KR100995570B1 - Liquid crystal display device and liquid crystal display system - Google Patents
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Abstract
광의 인식률을 향상시키기 위한 액정표시장치 및 이를 포함하는 액정표시 시스템이 개시되어 있다. 광 감지 액정표시장치는 화소, 광 감지부, 액정 및 컬러필터를 포함하는데, 컬러필터 중 광 감지부가 대응되는 부분의 컬러필터는 개구되었거나 얇게 형성되어 라이트 펜으로부터 공급된 센싱광의 손실을 최소화할 수 있다. 따라서, 광 감지부로 많은 양의 센싱광이 입사되어 광 인식률이 향상되며 광 감지 액정표시 시스템의 신뢰성도 향상된다. 액정표시장치로 센싱광을 출사하는 라이트 펜은 광 감지 액정표시패널에서 출사되는 이미지광을 이용하여 센싱광을 발생시키기 때문에 라이트 펜의 구성 부품수를 크게 감소시킬 수 있고, 라이트 펜의 부피 및 무게도 줄일 수 있다.
광감지 액정표시패널, 컬러필터, 라이트 펜, 광감지 액정표시 시스템
A liquid crystal display and a liquid crystal display system including the same for improving the recognition rate of light are disclosed. The light sensing liquid crystal display includes a pixel, a light sensing unit, a liquid crystal, and a color filter. The color filter of the portion of the color filter corresponding to the light sensing unit is opened or thinly formed to minimize the loss of the sensing light supplied from the light pen. have. Therefore, a large amount of sensing light is incident on the light sensing unit, thereby improving the light recognition rate and improving the reliability of the light sensing liquid crystal display system. Since the light pen emitting the sensing light to the liquid crystal display generates the sensing light by using the image light emitted from the light sensing liquid crystal display panel, the number of components of the light pen can be greatly reduced, and the volume and weight of the light pen Can also be reduced.
Photosensitive liquid crystal display panel, color filter, light pen, photosensitive liquid crystal display system
Description
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 액정표시장치를 도시한 개념도이다. 1 is a conceptual diagram illustrating a liquid crystal display according to a first embodiment of the present invention.
도 2는 도 1에 도시된 액정표시장치를 확대하여 나타낸 단면도이다.FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the liquid crystal display shown in FIG. 1.
도 3은 도 1에 도시된 화소의 등가 회로도이다.3 is an equivalent circuit diagram of the pixel illustrated in FIG. 1.
도 4는 도 1에 도시된 화소들 중 광 감지부가 포함된 화소의 등가회로도이다.4 is an equivalent circuit diagram of a pixel including a light sensing unit among the pixels shown in FIG. 1.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 의한 액정표시장치의 단면도이다. 5 is a cross-sectional view of a liquid crystal display device according to a second embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 의한 액정표시장치의 단면도이다. 6 is a cross-sectional view of a liquid crystal display device according to a third embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 제 4 실시예에 의한 라이트 펜의 단면도이다.7 is a cross-sectional view of the light pen according to the fourth embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 제 5 실시예에 의한 액정표시 시스템을 도시한 개념도이다.8 is a conceptual diagram illustrating a liquid crystal display system according to a fifth embodiment of the present invention.
본 발명은 액정표시장치 및 이를 포함하는 액정표시 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로 외부로부터 광 감지부에 입사되는 광의 손실을 최소화하여 광 감 지부의 광 인식률을 향상시키기 위한 액정표시장치 및 이를 포함하는 액정표시 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a liquid crystal display device and a liquid crystal display system including the same, and more particularly to a liquid crystal display device for improving the optical recognition rate of the light sensing unit by minimizing the loss of light incident on the light sensing unit from the outside, and including the same It relates to a liquid crystal display system.
일반적으로, 디스플레이 장치(display device)는 정보처리장치(information processing device)로부터 전기적 신호를 인가 받아 영상으로 변환시킨다. 다시 말해, 종래 디스플레이 장치와 정보처리장치는 일방향 통신만이 가능하였다. 따라서 작업자는 정보처리장치로 새로운 정보를 입력하기 위해 별도의 데이터 입력 장치, 예를 들면 키보드, 키패드, 마우스 등을 필요로 한다.In general, a display device receives an electrical signal from an information processing device and converts the signal into an image. In other words, the conventional display device and the information processing device were only capable of one-way communication. Therefore, the operator needs a separate data input device, for example, a keyboard, a keypad, a mouse, etc., to input new information into the information processing device.
최근 개발된 디스플레이 장치 중 일부는 작업자가 영상이 디스플레이 된 스크린에 입력한 데이터를 정보처리장치로 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 outputting data input by an operator to a screen on which an image is displayed to an 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 인식하여 위치 데이터를 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 recognizes the pressure applied by the operator's hand or touch pen 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 공급 부 등과 같은 부품들이 내장되기 때문에 생산 코스트가 증가되고, 라이트 펜이 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 light pen has a weight and a volume. 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 것으로, 본 발명의 제 1 목적은 외부에서 인가된 광이 컬러필터 및 유기막 등에 의해 손실되는 것을 최소화하여 광 감지 센서의 광 인식률을 향상시키는 액정표시장치를 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 minimize the loss of light applied from the outside by a color filter, an organic film, etc. to improve the optical recognition rate of the photosensitive sensor. To provide.
본 발명의 제 2 목적은 광 감지 액정표시장치로부터 출사된 이미지광의 일부를 다시 광 감지 액정표시패널의 내부로 반사되는 라이트 펜 및 광 감지 액정표시패널을 갖는 광 감지 액정표시 시스템을 제공한다.A second object of the present invention is to provide a light sensing liquid crystal display system having a light pen and a light sensing liquid crystal display panel reflecting a part of the image light emitted from the light sensing liquid crystal display device back into the light sensing liquid crystal display panel.
이와 같은 본 발명의 제 1 목적을 구현하기 위하여 본 발명은 광을 투과시키는 제 1 기판, 제 1 기판에 매트릭스 형태로 배열되며, 화소전압을 출력하는 화소전압 인가장치 및 화소전압 인가장치에 연결되어 화소전압을 인가 받는 화소전극을 포함하는 화소들, 화소의 소정부분에 형성되며 외부에서 인가된 광에 반응하여 위치 정보를 갖는 신호를 출력하는 광 감지부, 제 1 기판과 마주보도록 포개어지고, 각 화소들과 대응되는 부분에 형성되는 컬러필터 및 컬러필터 중 광 감지부와 대응되는 부분에 형성되어 광 감지부로 인가되는 광의 손실을 방지하는 광 유입부를 포함하는 제 2 기판 및 제 1 기판 및 제 2 기판 사이에 배치된 액정을 포함하는 액정표시패널을 제공한다. In order to realize the first object of the present invention, the present invention is arranged in a matrix form on a first substrate for transmitting light, on a first substrate, and connected to a pixel voltage applying device and a pixel voltage applying device for outputting a pixel voltage. Pixels including a pixel electrode to which a pixel voltage is applied, a light sensing unit formed in a predetermined portion of the pixel and outputting a signal having position information in response to light applied from the outside, and overlapping with the first substrate, A second substrate, a first substrate, and a second substrate including a color filter formed at a portion corresponding to the pixels and a light inflow portion formed at a portion corresponding to the light detector of the color filter to prevent loss of light applied to the light detector; A liquid crystal display panel including liquid crystal disposed between substrates is provided.
본 발명의 제 2 목적은 광을 투과시키는 제 1 기판, 제 1 기판에 매트릭스 형태로 배열되며 화소전압을 출력하는 화소전압 인가장치 및 화소전압 인가장치에 연결되어 화소전압을 인가 받는 화소전극을 포함하는 화소들, 화소의 소정부분에 형성되며 외부에서 인가된 광에 반응하여 위치 정보를 갖는 신호를 출력하는 광 감지부, 제 1 기판과 마주보도록 포개어지고, 각 화소들과 대응되는 부분에 형성되는 컬러필터 및 컬러필터 중 광 감지부와 대응되는 부분에 형성되어 광 감지부로 인가되는 광의 손실을 방지하는 광 유입부를 포함하는 제 2 기판 및 제 1 기판 및 제 2 기판 사이에 배치된 액정을 포함하는 액정표시장치, 광 감지부의 구동에 필요한 센싱광을 발생시켜 광 감지 액정표시패널로 출사시키는 라이트 펜 및 위치 정보를 갖는 신호에 의해 액정의 배열을 변경시켜 이미지광을 생성하는 구동 모듈을 포함하는 광 감지 액정표시 시스템을 제공한다.A second object of the present invention includes a first substrate for transmitting light, a pixel voltage applying device arranged in a matrix form on the first substrate and outputting pixel voltage, and a pixel electrode connected to the pixel voltage applying device to receive the pixel voltage. Pixels formed on a predetermined portion of the pixel, a light sensing unit configured to output a signal having position information in response to light applied from the outside, and overlapped with the first substrate, and formed on a portion corresponding to each pixel A color filter and a liquid crystal disposed between the first substrate and the second substrate and a second substrate including a light inlet formed on a portion corresponding to the light sensing unit of the color filter to prevent the loss of light applied to the light sensing unit; The liquid crystal display device generates light by sensing light required for driving the light sensing unit and emits the light to the light sensing liquid crystal display panel. Provided is a light sensing liquid crystal display system including a driving module for changing image arrays to generate image light.
본 발명에 의하면, 제 2 TFT와 대응되는 부분의 컬러필터를 제거하거나 또는 제 2 TFT와 대응되는 부분의 컬러필터의 두께를 다른 부분의 컬러필터의 두께보다 얇게 형성함과 아울러 화소전압 인가장치 및 광 감지부를 덮는 유기막 중 제 2 TFT와 대응되는 부분의 유기막을 제거하여 제 2 TFT로 입사되는 광의 양을 증대시킨다.According to the present invention, a pixel voltage applying device is formed by removing the color filter of the portion corresponding to the second TFT or making the thickness of the color filter of the portion corresponding to the second TFT thinner than the color filter of the other portion. The amount of light incident on the second TFT is increased by removing the organic film of the portion of the organic film covering the light sensing unit corresponding to the second TFT.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다.
Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
액정표시장치의 실시예들Embodiments of Liquid Crystal Display
실시예 1Example 1
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 액정표시장치를 도시한 개념도이다. 도 2는 도 1에 도시된 광 감지 액정표시장치를 확대하여 나타낸 단면도이다.1 is a conceptual diagram illustrating a liquid crystal display according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the photosensitive liquid crystal display shown in FIG. 1.
도 1 및 도 2를 참조하면, 액정표시장치(1)는 제 1 기판(10), 제 2 기판(20), 액정(30), 화소(100), 공통전극(200) 및 광 감지부(300)를 포함한다.1 and 2, the liquid
제 1 기판(10) 및 제 2 기판(20) 광이 투과될 수 있는 투명한 유리 기판이며, 제 1 기판(10) 및 제 2 기판(20)은 상호 마주보도록 배치된다. 제 1 기판(10) 및 제 2 기판(20)이 마주보도록 배치된 상태에서 제 1 기판(10) 및 제 2 기판(20)의 테두리 부분에는 액정(30)을 배치하기 위한 밀봉부재(40)가 배치된다.The
액정(30)은 제 1 기판(10) 및 제 2 기판(20)의 사이에 개재된다. 액정(30)은 전계에 의하여 배열이 변경되는 전기적 특성 및 배열에 대응하여 액정(30)을 통과하는 광의 광투과도를 변경시키는 광학적 특성을 함께 갖는다.The
화소(100) 및 공통전극(200)은 액정(30)을 통과하는 광의 투과도를 변경시키기 위한 것으로, 화소(100)는 제 1 기판(10) 상에 배치되고, 공통전극(200)은 제 2 기판(20)에 배치된다.The
도 3은 도 1에 도시된 화소의 등가 회로도이다.3 is an equivalent circuit diagram of the pixel illustrated in FIG. 1.
도 2 및 도 3을 참조하면, 화소(100)는 제 1 기판(10) 상에 복수개가 매트릭스 형태로 배치된다. 예를 들어, 해상도가 1024 ×768이고, 풀-컬러 디스플레이를 수행하는 액정표시장치(1)의 제 1 기판(10)에는 1024×768 ×3개의 화소(100)들이 형성된다. 각각의 화소(100)들은 화소전압 인가장치(110) 및 화소전극(120)을 포함 한다.2 and 3, a plurality of
도 3을 참조하면, 화소전압 인가장치(110)는 영상을 표시하는데 필요한 화소전압을 화소전극(120)에 인가한다. 화소전압 인가장치(110)는 게이트 라인(gate line;112), 데이터 라인(data line;114), 제 1 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, TFT;116)를 포함한다. 게이트 라인(112)은 제 1 기판(10)에 제 1 방향으로 뻗고, 제 2 방향으로 768개가 병렬 방식으로 배치된다. 게이트 라인(112)은 전기적 특성이 우수한 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제작된다.Referring to FIG. 3, the pixel
데이터 라인(114)은 게이트 라인(112)과 절연되며, 게이트 라인(112)과 수직 교차하도록 제 2 방향으로 뻗고, 제 1 방향으로 1024 ×3 개가 병렬 방식으로 배치된다. 데이터 라인(114)은 전기적 특성이 우수한 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제작된다. The
제 1 TFT(116)는 게이트 라인(112) 및 데이터 라인(114)이 교차하는 부분마다 1 개씩 형성된다. 제 1 TFT(116)는 게이트 전극(G), 소스 전극(S), 채널층(C) 및 드레인 전극(D)으로 이루어진다. 제 1 TFT(116)의 게이트 전극(G)은 게이트 라인(112)에 공통으로 연결되고, 제 1 TFT(116)의 소스 전극(S)은 데이터 라인(114)에 공통으로 연결된다. 그리고, 제 1 TFT(116)의 드레인 전극(D)은 화소전극(120)에 연결된다.One
도 2 및 도 3을 참조하면, 화소전극(120)은 화소전압 인가장치(110)를 덮는 유기막(130)의 표면에 형성되는데, 그 위치는 게이트 라인(112) 및 데이터 라인(114)에 의하여 둘러싸인 영역이다. 화소전극(120)은 유기막(130) 중 제 1 TFT(116)와 대응되는 부분에 형성된 제 1 콘택홀(132)을 통해 제 1 TFT(116)의 드레인 전극(D)과 연결된다. 화소전극(120)은 투명하면서 도전성을 갖는 산화 주석 인듐(Indium Tin Oxide, ITO) 또는 산화 아연 인듐(Indium Zinc Oxide, IZO)으로 이루어진다.2 and 3, the
도 1 및 도 2를 다시 참조하면, 공통전극(200)은 제 2 기판(20) 중 화소전극(120)과 마주보는 면에 형성된다. 공통전극(200)은 제 2 기판(20)의 전면적에 걸쳐 형성되며 공통전압이 인가된다. 공통전극(200)은 투명하면서 도전성을 갖는 산화 주석 인듐 박막 또는 산화 아연 인듐 박막으로 이루어진다. Referring back to FIGS. 1 and 2, the
공통전극(200)과 제 2 기판(20)의 사이에는 화소(100)들과 대응하여 컬러필터(210)들이 배치된다. 컬러필터(210)들은 레드 파장의 광을 통과시키는 레드 컬러필터(212), 그린 파장의 광을 통과시키는 그린 컬러필터(214) 및 블루 파장의 광을 통과시키는 블루 컬러필터(216)로 이루어진다. The color filters 210 are disposed between the
도 4는 도 1에 도시된 화소들 중 광 감지부가 포함된 화소의 등가회로도이다.4 is an equivalent circuit diagram of a pixel including a light sensing unit among the pixels shown in FIG. 1.
도 2 및 도 4를 참조하면, 광 감지부(300)는 제 1 센서 라인(310), 제 2 센서 라인(320), 제 2 TFT(330) 및 제 3 TFT(340)로 이루어진다.2 and 4, the
제 1 센서 라인(310)은 데이터 라인(114)과 소정간격 이격 되어 제 1 기판(10)의 제 2 방향으로 길게 형성된다. 제 1 센서 라인(310)은 데이터 라인(114)과 동일 층에 형성되고 게이트 라인(112)과는 전기적으로 절연된다.The
제 2 센서 라인(320)은 게이트 라인(112)과 소정간격 이격 되어 제 1 기판(10)의 제 1 방향으로 길게 형성된다. 제2 센서 라인(320)은 게이트 라인(112)과 동일 층에 형성되고, 데이터 라인(114) 및 제 1 센서 라인(310)과는 전기적으로 절연된다.The
제 2 TFT(330) 및 제 3 TFT(340)는 제 1 TFT(116)와 함께 각각의 화소(100)들 마다 배치되거나, 제 1 기판(10)에 형성된 1024 ×768×3개의 화소(100)들 중 선택된 다수개의 화소(100)들에만 배치된다.The
도 2 및 도 4를 참조하면, 제 2 TFT(330)는 데이터 라인(114) 및 제 2 센서라인(320)이 교차하는 부분에 형성된다. 제 2 TFT(330)는 게이트 전극(G), 소스 전극(S), 채널층(C) 및 드레인 전극(D)으로 이루어진다. 제 2 TFT(330)의 게이트 전극(G)은 제 2 센서 라인(320)에 공통으로 연결된다. 제 2 TFT(330)의 채널층(C)은 제 2 TFT(330)의 게이트 전극(G)과 절연된 상태로 제 2 TFT(330)의 게이트 전극(G)의 상면에 배치된다. 제 2 TFT(330)의 채널층(C)은 바람직하게 비정질 실리콘 박막(amorphous silicon film) 및 비정질 실리콘 박막의 상면에 배치된 n+ 비정질 실리콘 박막(n+ amorphous silicon film)으로 이루어진다. n+ 비정질 실리콘 박막은 비정질 실리콘 박막의 표면에 2 개로 나뉘어져 형성된다. 이와 같이 형성된 제 2 TFT(330)의 채널층(C)은 광에 반응하여 제 2 TFT(330)의 소스 전극(S)과 제 2 TFT의 드레인 전극(D)을 전기적으로 도통시키는 광기전력을 발생시킨다. 제 2 TFT(330)의 소스 전극(S)은 2 개로 나누어진 n+ 비정질 실리콘 박막 중 하나에 접촉되고 데이터 라인(114)에 공통으로 연결된다. 제 2 TFT(330)의 드레인 전극부(D)는 2 개로 나누어진 n+ 비정질 실리콘 박막 중 나머지 하나에 접촉되며 제 3 TFT(340)에 연결된다. 제 2 TFT(330)는 외부로부터 제공되는 광에 응답하여 구동된다. 2 and 4, the
제 3 TFT(340)도 게이트 전극(G), 소스 전극(S), 채널층(C) 및 드레인 전극(D)으로 이루어진다. 제 3 TFT(340)의 게이트 전극(G)은 게이트 라인(112)에 공통으로 연결되고, 제 3 TFT(340)의 소스 전극(S)은 제 2 TFT(330)의 드레인 전극(D)에 연결된다. 그리고, 제 3 TFT(340)의 드레인 전극(D)은 제 1 센서 라인(310)에 공통으로 연결된다. 제 3 TFT(340)는 제 2 TFT(330)의 구동에 의해 구동되어 제 1 센서 라인(310)으로 위치 정보를 갖는 소정의 신호를 출력한다.The
제 1 센서 라인(310)으로 위치 정보를 갖는 소정의 신호를 출력하기 위해서 제 2 TFT(330)를 구동시키는데 충분한 양의 광이 제 2 TFT(330)로 입사되어야 한다. 도 2를 참조하면, 본 실시예에서는 화소전압 인가장치(110)와 함께 광 감지부(300)를 덮는 유기막(130) 중 제 2 TFT(330)와 대응되는 부분에 제 2 콘택홀(134)을 형성하여 유기막(130)을 개구시킨다. 제 2 콘택홀(134)은 제 1 콘택홀(132)을 형성될 때 함께 형성한다. A sufficient amount of light must be incident on the
본 실시예에서와 같이 제 2 TFT(330)와 대응되는 부분의 유기막(130)을 개구시키면, 외부에서 인가된 광이 유기막(130)을 통과하지 않고 곧바로 제 2 TFT(330)의 채널층(C)으로 유입된다. 따라서, 외부에서 인가된 광이 유기막(130)에 의해 손실되지 않기 때문에 제 2 TFT(330)의 채널층(C)에 제 2 TFT(330)를 구동시키데 충분한 양의 광이 유입된다.
When the
도 2의 미설명 부호 140은 외부로부터 입사된 광이 제 1 및 제 3 TFT(116, 340)로 입사되어 제 1 및 제 3 TFT(116, 340)가 광에 반응하는 것을 방지하기 위한 광차단막이다.
실시예 2Example 2
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 의한 광 감지 액정표시패널의 단면도이다. 본 실시예에 의한 광 감지 액정표시장치는 실시예 1의 컬러필터를 제외하면 실시예 1의 광 감지 액정표시장치와 동일하다. 따라서, 동일한 부재에 대하여는 실시예 1과 동일한 참조 번호로 나타내고 그 중복된 설명은 생략하기로 한다.5 is a cross-sectional view of a photosensitive liquid crystal display panel according to a second embodiment of the present invention. The photosensitive liquid crystal display device according to the present embodiment is the same as the photosensitive liquid crystal display device of Example 1 except for the color filter of the first embodiment. Therefore, the same members are denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment, and duplicated descriptions thereof will be omitted.
도 5를 참조하면, 제 2 기판에는 공통전극 및 컬러필터가 배치된다.Referring to FIG. 5, a common electrode and a color filter are disposed on the second substrate.
공통전극(200)은 제 2 기판(20) 중 화소전극(120)과 마주보는 면에 형성된다. 공통전극(200)은 제 2 기판(20)의 전면적에 걸쳐 형성되며 공통전압이 인가된다. 공통전극(200)은 투명하면서 도전성을 갖는 산화 주석 인듐 박막 또는 산화 아연 인듐 박막으로 이루어진다. The
컬러필터(210)는 공통전극(200)과 제 2 기판(20)의 사이에 배치된다. 컬러필터(210)는 레드 파장의 광을 통과시키는 레드 컬러필터(212), 그린 파장의 광을 통과시키는 그린 컬러필터(214) 및 블루 파장의 광을 통과시키는 블루 컬러필터(216)로 이루어진다. 레드 컬러필터(212), 그린 컬러필터(214) 및 블루 컬러필터(216) 중 광 감지부(300)의 제 2 TFT(330)와 대응되는 컬러필터(210)에는 제 2 TFT(330)의 채널층(C)으로 유입되는 광의 손실을 최소화하기 위한 광 유입부(220)가 형성된 다. 광 유입부(220)는 컬러필터(210) 중 제 2 TFT(330)와 대응되는 부분에만 국부적으로 형성된다. 광 유입부(220)는 제 1 TFT(116), 화소전극(120) 및 제 3 TFT(340)와 대응되는 부분의 컬러필터(210)의 두께보다 제 2 TFT(330)와 대응되는 부분의 컬러필터(210)의 두께를 얇게 제어하여 형성한다. The
즉, 레드, 그린 및 블루 색상의 안료 중 선택된 색상의 안료, 예를 들어 레드 색상의 안료를 제 2 기판(20)에 도포하고, 도포된 레드 색상의 안료 상에 감광물질을 도포한 후에 제 2 TFT(330)와 대응되는 부분의 감광물질을 슬릿 노광 한다. 그러면, 제 2 기판에 레드 컬러필터(212)들이 형성되고, 레드 컬러필터(212)들 중 슬릿 노광이 이루어진 부분에서는 다른 부분보다 두께가 얇은 광 유입부(220)가 형성된다.That is, a pigment of a color selected from among red, green and blue pigments, for example, a pigment of red color, is applied to the
이와 같이 제 2 TFT(330)와 대응되는 부분의 레드 컬러필터(212)의 두께를 다른 부분의 컬러필터(210)의 두께보다 얇게 형성하면, 외부에서 입력된 광 중 그린 및 블루 파장을 갖고 있어 일반적인 두께의 레드 컬러필터(212)를 통과하지 못하던 광의 일부가 광 유입부(220)로는 통과할 수 있다. 광 유입부(220)를 통과한 광은 유기막(130)에 형성된 제 2 콘택홀(134)을 통해 제 2 TFT(330)의 채널층(C)에 곧바로 입사된다. 따라서, 광 유입부(220)를 형성하면 실시예 1에서보다 많은 양의 광이 제 2 TFT(330)로 입사되기 때문에 실시예 1에서보다 제 2 TFT(330)의 광 인식률이 더 높다.
As such, when the thickness of the
실시예 3Example 3
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 의한 광 감지 액정표시패널의 단면도이다. 본 실시예에 의한 광 감지 액정표시장치는 실시예 2에서 광 유입부를 제외하면 실시예 2의 광 감지 액정표시장치와 동일하다. 따라서, 동일한 부재에 대하여는 실시예 2와 동일한 참조 번호로 나타내고 그 중복된 설명은 생략하기로 한다.6 is a cross-sectional view of a photosensitive liquid crystal display panel according to a third embodiment of the present invention. The photosensitive liquid crystal display device according to the present embodiment is the same as the photosensitive liquid crystal display device of Embodiment 2 except for the light inflow portion in Embodiment 2. Therefore, the same members are denoted by the same reference numerals as those in the second embodiment, and duplicated descriptions thereof will be omitted.
도 6을 참조하면, 제 2 기판에는 공통전극 및 컬러필터가 배치된다.Referring to FIG. 6, a common electrode and a color filter are disposed on the second substrate.
컬러필터(210)에는 제 2 TFT(330)의 채널층(C)으로 유입되는 광의 손실을 최소화하기 위한 광 유입부(220)가 형성된다. 광 유입부(220)는 컬러필터(210) 중 제 2 TFT(330)와 대응되는 부분에 형성된다. 광 유입부(220)는 컬러필터 중 제 2 TFT(330)와 대응되는 부분이 개구되도록 컬러필터(210)를 국부적으로 제거하여 형성한다. 이와 같이 컬러필터(210)를 제거하여 광 유입부(220)를 형성하면, 외부에서 유입되는 광 중 특정파장을 갖는 광도 제 2 TFT(330)로 유입될 수 있다. 따라서, 제 2 기판(20)의 내부로 입사된 광은 컬러필터(210) 및 유기막(130)에 의해 손실되지 않고 그대로 제 2 TFT(330)의 채널층(C)으로 유입된다. 그러므로 실시예 2에서보다 많은 양의 광이 제 2 TFT(330)로 입사되기 때문에 제 2 TFT(330)의 광 인식률도 제 2 실시예에서보다 더 높다.The
라이트 펜의 실시예Example of a light pen
실시예 4Example 4
도 7은 본 발명의 제 4 실시예에 의한 라이트 펜의 단면도이다.7 is a cross-sectional view of the light pen according to the fourth embodiment of the present invention.
라이트 펜(400)은 실시예 1 내지 실시예 3에서 설명한 광 감지 액정표시패널(1)의 내부로 제 2 TFT(330)의 구동에 필요한 광을 인가하기 위한 장치이다. 도 7을 참조하면, 라이트 펜(400)은 몸체(410) 및 광변환부(420)를 포함한다.The
광변환부(420)는 원판 형상을 갖고 몸체(410) 상에 배치된다. 본 실시예에서 광변환부(420)는 팁(tip) 형상을 갖는 몸체(410)의 단부에 배치된다. 광변환부(420)는 이미지광(530a)을 센싱광(530b)으로 변환시킨다. 이미지광(510a)은 광 감지 액정표시패널(1)로부터 출사된 광으로 광변환부(420)에 입사된다. 센싱광(530b)은 광변환부(420)에서 반사된 광으로 광 감지 액정표시패널(1)을 향해 출사된다. 이때, 센싱광(530b) 및 이미지광(530a)은 서로 다른 방향을 갖는다.The
광변환부(420)는 광반사율이 높은 금속, 예를 들면, 알루미늄, 알루미늄 합금 등으로 제작된다.The
몸체(410)는 펜(pen) 형상을 갖는다. 본 실시예에서 몸체(410)는 광변환부(420)를 고정시킨다. 몸체(410)는 사용자의 취향 및 사용 용도에 따라서 매우 다양한 형상으로 제작될 수 있다. 본 실시예에서는 라이트 펜(400)의 부피 및 무게를 보다 감소시키기 위해 몸체(410)의 내부에 빈 공간(110)을 형성한다.The
본 실시예에 의하면, 라이트 펜(400)은 광 감지 액정표시패널(1)로부터 출사되는 이미지광(530a)의 일부를 인터셉트하여 제 2 TFT(330)를 구동시키기 위한 센싱광(530b)을 발생시킴으로써, 라이트 펜(400)은 에너지를 소모하여 센싱광(510b)을 발생시킬 필요가 없다. 따라서, 라이트 펜(400)의 구성 부품수를 크게 감소시킬 수 있고, 라이트 펜(400)의 부피 및 무게도 줄일 수 있다.
According to the present exemplary embodiment, the
실시예 1 내지 실시예 3에서 설명한 광 감지 액정표시장치의 광 감지부를 구동시키기 위해서 종래와 같이 몸체의 팁에 발광 다이오드를 설치한 라이트 펜을 사용하여도 무방하다.
In order to drive the light sensing unit of the light sensing liquid crystal display device described in
광 감지 액정표시 시스템Optical Sensing Liquid Crystal Display System
실시예 5Example 5
도 8은 본 발명의 제 5 실시예에 의한 광 감지 액정표시 시스템을 도시한 개념도이다.8 is a conceptual diagram illustrating a light sensing liquid crystal display system according to a fifth embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, 광 감지 액정표시 시스템(500)은 광 감지 액정표시패널(1), 라이트 펜(400), 감지신호 처리유닛(510), 구동모듈(520) 및 백라이트 유닛(230)을 포함한다.Referring to FIG. 8, the photosensitive liquid
광 감지 액정표시패널(1)은 앞서 광 감지 액정표시패널의 실시예 1 내지 실시예 3에서 상세하게 설명되었음으로 그 중복된 설명은 생략하기로 한다. 광 감지 액정표시패널(1)은 실시예 1 내지 실시예 3에서 설명된 광 감지 액정표시패널 중 어느 것을 사용하여도 무방하지만, 본 실시예에서는 실시예 3에 도시된 광 감지 액정표시패널(1)을 적용하였다.Since the photosensitive liquid
라이트 펜(400)도 앞서 라이트 펜의 실시예 4에서 상세하게 설명되었음으로 그 중복된 설명은 생략하기로 한다.Since the
감지신호 처리 유닛(510)은 제 1 센서라인(310)에 연결된다. 감지신호 처리 유닛(510)은 제 1 센서라인(310)으로부터 출력된 신호에 의하여 광이 입력된 위치 데이터를 발생시킨다. The sensing
구동모듈(520)은 광 감지 액정표시패널(1), 감지신호 처리 유닛(510) 및 백라이트 유닛(530)과 전기적으로 연결된다. 구동모듈(520)은 광 감지 액정표시패널(1)을 구동시키는데 필요한 각종신호를 게이트 라인(112), 데이터 라인(114) 및 제 2 센서라인(320)을 통해 인가하고, 백라이트 유닛(530)을 제어한다. The
도시되지는 않았지만 구동모듈(520)은 게이트 구동부, 데이터 구동부, 게이트 구동부에 연결된 구동 전압 생성부, 데이터 구동부에 연결된 계조전압 생성부, 백라이트 어셈블리(530)에 연결된 광원 제어부 및 이들을 제어하는 신호 제어부를 포함한다.Although not shown, the
게이트 구동부는 각 게이트 라인(112)에 연결되고, 게이트 라인(112)에 게이트 구동 신호를 인가한다. 게이트 구동신호는 구동 전압 생성부에서 발생된다.The gate driver is connected to each
데이터 구동부는 각 데이터 라인(114)에 연결되고, 계조 전압을 선택하여 데이터 라인(114)에 인가한다. 계조 전압은 계조 전압 생성부에서 발생된다.The data driver is connected to each
광원 제어부는 액정표시패널(1)로 광을 공급하는 백라이트 유닛(530)을 제어한다.The light source controller controls the
신호 제어부는 외부 정보처리장치로부터 비디오 신호를 입력받아 게이트 구동부, 데이터 구동부, 구동 전압 생성부 및 계조 전압 생성부를 제어한다.The signal controller receives a video signal from an external information processing apparatus and controls a gate driver, a data driver, a driving voltage generator, and a gray voltage generator.
백라이트 유닛(530)은 제 1 기판(10)과 마주보는 곳에 배치되며, 광을 발생시킨다.The
이와 같이 구성된 광 감지 액정표시 시스템의 작용을 설명하면 다음과 같다. The operation of the photosensitive liquid crystal display system configured as described above is as follows.
구동모듈(250)의 데이터 구동부는 계조전압 생성부로부터 인가된 계조전압을 각각의 데이터 라인(112)으로 출력한다. 이와 동시에 게이트 구동부는 신호 제어부로부터 출력된 제어신호에 따라 게이트 구동 신호를 첫 번째 게이트 라인(112)부터 순차적으로 인가하여 게이트 라인(112)에 연결된 모든 제 1 TFT(116)들을 턴-온 시킨다. 따라서, 게이트 구동 신호가 인가된 게이트 라인(112)과 교차하는 데이터 라인(114)에 연결된 제 1 TFT(116)의 드레인 전극(D)으로부터 해당 화소전극으로 구동 전압이 인가된다. 신호 제어부는 이와 같은 과정을 제한된 한 프레임의 시간 동안 반복하여 수행한다. The data driver of the driving module 250 outputs the gray voltage applied from the gray voltage generator to each
한 프레임의 시간이 경과된 후에는 제 1 기판(10)에 형성된 모든 화소전극(120)에 화소전압이 인가되고, 액정(30)은 화소 전압과 제 2 기판(20)의 공통전극(200)에 인가된 공통전압에 의해 배열된다. 그러면, 백라이트 유닛(530)으로부터 발생된 광이 액정(30)을 통과하면서 이미지광(530a)이 생성된다. 이미지광(530a)은 제 2 기판(20)을 통과하여 작업자의 눈으로 입사된다. After the elapse of one frame, the pixel voltage is applied to all the
한편, 작업자는 이미지광(530a)에 의하여 발생한 영상을 제어하기 위하여 라이트 펜(400)의 광변환부(420)를 이용하여 광 감지부(300)의 제 2 TFT(330)에 센싱광(530b)을 공급한다.Meanwhile, an operator senses the light 530b on the
광변환부(420)로부터 공급된 센싱광(530b)은 제 2 TFT(330)와 대응되는 부분의 컬러필터(210)를 개구시켜 형성한 광 유입부(220) 및 제 2 TFT(330)와 대응되는 부분에 형성된 제 2 콘택홀(134)을 통해 제 2 TFT(330)의 채널층(C)으로 입사된다. 광 유입부(220) 및 제 2 콘택홀(134)을 지나 제 2 TFT(330)로 입사되는 광은 거의 손실되지 않으므로 제 2 TFT(330)의 채널층(C)에 많은 양의 광이 입사된다. 따라서, 제 2 TFT(330)의 광 인식률이 증가되어 제 2 TFT(330)가 구동된다. The
제 2 TFT(330)가 구동되면, 데이터 라인(114)을 통해 제 2 TFT(330)의 소스 전극(S)으로 제공된 제 1 신호는 제 2 TFT(330)의 드레인 전극(D)으로 출력된다. 제 1 신호는 제 1 TFT(116)를 거쳐 화소전극(120)으로 인가되는 데이터 구동전압이다.When the
이후, 게이트 라인(112)으로 제공된 제 2 신호에 의해서 제 3 TFT(340)가 구동된다. 제 3 TFT(340)가 구동되면, 제 2 TFT(330)의 드레인 전극(D)으로부터 출력된 제 1 신호는 제 3 TFT(340)의 소스 전극(S)으로 제공된다. 따라서, 제 3 TFT(340)의 드레인 전극(D)을 통해 제 1 센서라인(310)으로 제 1 신호가 출력된다. 여기서, 제 2 신호는 제 1 TFT(116)의 게이트 전극(G)에 인가되는 게이트 구동전압이다.Thereafter, the
제 1 센서라인(310)으로 입력된 제 1 신호는 감지 신호 처리유닛에서 처리된 후 구동모듈(520)로 출력된다. 구동모듈(520)은 처리신호를 외부 정보처리장치로 출력한다. 그러면, 외부 정보처리장치는 처리신호를 처리하여 새로운 영상 신호를 구동모듈(520)로 출력한다. 구동모듈(520)에서 출력된 영상 신호를 입력한 광 감지 액정표시패널(1)은 새로운 영상을 디스플레이 시킨다. The first signal input to the
이상에서 상세하게 설명한 바에 의하면, 광 감지부가 형성된 부분과 대응되는 부분의 컬러필터를 개구시키거나 얇게 형성하고, 제 2 TFT와 대응되는 부분의 유기막을 개구시키면, 라이트 펜으로부터 공급된 센싱광의 손실을 최소화할 수 있어 광 감지부의 센싱 감도가 향상된다. 따라서, 광 감지 액정표시 시스템의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.As described in detail above, by opening or thinning the color filter of the portion corresponding to the portion where the light sensing unit is formed and opening the organic film of the portion corresponding to the second TFT, loss of the sensing light supplied from the light pen is reduced. Minimization improves the sensing sensitivity of the light detector. Therefore, there is an effect that can improve the reliability of the photosensitive liquid crystal display system.
또한, 라이트 펜은 광 감지 액정표시패널에서 출사되는 이미지광을 이용하여 센싱광을 발생시키기 때문에 라이트 펜의 구성 부품수를 크게 감소시킬 수 있고, 라이트 펜의 부피 및 무게도 줄일 수 있다.In addition, since the light pen generates sensing light by using the image light emitted from the photosensitive liquid crystal display panel, the number of components of the light pen can be greatly reduced, and the volume and weight of the light pen can be reduced.
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.
Claims (9)
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