JP5658909B2 - 接触感知装置、表示装置及びその駆動方法 - Google Patents

Description

本発明は、接触感知装置、これを含む表示装置及びその駆動方法に関し、より詳しくは接触情報抽出のための消費電力を減らすことのできる接触感知装置、表示装置及びその駆動方法に関するものである。

表示装置のうち代表的な液晶表示装置（ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｓｐｌａｙ、ＬＣＤ）は、画素電極及び共通電極を具備した二つの表示板及びその間に挿入されている誘電率異方性（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ａｎｉｓｏｔｒｏｐｙ）を有する液晶層を含んでいる。画素電極は、行列状に配列されていて薄膜トランジスター（ＴＦＴ）などのスイッチング素子と接続されて、一行ずつ順次にデータ電圧が印加される。共通電極は、表示板の全面にかけて形成されていて、共通電圧が印加される。画素電極及び共通電極、そしてその間の液晶層は、回路的に見ると、液晶蓄電器を構成し、液晶蓄電器は、これと接続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っている。

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、この電界の強度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、所望の画像が得られる。

タッチスクリーンパネル（ｔｏｕｃｈ ｓｃｒｅｅｎ ｐａｎｅｌ）は、画面上に指またはタッチペン（ｔｏｕｃｈ ｐｅｎ、ｓｔｙｌｕｓ）などを接触させて文字や絵を書いたり、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である。タッチスクリーンパネルを付着した液晶表示装置は、ユーザの指またはタッチペンなどによる画面への接触の有無及び接触位置情報を得ることができる。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する工程の追加によって収益率の減少、液晶表示板の輝度の低下、製品の厚さが増加するなどの問題点がある。

従って、このような問題を解決するために、タッチスクリーンパネルの代わりに感知素子を液晶表示装置に内蔵する技術が開発された。感知素子は、ユーザの指などが画面に加えた光または圧力の変化を感知することによって、液晶表示装置がユーザの指などによる画面への接触の有無及び接触位置情報を得られるようにしている。

感知素子から感知データ信号を読み取った後、これから接触情報を抽出するために、多量の電力を消費する。携帯電話やＰＤＡ（ｐｅｒｓｏｎａｌ ｄｉｇｉｔａｌ ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）などの移動型液晶表示装置は、長時間の携帯及び移動を容易にするために、消費電力を減らす必要がある。

本発明が解決しようとする技術的課題は、接触情報抽出のための消費電力を減らすことのできる接触感知装置、これを含む表示装置及びその駆動方法を提供することにある。

本発明の第１実施形態による接触感知装置は、感知走査線及び感知線と接続される感知ユニットと、前記感知ユニットから前記感知線を通して伝送される感知信号に基づいて接触位置を検出する位置検出ユニットと、前記感知ユニットから伝送される感知信号に基づいて接触の有無を判別し、前記位置検出ユニットの動作の可否を指示するためのトリガ信号を生成して前記位置検出ユニットに伝送する判別及びトリガユニットとを含み、前記判別及びトリガユニットは、前記トリガ信号を生成するための論理演算回路を含み、前記論理演算回路は、複数の感知走査線のうちのいずれか一つに感知駆動信号が印加されている間に伝送される感知信号が接触を意味すれば、前記位置検出ユニットを動作させるトリガ信号を生成する。

前記論理演算回路は、前記複数の感知走査線のうちのいずれか一つに感知駆動信号が印加されている間に伝送される感知信号が非接触を意味すれば、前記位置検出ユニットの動作を中止させるトリガ信号を生成する。

前記判別及びトリガユニットは、前記接触を意味する感知信号を「０」、前記非接触を意味する感知信号を「１」として判別することができる。

前記感知ユニットは、前記感知走査線と接続される一端と前記感知線と接続される他端とを含む基準蓄電器と、前記感知線と接続される一端と共通電極と接続される他端とを含む可変蓄電器と、前記可変蓄電器の一端と他端との間の液晶層とを含む。前記感知ユニットは、行方向の接触を感知する感知ユニット、または列方向の接触を感知する感知ユニットを含む。

前記論理演算回路はＮＡＮＤ回路である。

前記複数の感知走査線と各々接続されて、所定の電圧を印加するスイッチング素子をさらに含む。

前記スイッチング素子を導通させるゲートオン電圧及び遮断するゲートオフ電圧を含む前記感知駆動信号を前記スイッチング素子のゲート電極に印加する感知駆動部をさらに含む。

前記感知線と接続されて、前記感知信号を増幅及びフィルタリングする増幅ユニットをさらに含む。

前記感知信号の標本を抽出して維持するラッチユニットをさらに含む。

本発明の第２実施形態による表示装置は、映像を表示する複数の画素及び感知信号を生成する複数の感知ユニットが行列状に配列された表示板と、前記感知信号から接触位置を検出する位置検出ユニットと、前記感知信号から接触の有無を判別し、前記位置検出ユニットの動作の可否を指示するためのトリガ信号を生成して、前記位置検出ユニットに伝送する判別及びトリガユニットとを含み、前記判別及びトリガユニットは、一つの行方向または一つの列方向の複数の感知ユニットから伝送される感知信号のうちの少なくとも一つが接触を意味する場合にのみ、前記位置検出ユニットを動作させるトリガ信号を生成する。

前記判別及びトリガユニットは、前記トリガ信号を生成するためのＮＡＮＤ回路を含み、前記接触を意味する感知信号を「０」、非接触を意味する感知信号を「１」として判別する。

前記複数の感知ユニットと接続されて所定の電圧を伝送する複数の感知走査線と各々接続された複数のスイッチング素子をさらに含む。

前記スイッチング素子を導通させるゲートオン電圧及び遮断するゲートオフ電圧を含む感知駆動信号を前記複数のスイッチング素子のゲート電極に印加する感知駆動部をさらに含む。

前記感知信号を増幅及びフィルタリングする増幅ユニットをさらに含む。前記感知信号の標本を抽出して維持するラッチユニットをさらに含む。

本発明の第３実施形態による映像を表示する複数の画素及び感知信号を生成する複数の感知ユニットが行列状に配列された表示板と、前記感知信号から接触位置を検出する位置検出ユニットと、前記感知信号から前記位置検出ユニットの動作の可否を指示するためのトリガ信号を生成する判別及びトリガユニットとを含む表示装置の駆動方法は、前記複数の感知ユニットのうちの一つの行方向または一つの列方向の複数の感知ユニットに所定の電圧を印加して感知信号を生成する段階と、前記感知信号のうちの少なくとも一つが接触を意味する場合には、前記位置検出ユニットを動作させる第１トリガ信号を生成する段階と、前記第１トリガ信号に応じて前記感知信号に基づいて接触位置を検出する段階とを含む。

前記感知信号のうちの全てが非接触を意味する場合には、前記位置検出ユニットの動作を中止させる第２トリガ信号を生成し、前記第２トリガ信号によって前記感知信号を無視する段階をさらに含む。

前記生成された感知信号を増幅及びフィルタリングする段階をさらに含む。

前記増幅された感知信号の標本を抽出して維持する段階をさらに含む。

本発明によれば、接触情報抽出のために多量の消費電力を使用する位置検出ユニットを最少限だけ運営するようにしたので、接触情報を抽出するための消費電力を減らすことができる。

本発明の第１実施形態に係る画素の観点から示した液晶表示装置の構成を示すブロック図である。 図１に示す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１に示す液晶表示装置を行方向接触感知のための感知ユニットの観点から示したブロック図である。 図１に示す液晶表示装置を列方向接触感知のための感知ユニットの観点から示したブロック図である。 本発明の第１実施形態に係る感知ユニットに対する等価回路図である。 本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置の接触感知部の構成を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態に係る判別及びトリガユニットのＮＡＮＤ回路を示した図である。

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施形態について、本発明が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しく説明する。しかし、本発明は多様な形態に具現することができ、ここで説明する実施形態に限定されるわけではない。

また、多様な実施形態において、同一な構成を有する構成要素については同一な符号を使用して、代表的に第１実施形態で説明し、その他の実施形態では第１実施形態と異なる構成についてのみ説明する。

本発明を明確に説明するために、説明に不要な部分は省略し、明細書全体にわたって同一または類似する構成要素については同一な参照符号を付けた。

明細書全体において、ある部分が他の部分と「接続」されているという時には、「直接的に接続」されている場合だけでなく、その中間に他の素子を介して「電気的に接続」されている場合も含むものとする。また、ある部分がある構成要素を「含む」という時には、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除外するものではなく、他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。

図１は本発明の第１実施形態に係る画素の観点から示した液晶表示装置の構成を示すブロック図である。図２は図１に示す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は図１に示す液晶表示装置を行方向接触感知のための感知ユニットの観点から示したブロック図である。図４は図１に示す液晶表示装置を列方向接触感知のための感知ユニットの観点から示したブロック図である。図５は本発明の第１実施形態に係る感知ユニットに対する等価回路図である。

図１、図３、及び図４を参照すると、液晶表示装置は、液晶表示板組立体（ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｐａｎｅｌ ａｓｓｅｍｂｌｙ）４００と、液晶表示板組立体４００と接続された走査駆動部２００と、データ駆動部３００と、感知駆動部５００と、接触感知部６００と、データ駆動部３００と接続された階調電圧生成部３５０と、各駆動部２００、３００、５００を制御する信号制御部１００とを含んでいる。

図１乃至５を参照すると、液晶表示板組立体４００は、複数の表示信号線（Ｓ１〜Ｓｎ、Ｄ１〜Ｄｍ）及びこれと接続されていて、ほぼ行列状に配列されている複数の画素（ＰＸ）を含んでいる。そして、液晶表示板組立体４００は、複数の感知信号線（Ｇｘ１〜ＧｘＮ、Ｓｘ１〜ＳｘＭまたはＧｙ１〜ＧｙＭ、Ｓｙ１〜ＳｙＮ）と接続されていて、ほぼ行列状に配列されている複数の感知ユニット（ＳＵ）を含んでいる。感知ユニット（ＳＵ）の観点から、図３及び図４の構造のうちのいずれか一つが採択される。

図２及び図５を参照すると、液晶表示板組立体４００は、薄膜トランジスター表示板１０及び共通電極表示板２０、そしてその間に挿入されている液晶層１５を含んでいる。

複数の表示信号線（Ｓ１〜Ｓｎ、Ｄ１〜Ｄｍ）は、走査信号を伝送する複数の走査線（Ｓ１〜Ｓｎ）及びデータ信号を伝送する複数のデータ線（Ｄ１〜Ｄｍ）を含んでいる。複数の感知信号線（Ｇｘ１〜ＧｘＮ、Ｓｘ１〜ＳｘＭ、またはＧｙ１〜ＧｙＭ、Ｓｙ１〜ＳｙＮ）は、行方向接触感知のための行走査信号を伝送する複数の行感知走査線（Ｇｘ１〜ＧｘＮ）及び行感知信号を伝送する複数の行感知線（Ｓｘ１〜ＳｘＭ）、または列方向接触感知のための列走査信号を伝送する複数の列感知走査線（Ｇｙ１〜ＧｙＭ）及び列感知信号を伝送する複数の列感知線（Ｓｙ１〜ＳｙＮ）を含んでいる。

複数の走査線（Ｓ１〜Ｓｎ）及び複数の行感知走査線（Ｇｘ１〜ＧｘＮ）は、ほぼ行方向に延びていて、互いにほぼ平行であり、複数のデータ線（Ｄ１〜Ｄｍ）及び複数の行感知線（Ｓｘ１〜ＳｘＭ）は、ほぼ列方向に延びていて、互いにほぼ平行である。また、複数の走査線（Ｓ１〜Ｓｎ）及び複数の列感知線（Ｓｙ１〜ＳｙＮ）は、ほぼ行方向に延びていて、互いにほぼ平行であり、複数のデータ線（Ｄ１〜Ｄｍ）及び複数の列感知走査線（Ｇｙ１〜ＧｙＭ）は、ほぼ列方向に延びていて、互いにほぼ平行である。

図３において、各行感知走査線（Ｇｘ１〜ＧｘＮ）には所定のＶｄｄ電圧が印加され、各行感知走査線（Ｇｘ１〜ＧｘＮ）とＶｄｄ電圧との間には行スイッチング素子（Ｑｘ１〜ＱｘＮ）が具備されている。行スイッチング素子（Ｑｘ１〜ＱｘＮ）は、行感知走査線（Ｇｘ１〜ＧｘＮ）と接続される一端と、Ｖｄｄ電圧と接続される他端と、感知駆動部５００に接続されるゲート電極とを含んでいる。

図４において、各列感知走査線（Ｇｙ１〜ＧｙＭ）には所定のＶｄｄ電圧が印加され、各列感知走査線（Ｇｙ１〜ＧｙＭ）とＶｄｄ電圧との間には列スイッチング素子（Ｑｙ１〜ＱｙＭ）が具備されている。列スイッチング素子（Ｑｙ１〜ＱｙＭ）は、列感知走査線（Ｇｙ１〜ＧｙＭ）と接続される一端と、Ｖｄｄ電圧と接続される他端と、感知駆動部５００と接続されるゲート電極とを含んでいる。

走査駆動部２００には複数の走査線（Ｓ１〜Ｓｎ）が接続され、データ駆動部３００には複数のデータ線（Ｄ１〜Ｄｍ）が接続されている。感知駆動部５００には複数の行スイッチング素子（Ｑｘ１〜ＱｘＮ）のゲート電極が接続され、接触感知部６００には複数の行感知線（Ｓｘ１〜ＳｘＭ）が接続されている。または、感知駆動部５００には複数の列スイッチング素子（Ｑｙ１〜ＱｙＭ）のゲート電極が接続され、接触感知部６００には複数の列感知線（Ｓｙ１〜ＳｙＮ）が接続されている。

図２を参照すると、各画素（ＰＸ）は、表示信号線（Ｓ１〜Ｓｎ、Ｄ１〜Ｄｍ）と接続されたスイッチング素子（Ｑ）、これと接続された液晶蓄電器（ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｃａｐａｃｉｔｏｒ；Ｃｌｃ）及びストレージ蓄電器（ｓｔｏｒａｇｅｃａｐａｃｉｔｏｒ；Ｃｓｔ）を含んでいる。ストレージ蓄電器（Ｃｓｔ）は、必要に応じて省略してもよい。

スイッチング素子（Ｑ）は、薄膜トランジスター表示板１０に形成されている薄膜トランジスターなどの三端子素子であり、走査線（Ｓ１〜Ｓｎ）と接続されるゲート端子と、データ線（Ｄ１〜Ｄｍ）と接続される入力端子と、液晶蓄電器（Ｃｌｃ）及びストレージ蓄電器（Ｃｓｔ）と接続される出力端子とを含んでいる。薄膜トランジスターは、非晶質シリコン（ａｍｏｒｐｈｏｕｓ ｓｉｌｉｃｏｎ）または多結晶シリコン（ｐｏｌｙ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｓｉｌｉｃｏｎ）を含んでいる。

液晶蓄電器（Ｃｌｃ）は、薄膜トランジスター表示板１０の画素電極（ＰＥ）と共通電極表示板２０の共通電極（ＣＥ）とを二つの端子とし、画素電極（ＰＥ）と共通電極（ＣＥ）との間の液晶層１５が誘電体として機能する。画素電極（ＰＥ）は、スイッチング素子（Ｑ）と接続され、共通電極（ＣＥ）は共通電極表示板２０の全面に形成されて共通電圧Ｖｃｏｍが印加されている。図２とは異なって、共通電極（ＣＥ）が薄膜トランジスター表示板１０に形成される場合もあり、この時には、二つの電極（ＰＥ、ＣＥ）のうちの少なくとも一つが線状または棒状に形成される。

液晶蓄電器（Ｃｌｃ）の補助的な役割を果たすストレージ蓄電器（Ｃｓｔ）は、薄膜トランジスター表示板１０に具備された他の信号線（図示せず）と画素電極（ＰＥ）とが絶縁体を間において重なって形成され、他の信号線には共通電圧Ｖｃｏｍなどの所定の電圧が印加される。

一方、色表示を実現するためには、各画素（ＰＸ）が基本色（ｐｒｉｍａｒｙ ｃｏｌｏｒ）のうちの一つを固有に表示したり（空間分割）、各画素（ＰＸ）が時間によって交互に基本色を表示する（時間分割）ようにして、これら基本色の空間的、時間的な合計によって所望の色を認識できるようにする。基本色の例としては、赤色、緑色、青色など三原色が挙げられる。図２は空間分割の一例であり、各画素（ＰＸ）が画素電極（ＰＥ）に対応する共通電極表示板２０の領域に基本色のうちの一つを示す色フィルター（ＣＦ）を具備することを示した。図２とは異なって、色フィルター（ＣＦ）は、薄膜トランジスター表示板１０の画素電極（ＰＥ）上または下に形成されてもよい。液晶表示板組立体４００の外側面には光を偏光させる少なくとも一つの偏光子（図示せず）が付着されている。

図５を参照すると、行感知走査線（Ｇｘ１〜ＧｘＮ）及び行感知線（Ｓｘ１〜ＳｘＭ）と接続される感知ユニットを（ＳＵ）を示しており、感知ユニット（ＳＵ）は、行感知線（Ｓｘｊ）と接続されている可変蓄電器（Ｃｖ）と、行感知線（Ｓｘｊ）と行感知走査線（Ｇｘｉ）との間に接続されている基準蓄電器（Ｃｐ）とを含んでいる（１＜＝ｉ＜＝Ｎ、１＜＝ｊ＜＝Ｍ）。

基準蓄電器（Ｃｐ）は、所定のＶｄｄ電圧が印加される行感知走査線（Ｇｘｉ）と接続される一端と、薄膜トランジスター表示板１０の行感知線（Ｓｘｊ）と接続される他端とを含んでいる。

可変蓄電器（Ｃｖ）は、薄膜トランジスター表示板１０の行感知線（Ｓｘｊ）と接続される一端と、共通電極（ＣＥ）と接続される他端とを含み、二つの端子の間の液晶層１５が誘電体として機能する。可変蓄電器（Ｃｖ）の静電容量（ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）は、液晶表示板組立体４００に加えられるユーザの接触（ｔｏｕｃｈ）などの外部刺激によって値が変動する。このような外部刺激としては、例えば圧力があるが、共通電極表示板２０に圧力が加えられると、二つの端子の間の距離が変化して、可変蓄電器（Ｃｖ）の静電容量が変動する。可変蓄電器（Ｃｖ）の静電容量が変動すると、静電容量の大きさに依存する基準蓄電器（Ｃｐ）と可変蓄電器（Ｃｖ）との間の接続点電圧（Ｖｐ）の大きさが変化する。接続点電圧（Ｖｐ）は、行感知信号として行感知線（Ｓｘｊ）に沿って流れ、これに基づいて接触の有無が判断される。

図５の感知ユニット（ＳＵ）において、行感知走査線（Ｇｘ１〜ＧｘＮ）の代わりに列感知走査線（Ｇｙ１〜ＧｙＭ）、行感知線（Ｓｘ１〜ＳｘＭ）の代わりに列感知線（Ｓｙ１〜ＳｙＮ）を適用すれば、列感知走査線（Ｇｙ１〜ＧｙＭ）及び列感知線（Ｓｙ１〜ＳｙＮ）と接続される感知ユニット（ＳＵ）になる。つまり、列方向の接触を感知する感知ユニット（ＳＵ）は、行方向の接触を感知する感知ユニット（ＳＵ）と同一な構造に構成されているので、列方向の接触を感知する感知ユニット（ＳＵ）の構造に関する説明は省略する。

ここでは、感知ユニット（ＳＵ）に加えられる圧力によって可変蓄電器（Ｃｖ）の静電容量が変動する原理を利用することを示したが、感知ユニット（ＳＵ）の構成は本発明において限定されない。例えば、感知ユニット（ＳＵ）は、加えられる圧力によって薄膜トランジスター表示板１０の感知線と共通電極表示板２０の共通電極とを二つの端子とするスイッチが物理的、電気的に接続される構造からなっていてもよい。または、感知ユニット（ＳＵ）は、光センサーを含んで、接触によって光センサーから発生する光電流で感知信号の出力を制御する構造からなっていてもよい。

次に、図１乃至図５を参照して、本発明に係る液晶表示装置の動作について説明する。

信号制御部１００は、外部装置から入力される映像信号（Ｒ、Ｇ、Ｂ）及びその表示を制御する入力制御信号を受信する。映像信号（Ｒ、Ｇ、Ｂ）は、各画素（ＰＸ）の輝度（ｌｕｍｉｎａｎｃｅ）情報を含み、輝度は、定められた数、例えば１０２４（＝２^１０）、２５６（＝２^８）、または６４（＝２^６）個の階調（ｇｒａｙ）を有している。入力制御信号の例としては、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃと水平同期信号Ｈｓｙｎｃ、メインクロック（ＭＣＬＫ）、データイネーブル信号（ＤＥ）などがある。

信号制御部１００は、入力映像信号（Ｒ、Ｇ、Ｂ）及び入力制御信号に基づいて、入力映像信号（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を液晶表示板組立体４００及びデータ駆動部３００の動作条件に合うように適切に処理し、走査制御信号（ＣＯＮＴ１）及びデータ制御信号（ＣＯＮＴ２）を生成する。走査制御信号（ＣＯＮＴ１）は、走査駆動部２００に提供される。データ制御信号（ＣＯＮＴ２）及び処理された映像データ信号（ＤＡＴ）は、データ駆動部３００に提供される。信号制御部１００は、接触感知を制御する感知制御信号（ＣＯＮＴ３）を感知駆動部５００に提供する。

走査制御信号（ＣＯＮＴ１）は、走査開始を指示する走査開始信号（ＳＴＶ）及びゲートオン電圧（Ｖｏｎ）の出力を制御する少なくとも一つのクロック信号を含んでいる。走査制御信号（ＣＯＮＴ１）は、ゲートオン電圧（Ｖｏｎ）の持続時間を限定する出力イネーブル信号（ＯＥ）をさらに含んでいてもよい。

データ制御信号（ＣＯＮＴ２）は、一つの画素行の映像データ信号（ＤＡＴ）の伝送開始を知らせる水平同期開始信号（ＳＴＨ）、データ線（Ｄ１〜Ｄｍ）にデータ信号の印加を指示するロード信号（ＬＯＡＤ）及びデータクロック信号（ＨＣＬＫ）を含んでいる。データ制御信号（ＣＯＮＴ２）は、共通電圧Ｖｃｏｍに対するデータ信号の電圧極性を反転させる反転信号（ＲＶＳ）をさらに含んでいてもよい。

走査駆動部２００は、液晶表示板組立体４００の複数の走査線（Ｓ１〜Ｓｎ）と接続されて、走査制御信号（ＣＯＮＴ１）によってスイッチング素子（Ｑ）を導通させるゲートオン電圧（Ｖｏｎ）及び遮断するゲートオフ電圧（Ｖｏｆｆ）の組み合わせで構成された走査信号を複数の走査線（Ｓ１〜Ｓｎ）に印加する。

データ駆動部３００は、映像データ信号（ＤＡＴ）を受信して、映像データ信号（ＤＡＴ）に対応する階調電圧を階調電圧生成部３５０から選択する。データ駆動部３００は、選択した階調電圧をデータ信号として複数のデータ線（Ｄ１〜Ｄｍ）に印加する。階調電圧生成部３５０は、全ての階調に対する電圧を提供せずに、定められた数の基準階調電圧だけを提供することができ、この時、データ駆動部３００は、基準階調電圧を分圧して全ての階調に対する階調電圧を生成し、この中からデータ信号に相当するデータ電圧（Ｖｄａｔ）を選択することができる。

走査駆動部２００が走査制御信号（ＣＯＮＴ１）によってゲートオン電圧（Ｖｏｎ）を走査線（Ｓ１〜Ｓｎ）に印加すると、走査線（Ｓ１〜Ｓｎ）と接続されたスイッチング素子（Ｑ）が導通され、導通されたスイッチング素子（Ｑ）を通して複数のデータ線（Ｄ１〜Ｄｍ）に印加されるデータ信号が当該画素（ＰＸ）に印加される。

画素（ＰＸ）に印加されたデータ信号の電圧と共通電圧Ｖｃｏｍとの差は、液晶蓄電器（Ｃｌｃ）の充電電圧、つまり画素電圧となる。液晶分子は、画素電圧の大きさによってその配列が異なり、それによって液晶層１５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、液晶表示板組立体４００に付着した偏光子によって光の透過率の変化として現れ、これによって所望の映像が表示される。

１水平周期（１Ｈともいい、水平同期信号Ｈｓｙｎｃ及びデータイネーブル信号（ＤＥ）の一周期と同一である）を単位としてこのような過程を繰り返すことによって、全ての走査線（Ｓ１〜Ｓｎ）に対して順にゲートオン電圧（Ｖｏｎ）を印加し、全ての画素（ＰＸ）にデータ信号を印加して、１つのフレーム（ｆｒａｍｅ）の映像を表示する。

感知駆動部５００は、感知制御信号（ＣＯＮＴ３）によって複数の行スイッチング素子（Ｑｘ１〜ＱｘＮ）または複数の列スイッチング素子（Ｑｙ１〜ＱｙＭ）を導通させるゲートオン電圧（Ｖｏｎ）及び遮断させるゲートオフ電圧（Ｖｏｆｆ）の組み合わせで構成される感知駆動信号を複数の行スイッチング素子（Ｑｘ１〜ＱｘＮ）または複数の列スイッチング素子（Ｑｙ１〜ＱｙＭ）のゲート電極に順次に印加する。

感知駆動部５００が感知制御信号（ＣＯＮＴ３）によって行スイッチング素子（Ｑｘ１〜ＱｘＮ）に順次にゲートオン電圧（Ｖｏｎ）を印加して導通させることができ、導通した行スイッチング素子（Ｑｘｊ）を通して所定のＶｄｄ電圧が各感知ユニット（ＳＵ）の基準蓄電器（Ｃｐ）の一端に印加される。可変蓄電器（Ｃｖ）の静電容量は、ユーザの接触の有無によって変動し、それによって基準蓄電器（Ｃｐ）と可変蓄電器（Ｃｖ）との間の接続点電圧（Ｖｐ）の大きさが変化する。各感知ユニット（ＳＵ）の接続点電圧（Ｖｐ）は、各々の行感知線（Ｓｘ１〜ＳｘＭ）を通して接触感知部６００に伝送される。このように、各行の行感知走査線（Ｇｘ１〜ＧｘＮ）に順次にゲートオン電圧（Ｖｏｎ）を印加して、これと接続される全ての感知ユニット（ＳＵ）の接続点電圧（Ｖｐ）が接触感知部６００に伝送される。

また、感知駆動部５００は、感知制御信号（ＣＯＮＴ３）によって列スイッチング素子（Ｑｙ１〜ＱｙＭ）に順次にゲートオン電圧（Ｖｏｎ）を印加することができ、それによって導通された列スイッチング素子（Ｑｙｉ）を通して所定のＶｄｄ電圧が各感知ユニット（ＳＵ）の基準蓄電器（Ｃｐ）の一端に印加され、各感知ユニット（ＳＵ）の接続点電圧（Ｖｐ）は、各々の列感知線（Ｓｙ１〜ＳｙＮ）を通して接触感知部６００に伝送される。このように、各列の列感知走査線（Ｇｙ１〜ＧｙＭ）に順次にゲートオン電圧（Ｖｏｎ）を印加して、これと接続される全ての感知ユニット（ＳＵ）の接続点電圧（Ｖｐ）が接触感知部６００に伝送される。

各感知ユニット（ＳＵ）の接続点電圧（Ｖｐ）が当該感知ユニット（ＳＵ）の感知信号である。

接触感知部６００は、複数の感知ユニット（ＳＵ）から複数の行感知線（Ｓｘ１〜ＳｘＭ）または複数の列感知線（Ｓｙ１〜ＳｙＮ）を通して伝送される感知信号を読み取って、接触の有無及び接触位置を検出する。接触感知部６００は、論理演算回路（ＮＡＮＤ回路）を使用して複数の行感知線（Ｓｘ１〜ＳｘＭ）または複数の列感知線（Ｓｙ１〜ＳｙＮ）を通して伝送された感知信号から接触の有無によるトリガ信号を生成し、トリガ信号によって接触位置の検出を行うか否かを決定するが、これについては図６及び７を参照して後述する。

図６は本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置の接触感知部６００の構成を示すブロック図である。図７は本発明の第１実施形態に係る判別及びトリガユニットのＮＡＮＤ回路を示した図である。

図６及び７を参照すると、接触感知部６００は、複数の増幅ユニット６１０と、ラッチユニット６２０と、判別及びトリガユニット６３０と、位置検出ユニット６４０と、インターフェースユニット６５０とを含んでいる。

複数の増幅ユニット６１０は、複数の行感知線（Ｓｘ１〜ＳｘＭ）または複数の列感知線（Ｓｙ１〜ＳｙＮ）と各々接続されて、各感知線（Ｓｘ１〜ＳｘＭまたはＳｙ１〜ＳｙＮ）を通して伝送される感知信号を増幅及びフィルタリングする。

ラッチユニット６２０は、複数の増幅ユニット６１０と接続されて、増幅ユニット６１０で増幅された感知信号を受信して標本を抽出して維持する。

判別及びトリガユニット６３０は、ラッチユニット６２０に接続され、ラッチユニット６２０から伝送される感知信号に基づいて接触の有無を判別して、トリガ信号を生成する。判別及びトリガユニット６３０は、トリガ信号を生成するための論理演算回路を含んでいる。論理演算回路としては、ＮＡＮＤ回路を利用することができる。トリガ信号は、位置検出ユニット６４０の動作の可否を指示する信号として、感知信号と共に位置検出ユニット６４０に伝送される。

ＮＡＮＤ回路は、一つの行感知走査線（Ｇｘｊ）または一つの列感知走査線（Ｇｙｉ）に感知駆動信号が順次に印加される間に、複数の行感知線（Ｓｘ１〜ＳｘＭ）または複数の列感知線（Ｓｙ１〜ＳｙＮ）を通して伝送される全ての感知信号が非接触を意味する場合に、位置検出ユニット６４０の動作を中止させるトリガ信号を生成する。つまり、複数の行感知線（Ｓｘ１〜ＳｘＭ）または複数の列感知線（Ｓｙ１〜ＳｙＮ）を通して伝送される感知信号のうちのいずれか一つでも接触を意味すれば、ＮＡＮＤ回路は位置検出ユニット６４０を動作させるトリガ信号を生成する。

例えば、判別及びトリガユニット６３０は、複数の行感知線（Ｓｘ１〜ＳｘＭ）または複数の列感知線（Ｓｙ１〜ＳｙＮ）を通して伝送される感知信号を、接触がある場合には「０」、接触がない場合には「１」として判別することができる。判別された感知信号「０」または「１」がＮＡＮＤ回路に入力され、ＮＡＮＤ回路は、判別された全ての感知信号が「１」であれば「０」を出力し、それ以外には「１」を出力する。ＮＡＮＤ回路の出力信号「０」は位置検出ユニット６４０の動作を中止させるトリガ信号であり、「１」は位置検出ユニット６４０を動作させるトリガ信号である。

位置検出ユニット６４０は、判別及びトリガユニット６３０と接続され、判別及びトリガユニット６３０から伝送される感知信号及びトリガ信号を受信して、接触位置を検出する。トリガ信号は、各行感知走査線（Ｇｘ１〜ＧｘＮ）または各列感知走査線（Ｇｙ１〜ＧｙＭ）に感知駆動信号が印加される時ごとに生成されて位置検出ユニット６４０に伝送され、位置検出ユニット６４０は、自身を動作させるトリガ信号が印加された時にだけ、当該行感知走査線（Ｇｘ１〜ＧｘＮ）または当該列感知走査線（Ｇｙ１〜ＧｙＭ）と接続されている複数の感知ユニット（ＳＵ）の感知信号から接触位置を検出する。位置検出ユニット６４０は、自身の動作を中止させるトリガ信号が印加されると、受信した感知信号を無視する。

つまり、位置検出ユニット６４０は、全ての感知画素（ＳＵ）に対して接触位置を検出するのではなく、接触がある感知ユニット（ＳＵ）に接続された行感知走査線（Ｇｘ１〜ＧｘＮ）または列感知走査線（Ｇｙ１〜ＧｙＭ）と接続された感知ユニット（ＳＵ）に対してのみ接触位置の検出を行う。従って、接触位置を検出する必要がある場合にだけ位置検出ユニット６４０が動作するので、接触位置を抽出するための消費電力を最少限に減らすことができる。

位置検出ユニット６４０は、全ての行感知走査線（Ｇｘ１〜ＧｘＮ）または列感知走査線（Ｇｙ１〜ＧｙＭ）に感知駆動信号が印加される１フレーム内の複数の行感知線（Ｓｘ１〜ＳｘＭ）または複数の列感知線（Ｓｙ１〜ＳｙＮ）を通して伝送される感知信号を受信して、行方向及び列方向の接触位置を検出することができる。１フレーム内における接触位置は一つまたは二つ以上になり、位置検出ユニット６４０は、二つ以上の接触位置を検出するマルチタッチ（ｍｕｌｔｉ-ｔｏｕｃｈ）を支援することができる。位置検出ユニット６４０は、接触位置に関する情報をインターフェースユニット６５０に伝送する。

インターフェースユニット６５０は、接触情報を外部装置に伝送する。インターフェースユニット６５０として、ＳＰＩ（Ｓｅｒｉａｌ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を採用してもよい。

前述した各々の駆動装置１００、２００、３００、３５０、５００、６００は、少なくとも一つの集積回路チップ形態で液晶表示板組立体４００上に直接装着されたり、可撓性印刷回路膜（ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ ｆｉｌｍ）（図示せず）上に装着されてＴＣＰ（ｔａｐｅ ｃａｒｒｉｅｒ ｐａｃｋａｇｅ）形態で液晶表示板組立体４００に付着されたり、別途の印刷回路基板（図示せず）上に装着される。また、前述した接触感知部６００の各々のユニット６１０、６２０、６３０、６４０、６５０は、少なくとも一つの集積回路チップ形態で液晶表示板組立体４００上に直接装着されたり、可撓性印刷回路膜上に装着されてＴＣＰ形態で液晶表示板組立体４００に付着されたり、別途の印刷回路基板上に装着される。

上記参照した図面及び記載した発明の詳細な説明は、単に本発明を例示するものであり、単に本発明を説明するための目的で使用したものであって、意味を限定したり、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲を限定するために使用するものではない。従って、本技術分野の通常の知識を有する者は、これから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であることを理解することができるであろう。従って、本発明の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的な思想によって決められなければならない。

１０ 薄膜トランジスター表示板
１５ 液晶層
２０ 共通電極表示板
１００ 信号制御部
２００ 走査駆動部
３００ データ駆動部
３５０ 階調電圧生成部
４００ 液晶表示板組立体
５００ 感知駆動部
６００ 接触感知部
６１０ 増幅ユニット
６２０ ラッチユニット
６３０ トリガユニット
６４０ 位置検出ユニット
６５０ インターフェースユニット

Claims (19)

1. 感知走査線及び感知線と接続される感知ユニットと、
   前記感知ユニットから前記感知線を通して伝送される感知信号に基づいて接触位置を検出する位置検出ユニットと、
   前記感知ユニットから伝送される前記感知信号に基づいて接触の有無を判別し、前記位置検出ユニットの動作の可否を指示するためのトリガ信号を生成して前記位置検出ユニットに伝送する判別及びトリガユニットと、を含み、
   前記判別及びトリガユニットは、前記トリガ信号を生成するための論理演算回路を含み、前記論理演算回路は、複数の感知走査線のうちのいずれか一つに感知駆動信号が印加されている間に伝送される前記感知信号が接触を意味すれば、前記位置検出ユニットを動作させるトリガ信号を生成し、全ての前記感知信号が非接触を意味する場合に、位置検出ユニットの動作を中止させるトリガ信号を生成し、前記論理演算回路はＮＡＮＤ回路であることを特徴とする接触感知装置。
2. 前記論理演算回路は、前記複数の感知走査線のうちのいずれか一つに感知駆動信号が印加されている間に伝送される感知信号が非接触を意味すれば、前記位置検出ユニットの動作を中止させるトリガ信号を生成することを特徴とする請求項１に記載の接触感知装置。
3. 前記判別及びトリガユニットは、前記接触を意味する感知信号を「０」、前記非接触を意味する感知信号を「１」として判別することを特徴とする請求項２に記載の接触感知装置。
4. 前記感知ユニットは、
   前記感知走査線と接続される一端と前記感知線と接続される他端とを含む基準蓄電器と、
   前記感知線と接続される一端と共通電極と接続される他端とを含む可変蓄電器と、
   前記可変蓄電器の一端と他端との間の液晶層とを含むことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の接触感知装置。
5. 前記感知ユニットは、行方向の接触を感知する感知ユニット、または列方向の接触を感知する感知ユニットであることを特徴とする請求項４に記載の接触感知装置。
6. 前記複数の感知走査線と各々接続されて、所定の電圧を印加するスイッチング素子をさらに含むことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の接触感知装置。
7. 前記スイッチング素子を導通させるゲートオン電圧及び遮断するゲートオフ電圧を含む前記感知駆動信号を前記スイッチング素子のゲート電極に印加する感知駆動部をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の接触感知装置。
8. 前記感知線と接続されて、前記感知信号を増幅及びフィルタリングする増幅ユニットをさらに含むことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の接触感知装置。
9. 前記感知信号の標本を抽出して維持するラッチユニットをさらに含むことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の接触感知装置。
10. 映像を表示する複数の画素及び感知信号を生成する複数の感知ユニットが行列状に配列された表示板と、
    前記感知信号から接触位置を検出する位置検出ユニットと、
    前記感知信号から接触の有無を判別し、前記位置検出ユニットの動作の可否を指示するためのトリガ信号を生成して、前記位置検出ユニットに伝送する判別及びトリガユニットと、を含み、
    前記判別及びトリガユニットは、一つの行方向または一つの列方向の複数の感知ユニットから伝送される前記感知信号のうちの少なくとも一つが接触を意味する場合にのみ、前記位置検出ユニットを動作させるトリガ信号を生成し、全ての前記感知信号が非接触を意味する場合に、前記位置検出ユニットの動作を中止させるトリガ信号を生成し、前記判別及びトリガユニットは、前記トリガ信号を生成するためのＮＡＮＤ回路を含むことを特徴とする表示装置。
11. 前記判別及びトリガユニットは、前記接触を意味する感知信号を「０」、非接触を意味する感知信号を「１」として判別することを特徴とする請求項１０に記載の表示装置。
12. 前記複数の感知ユニットと接続されて所定の電圧を伝送する複数の感知走査線と各々接続された複数のスイッチング素子をさらに含むことを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の表示装置。
13. 前記スイッチング素子を導通させるゲートオン電圧及び遮断するゲートオフ電圧を含む感知駆動信号を前記複数のスイッチング素子のゲート電極に印加する感知駆動部をさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載の表示装置。
14. 前記感知信号を増幅及びフィルタリングする増幅ユニットをさらに含むことを特徴とする請求項１０乃至請求項１３のいずれか１項に記載の表示装置。
15. 前記感知信号の標本を抽出して維持するラッチユニットをさらに含むことを特徴とする請求項１０乃至請求項１４のいずれか１項に記載の表示装置。
16. 映像を表示する複数の画素及び感知信号を生成する複数の感知ユニットが行列状に配列された表示板と、前記感知信号から接触位置を検出する位置検出ユニットと、前記感知信号から前記位置検出ユニットの動作の可否を指示するためのトリガ信号を生成する判別及びトリガユニットとを含み、前記判別及びトリガユニットは、前記トリガ信号を生成するためのＮＡＮＤ回路を含む表示装置の駆動方法において、
    前記複数の感知ユニットのうちの一つの行方向または一つの列方向の複数の感知ユニットに所定の電圧を印加して感知信号を生成する段階と、
    前記感知信号のうちの少なくとも一つが接触を意味する場合には、前記位置検出ユニットを動作させる第１トリガ信号を生成する段階と、
    前記第１トリガ信号に応じて前記感知信号に基づいて接触位置を検出する段階と、
    全ての前記感知信号が非接触を意味する場合に、前記位置検出ユニットの動作を中止させる第２トリガ信号を生成する段階を含むことを特徴とする表示装置の駆動方法。
17. 前記第２トリガ信号によって前記感知信号を無視する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載の表示装置の駆動方法。
18. 前記生成された感知信号を増幅及びフィルタリングする段階をさらに含むことを特徴とする請求項１６または請求項１７に記載の表示装置の駆動方法。
19. 前記増幅された感知信号の標本を抽出して維持する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１８に記載の表示装置の駆動方法。

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