KR101028663B1

KR101028663B1 - 표시장치

Info

Publication number: KR101028663B1
Application number: KR1020030090120A
Authority: KR
Inventors: 조종환; 박상진; 이명우; 차영옥
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2003-12-11
Filing date: 2003-12-11
Publication date: 2011-04-12
Also published as: KR20050057904A

Abstract

광 감지 특성을 향상시킬 수 있는 표시장치가 개시된다. 표시패널은 레드, 그린, 블루 영역으로 이루어지고, 구동신호에 응답하여 영상을 표시한다. 감지부는 그린 영역에 대응하여 표시패널에 구비되고, 외부로부터 입사되는 제1 광에 응답하여 감지신호를 출력한다. 구동부는 감지신호에 응답하여 구동신호를 출력한다. 따라서, 감지부로 제공되는 광의 휘도가 증가될 수 있고, 그로 인해서 상기 감지부의 감도를 향상시킬 수 있다.

Description

표시장치{DISPLAY APPARATUS}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 블록도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치를 나타낸 도면이다.

도 3은 도 2에 도시된 표시패널의 평면도이다.

도 4는 도 2에 도시된 표시패널을 구체적으로 나타낸 단면도이다.

도 5는 도 4에 도시된 광 감지부의 회로도이다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시장치를 나타낸 도면이다.

도 7은 도 6에 도시된 상부기판의 평면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 광 발생부 200 : 구동부

300 : 표시패널 310 : 하부기판

320 : 상부기판 400 : 독출부

500 : 표시장치 LSP : 광 감지부

PP : 화소부

본 발명은 표시장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광 감지 특성을 향상시킬 수 있는 표시장치에 관한 것이다.

일반적으로 터치패널이란, 표시장치의 화면상에 나타낸 지시 내용을 사람의 손 또는 물체로 선택할 수 있도록, 표시장치의 최 상측에 구비되어 손 및 물체에 직접적으로 접촉된다. 터치패널은 접촉된 위치를 파악하고, 표시장치는 접촉된 위치에서 지시하는 내용을 입력신호로 받아들여 입력신호에 따라서 구동된다.

터치 패널을 갖는 표시장치는 키보드 및 마우스와 같이 표시장치에 연결되어 동작하는 별도의 입력 장치를 필요로 하지 않기 때문에 사용이 증대되고 있는 추세이다.

그러나, 터치 패널은 표시패널의 상부에 구비되어 표시장치의 전체적인 두께를 증가시킨다.

최근에는 터치 패널의 일종으로 사용자의 조작에 의해서 제공되는 광을 센싱하여 위치 정보를 검출하는 표시장치가 개발되고 있다. 즉, 광 센싱 표시장치는 광에 응답하여 광이 제공된 위치 정보를 출력하는 광 센서를 구비한다.

이러한 광 센싱 표시장치에서 광 센서가 정확한 위치 정보를 출력하기 위해서는 광 센서로 제공되는 광의 휘도를 증가시켜 광 센서의 광 감지 특성을 향상시켜야 한다.

따라서, 본 발명의 목적은 광 감지 특성을 향상시키기 위한 표시장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 특징에 따른 표시장치는 표시패널, 감지부 및 구동부를 포함한다.

상기 표시패널은 레드, 그린, 블루 영역으로 이루어지고, 구동신호에 응답하여 영상을 표시한다. 상기 감지부는 상기 그린 영역에 대응하여 상기 표시패널에 구비되고, 외부로부터 입사되는 제1 광에 응답하여 감지신호를 출력한다. 상기 구동부는 상기 감지신호에 응답하여 상기 구동신호를 출력한다.

이러한 표시장치에 따르면, 상기 감지부가 상기 그린 영역내에 위치하여, 사용자의 조작에 의해서 상기 감지부로 제공되는 상기 광의 휘도를 증가시킬 수 있고, 그로 인해서 상기 감지부의 감도를 향상시킬 수 있다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 블록도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치(500)는 제1 광(L1)을 제공하는 광 발생부(100), 구동신호(DS)를 출력하는 구동부(200) 및 상기 구동신호(DS)에 응답하여 상기 제1 광(L1)을 영상 정보를 포함하는 제2 광(L2)으로 변환하여 출력하는 표시패널(300)을 포함한다.

상기 표시패널(300)에는 상기 표시부(300)로 제공되는 제3 광(L3)에 응답하여 포토 커런트(PC)를 출력하는 광 감지부(LSP)가 구비된다. 독출부(400)는 상기 광 감지부(LSP)로부터 출력된 상기 포토 커런트(PC)에 응답하여 상기 제3 광(L3)이 제공된 위치 정보를 포함하는 위치신호(PS)를 출력한다. 상기 구동부(200)는 상기 위치신호(PS)에 응답하여 상기 표시패널(300)을 구동하는 상기 구동신호(DS)를 출력하는 것이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치를 나타낸 도면이고, 도 3은 도 2에 도시된 표시패널의 평면도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치(500)는 제1 광(L1)을 발생하는 광 발생부(100) 및 상기 제1 광(L1)을 수신하여 영상 정보를 포함하는 제2 광(L2)으로 변환한 후 출력하는 표시패널(300)을 포함한다.

상기 표시패널(300)은 하부기판(310), 상기 하부기판(310)과 마주보는 상부기판(320) 및 상기 하부기판(310)과 상부기판(320)과의 사이에 개재되는 액정층(330)으로 이루어진다.

상기 상부기판(320)은 차광막(321), 레드(Red), 그린(Green), 블루(Blue) 색화소로 이루어진 컬러필터(322) 및 공통전극(323)을 구비한다. 상기 상부기판(320)은 상기 레드, 그린, 블루 색화소(R, G, B)가 형성된 레드, 그린, 블루 영역(RCA, GCA, BCA)으로 이루어진다.

상기 차광막(321)은 상기 색화소들 사이에 구비되어 상기 색화소들 각각의 색 재현성을 향상시킨다. 상기 공통전극(323)은 투명성 도전 물질로 이루어지고, 상기 차광막(321) 및 상기 컬러필터(322) 상에 구비된다.

상기 하부기판(310)은 매트릭스 형태로 형성되어 영상을 표시하기 위한 다수의 화소부(PP) 및 광 감지부(LSP)를 구비한다. 상기 다수의 화소부(PP) 및 광 감지 부(LSP)에 대한 구체적인 구조는 이후 도 4 및 도 5를 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.

상기 제3 광(L3)은 반사펜(600)에 의해서 반사된 광이다. 사용자가 상기 제2 광(L2)을 출력하는 상기 표시패널(300)의 출사면에 상기 반사펜(600)을 가까이 가져가면, 상기 반사펜(600)의 일단부에 구비된 반사 물질(610)은 상기 제2 광(L2)의 일부를 상기 표시패널(300) 측으로 반사한다. 여기서, 상기 제3 광(L3)은 상기 반사펜(600)에 의해서 반사되어 상기 표시패널(300)로 다시 입사되는 광이다.

상기 광 발생부(100)로부터 출사된 상기 제1 광(L1)이 상기 표시패널(300)을 통과하여 상기 제2 광(L2)으로 변환될 때 휘도가 저하된다. 휘도 저하는 상기 표시패널(300)의 영역별로 차이가 발생한다. 즉, 상기 제1 광(L1)이 상기 그린 영역(GCA)을 통과한 경우보다 상기 제1 광(L1)이 상기 레드 및 블루 영역(RCA, BCA)을 통과한 경우에 휘도 저하가 크게 발생한다.

이로써, 상기 광 감지부(LSP)가 상기 그린 영역(GCA) 내에 구비되어, 상기 광 감지부(LSP)는 상기 레드 및 블루 영역(RCA, BCA) 내에 구비될 때보다 높은 휘도를 가진 상기 제3 광(L3)을 수신할 수 있다. 그로 인해서, 상기 광 감지부(LSP)의 광 감지 특성을 향상시킬 수 있다.

도 4는 도 2에 도시된 표시패널을 구체적으로 나타낸 단면도이고, 도 5는 도 4에 도시된 하부기판의 평면도이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 표시패널(300)은 하부기판(310), 상기 하부기판(310)과 마주보는 상부기판(320) 및 상기 하부기판(310)과 상부기판(320) 과의 사이에 개재되는 액정층(330)으로 이루어진다.

상기 하부기판(340)은 매트릭스 형태로 형성되어 영상을 표시하기 위한 다수의 화소부(PP) 및 상기 표시패널(300)로 입사되는 제3 광(L3)에 응답하여 포토 커런트(PC, 도 1에 도시됨)를 출력하는 다수의 광 감지부(LSP)를 구비한다. 여기서, 상기 광 감지부들(LSP) 각각은 그린 색화소(G)가 형성된 그린 영역(GCA) 내에 구비된다.

상기 화소부(310) 각각은 화소 박막트랜지스터(Thin Film Transistor; 이하, TFT)(TR1) 및 상기 화소 TFT(TR1)에 연결된 액정 커패시터(Clc)를 포함한다.

상기 화소 TFT(TR1)는 제1 게이트 전극(GE1), 제1 소오스 전극(SE1) 및 상기 제1 소오스 전극(SE1)과 이격된 제1 드레인 전극(DE1)으로 이루어진다. 상기 화소 TFT(TR1)는 상기 제1 게이트 전극(GE1)에 인가되는 게이트 구동신호에 응답하여 상기 제1 소오스 전극(SE1)으로 인가된 데이터 신호를 상기 제1 드레인 전극(DE1)으로 출력한다. 상기 제1 드레인 전극(DE1)은 상기 액정 커패시터(Clc)의 제1 전극인 화소전극(PE)과 전기적으로 연결되어, 상기 화소전극(PE)에는 상기 제1 드레인 전극(DE1)으로부터 출력된 상기 데이터 신호가 인가된다.

상기 하부기판(310)에는 상기 화소 TFT(TR1) 상에 구비되어 상기 화소 TFT(TR1)를 보호하는 보호막(313)이 형성된다. 상기 보호막(313)은 실리콘 질화막(SiNx) 및 실리콘 산화막(SiOx)으로 이루어진다. 상기 보호막(313) 상에는 아크릴계 수지로 이루어진 유기 절연막(314)이 형성된다. 상기 유기 절연막(314)의 표면은 요철 구조를 가진다.

상기 보호막(313) 및 유기 절연막(314)에는 상기 화소 TFT(TR1)의 상기 제1 드레인 전극(DE1)을 노출시키기 위한 콘택홀(314a)이 형성된다. 상기 유기 절연막(314) 상에는 상기 화소전극(PE)이 형성된다. 상기 화소전극(PE)은 투명성 도전 물질로 이루어진 투명전극(315) 및 반사 물질로 이루어진 반사전극(316)으로 이루어진다.

상기 유기 절연막(314) 및 상기 콘택홀(314a)을 통해 노출된 상기 드레인 전극(DE1) 상에는 상기 투명전극(315)이 균일한 두께로 적층되고, 그 위로 상기 반사전극(316)이 형성된다. 상기 반사전극(316)에는 상기 투명전극(315)의 일부분을 노출시키는 제1 개구창(316a)이 형성된다. 따라서, 상기 하부기판(310)은 상기 반사전극(316)이 형성된 반사영역(RA) 및 상기 제1 개구창(316a)이 형성된 투과영역(TA)으로 이루어진다.

상기 광 감지부(LSP)는 센싱 데이터라인(SLdata), 제1 센싱 게이트라인(SLgate-off), 제2 센싱 게이트라인(SLgate-oon), 리드아웃라인(SLreadout), 센싱 TFT(TR2), 스토리지 커패시터(Cs) 및 스위칭 TFT(TR3)를 포함한다.

상기 센싱 TFT(TR2)는 상기 제1 센싱 게이트라인(SLgate-off)에 연결된 게이트 전극(GE2), 상기 센싱 데이터 라인(SLdata)으로부터 분기된 드레인 전극(DE2) 및 상기 드레인 전극(DE2)과 이격된 소오스 전극(SE2)으로 이루어진다. 상기 제1 센싱 게이트서라인(SLgate-off)에는 항상 오프 전압이 인가된다. 상기 제3 광(L3)에 의해서 상기 센싱 TFT(TR2)로부터 생성된 상기 포토 커런트(PC)는 상기 소오스 전극(SE2)으로 출력된다.

상기 스토리지 커패시터(Cs)는 상기 센싱 TFT(TR2)의 상기 게이트 전극(GE2)과 동일한 레이어에 구비되는 하부전극(LE), 상기 센싱 TFT(TR2)의 상기 소오스 전극(SE2)으로부터 연장된 상부전극(UE) 및 상기 하부전극(LE)과 상부전극(UE)과의 사이에 개재된 게이트 절연막(GI)으로 이루어진다. 상기 스토리지 커패시터(Cs)는 상기 센싱 TFT(TR2)로부터 출력된 상기 포토 커런트(PC)를 상기 상부전극(UE)을 통해 입력받아 저장한다.

상기 스위칭 TFT(TR3)는 게이트 라인(GL)으로부터 분기된 게이트 전극(GE3), 상기 스토리지 커패시터(Cs)의 상부전극(UE)으로부터 연장된 드레인 전극(DE3) 및 드레인 전극(DE3)과 이격된 소오스 전극(SE3)으로 이루어진다. 상기 스위칭 TFT(TR3)는 상기 제2 센싱 게이트 라인(SLgate-on)에 인가되는 온 신호에 응답하여, 상기 스토리지 커패시터(Cs)에 저장된 포토 커런트(PC)를 상기 소오스 전극(SE3)을 통해 출력한다.

이때, 상기 스위칭 TFT(TR3)의 소오스 전극(SE3)은 상기 리드아웃라인(SLreadout)과 전기적으로 연결되어, 상기 소오스 전극(SE3)으로부터 출력된 상기 포토 커런트(PC)는 상기 리드아웃라인(SLreadout)을 통해 독출부(400, 도 1에 도시됨)로 전송된다.

다시 도 4를 참조하면, 상기 광 감지부(LSP)는 상기 그린 영역(GCA) 내에서도 상기 반사영역(RA)에 구비되어, 상기 광 감지부(LSP)에 의해서 상기 표시장치(500)의 개구율이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 이때, 상기 반사전극(316)에는 상기 광 감지부(LSP)의 상기 센서 TFT(TR2)를 노출시키는 제2 개구창(316b)가 형성된다. 따라서, 상기 제3 광(L3)은 상기 제2 개구창(316b)을 통고하여 상기 광 감지부(LSP)로 제공될 수 있다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시장치를 나타낸 도면이고, 도 7은 도 6에 도시된 상부기판의 평면도이다. 단, 도 2 내지 도 5에 도시된 구성요소와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 병기하고, 그에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시장치(510)는 하부기판(310), 상기 하부기판(310)과 마주보는 상부기판(340) 및 상기 하부기판(310)과 상부기판(340)과의 사이에 개재되는 액정층(330)으로 이루어진 표시패널(300)을 포함한다.

상기 하부기판(310)은 반사전극(316)이 형성된 반사영역(RA) 및 투과전극(315)을 노출시키는 개구창(316a)이 형성된 투과영역(TA)으로 이루어진다.

상기 상부기판(340)은 상기 액정층(330)과 인접하는 적층면(340a)에 차광막(341), 컬러필터(342), 평탄화막(343) 및 공통전극(344)을 구비한다. 상기 컬러필터(342)는 레드, 그린 및 블루 색화소(R, G, B)로 이루어지고, 상기 상부기판(340)은 상기 레드, 그린 및 블루 색화소(R, G, B)가 형성된 레드, 그린 및 블루 영역(RCA, GCA, BCA)으로 구분된다.

상기 하부기판(310)의 후면에 배치된 광 발생부(100)로부터 출사되어 상기 표시패널(300)로 입사된 제1 광(L1)은 상기 투과전극(315)을 투과한 후, 영상정보 를 포함하는 제2 광으로써 상기 표시패널(300)로부터 출사된다. 한편, 상기 상부기판(340)을 통해 입사된 제4 광(L4)은 상기 반사 전극(316)에 의해서 반사된 후, 영상 정보를 포함하는 제5 광(L5)으로써 상기 표시패널(300)로부터 출사된다.

상술한 바에 따르면, 상기 제2 광(L2)은 상기 상부기판(340)에 구비된 상기 컬러필터(342)를 한번 통과한 광이지만, 상기 제5 광(L5)은 상기 컬러필터(342)를 두 번 통과한 광이다. 상기 컬러필터(342)를 통과한 횟수의 차이로 인해서 상기 투과영역(TA)과 반사영역(RA)과의 사이에서 색 시인성의 차이가 발생한다. 따라서, 상기 반사영역(RA)에 대응하여 상기 컬러필터(342)가 부분적으로 제거된다.

도 6 및 도 7에 도시된 바와같이, 상기 레드 색화소(R)에는 상기 상부기판(340)의 적층면(340a)을 노출시키는 제1 홀(H1)이 형성되고, 상기 블루 색화소(B)에는 상기 적층면(340a)을 노출시키는 제2 홀(H2)이 형성되며, 상기 그린 색화소(G)에는 상기 적층면(340a)을 노출시키는 제3 홀(H3)이 형성된다.

상기 제1 내지 제3 홀(H1 ~ H3)은 서로 다른 사이즈를 가지는데, 특히, 상기 그린 색화소(G)에 형성된 상기 제3 홀(H3)의 사이즈가 가장 크다. 상기 그린 색화소(G)는 상기 레드 및 블루 색화소(R, B)에 비하여 면적의 변화에 대비해서 색좌표의 변화가 작다. 따라서, 상기 그린 색화소(G)의 면적을 상기 레드 및 블루 색화소(R, B)의 면적보다 크게 감소시키는 것이 바람직하다.

상기 제1 내지 제3 홀(H1 ~ H3)의 사이즈는 제2 홀(H2), 제1 홀(H1) 및 제3 홀(H3) 순으로 작아지고, 이에 따라서 상기 레드, 그린 및 블루 색화소(R, G, B)의 면적은 그린(G)->레드(R)->블루(B) 색화소 순으로 증가한다. 이로써, 상기 레드, 그린 및 블루 색화소(R, G, B) 사이에서 발생하는 색시인성 및 휘도 차이를 감소시킬 수 있다.

상기 평탄화막(343)은 상기 제1 내지 제3 홀(H1 ~ H3)에 의해서 노출된 상기 적층면(340a), 상기 차광막(341) 및 컬러필터(342) 상에 구비되고, 플랫한 표면 구조를 가진다. 따라서, 상기 평탄화막(343)은 상기 차광막(341)과 컬러필터(342)와의 사이에서 발생하는 단차 및 상기 제1 내지 제3 홀(H1 ~ H3)에 의해서 노출된 상기 적층면(340a)과 상기 컬러필터(342)와의 사이에서 발생하는 단차를 제거한다. 이후, 상기 평탄화막(343) 상에는 투명성 도전 물질로 이루어진 상기 공통전극(344)이 균일한 두께로 적층된다.

한편, 상기 하부기판(310)에 구비되는 광 감지부(LSP)는 레드, 블루 및 그린 색화소(R, B, G) 중 그린 색화소(G)가 형성된 그린 영역(GCA)에 대응하여 구비된다. 상기 컬러필터(342)를 통과한 광의 휘도 저하 비율은 상기 레드 및 블루 색화소(R, B)보다 상기 그린 색화소(G)에서 감소한다. 따라서, 상기 광 감지부(LSP)가 상기 그린 영역(GCA) 내에 구비됨으로써, 상기 광 감지부(LSP)로 제공되는 제3 광(L3)의 휘도가 저하되는 것을 감소시킬 수 있다.

특히, 상기 광 감지부(LSP)는 상기 그린 영역(GCA) 중 상기 제3 홀(H3)이 형성된 영역에 구비된다. 상기 제3 홀(H3)이 형성된 영역은 상기 그린 색화소(G)가 제거된 영역으로, 상기 그린 영역(GCA)에서 휘도 저하가 가장 작게 발생되는 영역이다. 따라서, 상기 광 감지부(LSP)로 제공되는 상기 제3 광(L3)의 휘도를 증가시킬 수 있고, 그로 인해서 상기 광 감지부(LSP)의 감도를 향상시킬 수 있다.

도면에 도시하지는 않았지만, 상기 제3 광(L3)은 상기 표시장치(500)가 사용되는 환경에 존재하는 외부광일 수 있다.

도 2 내지 도 7에서는 상기 표시패널(300)이 반사영역(RA)과 투과영역(TA)으로 정의되는 반투과형 표시장치를 제시하였지만, 반투과형 표시장치는 본 발명의 일 실시예일 뿐이고, 본 발명은 투과형 또는 반사형 표시장치에서도 충분히 적용될 수 있다.

이와 같은 표시장치에 따르면, 상부기판 및 하부기판으로 이루어진 표시패널은 레드, 블루 및 그린 영역으로 이루어지고, 광 감지부는 상기 그린 영역에 대응하여 상기 하부기판에 형성된다.

따라서, 사용자의 조작에 의해서 발생한 광은 상기 그린 영역을 통과하여 상기 광 감지부로 제공된다. 이로써, 상기 광 감지부로 제공되는 상기 광의 휘도를 증가시킬 수 있고, 그로 인해서 상기 광 감지부의 감도를 향상시킬 수 있다.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

레드 색화소를 갖는 레드 영역, 그린 색화소를 갖는 그린 영역, 블루 색화소를 갖는 블루 영역으로 이루어지고, 구동신호에 응답하여 영상 정보를 포함하는 제1 광을 출사하는 표시패널;

상기 그린 영역에 대응하여 상기 표시패널에 구비되고, 외부로부터 입사되는 제2 광에 응답하여 감지신호를 출력하는 감지부; 및

상기 감지신호에 응답하여 상기 구동신호를 출력하는 구동부를 포함하고,

상기 레드, 그린 및 블루 색화소들 각각은 투과 영역 및 반사 영역으로 구분되고,

상기 레드, 그린 및 블루 색화소들은 상기 반사 영역에 대응하는 제1 내지 제3 홀들을 각각 갖는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제1항에 있어서, 상기 표시패널은,

화소 TFT, 상기 화소 TFT와 결합하는 화소전극으로 이루어진 다수의 화소부 및 상기 감지부가 구비된 하부기판; 및

상기 레드 색화소, 상기 그린 색화소 및 상기 블루 색화소로 이루어진 컬러필터 및 상기 컬러필터 상에 구비된 공통전극을 갖는 상부기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제2항에 있어서, 상기 화소전극은 투과전극 및 상기 투과전극 상에 구비되고 상기 투과전극을 부분적으로 노출시키는 개구창이 형성된 반사전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제3항에 있어서, 상기 감지부는 상기 그린 색화소가 제거된 영역에 대응하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제1항에 있어서, 상기 제2 광은 상기 제1 광의 일부로 사용자의 조작에 의해서 상기 표시패널 측으로 반사되어 입사하는 광인 것을 특징으로 하는 표시장치.