KR100965141B1 - Display device and display system - Google Patents
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Abstract
표시장치 및 표시 시스템이 개시되어 있다. 표시장치는 내부에 사용자에 의해 제공된 센싱광을 인식하여 센싱광의 위치에 따른 위치 신호를 발생시키는 광감지소자가 내장되어 있다. 광감지소자에 의하여 발생한 위치 신호는 표시장치와 연결된 정보처리장치로 제공된다. 광감지소자는 광의 손실 없이 센싱광을 그대로 투과시킬 수 있는 투명패턴이 형성된 곳에 배치함으로써, 표시장치로부터 발생한 영상의 휘도를 향상시킬 뿐만 아니라 광감지소자의 광 인식률을 크게 향상시켜 액정표시장치의 성능 및 표시품질을 모두 향상시킨다.
A display device and a display system are disclosed. The display device includes a light sensing element that recognizes the sensing light provided by the user and generates a position signal according to the position of the sensing light. The position signal generated by the light sensing element is provided to the information processing device connected to the display device. The photosensitive device is disposed at a position where a transparent pattern is formed to transmit the sensing light as it is without loss of light, thereby improving the brightness of the image generated from the display device and greatly improving the optical recognition rate of the photosensitive device. And improve the display quality.
Description
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 액정표시장치의 부분 절개 사시도이다.1 is a partial cutaway perspective view of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 2는 도 1의 A1-A2를 따라 절단한 단면도이다.Figure 2 is a cross-sectional view taken along the A 1 -A 2 in Fig.
도 3은 도 1에 도시된 제 1 기판의 일부를 개념적으로 도시한 평면도이다.3 is a plan view conceptually illustrating a portion of the first substrate illustrated in FIG. 1.
도 4는 도 3에 도시된 제 1 기판의 제 1 화소영역 및 제 2 화소영역의 단면도이다.4 is a cross-sectional view of a first pixel area and a second pixel area of the first substrate illustrated in FIG. 3.
도 5는 도 3의 광감지소자를 확대 도시한 평면도이다.FIG. 5 is an enlarged plan view of the photosensitive device of FIG. 3.
도 6은 본 발명에 의한 액정표시장치의 다른 실시예를 개념적으로 도시한 평면도이다.6 is a plan view conceptually showing another embodiment of a liquid crystal display according to the present invention.
도 7은 본 발명에 의한 액정표시장치의 다른 실시예를 개념적으로 도시한 단면도이다.7 is a cross-sectional view conceptually showing another embodiment of a liquid crystal display according to the present invention.
도 8은 본 발명의 일실시예에 의한 액정표시 시스템을 도시한 개념도이다.8 is a conceptual diagram illustrating a liquid crystal display system according to an embodiment of the present invention.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 의한 액정표시 시스템의 개념도이다.9 is a conceptual diagram of a liquid crystal display system according to another embodiment of the present invention.
본 발명은 표시장치 및 표시 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 화소의 사이에 배치된 광감지소자의 광 인식률을 크게 향상시켜 표시 품질을 향상시킨 표시장치 및 표시 시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
일반적으로, 디스플레이 장치(display device)는 정보처리장치(information processing device)로부터 인가된 전기적 신호를 영상으로 변환시킨다. 종래 디스플레이 장치와 정보처리장치는 일 방향 통신만이 가능하였다. 따라서, 디스플레이 장치로부터 새로운 영상을 디스플레이 하기 위해서는 정보처리장치로 정보를 입력하는 데이터 입력 장치, 예를 들면, 키보드, 키패드, 마우스 등을 필요로 한다.In general, a display device converts an electrical signal applied from an information processing device into an image. Conventional display apparatuses and information processing apparatuses are only capable of one-way communication. Therefore, in order to display a new image from the display apparatus, a data input apparatus for inputting information into the information processing apparatus, for example, a keyboard, a keypad, a mouse, or the like is required.
최근 개발된 디스플레이 장치 중 일부는 작업자가 영상이 디스플레이 된 스크린에 직접 입력하여 정보처리장치로 정보를 출력하여 영상을 재구성하는 기능을 갖는다. 즉, 이는 디스플레이 장치와 정보처리장치의 양방향 통신이 가능해졌음을 의미한다.Some of the recently developed display apparatuses have a function of reconstructing an image by directly inputting the image on a screen on which an image is displayed and outputting information to the information processing apparatus. In other words, this means that the bidirectional communication between the display device and the information processing device is enabled.
디스플레이 장치와 정보처리방치의 양방향 통신을 위해 종래 디스플레이 장치는 터치 스크린 패널(touch screen panel)을 더 포함한다. 터치스크린 패널은 작업자의 손 또는 터치 펜(touch pen)에 의해 가해진 압력을 위치 데이터로 변경하여 정보처리장치로 출력한다. 정보처리장치는 디스플레이 장치로부터 입력된 위치 데이터를 처리하여 새로운 영상신호를 디스플레이 장치로 출력하고, 디스플레이 장치는 영상 신호에 대응하여 새로운 영상을 디스플레이 한다.The conventional display device further includes a touch screen panel for bidirectional communication between the display device and the information processing device. The touch screen panel changes the pressure applied by the operator's hand or a touch pen into position data and outputs the position data to the information processing apparatus. The information processing apparatus processes the position data input from the display apparatus to output a new image signal to the display apparatus, and the display apparatus displays the new image corresponding to the image signal.
그러나, 터치패널로 인해 디스플레이 장치는 두께 및 무게가 증가되는 문제점을 갖는다. 또한, 터치 패널을 이용한 디스플레이 장치는 정밀한 문자나 그림을 표현하기에 부적합한 문제점을 갖는다.However, due to the touch panel, the display device has a problem in that thickness and weight are increased. In addition, a display device using a touch panel has a problem that is unsuitable for expressing precise characters or pictures.
최근에는 작업자가 입력한 광을 감지하여 위치 정보 신호를 출력하고, 정보처리장치와 양방향 통신을 하는 광 감지 액정표시장치가 개발된 바 있다. 이와 같은 광 감지 액정표시장치에는 영상을 표시하는 화소들과 함께 광을 감지하여 위치 정보를 갖는 신호를 출력하는 광 감지 센서들이 내장되어 있다.Recently, a light sensing liquid crystal display device that detects light input by an operator to output a location information signal and communicates bidirectionally with an information processing device has been developed. Such a photosensitive liquid crystal display has a built-in photosensitive sensor that detects light and outputs a signal having position information together with pixels displaying an image.
광 감지 센서는 작업자가 입력한 광을 감지하여 정보처리장치가 인식할 수 있는 신호를 출력하고, 출력된 신호는 정보처리장치로 전송된다. 정보처리장치는 광 감지 액정표시장치로부터 입력된 신호에 대응하여 새로운 영상 신호를 광 감지 액정표시장치로 출력하고, 광 감지 액정표시장치는 영상 신호에 의해 새로운 영상을 디스플레이 한다.The light sensor detects the light input by the operator and outputs a signal that can be recognized by the information processing device, and the output signal is transmitted to the information processing device. The information processing apparatus outputs a new image signal to the photosensitive liquid crystal display in response to the signal input from the photosensitive liquid crystal display, and the photosensitive liquid crystal display displays the new image by the image signal.
한편, 화소 및 광 감지 센서를 갖는 액정표시장치에 광을 인가하기 위해서는 라이트 펜(light pen)을 필요로 한다. 라이트 펜에는 고휘도의 광을 발생시키는 광원이 내장된다. 라이트 펜의 광원으로는 광 인식률이 높은 레드 발광 다이오드가 사용되고, 발광 다이오드는 액정표시장치와 마주보는 라이트 펜의 일측 단부에 설치된다.On the other hand, a light pen is required to apply light to a liquid crystal display having a pixel and a light sensing sensor. The light pen has a light source for generating high brightness light. A red light emitting diode having a high optical recognition rate is used as a light source of the light pen, and the light emitting diode is disposed at one end of the light pen facing the liquid crystal display.
그러나, 이와 같은 종래의 광 감지 액정표시장치의 경우 라이트 펜에서 출사된 광 중 상당 양이 컬러필터 그리고, 화소들과 광 감지 센서들을 보호하는 유기막 등을 통과하는 동안 손실되어 광 감지 센서로 입사되는 광 유입량이 감소된다. 이로 인해 광 감지 센서들의 센싱 감도가 저하되어 광 감지 액정표시장치가 오작동 되는 문제점이 있다. However, in the conventional photosensitive liquid crystal display device, a considerable amount of light emitted from the light pen is lost while passing through the color filter and the organic layer protecting the pixels and the photosensitive sensors, and enter the photosensitive sensor. The amount of light entering is reduced. As a result, there is a problem in that the sensing sensitivity of the photosensitive sensors is lowered and the photosensitive liquid crystal display is malfunctioning.
또한, 광 감지부에 광을 인가하는 라이트 펜에 발광 다이오드 및 전원 공급부 등과 같은 부품들이 내장되기 때문에 생산 코스트가 증가되고, 라이트 펜의 무게 및 부피가 커지는 문제점이 있다. 또한, 발광 다이오드에 전원을 공급하는 전원 공급부가 소모성 부품이므로 전원 공급부를 자주 교체해야하는 번거로움이 있다.In addition, since parts such as a light emitting diode and a power supply unit are built in the light pen for applying light to the light sensing unit, the production cost is increased, and the weight and volume of the light pen are increased. In addition, since the power supply unit for supplying power to the light emitting diode is a consumable part, there is a need to frequently replace the power supply unit.
따라서, 본 발명은 이와 같은 종래 문제점을 감안한 것으로써, 본 발명의 제 1 목적은 표시패널 상에 정보를 광에 의하여 입력 및 입력된 광의 인식률을 높여 오작동을 방지한 표시장치를 제공한다.Accordingly, the present invention has been made in view of such a conventional problem, and a first object of the present invention is to provide a display device in which malfunction is prevented by increasing the recognition rate of light inputted on the display panel by light.
본 발명의 제 2 목적은 상기 표시장치에서 발생한 이미지 광을 라이트 펜에 의하여 센싱광으로 변환하여 표시장치에 정보를 입력하는 표시 시스템을 제공한다.A second object of the present invention is to provide a display system for converting image light generated in the display device into sensing light by a light pen and inputting information to the display device.
이와 같은 본 발명의 제 1 목적을 구현하기 위하여, 본 발명은 백색광을 필터링하여 레드, 그린 및 블루광을 각각 출사하여 컬러 영상을 표시하는 제 1 화소영역, 백색광을 투과시켜 컬러 영상의 휘도를 향상시키는 제 2 화소영역, 제 1 화소영역 및 제 2 화소영역에 배치된 컬러필터 및 제 2 화소영역에서 컬러필터의 하부에 배치되어 센싱광에 의하여 감지신호를 출력하는 광감지소자를 포함하는 제 1 기판, 제 1 기판에 마주보도록 결합되는 제 2 기판, 제 1 기판 및 제 2 기판의 사이에 개재된 액정층, 액정층에 포함된 액정을 제어하기 위하여 제 1 및 제 2 화소영역에 각각에 배치된 제 1 전극 및 전계를 발생시키기 위해 제 1 전극으로부터 이격된 제 2 전극을 포함하는 표시장치를 제공한다. In order to realize the first object of the present invention, the present invention improves the luminance of a color image by transmitting white light through a first pixel region displaying a color image by filtering out white light and emitting red, green and blue light, respectively. A first filter including a color filter disposed in the second pixel region, the first pixel region and the second pixel region, and an optical sensing element disposed under the color filter in the second pixel region and outputting a detection signal by sensing light; A substrate, a second substrate coupled to face the first substrate, a liquid crystal layer interposed between the first substrate and the second substrate, and disposed in each of the first and second pixel regions to control the liquid crystal contained in the liquid crystal layer A display device includes a first electrode and a second electrode spaced apart from the first electrode to generate an electric field.
또한, 본 발명의 제 2 목적을 구현하기 위하여, 백색광을 필터링하여 레드, 그린 및 블루광을 각각 출사하여 컬러 영상을 표시하는 제 1 화소영역, 백색광을 투과시켜 컬러 영상의 휘도를 향상시키는 제 2 화소영역, 제 1 화소영역 및 제 2 화소영역에 배치된 컬러필터 및 제 2 화소영역에서 컬러필터의 하부에 배치되어 센싱광에 의하여 감지신호를 출력하는 광감지소자를 포함하는 제 1 기판, 제 1 기판에 마주보도록 결합되는 제 2 기판, 제 1 기판 및 제 2 기판의 사이에 개재된 액정층, 액정층에 포함된 액정을 제어하기 위하여 제 1 및 제 2 화소영역에 각각에 배치된 제 1 전극 및 전계를 발생시키기 위해 제 1 전극으로부터 이격된 제 2 전극을 포함하는 액정표시장치 및 제 1 기판으로부터 출사된 레드, 그린, 블루광 및 백색광들을 센싱광으로 변환시키는 광 변환부를 포함하는 라이트 펜을 포함하는 표시 시스템을 제공한다.In addition, in order to implement the second object of the present invention, the first pixel area for filtering the white light to emit red, green and blue light respectively to display a color image, the second to transmit the white light to improve the brightness of the color image A first substrate including a color filter disposed in a pixel region, a first pixel region and a second pixel region, and an optical sensing element disposed under the color filter in the second pixel region and outputting a detection signal by sensing light; A second substrate coupled to the first substrate, a liquid crystal layer interposed between the first substrate and the second substrate, and a first disposed in each of the first and second pixel regions for controlling the liquid crystal contained in the liquid crystal layer A liquid crystal display including an electrode and a second electrode spaced from the first electrode to generate an electric field, and light for converting red, green, blue light and white light emitted from the first substrate into sensing light. A display system including a light pen including a converter is provided.
본 발명에 의하면 표시장치에 내장되어 사용자에 의하여 입력된 정보를 정보처리장치로 전송하는 광감지소자의 광 인식률을 보다 향상시켜 표시장치의 품질을 향상시킨다.According to the present invention, the optical recognition rate of the optical sensing element which is embedded in the display device and transmits the information input by the user to the information processing device is further improved to improve the quality of the display device.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다. 본 발명에서는 바람직하게 표시장치의 하나인 액정표시장치를 실시예로 설명하였지만, 본 발명은 이외의 다른 표시장치, 예를 들면, 유기전계발광 표시장치, 플라즈마 표시장치 등에도 폭넓게 사용될 수 있다.
Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the present invention, the liquid crystal display device, which is preferably one of the display devices, is described as an embodiment, but the present invention can be widely used for other display devices, for example, an organic light emitting display device, a plasma display device, and the like.
액정표시장치LCD Display
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 액정표시장치의 부분 절개 사시도이다. 도 2는 도 1의 A1-A2를 따라 절단한 단면도이다. 도 3은 도 1에 도시된 제 1 기판의 일부를 개념적으로 도시한 평면도이다. 1 is a partial cutaway perspective view of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention. Figure 2 is a cross-sectional view taken along the A 1 -A 2 in Fig. 3 is a plan view conceptually illustrating a portion of the first substrate illustrated in FIG. 1.
도 1 및 도 2를 참조하면, 액정표시장치(800)는 제 1 기판(100), 제 2 기판(200), 액정층(300), 제 1 및 제 2 전극(190, 290)을 포함한다.1 and 2, the liquid
도 3을 참조하면, 제 1 기판(100)은 투명한 유리 기판을 포함한다. 제 1 기판(100)은 제 1 유효 디스플레이 영역(first effective display area;110) 및 제 1 비유효 디스플레이 영역(first non-effective display area:120)을 포함한다. 제 1 비유효 디스플레이 영역(120)은 제 1 유효 디스플레이 영역(110)을 감싼다.Referring to FIG. 3, the
제 1 기판(100)의 제 1 유효 디스플레이 영역(110)은 제 1 화소영역(first pixel region;150) 및 제 2 화소영역(second pixel region;160)을 포함한다. The first
제 1 기판(100)의 제 1 화소영역(150) 및 제 2 화소영역(160)은 제 1 박막 트랜지스터(130) 및 제 1 박막 트랜지스터(130)를 구동시키기 위한 제 1 구동 신호선(133) 및 제 2 구동 신호선(135)을 포함한다.The
도 4는 도 3에 도시된 제 1 기판의 제 1 화소영역 및 제 2 화소영역의 단면도이다.4 is a cross-sectional view of a first pixel area and a second pixel area of the first substrate illustrated in FIG. 3.
도 3 및 도 4를 참조하면, 제 1 박막 트랜지스터(130)는 제 1 게이트 전극(G1), 제 1 소오스 전극(S1), 제 1 채널층(C1) 및 제 1 드레인 전극(D1)을 포함한다. 제 1 게이트 전극(G1)은 제 1 채널층(C1)과 절연되며, 제 1 채널층(C1)의 전기적 특성을 부도체에서 도전체로 변경시킨다. 제 1 소오스 전극(S1) 및 제 1 드레인 전극(D1)은 제 1 채널층(C1)에 전기적으로 연결된다.3 and 4, the first
제 1 구동 신호선(133)은 제 1 게이트 전극(G1)에 연결되며, 제 2 구동 신호선(135)은 제 1 소오스 전극(S1)에 연결된다. 제 1 구동 신호선(133)은 제 1 채널층(C1)의 문턱 전압(threshold voltage) 이상의 제 1 구동 전압을 제 1 게이트 전극(G1)에 인가한다. 제 2 구동 신호선(135)은 제 2 구동 전압을 제 1 소오스 전극(S1)에 인가한다.The first
작동 측면에서, 제 2 구동 전압은 제 2 구동 신호선(135)을 통해 제 1 소오스 전극(S1)에 인가된다. 이어서, 제 1 구동 신호선(133)을 통해 제 1 구동 전압이 제 1 게이트 전극(G1)에 인가되어, 제 1 채널층(C1)의 전기적 특성은 부도체에서 도체로 변경된다. 따라서, 제 2 구동 전압은 제 1 채널층(C1)을 통하여 제 1 드레인 전극(D1)으로 출력된다.In operation, the second driving voltage is applied to the first source electrode S1 through the second
도 5는 도 3의 광감지소자를 확대 도시한 평면도이다.FIG. 5 is an enlarged plan view of the photosensitive device of FIG. 3.
도 4 및 도 5를 참조하면, 제 1 기판(100)의 제 2 화소영역(160)은 제 1 박막 트랜지스터(130), 제 1 구동 신호선(133) 및 제 2 구동 신호선(135)과 함께 광감지소자(170)를 더 포함한다. 광감지소자(170)는 광, 예를 들면, 레드광, 그린광, 블루광 또는 백색광을 인식하여 위치 데이터가 포함된 광감지신호를 출력한다.4 and 5, the
광감지소자(170)는 제 2 박막 트랜지스터(172), 제 3 박막 트랜지스터(173), 제 1 신호선(175) 및 제 2 신호선(177)을 포함한다.The
제 1 신호선(175)은 제 1 구동 신호선(133)과 평행하게 배치되고, 제 2 신호 선(177)은 제 2 구동 신호선(135)과 평행하게 배치된다. 제 1 신호선(175)에는 일정 레벨의 바이어스 전압이 인가되고, 제 2 신호선(177)으로는 광감지신호가 출력된다. 참조부호 Cst는 저장 커패시턴스이다.The
제 2 박막 트랜지스터(172) 및 제 3 박막 트랜지스터(173)는 제 1 신호선(175), 제 1 구동 신호선(133), 제 2 신호선(177) 및 제 2 구동 신호선(135)에 의하여 둘러싸인 영역에 배치된다.The second
제 2 박막 트랜지스터(172)는 제 2 게이트 전극(G2), 제 2 소오스 전극(S2), 제 2 채널층(C2) 및 제 2 드레인 전극(D2)을 포함한다. 제 2 게이트 전극(G2)은 제 2 채널층(C2)과 절연된다. 제 2 소오스 전극(S2) 및 제 2 드레인 전극(D2)은 제 2 채널층(C2)에 전기적으로 연결된다. 제 2 게이트 전극(G2)은 제 1 신호선(175)에 전기적으로 연결되고, 제 2 소오스 전극(S2)은 제 2 구동 신호선(135)에 전기적으로 연결된다. 이때, 제 2 채널층(C2)은 광에 의하여 부도체에서 도체로 변경된다.The second
제 2 박막 트랜지스터(172)는 제 3 게이트 전극(G3), 제 3 소오스 전극(S3), 제 3 채널층(C3) 및 제 3 드레인 전극(D3)을 포함한다. 제 3 게이트 전극(G3)은 제 3 채널층(C3)과 절연되며, 제 3 채널층(C3)의 전기적 특성을 부도체에서 도전체로 변경시킨다. 제 3 소오스 전극(S3) 및 제 3 드레인 전극(D3)은 제 3 채널층(C3)에 전기적으로 연결된다. 제 3 게이트 전극(G3)은 제 1 구동 신호선(133)에 전기적으로 연결되며, 제 3 소오스 전극(S3)은 제 2 드레인 전극(D2)에 전기적으로 연결되고, 제 3 드레인 전극(D3)은 제 2 신호선(177)에 전기적으로 연결된다.The second
이와 같은 구성을 갖는 광감지소자(170)는 복수개의 제 2 화소영역(160)마다 1 개씩 형성된다. One
광감지소자(170)의 제 2 신호선(177)으로는 광감지신호가 출력된다. 광감지신호는 광감지신호를 처리하는 감지신호 처리모듈(미도시)로 입력되고, 감지신호 처리모듈에서는 영상 제어 신호를 발생한다. 영상 제어 신호는 다시 액정표시장치(800)와 연결된 정보처리장치(미도시)로 인가되고, 정보처리장치는 영상 제어 신호에 따라 새로운 영상 데이터를 액정표시장치(800)로 인가한다.The photosensitive signal is output to the
도 2 및 도 4를 다시 참조하면, 풀-컬러 영상을 표시하기 위해서 제 1 화소영역(150) 및 제 2 화소영역(160)에는 컬러필터(180)가 형성된다. 각 컬러필터(180)의 에지 부위는 각 제 1 화소영역(150), 제 1 화소영역(150) 및 제 2 화소영역(160)의 사이에서 상호 오버랩 된다. 컬러필터(180) 중 오버랩 된 부분은 제 1 및 제 2 화소영역(150, 160)의 사이로 누설된 광을 차단한다. 따라서, 제 1 및 제 2 화소영역(150, 160)의 사이에서 컬러필터(180)들을 상호 오버랩 시킬 경우, 액정표시장치(800)는 제 1 및 제 2 화소영역(150, 160)의 사이로 누설되는 광을 차단하기 위한 광차단 패턴(black matrix pattern)을 반드시 필요로 하지 않는다.Referring to FIGS. 2 and 4 again, a
제 1 화소영역(150)에는 레드 컬러필터(181), 그린 컬러필터(183) 및 블루 컬러필터(185)가 배치된다. 제 1 화소영역(150)에 형성되는 레드 컬러필터(181), 그린 컬러필터(183) 및 블루 컬러필터(185)는 제 1 박막 트랜지스터(130), 제 1 구동 신호선(133) 및 제 2 구동 신호선(135)을 덮도록 이들의 상부에 형성된다. 레드 컬러필터(181), 그린 컬러필터(183) 및 블루 컬러필터(185)에는 콘택홀(180a)이 형성되며, 각 콘택홀(180a)은 제 1 박막 트랜지스터(130)의 제 1 드레인 전극(D1)과 대응하는 부분에 형성된다. 레드 컬러필터(181)는 백색광으로부터 필터링된 레드광을 출사시키고, 그린 컬러필터(183)는 백색광으로부터 필터링된 그린광을 출사시킨다. 그리고, 블루 컬러필터(185)는 백색광으로부터 필터링된 블루광을 출사시킨다.The
제 2 화소영역(160)에는 투명패턴(187)이 배치된다. 투명패턴(187)은 제 2 화소영역(160)에 포함된 제 1 박막 트랜지스터(130), 제 1 구동 신호선(133), 제 2 구동 신호선(135) 및 광감지소자(170)를 덮도록 이들의 상부에 형성된다. 투명패턴(187) 중 제 1 박막 트랜지스터(130)의 제 1 드레인 전극(D1)과 대응하는 부분에도 컨택홀(180b)이 형성된다. 투명패턴(187)은 제 1 유효 디스플레이 영역(110)으로부터 출사된 영상의 휘도를 향상시키기 위해서 백색광을 그대로 통과시킨다. The
제 1 화소영역(150)에 배치되는 레드 컬러필터(181), 그린 컬러필터(183) 및 블루 컬러필터(185)는 컬러 영상을 표시하고, 제 2 화소영역(160)에 배치되는 투명패턴(187)은 컬러 영상의 휘도를 증가시킨다. 그리고, 광감지소자(170)가 배치된 제 2 화소영역(160)에 투명패턴(187)을 형성하면, 작업자에 의하여 액정표시장치(800)의 내부로 인가된 광이 광감지소자(170)로 유입되기 이전에 손실되는 것을 방지할 수 있어 광감지소자(170)의 광 인식률이 크게 향상될 수 있다.The
도 2를 참조하면, 제 2 기판(200)은 투명한 유리 기판을 포함한다. 도시되지는 않았지만 제 2 기판(200)은 제 2 유효 디스플레이 영역(second effective display area), 제 2 비유효 디스플레이 영역(second non-effective display area)을 포함한다. 제 2 비유효 디스플레이 영역은 제 2 유효 디스플레이 영역을 감싼다.Referring to FIG. 2, the
제 2 기판(200)은 제 1 기판(100)과 마주보도록 배치된다. 본 실시예에서, 제 1 유효 디스플레이 영역(110)은 제 2 유효 디스플레이 영역과 마주보고, 제 1 비유효 디스플레이 영역(120)은 제 2 비유효 디스플레이 영역과 마주본다.The
본 실시예에 의하면, 제 2 유효 디스플레이 영역에는 블랙 매트릭스(black matrix;230)가 배치된다. 블랙 매트릭스(230)는 제 2 기판(200) 상에 형성된 크롬 박막(Cr film), 산화 크롬 박막(Cr oxide film), 블랙 유기막(black organic film) 등을 패터닝하여 형성한다. 블랙 매트릭스(230)는 격자 형상을 갖는다. 블랙 매트릭스(230)는 제 1 화소영역(150) 및 제 2 화소영역(160)과 대응하는 곳에 형성된 개구에 의하여 제 1 및 제 2 화소영역(150, 160)으로 입사된 광은 통과시키고, 제 1 및 제 2 화소영역(150, 160)의 사이로 통과된 광은 차단한다.According to the present embodiment, a
앞서 설명한 바와 같이 제 1 및 제 2 화소영역(150, 160)에 배치된 각 칼라필터(180)들의 에지를 상호 오버랩 시키면 광차단 패턴, 즉 블랙 매트릭스(230)를 반드시 형성하지 않아도 된다. 그러나, 제 1 및 제 2 화소영역(150, 160)의 사이에서 상호 오버랩 된 컬러필터(180)가 광을 완전하게 차단되지 못할 때는 블랙 매트릭스(230)를 형성할 수 있다. 그러면, 블랙 매트릭스(230)가 오버랩 된 컬러필터(180)를 통과한 광을 완전히 차단하여 디스플레이 품질을 향상시킨다.As described above, when the edges of the
도 2를 다시 참조하면, 이와 같은 구성을 갖는 제 1 기판(100) 및 제 2 기판(200)은 상호 결합되고, 제 1 기판(100) 및 제 2 기판(200)의 사이에는 액정층(liquid crystal layer;300)이 개재된다. 액정층(300)은 스스로 광을 발생하는 능동소자가 아니고, 광을 받아들이는 수광소자이다. 액정층(300)은 전압차에 의하여 형성된 전계에 의하여 배열이 변경되고, 배열에 의하여 광의 투과율을 변경시킨다. 따라서, 액정층(300)으로부터 광의 투과율을 변경하기 위해서는 제 1 전극(190) 및 제 2 전극(290)을 필요로 한다.Referring back to FIG. 2, the
제 1 전극(190)은 제 1 기판(100)에 배치된다. 제 1 전극(190)은 레드 컬러필터(181), 그린 컬러필터(183), 블루 컬러필터(185) 및 투명 패턴(187)의 상면에 각각 배치된다. 제 1 전극(190)은 각 컬러필터(180)에 형성된 컨택홀(180a, 180b)을 통해서 제 1 박막 트랜지스터(130)의 제 1 드레인 전극(D1)에 연결된다. 제 1 전극(190)은 투명하면서 도전성인 산화 주석 인듐 박막(Indium Tin Oxide film, ITO film) 또는 산화 아연 인듐 필름(Indium Zinc Oxide film, IZO film)을 패터닝하여 형성된다.The
제 2 전극(290)은 제 2 기판(200)에 배치된다. 제 2 전극(290)은 블랙 매트릭스(230)를 덮도록 제 2 기판(200)의 전면적에 걸쳐 형성된다. 제 2 전극(290)은 투명하면서 도전성인 산화 주석 인듐 박막(Indium Tin Oxide film, ITO film) 또는 산화 아연 인듐 필름(Indium Zinc Oxide film, IZO film)을 증착시켜 형성한다.The
제 1 전극(190) 및 제 2 전극(290)의 사이에 개재된 액정층(300)은 TN 모드 액정(Twist Nematic liquid crystal) 또는 VA 모드 액정(Vertical Alignment mode liquid crystal)이 모두 사용될 수 있다.
TN mode liquid crystal (Twist Nematic liquid crystal) or VA mode liquid crystal (Vertical Alignment mode liquid crystal) may be used for the
도 6은 본 발명에 의한 액정표시장치의 다른 실시예를 개념적으로 도시한 평면도이다. 본 실시예에 의한 액정표시장치의 제 1 박막 트랜지스터, 제 1 및 제 2 구동 신호선은 앞서 설명한 실시예와 동일하다. 따라서, 동일한 부재에 대하여는 앞서 설명한 실시예와 동일한 참조 번호로 나타내고 그 중복된 설명은 생략하기로 한다.6 is a plan view conceptually showing another embodiment of a liquid crystal display according to the present invention. The first thin film transistor, the first and second driving signal lines of the liquid crystal display according to the present embodiment are the same as in the above-described embodiment. Therefore, the same members will be denoted by the same reference numerals as in the above-described embodiment, and redundant description thereof will be omitted.
도 6을 참조하면, 제 1 전극(192) 및 제 2 전극(292)은 모두 제 1 기판(100) 상에 배치된다. 제 1 전극(192)은 제 1 박막 트랜지스터(130))의 제 1 드레인 전극(D1)에 연결된다. 제 1 전극(192)은 도 6에 도시된 바와 같이 복수개로 분기된 나뭇가지 형상을 갖는다. 제 2 전극(292)은 제 1 전극(192)과 동일한 레이어에 형성된다. 제 2 전극(292)은 복수개로 분기된 나뭇가지 형상으로 갖으며, 제 2 전극(292)은 제 1 전극(192)의 사이에 배치된다. 따라서, 제 1 전극(192) 및 제 2 전극(292)은 교대로 배치된다.Referring to FIG. 6, both the
제 1 전극(192) 및 제 2 전극(292)의 사이에 개재된 액정층(300)은 VA 모드 액정이 사용된다. 제 1 전극(192) 및 제 2 전극(292)은 제 1 기판(100) 상에 수평 배치되어 있어 액정층(300)은 수평 전계의 영향에 의하여 배치되고, 이로 인해 액정표시장치(800)의 시야각을 보다 확장할 수 있다.VA mode liquid crystal is used for the
도 7은 본 발명에 의한 액정표시장치의 다른 실시예를 개념적으로 도시한 단면도이다.7 is a cross-sectional view conceptually showing another embodiment of a liquid crystal display according to the present invention.
도 7을 참조하면, 제 1 기판(100)에 배치된 각 컬러필터(180)의 상면에 배치된 제 1 전극(194)은 금속 박막을 패터닝하여 형성된 금속 전극(194b)을 포함한다. 다르게, 제 1 전극(194)은 투명 전극(194a) 및 투명 전극(194a)의 상면에 배치된 금속 전극(194b)을 사용할 수 있다. 이때, 금속 전극(194b)은 불규칙한 벌집 형태로 제작될 수 있다.
Referring to FIG. 7, the
액정표시 시스템LCD display system
도 8은 본 발명의 일실시예에 의한 액정표시 시스템을 도시한 개념도이다. 본 실시예에 의한 액정표시 시스템의 액정표시장치는 앞서 설명한 실시예와 동일하다. 따라서, 동일한 부재에 대하여는 앞서 설명한 실시예와 동일한 참조 번호로 나타내고 그 중복된 설명은 생략하기로 한다.8 is a conceptual diagram illustrating a liquid crystal display system according to an embodiment of the present invention. The liquid crystal display device of the liquid crystal display system according to the present embodiment is the same as the embodiment described above. Therefore, the same members will be denoted by the same reference numerals as in the above-described embodiment, and redundant description thereof will be omitted.
도 8을 참조하면, 액정표시 시스템(900)은 액정표시장치(800) 및 라이트 펜(910)을 포함한다. 라이트 펜(910)은 몸체(920) 및 광 변환부(930)를 포함한다. 광 변환부(930)는 몸체(920)의 단부에 배치된다. 본 실시예에서, 광 변환부(930)는 액정표시장치(800)로부터 출사된 레드광(RL), 그린광(GL), 블루광(BL) 또는 백색광(WL)을 센싱광(SL)으로 변환시킨다. 구체적으로, 본 실시예에서 광 변환부(930)는 액정표시장치(800)로부터 출사된 레드광(RL), 그린광(GL), 블루광(BL) 또는 백색광(WL)을 반사시킨다. 광 변환부(930)에서 반사된 센싱광(SL)은 다시 액정표시장치(800)의 내부로 향하게 되고, 센싱광(SL)의 일부는 액정층(300) 및 투명 패턴(187)을 통과하여 광감지소자(170)에 도달하게 된다. 이로 인해, 액정표시장치(800)에 연결된 정보처리장치는 액정표시장치(800)로 입사된 광의 위치는 정확하게 인식하여 액정표시장치(800)의 화면을 제어한다.
Referring to FIG. 8, the liquid crystal display system 900 includes a liquid
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 의한 액정표시 시스템의 개념도이다. 본 실시예에 의한 액정표시 시스템의 액정표시장치는 앞서 설명한 실시예와 동일하다. 따라서, 동일한 부재에 대하여는 앞서 설명한 실시예와 동일한 참조 번호로 나타내고 그 중복된 설명은 생략하기로 한다.9 is a conceptual diagram of a liquid crystal display system according to another embodiment of the present invention. The liquid crystal display device of the liquid crystal display system according to the present embodiment is the same as the embodiment described above. Therefore, the same members will be denoted by the same reference numerals as in the above-described embodiment, and redundant description thereof will be omitted.
도 9를 참조하면, 액정표시 시스템(900)은 액정표시장치(800) 및 라이트 펜(950)을 포함한다.Referring to FIG. 9, the liquid crystal display system 900 includes a liquid
라이트 펜(950)은 몸체(960), 광 변환부(970), 광발생모듈(980) 및 디텍터(990)를 포함한다.The
몸체(960)는 내부에 빈 공간을 포함하고, 몸체(960) 중 광발생모듈(980)과 마주보는 곳에는 개구가 형성된다.The
몸체(960)에는 광 변환부(970)가 배치된다. 광 변환부(970)는 레드광(RL), 그린광(GL), 블루광(BL) 또는 백색광(WL)의 일부를 제 1 센싱광(SL1)으로 변환시킨다. 광 변환부(970)는 몸체(960)에 형성된 개구와 대응하는 곳에 형성된 관통공을 갖는다.The
광발생모듈(980) 및 디텍터(990)는 몸체(960)의 내부에 형성된 빈 공간에 배치된다.The
광발생모듈(980)은 광원(982), 제어유닛(984), 전원 공급장치(986) 및 스위치(988)를 포함한다. 본 실시예에서 광원(982)은 크기가 작고, 휘도가 높은 발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED)이다. 광원(982)에서는 제 2 센싱광(SL2)이 출사된다. 전원 공급장치(986)는 광원(982)에 제 2 센싱광(SL2)을 발생하기 위한 전원을 제공한다. 제어유닛(984)은 광원(982)의 점등 및 소등을 제어한다.The
디텍터(990)는 몸체(960)의 내부 빈 공간에 배치되며, 제어유닛(984)에 연결되어 제어유닛(984)으로 디텍팅 신호를 전송한다. 디텍터(990)는 레드광(RL), 그린광(GL), 블루광(BL) 또는 백색광(WL)과 같은 아날로그 신호를 디지털 신호로 컨버팅 한다. 본 실시예에서 디텍터(990)는 포토 트랜지스터 또는 포토 다이오드가 사용된다.The
디텍터(990)는 제 1 기판(100)으로 출사된 레드광(RL), 그린광(GL), 블루광(BL) 및 백색광(WL)의 광량을 주기적 디텍팅 하여, 디텍팅 신호를 제어유닛(984)으로 출력한다. 디텍팅 신호에는 레드광(RL), 그린광(GL), 블루광(BL) 및 백색광(WL)의 광량과 연관된 정보가 포함되어 있다.The
제어유닛(984)은 디텍터(990)의 디텍팅 신호를 기 설정된 레퍼런스 신호와 비교한다. 제어 유닛(984)은 레드광(RL), 그린광(GL), 블루광(BL) 및 백색광(WL)의 광량이 지정된 광량보다 낮으면, 전원을 전원 공급장치(986)로부터 광원(982)으로 인가하여 광원(982)으로부터 액정표시장치(800)로 향하는 제 2 센싱광(SL2)을 발생시킨다. 제 2 센싱광(SL2)은 액정표시장치(800)의 광감지소자(270)를 향해 출사된다.The
이처럼 레드광, 그린광, 블루광 및 백색광의 광량에 대응하여 제 2 센싱광(SL2)을 발생시키는 것은 레드광, 그린광, 블루광 및 백색광의 광량이 작을 경우 광 변환부(970)에서 발생한 제 1 센싱광(SL1)의 광량 역시 작기 때문이다.As such, generating the second sensing light SL2 in response to the light amounts of the red light, the green light, the blue light, and the white light is generated by the
본 실시예에 의하면, 레드광, 그린광, 블루광 및 백색광의 광량이 부족하여 제 1 센싱광(SL1)의 광량이 부족할 경우, 라이트 펜(950)의 몸체(960)의 내부로부터 제 2 기판(200)을 통과하여 광감지소자(170)를 향해 제 2 센싱광(SL2)을 발생시켜, 라이트 펜(950)이 예를 들면, 수직 배향 모드 액정(Vertical Alignment mode liquid crystal)을 이용한 노멀리 블랙 모드(normally black mode) 액정표시장치 등에서도 원활하게 작동될 수 있도록 한다.According to the present exemplary embodiment, when the amount of red light, green light, blue light and white light is insufficient and the amount of light of the first sensing light SL1 is insufficient, the second substrate from the inside of the
이상에서 상세하게 설명한 바에 의하면, 액정표시장치에 내장된 광감지소자를 투명패턴의 하부에 형성하여 광감지소자의 광 인식률을 크게 향상시킴으로써, 광감지소자의 오작동 방지 및 액정표시장치의 표시 품질을 크게 향상시키는 효과를 갖는다.As described in detail above, the optical sensing element incorporated in the liquid crystal display device is formed under the transparent pattern to greatly improve the optical recognition rate of the photosensitive device, thereby preventing malfunction of the photosensitive device and improving display quality of the liquid crystal display device. Has the effect of greatly improving.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.In the detailed description of the present invention described above with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art or those skilled in the art having ordinary knowledge in the scope of the invention described in the claims to be described later It will be understood that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the scope of the present invention.
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