KR100973296B1 - 내장형 터치스크린 액정표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 어레이 기판에 디스플레이 영역과 광감지 영역이 함께 형성된 내장형 터치스크린 액정표시장치에 관한 것으로, 다수개의 게이트 라인을 통해 어레이 기판에 게이트 신호를 전달하는 게이트 구동부, 다수개의 데이터 라인을 통해 어레이 기판에 데이터 신호를 전달하는 데이터 구동부, 광감지 영역을 구동하는 광감지 영역 구동부, 광감지 영역이 형성된 화소와 광감지 영역이 형성되지 않은 화소의 개구율 차이에 따른 휘도차가 보상된 데이터 전압값을 저장하고 있는 룩업 테이블, 광감지 영역이 형성된 화소와 광감지 영역이 형성되지 않은 화소에 각각 다른 데이터 전압을 인가하도록 하는 제어신호를 데이터 구동부에 전송하는 제어부를 구비한다.

Description

내장형 터치스크린 액정표시장치{In-Cell Type Touch Screen Liquid Crystal Display}

본 발명은 어레이 기판에 디스플레이 영역과 광감지 영역이 함께 형성된 내장형 터치스크린 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 광감지 영역이 형성된 화소와 광감지 영역이 형성되지 않은 화소간에 개구율의 차이로 인해 발생하는 휘도차를 감소시키는 내장형 터치스크린 액정표시장치에 관한 것이다.

터치스크린(Touch Screen) 기능을 갖는 액정표시장치는 키패드와 같은 별도의 입력장치를 갖는 대신, 액정표시장치의 표면에 손가락 또는 펜 등을 통해 입력을 수행한다. 이러한 터치스크린 기능을 갖는 액정표시장치는 데이터 검출 방법에 따라 저항막 방식(Resistive Type), 정전용량 방식(Capacitive Type), SAW 방식(Surface Acoustic Wave Type), 적외선 방식(Infrared Type) 등으로 나뉜다. 하지만 이러한 방식은 터치스크린 패널을 기 형성된 액정표시장치에 부착하는 형태이므로, 제품의 두께가 증가하고, 원가가 상승하며, 수율 감소 및 시야각 감소 등의 문제점이 있었다.

따라서 이러한 문제점을 해결하기 위해 한국 특허출원 제2006-34878호 및 제 2006-15480호 등에서 터치스크린 패널을 액정표시장치 내부에 형성하는 기술(In-Cell Type)이 개발되었다. 특히 미국특허 제4345248호, 제5485177호, 제6995743호 등에서는 포토 트랜지스터(Photo Transistor)의 누설전류를 이용하는 방법으로서, 어레이 기판 위에 디스플레이를 위한 영역을 형성함과 동시에 광 감지를 위한 영역을 함께 형성하는 기술이 소개되어 있다.

도 1은 종래기술에 의한 내장형 터치스크린 액정표시장치를 설명하기 위한 블록도이다.

도 1을 참조하면, 터치스크린 액정표시장치는 어레이 기판(100), 게이트 구동부(104), 데이터 구동부(102), 광감지 영역 구동부(103), 신호 제어부(101)를 구비한다. 어레이 기판(100)에는 디스플레이를 위한 영역과 광 감지를 위한 영역이 함께 형성된다. 게이트 구동부(104)와 데이터 구동부(102)는 다수개의 게이트 라인(G1,G2...Gn)과 데이터 라인(D1,D2...Dn)을 통해 어레이 기판(100)에 게이트 신호와 데이터 신호를 전달한다. 신호 제어부(101)는 게이트 구동부(104), 데이터 구동부(102) 및, 광감지 영역 구동부(103)를 제어한다.

도 2는 도 1에 도시된 어레이 기판의 상세도를 나타낸다. 도 2에 도시된 바와 같이, 게이트 라인과 데이터 라인에 의해 구획되는 각 화소에는 광감지 영역이 형성된 화소와 광감지 영역이 형성되지 않은 화소가 규칙적으로 배열되어 있다. 이러한 광감지 영역은 적용 용도에 따라 블루 화소, 레드 화소, 또는 그린 화소에 형성이 가능하며, 광감지 영역의 해상도 또한 적용 용도에 따라 변경 가능하다.

도 3a는 도 2에 도시된 어레이 기판에서 광감지 영역이 형성되지 않은 화소 의 회로도의 일예이고, 도 3b는 도 2에 도시된 어레이 기판에서 광감지 영역이 형성된 화소의 회로도의 일예이다.

도 3a를 참조하면, 광감지 영역이 형성되지 않은 화소는 일반적인 액정표시장치의 화소 구조와 동일하다. 즉, 게이트 라인(114,115)과 데이터 라인(111,113)으로 구획되는 하나의 화소내에 스위칭 TFT(116)와 충전소자(117,118)가 배치된다. 게이트 라인(114,115)은 스위칭 TFT(116)의 게이트를 제어하는 역할을 하고, 데이터 라인(111,113)은 디스플레이 데이터를 전달하는 역할을 한다. 충전소자(117,118)는 디스플레이 데이터를 저장하기 위한 것이다.

반면에, 도 3b에 도시된 바와 같이, 광감지 영역이 형성된 화소는 도 3a에 도시된 스위칭 TFT(116)와 충전소자(117,118) 이외에 광을 감지하기 위한 소자들이 배치된다. 즉, 외부광의 세기에 따라 광전류를 발생시키는 광감지 소자(120), 광감지 소자(120)에 의해 발생된 광전류를 저장하는 충전소자(119), 그리고 충전소자(119)에 저장된 광전류를 독출 라인(read out line)으로 보내기 위한 스위칭 TFT(121)로 구성된다.

이때, 화소 내부에 광감지 영역이 형성된 화소는 그렇지 않은 화소보다 화소의 개구율이 감소하게 된다.

도 4a는 광감지 영역이 형성되지 않은 화소를 보여주는 배치도이고, 도 4b는 광감지 영역이 형성된 화소를 보여주는 배치도이다.

도시된 바와 같이, 도 4b에서 처럼 화소 내에 광감지 영역이 형성됨으로 인해 화소의 개구율이 도 4a에 도시된 화소보다 감소하게 된다. 어레이 기판에는 도 4a에 도시된 화소와 도 4b에 도시된 화소가 규칙적으로 배열되어 있는데, 전 화면을 동일한 그레이 레벨(grey level)로 표현하였을때, 개구율이 다른 두 경우의 화소에서 서로 다른 휘도를 표시하게 된다. 따라서 광감지 영역이 형성된 화소의 배열을 어떻게 하느냐에 따라 개구율이 다른 화소간 휘도차로 인해, 점 또는 라인의 형태로 관찰자의 눈으로 시인되는 문제점이 발생하게 된다.

도 5 및 도 6은 종래의 내장형 터치스크린 액정표시장치에서 데이터 전압을 나타내는 타이밍도이다. 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, n개의 데이터 라인에 각각 데이터 전압이 인가되는데, 도 6에 나타낸 것처럼, 광감지 영역이 형성된 화소(b)와 광감지 영역이 형성되지 않은 화소(a)에 동일한 데이터 전압이 인가된다. 그 결과, 광감지 영역이 형성된 화소와 광감지 영역이 형성되지 않은 화소간에 개구율의 차이로 인해 휘도차가 발생함을 알 수 있다.

본 발명은 상기한 점을 감안하여 발명된 것으로, 광감지 영역이 형성된 화소와 광감지 영역이 형성되지 않은 화소간의 개구율 차이로 인해 발생하는 휘도 차이를 감안하여 데이터 전압을 조절하여 줌으로써 화소간 휘도차를 보상할 수 있는 내장형 터치스크린 액정표시장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 어레이 기판에 디스플레이 영역과 광감지 영역이 함께 형성된 내장형 터치스크린 액정표시장치에 있어서, 다수개의 게이트 라인을 통해 어레이 기판에 게이트 신호를 전달하는 게이트 구동부, 다수개의 데이터 라인을 통해 어레이 기판에 데이터 신호를 전달하는 데이터 구동부, 광감지 영역을 구동하는 광감지 영역 구동부, 광감지 영역이 형성된 화소와 광감지 영역이 형성되지 않은 화소의 개구율 차이에 따른 휘도차가 보상된 데이터 전압값을 저장하고 있는 룩업 테이블, 광감지 영역이 형성된 화소와 광감지 영역이 형성되지 않은 화소에 각각 다른 데이터 전압을 인가하도록 하는 제어신호를 데이터 구동부에 전송하는 제어부를 구비하는 내장형 터치스크린 액정표시장치를 제공한다.

이때 데이터 구동부는 광감지 영역이 형성된 화소에 광감지 영역이 형성되지 않은 화소 보다 더 높은 데이터 전압을 인가하는 것이 바람직하다.

룩업 테이블은 데이터 전압에 따른 액정 투과율을 저장하고, 제어부는 광감지 영역이 형성되지 않은 화소 대비 광감지 영역이 형성된 화소의 감소된 투과율에 대응하는 데이터 전압을 광감지 영역이 형성되지 않은 화소에 인가하도록 하는 것이 바람직하다. 룩업 테이블에서 휘도차 보상은 개구율의 감소에 따른 휘도가 어느 그레이 레벨에 해당되는지를 계산 및 측정한 것임이 바람직하다.

광감지 영역 구동부는 어레이 기판에서 광감지 영역이 형성된 화소와 광감지 영역이 형성되지 않은 화소의 개구율 차이에 따른 휘도차 데이터를 제어부로 전송할 수도 있다.

상기한 바와 같이 본 발명에 의하면, 광감지 영역이 형성된 화소와 광감지 영역이 형성되지 않은 화소간의 개구율 차이로 인해 발생하는 휘도 차이를 감안하여 제어부가 데이터 전압을 조절하여 줌으로써, 화소간 휘도차를 보상할 수 있고 이로 인해 관찰자의 시인성을 향상시킬 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.

도 7은 본 발명에 의한 내장형 터치스크린 액정표시장치를 설명하기 위한 블록도이다.

도 7을 참조하면, 터치스크린 액정표시장치는 어레이 기판(200), 게이트 구 동부(204), 데이터 구동부(202), 광감지 영역 구동부(203), 제어부(201) 및, 룩업 테이블(205)(Lookup Table)을 구비한다. 어레이 기판(200)에는 디스플레이를 위한 영역과 광 감지를 위한 영역이 함께 형성된다. 게이트 구동부(204)와 데이터 구동부(202)는 다수개의 게이트 라인(G1,G2...Gn)과 데이터 라인(D1,D2...Dn)을 통해 어레이 기판(200)에 게이트 신호와 데이터 신호를 전달한다.

그런데, 어레이 기판(200)에는 디스플레이를 위한 영역과 광 감지를 위한 영역이 함께 형성되어 있으므로, 전체 화면에 동일한 그레이를 구현할 경우에 광감지 영역이 형성된 화소와 광감지 영역이 형성되지 않은 화소의 개구율 차이에 의한 휘도 차이가 발생한다. 따라서, 본 발명에서는 데이터 구동부가 이러한 차이를 보상해주는 데이터 전압을 데이터 라인에 인가해 줌으로써, 전체 화면에서 휘도차 발생을 감소시킨다.

이에 따라, 본 발명의 제어부(201)는 종래기술과 같이 게이트 구동부(204), 데이터 구동부(202) 및, 광감지 영역 구동부(203)를 제어할 뿐만 아니라, 각 화소별 개구율 차이로 인해 발생하는 휘도차 보상을 위한 제어 신호를 데이터 구동부(202)로 전송한다. 이때 제어부(201)는 광감지 영역 구동부(203)로부터 어레이 기판(200)에서 광감지 영역이 형성된 화소와 광감지 영역이 형성되지 않은 화소의 개구율 차이에 따른 휘도차 데이터를 전송받거나, 또는 특정 어레이 기판에 대해 상기 휘도차 데이터가 처음부터 룩업 테이블에 저장되어 있을 수 있다.

그러면, 데이터 구동부(202)는 보상값이 적용된 데이터 신호를 각 데이터 라인에 인가하게 된다. 이는 도 8 및 도 9에 나타나 있다.

도 8 및 도 9는 본 발명에 의한 내장형 터치스크린 액정표시장치에서 데이터 전압을 나타내는 타이밍도이다. 도 8에 도시되어 있는 바와 같이, n개의 데이터 라인에 각각 데이터 전압이 인가되는데, 광감지 영역이 형성된 화소와 형성되지 않은 화소에 다른 데이터 전압을 인가하게 된다. 즉, 광감지 영역이 형성된 화소는 개구율이 낮으므로, 광감지 영역이 형성되지 않은 다른 화소보다 ΔVb 만큼 더 높은 전압이 인가된다. 도 9에 나타낸 것처럼, 광감지 영역이 형성된 화소(b)에는 광감지 영역이 형성되지 않은 화소(a) 보다 더 높은 데이터 전압이 인가되어 개구율 차이로 인한 휘도차를 보상하게 된다.

제어부(201)는 룩업 테이블(205)에 저장된 데이터에 따라 데이터 전압의 변동을 조절한다. 룩업 테이블(205)은 광감지 영역이 형성된 화소와 광감지 영역이 형성되지 않은 화소간의 개구율 차에 의한 휘도차의 정도에 따른 데이터 전압의 보상값을 저장해 두는 테이블이다. 즉, 휘도차 보상은 개구율의 감소에 따른 휘도가 어느 그레이 레벨에 해당되는지를 개구율에 따라서 계산 및 측정하여 그 값을 룩업 테이블에 기록해 둔 다음 현재의 터치스크린 액정표시장치에 적용된 광감지 영역이 형성된 화소의 개구율에 맞는 값을 불러서 데이터를 데이터 구동부에 전송해 준다.

이하, 도 10을 참조하여 개구율 감소에 따른 휘도차를 보상하는 것에 대해 더욱 상세하게 설명한다.

도 10의 (a)는 전압에 따른 투과율을 나타내는 도표이고 (b)는 이에 따른 그래프를 나타낸다. 만약, 광감지 영역이 형성되지 않은 화소의 개구율 대비 화소 내부에 광감지 영역이 형성됨으로써 화소의 개구율이 감소하여 투과율이 90%로 감소 하였다면, 광감지 영역이 형성되지 않은 화소의 휘도를 광감지 영역이 형성된 화소의 휘도와 맞춰주기 위해서 광감지 영역이 형성되지 않은 화소의 전압을 4V에서 3.38V로 낮추어 인가해 준다. 즉, 광감지 영역이 형성된 화소에는 정상적인 4V 데이터 전압을 인가하되, 광감지 영역이 형성되지 않은 화소에는 낮춰진 3.38V 데이터 전압을 인가하는 것이다. 또는 광감지 영역이 형성되지 않은 화소에는 정상적인 4V 데이터 전압을 인가하되, 광감지 영역이 형성된 화소에는 더 높은 데이터 전압을 인가하는 것도 가능하다.

도 1은 종래기술에 의한 내장형 터치스크린 액정표시장치를 설명하기 위한 블록도이다.

도 2는 도 1에 도시된 어레이 기판의 상세도이다.

도 3a는 도 2에 도시된 어레이 기판에서 광감지 영역이 형성되지 않은 화소의 회로도의 일예이고, 도 3b는 도 2에 도시된 어레이 기판에서 광감지 영역이 형성된 화소의 회로도의 일예이다.

도 4a는 광감지 영역이 형성되지 않은 화소를 보여주는 배치도이고, 도 4b는 광감지 영역이 형성된 화소를 보여주는 배치도이다.

도 5 및 도 6은 종래의 내장형 터치스크린 액정표시장치에서 데이터 전압을 나타내는 타이밍도이다.

도 7은 본 발명에 의한 내장형 터치스크린 액정표시장치를 설명하기 위한 블록도이다.

도 8 및 도 9는 본 발명에 의한 내장형 터치스크린 액정표시장치에서 데이터 전압을 나타내는 타이밍도이다.

도 10은 전압에 따른 투과율을 나타내는 도표 및 그래프이다.

Claims (5)

1. 어레이 기판에 디스플레이 영역과 광감지 영역이 함께 형성된 내장형 터치스크린 액정표시장치에 있어서,

   다수개의 게이트 라인을 통해 어레이 기판에 게이트 신호를 전달하는 게이트 구동부;

   다수개의 데이터 라인을 통해 어레이 기판에 데이터 신호를 전달하는 데이터 구동부;

   광감지 영역을 구동하는 광감지 영역 구동부;

   광감지 영역이 형성된 화소와 광감지 영역이 형성되지 않은 화소의 개구율 차이에 따른 휘도차가 보상된 데이터 전압값을 저장하고 있는 룩업 테이블;

   광감지 영역이 형성된 화소와 광감지 영역이 형성되지 않은 화소에 각각 다른 데이터 전압을 인가하도록 하는 제어신호를 상기 데이터 구동부에 전송하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 내장형 터치스크린 액정표시장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 데이터 구동부는 광감지 영역이 형성된 화소에 광감지 영역이 형성되지 않은 화소 보다 더 높은 데이터 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 내장형 터치스크린 액정표시장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 룩업 테이블은 데이터 전압에 따른 액정 투과율을 저 장하고,

   상기 제어부는 광감지 영역이 형성되지 않은 화소 대비 광감지 영역이 형성된 화소의 감소된 투과율에 대응하는 데이터 전압을 광감지 영역이 형성되지 않은 화소에 인가하도록 하는 것을 특징으로 하는 내장형 터치스크린 액정표시장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 광감지 영역 구동부는 상기 어레이 기판에서 광감지 영역이 형성된 화소와 광감지 영역이 형성되지 않은 화소의 개구율 차이에 따른 휘도차 데이터를 상기 제어부로 전송하는 것을 특징으로 하는 내장형 터치스크린 액정표시장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 룩업 테이블에서 휘도차 보상은 개구율의 감소에 따른 휘도가 어느 그레이 레벨에 해당되는지를 계산 및 측정한 것임을 특징으로 하는 내장형 터치스크린 액정표시장치.

Images