KR101746704B1 - 표시장치 - Google Patents

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Abstract

표시 장치에 있어서, 한 프레임은 이전 영상을 홀딩하는 제1 서브 프레임과 현재 영상을 표시하는 제2 서브 프레임으로 이루어진다. 다수의 센서는 표시패널 상에 위치하는 물체를 인식하여 스캔 신호들에 응답하여 센싱 신호들을 순차적으로 출력한다. 센싱 신호들은 제1 서브 프레임 동안 리드아웃되는 제1 센싱 신호와 제2 서브 프레임 동안 리드아웃되는 제2 센싱 신호로 분리되고, 제어회로는 제1 및 제2 센싱 신호를 이용하여 노이즈 프리 신호를 생성한다. 따라서, 노이즈 프리 신호에 근거하여 물체의 위치의 좌표값을 생성함으로써, 노이즈로 인한 오동작을 방지할 수 있다.

Description

표시장치{DISPLAY APPARATUS}
본 발명은 표시장치에 관한 것으로, 특히 센서 내장형 표시패널을 구비하는 표시장치에 관한 것이다.
터치 패널을 갖는 영상표시장치는 키보드 및 마우스와 같이 영상표시장치에 연결되어 동작하는 별도의 입력 장치를 필요로 하지 않기 때문에 사용이 증대되고 있는 추세이다.
터치 패널은 액정표시장치에도 사용되고 있으며, 이 경우 터치 패널은 영상을 표시하는 액정표시패널의 상측에 구비되어 사용자로부터 소정의 입력을 받아 위치 정보를 검출한다. 그러나, 터치 패널이 액정표시패널과 별도의 패널로 구비되면 휘도 및 시야각과 같은 액정표시장치의 광학적 특성이 저하될 뿐만 아니라, 터치 패널의 두께만큼 액정표시장치의 전체적인 두께가 증가하게 된다.
최근에는 표시장치의 전체적인 두께를 감소시킬 목적으로 터치 인식 또는 스캔 등을 위하여 사용되는 센서들이 액정표시패널에 내장되고 있다.
본 발명의 목적은 센서 내장형 표시패널에서 센서로부터 출력되는 센싱 신호의 왜곡으로 인한 오동작을 방지할 수 있는 표시장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 표시장치는 표시패널, 다수의 센서, 스캔 드라이버, 리드아웃 회로 및 제어회로를 포함한다.
상기 표시패널은 한 프레임 중 제1 서브 프레임 동안 이전 프레임의 데이터 전압들을 수신하여 이전 영상을 홀딩하고, 상기 한 프레임 중 나머지 제2 서브 프레임 동안 현재 데이터 전압들을 수신하여 현재 영상을 표시하는 다수의 화소를 포함한다. 상기 다수의 센서는 상기 표시패널에 내장되고, 상기 표시패널 상에 위치하는 물체를 인식하여 센싱 신호들을 출력한다.
상기 스캔 드라이버는 상기 다수의 센서를 스위칭하는 다수의 스캔 신호를 출력하는 다수의 스테이지를 포함한다. 상기 다수의 스테이지 중 제1 스캔 블럭은 상기 제1 서브 프레임동안 구동되고, 상기 다수의 스테이지 중 제2 스캔 블럭은 상기 제2 서브 프레임 동안 구동된다.
상기 리드아웃 회로는 상기 스캔 신호들에 응답하여 출력되는 상기 센싱 신호들을 리드아웃한다. 상기 제어회로는 상기 센싱 신호들 중 상기 제1 서브 프레임 동안 리드아웃된 제1 센싱 신호와 상기 제2 서브 프레임 동안 리드아웃된 제2 센싱 신호를 이용하여 노이즈 프리 신호를 생성한다. 또한, 상기 제어회로는 상기 노이즈 프리 신호에 근거하여 상기 물체의 위치를 상기 표시패널 상의 좌표값으로써 생성한다.
본 발명에 따르면 표시 장치는 한 프레임이 이전 영상을 홀딩하는 제1 서브 프레임과 현재 영상을 표시하는 제2 서브 프레임으로 이루어진 경우, 상기 제어회로는 상기 센싱 신호들 중 상기 제1 서브 프레임 동안 리드아웃된 제1 센싱 신호와 상기 제2 서브 프레임 동안 리드아웃된 제2 센싱 신호를 이용하여 노이즈 프리 신호를 생성할 수 있다.
따라서, 상기 제어회로는 상기 노이즈 프리 신호에 근거하여 상기 물체의 위치의 좌표값을 생성할 수 있고, 그 결과 노이즈로 인한 오동작을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 블럭도이다.
도 2는 도 1에 도시된 다수의 센서의 회로도이다.
도 3은 도 1에 도시된 표시패널의 단면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 제1 센서에 연결된 기생 커패시터를 나타낸 회로도이다.
도 5는 도 1에 도시된 스캔 드라이버의 블럭도이다.
도 6은 도 5에 도시된 스캔 드라이버로 공급되는 제1 내지 제4 개시신호, 제1 내지 제4 스캔 클럭 신호를 나타낸 파형도이다.
도 7은 영상 데이터 인에이블 타이밍과 리드아웃 회로의 인에이블 타이밍을 나타낸 파형도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시장치의 단면도이다.
도 9는 도 8에 도시된 백라이트 유닛의 평면도이다.
도 10은 도 9에 도시된 제1 내지 제8 발광 블럭의 동작 시점과 스캔 라인들의 스캔 시점의 관계를 나타낸 파형도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 블럭도이고, 도 2는 도 1에 도시된 다수의 센서의 회로도이다.
도 1을 참조하면, 표시장치(200)는 표시패널(100), 타이밍 컨트롤러(130), 게이트 드라이버(140), 데이터 드라이버(150), 스캔 드라이버(160), 리드아웃 회로(170)를 포함한다.
상기 타이밍 컨트롤러(130)는 상기 표시장치(200)의 외부로부터 다수의 영상신호(RGB) 및 다수의 제어신호(예를 들어, 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(H-sync), 메인 클럭신호(MCLK) 및 제1 데이터 인에이블 신호(DE1))를 수신한다. 상기 타이밍 컨트롤러(130)는 상기 데이터 드라이버(150)와의 인터페이스 사양에 맞도록 상기 영상신호들(RGB)의 데이터 포맷을 변환하고, 변환된 영상신호들(R'G'B')을 상기 데이터 드라이버(150)로 제공한다. 또한, 상기 타이밍 컨트롤러(130)는 데이터 제어신호(예를 들어, 출력개시신호(TP), 수평개시신호(STH) 및 극성반전신호(POL) 등)를 상기 데이터 드라이버(150)로 제공하고, 게이트 제어신호(예를 들어, 수직 개시신호(STV), 제1 게이트 클럭신호(CK1), 및 제2 게이트 클럭신호(CKB1))를 게이트 드라이버(140)로 제공한다.
상기 게이트 드라이버(140)는 상기 타이밍 컨트롤러(130)로부터 제공되는 상기 게이트 제어신호(STV1, CK1, CKB1)에 응답해서 게이트 신호들(G1~Gn)을 순차적으로 출력한다.
상기 데이터 드라이버(150)는 상기 타이밍 컨트롤러(130)로부터 제공되는 상기 데이터 제어신호(TP, STH, POL)에 응답해서 상기 영상신호들(R'G'B')을 데이터 전압들(D1~Dm)로 변환하여 출력한다. 상기 출력된 데이터 전압들(D1~Dm)은 상기 표시패널(100)로 인가된다.
상기 표시패널(100)은 제1 기판(110), 상기 제1 기판(110)과 마주하는 제2 기판(120) 및 상기 제1 기판(110)과 상기 제2 기판(120) 사이에 개재된 액정층(미도시)으로 이루어진다. 상기 제1 기판(110)에는 다수의 화소(PX)가 구비되고, 상기 제2 기판(120)에는 다수의 센서(SN)가 구비될 수 있다.
상기 화소들(PX) 각각은 서로 동일한 구조를 가지므로, 여기서는 하나의 화소에 대한 구성을 일 예로써 설명하기로 한다.
상기 제1 기판(110)에는 다수의 게이트 라인(GL1~GLn), 상기 다수의 게이트 라인(GL1~GLn)과 교차하는 다수의 데이터 라인(DL1~DLm) 및 상기 다수의 화소(PX)가 구비된다. 상기 화소들(PX) 각각은 박막 트랜지스터(미도시) 및 화소 전극(미도시)을 포함한다. 상기 박막 트랜지스터의 게이트 전극은 상기 다수의 게이트 라인들(GL1~GLn) 중 대응하는 게이트 라인에 연결되고, 소오스 전극은 상기 다수의 데이터 라인들(DL1~DLm) 중 대응하는 데이터 라인에 연결되며, 드레인 전극은 상기 화소 전극에 연결된다.
상기 다수의 게이트 라인(GL1~GLn)은 상기 게이트 드라이버(140)에 연결되며, 상기 다수의 데이터 라인(DL1~DLm)은 상기 데이터 드라이버(150)에 연결된다. 상기 다수의 게이트 라인(GL1~GLn)은 상기 게이트 드라이버(140)로부터 제공되는 게이트 신호들(G1~Gn)을 수신하고, 상기 다수의 데이터 라인(DL1~DLm)은 상기 데이터 드라이버(150)로부터 제공되는 데이터 전압들(D1~Dm)을 수신한다.
따라서, 상기 각 화소(PX)의 박막 트랜지스터는 대응하는 게이트 라인으로 공급되는 게이트 신호에 응답하여 턴-온되고, 대응하는 데이터 라인으로 공급된 데이터 전압은 턴-온된 박막 트랜지스터를 통해 상기 화소전극에 인가된다.
한편, 상기 제2 기판(120)은 상기 액정층을 사이에 두고 상기 화소 전극과 마주하는 기준 전극이 더 포함한다.
또한, 상기 제2 기판(120)은 다수의 스캔 라인(SL1~SLi) 및 상기 다수의 스캔 라인(SL1~SLi)과 교차하는 다수의 리드아웃 라인(RL1~RLj)을 더 포함한다.
도 2에서는 설명의 편의를 위하여 상기 다수의 스캔 라인(SL1~SLi) 중 제1 및 제2 스캔 라인(SL1, SL2)을 도시하였고, 상기 다수의 리드아웃 라인(RL1~RLj) 중 제1 내지 제4 리드아웃 라인(RL1, RL2, RL3, RL4)을 도시하였다.
도 2를 참조하면, 상기 다수의 센서(SN)는 적어도 두 종의 센서로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 다수의 센서(SN)에는 적외선을 센싱하는 다수의 제1 센서(SN1) 및 가시광선을 센싱하는 다수의 제2 센서(SN2)로 이루어질 수 있다.
상기 제1 센서(SN1)들 각각은 제1 스위칭 트랜지스터(SWT1), 제1 센서 트랜지스터(IRT) 및 제1 커패시터(CS1)를 포함한다. 상기 제1 스위칭 트랜지스터(SWT1)의 게이트 전극은 상기 다수의 스캔 라인(SL1~SLi) 중 대응하는 스캔 라인에 연결되고, 소오스 전극은 상기 다수의 리드아웃 라인(RL1~RLj) 중 대응하는 리드아웃 라인에 연결되며, 드레인 전극은 상기 제1 커패시터(CS1)와 상기 제1 센서 트랜지스터(IRT)에 연결된다.
상기 제1 커패시터(CS1)의 제1 전극은 상기 제1 스위칭 트랜지스터(SWT1)의 드레인 전극에 연결되고, 제2 전극에는 제1 바이어스 전압(VB1)이 인가된다. 예를 들어, 상기 제1 바이어스 전압(VB1)은 -8.75V일 수 있다.
상기 제1 센서 트랜지스터(IRT)의 게이트 전극에는 제2 바이어스 전압(VB2)이 인가되고, 소오스 전극은 상기 제1 스위칭 트랜지스터(SWT1)의 드레인 전극에 연결되며, 드레인 전극에는 상기 제1 바이어스 전압(VB1)이 인가된다. 상기 제2 바이어스 전압(VB2)은 상기 제1 바이어스 전압(VB1)보다 작은 전압 레벨을 갖는다. 예를 들어, 상기 제2 바이어스 전압(VB2)은 -13.75V일 수 있다.
상기 제1 센서 트랜지스터(IRT)는 외부로부터 입사되는 적외선의 광량에 대응하는 포토 커런트를 생성한다. 상기 제1 센서 트랜지스터(IRT)로 상기 적외선을 공급하기 위한 구조는 이후 도 8을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.
상기 제1 센서 트랜지스터(IRT)로부터 생성된 상기 포토 커런트에 의해 상기 제1 커패시터(CS1)에 충전되는 전압이 방전하게 된다. 즉, 상기 제1 센서 트랜지스터(IRT)로 입사되는 상기 적외선이 증가할수록 상기 제1 커패시터(CS1)로부터 방전되는 양이 증가할 것이다.
상기 리드아웃 회로(170)는 상기 제1 스위칭 트랜지스터(SWT1)가 턴-온되어 상기 제1 커패시터(Cs1)를 충전하는데 필요한 전하량을 인식함으로써, 상기 제1 센서들(SN1) 각각에 입사된 적외선의 양을 센싱할 수 있다.
한편, 상기 제2 센서(SN2)들 각각은 제2 스위칭 트랜지스터(SWT2), 제2 센서 트랜지스터(VST) 및 제2 커패시터(CS2)를 포함한다. 상기 제2 스위칭 트랜지스터(SWT2)의 게이트 전극은 상기 다수의 스캔 라인(SL1~SLi) 중 대응하는 스캔 라인에 연결되고, 소오스 전극은 상기 다수의 리드아웃 라인들(RL1~RLj) 중 대응하는 리드아웃 라인에 연결되며, 드레인 전극은 상기 제2 커패시터(CS2)와 상기 제2 센서 트랜지스터(VST)에 연결된다.
상기 제2 커패시터(CS2)의 제1 전극은 상기 제2 스위칭 트랜지스터(SWT2)의 드레인 전극에 연결되고, 제2 전극에는 상기 제1 바이어스 전압(VB1)이 인가된다.
상기 제2 센서 트랜지스터(VST)의 게이트 전극에는 상기 제2 바이어스 전압(VB2)이 인가되고, 소오스 전극은 상기 제2 스위칭 트랜지스터(SWT2)의 드레인 전극에 연결되며, 드레인 전극에는 상기 제1 바이어스 전압(VB1)이 인가된다. 상기 제2 바이어스 전압(VB2)은 상기 제1 바이어스 전압(VB1)보다 작은 전압 레벨을 갖는다.
상기 제2 센서(SN2)는 외부로부터 입사되는 가시광선을 센싱하는 것을 제외하고는 상기 제1 센서(SN1)과 동일하게 동작한다. 따라서, 상기 제2 센서(SN2)에 대한 설명은 생략한다.
한편, 상기 다수의 스캔 라인(SL1~SLi)은 상기 스캔 드라이버(160)에 연결되어 다수의 스캔 신호(S1~Si)를 각각 순차적으로 수신한다. 상기 스캔 드라이버(160)는 상기 타이밍 컨트롤러(130)로부터 스캔 제어신호(예를 들어, 제1 내지 제4 개시신호(STV1, STV2, STV3, STV4)), 제1 내지 제4 스캔 클럭신호(CPV1, CPV2, CPV3, CPV4))를 수신하여 상기 스캔 신호들(S1~Sn)을 순차적으로 출력한다. 상기 스캔 제어신호(STV1~STV4, CPV1~CPV4)는 게이트 제어신호(STV1, CK1, CKB1)에 동기하는 신호일 수 있다.
상기 리드아웃 라인들(RL1~RLj)은 상기 리드아웃 회로(170)에 연결되어 대응하는 제1 및 제2 센서들(SN1, SN2)에 의해서 센싱된 신호들을 상기 리드아웃 회로(170)로 제공하는 역할을 수행한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제1 및 제2 센서들(SN1, SN2)은 상기 스캔 라인들(SL1~SLi)이 연장된 행 방향으로 교번적으로 배열되고, 상기 리드아웃 라인들(RL1~RLj)이 연장된 열 방향으로 교번적으로 배열된다.
특히, 본 발명의 일 예로, 상기 리드아웃 라인들(RL1~RLj) 중 4k-3번째(여기서, k는 1 이상의 자연수) 리드아웃 라인(예를 들어, 도 2에서 제1 리드아웃 라인(RL1)) 및 4k번째 라인(예를 들어, 도 2에서 제4 리드아웃 라인(RL4))에는 상기 제1 센서들(SN1)이 연결된다. 또한, 상기 리드아웃 라인들(RL1~RLj) 중 4k-2번째 리드아웃 라인(예를 들어, 도 2에서 제2 리드아웃 라인(RL2)) 및 4k-1번째 라인(예를 들어, 도 2에서 제3 리드아웃 라인(RL3))에는 상기 제2 센서들(SN2)이 연결된다.
상기 제1 및 제2 센서(SN1, SN2)들 각각은 대응하는 스캔 라인으로 공급되는 스캔 신호에 응답하여 상기 제1 및 제2 스위칭 트랜지스터(SWT1, SWT2)가 턴-온되면, 상기 제1 및 제2 커패시터(CS1, CS2)에 충전된 전압의 변화량은 상기 턴-온된 스위칭 트랜지스터(SWT1, SWT2)를 통해 상기 대응하는 리드아웃 라인으로 제공한다.
상기 리드아웃 회로(170)는 상기 타이밍 컨트롤러(130)로부터 공급되는 제어신호들(예를 들어, 리셋 신호(RE), 센싱 클럭신호(SCK) 및 샘플링 신호(SH))에 응답하여 상기 리드아웃 라인들(RL1~RLj)로부터 수신된 센싱 신호들(R1~Rj)을 충전하였다가, 소정 시점에 상기 충전된 센싱 신호들을 순차적으로 상기 제어회로(180)로 제공한다.
상기 제어회로(180)는 상기 스캔 신호들(S1~Si)이 발생된 시점 및 상기 센싱 신호들(R1~Rj)을 근거로 하여 상기 표시패널(100) 상에 구비되는 물체의 위치를 2차원 좌표값으로써 생성한다.
상기 제어회로(180)는 상기 2차원 좌표값을 생성하는데 있어서, 상기 센싱 신호들(R1~Rj)에 포함된 노이즈 제거 과정을 실시할 수 있다. 상기 노이즈 제거 과정에 대해서는 이후 도면을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.
도 3은 도 1에 도시된 표시패널의 단면도이다.
도 3을 참조하면, 표시패널(100)은 제1 기판(110), 상기 제1 기판(110)과 마주하는 제2 기판(120), 및 상기 제1 기판(110)과 상기 제2 기판(120) 사이에 개재된 액정층(129)을 포함한다.
상기 제1 기판(110)은 제1 베이스 기판(111), 및 상기 제1 베이스 기판(111) 상에 구비된 다수의 화소(PX)를 포함한다. 도 3에서는 6개의 화소(PX1~PX6)를 도시하였다. 6개의 화소(PX1~PX6) 각각은 서로 동일한 구조로 이루어진다. 따라서, 하나의 화소에 대해서 설명하고, 나머지 화소들의 설명은 생략한다.
상기 다수의 화소(PX1~PX6) 각각은 박막 트랜지스터(Tr) 및 화소 전극(115)으로 이루어진다. 구체적으로, 상기 제1 베이스 기판(111) 상에는 상기 박막 트랜지스터(Tr)의 게이트 전극(GE1)이 형성된다. 상기 게이트 전극(GE1)은 제1 게이트 절연막(112)에 의해서 커버된다.
상기 제1 게이트 절연막(112) 상에는 상기 게이트 전극(GE1)과 마주하도록 액티브층(ACT1) 및 오믹 콘택층(ACT2)이 형성된다. 이후, 상기 액티브층(ACT1) 상부에서 서로 소정 간격으로 이격된 소오스 및 드레인 전극(SE1, DE1)이 형성된다. 상기 소오스 및 드레인 전극(SE1, DE1)은 제1 보호막(113)에 의해서 커버되고, 상기 제1 보호막(113) 상에는 제1 유기 절연막(114)이 더 형성된다.
상기 제1 보호막(113) 및 상기 제1 유기 절연막(114)에는 상기 드레인 전극(DE1)을 노출시키는 콘택홀(114a)이 형된다. 상기 화소 전극(115)은 상기 제1 유기 절연막(114) 상에 형성되고, 상기 콘택홀(114a)을 통해 상기 드레인 전극(DE1)과 전기적으로 연결된다.
한편, 상기 제2 기판(120)은 제2 베이스 기판(121), 상기 제2 베이스 기판(121) 상에 형성된 제1 및 제2 센서(SN1, SN2), 상기 다수의 화소들(PX)과 각각 대응하여 구비되는 다수의 색화소(R, G, B)를 포함하는 컬러필터층(125), 및 기준 전극(127)을 포함한다.
상기 제1 센서(SN1)는 제1 스위칭 트랜지스터(SWT), 제1 커패시터(CS1) 및 제1 센서 트랜지스터(IRT)로 이루어진다. 상기 제2 센서(SN2)는 제2 스위칭 트랜지스터(SWT2), 제2 커패시터(CS1) 및 제2 센서 트랜지스터(VST)로 이루어진다.
상기 제1 및 제2 센서(SN1, SN2)는 유사한 구조로 이루어지므로, 동일한 공정을 통해 동시에 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 제2 베이스 기판(121) 상에는 상기 제1 및 제2 스위칭 트랜지스터(SWT1, SWT2)의 게이트 전극(GE2, GE3)이 형성된다.
상기 제1 및 제2 스위칭 트랜지스터(SWT1, SWT2)의 게이트 전극(GE2, GE3)은 제2 게이트 절연막(122)이 형성된다. 상기 제2 게이트 절연막(122) 상에는 상기 제1 스위칭 트랜지스터(SWT1)의 반도체층(SEM1)이 형성되고, 상기 제2 스위칭 트랜지스터(SWT2)의 반도체층(SEM2)이 형성된다. 상기 반도체층(SEM1, SEM2)은 아몰퍼스 실리콘층으로 이루어진다.
또한, 상기 제2 게이트 절연막(122) 상에는 상기 제1 센서 트랜지스터(IRT)의 제1 광 센싱층(LSE1) 및 상기 제2 센서 트랜지스터(VST)의 제2 광 센싱층(LSE2)이 형성된다. 상기 제1 광 센싱층(LSE1)은 적외선에 반응하는 실리콘 게르마늄(SiGe)으로 이루어질 수 있고, 상기 제2 광 센싱층(LSE2)은 가시광선에 반응하는 아몰퍼스 실리콘(a-Si)으로 이루어질 수 있다.
상기 제2 기판(120)은 가시광선은 차단하고, 적외선을 투과시키는 적외선 필터(128)를 더 구비할 수 있다. 상기 적외선 필터(128)는 상기 제1 광 센싱층(LSE1)에 대응하여 상기 제2 베이스 기판(121)과 상기 제2 게이트 절연막(122) 사이에 구비될 수 있다. 본 발명의 일 예로, 상기 적외선 필터(128)는 실리콘 게르마늄(SiGe)으로 이루어질 수 있다.
상기 제1 스위칭 트랜지스터(SWT1)의 상기 반도체층(SEM1) 상부에서 서로 소정 간격으로 이격된 소오스 및 드레인 전극(SE2, DE2)이 형성되고, 상기 제2 스위칭 트랜지스터(SWT2)의 상기 반도체층(SEM2) 상부에서 서로 소정 간격으로 이격된 소오스 및 드레인 전극(SE3, DE3)이 형성된다. 이로써, 상기 제1 및 제2 스위칭 트랜지스터(SWT1, SWT2)가 완성될 수 있다.
한편, 상기 제1 센서 트랜지스터(IRT)의 상기 제1 광 센싱층(LSE1) 상부에서 서로 소정 간격으로 이격된 소오스 및 드레인 전극(SE4, DE4)이 형성되고, 상기 제2 센서 트랜지스터(VST)의 상기 제2 광 센싱층(LSE2) 상부에서 서로 소정 간격으로 이격된 소오스 및 드레인 전극(SE5, DE5)이 형성된다.
여기서, 상기 제1 센서 트랜지스터(IRT)의 소오스 전극(SE4)은 상기 제1 스위칭 트랜지스터(SWT1)의 드레인 전극(DE2)과 전기적으로 연결되며, 상기 제1 커패시터(CS1)의 제1 전극으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 제2 센서 트랜지스터(VST)의 소오스 전극(SE5)은 상기 제2 스위칭 트랜지스터(SWT2)의 드레인 전극(DE3)과 전기적으로 연결되며, 상기 제2 커패시터(CS2)의 제1 전극으로 형성될 수 있다.
상기 제1 스위칭 트랜지스터(SWT1)의 소오스 및 드레인 전극(SE2, DE2), 상기 제2 스위칭 트랜지스터(SWT2)의 소오스 및 드레인 전극(SE3, DE3), 상기 제1 센서 트랜지스터(IRT)의 소오스 및 드레인 전극(SE4, DE4) 및 상기 제2 센서 트랜지스터(VST)의 소오스 및 드레인 전극(SE5, DE5)은 제2 보호막(123)에 의해서 커버된다.
상기 제2 보호막(123) 상에는 상기 제1 센서 트랜지스터(IRT)의 게이트 전극(제1 탑 게이트)(TGE1)이 형성되고, 상기 제2 센서 트랜지스터(VST)의 게이트 전극(제2 탑 게이트)(TGE2)이 형성된다.
또한, 상기 제2 보호막(123) 상에는 상기 제1 커패시터(CS1)의 제2 전극 및 상기 제2 커패시터(CS2)의 제2 전극이 형성된다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제1 센서 트랜지스터(IRT)의 제1 탑 게이트(TGE1)는 상기 적외선 필터(128)와 전기적으로 연결될 수 있다. 구체적으로, 상기 적외선 필터(128) 상에는 상기 제1 스위칭 트랜지스터(SWT1)의 게이트 전극(GE2)과 동일한 공정을 통해서 연결 전극(CE)이 구비될 수 있다. 상기 제2 게이트 절연막(122) 및 상기 제2 보호막(123)에는 상기 연결 전극(CE)을 노출시키기 위한 제2 콘택홀(123a)이 형성되고, 상기 제1 탑 게이트(TGE1)는 상기 제2 콘택홀(123a)을 통해 상기 연결 전극(CE)에 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제1 및 제2 센서 트랜지스터(IRT, VST)의 제1 및 제2 탑 게이트(TGE1, TGE2)은 제2 유기 절연막(124)에 의해서 커버될 수 있다. 상기 제2 유기 절연막(124) 상에는 상기 컬러필터층(125)이 형성된다. 상기 컬러필터층(125)은 레드, 그린 및 블루 색화소(R, G, B)를 포함하고, 상기 레드, 그린 및 블루 색화소(R, G, B) 각각은 하나의 화소에 대응하여 구비될 수 있다.
상기 컬러필터층(125) 상에는 오버 코팅층(126)이 형성된다. 상기 오버 코팅층(126) 상에는 상기 기준 전극(127)이 형성된다. 상기 기준 전극(127)에는 기준 전압이 인가된다. 상기 기준 전극(127)은 직류 전압 형태로 이루어지며, 상기 데이터 전압들(D1~Dm)은 상기 기준 전압에 대해서 극성을 가질 수 있다.
그러나, 상기 화소들(PX1~PX6)에 상기 기준 전압에 대하여 정극성 및 부극성 중 어느 하나의 극성을 갖는 상기 데이터 전압들(D1~Dm)을 계속해서 인가하면, 상기 액정층(129)이 열화될 수 있다. 따라서, 상기 데이터 드라이버(150)는 상기 극성반전신호(POL)에 응답하여 상기 기준 전압에 대하여 상기 데이터 전압들(D1~Dm)의 극성을 한 프레임 단위로 반전시킬 수 있다.
도 4는 도 2에 도시된 제1 리드아웃 라인에 연결된 기생 커패시터를 나타낸 회로도이다. 단, 도 4에서는 제1 리드아웃 라인(RL1)에 연결되는 기생 커패시터를 도시하였으나, 상기 제2 기판(120)에 구비되는 리드아웃 라인들(RL1~RLj) 각각에 상기 기생 커패시터가 형성될 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 제1 센서(SN1)는 상기 제1 리드아웃 라인(RL1)을 통해 상기 리드 아웃 회로(170)에 전기적으로 연결된다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제1 센서(SN1) 및 상기 제1 리드아웃 라인(RL1)은 상기 표시패널(100)의 제2 기판(120) 상에 구비된다.
상기 제2 기판(120) 상에는 상기 기준 전극(127)이 구비된다. 따라서, 상기 제1 리드아웃 라인(RL1)과 상기 기준 전극(127) 사이에는 제1 기생 커패시터(Cp1)가 형성된다.
또한, 상기 기준 전극(127)은 상기 제1 기판(110)에 구비된 제1 데이터 라인(DL1)과 마주한다. 도 4에서는 상기 기준 전극(127)이 상기 제1 데이터 라인(DL1)과 마주하는 경우를 일 예로 도시하였으나, 상기 기준 전극(127)은 상기 제1 기판(110)에 구비된 다수의 데이터 라인들(DL1~DLm) 각각에 마주할 수 있다. 따라서, 상기 기준 전극(127)과 상기 제1 데이터 라인(DL1) 사이에는 제2 기생 커패시터(Cp2)가 형성된다.
상기 제1 데이터 라인(DL1)에 인가되는 제1 데이터 전압(D1)의 극성은 상기 기준 전극(127)에 인가되는 상기 기준 전압에 대하여 한 프레임 단위로 스윙한다. 상기 제1 데이터 전압(D1)의 극성이 변화되는 시점에서 상기 기준 전압의 왜곡이 발생할 수 있다. 여기서, 상기 기준 전압의 왜곡은 상기 제1 리드아웃 라인(RL1)을 통해 리드아웃되는 센싱 신호에 영향을 미칠 수 있다.
이하, 상기 기준 전압의 왜곡으로 인해 상기 센싱 신호들(R1~Rj)에 포함되는 노이즈를 제거하는 방안을 제안하고자 한다.
도 5는 도 1에 도시된 스캔 드라이버의 블럭도이고, 도 5에 도시된 스캔 드라이버로 공급되는 제1 내지 제4 개시신호, 제1 내지 제4 스캔 클럭 신호를 나타낸 파형도이다.
도 5를 참조하면, 상기 스캔 드라이버(160)는 상기 스캔 라인들(SL1~SL8)에 연결된 다수의 스테이지(SRC1, SRC2, SRC3, SRCn)를 포함한다. 상기 다수의 스테이지(SRC1, SRC2, SRC3, SRCn) 각각은 적어도 2개의 스캔 라인과 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 상기 다수의 스테이지(SRC1, SRC2, SRC3, SRCn)는 두 개의 스캔 그룹(이하, 제1 및 제2 스캔 그룹)으로 분리되어 동작할 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 표시패널(100, 도 1에 도시됨)은 N번째 프레임(NF) 중 제1 서브 프레임(1SF) 동안 N-1번째 프레임의 데이터 전압을 수신하여 N-1번째 영상((N-1)_Image)을 홀딩하고, 상기 N번째 프레임(NF) 중 나머지 제2 서브 프레임(2SF) 동안 N번째 프레임(NF)의 데이터 전압을 수신하여 N번째 영상(N_Image)을 표시한다.
이후, 상기 표시패널(100)은 N+1번째 프레임((N+1)F) 중 제1 서브 프레임(1SF) 동안 N번째 프레임(NF)의 데이터 전압을 수신하여 N번째 영상(N_Image)을 홀딩하고, 상기 N+1번째 프레임((N+1)F) 중 나머지 제2 서브 프레임(2SF) 동안 N+1번째 프레임((N+1)F)의 데이터 전압을 수신하여 N+1번째 영상((N+1)_Image)을 표시한다.
한편, 상기 제1 스캔 그룹은 상기 제1 서브 프레임(1SF) 동안 동작하여 상기 다수의 스캔 라인(SL1~SLi) 중 일부를 구동하고, 상기 제2 스캔 그룹은 상기 제2 서브 프레임(2SF) 동안 동작하여 상기 다수의 스캔 라인(SL1~SLi) 중 나머지 일부를 구동한다.
특히, 상기 제1 스캔 그룹은 상기 제1 서브 프레임(1SF) 중 제1 구간(A1) 동안 구동되는 제1 서브 스캔 블럭 및 상기 제1 서브 프레임(1SF) 중 나머지 제2 구간(A2) 동안 구동되는 제2 서브 스캔 블럭으로 이루어진다. 또한, 상기 제2 스캔 그룹은 상기 제2 서브 프레임(2SF) 중 제3 구간(A3) 동안 구동되는 제3 서브 스캔 블럭 및 상기 제2 서브 프레임(2SF) 중 나머지 제4 구간(A4) 동안 구동되는 제4 서브 스캔 블럭으로 이루어진다.
상기 스캔 드라이버(160)가 p개(여기서, p는 1 이상의 자연수)의 스테이지로 이루어진 경우, 상기 제1 서브 스캔 블럭은 4p-3번째 스테이지들(예를 들어, SRC1)을 포함하고, 상기 제2 서브 스캔 블럭은 4p-1번째 스테이지들(예를 들어, SRC3)을 포함하며, 상기 제3 서브 스캔 블럭은 4p-2번째 스테이지들(예를 들어, SRC2)을 포함하고, 상기 제4 서브 스캔 블럭은 상기 4p번째 스테이지들(예를 들어, SRC4)을 포함한다.
한편, 상기 제1 내지 제4 서브 스캔 블럭들의 구동 순서는 한 프레임마다 변경될 수 있다.
구체적으로, 상기 N번째 프레임(NF)의 제1 서브 프레임(1SF)에서 상기 제1 서브 스캔 블럭이 구동되는 상기 제1 구간(A1)은 상기 제2 서브 스캔 블럭이 구동되는 상기 제2 구간(A2)보다 먼저 발생된다. 또한, 상기 N번째 프레임(NF)의 제2 서브 프레임(2SF)에서 상기 제3 서브 스캔 블럭이 구동되는 상기 제3 구간(A3)은 상기 제4 서브 스캔 블럭이 구동되는 상기 제4 구간(A4)보다 먼저 발생된다.
이후 프레임이 전환되면, N+1번째 프레임((N+1)F)의 제1 서브 프레임(1SF) 동안 상기 제2 서브 스캔 블럭이 구동되는 상기 제2 구간(A2)은 상기 제1 서브 스캔 블럭이 구동되는 상기 제1 구간(A1)보다 먼저 발생된다. 또한, 상기 N+1번째 프레임((N+1)F)의 제2 서브 프레임(2SF)동안 상기 제4 서브 스캔 블럭이 구동되는 상기 제4 구간(A4)은 상기 제3 서브 스캔 블럭이 구동되는 상기 제3 구간(A3)보다 먼저 발생된다.
상기 스캔 드라이버(160)는 각 서브 스캔 블럭들의 구동 순서를 제어하기 위하여 상기 제1 내지 제4 개시신호(STV1~STV4) 및 상기 제1 내지 제4 스캔 클럭신호(CPV1~CPV4)를 수신한다.
구체적으로, 상기 다수의 스테이지(SRC1, SRC2, SRC3, SRC4) 각각은 입력단자(IN), 클럭단자(CK), 제어단자(CT), 전압입력단자(Vin), 출력단자(OUT) 및 캐리단자(CR)를 포함한다.
상기 다수의 스테이지(SRC1, SRC2, SRC3, SRC4) 중 상기 제1 서브 스캔 블럭에 속하는 스테이지들, 즉 4p-3번째 스테이지들(SRC1)은 상기 클럭단자(CK)를 통해 제1 스캔 클럭신호(CPV1)를 수신하고, 상기 제2 서브 스캔 블럭에 속하는 스테이지들, 즉 4p-1번째 스테이지들(SRC3)은 상기 클럭단자(CK)를 통해 상기 제3 스캔 클럭(CPV3)를 수신한다. 또한, 상기 다수의 스테이지(SRC1, SRC2, SRC3, SRC4) 중 상기 제3 서브 스캔 블럭에 속하는 스테이지들, 즉 4p-2번째 스테이지들(SRC2)은 상기 클럭단자(CK)를 통해 제2 스캔 클럭신호(CPV2)를 수신하고, 상기 제4 서브 스캔 블럭에 속하는 스테이지들, 즉 4p번째 스테이지들(SRC4)은 상기 클럭단자(CK)를 통해 제4 스캔 클럭신호(CPV4)를 수신한다.
상기 제1 내지 제4 스캔 클럭신호(CPV1~CPV4)는 상기 N번째 프레임(NF) 동안 상기 제1, 제3, 제2 및 제4 스캔 클럭신호(CPV1, CPV3, CPV2, CPV4)의 순으로 발생되고, 상기 N+1번째 프레임((N+1)F) 동안 상기 제3, 제1, 제4 및 제2 스캔 클럭신호(CPV3, CPV1, CPV4, CPV2)의 순으로 발생된다.
상기 4p-3번째 스테이지들 중 첫 번째 스테이지(SRC1)의 입력단자(IN)는 제1 개시신호(STV1)를 수신하고, 상기 4p-1번째 스테이지들 중 첫 번째 스테이지(SRC3)의 입력단자(IN)는 제2 개시신호(STV2)를 수신하며, 4p-2번째 스테이지들 중 첫 번째 스테이지(SRC2)의 입력단자(IN)는 제3 개시신호(STV3)를 수신하고, 상기 4p번째 스테이지들 중 첫 번째 스테이지(SRC4)의 입력단자(IN)는 상기 제4 개시신호(STV4)를 수신한다.
상기 N번째 프레임(NF)에서 상기 제1 내지 제4 개시신호(STV1~STV4)는 제1, 제2, 제3 및 제4 개시신호(STV1, STV2, STV3, STV4)의 순서로 발생되고, 상기 N+1번째 프레임((N+1)F)에서 상기 제1 내지 제4 개시신호(STV1~STV4)는 제2, 제1, 제4 및 제3 개시신호(STV2, STV1, STV4, STV3)의 순서로 발생된다.
상기 4p-3번째 스테이지들(예를 들어, SRC1) 각각은 상기 출력단자(OUT)를 통해 상기 다수의 스캔 라인(SL1~SLi) 중 8p-7번째 및 8p-6번째 스캔 라인(예를 들어, 제1 및 제2 스캔 라인(SL1, SL2))에 연결된다. 상기 4p-1번째 스테이지들(예를 들어, SRC3) 각각은 상기 출력단자(OUT)를 통해 상기 다수의 스캔 라인(SL1~SLi) 중 8p-3번째 및 8p-2번째 스캔 라인(예를 들어, 제5 및 제6 스캔 라인(SL5, SL6))에 연결된다.
또한, 상기 4p-2번째 스테이지들(예를 들어, SRC2) 각각은 상기 출력단자(OUT)를 통해 상기 다수의 스캔 라인(SL1~SLi) 중 8p-5번째 및 8p-4번째 스캔 라인(예를 들어, 제3 및 제4 스캔 라인(SL3, SL4))에 연결된다. 상기 4p번째 스테이지들(예를 들어, SRC4) 각각은 상기 출력단자(OUT)를 통해 상기 다수의 스캔 라인(SL1~SLi) 중 8p-1번째 및 8p번째 스캔 라인(예를 들어, 제7 및 제8 스캔 라인(SL7, SL8))에 연결된다.
상기 4p-3번째 스테이지들은 서로 종속적으로 연결되어 상기 제1 구간(A1)동안 순차적으로 동작하며, 상기 4p-1번째 스테이지들은 서로 종속적으로 연결되어 상기 제2 구간(A2) 동안 순차적으로 동작한다. 또한, 상기 4p-2번째 스테이지들은 서로 종속적으로 연결되어 상기 제3 구간(A3)동안 순차적으로 동작하며, 상기 4p번째 스테이지들은 서로 종속적으로 연결되어 상기 제4 구간(A4)동안 순차적으로 동작한다.
상기 다수의 스테이지(SRC1~SRC4) 각각의 제어단자(CT) 및 캐리단자(CR)는 종속적인 연결을 위하여 제공된 단자들이며, 전압입력단자(Vin)는 접지전압(VSS)을 수신하기 위하여 제공된 단자이다.
상술한 바와 같이, 상기 스캔 드라이버(160)의 상기 다수의 스테이지(SRC1~SRC4)가 4개의 서브 스캔 블럭으로 분리되어 한 프레임 중 제1 서브 프레임(1SF)동안 2 개의 서브 스캔 블럭이 구동되고, 제2 서브 프레임(2SF) 동안 나머지 2개의 서브 스캔 블럭이 구동된다.
또한, 각 서브 프레임(1SF, 2F) 구간에서 구동되는 2개의 서브 스캔 블럭의 순서는 한 프레임 단위로 변경될 수 있다.
도 7은 영상 데이터 인에이블 타이밍과 리드아웃 회로의 인에이블 타이밍을 나타낸 파형도이다.
도 7을 참조하면, 상기 타이밍 컨트롤러(130, 도 1에 도시됨)는 제1 데이터 인에이블 신호(DE1)에 응답하여 외부로부터 데이터를 수신한다. 구체적으로, 상기 제1 데이터 인에이블 신호(DE1)는 한 프레임 단위로 한 프레임에 해당하는 분량의 영상 데이터를 수신한다.
이후, 상기 타이밍 컨트롤러(130)는 상기 한 프레임을 두 개의 서브 프레임(즉, 제1 및 제2 서브 프레임(1SF, 2SF))으로 분할하기 위하여 상기 제1 데이터 인에이블 신호(DE1)를 제2 데이터 인에이블 신호(DE2)로 변환한다.
상기 제2 데이터 인에이블 신호(DE2)는 상기 제1 서브 프레임(1SF) 기간동안 로우 상태로 유지되고, 상기 제2 서브 프레임(2SF) 기간동안 상기 제1 데이터 인에이블 신호(DE1)보다 2배 빠른 주파수로 발생된다.
따라서, 상기 타이밍 컨트롤러(130)는 상기 제1 서브 프레임(1SF) 기간동안 상기 제2 데이터 인에이블 신호(DE2)에 응답하여 상기 데이터 드라이버(140)로 영상 데이터를 공급하지 않는다. 다만, 상기 제1 서브 프레임(1SF) 기간동안 상기 데이터 드라이버(140)는 이전 프레임의 데이터를 다시 한번 상기 표시 패널(100)로 출력할 수 있다.
이후, 상기 타이밍 컨트롤러(130)는 상기 제2 서브 프레임(2SF) 기간동안 상기 제2 데이터 인에이블 신호(DE2)에 응답하여 상기 데이터 드라이버(140)로 영상 데이터를 공급한다. 따라서, 상기 제2 서브 프레임(2SF) 기간동안 상기 데이터 드라이버(140)는 현재 프레임의 영상 데이터를 상기 표시 패널(100)로 출력할 수 있다.
이 경우, 상기 리드아웃 회로(170)는 센서 인에이블 신호(S-DE)에 응답하여 상기 한 프레임 중 상기 제1 서브 프레임(1SF) 기간동안 제1 센싱 신호(SS1)를 리드아웃하고, 상기 한 프레임 중 상기 제2 서브 프레임(2SF) 기간동안 제2 센싱 신호(SS2)를 리드아웃한다.
앞서 기술한 바와 같이, 상기 제1 서브 프레임(1SF)은 이전 프레임과 비교하였을 때 데이터의 크기 및 극성의 변화가 없는 프레임이다.
따라서, 상기 제어회로(180, 도 1에 도시됨)는 상기 제1 서브 프레임(1SF) 동안 리드아웃된 상기 제1 센싱 신호(SS1)와 상기 제2 서브 프레임(2SF) 동안 리드아웃된 제2 센싱 신호(SS2)를 이용하여 노이즈 프리 센싱 신호를 생성하고, 상기 노이즈 프리 센싱 신호에 근거하여 상기 물체의 위치를 상기 표시패널(100) 상의 좌표값으로써 생성한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제1 서브 프레임(1SF)은 제1 및 제2 구간(A1, A2)으로 분리되고, 상기 제2 서브 프레임(2SF)은 제3 및 제4 구간(A3, A4)으로 분리된다.
이 경우, 상기 제1 센싱 신호(SS1)는 상기 제1 구간(A1) 동안 리드아웃된 제1 서브 센싱 신호(Q) 및 상기 제2 구간(A2)동안 리드아웃된 제2 서브 센싱 신호(S)를 포함한다. 또한, 상기 제2 센싱 신호(SS2)는 상기 제3 구간(A3) 동안 리드아웃된 제3 서브 센싱 신호(R) 및 상기 제4 구간(A4)동안 리드아웃된 제4 서브 센싱 신호(T)를 포함한다.
본 발명의 일 예로, 상기 제어회로(180)는 상기 제1 서브 센싱 신호(Q)로부터 상기 제3 서브 센싱 신호(R)를 차감하여 제1 차이값을 생성하고, 상기 제2 서브 센싱 신호(S)로부터 상기 제4 서브 센싱 신호(T)를 차감하여 제2 차이값을 생성한다. 또한, 상기 제어회로(180)는 상기 제1 및 제2 차이값의 평균값을 산출하고, 상기 제3 및 제4 서브 센싱 신호(R, T)로부터 상기 평균값을 감하여 제5 및 제6 서브 센싱 신호(R`, T`)를 생성한다. 여기서, 상기 제어회로(180)는 상기 평균값이 상기 공통 전극에 의한 노이즈로 간주하고, 상기 제3 및 제4 서브 센싱 신호(R, T)로부터 상기 평균값을 감하는 것이다. 따라서, 상기 제어회로(180)는 상기 제1 및 제2 서브 센싱 신호(Q, S) 및 상기 제5 및 제6 서브 센싱 신호(R`, T`)를 이용하여 상기 좌표값을 생성할 수 있다.
한편, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제1 데이터 인에이블 신호(DE1)는 한 프레임 중 블랭크 구간(BL)을 포함한다. 상기 센서 인에이블 신호(S-DE)는 제1 내지 제4 구간들(A1~A4) 각각에 포함된 제1 내지 제4 블랭크 구간(BL1, BL2, BL3, BL4)을 포함한다.
상기 제1 내지 제4 블랭크 구간(BL1~VL4)의 지속시간의 합은 상기 제1 데이터 인에이블 신호(DE1)의 블랭크 구간(BL)의 지속시간과 동일할 수 있다. 또한, 상기 제1 내지 제4 블랭크 구간(BL1~BL4)의 지속시간은 서로 동일할 수 있으나, 상기 한 프레임에 속하는 4 개의 구간(A1~A4) 중 마지막에 위치하는 구간의 블랭크 구간의 지속시간은 나머지 3개의 블랭크 구간의 지속시간보다 길 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시장치의 단면도이고, 도 9는 도 8에 도시된 백라이트 유닛의 평면도이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 표시장치(300)는 영상을 표시하는 액정표시패널(100) 및 상기 액정표시패널(100)의 하부에 구비된 백라이트 유닛(250)을 포함한다.
상기 표시패널(100)은 도 1 및 도 3을 참조하여 상세하게 설명하였으므로, 상기 표시패널(100)에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
상기 백라이트 유닛(250)은 상기 표시패널(100)의 하부에 배치된 회로기판(201), 상기 회로기판(201) 상에 실장되어 백색광을 출사하는 다수의 제1 광원(210) 및 상기 회로기판(201) 상에 실장되어 적외선을 출사하는 다수의 제2 광원(220)을 포함한다.
상기 제1 및 제2 광원들(210, 220)은 상기 회로기판(201) 상에서 서로 교번적으로 배치될 수 있다. 본 발명의 일 예로, 도 8에 도시된 바와 같이 서로 인접하는 두 개의 제1 광원(210) 사이에 하나 이상의 제2 광원(220)이 배치될 수 있다. 또한, 상기 제1 및 제2 광원들(210, 220) 각각은 발광 다이오드로 이루어질 수 있다.
상기 제1 광원들(210)로부터 출사된 상기 백색광은 상기 표시패널(100)로 입사되고, 입사된 상기 백색광은 상기 액정층(129, 도 3에 도시됨)을 통과한다. 상기 액정층(129)의 광 투과율은 상기 화소전극(115)과 상기 공통전극(123) 사이에 형성된 전계에 의해서 컨트롤된다. 즉, 상기 표시패널(100)은 상기 액정층(129)에 의해서 상기 백색광의 투과도를 제어함으로써 원하는 계조의 영상을 표시할 수 있다.
한편, 상기 제2 광원들(220)로부터 출사된 상기 적외선은 상기 표시패널(100)로 입사된 후 상기 표시패널(100)을 통과한다. 상기 표시패널(100)을 통과한 상기 적외선은 사용자의 눈에는 인식되지 않으므로, 상기 사용자가 상기 표시패널(100)에 표시된 영상을 인식하는 데에는 영향을 미치지 않는다.
상기 제2 광원들(220)로부터 출사된 상기 적외선은 상기 표시패널(100) 내에 구비된 다수의 층에 의해서 일부 반사되고, 일부만이 상기 표시패널(100)을 통과할 수 있다. 상기 표시패널(100)을 통과한 적외선은 외부로 방사되지만, 상기 표시패널(100) 상에 물체(예를 들어, 손가락)가 존재하면, 상기 물체에 의해서 반사될 수 있다.
상기 물체에 의해서 반사된 적외선은 상기 표시패널(100) 내에 구비된 상기 제1 센서(SN1)를 통해 센싱될 수 있다. 상기 적외선이 상기 제1 센서(SN1)에 입사된 이후의 과정에 대해서는 도 1 내지 도 7을 참조하여 기술하였으므로, 생략하기로 한다.
도 9를 참조하면, 상기 백라이트 유닛(250)에 구비된 상기 다수의 제2 광원(220)은 다수의 발광 블럭(IR1, IR2, IR3, IR4, IR5, IR6, IR7, IR8)으로 그룹지어 질 수 있다. 본 발명의 일 예로, 상기 다수의 제2 광원(220)이 8개의 발광 블럭(이하, 제1 내지 제8 발광 블럭(IR1~IR8)이라 함)으로 그룹지어진 경우를 도시하였다. 상기 제1 내지 제8 발광 블럭(IR1~IR8)은 서로 독립적으로 구동 가능하다.
도 10은 도 9에 도시된 제1 내지 제8 발광 블럭의 동작 시점과 스캔 라인들의 스캔 시점을 나타낸 파형도이다.
도 10을 참조하면, 상기 제1 내지 제8 발광 블럭(IR1~IR8)은 상기 제1 서브 프레임(1SF)의 시작 시점부터 순차적으로 턴-오프되고, 상기 제2 서브 프레임(2SF)의 시작 시점부터 순차적으로 턴-온된다. 상기 제1 내지 제8 발광 블럭들(IR1~IR8) 각각의 턴-온 구간의 지속 시간은 상기 제1 서브 프레임(1SF)의 지속 시간과 동일할 수 있다.
상기 표시패널(100)의 다수의 스캔 라인(SL1~SLi) 중 8p-7번째 및 8p-6번째 스캔 라인들은 N번째 프레임(NF)의 제1 서브 프레임(1SF) 중 제1 구간(A1) 동안 상기 제1 스캔 클럭신호(CPV1)에 응답하여 순차적으로 스캐닝된다. 또한, 상기 다수의 스캔 라인(SL1~SLi) 중 8p-3번째 및 8p-2번째 스캔 라인은 N번째 프레임(NF)의 제1 서브 프레임(1SF) 중 제2 구간(A2) 동안 상기 제3 스캔 클럭신호(CPV3)에 응답하여 순차적으로 스캐닝된다.
또한, 상기 다수의 스캔 라인(SL1~SLi) 중 8p-5번째 및 8p-4번째 스캔 라인들은 N번째 프레임(NF)의 제2 서브 프레임(2SF) 중 제3 구간(A3) 동안 상기 제2 스캔 클럭신호(CPV2)에 응답하여 순차적으로 스캐닝된다. 또한, 상기 다수의 스캔 라인(SL1~SLi) 중 8p-1번째 및 8p번째 스캔 라인은 N번째 프레임(NF)의 제2 서브 프레임(2SF) 중 제4 구간(A4) 동안 상기 제4 스캔 클럭신호(CPV4)에 응답하여 순차적으로 스캐닝된다.
한 프레임 경과 후, 상기 다수의 스캔 라인(SL1~SLi) 중 8p-3번째 및 8p-2번째 스캔 라인은 N+1번째 프레임((N+1)F)의 제1 서브 프레임(1SF) 중 제1 구간(A2) 동안 상기 제3 스캔 클럭신호(CPV3)에 응답하여 순차적으로 스캐닝된다. 또한, 상기 다수의 스캔 라인(SL1~SLi) 중 8p-7번째 및 8p-6번째 스캔 라인은 N+1번째 프레임((N+1)F)의 제1 서브 프레임(1SF) 중 제2 구간(A2) 동안 상기 제1 스캔 클럭신호(CPV1)에 응답하여 순차적으로 스캐닝된다.
상기 다수의 스캔 라인(SL1~SLi) 중 8p-1번째 및 8p번째 스캔 라인들은 N+1번째 프레임((N+1)F)의 제2 서브 프레임(2SF) 중 제3 구간(A3) 동안 상기 제4 스캔 클럭신호(CPV4)에 응답하여 순차적으로 스캐닝된다. 또한, 상기 다수의 스캔 라인(SL1~SLi) 중 8p-5번째 및 8p-4번째 스캔 라인들은 N+1번째 프레임((N+1)F)의 제2 서브 프레임(2SF) 중 제4 구간(A4) 동안 상기 제2 스캔 클럭신호(CPV2)에 응답하여 순차적으로 스캐닝된다.
상기 제어회로(180, 도 1에 도시됨)는 상기 제1 서브 프레임(1SF) 동안 리드아웃된 상기 제1 센싱 신호(SS1)와 상기 제2 서브 프레임(2SF) 동안 리드아웃된 제2 센싱 신호(SS2)를 이용하여 노이즈 프리 센싱 신호를 생성하고, 상기 노이즈 프리 센싱 신호에 근거하여 상기 물체의 위치를 상기 표시패널(100) 상의 좌표값으로써 생성한다.
상기 제1 센싱 신호(SS1)는 상기 제1 구간(A1) 동안 리드아웃된 제1 서브 센싱 신호(Q) 및 상기 제2 구간(A2)동안 리드아웃된 제2 서브 센싱 신호(S)를 포함하고, 상기 제2 센싱 신호(SS2)는 상기 제3 구간(A3) 동안 리드아웃된 제3 서브 센싱 신호(R) 및 상기 제4 구간(A4)동안 리드아웃된 제4 서브 센싱 신호(T)를 포함한다.
상기 제1 및 제2 서브 센싱 신호(Q, S)의 출력 순서는 한 프레임 단위로 변경되고, 상기 제3 및 제4 서브 센싱 신호(R, T)의 출력 순서는 한 프레임 단위로 변경된다.
상기 N번째 프레임(NF)에서 출력되는 상기 제1 서브 센싱 신호를 'Q1'라고 정의하고, 상기 N+1번째 프레임((N+1)F)에서 출력되는 상기 제1 서브 센싱 신호를 'Q2'라고 정의하였을 때, 상기 Q1과 Q2 사이에는 상기 제2 광원(220)이 턴-온되는 2 개의 구간(A3, A4)이 존재한다. 상기 Q1과 Q2 사이의 구간동안 외부광은 계속해서 제공되고 있다. 여기서, 상기 Q1과 Q2는 5 구간 차이를 갖는다.
따라서, 상기 Q2를 수식으로 표현하면 아래 수학식 1과 같다.
<수학식 1>
Figure 112011028674823-pat00001
여기서, IR은 적외선에 의한 센싱값이며, amb는 외부광에 의한 센싱값으로 정의된다.
한편, 상기 N번째 프레임(NF)에서 출력되는 상기 제2 서브 센싱 신호를 'S1'라고 정의하고, 상기 N+1번째 프레임((N+1)F)에서 출력되는 상기 제2 서브 센싱 신호를 'S2'라고 정의하였을 때, 상기 S1과 S2 사이에는 상기 제2 광원(220)이 턴-온되는 2 개의 구간(A3, A4)이 존재한다. 상기 S1과 S2 사이의 구간동안 외부광은 계속해서 제공되고 있다. 여기서, 상기 S1과 S2은 3 구간의 차이를 갖는다.
따라서, 상기 S2를 수식으로 표현하면 아래 수학식 2과 같다.
<수학식 2>
Figure 112011028674823-pat00002
수학식 1 및 2를 이용하여 외부광에 의한 센싱값(amb)을 산출할 수 있다. 외부광에 의한 센싱값(amb)은 아래 수학식 3과 같다.
<수학식 3>
Figure 112011028674823-pat00003
즉, 외부광에 의한 센싱값(amb)이 산출되면, 상기 제어회로(180)는 상기 Q2 및 S2로부터 상기 외부광에 의한 센싱값(amb)을 감하여, 외부광 노이즈에 프리한 센싱 신호를 산출할 수 있다.
따라서, 상기 제어회로(180)는 상기 외부광 노이즈에 프리한 센싱 신호를 이용하여 상기 물체의 위치를 상기 표시패널(100) 상의 좌표값으로써 생성한다.
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.
100 : 표시패널 110 : 제1 기판
120 : 제2 기판 130 : 타이밍 컨트롤러
140 : 데이터 드라이버 150 : 게이트 드라이버
160 : 스캔 드라이버 170 : 리드아웃 회로
180 : 제어회로 200, 300 : 표시장치
250 : 백라이트 유닛

Claims (20)

  1. 한 프레임 중 제1 서브 프레임 동안 이전 프레임의 데이터 전압들을 수신하여 이전 영상을 홀딩하고, 상기 한 프레임 중 나머지 제2 서브 프레임 동안 현재 데이터 전압들을 수신하여 현재 영상을 표시하는 다수의 화소를 포함하는 표시패널;
    상기 표시패널에 내장되고, 상기 표시패널 상에 위치하는 물체를 인식하여 센싱 신호들을 출력하는 다수의 센서;
    상기 다수의 센서를 스위칭하는 다수의 스캔 신호를 출력하는 다수의 스테이지를 포함하고, 상기 제1 서브 프레임동안 상기 다수의 스테이지 중 제1 스캔 블럭을 구동시키고, 상기 제2 서브 프레임 동안 상기 다수의 스테이지 중 제2 스캔 블럭을 구동시키는 스캔 드라이버;
    상기 스캔 신호들에 응답하여 출력되는 상기 센싱 신호들을 리드아웃하는 리드아웃 회로; 및
    상기 센싱 신호들 중 상기 제1 서브 프레임 동안 리드아웃된 제1 센싱 신호와 상기 제2 서브 프레임 동안 리드아웃된 제2 센싱 신호를 이용하여 노이즈 프리 신호를 생성하고, 상기 노이즈 프리 신호에 근거하여 상기 물체의 위치를 상기 표시패널 상의 좌표값으로써 생성하는 제어회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 서브 프레임은 연속하는 제1 및 제2 구간을 포함하고, 상기 제1 스캔 블럭은 상기 제1 및 제2 구간 동안 각각 구동되는 제1 및 제2 서브 스캔 블럭을 포함하며,
    상기 제2 서브 프레임은 연속하는 제3 및 제4 구간을 포함하고, 상기 제2 스캔 블럭은 상기 제3 및 제4 구간 동안 각각 구동되는 제3 및 제4 서브 스캔 블럭을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 서브 스캔 블럭은 상기 다수의 스테이지 중 4p-3번째 스테이지들(여기서, p는 1이상의 자연수)을 포함하고, 상기 제2 서브 스캔 블럭은 상기 다수의 스테이지 중 4p-1번째 스테이지들을 포함하며, 상기 제3 서브 스캔 블럭은 상기 다수의 스테이지 중 4p-2번째 스테이지들을 포함하고, 상기 제4 서브 스캔 블럭은 상기 다수의 스테이지 중 4p번째 스테이지들을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 표시패널은 상기 센서들과 상기 스캔 드라이버를 연결하는 다수의 스캔 라인을 더 포함하고,
    상기 4p-3번째 스테이지들 각각은 상기 다수의 스캔 라인 중 8p-7번째 및 8p-6번째 스캔 라인에 연결되고, 상기 4p-2번째 스테이지들 각각은 상기 다수의 스캔 라인 중 8p-5번째 및 8p-4번째 스캔 라인에 연결되며, 상기 4p-1번째 스테이지들 각각은 상기 다수의 스캔 라인 중 8p-3번째 및 8p-2번째 스캔 라인에 연결되고, 상기 4p번째 스테이지들 각각은 상기 다수의 스캔 라인 중 8p-1번째 및 8p번째 스캔 라인에 연결되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 스캔 드라이버는 제1 내지 제4 스캔 클럭신호를 수신하고,
    상기 4p-3번째 스테이지들은 상기 제1 스캔 클럭신호에 응답하여 순차적으로 동작하고, 상기 4p-2번째 스테이지들은 상기 제2 스캔 클럭신호에 응답하여 순차적으로 동작하며, 4p-1번째 스테이지들은 상기 제3 스캔 클럭신호에 응답하여 순차적으로 동작하고, 상기 4p번째 스테이지들은 상기 제4 스캔 클럭신호에 응답하여 순차적으로 동작하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  6. 제5항에 있어서, N번째 프레임 동안 상기 제1 내지 제4 스캔 클럭신호는 제1, 제3, 제2 및 제4 스캔 클럭신호의 순서로 발생되고,
    N+1번째 프레임 동안 상기 제1 내지 제4 스캔 클럭신호는 제3, 제1, 제4 및 제2 스캔 클럭신호의 순서로 발생되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  7. 제2항에 있어서, 상기 제1 센싱 신호는 상기 제1 구간 동안 리드아웃된 제1 서브 센싱 신호 및 상기 제2 구간동안 리드아웃된 제2 서브 센싱 신호를 포함하고,
    상기 제2 센싱 신호는 상기 제3 구간 동안 리드아웃된 제3 서브 센싱 신호 및 상기 제4 구간동안 리드아웃된 제4 서브 센싱 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제어회로는 상기 제1 서브 센싱 신호로부터 상기 제3 서브 센싱 신호를 차감하여 제1 차이값을 생성하고, 상기 제2 서브 센싱 신호로부터 상기 제4 서브 센싱 신호를 차감하여 제2 차이값을 생성하며, 상기 제1 및 제2 차이값을 이용하여 상기 노이즈 프리 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제어회로는 상기 제1 및 제2 차이값의 평균값을 산출하고, 상기 제3 및 제4 서브 센싱 신호로부터 상기 평균값을 감하여 제5 및 제6 서브 센싱 신호를 생성하고, 상기 제1, 제2, 제5 및 제6 서브 센싱 신호를 상기 노이즈 프리 신호로서 이용하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 표시패널은,
    상기 다수의 화소가 매트릭스 형태로 구비된 제1 기판; 및
    상기 다수의 센서가 매트릭스 형태로 구비되고, 상기 제1 기판과 대향하여 결합하는 제2 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 다수의 센서는 적외선을 센싱하는 다수의 제1 센서 및 가시광선을 센싱하는 다수의 제2 센서를 포함하고,
    상기 제1 및 제2 센서들은 행 또는 열 방향으로 교번적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제1 기판의 후면에 구비되고, 백색광을 발생하는 다수의 제1 광원 및 상기 적외선을 출력하는 다수의 제2 광원을 포함하는 백라이트 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제2 광원들은 다수의 발광 블럭으로 그룹핑되고,
    상기 다수의 발광 블럭은 상기 제1 서브 프레임의 시작 시점부터 순차적으로 턴-오프되고, 상기 제2 서브 프레임의 시작 시점부터 순차적으로 턴-온되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 다수의 발광 블럭 각각의 턴-온 구간의 지속 시간은 상기 제1 서브 프레임의 지속 시간과 동일한 것을 특징으로 하는 표시장치.
  15. 제13항에 있어서, 상기 제1 서브 프레임은 연속하는 제1 및 제2 구간을 포함하고, 상기 제1 스캔 블럭은 상기 제1 및 제2 구간 동안 각각 구동되는 제1 및 제2 서브 스캔 블럭을 포함하며,
    상기 제2 서브 프레임은 연속하는 제3 및 제4 구간을 포함하고, 상기 제2 스캔 블럭은 상기 제3 및 제4 구간 동안 각각 구동되는 제3 및 제4 서브 스캔 블럭을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제1 및 제2 구간의 발생 순서는 상기 한 프레임 단위로 변경되고, 상기 제3 및 제4 구간의 발생 순서는 상기 한 프레임 단위로 변경되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제1 센싱 신호는 상기 제1 구간 동안 리드아웃된 제1 서브 센싱 신호 및 상기 제2 구간동안 리드아웃된 제2 서브 센싱 신호를 포함하고,
    상기 제2 센싱 신호는 상기 제3 구간 동안 리드아웃된 제3 서브 센싱 신호 및 상기 제4 구간동안 리드아웃된 제4 서브 센싱 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 제어회로는 상기 제2 서브 센싱 신호로부터 상기 제1 서브 센싱 신호를 차감하여 외부광에 의한 센싱값를 산출하고, 상기 제1 및 제2 서브 센싱 신호로부터 상기 외부광에 의한 센싱값을 차감하여 상기 노이즈 프리 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  19. 제1항에 있어서, 제1 데이터 인에이블 신호에 동기하여 영상 데이터를 수신하고, 제2 데이터 인에이블 신호에 동기하여 상기 영상 데이터를 출력하는 타이밍 컨트롤러;
    상기 타이밍 컨트롤러로부터 상기 영상 데이터를 수신하여 상기 데이터 전압을 상기 표시패널로 출력하는 데이터 드라이버; 및
    상기 표시패널로 게이트 전압을 순차적으로 출력하는 게이트 드라이버를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  20. 제19항에 있어서, 상기 제2 데이터 인에이블 신호는 상기 제1 서브 프레임 동안 로우 상태를 유지하고, 상기 제2 서브 프레임 동안 상기 제1 데이터 인에이블 신호보다 2배 빠른 주파수로 발생되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
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