記２次共通電極の厚さは０．０５〜０．２μmである、請求項２５に記載の表示装置。
27. 陥没部を有し、前記感知電極及び前記画素電極下に形成されている有機絶縁膜をさらに含み、
    前記感知電極は前記陥没部上に形成されており、前記感知電極の高さは前記画素電極の高さより低い、請求項２３に記載の表示装置。
28. 前記有機絶縁膜は凹凸パターンを有し、前記陥没部と前記凹凸パターンは同一工程で形成される、請求項２７に記載の表示装置。
29. 前記第１基板上に形成されており、前記第１基板と前記第２基板との間隔を維持するスペーサをさらに含み、
    前記スペーサと前記突出部の高さは実質的に同一である、請求項２３に記載の表示装置。
30. 前記第２基板上に形成されていて、前記接触感知部が配置されていない隣接した二つの画素電極の間に形成されており、外部光を受けて光量に基づいた光感知信号を生成して前記感知信号線に出力する光感知部をさらに含む、請求項２３に記載の表示装置。
31. 前記画素電極に連結されてデータ電圧を伝達するデータ線をさらに含み、
    前記接触感知部に隣接した前記データ線は前記接触感知部に沿って屈折されている、請求項２３に記載の表示装置。
32. 前記接触感知部は制御端子、入力端子及び出力端子を含む感知素子をさらに含み、前記入力端子は前記感知電極に連結されている、請求項２３に記載の表示装置。
33. 前記接触感知部は前記感知素子の出力端子に連結されていて、前記接触感知信号を出力するスイッチング素子をさらに含む、請求項３２に記載の表示装置。
    

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