JP5254187B2 - 光検出回路及びその駆動方法、並びにこれを備えたタッチスクリーンパネル - Google Patents

Description

本発明は、光検出回路及びその駆動方法、並びにこれを備えたタッチスクリーンパネルに関する。

一般的に、平板表示装置とは、有機電界発光表示装置、液晶表示装置、プラズマ表示装置、及び電界放出表示装置などを指す。

このような平板表示装置は、薄型軽量で、かつ消費電力も次第に低減されているため、従来のＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）からなる表示装置を急速に代替している。特に、上記平板表示装置のうち、有機電界発光表示装置及び液晶表示装置は、小型の製造が容易であり、しかも、バッテリの長時間使用が可能であるため、携帯用電子機器の表示装置として広く採用されている。

また、最近では、上記平板表示装置の画面に現れた指示内容を手や物体で選択することでユーザの命令を入力できるようにするタッチスクリーンパネルの使用が普及しつつある。

上記タッチスクリーンパネルは、平板表示装置の前面（ｆｒｏｎｔ ｆａｃｅ）に備えられ、手や物体と直接接触した接触位置を電気的信号に変換する役割を果たし、これにより、接触位置で選択された指示内容が入力信号として受信される。

このタッチスクリーンパネルは、キーボードやマウスのような、平板表示装置に接続されて動作する別途の入力装置を代替できるため、その使用範囲が次第に拡大する傾向にある。

このタッチスクリーンパネルを実現する方式としては、抵抗膜方式、静電容量方式、及び光検出方式などが知られている。

上記抵抗膜方式は、２枚の基板間の透明導電膜が接触して動作する方式で簡単に実現可能であるが、機械的及び環境的信頼性が低下するという欠点がある。

また、上記静電容量方式は、センサ電極と指との間の静電容量の変化によって流れる微小電流を検出することで位置を判別する方式であり、ノイズ信号に弱いという欠点がある。

これに対し、光検出方式は、原理的にタッチを認識するためのフィルムなどを使用しないことから、透過率が高い。表示装置において透過率及び輝度を維持することは、品質の重要な因子となるため、光検出方式は、高品質のディスプレイ構成に適している。

大韓民国特許公開第２００８−００６３１９８号 大韓民国特許公開第２００７−００６９８７３号 大韓民国特許公開第２００７−００６３４５１号

しかし、この光検出方式のタッチスクリーンパネルを実現するためには、より正確な光検出が欠かせないことから、これを実現する光検出回路の必要性が高まっている。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、電源線及び信号線の数を最小化して受光素子の受光領域を最大化することにより、光の変化程度をより正確に検出できるようにする、新規かつ改良された光検出回路及びその駆動方法を提供することにある。さらに、本発明の目的とするところは、各検出セルに備えられる受光素子の受光領域を最大化することにより、タッチスクリーンパネルの感度を向上させる、新規かつ改良された光検出回路を備えたタッチスクリーンパネルを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、第１電源に接続された受光素子と、上記受光素子と第２電源との間に接続されたキャパシタと、ゲート電極が上記キャパシタの第１電極に接続され、第１電極が選択信号線に接続された第１トランジスタと、ゲート電極が上記選択信号線に接続され、第１電極が上記第１トランジスタの第２電極に接続され、第２電極が出力信号線に接続された第２トランジスタと、ゲート電極が初期化電源に接続され、上記第２電源と上記出力信号線との間に接続された第３トランジスタと、を備える光検出回路が提供される。

ここで、上記受光素子は、カソードが上記キャパシタの第１電極に接続され、アノードが上記第１電源に接続される、ＰＩＮダイオード、ＰＮダイオード、フォトカプラからなる群より選択されたいずれか１つであってもよい。

また、上記キャパシタは、第１電極が上記受光素子のカソード及び第１トランジスタのゲート電極に接続され、第２電極が上記第２電源に接続されていてもよい。

また、上記第２トランジスタは、第１電極（ソース電極）が第１トランジスタの第２電極に接続され、第２電極（ドレイン電極）が出力端の形成された上記出力信号線に接続され、Ｎタイプで実現されていてもよい。

また、上記第３トランジスタは、第１電極（ソース電極）が上記第２電源に接続され、第２電極（ドレイン電極）が出力端の形成された上記出力信号線に接続され、Ｎタイプで実現されていてもよい。また、上記第２電源は、ローレベルの電圧または接地電圧を提供してもよい。

また、上記第１トランジスタは、第１電極（ドレイン電極）が上記選択信号線に接続され、第２電極（ソース電極）が上記第２トランジスタの第１電極に接続され、Ｎタイプで実現されてもよく、第１電極（ソース電極）が上記選択信号線に接続され、第２電極（ドレイン電極）が上記第２トランジスタの第１電極に接続され、Ｐタイプで実現されてもよい。

また、上記選択信号線に印加される選択信号は、上記第２トランジスタのターンオンを制御する信号として用いられると共に、上記第１トランジスタの第１電極に印加される電源電圧として用いられてもよい。

また、上記第１電源は、ハイレベルの電圧及びローレベルの電圧を交互に印加し、上記ハイレベルの電圧が印加されると、上記受光素子は順方向バイアス状態になり、上記ローレベルの電圧が印加されると、上記受光素子は逆方向バイアス状態になってもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、３つの期間ｔ１、ｔ２、ｔ３に分割されたフレーム周期で動作する上記光検出回路の駆動方法であって、第１期間ｔ１において、ハイレベルの上記第１電源が上記受光素子のアノードに印加され、これに対応する電圧が上記キャパシタに格納され、上記第１トランジスタのゲート電極が上記電圧に初期化される第１ステップと、第２期間ｔ２において、上記第１電源がローレベルで上記受光素子のアノードに印加され、上記受光素子に入射する光の程度に応じて発生する光リーク電流により、上記第１トランジスタのゲート電極に印加された上記電圧（上記キャパシタに格納された電圧）が所定の電圧に放電される第２ステップと、第３期間ｔ３において、上記選択信号線にハイレベルの選択信号が印加されて上記第１トランジスタ及び上記第２トランジスタがターンオンされ、上記光の検出によって変動する電圧値が最終的に出力される第３ステップと、を含む光検出回路の駆動方法が提供される。

このとき、上記第３期間ｔ３に出力された最終電圧値が次フレームの上記第１期間ｔ１に維持され、上記最終電圧値に対するサンプリング過程が行われるステップがさらに含まれてもよい。また、１フレーム期間中の上記第２期間ｔ２が最も長く実現されてもよい。

また、上記第２期間ｔ２の特定期間において、上記第３トランジスタのゲート電極にハイレベルの上記初期化電源が印加されて上記第３トランジスタがターンオンされ、上記出力端の電圧が上記第２電源で初期化されるステップがさらに含まれてもよい。また、上記選択信号線に印加される上記ハイレベルの選択信号は、上記第２トランジスタのターンオンを制御する信号として用いられると共に、上記第１トランジスタの第１電極に印加される電源電圧として用いられてもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、第１方向に配列された複数の選択信号線と、上記第１方向と交差する第２方向に配列された複数の出力信号線と、交差する上記選択信号線と上記出力信号線との間の各領域において、上記選択信号線と上記出力信号線とに接続された各々の検出セルとが備えられ、上記検出セルは、第１電源に接続された受光素子と、上記受光素子と第２電源との間に接続されたキャパシタと、ゲート電極が上記キャパシタの第１電極に接続され、第１電極が上記選択信号線に接続された第１トランジスタと、ゲート電極が上記選択信号線に接続され、第１電極が上記第１トランジスタの第２電極に接続され、第２電極が上記出力信号線に接続された第２トランジスタと、ゲート電極が初期化電源に接続され、上記第２電源と上記出力信号線との間に接続された第３トランジスタと、を備えるタッチスクリーンパネルが提供される。

このとき、上記受光素子は、カソードが上記キャパシタの第１電極に接続され、アノードが上記第１電源に接続される、ＰＩＮダイオード、ＰＮダイオード、フォトカプラからなる群より選択されたいずれか１つであってもよい。また、上記第１トランジスタは、第１電極（ドレイン電極）が上記選択信号線に接続され、第２電極（ソース電極）が上記第２トランジスタの第１電極に接続され、Ｎタイプで実現されてもよく、第１電極（ソース電極）が上記選択信号線に接続され、第２電極（ドレイン電極）が上記第２トランジスタの第１電極に接続され、Ｐタイプで実現されてもよい。また、上記選択信号線に印加される選択信号は、上記第２トランジスタのターンオンを制御する信号として用いられると共に、上記第１トランジスタの第１電極に印加される電源電圧として用いられてもよい。また、上記第１電源は、ハイレベルの電圧及びローレベルの電圧を交互に印加し、上記ハイレベルの電圧が印加されると、上記受光素子は順方向バイアス状態になり、上記ローレベルの電圧が印加されると、上記受光素子は逆方向バイアス状態になってもよい。

以上説明したように本発明によれば、光検出回路を実現するにあたり、電源線及び信号線の数を最小化して受光素子の受光領域を最大化することにより、光の変化程度をより正確に検出することができる。

また、各検出セルに備えられる受光素子の受光領域を最大化することにより、タッチスクリーンパネルの感度を向上させることができる。

は、本発明の第１の実施形態に係る光検出回路の構成を示す回路図である。 は、図１に示す光検出回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。 は、本発明の第２の実施形態に係る光検出回路の構成を示す回路図である。 は、図３に示す光検出回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。 は、本発明の第３の実施形態に係るタッチスクリーンパネルの構成を示す回路図である。 は、本発明の第３の実施形態に係るタッチスクリーンパネルの構成を示す回路図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る光検出回路の構成を示す回路図である。

図１に示すように、本実施形態に係る光検出回路は、受光素子ＰＤと、キャパシタＣと、第１トランジスタＴ１と、第２トランジスタＴ２と、第３トランジスタＴ３とが備えられて構成される。

上記受光素子ＰＤは、第１電源とキャパシタＣの第１電極との間に接続され、光の変化に反応して、上記光の変化に対応する電流を流すことにより、上記キャパシタＣが所定の電圧に放電されるようにする。

すなわち、上記受光素子ＰＤのカソードは上記キャパシタＣの第１電極に接続され、アノードが第１電源に接続される。これは、ＰＩＮダイオード、ＰＮダイオード、フォトカプラ、及びその等価物からなる群より選択されたいずれか１つであり得るが、ここで、その受光素子ＰＤの種類や材質は限定されない。

上記キャパシタＣは、第１電極が受光素子ＰＤのカソード及び第１トランジスタＴ１のゲート電極に接続され、第２電極が第２電源に接続され、上記第１トランジスタＴ１のゲート電極に印加された電圧を格納する役割を果たす。

このとき、上記第２電源は、ローレベルの電圧を提供するものであり、接地電圧ＧＮＤで実現され得る。

上記第１トランジスタＴ１は、ゲート電極、並びに第１及び第２電極からなり、上記ゲート電極は上記受光素子ＰＤのカソード及びキャパシタＣの第１電極に接続され、第１及び第２電極はそれぞれ選択信号線及び第２トランジスタＴ２の第１電極に接続される。

本実施形態の場合、上記第１トランジスタＴ１は、ソースフォロア（ｓｏｕｒｃｅ ｆｏｌｌｏｗｅｒ）方式で動作するものであり、上記選択信号線に接続される第１電極がドレイン電極になり、上記第２トランジスタの第１電極に接続される第２電極がソース電極になり、図示のように、これは、Ｎタイプで実現される。

上記第２トランジスタＴ２は、ゲート電極、並びに第１及び第２電極からなり、上記ゲート電極は上記選択信号線に接続され、第１電極は第１トランジスタの第２電極に接続され、第２電極は出力信号線及び出力端Ｓｏｕｔに接続される。

本実施形態の場合、上記第２トランジスタＴ２は、スイッチング素子としての役割を果たし、図示のように、これは、Ｎタイプで実現される。

上記第３トランジスタＴ３は、ゲート電極、並びに第１及び第２電極からなり、上記ゲート電極は初期化電源に接続され、第１電極は上記第２電源に接続され、第２電極は出力信号線及び出力端Ｓｏｕｔに接続される。

本実施形態の場合、上記第３トランジスタＴ３は、スイッチング素子としての役割を果たし、図示のように、これは、Ｎタイプで実現される。

ここで、上記第１〜第３トランジスタＴ１、Ｔ２、Ｔ３は、ポリシリコン薄膜トランジスタ、非晶質シリコン薄膜トランジスタ、有機薄膜トランジスタ、及びその等価物からなる群より選択されたいずれか１つであり得るが、本発明は上記トランジスタＴ１の種類や材質を限定しない。

図２は、図１に示す光検出回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。図１及び図２を参照して本実施形態に係る光検出回路の動作を説明すると、次のとおりである。

図２に示すように、本実施形態に係る光検出回路は、３つの期間ｔ１、ｔ２、ｔ３に分割されたフレーム周期で動作する。

ここで、第１期間ｔ１では、第１トランジスタＴ１のゲート電圧が初期化され、第２期間ｔ２では、受光素子ＰＤによる光の変化に対する検出が行われ、第３期間ｔ３では、上記光の検出によって変動する電圧値が出力端を介して出力される。

また、上記第３期間ｔ３に出力された最終電圧値は、次フレーム（Ｋフレーム）の第１期間ｔ１に維持され、上記最終電圧値に対するサンプリング過程が行われる。すなわち、上記前フレーム（Ｋ−１フレーム）の第２期間ｔ２に検出された光の変化により、これに対応して変動した電圧値が出力端を介してアナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）（図示せず）に伝達され、これがデジタル値に変換される。

このとき、上記各期間ｔ１、ｔ２、ｔ３には、上述した動作を行うために、それぞれ第１電源、初期化電源、選択信号が上記光検出回路に印加される。

また、本実施形態の場合、上記１フレーム期間中の第２期間ｔ２を最も長く実現することにより、光検出効率を向上させる。

まず、第１期間ｔ１における動作を説明すると、図２に示すように、第１期間ｔ１では、第１電源がハイレベル（Ｖ１）で受光素子ＰＤのアノードに印加される。このようにハイレベルの第１電源が印加されると、上記受光素子ＰＤは順方向バイアス状態で動作するようになり、上記受光素子のカソードに接続された第１トランジスタＴ１のゲート電極にはＶ１−Ｖ_ｆ．ＰＤ（受光素子の順方向閾値電圧）が印加される。また、上記受光素子ＰＤのカソードと第２電源（例えば、ＧＮＤ）との間に備えられたキャパシタＣには上記電圧が充電される。

すなわち、上記ハイレベルの第１電源は、受光素子ＰＤのアノードに接続された第１トランジスタＴ１のゲート電極を初期化する役割を果たし、図２に示すように、第１期間ｔ１において、上記第１トランジスタＴ１のゲート電極の電圧は次第に増加し、上記第１期間ｔ１の後半には上記Ｖ１−Ｖ_ｆ．ＰＤが印加される。

ただし、選択信号線に印加される選択信号は、上記第１期間ｔ１においてローレベルで印加されるため、Ｎタイプの第２トランジスタＴ２は、上記第１期間ｔ１においてターンオフ状態となる。

以降、上記第１電源がローレベルで印加される上記第２期間ｔ２では、上記受光素子ＰＤが逆方向バイアス状態で動作するようになる。

これにより、上記受光素子ＰＤに入射する光の程度に応じて発生する光リーク電流により、上記ゲート電極に印加された電圧（キャパシタに充電された電圧）は、上記光リーク電流に対応する程度に放電する。

すなわち、上記キャパシタＣは、上記受光素子ＰＤを介して上記受光素子に入射する光の程度に比例して放電される。これにより、上記キャパシタＣから上記受光素子を通過してローレベルの第１電源に一定の電流が流れる。この受光素子を介した電流の量は、入射する光が明るければ相対的に大きく、暗ければ相対的に小さい。

このとき、光リーク電流に対応して放電される電圧をΔＶとした場合、上記図２に示すように、第２期間ｔ２において、上記第１トランジスタＴ１のゲート電極の電圧（キャパシタに格納された電圧）は次第に減少し、上記第２期間ｔ２の後半にはＶ１−Ｖ_ｆ．ＰＤ−ΔＶの電圧が印加される。

また、上記第２期間ｔ２の特定期間では、図示のように、第３トランジスタＴ３のゲート電極にハイレベルの初期化電源が印加される。これにより、Ｎタイプの第３トランジスタＴ３がターンオンされ、出力端Ｓｏｕｔの電圧は、第２電源の電圧、すなわち、接地電圧で初期化される。これは、上記第３トランジスタＴ３のターンオンにより、第３トランジスタの第１電極に接続された第２電源と、第２電極に接続された出力端との間の電流通路が形成されることによって実現される。

ここで、上記ハイレベルの初期化電源が印加される期間は、上記第２期間ｔ２中の所定の期間でありうるが、本実施形態の場合、図示のように、第２期間ｔ２の後半の期間に印加されることを例として説明する。

このように、出力端Ｓｏｕｔの電圧が初期化された後には選択信号線にハイレベルの選択信号が印加され（第３期間ｔ３）、これにより、上記ハイレベル（Ｖ２）の選択信号がゲート電極に印加されたＮタイプの第２トランジスタＴ２はターンオンされる。

また、第１トランジスタＴ１は、上述したように、ソースフォロア方式で動作するものであり、上記ハイレベルの選択信号が印加される選択信号線に接続される第１電極がドレイン電極になり、上記第２トランジスタＴ２の第１電極に接続される第２電極がソース電極になり、Ｎタイプで実現される。

このため、上記第２トランジスタＴ２のターンオンにより、上記第１トランジスタＴ１のソース電極は、第２トランジスタＴ２を経て出力端Ｓｏｕｔの形成された出力信号線に接続され、上述したように、上記出力端の電圧は、接地電源で初期化された状態となる。

すなわち、上記第１トランジスタＴ１のゲート電極に印加された電圧、すなわち、Ｖ１−Ｖ_ｆ．ＰＤ−ΔＶがソース電極の電圧（接地電圧）より高いので、上記第１トランジスタＴ１はターンオンされる。

このとき、上記第１トランジスタＴ１は、ソースフォロア方式で動作するため、上記ソース電極の電圧は、上記ゲート電極の電圧だけ、すなわち、Ｖ１−Ｖ_ｆ．ＰＤ−ΔＶ−Ｖ_{Ｔ１．ｔｈ}（第１トランジスタの閾値電圧）だけ次第に上昇し、ソース電極の電圧がＶ１−Ｖ_ｆ．ＰＤ−ΔＶ−Ｖ_{Ｔ１．ｔｈ}に達すると、第１トランジスタＴ１はターンオフされる。

これにより、図２に示すように、上記第１トランジスタＴ１のソース電極に接続された出力端Ｓｏｕｔの電圧は、接地電源からＶ１−Ｖ_ｆ．ＰＤ−ΔＶ−Ｖ_{Ｔ１．ｔｈ}まで次第に上昇する。

以降、ハイレベルの選択信号がローレベルに変化すると、すなわち、現フレーム（Ｋフレーム）の第１期間ｔ１になると、第２トランジスタＴ２がターンオフされることにより、上記第１トランジスタＴ１のソース電極と出力端Ｓｏｕｔとの接続は切れるようになり、結果として、前フレーム（Ｋ−１フレーム）の第３期間ｔ３において次第に上昇した出力端の電圧は、Ｖ１−Ｖ_ｆ．ＰＤ−ΔＶ−Ｖ_{Ｔ１．ｔｈ}に維持される。

すなわち、上記第３期間ｔ３に出力された最終電圧値（Ｖ１−Ｖ_ｆ．ＰＤ−ΔＶ−Ｖ_{Ｔ１．ｔｈ}）は、現フレーム（Ｋフレーム）の第１期間ｔ１に維持され、上記最終電圧値に対するサンプリング過程が行われる。すなわち、上記前フレーム（Ｋ−１フレーム）の第２期間ｔ２に検出された光の変化により、これに対応して変動した電圧値が出力端を介してアナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）（図示せず）に伝達され、これがデジタル値に変換される。

ここで、上記受光素子ＰＤに入射する光が小さい場合、上記キャパシタＣは小さく放電されるため、上記ΔＶは小さくなる。したがって、上記出力端Ｓｏｕｔを介して出力される最終電圧値の大きさは相対的に大きい。

反面、上記受光素子ＰＤに入射する光が大きい場合、上記キャパシタＣは大きく放電されるため、上記ΔＶは大きくなる。したがって、上記出力端Ｓｏｕｔを介して出力される最終電圧値の大きさは相対的に小さい。

つまり、本実施形態による光検出回路によれば、受光素子ＰＤに入射する光の程度に応じて出力端から出力される最終電圧値が変更されるため、これによって光の検出を行うことができるのである。

また、本実施形態では、上記選択信号線に印加される選択信号が第２トランジスタＴ２のターンオンを制御する信号として用いられると共に、第１トランジスタＴ１の第１電極に印加される電源電圧として用いられる。これにより、光検出回路に備えられる電源線を減らすことができ、これによって受光素子の受光領域を最大化することにより、光の変化程度をより正確に検出できるようになる。

図３は、本発明の第２の実施形態に係る光検出回路の構成を示す回路図であり、図４は、図３に示す光検出回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。

図３及び図４に示すように、本実施形態に係る光検出回路の回路構成及び動作を示すタイミングチャートは、図１及び図２に示す本発明の第１の実施形態と類似している。

したがって、図１及び図２に示す第１の実施形態と同じ構成要素及び動作に関する詳細な説明は省略する。

図３に示すように、本実施形態は、第１トランジスタＴ１’がＰタイプで実現されることを除けば、図１に示す第１の実施形態とその構成が同じである。

すなわち、本実施形態の場合、上記第１トランジスタＴ１’は、電流ソース（ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｏｕｒｃｅ）方式で動作するものであり、上記選択信号線に接続される第１電極がソース電極になり、上記第２トランジスタＴ２の第１電極に接続される第２電極がドレイン電極になり、図示のように、これは、Ｐタイプで実現される。

このように、第１トランジスタＴ１’が変化することにより、図４に示すように、光検出回路の動作も一部変化するが、これは、図４の第３期間ｔ３に関する動作の説明から確認することができる。ただし、第１期間ｔ１及び第２期間ｔ２における動作は、図２で説明した第１の実施形態の動作と同じである。

すなわち、出力端Ｓｏｕｔの電圧が初期化された後、上記選択信号線にハイレベル（Ｖ２）の選択信号が印加される（第３期間ｔ３）と、Ｎタイプの上記第２トランジスタＴ２はターンオンされる。

また、第１トランジスタＴ１’は、Ｐタイプであって、ソース電極に印加される電圧（Ｖ２）がゲート電極に印加される電圧（Ｖ１−Ｖ_ｆ．ＰＤ−ΔＶ）より高いため、上記第１トランジスタＴ１’もターンオンされる。

このとき、上記選択信号のハイレベル電圧値（Ｖ２）は、第１電源のハイレベル電圧値（Ｖ１）より大きいか、または同一であることを特徴とする。

このため、上記第２トランジスタＴ２のターンオンにより、上記第１トランジスタＴ１のドレイン電極は、第２トランジスタＴ２を経て出力端の形成された出力信号線に接続される。

したがって、上記第１及び第２トランジスタのターンオンにより、第１トランジスタＴ１のソース電極から第１トランジスタのドレイン電極及び第２トランジスタＴ２を経て出力信号線に形成された出力端Ｓｏｕｔまで電流通路が形成される。これにより、上記第１トランジスタＴ１’のソース・ゲート間の電圧に対応する電流が上記出力端Ｓｏｕｔに流れる。

したがって、図４に示すように、上記電流が流れることにより、上記出力端における最終電圧値は次第に高くなる。

ここで、上記出力端Ｓｏｕｔに流れる電流は、ソース・ゲート間の電圧に対応する大きさを有するが、上記受光素子ＰＤに入射する光が小さい場合は、上記キャパシタＣが小さく放電されるため、上記ΔＶは小さく、上記ソース・ゲート間の電圧が相対的に小さく、上記出力端Ｓｏｕｔに流れる電流の大きさも相対的に小さい。すなわち、これにより、上記出力端Ｓｏｕｔを介して出力される最終電圧値の大きさは相対的に小さい。

反面、上記受光素子ＰＤに入射する光が大きい場合は、上記キャパシタＣは大きく放電されるため、上記ΔＶは大きくなり、上記ソース・ゲート間の電圧が相対的に大きく、このため、上記出力端Ｓｏｕｔに流れる電流の大きさも相対的に大きい。したがって、上記出力端Ｓｏｕｔを介して出力される最終電圧値の大きさは相対的に大きい。

以降、上記第３期間ｔ３に出力された最終電圧値は、現フレーム（Ｋフレーム）の第１期間ｔ１に維持され、上記最終電圧値に対するサンプリング過程が行われる。すなわち、上記前フレーム（Ｋ−１フレーム）の第２期間ｔ２に検出された光の変化により、これに対応して変動した電圧値が出力端Ｓｏｕｔを介してアナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）（図示せず）に伝達され、これがデジタル値に変換される。

このように、本発明の第２の実施形態は、第１の実施形態と比較するとき、動作原理は類似しているが、受光素子ＰＤに入射する光に比例して出力端から出力される最終電圧値が変化する点で異なる。

図５ａ及び図５ｂは、本発明の第３の実施形態に係るタッチスクリーンパネルの構成を示す回路図である。

図５ａ及び図５ｂに示すように、本実施形態に係るタッチスクリーンパネルは、第１方向にｎ本の選択信号線が配列され、上記第１方向と交差する第２方向にｍ本の出力信号線が配列され、上記交差する信号線間の各領域に上記選択信号線と出力信号線とに接続される各々の検出セルが備えられて構成される。

このため、上記検出セルは、第１電源に接続された受光素子ＰＤと、上記受光素子と第２電源との間に接続されたキャパシタＣと、ゲート電極が上記キャパシタの第１電極に接続され、上記選択信号線と第２トランジスタＴ２の第１電極との間に接続された第１トランジスタＴ１、Ｔ１’と、ゲート電極が上記選択信号線に接続され、第１トランジスタの第２電極と出力信号線との間に接続された第２トランジスタＴ２と、ゲート電極が初期化電源に接続され、上記第２電源と上記出力信号線との間に接続された第３トランジスタＴ３とが備えられて構成される。

ただし、上記第１トランジスタＴ１、Ｔ１’は、第１電極（ドレイン電極）が上記選択信号線に接続され、第２電極（ソース電極）が上記第２トランジスタの第１電極に接続され、Ｎタイプで実現される（図５ａ）か、または第１電極（ソース電極）が上記選択信号線に接続され、第２電極（ドレイン電極）が上記第２トランジスタの第１電極に接続され、Ｐタイプで実現される（図５ｂ）ことを特徴とする。

ここで、図５ａの実施例による上記検出セルは、図１に示す光検出回路で実現され、図５ｂの実施例による上記検出セルは、図３に示す光検出回路で実現される。これによる各検出セルにおける光検出動作は、図１、図２及び図３、図４を用いて既に説明したので、具体的な動作に関する説明は省略する。

本実施形態に係るタッチスクリーンパネルは、ｎ本の選択信号線と、これと交差するｍ本の出力信号線とによってそれぞれ画定されるマトリクス状の各検出領域に、検出セルとして上記光検出回路が形成される。

上記検出セルがマトリクス状に配列されたパネルをユーザが指などでタッチすると、上記タッチされた領域に位置する検出セルに入射する光の強度が変化し、上記光の変化によって上記検出セルから出力される電圧値を検出することでその位置を把握することができる。

つまり、ユーザがパネルの特定領域をタッチすると、上記タッチされた領域に位置する検出セルは、タッチされていない領域に位置する検出セルとは異なる電圧を出力するため、これによって上記タッチされた位置が正確に把握される。

このとき、上記ｎ本の選択信号線に印加されるハイレベルの選択信号は、第１選択信号線から第ｎ選択信号線まで１フレーム期間において順次印加され、上記検出セルを構成する光検出回路に印加されるハイレベルの第１電源及び初期化電源も、これと同様に、それぞれ１フレーム期間において上記選択信号に対応して順次印加される。

したがって、本実施形態に係るタッチスクリーンパネルは、１フレームの周期単位でタッチされる位置を把握することができる。

また、上記タッチスクリーンパネルは、一般的に、平板表示装置のパネル前面に付着されるが、最近では、タッチスクリーンパネルと平板表示パネルとが一体型で実現される構造に関する研究が活発に行われている。

このため、本実施形態に係るタッチスクリーンパネルの場合、上記複数の選択信号線には１フレーム期間において選択信号が順次印加され、これは、平板表示パネルの走査線及び走査信号に対応する。

すなわち、上記タッチスクリーンパネルを駆動する１フレームの周期と平板表示パネルを駆動する１フレームの周期とが同一の場合、上記タッチスクリーンパネルに印加される選択信号と平板表示パネルに印加される走査信号とを共に使用することができる。

例えば、タッチスクリーンパネルと平板表示パネルとが１２０Ｈｚで駆動される場合は、１フレームの周期が同一であるため、上記１フレーム期間に順次印加される選択信号と走査信号とは、同一印加が可能である。これにより、上記選択信号線を走査線と接続して使用可能であるため、より簡便にタッチスクリーンパネル一体型の平板表示パネルを実現することができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

Ｃ キャパシタ
ＰＤ 受光素子
Ｓｏｕｔ 出力端
Ｔ１、Ｔ１’ 第１トランジスタ
Ｔ２ 第２トランジスタ
Ｔ３ 第３トランジスタ

Claims (17)

1. 第１電源に接続された受光素子と、
   前記受光素子と第２電源との間に接続されたキャパシタと、
   ゲート電極が前記キャパシタの第１電極に接続され、第１電極が選択信号線に接続された第１トランジスタと、
   ゲート電極が前記選択信号線に接続され、第１電極が前記第１トランジスタの第２電極に接続され、第２電極が出力信号線に接続された第２トランジスタと、
   ゲート電極が初期化電源に接続され、前記第２電源と前記出力信号線との間に接続された第３トランジスタと、
   が備えられ、
   前記第１トランジスタは、第１電極（ソース電極）が前記選択信号線に接続され、第２電極（ドレイン電極）が前記第２トランジスタの第１電極に接続され、Ｐタイプで実現され、
   前記選択信号線のハイレベル電圧値は、前記第１電源のハイレベル電圧値以上であることを特徴とする、光検出回路。
2. 前記受光素子は、カソードが前記キャパシタの第１電極に接続され、アノードが前記第１電源に接続される、ＰＩＮダイオード、ＰＮダイオード、フォトカプラからなる群より選択されたいずれか１つであることを特徴とする、請求項１に記載の光検出回路。
3. 前記キャパシタは、第１電極が前記受光素子のカソード及び第１トランジスタのゲート電極に接続され、第２電極が前記第２電源に接続されることを特徴とする、請求項１に記載の光検出回路。
4. 前記第２トランジスタは、第１電極（ソース電極）が第１トランジスタの第２電極に接続され、第２電極（ドレイン電極）が出力端の形成された前記出力信号線に接続され、Ｎタイプで実現されることを特徴とする、請求項１に記載の光検出回路。
5. 前記第３トランジスタは、第１電極（ソース電極）が前記第２電源に接続され、第２電極（ドレイン電極）が出力端の形成された前記出力信号線に接続され、Ｎタイプで実現されることを特徴とする、請求項１に記載の光検出回路。
6. 前記第２電源は、ローレベルの電圧または接地電圧を提供することを特徴とする、請求項１に記載の光検出回路。
7. 前記選択信号線に印加される選択信号は、前記第２トランジスタのターンオンを制御する信号として用いられると共に、前記第１トランジスタの第１電極に印加される電源電圧として用いられることを特徴とする、請求項１に記載の光検出回路。
8. 前記第１電源は、ハイレベルの電圧及びローレベルの電圧を交互に印加し、前記ハイレベルの電圧が印加されると、前記受光素子は順方向バイアス状態になり、前記ローレベルの電圧が印加されると、前記受光素子は逆方向バイアス状態になることを特徴とする、請求項１に記載の光検出回路。
9. ３つの期間ｔ１、ｔ２、ｔ３に分割されたフレーム周期で動作する請求項１に記載の光検出回路の駆動方法であって、
   第１期間ｔ１において、ハイレベルの前記第１電源が前記受光素子のアノードに印加され、これに対応する電圧が前記キャパシタに格納され、前記第１トランジスタのゲート電極が前記電圧に初期化される第１ステップと、
   第２期間ｔ２において、前記第１電源がローレベルで前記受光素子のアノードに印加され、前記受光素子に入射する光の程度に応じて発生する光リーク電流により、前記第１トランジスタのゲート電極に印加された前記電圧（前記キャパシタに格納された電圧）が所定の電圧に放電される第２ステップと、
   第３期間ｔ３において、前記選択信号線にハイレベルの選択信号が印加されて前記第１トランジスタ及び前記第２トランジスタがターンオンされ、前記光の検出によって変動する電圧値が最終的に出力される第３ステップと、
   が含まれることを特徴とする、光検出回路の駆動方法。
10. 前記第３期間ｔ３に出力された最終電圧値が次フレームの前記第１期間ｔ１に維持され、前記最終電圧値に対するサンプリング過程が行われるステップがさらに含まれることを特徴とする、請求項９に記載の光検出回路の駆動方法。
11. １フレーム期間中の前記第２期間ｔ２が最も長く実現されることを特徴とする、請求項９に記載の光検出回路の駆動方法。
12. 前記第２期間ｔ２の特定期間において、前記第３トランジスタのゲート電極にハイレベルの前記初期化電源が印加されて前記第３トランジスタがターンオンされ、前記出力端の電圧が前記第２電源で初期化されるステップがさらに含まれることを特徴とする、請求項９に記載の光検出回路の駆動方法。
13. 前記選択信号線に印加される前記ハイレベルの選択信号は、前記第２トランジスタのターンオンを制御する信号として用いられると共に、前記第１トランジスタの第１電極に印加される電源電圧として用いられることを特徴とする、請求項９に記載の光検出回路の駆動方法。
14. 第１方向に配列された複数の選択信号線と、
    前記第１方向と交差する第２方向に配列された複数の出力信号線と、
    交差する前記選択信号線と前記出力信号線との間の各領域において、前記選択信号線と前記出力信号線とに接続された各々の検出セルとが備えられ、
    前記検出セルは、
    第１電源に接続された受光素子と、
    前記受光素子と第２電源との間に接続されたキャパシタと、
    ゲート電極が前記キャパシタの第１電極に接続され、第１電極が前記選択信号線に接続された第１トランジスタと、
    ゲート電極が前記選択信号線に接続され、第１電極が前記第１トランジスタの第２電極に接続され、第２電極が前記出力信号線に接続された第２トランジスタと、
    ゲート電極が初期化電源に接続され、前記第２電源と前記出力信号線との間に接続された第３トランジスタと、
    が備えられ、
    前記第１トランジスタは、第１電極（ソース電極）が前記選択信号線に接続され、第２電極（ドレイン電極）が前記第２トランジスタの第１電極に接続され、Ｐタイプで実現され、
    前記選択信号線のハイレベル電圧値は、前記第１電源のハイレベル電圧値以上であることを特徴とする、タッチスクリーンパネル。
15. 前記受光素子は、カソードが前記キャパシタの第１電極に接続され、アノードが前記第１電源に接続される、ＰＩＮダイオード、ＰＮダイオード、フォトカプラからなる群より選択されたいずれか１つであることを特徴とする、請求項１４に記載のタッチスクリーンパネル。
16. 前記選択信号線に印加される選択信号は、前記第２トランジスタのターンオンを制御する信号として用いられると共に、前記第１トランジスタの第１電極に印加される電源電圧として用いられることを特徴とする、請求項１４に記載のタッチスクリーンパネル。
17. 前記第１電源は、ハイレベルの電圧及びローレベルの電圧を交互に印加し、前記ハイレベルの電圧が印加されると、前記受光素子は順方向バイアス状態になり、前記ローレベルの電圧が印加されると、前記受光素子は逆方向バイアス状態になることを特徴とする、請求項１４に記載のタッチスクリーンパネル。
    

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