KR101587541B1

KR101587541B1 - 정보인식 표시장치

Info

Publication number: KR101587541B1
Application number: KR1020100037914A
Authority: KR
Inventors: 한상윤; 김동권; 전경숙; 양성훈; 김주한; 김웅권; 정석원; 조병훈; 김대철; 이희승; 정기훈; 서승미; 방정석; 한근욱; 서미선
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2010-04-23
Filing date: 2010-04-23
Publication date: 2016-01-22
Also published as: KR20110118358A; US8907924B2; US20110261040A1

Abstract

본 발명은 정보인식 표시장치에 관한 것으로, 특히 광 감지부를 구비한 정보인식 표시장치에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 정보인식 표시장치는 광을 감지하는 복수의 광 감지부와, 상기 광 감지부에 주사신호를 인가하는 복수의 감지 주사부와, 상기 광 감지부가 인식한 위치에 대한 정보를 수신하는 광 판독부와, 상기 광 감지부가 센싱동작을 수행할 수 있도록 바이어스 전압을 인가하는 복수의 바이어스 인가부를 포함하며, 상기 각 바이어스 인가부가 인가하는 전압은 극성이 상이한 복수의 전압을 포함하는 것을 특징으로 하여, 극성이 상이한 바이어스 전압으로 인한 문턱 전압이 변화하는 것을 감소시킴으로 인하여 광 감지부를 구성하는 박막 트랜지스터의 제반의 특성을 향상시킨다.

Description

정보인식 표시장치{Information detectable display}

본 발명은 정보인식 표시장치에 관한 것으로, 특히 광 감지부를 구비한 정보인식 표시장치에 관한 것이다.

액정 표시장치(Liquid Crystal Display)는 화소 전극들과 공통 전극을 구비하는 기판들과 상기 기판들 사이에 개재된 유전율 이방성을 갖는 액정층을 포함한다. 상기 화소 전극들은 행렬 형태로 배치되며, 박막 트랜지스터(Thin film transistor)와 같은 스위칭 소자에 연결되어 데이터 전압들을 인가 받는다. 공통 전극은 두 개의 기판들 중 하나의 전체 표면에 형성되며, 공통 전압을 인가 받는다. 화소 전극은 상기 공통 전극이 형성되지 않은 다른 하나의 기판에 형성된다. 화소 전극과 상기 화소 전극에 대향하여 배치되는 공통 전극, 그리고 그 사이에 개재된 액정층은 액정 커패시터(Capacitor)를 형성한다. 통상 액정 커패시터 및 이에 연결된 스위칭 소자는 단위 화소를 형성하며 다수의 단위 화소는 행렬 형태로 배치된다.

정보인식 표시장치는 문자를 작성하기 위해, 그림을 그리기 위해 또는 아이콘(Icon)을 활성화시키기 위해 손가락 또는 스타일러스(Stylus)를 접촉하여 위치정보나 터치정보를 인식하는 표시장치이다.

일정한 영역에서 선택된 지점의 위치정보나 터치정보를 인식하는 장치는 저항 방식으로 정보를 인식하는 장치와 광의 변화를 통해 정보를 인식하는 장치를 포함한다. 전자는 상, 하부 기판들에 존재하는 수평 또는 수직으로 배열된 복수의 저항선들이 외부 자극에 의해 서로 접촉하고, 이를 통해 저항 변화를 감지함으로써 위치정보나 터치정보를 인식하는 방법이다. 반면, 후자는 광량의 변화를 광 감지부가 인식하여 위치정보나 터치정보를 인식하는 방법이다.

저항 방식으로 정보를 인식하는 장치는 투명한 기판에 형성함으로써 다른 표시장치에 용이하게 결합 될 수 있다는 장점을 갖는다. 그러나 저항 방식은 표시장치의 휘도를 감소시키거나 전체적인 두께를 증가시킨다는 문제점을 갖는다. 광량의 변화를 광 감지부가 인식하는 방식은 광 감지부를 표시장치 내에 형성함으로써 추가적인 두께 증가 없이 표시장치와 결합 될 수 있다는 장점을 갖는다.

따라서, 표시장치 내부에 형성하면서 광량의 변화에 따라 위치정보 및 터치정보를 인식하는 장치가 연구되고 있다. 그러나 광량의 변화를 광 감지부가 인식하는 방식은 광 감지부가 표시장치의 내부에 함께 형성됨으로써, 표시장치의 다른 구성 요소로부터 영향을 받을 수 있는 문제점을 갖는다. 예를 들면, 광 감지부는 빛, 온도 및 인가되는 바이어스(Bias) 전압 중 어느 하나 이상에 의하여 영향을 받는다. 특히, 광 감지부에 인가되는 바이어스 전압은 광 감지부를 구성하는 박막 트랜지스터의 문턱(Threshold) 전압의 특성이 변화하는 결과를 초래하게 된다. 상기 문턱 전압의 특성 변화는 광 감지부를 구성하는 박막 트랜지스터의 복수의 특성들에 영향을 미치게 된다.

본 발명의 목적은 광 감지부에 인가되는 바이어스 전압으로 인한 상술한 문제를 감소시키는 정보인식 표시장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 이루기 위한 본 발명의 정보인식 표시장치는 광을 감지하는 복수의 광 감지부; 상기 광 감지부에 주사신호를 인가하는 복수의 감지 주사부; 상기 광 감지부가 인식한 위치에 대한 정보를 수신하는 광 판독부; 및 상기 광 감지부가 센싱동작을 수행할 수 있도록 바이어스 전압을 인가하는 복수의 바이어스 인가부를 포함하며, 상기 각 바이어스 인가부가 인가하는 전압은 극성이 반대인 복수의 전압을 포함한다.

상기 광 감지부는 제1 그룹 및 제2 그룹으로 나뉘며, 제1 그룹의 광 감지부와 제2 그룹의 광 감지부는 교대로 배치되며, 상기 복수의 감지 주사부는 제1 감지 주사부 및 제2 감지 주사부를 포함하며, 상기 복수의 바이어스 인가부는 제1 바이어스 인가부 및 제2 바이어스 인가부를 포함하고, 상기 제1 그룹의 광 감지부는 상기 제1 감지 주사부 및 상기 제1 바이어스 인가부와 연결되며, 상기 제2 그룹의 광 감지부는 상기 제2 감지 주사부 및 상기 제2 바이어스 인가부와 연결되어 있을 수 있다.

상기 광 감지부는 (m,n)번째 셀에 위치하는 광 감지부에 연결되는 제 1 감지 주사부; 및 (k,p)번째 셀에 위치하는 광 감지부에 연결되는 제 2 감지 주사부를 포함하며, 상기 m,n은 자연수이며, m이 짝수인 경우에 n은 짝수이고, m이 홀수인 경우에 n은 홀수이며, 상기 k,p는 자연수이며, k가 짝수인 경우에 p는 홀수이고, k가 홀수인 경우에 p는 짝수일 수 있다.

상기 광 감지부는 홀수번째 열에 위치하는 광 감지부에 연결되는 제 1 감지 주사부; 및 짝수번째 열에 위치하는 광 감지부에 연결되는 제 2 감지 주사부를 포함할 수 있다.

상기 광 감지부는 짝수번째 열에 위치하는 광 감지부에 연결되는 제 1 감지 주사부; 및 홀수번째 열에 위치하는 광 감지부에 연결되는 제 2 감지 주사부를 포함할 수 있다.

상기 제 1 감지 주사부는 상기 제 2 감지 주사부에 비하여 주사신호를 먼저 출력할 수 있다.

상기 바이어스 인가부는 상기 제 1 감지 주사부에 연결되는 광 감지부에 바이어스 전압을 인가하는 제 1 바이어스 인가부; 및 상기 제 2 감지 주사부에 연결되는 광 감지부에 바이어스 전압을 인가하는 제 2 바이어스 인가부를 포함할 수 있다.

상기 제 1 바이어스 인가부와 상기 제2 바이어스 인가부는 상기 제 1 감지 주사부가 주사신호를 출력하는 시간동안 각각 제 1 바이어스 전압 및 2 바이어스 전압을 인가하고, 상기 제 2 감지 주사부가 주사신호를 출력하는 시간동안 각각 제 3 바이어스 전압 및 4 바이어스 전압을 인가하며, 상기 제 1 바이어스 전압과 상기 제 3 바이어스 전압의 극성은 반대이고, 상기 제 2 바이어스 전압과 상기 제 4 바이어스 전압의 극성은 반대일 수 있다.

상기 광 감지부는 적외선 또는 가시광선의 광을 감지할 수 있다.

상기 광 감지부는 적외선 또는 가시광선을 감지하는 감지소자; 상기 감지 소자가 적외선 또는 가시광선을 감지하면 기 충전된 전하를 방전하는 커패시터부; 상기 커패시터부의 방전에 따라 감지신호를 출력하는 리드아웃 소자를 포함할 수 있다.

상기 감지소자는 트랜지스터를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 정보인식 표시장치는 광을 감지하며, 제1 그룹 및 제2 그룹으로 구분되는 복수의 광 감지부; 상기 제1 그룹 및 제2 그룹의 광 감지부와 각각 연결되어 주사신호를 인가하는 제 1 및 제 2 감지 주사부를 포함하며, 상기 광 감지부는 바이어스 전압에 의하여 센싱동작을 수행하며, 상기 제 1 감지 주사부에 연결된 상기 제1 그룹의 광 감지부에 주사신호가 인가하는 시간동안 상기 제 1 감지 주사부에 연결된 상기 제1 그룹의 광 감지부에 인가되는 바이어스 전압은 제 1 극성의 전압이고, 상기 제 2 감지 주사부에 연결된 상기 제2 그룹의 광 감지부에 주사신호가 인가하는 시간동안 상기 제 1 감지 주사부에 연결된 상기 제1 그룹의 광 감지부에 인가되는 바이어스 전압은 제 2 극성의 전압이다.

상기 제 1 감지 주사부에 연결된 모든 광 감지부에 주사신호가 인가된 이후에 상기 제 2 감지 주사부는 주사신호를 출력할 수 있다.

상기 제 1 감지 주사부에 연결된 상기 제1 그룹의 광 감지부에 주사신호가 인가하는 시간동안 상기 제 2 감지 주사부에 연결된 상기 제2 그룹의 광 감지부에 인가되는 바이어스 전압은 제 2 극성의 전압이고, 상기 제 2 감지 주사부에 연결된 상기 제2 그룹의 광 감지부에 주사신호가 인가하는 시간동안 상기 제 2 감지 주사부에 연결된 상기 제2 그룹의 광 감지부에 인가되는 바이어스 전압은 제 1 극성의 전압일 수 있다.

본 발명에 따른 정보인식 표시장치는 바이어스 전압으로 인한 문턱 전압이 변화하는 것을 감소시킴으로 인하여 광 감지부를 구성하는 박막 트랜지스터의 제반의 특성을 향상시킨다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 정보인식 표시장치의 구성을 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 적외선 감지 트랜지스터 및 상기 적외선 감지 트랜지스터에 연결되는 리드아웃 소자의 단면을 도시한 도면이며,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가시광선 감지 트랜지스터 및 상기 가시광선 감지 트랜지스터에 연결되는 리드아웃 소자의 단면을 도시한 도면이고,
도 4는 도 1의 광 감지부의 등가 회로도를 나타낸 도면이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 정보인식 표시장치를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 정보인식 표시장치의 구성을 나타낸 도면이다. 도시된 바와 같이 본 발명의 정보인식 표시장치는 복수의 감지 주사부(100, 102), 광 감지부(110), 제어부(도시하지 않음), 광 판독부(120), 및 바이어스 인가부(130, 132)를 포함한다.

신호선(S, P)은 주사 신호를 전달하는 복수의 감지 주사선(S1~Sk)과 감지 신호를 전달하는 복수의 감지 신호선(P1~Pm)을 포함한다. 상기 복수의 감지 주사선(S1~Sk)은 행 방향으로 연장되며, 서로 평행하다. 상기 복수의 감지 신호선은 열 방향으로 연장되며, 서로 평행하다.

상기 복수의 감지 주사부(100, 102)는 주사 신호를 복수의 광 감지부(110)에 인가한다. 상기 감지 주사부(100, 102)는 제 1 감지 주사부(100)와 제 2 감지 주사부(102)를 포함한다. 상기 제 1 감지 주사부(100)는 (m, n)번째 셀에 위치하는 광 감지부(110)에 연결된다. 상기 m, n은 자연수이며, m이 짝수인 경우에 n도 짝수이며, m이 홀수인 경우에 n도 홀수이다. 예를 들면, 제 1 감지 주사부(100)는 (1, 1), (1, 3), ...., (2, 2), (2, 4)..., (3, 1)..등의 셀에 위치하는 광 감지부(110)에 연결된다. 한편, 상기 제 2 감지 주사부(102)는 (k,p)번째 셀에 위치하는 광 감지부(110)에 연결된다. 상기 k, p는 자연수이며, k가 홀수인 경우에 p는 짝수이며, k가 홀수인 경우에 p는 짝수이다. 예를 들면, 제 2 감지 주사부(102)는 (1, 2), (1, 4),...(2, 1), (2, 3),...(3, 2)... 등의 셀에 위치하는 광 감지부(110)에 연결된다. 상기 제1 감지 주사부(100)에 연결되는 광 감지부(110)를 제1 그룹의 광 감지부로 분류하고, 상기 제2 감지 주사부(102)에 연결되는 광 감지부(100)를 제2 그룹의 광 감지부로 분류하면, 제1 그룹의 광 감지부와 제2 그룹의 광 감지부는 체크 무늬 형태로 서로 교대로 배열될 수 있다.

상기 제 1 감지 주사부(100)와 상기 제 2 감지 주사부(102)는 교번적으로 주사신호를 출력한다. 즉, 상기 제 1 감지 주사부(100)에 연결되는 모든 광 감지부(110)에 주사신호가 출력된 이후에 상기 제 2 감지 주사부(102)에 연결되는 모든 광 감지부(110)에 주사신호가 출력된다.

다만, 상기 제 1 감지 주사부(100)와 제 2 감지 주사부(102)가 광 감지부(110)에 연결되는 구성은 상기에 한정된 것은 아니다. 즉, 제 1 감지 주사부(100)는 홀수 열에 존재하는 광 감지부(110)에 연결되고, 제 2 감지 주사부(102)는 짝수 열에 존재하는 광 감지부(110)에 연결되는 구성도 가능하다. 또한, 제 1 감지 주사부(100)는 홀수 행에 존재하는 광 감지부(110)에 연결되고, 제 2 감지 주사부(102)는 짝수 행에 존재하는 광 감지부(110)에 연결되는 구성도 가능하다.

정보인식 표시장치의 파워가 온(Turn-On)된 이후에, 제어부의 제어에 따라서 제 1 감지 주사부(100)는 제 2 감지 주사부(102)보다 먼저 주사신호를 출력하거나 제 2 감지 주사부(102)는 제 1 감지 주사부(100)보다 먼저 주사신호를 출력할 수 있다.

상기 광 감지부(110)는 감지 소자를 포함하며, 상기 감지 소자는 적외선 감지 트랜지스터 또는 가시광선 감지 트랜지스터를 포함한다. 그리고 리드아웃 소자는 트랜지스터로 구성되어 상기 적외선 감지 트랜지스터 또는 가시광선 감지 트랜지스터에 연결되며, 상기 감지 트랜지스터에 광이 조사되면 감지 신호를 출력한다.

도 2는 적외선 감지 트랜지스터 및 상기 적외선 감지 트랜지스터에 연결되는 리드아웃 소자의 구성을 나타낸 도면이다. 도시된 바와 같이, 상기 적외선 감지 트랜지스터는(TrI)는 반도체층(254I), 저항성 접촉층(263I, 265I), 소스 전극(273I), 드레인 전극(275I), 게이트 절연막(240), 하부 게이트 전극(211I) 및 상부 게이트 전극(224I)을 포함한다.

기판(210) 위에 광차단막(210I)이 위치하고, 광차단막(210I)은 반도체층(254I)과 중첩되게 위치한다. 광차단막(210I)은 반도체층(254I)이 가시광선에 노출되는 것을 방지한다. 따라서, 광차단막(210I)은 액정 표시 장치의 외부로부터 제공되는 가시광선을 차단할 수 있는 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 광차단막(210I)은 흑색 안료를 포함하는 유기 물질 또는 비정질 실리콘을 포함할 수 있다.

광차단막(210I)은 외부로부터 액정 표시 장치로 입사되는 가시광선을 차단하여 신호와 잡음의 크기비(SNR : Signal to Noise Ratio)를 향상시키며 비정질 실리콘게르마늄 또는 비정질 게르마늄을 포함하는 반도체층(254I)의 감도를 적외선 영역에 최적화 함으로서 가시광선에 의한 영향을 효율적으로 차단한다.

광차단막(210I)의 일부 위에는 하부 게이트 전극(211I)이 위치하고 있다. 상부 기판(210) 위에는 실리콘 질화물과 같은 절연 물질을 포함하는 차단 절연막(230)이 형성되어 하부 게이트 전극(211I)을 덮고 있다. 차단 절연막(230)의 두께는 3000Å 내지 10000Å인 것이 바람직하다. 차단 절연막(230)의 두께가 3000Å이하인 경우에는 게이트와 소스간의 전압(Vgs) 변화에 따른 적외선 감도의 변화가 커 사용시간 누적 등으로 인한 적외선 감지 트랜지스터의 특성 곡선의 변화가 크고, 차단 절연막(230)의 두께가 10000Å이상인 경우에는 트랜지스터가 소형화될 수 없다.

반도체층(254I)은 차단 절연막(230) 위에 위치하고 비정질 실리콘게르마늄 또는 비정질 게르마늄으로 형성할 수 있다. 반도체층(254I)을 비정질 실리콘게르마늄 또는 비정질 게르마늄으로 형성하는 경우 적외선 감도가 우수한 적외선 감지 트랜지스터(TrI)를 만들 수 있다. 이러한 반도체층(254I)의 두께는 3000Å 내지 10000Å인 것이 바람직하며, 3000Å 이하인 경우에는 적외선 감도가 낮아지고, 10000Å 이상인 경우에는 트랜지스터가 소형화될 수 없다.

저항성 접촉층(263I, 265I)은 반도체층(254I) 위에 위치할 수 있다. 소스 전극(273I)은 저항성 접촉층(263I) 위에 위치할 수 있다. 드레인 전극(275I)은 저항성 접촉층(265I) 위에 소스 전극(273I)과 떨어져 위치할 수 있다.

게이트 절연막(240)은 반도체층(254I), 소스 전극(273I) 및 드레인 전극(275I)을 덮고 있다. 게이트 절연막(240) 및 차단 절연막(230)에는 하부 게이트 전극(211I)을 상부 게이트 전극(224I)과 연결하기 위한 접촉 구멍(225I)이 형성되어 있다. 소스 전극(273I)의 일부와 축전지용 데이터선의 일부는 중첩하여 적외선 감지 축전기(Cp)를 형성하고 있으며, 이러한 적외선 감지 축전기(Cp)의 전기 용량의 변화를 통해 적외선을 감지할 수 있다. 이러한 게이트 절연막(240)의 두께는 3000Å 내지 10000Å인 것이 바람직하며, 3000Å 이하인 경우에는 적외선 감도가 낮아지고, 10000Å 이상인 경우에는 트랜지스터가 소형화될 수 없다.

상부 게이트 전극(224I)은 게이트 절연막(240) 위에 반도체층(254I)과 중첩되게 위치할 수 있으며, 접촉 구멍(225I)을 통해 하부 게이트 전극(211I)과 연결되어 있다.

광차단막(210I)은 상부 게이트 전극(224I)과 연결된 하부 게이트 전극(211I)과 접촉하고 있으므로 광차단막(210I)에 의한 트랜지스터의 동작 오류를 방지할 수 있다. 즉, 비정질 실리콘 등으로 형성된 광차단막(210I)이 분리되어 있는 경우 광차단막(210I)이 외부광을 흡수하여 미세 전하를 발생시킬 수 있어 트랜지스터의 동작에 영향을 끼칠 수 있다. 따라서, 이를 방지하기 위해 광차단막(210I)이 하부 게이트 전극(211I)을 통해 상부 게이트 전극(224I)과 연결되어 있어 광차단막(210I)에 소정 크기의 게이트 전압이 인가되므로 광차단막(210I)에 의한 트랜지스터의 동작 오류를 방지할 수 있다.

상부 게이트 전극(224I) 위에는 게이트 전극(224I)을 보호하기 위한 보호막(280)이 형성될 수 있다.

리드아웃 트랜지스터(TrC)는 리드 아웃선과 연결된 소스 전극(273C)에 입력 신호를 전달하고, 드레인 전극(275C)을 통해 적외선 감지 트랜지스터(TrI)의 소스 전극(273I)와 연결될 수 있다.

리드아웃 트랜지스터(TrC)는 반도체층(254C), 저항성 접촉층(263C, 265C), 소스 전극(273C), 드레인 전극(275C), 게이트 절연막(240), 하부 게이트 전극(211C) 및 상부 게이트 전극(224C)을 포함할 수 있다.

기판(210) 위에 하부 게이트 전극(211C)이 위치하고, 하부 게이트 전극(211C)은 반도체층(254C)과 중첩되게 위치한다. 상부 기판(210) 위에는 실리콘 질화물과 같은 절연 물질을 포함하는 차단 절연막(230)이 형성되어 하부 게이트 전극(211C)을 덮고 있다.

반도체층(254C)은 차단 절연막(230) 위에 위치하고 비정질 실리콘으로 형성할 수 있다. 이러한 반도체층(254C)의 두께는 500Å 내지 3000Å인 것이 바람직하며, 500Å이하인 경우에는 채널이 균일하게 형성되기 어렵고, 3000Å이상인 경우에는 트랜지스터가 소형화될 수 없다.

저항성 접촉층(263C, 265C)은 반도체층(254C) 위에 위치할 수 있다. 소스 전극(273C)은 저항성 접촉층(263C) 위에 위치할 수 있다. 드레인 전극(275C)은 저항성 접촉층(265C) 위에 소스 전극(273C)과 떨어져 위치할 수 있다.

게이트 절연막(240)은 반도체층(254C), 소스 전극(273C) 및 드레인 전극(275C) 위에 위치할 수 있다. 게이트 절연막(240) 및 차단 절연막(230)에는 하부 게이트 전극(211C)을 상부 게이트 전극(224C)과 연결하기 위한 접촉 구멍(225C)이 형성되어 있다.

상부 게이트 전극(224C)은 게이트 절연막(240) 위에 반도체층(254C)과 중첩되게 위치할 수 있으며, 접촉 구멍(225C)을 통해 하부 게이트 전극(211C)과 연결되어 있다. 이러한 상부 게이트 전극(224C)은 반도체층(254C)이 가시광선에 노출되는 것을 방지한다.

상부 게이트 전극(224C) 위에는 상부 게이트 전극(224C)을 보호하기 위한 보호막(280)이 형성될 수 있다.

도 3은 가시광선 감지 트랜지스터 및 상기 가시광선 감지 트랜지스터에 연결되는 리드아웃 소자의 구성을 나타낸 도면이다.

상기 가시광선 감지 트랜지스터(TrV)는 반도체층(254V), 저항성 접촉층(263V, 265V), 소스 전극(273V), 드레인 전극(275V), 게이트 절연막(240), 및 게이트 전극(224V)을 포함할 수 있다.

기판(210) 위에는 실리콘 질화물과 같은 절연 물질을 포함하는 차단 절연막(230)이 형성되어 있으며, 차단 절연막(230) 위에 비정질 실리콘으로 형성된 반도체층(254V)이 위치하고 있다. 이러한 반도체층(254V)의 두께는 500Å 내지 3000Å인 것이 바람직하며, 500Å이하인 경우에는 채널이 균일하게 형성되기 어렵고, 3000Å이상인 경우에는 트랜지스터가 소형화될 수 없다.

저항성 접촉층(263V, 265V)은 반도체층(254V) 위에 위치할 수 있다. 소스 전극(273V)은 저항성 접촉층(263V) 위에 위치할 수 있다. 드레인 전극(275V)은 저항성 접촉층(265V) 위에 소스 전극(273V)과 떨어져 위치할 수 있다.

게이트 절연막(240)은 반도체층(254V), 소스 전극(273V) 및 드레인 전극(275V)을 덮고 있다. 게이트 절연막(240)에는 드레인 전극(275V)을 축전지용 데이터선(227)과 연결하기 위한 접촉 구멍(228)이 형성되어 있다. 소스 전극(273V)의 일부와 축전지용 데이터선의 일부는 중첩하여 가시 광선 감지 축전기(Cp)를 형성하고 있으며, 이러한 가시 광선 감지 축전기(Cp)의 전기 용량의 변화를 통해 가시 광선을 감지할 수 있다.

게이트 전극(224V)은 게이트 절연막(240) 위에 반도체층(254V)과 중첩되게 위치할 수 있다. 게이트 전극(224V) 위에는 게이트 전극(224V)을 보호하기 위한 보호막(280)이 형성된다.

리드아웃 트랜지스터(TrC)는 리드아웃선과 연결된 소스 전극(273C)에 입력 신호를 전달하고, 드레인 전극(275C)을 통해 가시광선 감지 트랜지스터(TrV)의 소스 전극(273V)와 연결될 수 있다.

적외선 감지 트랜지스터(TrI), 가시광선 감지 트랜지스터(TrV) 및 리드아웃 트랜지스터(TrC)를 덮고 있는 보호막(280) 위에는 차광 부재(310)가 형성될 수 있다. 차광 부재(310)는 백라이트 유닛(910)으로부터 발생한 적외선 및 가시 광선이 적외선 감지 트랜지스터(TrI), 가시광선 감지 트랜지스터(TrV)로 입사하는 것을 방지한다.

차광 부재(310) 위에는 덮개막(320)이 형성되어 있다. 덮개막(320)은 유기막으로 형성할 수 있다. 차광 부재(310)는 백라이트 유닛(910)으로부터 발생한 적외선 및 가시 광선이 적외선 감지 트랜지스터(TrI) 및 가시광선 감지 트랜지스터(TrV)으로 입사하는 것을 일부 방지하나, 적외선의 경우 일부는 투과시킨다. 차광 부재(310)의 두께가 3㎛인 경우까지 적외선은 투과될 수 있다.

도 4는 도 1의 광 감지부의 등가 회로도를 나타낸 도면이다. 도시된 바와 같이, 상기 광 감지부(110)는 감지 소자(Qp), 감지 주사선(Sj)과 감지 신호선(Pj)에 연결되는 리드아웃 소자(Qs2) 및 커패시터부(Cp)를 포함한다.

상기 감지 소자(Qp)는 가시광선 또는 적외선을 감지한다. 상기 감지소자(Qp)는 박막 트랜지스터를 포함하며, 복수의 바이어스 라인(SG, SR)에 연결되어 광을 감지한다.

상기 커패시터부(Cp)는 상기 감지 소자(Qp)가 가시광선 또는 적외선을 감지하면 기 충전된 전하를 방전한다. 즉, 커패시터부(Cp)는 리드아웃 소자(Qs2)가 턴 온되어 감지 신호선(Pj)을 통하여 인가된 전압이 저장되어 있다가, 그 후 감지 신호선(Pj)가 다시 턴 온 될 때, 기존에 인가된 전압에 비하여 낮은 전압을 가지고 있는 경우에는 감지 소자(Qp)가 감지한 것으로 판단하게 된다. 이를 위하여 상기 리드아웃 소자(Qs2)는 해당 감지 주사선(Sj)에 턴 온 전압이 인가될 때 상기 커패시터(Cp)의 용량 변동값을 감지 신호로 상기 감지 신호선(Pj)으로 출력한다. 상기 리드아웃 소자(Qs2)는 박막 트랜지스터를 포함하며, 감지 주사선(Sj) 및 감지 신호선(Pj)에 연결되어 감지 주사선(Sj)에 인가된 전압에 의하여 턴 온되고, 광을 감지한 감지신호를 감지 신호선(Pj)으로 출력한다.

상기 감지소자의 제어 단자(n1)는 제 1 바이어스 라인(SG)에 연결되고, 출력 단자(n2)는 제 2 바이어스 라인(SR)에 연결된다. 상기 커패시터(Cp)는 일단이 제 2 바이어스 라인(SR)에 연결되고, 타단이 상기 감지소자(Qp)의 입력단자(n3)에 연결된다. 상기 리드아웃 소자(Qs2)의 제어 단자(m1)는 감지 주사선(Sj)에 연결되고, 출력 단자(m2)는 상기 감지 소자(Qp)의 입력 단자(n3)에 연결되고, 입력 단자(m3)는 상기 감지 신호선(Pj)에 연결된다.

상기 감지 소자(Qp)는 제 1 바이어스 라인(SG)에 연결된 제어 단자(n1)의 전압이 제 2 바이어스 라인(SR)에 연결된 출력 단자(n2)의 전압에 비하여 낮기 때문에 턴 오프(Turn-off)상태가 된다. 그리고 이때 커패시터부(Cp)는 감지소자(Qp)의 출력 단자(n2)와 입력 단자(n3)간의 전위차에 의하여 전압을 충전한다. 그리고 상기 리드 아웃 소자(Qs2)는 감지 주사선(Sj)에 연결된 제어 단자(m1)의 전압이 감지 소자(Qp)의 입력단자(n3)에 연결된 출력 단자(m2)의 전압에 비하여 낮기 때문에 턴 오프 상태가 된다.

상기 감지 소자(Qp)의 채널부에 적외선 또는 가시광선의 빛이 조사되는 경우에, 커패시터부(Qp)에 기 충전되었던 전하가 방전된다. 상기 방전된 전하에 의하여 커패시터(Qp)에 충전되는 전압이 감소한다.

상기 커패시터(Qp)에 충전되는 전압의 감소로 인하여 상기 리드 아웃 소자(Qs2)의 제어단자(m1)에 인가되는 전압이 출력 단자(m2)에 인가되는 전압에 비하여 높아진다. 상기 리드 아웃 소자(Qs2)의 제어 단자(m1)와 출력 단자(m2)의 전압차로 인하여 턴온되며, 감지 신호선(Pj)을 따라 전하가 이동된다.

상기 광 판독부(120)는 적외선 또는 가시광선에 의하여 상기 광 감지부(110)가 인식한 위치에 대한 정보를 수신한다. 상기 광 판독부(120)는 상기 감지 신호선(Pj)을 통해 입력되는 신호를 수신한다. 상기 광 판독부(120)는 상기 수신한 신호를 토대로 소정의 광 판독신호를 출력한다.

상기 복수의 바이어스 인가부(130, 132)는 상기 광 감지부(110)가 센싱 동작을 수행할 수 있도록 바이어스 전압을 인가한다. 상기 바이어스 인가부(130, 132)는 상기 각 광 감지부(110)에 연결된 복수의 바이어스 라인에 바이어스 전압을 인가한다. 상기 바이어스 인가부(130, 132)는 제1 감지 주사부(100)에 연결된 광 감지부(110)에 바이어스 전압을 인가하는 제 1 바이어스 인가부(130)와 제 2 감지 주사부(102)에 연결된 광 감지부(110)에 바이어스 전압을 인가하는 제 2 바이어스 인가부(132)를 포함한다.

상기 제 1 바이어스 인가부(130)는 제 1 감지 주사부(100)가 주사신호를 출력하는 기간동안, 연결되어 있는 광 감지부(110)의 제 1 및 제 2 바이어스 라인에 제 1, 2 바이어스 전압을 인가한다. 그리고 제 1 바이어스 인가부(130)는 제 2 감지 주사부(102)가 주사신호를 출력하는 기간동안, 연결되어 있는 광 감지부(110)의 제 1 및 제 2 바이어스 라인에 제 3, 4 바이어스 전압을 인가한다. 상기 제 1 바이어스 전압의 극성은 제 3 바이어스 전압의 극성과 반대이며, 상기 제 2 바이어스 전압의 극성은 제 4 바이어스 전압의 극성과 반대이다.

상기 제 2 바이어스 인가부(132)는 제 2 감지 주사부(102)가 주사신호를 출력하는 기간동안, 연결되어 있는 광 감지부(110)의 제 1 및 제 2 바이어스 라인에 제 5, 6 바이어스 전압을 인가한다. 그리고 제 2 바이어스 인가부(132)는 제 1 감지 주사부(100)가 주사신호를 출력하는 기간동안, 연결되어 있는 광 감지부(110)의 제 1 및 제 2 바이어스 라인에 제 7, 8 바이어스 전압을 인가한다. 상기 제 5 바이어스 전압의 극성은 제 7 바이어스 전압의 극성과 상이하며, 상기 제 6 바이어스 전압의 극성은 제 8 바이어스 전압의 극성과 상이하다.

상기 제 1 감지 주사부(100)가 주사신호를 출력하는 기간동안 제 2 감지 주사부(102)는 주사신호를 출력하지 않으며, 제 2 감지 주사부(102)가 주사신호를 출력하는 기간동안 제 1 주사부(100)는 주사신호를 출력하지 않는다.

상기 제어부(도시하지 않음)는 상기 감지 주사부(100, 102)에서 출력되는 주사 신호 및 바이어스 인가부(130, 132)에서 출력되는 바이어스 전압을 제어하고, 광 판독부(120)에서 소정의 처리를 한 광 판독신호를 수신한다. 상기 제어부는 상기 광 판독 신호를 별도의 처리장치에 전달할 수 있다. 한편, 상기 제어부는 상기 광 판독부(120) 및 광 감지부(110)들이 리셋되도록 제어할 수 있다.

이상 본 발명의 실시예들을 설명하였지만 실시예들은 단지 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 보호범위를 설명하기 위한 '예"들이며 본 발명의 보호범위를 한정하지 않는다. 또한, 본 발명의 보호범위는 특허청구범위와 기술적으로 균등한 범위까지 확대될 수 있다.

100, 102: 감지 주사부 110: 광 감지부
120: 광 판독부 103, 132: 바이어스 인가부
210: 상부 기판 210I: 광차단막
211, 224: 게이트 전극 230: 차단 절연막
240: 게이트 절연막 254: 반도체층
263, 265: 저항성 접촉층 273: 소스 전극
275: 드레인 전극 280: 보호막
310: 차광 부재 320: 덮개막
910: 백라이트 유닛

Claims

광을 감지하며, 제1 그룹의 광 감지부 및 제2 그룹의 광 감지부를 포함하는 복수의 광 감지부;
상기 제1 그룹의 광 감지부에 주사신호를 인가하는 제1 감지 주사부 및 상기 제2 그룹의 광 감지부에 주사신호를 인가하는 제2 감지 주사부를 포함하는 복수의 감지 주사부;
각각의 광 감지부가 인식한 위치에 대한 정보를 수신하는 광 판독부; 및
상기 광 감지부의 제1 및 제2 바이어스 라인에 바이어스 전압을 인가하며, 제1 바이어스 인가부 및 제2 바이어스 인가부를 포함하는 복수의 바이어스 인가부;를 포함하며,
상기 제1 감지 주사부가 상기 제1 그룹의 광 감지부에 주사신호를 인가하는 동안, 상기 제1 바이어스 인가부는 제1 극성을 가진 제1 바이어스 전압을 상기 제1 그룹의 광 감지부의 제1 바이어스 라인에 인가하고 제2 극성을 가진 제2 바이어스 전압을 상기 제1 그룹의 광 감지부의 제2 바이어스 라인에 인가하며,
상기 제2 감지 주사부가 상기 제2 그룹의 광 감지부에 주사신호를 인가하는 동안, 상기 제1 바이어스 인가부는 상기 제1 바이어스 전압과 반대 극성의 제3 바이어스 전압을 상기 제1 그룹의 광 감지부의 제1 바이어스 라인에 인가하고 상기 제2 바이어스 전압과 반대 극성의 제4 바이어스 전압을 상기 제1 그룹의 광 감지부의 제2 바이어스 라인에 인가하는 정보인식 표시장치.
제1항에 있어서,
제1 그룹의 광 감지부와 제2 그룹의 광 감지부는 교대로 배치되며,
상기 제1 그룹의 광 감지부는 상기 제1 감지 주사부 및 상기 제1 바이어스 인가부와 연결되며, 상기 제2 그룹의 광 감지부는 상기 제2 감지 주사부 및 상기 제2 바이어스 인가부와 연결되어 있는 정보인식 표시장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 감지 주사부는 (m, n)번째 셀에 위치하는 광 감지부에 연결되어 있고,
상기 제2 감지 주사부는 (k, p)번째 셀에 위치하는 광 감지부에 연결되어 있으며,
상기 m, n은 자연수이며, m이 짝수인 경우에 n은 짝수이고, m이 홀수인 경우에 n은 홀수이며,
상기 k, p는 자연수이며, k가 짝수인 경우에 p는 홀수이고, k가 홀수인 경우에 p는 짝수인 정보인식 표시장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 감지 주사부는 홀수 번째 열에 위치하는 광 감지부에 연결되어 있고,
상기 제2 감지 주사부는 짝수 번째 열에 위치하는 광 감지부에 연결되는 있는 정보인식 표시장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 감지 주사부는 짝수 번째 열에 위치하는 광 감지부에 연결되어 있고,
상기 제2 감지 주사부는 홀수 번째 열에 위치하는 광 감지부에 연결되어 있는 정보인식 표시장치.
제3항에 있어서,
상기 제1 감지 주사부는 상기 제2 감지 주사부에 비하여 주사신호를 먼저 출력하는 정보인식 표시장치.
제3항에 있어서,
상기 제1 바이어스 인가부는 상기 제 1 감지 주사부에 연결되는 광 감지부에 바이어스 전압을 인가하고,
상기 제2 바이어스 인가부는 상기 제 2 감지 주사부에 연결되는 광 감지부에 바이어스 전압을 인가하는 정보인식 표시장치.
제7항에 있어서,
상기 제1 감지 주사부가 주사신호를 출력하는 동안, 상기 제2 바이어스 인가부는 상기 제1 바이어스 전압 및 상기 제2 바이어스 전압을 인가하고,
상기 제2 감지 주사부가 주사신호를 출력하는 동안, 상기 제2 바이어스 인가부는 상기 제3 바이어스 전압 및 상기 제4 바이어스 전압을 인가하는 정보인식 표시장치.
제8항에 있어서,
상기 광 감지부는 적외선 또는 가시광선의 광을 감지하는 정보인식 표시장치.
제7항에 있어서,
각각의 광 감지부는
적외선 또는 가시광선을 감지하는 감지소자;
상기 감지소자가 적외선 또는 가시광선을 감지하면 기 충전된 전하를 방전하는 커패시터부; 및
상기 커패시터부의 방전에 따라 감지신호를 출력하는 리드아웃 소자;
를 포함하는 정보인식 표시장치.
제10항에 있어서,
상기 감지소자는 트랜지스터를 포함하는 정보인식 표시장치.
광을 감지하며, 제1 그룹 및 제2 그룹으로 구분되는 복수의 광 감지부;
상기 제1 그룹 및 제2 그룹의 광 감지부와 각각 연결되어 주사신호를 인가하는 제1 및 제2 감지 주사부;를 포함하며,
상기 광 감지부는 제1 및 제2 바이어스 라인을 통해 인가되는 바이어스 전압에 의하여 센싱 동작을 수행하며,
상기 제1 그룹의 광 감지부에 주사신호가 인가되는 동안, 상기 제1 그룹의 광 감지부에 인가되는 바이어스 전압은 제1 극성의 전압이고 상기 제2 그룹의 광 감지부에 인가되는 바이어스 전압은 상기 제1 극성과 반대인 제2 극성의 전압이며,
상기 제2 그룹의 광 감지부에 주사신호가 인가되는 동안, 상기 제1 그룹의 광 감지부에 인가되는 바이어스 전압은 상기 제2 극성의 전압이고 상기 제2 그룹의 광 감지부에 인가되는 바이어스 전압은 상기 제1 극성의 전압인 정보인식 표시장치.
제12항에 있어서,
상기 제1 감지 주사부에 연결된 모든 광 감지부에 주사신호가 인가된 이후에 상기 제2 감지 주사부는 주사신호를 출력하는 정보인식 표시장치.
제13항에 있어서,
상기 광 감지부는 적외선 또는 가시광선의 광을 감지하는 정보인식 표시장치.
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