KR101308688B1 - 대화형 디스플레이 패널 - Google Patents

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Abstract

대화형 디스플레이 패널은 스캔 라인들, 제 1 데이터 라인들, 서브픽셀들, 광센서들과 제 2 데이터 라인들을 포함한다. 스캔 라인들과 제 1 데이터 라인들은 교차하여 서브픽셀 영역들을 정의한다. 서브픽셀들 각각은 서브픽셀 영역들 중의 하나에 위치하고 디스플레이 영역을 가지고, 스캔 라인들 중 하나와 제 1 데이터 라인들 중 하나와 각각 전기적으로 연결된다. 광센서들은 서브픽셀들의 디스플레이 영역들 외곽에 위치한다. 스캔 라인들과 제 2 데이터 라인들은 상호 교차되고 광센서들과 전기적으로 연결된다.

Description

대화형 디스플레이 패널 {INTERACTIVE DISPLAY PANEL}
본 발명은 대화형 디스플레이 패널에 대한 것이다. 구체적으로는 터치센싱 기능(touch-sensing function)을 가지고 있는 대화형 디스플레이 패널에 대한 것이다.
디스플레이 패널들은 전통적으로 다른 입력 장비나 장치들이 시스템에 입력을 제공하는 동안에 시스템으로부터 정보를 디스플레이하는 역할이나 출력을 디스플레이하는 역할을 제공해 왔다. 디스플레이 패널을 터치하는 것을 통하여 사용자의 정보를 입력받을 수 있는 터치 패널 같은 대화형 장치들은 입력과 출력 기능을 결합하고, 사용자에게 디스플레이 또는 그 디스플레이와 접속된 시스템과 상호 작용하게 한다. 예를 들어 개인용 디지털 단말기(PDAs), 휴대전화, 개인용 컴퓨터(PCs), 태블릿 PCs(PC) 등 같은 장치들은 시스템의 운영이나 정보 입력에서 더 많은 기회를 사용자에게 제공하기 위하여 터치 패널을 사용해 왔다.
일반적인 터치 패널이나 터치 스크린은 여러 종류의 설계타입을 가진다. 저항막 타입(resistive type), 표면파 타입(surface-wave type), 정전기 타입(capacitive type), 적외선 타입(infrared-ray type)등이 있다. 그러나 이런 모든 설계에서는 일반적으로 디스플레이 장치에 별개의 터치 패널 시트를 조합할 필요가 있다. 이러한 조합은 화질에 영향을 주고, 해당 디스플레이 패널의 무게와 크기를 증가시키고, 조합에 따른 생산비용 및 생산시간을 증가시킨다. 조합에 따른 생산비용과 생산시간을 감소시키기 위해서 인셀(in-cell) 타입의 디스플레이 패널이 개발되어 생산되고 있다. 위에서 언급된 인셀(in-cell) 타입의 터치 디스플레이 패널은 디스플레이 패널, 복수 개의 정렬된 광센서(photo-sensors), 복수 개의 스캔 라인(scan lines), 및 복수 개의 독출 라인(readout lines)을 포함한다. 광센서들(photo-sensors), 스캔 라인들(scan lines), 및 독출 라인들(readout lines)은 디스플레이 패널 안에 집적된다. 광센서들(photo-sensors)은 광학적 스타일러스(stylus)로 부터 광학적 신호를 받는 것에 적합하다. 스캔 라인들(scan lines)과 독출 라인들(readout lines)은 전기적으로 광센서들(photo-sensors)과 연결된다. 이에 따라, 광센서들(photo-sensors)은 스캔 라인들(scan lines)을 통하여 순차적으로 켜지고 광센서들(photo-sensors)로부터 발생된 광전류(photo-current)는 독출 라인들(readout lines)을 통하여 터치 센서 집적회로(IC)로 전달된다.
일반적으로 광학 스타일러스(stylus)로부터 광학적 신호를 받기 위하여, 인셀(in-cell)타입 터치 디스플레이 패널에 집적된 광센서들(photo-sensors)은 보통 서브픽셀의 디스플레이 영역들에 위치한다. 인셀(in-cell)타입 터치 디스플레이 패널의 일반적인 픽셀 설계에 있어서, 개구율(aperture ratio)이 상당히 감소 된다. 왜냐하면 광센서들(photo-sensors)이 디스플레이 영역의 일부분들을 차지하며 차단하기 때문이다. 따라서 일반적인 인셀(in-cell) 타입 터치 디스플레이 패널의 개구율(aperture ratio)의 향상이 필요하다.
본 발명의 목적은 좋은 화질을 가지는 대화형 디스플레이 패널을 제공하기 위한 것이다.
실시예의 설명에 있어서, 본 출원의 대화형 디스플레이 패널은 복수 개의 스캔 라인(scan lines), 복수 개의 제 1 데이터 라인(first data lines), 복수 개의 서브픽셀(sub-pixels), 복수 개의 광센서(photo-sensors), 및 복수 개의 제 2 데이터 라인(second data lines)을 포함한다. 복수 개의 스캔 라인(scan lines)과 복수 개의 제 1 데이터 라인(first data lines)은 교차하여 복수 개의 서브픽셀영역을 정의한다. 서브픽셀들 각각은 서브픽셀(sub-pixel)영역들 중 하나에 위치하고, 디스플레이 영역을 가지고, 복수 개의 스캔 라인(scan lines) 중 하나와 복수 개의 제 1 데이터 라인(first data lines) 중 하나와 각각 전기적으로 연결된다. 복수 개의 광센서(photo-sensors)은 복수 개의 서브픽셀(sub-pixel)의 디스플레이 영역들의 밖에 위치한다. 복수 개의 스캔 라인(scan lines)은 행 방향을 따라 연장하고, 복수 개의 제 1 데이터 라인은 그 행 방향과 수직인 열 방향을 따라 연장된다. 복수 개의 서브픽셀은 복수 개의 줄로 정렬하고, 복수 개의 광센서(photo-sensors)은 복수 개의 줄로 정렬한다. 적어도 두 개의 인접해 있는 모든 서브픽셀 줄들이 픽셀 줄을 형성한다. 그리고 픽셀 줄들과 복수 개의 광센서(photo-sensor)줄은 행 방향을 따라 교대로 정렬된다. 복수 개의 스캔 라인(scan lines)과 복수 개의 제 2 데이터 라인은 교차되고 복수 개의 광센서(photo-sensors)와 전기적으로 연결된다.
광센서들이 복수 개의 서브픽셀의 디스플레이 영역들 밖에 위치하고 있기 때문에 본 출원의 대화형 디스플레이 패널의 개구율(aperture ratio)은 광센서에 의한 영향을 크게 받지 않는다. 따라서 본 출원의 대화형 디스플레이 패널은 화질이 좋다.
도 1은 본 출원의 일 실시예에 따른 대화형 디스플레이 패널의 상면도이다.
도 2는 본 출원의 다른 실시예에 따른 대화형 디스플레이 패널의 상면도 이다.
도 3a와 도 3b는 본 출원의 일 실시예에 따른 대화형 디스플레이 패널의 I-I'선에 따른 단면도이다.
도 4a와 도 4b는 본 출원의 다른 실시예에 따른 대화형 디스플레이 패널의 단면도이다.
도 5a와 5b는 본 출원의 다른 실시예에 따른 대화형 디스플레이 패널의 II-II'선에 따른 단면도이다.
도 6a와 도 6b는 본 출원의 다른 실시예에 따른 대화형 디스플레이 패널의 단면도이다.
도 7a는 본 출원의 다른 실시예에 따른 대화형 디스플레이 패널의 상면도이다.
도 7b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 대화형 디스플레이 패널의 상면도이다.
도 8a와 도 8b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 대화형 디스플레이 패널의 III-III'선에 따른 단면도이다.
도 9a와 도 9b는 본 출원의 다른 실시예에 따른 대화형 디스플레이 패널의 단면도이다.
도 1은 본 출원의 일 실시예에 따른 대화형 디스플레이 패널의 상면도다. 도 1을 참고하면, 본 실시예의 대화형 디스플레이 패널(300)은 복수 개의 스캔 라인(310), 복수 개의 제 1 데이터 라인(320), 복수 개의 서브픽셀(330), 복수 개의 광센서(340), 및 복수 개의 제 2 데이터 라인(360)을 포함한다. 복수 개의 스캔 라인(310)과 복수 개의 제 1 데이터 라인(320)은 교차되어 복수 개의 서브픽셀영역(R)을 정의한다. 서브픽셀들(330) 각각은 서브픽셀영역들(R) 중 하나에 위치하고 디스플레이 영역(D)를 가진다. 서브픽셀들(330) 각각은 복수 개의 스캔 라인(310) 중 하나와 복수 개의 제 1 데이터 라인(320) 중 하나와 각각 전기적으로 연결된다. 복수 개의 광센서(340)은 복수 개의 서브픽셀(330)의 디스플레이 영역들(D)의 바깥쪽에 위치한다. 복수 개의 스캔 라인(310)과 복수 개의 제 2 데이터라인(360)은 교차되고 전기적으로 복수 개의 광센서(340)와 연결된다. 예를 들어, 본 실시예의 대화형 디스플레이 패널(300)은 인셀(in-cell) 타입의 LCD 터치 패널이다. 즉 서브픽셀(330)은 액정 디스플레이 서브픽셀들이다.
본 실시예의 대화형 디스플레이 패널(300)에서, 스트라이프 타입으로 배열된 레드 서브픽셀들, 그린 서브픽셀들과 블루 서브픽셀들을 포함하는 서브픽셀들(330) 이 도시된다. 서브픽셀들(330)의 다른 배열들, 즉 델타 배열, 또는 벌집 배열, 모자이크 배열, 체커보드 배열(R-G-B-W) 역시 본 출원에 적용될 수 있다.
도 1을 참고하여, 본 실시예에서 복수 개의 서브픽셀(330)은 복수 개의 서브픽셀 열(C1)을 따라 배열된다. 그리고 복수 개의 광센서(340)은 복수 개의 광센서 열(C2)을 따라 배열된다. 적어도 2개 (도면에서는 3개)의 인접한 서브픽셀 열들(C1)마다 픽셀 열(C3)을 형성한다. 서브픽셀 열(C3)과 광센서 열(C2)는 번갈아 가며 행 방향 A을 따라 배열된다. 다시 말해서 서브픽셀들(330)의 양은 광센서들(340)의 양보다 많다.
도 1의 광센서(340)은 스위치 트랜지스터(342)와 포토 트랜지스터(344)을 포함한다. 스위치 트랜지스터(342)는 게이트 전극(G3), 드레인 전극(D3)과 소스 전극(S3)을 가진다. 게이트 전극(G3)는 복수 개의 스캔 라인(310) 중 하나와 전기적으로 연결되고, 드레인 전극(D3)는 포토 트랜지스터(344)와 전기적으로 연결되고, 소스 전극(S3)는 복수 개의 제 2 데이터 라인(360) 중 하나와 전기적으로 연결된다. 포토 트랜지스터(344)는 게이트 전극(G4), 드레인 전극(D4)와 소스 전극(S4)를 가진다. 게이트 전극(G4)는 드레인 전극(D4)와 전기적으로 연결되고, 소스 전극(S4)는 스위치 트랜지스터(342)의 드레인 전극(D3)과 전기적으로 연결되고, 드레인 전극(D4)는 기준전압에 접속된다.
도 2는 본 출원의 또 다른 실시예에 따른 대화형 디스플레이 패널의 개략적인 상면도다. 도 2에서 대화형 디스플레이 패널(400)은 복수 개의 스캔 라인(410), 복수 개의 제 1 데이터 라인(420), 복수 개의 서브픽셀(430), 복수 개의 광센서(440), 및 복수 개의 제 2 데이터 라인(460)을 포함한다. 복수 개의 서브픽셀(430)의 수량은 복수 개의 광센서(440)의 수량과 동일하다. 복수 개의 광센서의 수량은 본 발명에서 제한되지 않는다. 그리고 이 분야에서 통상의 기술을 가진 자는 실제 설계의 요구 사항에 따라 광센서들의 수량을 수정할 수 있다.
도 2의 광센서(440)은 스위치 트랜지스터(442)와 포토 트랜지스터(444)를 포함한다. 스위치 트랜지스터(442)는 게이트 전극(G5), 드레인 전극(D5), 및 소스 전극(S5)를 가진다. 게이트 전극(G5)는 복수 개의 스캔 라인(410) 중 하나와 전기적으로 연결되고, 소스 전극(S5)는 포토 트랜지스터(444)와 전기적으로 연결되며, 드레인 전극(D5)는 기준전압에 접속된다. 포토 트랜지스터(444)는 게이트 전극(G6)과 드레인 전극(D6), 소스 전극(S6)을 가진다. 게이트 전극(G6)는 전기적으로 드레인 전극(D6)과 연결되고, 드레인 전극(D6)는 스위치 트랜지스터(442)의 소스 전극(S5)과 전기적으로 연결되고, 소스 전극(S6)는 복수 개의 제 2 데이터 라인(460) 중 하나와 전기적으로 연결된다.
도 3a와 도 3b는 본 출원의 일 실시예에 따른 대화형 디스플레이 패널의 I-I'선에 따른 단면도이다. 도 1과 도 3a를 참고하면, 본 실시예의 인셀(in-cell) 타입 LCD 터치 패널에서 제 1 기판(SUB1), 제 1 기판(SUB1) 상의 제 2 기판(SUB2), 및 제 1 기판(SUB1)과 제 2 기판(SUB2) 사이에 채워진 액정층(LC)가 액정화면 셀을 구성한다. 구체적으로 복수 개의 스캔 라인(310), 복수 개의 제 1 데이터 라인(320), 복수 개의 서브픽셀(330), 복수 개의 광센서(340), 및 복수 개의 제 2 데이터 라인(360)는 제 1 기판(SUB1) 상에 배치된다. 다시 말해서, 복수 개의 스캔 라인(310), 복수 개의 제 1 데이터 라인(320), 복수 개의 서브픽셀(330), 복수 개의 포토 스캔(340), 및 복수 개의 제 2 데이터 라인(360)을 가진 제 1 기판(SUB1)은 박막 트랜지스터 어레이(TFT array) 기판이거나, 다른 타입들의 능동 장치들을 가진 어레이 기판일 수 있다.
위에서 언급된 TFT 어레이을 가지고 예를 들자면, 기판(SUB1) 상에 배치된 복수 개의 서브픽셀(330) 각각은 픽셀 트랜지스터(330a)과 픽셀 전극(330b)를 포함한다. 픽셀 트랜지스터(330a)는 복수 개의 스캔 라인(310) 중 하나와 전기적으로 연결된 게이트 전극(G1), 복수 개의 제 1 데이터 라인(320) 중 하나와 전기적으로 연결된 소스 전극(S1), 및 드레인 전극(D1)을 가진다. 픽셀 전극(330b)는 픽셀 트랜지스터(330a)의 드레인 전극(D1)과 전기적으로 연결되고, 각 픽셀 전극(330b)의 위치는 디스플레이 영역(D) 중 하나와 대응된다.
본 실시예에서 광센서들(340) 각각은 포토다이오드이다. 본 출원의 바람직한 실시예에서, 광센서들(340) 각각은 복수 개의 제 2 데이터 라인(360) 중 하나와 복수 개의 스캔 라인(310) 중 하나와 전기적으로 연결된 포토 트랜지스터들이다. 포토 트랜지스터들의 제조공정 및 구조는 TFT 어레이에서의 픽셀 트렌지스터(330a)의 공정 및 구조와 유사하고 호환이 가능하기 때문에, 제조비용이 감소될 수 있다.
게다가, 제 2 기판(SUB2)는 그 위의 차광층(BM)과 복수 개의 컬러 필터(CF)를 가지는 컬러 필터 기판일 수 있다. 차광층(BM)은 복수 개의 디스플레이 영역(D)에 대응하는 복수 개의 제 1 애퍼처(AP1)과 광센서들(340)에 대응하는 제 2 애퍼처들(AP2)을 가진다. 복수 개의 컬러필터(CF)는 제 1 애퍼처들(AP1)에 위치한다. 본 출원의 바람직한 실시예에서, 차광층(BM)은 복수 개의 제 1 애퍼처(AP1)과 복수 개의 제 2 애퍼처(AP2)를 가지는 블랙 매트릭스이다. 여기서 블랙 매트릭스는 금속, 차광성 합성수지 또는 그것들의 조합으로 제조될 수 있다. 본 출원의 선택적인 실시예에서 차광층(BM)은 적어도 두개의 컬러 필터들의 적층으로 형성된 적층막일 수 있다.
제 2 기판(SUB2) 상에 배치된 차광층(BM)과 복수 개의 컬러 필터(CF)는 도 1에서 도시되지 않았는데, 이는 제 1기판(SUB1) 상의 구성요소들을 명확히 도해하기 위함이다. 도 1에서 차광층(BM)과 컬러 필터들(CF)의 왼쪽 일부분은 생략된다.
도 3b를 참고하면, 대화형 디스플레이 패널(300)은 제 2 애퍼처들(AP2)에 대응하는 복수 개의 렌즈(370)를 더 포함할 수 있다. 렌즈들(370)은 광학 스타일러스(stylus)로부터 나오는 광선을 모으는데 유용하므로 광센서들(340)의 감도를 향상시킬 수 있다.
도 4a와 4b는 본 출원의 다른 실시예에 따른 대화형 디스플레이 패널의 단면도이다. 도 4a와 도 4b를 참고하면, 대화형 디스플레이 패널(300')은 도 3a와 도 3b에서 보여지는 대화형 디스플레이 패널(300)과 유사하다. 다만 이 실시예에서는 컬러필터 온 어레이(COA) 기술을 적용하였기 때문에 차광층(BM)과 복수 개의 컬러 필터(CF)의 위치가 변형된다. 구체적으로 차광층(BM)과 복수 개의 컬러 필터(CF)는 모두 제 1 기판(SUB1) 상에 배치된다. 본 실시예에서 차광층(BM)은 TFT 어레이 상에 배치되기 때문에, 제 1 애퍼처들(AP1)과 광센서들(340)의 배열은 좀더 정밀할 수 있다.
도 5a와 도 5b는 본 출원의 실시예에 따른 대화형 디스플레이 패널을 II-II'선에 따른 단면도이다. 도 2와 도 5a를 참고하여 이 실시예의 인셀(in-cell)타입의 LCD 터치 패널에서 보면 제 1 기판(SUB1), 제 1 기판(SUB1) 상에 배치된 제 2 기판(SUB2), 및 제 1 기판(SUB1)과 제 2 기판(SUB2) 사이에 채워진 액정층(LC)가 액정화면 셀을 구성한다. 구체적으로 복수 개의 스캔 라인(410), 복수 개의 제 1 데이터 라인(420), 복수 개의 서브픽셀(430), 복수 개의 광센서(440), 및 복수 개의 제 2 데이터 라인(460)이 제 1 기판(SUB1) 상에 배치된다. 다시 말하면, 복수 개의 스캔 라인(410), 복수 개의 제 1 데이터 라인(420), 복수 개의 서브픽셀(430), 복수 개의 광센서(440), 및 복수 개의 제 2 데이터 라인(460)을 가진 제 1 기판(SUB1)은 박막 트랜지스터 어레이(TFT array) 기판이거나, 다른 타입들의 능동 장치들을 가지는 어레이 기판일 수 있다.
위에서 언급된 TFT 어레이로 예를 들면, 기판(SUB1) 상에 배치된 복수 개의 서브픽셀(430) 각각은 픽셀 트랜지스터(430a)와 픽셀 전극(430b)를 포함한다. 픽셀 트랜지스터(430a)는 복수 개의 스캔 라인(410) 중 하나와 전기적으로 연결된 게이트 전극(G1), 복수 개의 제 1 데이터 라인(420) 중 하나와 전기적으로 연결된 소스 전극(S1), 및 드레인 전극(D1)을 가진다. 픽셀 전극(430b)는 픽셀 트랜지스터(430a)의 드레인 전극(D1)과 전기적 연결되고, 픽셀 전극(430b) 각각의 위치는 디스플레이 영역(D) 중의 하나에 대응한다.
본 실시예에서, 광센서들(440) 각각은 포토다이오드이다. 본 출원의 바람직한 실시예에서, 광센서들(440) 각각은 복수 개의 제 2 데이터 라인(460) 중 하나와 복수 개의 스캔 라인(410) 중 하나와 전기적으로 연결된 포토 트랜지스터이다. 포토 트랜지스터들의 제조공정 및 구조는 TFT 어레이에서 픽셀 트렌지스터(430a)의 공정 및 구조와 유사하고 호환이 가능하기 때문에, 제조비용이 감소될 수 있다.
게다가 제 2 기판(SUB2)는 그 위의 차광층(BM)과 복수 개의 컬러필터(CF)을 가지는 컬러 필터 기판일 수 있다. 차광층(BM)은 제 2 기판(SUB2) 상에 배치된다. 차광층(BM)은 복수 개의 디스플레이 영역(D)에 대응하는 복수 개의 제 1 애퍼처(AP1)와 복수 개의 광센서(440)에 대응하는 복수 개의 제 2 애퍼처(AP2)를 가진다. 복수 개의 컬러필터(CF)은 복수 개의 제 1 애퍼처(AP1)에 배치된다. 본 출원의 바람직한 실시예에서, 차광층(BM)은 복수 개의 제 1 애퍼처(AP1)와 복수 개의 제 2 애퍼처(AP2)를 가지는 블랙 매트릭스이다. 여기서 블랙 매트릭스는 금속, 차광성 합성수지 또는 이들의 조합으로 제조될 수 있다. 이 발명의 선택적인 실시예에서 차광층(BM)은 적어도 두 개의 컬러필터들의 적층으로 형성된 적층막일 수 있다.
제 2 기판(SUB2) 상에 배치된 차광층(BM)과 복수 개의 컬러 필터(CF)는 도 2에서 도시되지 않았는데, 이는 제 1기판(SUB1) 상의 구성요소들을 명확히 도해하기 위함이다. 도 2에서 차광층(BM)과 컬러 필터들(CF)의 왼쪽 일부분은 생략된다.
도 5b를 참고하면 대화형 디스플레이 패널(400)은 제 2 애퍼처들(AP2)에 대응하는 복수 개의 렌즈 470을 더 포함할 수 있다. 렌즈들 470은 광학 스타일러스(stylus)로부터 나온 광선을 모으는데 유용하므로, 광센서들(440)의 감도를 향상시킬 수 있다.
도 6a와 도 6b는 본 출원의 다른 실시예에 따른 대화형 디스플레이 패널의 단면도를 나타낸 것이다. 도 6a와 도 6b를 참고하면 대화형 디스플레이 패널(400')는 도 5a와 5b에서 보여지는 대화형 디스플레이 패널(400)과 유사하다. 다만 이 실시예에서 컬러 필터 온 어레이(COA) 기술이 적용되어 차광층(BM)과 복수 개의 컬러 필터(CF)의 위치가 변형된다. 구체적으로 차광층(BM)과 복수 개의 컬러필터(CF)는 모두 제 1 기판(SUB1) 상에 배치된다. 이 실시예에서 차광층(BM)은 TFT 어레이 상에 배치되기 때문에 제 1 애퍼처들(AP1)과 광센서들(440)의 배열은 좀 더 정밀할 수 있다.
도 7a는 본 출원의 다른 실시예에 따른 대화형 디스플레이 패널을 보여주는 상면도이다. 도 7a를 참고하면, 실시예의 대화형 디스플레이 패널(100)은 복수 개의 스캔 라인(110), 복수 개의 제 1 데이터 라인(120), 복수 개의 서브픽셀(130), 복수 개의 광센서(140), 및 복수 개의 제 2 데이터 라인(160)을 포함한다. 복수 개의 스캔 라인(110)과 복수 개의 제 1 데이터 라인(120)은 교차되어 복수 개의 서브픽셀 영역 (R)을 정의한다. 서브픽셀들(130) 각각은 서브픽셀 영역들(R) 중의 하나에 위치하고, 디스플레이 영역(D)를 가진다. 서브픽셀들(130) 각각은 복수 개의 스캔 라인(110) 중 하나와 복수 개의 제 1 데이터 라인(120) 중 하나와 각각 전기적으로 연결된다. 복수 개의 광센서(140)은 복수 개의 서브픽셀(130)의 디스플레이 영역들(D)의 외곽에 위치한다. 복수 개의 스캔 라인(110)과 복수 개의 제 2 데이터 라인(160)은 교차되고 복수 개의 광센서(140)와 전기적으로 연결된다. 예를 들어, 이 실시예의 대화형 디스플레이 패널(100)은 인셀(in-cell)타입 LCD 터치 패널이다. 즉 서브픽셀(130)은 액정 디스플레이 서브픽셀들이다.
도 7a에서 광센서(140)은 게이트 전극(G2), 드레인 전극(D2), 및 복수 개의 제 2 데이터 라인(160) 중 하나와 전기적으로 연결된 소스 전극(S2)를 가지는 포토 트랜지스터이고, 게이트 전극(G2)와 드레인 전극(D2)는 복수 개의 스캔 라인(110) 중 하나와 전기적으로 연결된다.
본 실시예의 대화형 디스플레이 패널(100)에서, 스트라이프 타입으로 배열된 레드 서브픽셀들, 그린 서브픽셀들, 블루 서브픽셀들을 포함하는 서브픽셀들(130)이 도시된다. 서브픽셀들(130)의 다른 배열들, 즉 델타 배열, 벌집 배열, 체커보드 배열(R-G-B-W) 또한 본 출원에 적용될 수 있다.
도 7a를 참고하면, 본 실시예에 있어, 복수 개의 서브픽셀(130)은 복수 개의 서브픽셀 열(C1)을 따라 배열되고, 복수 개의 광센서(140)은 복수 개의 광센서 열(C2)을 따라 배열된다. 적어도 2개 (도면에서는 3개)의 인접한 서브픽셀 열들(C1)마다 픽셀 열(C3)를 형성한다. 서브픽셀 열(C3)와 광센서 열(C2)는 행 방향 A을 따라 교대로 배치된다. 다시 말하면, 복수 개의 서브픽셀(130)의 수량은 복수 개의 광센서(140)의 수량보다 많다.
도 7b는 본 출원의 또 다른 실시예에 따른 대화형 디스플레이 패널의 상면도다. 도 7b에서, 대화형 디스플레이 패널(200)은 복수 개의 스캔 라인(210), 복수 개의 제 1 데이터 라인(220), 복수 개의 서브픽셀(230), 복수 개의 광센서(240), 및 복수 개의 제 2 데이터 라인(260)을 포함한다. 복수 개의 서브픽셀(230)의 수량은 복수 개의 광센서(240)의 수량과 동일하다. 복수 개의 광센서의 수량은 본 발명에서 제한이 없으며, 해당분야의 통상의 기술을 가진 자가 실제 설계의 요구 사항에 따라 복수 개의 광센서의 수량을 수정할 수 있다.
도 7b에서 광센서(240)은 게이트 전극(G7), 드레인 전극(D7), 복수 개의 제 2 데이터 라인(260) 중의 하나와 전기적으로 연결된 소스 전극(S7)을 가지고, 게이트 전극(G7)과 드레인 전극(D7)은 복수 개의 스캔 라인(210) 중 하나와 전기적으로 연결된다.
도 8a와 도 8b는 본 발명의 실시예에 따른 대화형 디스플레이 패널을 III-III' 선에 따른 단면도이다. 도 7a와 도 8a를 참고하면, 본 실시예의 인셀(in-cell)타입 LCD터치 패널에서 제 1기판(SUB1), 제 1 기판(SUB1) 상의 제 2기판(SUB2), 및 제 1기판(SUB1)과 제 2기판(SUB2)사이에 채워진 액정층(LC)가 액정 디스플레이 셀을 구성한다. 구체적으로 복수 개의 스캔 라인(110), 복수 개의 제 1 데이터 라인(120), 복수 개의 서브픽셀(130), 복수 개의 광센서(140), 및 복수 개의 제 2 데이터 라인(160)이 제 1 기판(SUB1) 상에 배치된다. 다시 말해서, 복수 개의 스캔 라인(110), 복수 개의 제 1 데이터 라인(120), 복수 개의 서브픽셀(130), 복수 개의 광센서(140), 및 복수 개의 제 2 데이터 라인(160)을 가지는 제 1 기판(SUB1)은 박막 트랜지스터 어레이(TFT array) 기판이거나, 다른 타입들의 능동 장치들을 가지는 어레이 기판일 수 있다.
위에서 언급한 TFT 어레이를 가지고 예를 들자면, 기판(SUB1) 상에 배치된 복수 개의 서브픽셀(130) 각각은 픽셀 트랜지스터(130a)와 픽셀 전극(130b)를 포함한다. 픽셀 트랜지스터(130a)는 복수 개의 스캔 라인(110) 중의 하나와 전기적으로 연결된 게이트 전극(G1), 복수 개의 제 1 데이터 라인(120) 중의 하나와 전기적으로 연결된 소스 전극(S1), 및 드레인 전극(D1)을 가진다. 픽셀 전극(130b)는 픽셀 트랜지스터(130a)의 드레인 전극(D1)과 전기적으로 연결이 되고, 각 픽셀 전극(130b)의 위치는 디스플레이 영역(D) 중의 하나에 대응한다.
본 실시예에서, 광센서들(140) 각각은 포토 다이오드이다. 본 출원에서 바람직한 실시예에서, 광센서들(140) 각각은 게이트 전극(G2), 소스 전극(S2), 및 복수 개의 제 2 데이터 라인(160) 중 하나와 전기적으로 연결된 드레인 전극(D2)를 가지는 포토 트랜지스터이다. 게이트 전극(G2)과 소스전극(S2)는 동시에 복수 개의 스캔 라인(110) 중 하나와 전기적으로 연결된다. 포토 트랜지스터가 켜질 때, 포토 트랜지스터는 포토다이오드와 비슷한 기능을 가진다. 게이트 전극(G2)과 소스 전극(S2)가 전기적으로 연결되기 때문이다. 포토 트랜지스터들의 제조공정 및 구조는 TFT 어레이 에서 픽셀트랜지스터(130a)의 공정 및 구조와 유사하고 호환이 가능하기 때문에, 제조 비용을 낮출 수 있다.
게다가 제 2 기판(SUB2)는 그 위의 차광층(BM)과 복수 개의 컬러 필터(CF)을 가지는 컬러 필터 기판일 수 있다. 차광층(BM)은 제 2 기판(SUB2) 상에 배치된다. 차광층(BM)은 디스플레이 영역들(D)에 대응하는 복수 개의 제 1 애퍼처(AP1)와 광센서들(140)에 대응하는 복수 개의 제 1 애퍼처(AP2)를 가진다. 복수 개의 컬러필터(CF)는 복수 개의 제 1 애퍼처(AP1)에 배치된다. 본 출원에서 바람직한 실시예에서 차광층(BM)이 복수 개의 애퍼처(AP1)와 복수 개의 애퍼처(AP2)를 가지는 블랙 매트릭스이다. 이 블랙 매트릭스는 금속, 차광성 합성수지 또는 이들의 조합으로 이루진 것일 수 있다. 도면의 선택적인 실시예에서, 차광층(BM)은 적어도 2개의 컬러 필터들의 적층으로 형성된 적층막일 수 있다.
제 2 기판(SUB2) 상에 배치된 차광층(BM)과 복수 개의 컬러 필터(CF)는 도 7에서 도시되지 않았는데, 이는 제 1기판(SUB1) 상의 구성요소들을 명확히 도해하기 위함이다. 도 7에서 차광층(BM)과 컬러 필터들(CF)의 왼쪽 일부분은 생략된다.
도 8b를 참고하면, 대화형 디스플레이 패널(100)은 제 2 애퍼처들(AP2)에 대응하는 복수 개의 렌즈(170)을 더 포함할 수 있다. 렌즈들(170)은 광학 스타일러스로부터 나오는 광선을 모으는데 효과적이므로 광센서들(140)의 감도를 향상시킬 수 있다.
도 9a와 도 9b는 본 도면의 다른 실시예에 따른 대화형 디스플레이 패널을 나타낸 단면도이다. 도 9a와 도 9b를 참고하면, 대화형 디스플레이 패널(100')은 도 8a와 도 8b에서 보여지는 대화형 디스플레이 패널(100)과 유사하다. 다만 본 실시예에서 컬러필터 온 어레이(COA) 기술이 적용되었기 때문에 차광층(BM)과 복수 개의 컬러필터(CF)의 위치가 변경된다. 구체적으로 차광층(BM)과 복수 개의 컬러필터(CF)는 모두 제 1 기판(SUB1)상에 배치된다. 본 실시예에서, 차광층(BM)은 TFT 어레이 상에 배치되어 제 1 애퍼처들(AP1)와 광센서들(140)의 배열은 좀 더 정밀할 수 있다.
본 출원에서 광센서들의 타입은 제한이 없다. 어떤 실시예에서도, 도7의 광센서들(140)의 타입은 도 1과 도 2에 적용될 수 있고, 도 1의 광센서들(340)은 도 7과 도 2에 적용될 수 있으며, 도 2의 광센서들(440)의 타입은 도 7과 도 1에 적용될 수 있다.
복수 개의 서브픽셀의 디스플레이 영역들이 광센서들에 위해 점유되지 않기 때문에, 대화형 디스플레이 패널의 개구율(aperture ratio)은 광센서들에 의하여 중대한 영향을 받지 않는다. 따라서 본 출원의 대화형 디스플레이 패널의 화질이 좋다. 게다가 상기 실시예에서 열거된 제 1 데이터 라인들과 제 2 데이터 라인들은 박막증착, 포토 리소그래피 및 에칭의 동일 공정으로 동일 물질로 형성될 수 있다. 그리고 광센서와 픽셀 트랜지스터는 동일 공정으로 형성될 수 있다. 그러므로 본 발명은 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(TFT-LCD)와 같은 표준적인 디스플레이 제조와 비교하여 입력기능을 얻기 위한 추가적인 공정이 필요하지 않다.
본 실시예에서, 트랜지스터들은 설명을 위한 바텀 게이트형 박막 트랜지스터이다. 그러나 본 발명은 제한이 없다. 해당분야의 통상의 기술을 가진 자에 의하여 TFT에서 소스 전극과 드레인 전극과 교체가 가능하다는 것이 충분히 인식될 것이다.
해당 분야의 통상의 기술을 가진 자에게 본 발명의 구조에서 만들어질 수 있는 다양한 변경과 변동이 발명의 사상과 범위를 벗어남 없이 인식될 수 있을 것이다. 앞으로의 예측에 있어, 본 발명의 범위는 본 발명의 변경과 뒤따르는 청구항 및 그와 동일 범위 안의 변화까지 포함한다.
본 발명은 대화형 디스플레이 패널에 관한 것으로, 개인 휴대 단말기, 휴대전화, 개인용 컴퓨터, 테블릿 PC등과 같은 장치들에 적용될 수 있다.
100, 100', 200, 300, 300', 400, 400': 대화형 디스플레이 패널 (interactive display panel)
110, 210, 310, 410: 스캔 라인 (scan line)
120, 220, 320, 420: 제 1 데이터 라인 (first data line)
130, 230, 330, 430: 서브픽셀 (sub-pixel)
130a, 330a, 430a: 픽셀 트렌지스터 (pixel transistor)
130b, 330b, 430b: 픽셀 전극 (pixel electrode)
140, 240, 340, 440: 광센서 (photo-sensor)
342, 442: 스위치 트랜지스터 (switch transistor)
344, 444: 포토 트랜지스터 (photo transistor)
160, 260, 360, 460: 제 2 데이터 라인 (second data line)
170, 370: 렌즈 (lens)
AP1: 제 1 애퍼처 (first aperture)
AP2: 제 2 애퍼처 (second aperture)
BM: 차광층 (light-shielding layer)
C1: 서브픽셀 열 (sub-pixel column)
C2: 광센서 열 (photo-sensor column)
C3: 픽셀 열 (pixel column)
CF: 컬러 필터 (color filter)
D: 디스플레이 영역 (display region)
D1, D2, D3, D4, D5, D6, D7: 드레인 전극 (drain electrode)
G1, G2, G3, G4, G5, G6, G7: 게이트 전극 (gate electrode)
LC: 액정층 (liquid crystal layer)
R: 서브픽셀 영역 (sub-pixel region)
S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7: 소스 전극 (source electrode)
SUB1: 제 1 기판 (first substrate)
SUB2: 제 2 기판 (second substrate)

Claims (13)

  1. 복수 개의 스캔 라인;
    복수 개의 제 1 데이터 라인, 인접한 스캔 라인들과 인접한 제 1 데이터 라인들은 교차되어 제 1 서브픽셀 영역을 정의하고;
    복수 개의 서브픽셀, 서브픽셀들 각각은 제 1 서브픽셀 영역들 중 하나에 위치되고 상기 복수 개의 스캔 라인 중 하나와 상기 복수 개의 제 1 데이터 라인 중 하나와 전기적으로 연결되고;
    상기 제 1 데이터 라인과 평행한 복수 개의 제 2 데이터 라인, 두 개의 인접한 스캔 라인과 인접한 제 1 및 제 2 데이터 라인은 교차되어 제 2 서브픽셀 영역을 정의하고; 및
    복수 개의 광센서, 광센서들 각각은 상기 제 2 서브픽셀 영역들 중 하나에 위치되고 상기 복수 개의 스캔 라인 중 하나와 상기 복수 개의 제 2 데이터 라인 중 하나와 전기적으로 연결되는 대화형 디스플레이 패널.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 서브픽셀 영역은 디스플레이 영역을 포함하는 대화형 디스플레이 패널.
  3. 제 2항에 있어서,
    제 1기판;
    상기 제 1기판 상의 제 2 기판; 및
    상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 사이에 채워진 액정층을 포함하되, 상기 복수 개의 스캔 라인, 상기 복수 개의 제 1 데이터 라인, 상기 복수 개의 서브픽셀, 상기 복수 개의 광센서 및 상기 복수 개의 제 2 데이터 라인은 상기 제 1 기판 상에 배치되는 대화형 디스플레이 패널.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제 2 기판 상에 배치되고, 상기 복수 개의 디스플레이 영역에 대응하는 복수 개의 제 1 애퍼처와 상기 광센서들에 대응하는 복수 개의 제 2 애퍼처를 가지는 차광층; 그리고
    상기 복수 개의 제 1 애퍼처 상에 배치되는 복수 개의 컬러 필터를 더 포함하는 대화형 디스플레이 패널.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 제 1 기판상에 배치되고, 상기 복수 개의 디스플레이 영역에 대응하는 복수 개의 제 1 애퍼처와 상기 광센서들에 대응하는 복수 개의 제 2 애퍼처를 가지는 차광층; 그리고
    상기 복수 개의 제 1 애퍼처 상에 배치되는 복수 개의 컬러 필터를 더 포함하는 대화형 디스플레이 패널.
  6. 제 4항 또는 제 5항에 있어서,
    상기 제 2 애퍼처들에 대응하는 복수 개의 렌즈를 더 포함하는 대화형 디스플레이 패널.
  7. 제 2항에 있어서,
    상기 복수 개의 서브픽셀 각각은,
    상기 복수 개의 스캔 라인 중 하나와 전기적으로 연결된 게이트 전극, 상기 복수 개의 제 1데이터 라인 중 하나와 전기적으로 연결된 소스 전극 및 드레인 전극을 가지는 픽셀 트랜지스터; 그리고
    상기 트랜지스터의 드레인 전극과 전기적으로 연결되고 상기 디스플레이 영역에 대응하는 픽셀 전극을 포함하는 대화형 디스플레이 패널.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 광센서들은 스위치 트랜지스터와 포토 트랜지스터를 포함하는 대화형 디스플레이 패널.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 스위치 트랜지스터는, 상기 복수 개의 스캔 라인 중 하나와 전기적으로 연결된 제 1 게이트 전극, 상기 포토 트랜지스터와 전기적으로 연결된 제 1 드레인 전극, 및 상기 복수 개의 제 2 데이터 라인 중 하나와 전기적으로 연결된 제 1 소스 전극을 가지며,
    상기 포토 트랜지스터는, 제 2 드레인 전극과 전기적으로 연결된 제 2 게이트 전극, 상기 스위치 트랜지스터의 제 1 드레인 전극과 전기적으로 연결된 제 2 소스 전극, 및 기준전압에 접속된 제 2 드레인 전극을 가지는 대화형 디스플레이 패널.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 스위치 트랜지스터는, 상기 복수 개의 스캔 라인 중 하나와 전기적으로 연결된 제 1 게이트 전극, 상기 포토 트랜지스터와 전기적으로 연결된 제 1 소스 전극, 및 기준전압에 접속된 제 1 드레인 전극을 가지고,
    상기 포토 트랜지스터는, 제 2 드레인 전극과 전기적으로 연결된 제 2 게이트 전극, 상기 스위치 트랜지스터의 제 1 소스 전극과 전기적으로 연결된 제 2 드레인 전극, 및 상기 복수 개의 제 2 데이터 라인 중 하나와 전기적으로 연결된 제 2 소스 전극을 가지는 대화형 디스플레이 패널.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 광센서는 상기 복수 개의 제 2 데이터 라인 중 하나와 전기적으로 연결된 소스 전극, 게이트 전극, 및 드레인 전극을 가지고, 상기 게이트 전극과 상기 드레인 전극은 상기 복수 개의 스캔 라인 중 하나와 전기적으로 연결된 대화형 디스플레이 패널.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 복수 개의 스캔 라인은 행 방향을 따라 연장하고, 상기 복수 개의 제 1 데이터 라인은 상기 행 방향과 수직인 열 방향을 따라 연장하는 대화형 디스플레이 패널.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 복수 개의 서브픽셀은 복수 개의 서브픽셀 열을 따라 배열되고, 상기 복수 개의 광센서는 복수 개의 광센서 열을 따라 배열되고, 상기 복수 개의 서브픽셀 열과 상기 복수 개의 광센서 열은 상기 행 방향으로 교대로 배치되는 대화형 디스플레이 패널.
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