KR101931676B1 - 광 센서, 이를 포함하는 표시 장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

광 센서, 이를 포함하는 표시 장치 및 그 구동 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101931676B1
KR101931676B1 KR1020120030158A KR20120030158A KR101931676B1 KR 101931676 B1 KR101931676 B1 KR 101931676B1 KR 1020120030158 A KR1020120030158 A KR 1020120030158A KR 20120030158 A KR20120030158 A KR 20120030158A KR 101931676 B1 KR101931676 B1 KR 101931676B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
sensing
voltage
gate
line
light
Prior art date
Application number
KR1020120030158A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20130107950A (ko
Inventor
정석원
서승미
양성훈
Original Assignee
삼성디스플레이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성디스플레이 주식회사 filed Critical 삼성디스플레이 주식회사
Priority to KR1020120030158A priority Critical patent/KR101931676B1/ko
Priority to US13/540,677 priority patent/US9142704B2/en
Publication of KR20130107950A publication Critical patent/KR20130107950A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101931676B1 publication Critical patent/KR101931676B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/12—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof structurally associated with, e.g. formed in or on a common substrate with, one or more electric light sources, e.g. electroluminescent light sources, and electrically or optically coupled thereto
    • H01L31/16—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof structurally associated with, e.g. formed in or on a common substrate with, one or more electric light sources, e.g. electroluminescent light sources, and electrically or optically coupled thereto the semiconductor device sensitive to radiation being controlled by the light source or sources
    • H01L31/167—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof structurally associated with, e.g. formed in or on a common substrate with, one or more electric light sources, e.g. electroluminescent light sources, and electrically or optically coupled thereto the semiconductor device sensitive to radiation being controlled by the light source or sources the light sources and the devices sensitive to radiation all being semiconductor devices characterised by at least one potential or surface barrier
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/042—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by opto-electronic means
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0412—Digitisers structurally integrated in a display
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0416—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
    • G06F3/04164—Connections between sensors and controllers, e.g. routing lines between electrodes and connection pads
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/042—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by opto-electronic means
    • G06F3/0421—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by opto-electronic means by interrupting or reflecting a light beam, e.g. optical touch-screen
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/20—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/13306—Circuit arrangements or driving methods for the control of single liquid crystal cells
    • G02F1/13312—Circuits comprising photodetectors for purposes other than feedback
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/13338—Input devices, e.g. touch panels

Abstract

본 발명은 광 센서, 이를 포함하는 표시 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다. 본 발명의 한 실시예에 따른 광 센서는 주사 신호를 입력 받는 입력 단자, 감지 신호를 출력하는 출력 단자, 그리고 제1 접점과 연결되어 있는 제어 단자를 포함하는 증폭 소자, 상기 제1 접점과 연결되어 있는 감지 축전기, 제1 제어 신호의 단자와 연결되어 있는 제어 단자, 상기 제1 접점과 연결되어 있는 출력 단자, 그리고 입력 단자를 포함하는 감지 소자, 그리고 상기 증폭 소자의 출력 단자와 연결되어 있으며 상기 증폭 소자의 출력 단자를 제2 전압으로 리셋하는 리셋 소자를 포함한다.

Description

광 센서, 이를 포함하는 표시 장치 및 그 구동 방법{PHOTO SENSOR, DISPLAY DEVICE INCLUDING THE SAME AND DRIVING METHOD THEREOF}
본 발명은 광 센서, 이를 포함하는 표시 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.
최근 표시 장치에 센서 또는 감지부를 구비한 제품이 개발되어 왔다. 센서는 사용자의 손 또는 터치 펜(touch pen) 등이 표시 장치의 화면에 접촉하면 이에 따른 센서의 출력 신호를 감지하여 표시 장치에 제공한다. 표시 장치는 이로부터 접촉 여부 및 접촉 위치 등의 접촉 정보를 판단하여 외부 장치로 전송하며, 외부 장치는 접촉 정보에 기초한 영상 신호를 표시 장치에 전송한다.
이러한 센서 중 광 센서는 빛의 변화를 감지하는 센서로서 일반적으로 삼단자 소자인 트랜지스터로 이루어지며 트랜지스터의 채널부에 빛이 조사되어 형성되는 광 누설 전류를 통해 접촉 여부를 판단할 수 있다.
한편, 센싱 기능을 표시 장치에 추가하기 위해 터치 스크린 패널(touch screen panel)을 별도로 제작하여 표시 장치에 부착하여 사용할 수도 있으나 원가 상승, 접착 공정 추가로 인한 수율 감소, 표시판의 휘도 저하 등의 문제가 있다. 따라서 박막 트랜지스터 또는 축전기로 이루어진 광 센서를 표시 장치 안에 내장하는 기술이 개발되고 있다. 내장된 광 센서는 외부의 접촉에 따라 감지 신호를 출력하고 감지 신호를 이용해 접촉 정보를 파악할 수 있다.
그런데 광 센서의 경우 조사되는 광이 사라지는 경우에도 계속하여 누설 전류가 흐르는 경우가 있어 접촉 정보에 오류가 생길 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 정확한 접촉 정보를 얻을 수 있는광 센서, 이러한 광 센서를 포함하는 표시 장치 및 그 구동 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 광 센서는 감지 신호선과 연결되어 있는 출력 단자, 제1 게이트선과 연결되어 있는 제어 단자, 그리고 제1 접점과 연결되어 있는 입력 단자를 포함하는 감지 스위칭 소자, 상기 제1 접점과 연결되어 있는 출력 단자, 상기 제1 게이트선의 후단에 위치하는 제2 게이트선과 연결되어 있는 제어 단자, 그리고 소스 전압을 전달하는 소스 전압선과 연결되어 있는 입력 단자를 포함하며 빛을 감지하는 감지 소자, 그리고 상기 제1 접점과 연결되어 있는 출력 단자, 상기 제2 게이트선과 연결되어 있는 제어 단자, 그리고 구동 전압을 전달하는 구동 전압선과 연결되어 있는 입력 단자를 포함하는 리셋 스위칭 소자를 포함한다.
본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치는 광을 감지하여 감지 신호를 출력하는 광 센서를 포함하고, 상기 광 센서는 감지 신호선과 연결되어 있는 출력 단자, 제1 게이트선과 연결되어 있는 제어 단자, 그리고 제1 접점과 연결되어 있는 입력 단자를 포함하는 감지 스위칭 소자, 상기 제1 접점과 연결되어 있는 감지 축전기, 상기 제1 접점과 연결되어 있는 출력 단자, 상기 제1 게이트선의 후단에 위치하는 제2 게이트선과 연결되어 있는 제어 단자, 그리고 소스 전압을 전달하는 소스 전압선과 연결되어 있는 입력 단자를 포함하며 빛을 감지하는 감지 소자, 그리고 상기 제1 접점과 연결되어 있는 출력 단자, 상기 제2 게이트선과 연결되어 있는 제어 단자, 그리고 구동 전압을 전달하는 구동 전압선과 연결되어 있는 입력 단자를 포함하는 리셋 스위칭 소자를 포함한다.
Vn은 상기 제1 접점의 전압, Vd는 상기 구동 전압, Vs는 상기 소스 전압, Vf는 상기 감지 신호선에 인가되는 기준 전압, Rr은 턴온된 상기 리셋 스위칭 소자의 저항, 그리고 Rp는 턴온된 상기 감지 소자의 저항일 때, Vn=Vd-Rr*(Vd-Vs)/(Rr+Rp)=Vf을 만족할 수 있다.
상기 감지 소자는 상기 제1 게이트선 및 상기 제2 게이트선에 게이트 오프 전압이 인가되는 동안 빛을 감지하고, 상기 감지 소자가 빛을 감지한 후 상기 제1 게이트선에 게이트 온 전압이 인가될 때 상기 제1 접점의 전압에 따라 상기 감지 신호선에 감지 신호를 출력할 수 있다.
상기 감지 소자는 상기 제2 게이트선에 게이트 온 전압이 인가될 때 턴온될 수 있다.
상기 감지 소자의 제어 단자는 절연 기판 위에 위치하는 광 차단막, 상기 광 차단막과 연결되어 있는 하부 게이트 전극, 그리고 상기 감지 소자의 출력 단자 및 입력 단자를 사이에 두고 상기 하부 게이트 전극과 마주하는 상부 게이트 전극을 포함할 수 있다.
상기 광 차단막은 상기 감지 소자가 감지하는 광의 파장대 영역의 빛을 투과시키고 이외의 파장대 영역의 빛은 차단할 수 있다.
상기 소스 전압선은 상기 상부 게이트 전극과 동일한 층에 위치하고, 상기 감지 신호선과 상기 구동 전압선은 동일한 층에 위치할 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 구동 방법은 감지 신호선 및 제1 접점과 연결되어 있는 감지 스위칭 소자, 상기 제1 접점 및 소스 전압선과 연결되어 있는 감지 소자, 그리고 상기 제1 접점과 및 구동 전압선과 연결되어 있는 리셋 스위칭 소자를 포함하는 표시 장치에서, 상기 감지 스위칭 소자의 제어 단자에 게이트 오프 전압을 인가하고상기 감지 소자의 제어 단자 및 상기 리셋 스위칭 소자의 제어 단자에 게이트 온 전압을 인가하는 단계, 그리고 상기 감지 소자의 제어 단자 및 상기 리셋 스위칭 소자의 제어 단자에 게이트 오프 전압을 인가하여 상기 감지 소자가 빛을 감지하는 단계를 포함한다.
Vn은 상기 제1 접점의 전압, Vd는 상기 구동 전압, Vs는 상기 소스 전압, Vf는 상기 감지 신호선에 인가되는 기준 전압, Rr은 턴온된 상기 리셋 스위칭 소자의 저항, 그리고 Rp는 턴온된 상기 감지 소자의 저항일 때, Vn=Vd-Rr*(Vd-Vs)/(Rr+Rp)=Vf을 만족할 수 있다.
상기 감지 소자가 빛을 감지한 후 상기 감지 스위칭 소자의 제어 단자에 게이트 온 전압이 인가될 때 상기 제1 접점의 전압에 따라 상기 감지 신호선에 감지 신호를 출력하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 광 센서의 오작동을 방지하여 정확한 접촉 정보를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 광 센서를 포함하는 표시 장치의 배치도이고,
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 광 센서를 포함하는 표시 장치의간략한 사시도이고,
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 광 센서의 등가 회로도이고,
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 광 센서의 빛 조사 여부에 따른 누설 전류를 종래 기술과 대비하여 나타낸 그래프이고,
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치가 포함하는 광 센서의 배치도이고,
도 6은 도 5에 도시한 광 센서를 포함하는 표시 장치를 VI-VI 선을 따라 자른 단면도이다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
먼저, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 광 센서를 포함하는 표시 장치에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 광 센서를 포함하는 표시 장치의 배치도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 광 센서를 포함하는 표시 장치의 간략한 사시도이고,
도 1을 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 광 센서를 포함하는 표시 장치는 표시판(300), 주사 구동부(400), 감지 신호 처리부(800), 그리고 접촉 판단부(900)를 포함한다.
표시판(300)에는 등가 회로로 볼 때 복수의 신호선과 이에 연결되어있는 적어도 하나의 광 센서(photo sensor)(SU), 그리고 복수의 화소(PX)가 형성되어 있다.
신호선은 복수의 주사 신호선(scan signal line)(G1, ···, Gi, G(i+1), ···) 및 복수의 감지 신호선(sensing signal line)(···, ROj, ···)을 포함한다.
주사 신호선(G1, ···, Gi, G(i+1), ···)은 대략 행 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하고, 감지 신호선(···, ROj, ···)은 대략 열 방향으로 뻗어 있을 수 있다.
주사 신호선(G1, ···, Gi, G(i+1), ···)은 주사 신호를 차례로 전달하고, 감지 신호선(···, ROj, ···)은 광 센서(SU)로부터의 감지 신호를 전달한다. 감지 신호선(···, ROj, ···)에는 기준 전압(Vf)이 일정하게 인가될 수 있다.
각 화소(PX)는 스위칭 소자 및 이에 연결된 화소 전극(도시하지 않음)을 포함할 수 있다. 화소(PX)의 스위칭 소자는 주사 신호선(G1, ···, Gi, G(i+1), ···)과 연결되어 있을 수도 있고, 주사 신호선(G1, ···, Gi, G(i+1), ···)과 다른 별개의 신호선과 연결되어 있을 수도 있다. 색을 구현하기 위해 각 화소(PX)는 적색, 녹색 및 청색의 삼원색과 같은 기본색 중 하나를 표시할 수 있다. 서로 다른 색을 표시하는 소정 개수의 화소(PX)는 하나의 도트를 이룰 수 있다. 복수의 화소(PX)는 대략 행렬의 형태로 배열되어 있을 수 있다.
광 센서(SU)는 광을 감지하여 감지 신호를 생성한다. 광 센서(SU)가 감지하는 광은 소정 범위의 파장의 빛일 수 있다. 예를 들어 광 센서(SU)가 감지할 수 있는 광의 파장은 약 300nm 내지 약 800nm인 가시광 또는 파장이 약 800nm 내지 약 1100nm인 적외선일 수 있다. 광 센서(SU)가 적외선을 감지하는 센서인 경우 광 센서(SU)는 비정질 실리콘 게르마늄(amorphous silicon germanium, a-SiGe) 또는 비정질 게르마늄(amorphous germanium, a-Ge)으로 이루어진 반도체를 포함할 수 있고, 광 센서(SU)가 가시 광선을 감지하는 센서인 경우 광 센서(SU)는 비정질 실리콘(amorphous silicon, a-Si)으로 이루어진 반도체를 포함할 수 있다.
광 센서(SU)는 도 1에 도시한 바와 같이 행 방향 또는 열 방향으로 인접한 두 화소(PX) 사이에 배치될 수 있다. 행 방향 또는 열 방향으로의 광 센서(SU)의 화소(PX)에 대한 밀도는 다양할 수 있다. 예를 들어 광 센서(SU)의 밀도는 화소(PX)의 밀도의 대략 1/3일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며 감지 해상도에 따라 달라질 수 있다. 도 1에 도시한 바와 달리 광 센서(SU)는 화소(PX)의 일부와 중첩되게 배치될 수도 있다.
광 센서(SU)는 이웃한 두 주사 신호선(Gi, G(i+1)) 및 하나의 감지 신호선(ROj)에 연결되어 있으며, 적어도 하나의 스위칭 소자를 포함할 수 있다. 광 센서(SU)는 두 주사 신호선(Gi, G(i+1))의 게이트 신호에 따라 동작하며 생성한 감지 신호를 감지 신호선(ROj)에 전달할 수 있다.
주사 구동부(400)는 표시판(300)의 주사 신호선(G1, ···, Gi, G(i+1), ···)과 연결되어 있다. 주사 구동부(400)는 광 센서(SU)의 스위칭 소자를 턴 온시킬 수 있는 게이트 온 전압(Von)과 턴 오프시킬 수 있는 게이트 오프 전압(Voff)의 조합으로 이루어진 게이트 신호(Vg)를 주사 신호선(G1, ···, Gi, G(i+1), ···)에 인가한다.
감지 신호 처리부(800)는 표시판(300)의 감지 신호선(···, ROj, ···)과 연결되어 있다. 감지 신호 처리부(800)는 감지 신호선(···, ROj, ···)으로부터의 감지 신호(Vp)를 입력받아 신호 처리를 한다. 감지 신호 처리부(800)는 처리된 감지 신호를 변환하여 디지털 감지 신호(DSN)를 생성할 수 있다.
감지 신호 처리부(800)는 표시판(300)의 감지 신호선(···, ROj, ···)에 연결되어 있는 복수의 적분기(integrator)(도시하지 않음)를 포함할 수 있다. 이러한 적분기는 증폭기(amplifier)를 포함하는 전류 적분기일 수 있고 감지 신호선(···, ROj, ···)의 출력 전류를 소정 시간(예를 들어 한 프레임) 동안 적분하여 감지 출력 전압을 출력할 수 있다.
접촉 판단부(900)는 감지 신호 처리부(800)로부터 디지털 감지 신호(DSN)를 받아 연산 처리를 하여 접촉 여부 및 접촉 위치를 판단한 후 터치 여부, 터치 위치, 물체의 이미지 등의 접촉 정보를 생성할 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치는 표시판(300)의 아래쪽에 위치하는 백라이트부(700)를 더 포함할 수 있다. 백라이트부(700)는 적어도 하나의 발광체(도시하지 않음)를 포함하며, 이러한 발광체는 적외선 발광체 및가시 광선 발광체 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 발광체로부터 출사되는 적외선 또는 가시 광선은 실질적으로 표시판(300)에 수직하게 입사될 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치는 서로 마주하는 하부 표시판(100) 및 상부 표시판(200)을 포함할 수 있다. 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200) 사이에는 삽입층(3)이 존재한다. 삽입층(3)은 예를 들어 액정 표시 장치의 경우 복수의 액정 분자를 포함하는 액정층일수 있고, 전기 영동 표시 장치의 경우 색깔을 띤 대전 입자를 포함하는 대전 입자층일 수 있다.
도 2(a)를 참조하면, 화소(PX)는 하부 표시판(100)에 위치하고 광 센서(SU)는 상부 표시판(200)에 위치할 수 있다. 이 경우 앞에서 설명한 바와 같이 광 센서(SU)와 화소(PX)의 적어도 일부는 서로 중첩하게 배치될 수도 있다.
도 2(b)를 참조하면, 화소(PX)와 광 센서(SU)가 모두 하부 표시판(100)에 위치할 수도 있다. 이 경우 앞에서 설명한 바와 같이 광 센서(SU)는 이웃하는 화소(PX) 사이에 위치할 수 있다.
도 2(a) 및 도 2(b)에 도시한 실시예의 경우, 백라이트부(700)에서 광이 발생되면 광은 하부 표시판(100), 삽입층(3) 및 상부 표시판(200)을 순차적으로 통과한다. 상부 표시판(200) 위에 손가락 등의 물체가 근접하면 백라이트부(700)로부터 출사된 광은 근접한 물체에서 반사된다. 반사된 광은 광 센서(SU)에 입사되어 감지된다. 광 센서(SU)에서 발생한 감지 신호를 바탕으로 물체의 접촉 유무, 접촉 위치, 형상 및 크기 등에 대한 접촉 정보를 얻을 수 있다.
그러면, 도 3을 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 광 센서의 구체적인 회로 구조에 대해 설명한다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 광 센서의 등가 회로도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 광 센서(SU)는 감지 스위칭 소자(sensing switching element)(Qs), 감지 소자(Qp), 그리고 리셋 스위칭 소자(reset switching element)(Qr)를 포함하며, 감지 축전기(Cs)를 더 포함할 수 있다.
감지 스위칭 소자(Qs)는 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자로서, 그 제어 단자는 주사 신호선(Gi)과 연결되어 있고, 출력 단자는 감지 신호선(ROj)과 연결되어 있으며, 입력 단자는 접점(Na)과 연결되어 있다. 감지 스위칭 소자(Qs)는 주사 신호선(Gi)의 게이트 온 전압(Von)의 인가에 따라 턴온되어 감지 신호선(ROj)의 기준 전압(Vf)을 접점(Na)에 전달하고, 감지 신호를 감지 신호선(ROj)에 전달할 수 있다.
감지 소자(Qp)는 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자로서, 그 제어 단자는 주사 신호선(Gi)의 다음에 위치하는 후단 주사 신호선(next scan signal line)(G(i+1))과 연결되어 있고, 입력 단자는 소스 전압선(source voltage line)(Vs)과 연결되어 있으며, 출력 단자는 접점(Na)과 연결되어 있다.
감지 소자(Qp)의 제어 단자는 후단 주사 신호선(G(i+1))과 연결되어으므로 감지 소자(Qp)는 후단 주사 신호선(G(i+1))에 게이트 온 전압(Von)이 인가되는 1 수평 주기(1 horizontal period, 1H) 동안을 제외한 나머지 시간에는 오프 상태를 유지할 수 있다. 감지 소자(Qp)는 오프 상태에서 감지 영역대의 파장을 가지는 광이 조사되면 광 누설 전류를 생성하는 광전기 물질을 포함할 수 있다. 이러한 광전기 물질은 앞에서 설명한 바와 같이 감지되는 빛의 종류에 따라 비정질 실리콘 게르마늄(a-SiGe), 비정질 게르마늄(a-Ge) 또는 비정질 실리콘(a-Si) 중 적어도 하나로 이루어진 반도체를 포함할 수 있다.
후단 주사 신호선(G(i+1))에 게이트 오프 전압(Voff)이 인가될 때에는 감지 소자(Qp)는 강제적으로 오프될 수 있다.
소스 전압선(Vs)에는 감지 신호선(ROj)에 인가되는 기준 전압(Vf)과 다른 값을 가지는 소스 전압이 인가된다. 예를 들어, 기준 전압(Vf)이 공통 전압을 기준으로 양의 전압일 때, 소스 전압은 공통 전압을 기준으로 음의 전압일 수 있다.
감지 축전기(Cs)의 두 단자는 접점(Na) 및 소스 전압선(Vs)에 각각 연결되어 있다. 감지 축전기(Cs)는 주사 신호선(Gi)의 게이트 신호에 따라 감지 신호선(ROj)의 기준 전압(Vf)으로 충전되거나 감지 소자(Qp)의 광 누설 전류에 따라 방전될 수 있다. 감지 축전기(Cs)는 접점(Na)의 전압을 유지하는 기능을 한다.
리셋 스위칭 소자(Qr)는 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자로서, 그 제어 단자는 후단 주사 신호선(G(i+1))과 연결되어 있고, 입력 단자는 구동 전압선(Vdd)과 연결되어 있으며, 출력 단자는 접점(Na)과 연결되어 있다.
구동 전압선(Vdd)에는 다음 [수학식 1]을 만족하는 구동 전압(Vd)이 인가될 수 있다.
[수학식 1]
Vn=Vd-Rr*(Vd-Vs)/(Rr+Rp)=Vf
상기 [수학식 1]에서 Vn은 접점(Na)의 전압, Vd는 구동 전압선(Vdd)에 인가되는 구동 전압, Vs는 소스 전압선(Vs)에 인가되는 전압, Vf는 감지 신호선(ROj)에 인가되는 기준 전압, Rr은 턴온된 리셋 스위칭 소자(Qr)의 저항, 그리고 Rp는 턴온된 감지 소자(Qp)의 저항이다. 여기서 소스 전압과 소스 전압선은 모두 Vs로 나타내기로 한다.
감지 스위칭 소자(Qs) 및 리셋 스위칭 소자(Qr)는 비정질 또는 다결정 실리콘 등의 반도체를 포함할 수 있다.
그러면, 본 발명의 한 실시예에 따른 광 센서의 감지 동작에 대해 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한다.
주사 구동부(400)가 게이트 온 전압(Von)을 주사 신호선(G1, ···Gi, G(i+1), ···, Gn)에 차례대로 인가한다. 그러면 먼저 주사 신호선(Gi)에 연결된 감지 스위칭 소자(Qs)가 턴온되어 감지 신호선(ROj)의 기준 전압(Vf)이 접점(Na)에 인가된다.
이에 따라 감지 축전기(Cs)는 기준 전압(Vf)과 소스 전압(Vs)의 차이만큼 충전될 수 있다. 이때 감지 스위칭 소자(Qs)가 턴온되는 동안 접점(Na)의 전압에 따른 감지 신호가 감지 신호선(ROj)에 출력될 수 있다. 이에 대해서는 이후에 설명한다.
다음, 후단 주사 신호선(G(i+1))에 게이트 온 전압(Von)이 인가되면, 감지 소자(Qp) 및 리셋 스위칭 소자(Qr)가 동시에 턴온된다. 그러면 접점(Na)의 전압(Vn)은 상기 [수학식 1]에 따라 기준 전압(Vf)의 전압을 유지하고, 턴온된 감지 소자(Qp)는 온 전류를 흘린다. 이때 주사 신호선(Gi)에 게이트 온 전압(Von)을 인가하는 구간과 후단 주사 신호선(G(i+1))에 게이트 온 전압(Von)을 인가하는 구간은 중첩하지 않는다.
이와 같이 후단 주사 신호선(G(i+1))에 게이트 온 전압(Von)이 인가되어 감지 소자(Qp)가 턴온되면 광의 조사가 없음에도 발생할 수 있는 감지 소자(Qp)의 누설 전류를 강제적으로 제거하여 감지 소자(Qp)를 원래 상태로 리셋할 수 있다.
구체적으로, 이전 터치 감지 구간에서 광의 조사를 받아 감지 소자(Qp)가 광 누설 전류를 흘린 경우 광의 조사가 사라졌음에도 불구하고 감지 소자(Qp)가 누설 전류를 지속적으로 흘릴 수 있는데, 이 상태에서 다음 터치 감지 구간으로 진입하면 광의 조사가 없음에도 접점(Na)의 전압에 변화가 생길 수 있다. 따라서 감지 소자(Qp)의 제어 단자에 게이트 온 전압(Von)을 인가하여 감지 소자(Qp)를 강제적으로 턴온함으로써 감지 소자(Qp)의 누설 전류를 제거할 수 있고 원래 상태로 감지 소자(Qp)를 리셋할 수 있다. 그러므로 이후의 터치 감지 구간에서 터치 여부 및 터치 위치 등에 대한 정확한 접촉 정보를 얻을 수 있다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 광 센서의 빛 조사 여부에 따른 누설 전류를 종래 기술과 대비하여 나타낸 그래프이다. 구체적으로, 그래프(G1)는 종래 기술에 따른 감지 소자의 누설 전류를 나타낸 그래프이고, 그래프(G2)는 본 발명의 실시예에 따른 감지 소자(Qp)의 누설 전류를 나타낸 그래프이다.
그래프(G1)를 참조하면, 감지 소자(Qp)에 광이 조사된(ON) 다음에 광이 조사되지 않은 경우(Off1, Off2, Off3, Off4)에도 감지 소자(Qp)의 누설 전류가 0이 되지 않는다. 그러나 본 발명의 실시예에 따른 그래프(G2)를 참조하면, 광 센서(SU)의 감지 소자(Qp)에 광이 조사되어(ON) 광 누설 전류를 흘린 다음 광이 조사되지 않을 때(Off1, Off2, Off3, Off4) 리셋에 의하여 누설 전류가 0이 될 수 있어 정확한 터치 정보를 얻을 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 후단 주사 신호선(G(i+1))에 게이트 오프 전압(Voff)이 인가되면 감지 소자(Qp) 및 리셋 스위칭 소자(Qr)는 오프 상태가 된다. 턴오프된 감지 소자(Qp)는 후단 주사 신호선(Gi)에 다시 게이트 온 전압(Von)이 인가되기 전까지의 터치 감지 구간 동안 광을 감지한다. 즉, 물체의 근접으로 감지 소자(Qp)에 광이 조사되면 감지 소자(Qp)에 광 누설 전류가 생성되어 접점(Na)의 전압이 강하되고 감지 축전기(Cs)는 방전된다. 그러나 감지 소자(Qp)에 광이 조사되지 않으면 감지 축전기(Cs)의 충전 전압은 유지되고 접점(Na)의 전압도 동일하게 유지된다.
이와 같이 전체 주사 신호선(G1, ···Gi, G(i+1), ···, Gn)에 차례대로 게이트 온 전압(Von)이 인가되어 한 프레임이 끝난 후, 다시 주사 신호선(Gi)에 게이트 온 전압(Von)이 인가되면 감지 스위칭 소자(Qs)가 턴온된다. 그러면 터치 감지 구간 동안 터치가 발생하여 감지 축전기(Cs)의 충전 전압에 변화가 생긴 경우, 턴온된 감지 스위칭 소자(Qs)를 통해 기준 전압(Vf)이 감지 축전기(Cs)에 재충전된다. 이러한 재충전 시 감지 신호선(ROj)에 전류가 발생하여 감지 신호가 생성된다. 생성된 감지 신호는 감지 신호 처리부(800)에서 처리된다.
이와 같이 감지 소자(Qp)의 터치 감지 구간의 동작 이전에 감지 소자(Qp) 및 리셋 스위칭 소자(Qr)를 이용하여 감지 소자(Qp)의 지속되는 누설 전류를 제거함으로써 보다 정확한 접촉 정보를 얻을 수 있다.
그러면 도 5 및 도 6을 참조하여, 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치가 포함하는 광 센서의 구체적인 구조에 대해 설명한다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치가 포함하는 광 센서의 배치도이고, 도 6은 도 5에 도시한 광 센서를 포함하는 표시 장치를 VI-VI 선을 따라 자른 단면도이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치는 마주하는 하부 표시판(100) 및 상부 표시판(200), 하부 표시판(100) 및 상부 표시판(200) 사이에 위치하는 삽입층(3), 그리고 하부 표시판(100)의 아래쪽에 위치하는 백라이트부(700)를 포함한다. 도 6에서는 편의상 상하의 위치를 바꾸어 도시하였다. 또한 삽입층(3) 및 백라이트부(700)에 대해서는 앞에서 설명하였으므로 여기에서 그 상세한 설명은 생략한다.
하부 표시판(100)에는 영상을 표시하기 위한 복수의 신호선 및 박막 트랜지스터 등이 형성되어 있을 수 있다.
상부 표시판(200)에 대해 설명하면, 상부 절연 기판(210) 위에 광 차단막(115)이 위치한다.
광 차단막(115)은 섬형으로서, 감지 소자(Qp)가 감지하는 파장대의 광은 투과시키고 나머지 파장대의 광은 차단할 수 있다. 예를 들어 본 발명의 한 실시예에 따른 감지 소자(Qp)가 적외선 감지 소자인 경우 광 차단막(115)은 가시광대 영역의 광은 차단하고 적외선 광은 투과시킬 수 있다. 이때 광 차단막(115)은 비정질 게르마늄(a-Ge) 또는 비정질 게르마늄의 화합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 비정질 게르마늄의 화합물은 비정질 실리콘 게르마늄(a-SiGe)일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 광 차단막(115)이 비정질 실리콘(a-Si)을 비정질 게르마늄(a-Ge)과 함께 포함하면 적외선 투과대 영역을 조절할 수 있다.
광 차단막(115) 또는 상부 절연 기판(210) 위에 상부 게이트선(121u) 및 하부 게이트선(121d)이 위치한다.
상부 게이트선(121u)은 아래로 돌출한 하부 스위칭 게이트 전극(124s)을 포함한다. 하부 게이트선(121d)은 위로 돌출한 하부 감지 게이트 전극(124p) 및 하부 리셋 게이트 전극(124r)을 포함한다. 하부 감지 게이트 전극(124p)은 광 차단막(115)의 일부와 중첩하며 접촉하여 연결되어 있다. 따라서 하부 감지 게이트 전극(124p)에 전압이 인가되면 광 차단막(115)에도 동일한 전압이 인가될 수 있다.
상부 게이트선(121u) 및 하부 게이트선(121d)은 금속 또는 도전체로 만들어질 수 있다.
상부 게이트선(121u) 및 하부 게이트선(121d) 위에는 질화규소(SiNx) 또는 산화규소(SiOx) 등의 절연 물질로 만들어진 게이트 절연막(gate insulating layer)(140)이 위치한다.
게이트 절연막(140) 위에는 수소화 비정질 규소(hydrogenated amorphous silicon, a-Si) 또는 다결정 규소(polysilicon) 등으로 만들어질 수 있는 스위칭 반도체(154s), 감지 반도체(154p), 그리고 리셋 반도체(154r)가 위치한다. 스위칭 반도체(154s)는 하부 스위칭 게이트 전극(124s) 위에 위치하고, 감지 반도체(154p)는 하부 감지 게이트 전극(124p) 위에 위치하고, 리셋 반도체(154r)는 하부 리셋 게이트 전극(124r) 위에 위치한다.
각각의 반도체(154s, 154p, 154r) 위에는 한 쌍의 섬형 저항성 접촉 부재(ohmic contact)(163s, 165s, 163p)가 형성되어 있다. 저항성 접촉 부재(163s, 165s, 163p)는 인 따위의 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어지거나 실리사이드(silicide)로 만들어질 수 있다.
저항성 접촉 부재(163s, 165s, 163p) 및 게이트 절연막(140) 위에는 감지 신호선(177), 구동 전압선(171), 스위칭 소스 전극(173s), 감지 드레인 전극(175p), 감지 소스 전극(173p), 그리고 리셋 드레인 전극(175r)이 위치한다.
감지 신호선(177)은 감지 신호를 전달하며, 상부 게이트선(121u) 및 하부 게이트선(121d)과 교차할 수 있다. 감지 신호선(177)에는 기준 전압(Vf)이 일정하게 인가될 수 있다. 감지 신호선(177)은 스위칭 소스 전극(173s)을 향하여 뻗은 스위칭 드레인 전극(175s)을 포함한다.
구동 전압선(171)은 구동 전압(Vd)을 전달하며 상부 게이트선(121u) 및 하부 게이트선(121d)과 교차할 수 있다. 감지 신호선(177)에는 구동 전압(Vd)이 일정하게 인가될 수 있다. 구동 전압선(171)은 리셋 드레인 전극(175r)을 향하여 뻗은 리셋 소스 전극(173r)을 포함한다.
스위칭 소스 전극(173s)은 하부 스위칭 게이트 전극(124s)을 중심으로 스위칭 드레인 전극(175s)과 마주하며, 감지 드레인 전극(175p)과 연결되어 있다.
감지 드레인 전극(175p)은 하부 감지 게이트 전극(124p)과 적어도 일부분 중첩하고, 확장부(179p)를 포함한다. 감지 드레인 전극(175p)은 리셋 드레인 전극(175r)과 연결되어 있다.
감지 소스 전극(173p)은 하부 감지 게이트 전극(124p)을 중심으로 감지 드레인 전극(175p)과 마주한다.
리셋 드레인 전극(175r)은 하부 리셋 게이트 전극(124r)을 중심으로 리셋 소스 전극(173r)과 마주한다.
감지 신호선(177) 및 구동 전압선(171) 위에는 절연 물질로 만들어질 수 있는 보호막(passivation layer)(180)이 위치한다. 보호막(180)에는 감지 소스 전극(173p)의 일부를 드러내는 접촉 구멍(185c)이 형성되어 있다. 보호막(180)과 게이트 절연막(140)에는 하부 스위칭 게이트 전극(124s)을 드러내는 접촉 구멍(185s), 하부 감지 게이트 전극(124p)을 드러내는 접촉 구멍(185p), 그리고 하부 리셋 게이트 전극(124r)을 드러내는 접촉 구멍(185r)이 형성되어 있다.
보호막(180) 위에는 소스 전압선(197), 상부 스위칭 게이트 전극(126s), 상부 감지 게이트 전극(126p), 그리고 상부 리셋 게이트 전극(126r)이 위치한다.
소스 전압선(197)은 소스 전압(Vs)을 전달하며, 상부 게이트선(121u) 및 하부 게이트선(121d)과 교차할 수 있다. 소스 전압선(197)은 감지 드레인 전극(175p)의 확장부(179p)와 중첩하는 확장부(199)를 포함한다. 소스 전압선(197)의 확장부(199)는 접촉 구멍(185c)을 통해 감지 소스 전극(173p)과 연결되어 있다.
상부 스위칭 게이트 전극(126s)은 하부 스위칭 게이트 전극(124s)과 마주하며, 접촉 구멍(185s)을 통해 하부 스위칭 게이트 전극(124s)과 연결되어 있다.
상부 감지 게이트 전극(126p)은 광 차단막(115)과 마주하며, 접촉 구멍(185p)을 통해 하부 감지 게이트 전극(124p)과 연결되어 있다.
상부 리셋 게이트 전극(126r)은 하부 리셋 게이트 전극(124r)과 마주하며, 접촉 구멍(185r)을 통해 하부 리셋 게이트 전극(124r)과 연결되어 있다.
상부 스위칭 게이트 전극(126s), 상부 감지 게이트 전극(126p), 그리고 상부 리셋 게이트 전극(126r)은 금속 또는 도전체로 만들어질 수 있다.
하부 스위칭 게이트 전극(124s), 상부 스위칭 게이트 전극(126s), 스위칭 소스 전극(173s) 및 스위칭 드레인 전극(175s)은 스위칭 반도체(154s)와 함께 감지 스위칭 박막 트랜지스터(Qs)를 이루고, 하부 감지 게이트 전극(124p), 상부 감지 게이트 전극(126p), 감지 소스 전극(173p) 및 감지 드레인 전극(175p)은 감지 반도체(154p)와 함께 감지 박막 트랜지스터(Qp)를 이루며, 하부 리셋 게이트 전극(124r), 상부 리셋 게이트 전극(126r), 리셋 소스 전극(173r) 및 리셋 드레인 전극(175r)은 리셋 반도체(154r)와 함께 리셋 박막 트랜지스터(Qr)를 이룬다.
또한 소스 전압선(197)의 확장부(199)는 감지 드레인 전극(175p)의 확장부(179p)와 보호막(180)을 사이에 두고 중첩하여 감지 축전기(Cs)를 형성한다.
백라이트부(700)에서 빛을 출사하고 상부 절연 기판(210) 면에 물체가 근접하여 그 물체에 백라이트부(700)로부터의 빛이 반사되면 감지 소자(Qp)가 감지하고자 하는 파장대의 광만이 광 차단막(115)을 투과하여 감지 소자(Qp)가 감지할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 하부 표시판 115: 광 차단막
121u, 121d: 게이트선
124s, 124p, 124r: 하부 게이트 전극
126s, 126p, 126r: 상부 게이트 전극
140: 게이트 절연막 154s, 154p, 154r: 반도체
171: 구동 전압선 173s, 173p, 173r: 소스 전극
175s 175p, 175r: 드레인 전극 177: 감지 신호선
180: 보호막 197: 소스 전압선
200: 상부 표시판 210: 상부 절연 기판
300: 표시판 400: 주사 구동부
700: 백라이트부 800: 감지 신호 처리부
900: 접촉 판단부 Cs: 감지 축전기
Gi, G(i+1): 주사 신호선 Na: 접점
Qp: 감지 소자 Qr: 리셋 스위칭 소자
Qs: 감지 스위칭 소자 ROj: 감지 신호선
SU: 광 센서

Claims (20)

  1. 감지 신호선과 연결되어 있는 출력 단자, 제1 게이트선과 연결되어 있는 제어 단자, 그리고 제1 접점과 연결되어 있는 입력 단자를 포함하는 감지 스위칭 소자,
    상기 제1 접점과 연결되어 있는 출력 단자, 상기 제1 게이트선의 후단에 위치하는 제2 게이트선과 연결되어 있는 제어 단자, 그리고 소스 전압을 전달하는 소스 전압선과 연결되어 있는 입력 단자를 포함하며 빛을 감지하는 감지 소자, 그리고
    상기 제1 접점과 연결되어 있는 출력 단자, 상기 감지 소자의 상기 제어 단자가 연결된 동일한 상기 제2 게이트선과 연결되어 있는 제어 단자, 그리고 구동 전압을 전달하는 구동 전압선과 연결되어 있는 입력 단자를 포함하는 리셋 스위칭 소자
    를 포함하는 광 센서.
  2. 제1항에서,
    Vn은 상기 제1 접점의 전압, Vd는 상기 구동 전압, Vs는 상기 소스 전압, Vf는 상기 감지 신호선에 인가되는 기준 전압, Rr은 턴온된 상기 리셋 스위칭 소자의 저항, 그리고 Rp는 턴온된 상기 감지 소자의 저항일 때,
    Vn=Vd-Rr*(Vd-Vs)/(Rr+Rp)=Vf
    을 만족하는 광 센서.
  3. 제2항에서,
    상기 감지 소자는 상기 제1 게이트선 및 상기 제2 게이트선에 게이트 오프 전압이 인가되는 동안 빛을 감지하고,
    상기 감지 소자가 빛을 감지한 후 상기 제1 게이트선에 게이트 온 전압이 인가될 때 상기 제1 접점의 전압에 따라 상기 감지 신호선에 감지 신호를 출력하는
    광 센서.
  4. 제3항에서,
    상기 감지 소자는 상기 제2 게이트선에 게이트 온 전압이 인가될 때 턴온되는 광 센서.
  5. 제4항에서,
    상기 감지 소자의 제어 단자는
    절연 기판 위에 위치하는 광 차단막,
    상기 광 차단막과 연결되어 있는 하부 게이트 전극, 그리고
    상기 감지 소자의 출력 단자 및 입력 단자를 사이에 두고 상기 하부 게이트 전극과 마주하는 상부 게이트 전극
    을 포함하는 광 센서.
  6. 제5항에서,
    상기 광 차단막은 상기 감지 소자가 감지하는 광의 파장대 영역의 빛을 투과시키고 이외의 파장대 영역의 빛은 차단하는 광 센서.
  7. 제6항에서,
    상기 소스 전압선은 상기 상부 게이트 전극과 동일한 층에 위치하고,
    상기 감지 신호선과 상기 구동 전압선은 동일한 층에 위치하는
    광 센서.
  8. 제1항에서,
    상기 감지 소자의 제어 단자는
    절연 기판 위에 위치하는 광 차단막,
    상기 광 차단막과 연결되어 있는 하부 게이트 전극, 그리고
    상기 감지 소자의 출력 단자 및 입력 단자를 사이에 두고 상기 하부 게이트 전극과 마주하는 상부 게이트 전극
    을 포함하는 광 센서.
  9. 제8항에서,
    상기 광 차단막은 상기 감지 소자가 감지하는 광의 파장대 영역의 빛을 투과시키고 이외의 파장대 영역의 빛은 차단하는 광 센서.
  10. 광을 감지하여 감지 신호를 출력하는 광 센서를 포함하고,
    상기 광 센서는
    감지 신호선과 연결되어 있는 출력 단자, 제1 게이트선과 연결되어 있는 제어 단자, 그리고 제1 접점과 연결되어 있는 입력 단자를 포함하는 감지 스위칭 소자,
    상기 제1 접점과 연결되어 있는 감지 축전기,
    상기 제1 접점과 연결되어 있는 출력 단자, 상기 제1 게이트선의 후단에 위치하는 제2 게이트선과 연결되어 있는 제어 단자, 그리고 소스 전압을 전달하는 소스 전압선과 연결되어 있는 입력 단자를 포함하며 빛을 감지하는 감지 소자, 그리고
    상기 제1 접점과 연결되어 있는 출력 단자, 상기 감지 소자의 상기 제어 단자가 연결된 동일한 상기 제2 게이트선과 연결되어 있는 제어 단자, 그리고 구동 전압을 전달하는 구동 전압선과 연결되어 있는 입력 단자를 포함하는 리셋 스위칭 소자
    를 포함하는 표시 장치.
  11. 제10항에서,
    Vn은 상기 제1 접점의 전압, Vd는 상기 구동 전압, Vs는 상기 소스 전압, Vf는 상기 감지 신호선에 인가되는 기준 전압, Rr은 턴온된 상기 리셋 스위칭 소자의 저항, 그리고 Rp는 턴온된 상기 감지 소자의 저항일 때,
    Vn=Vd-Rr*(Vd-Vs)/(Rr+Rp)=Vf
    을 만족하는 표시 장치.
  12. 제11항에서,
    상기 감지 소자는 상기 제1 게이트선 및 상기 제2 게이트선에 게이트 오프 전압이 인가되는 동안 빛을 감지하고,
    상기 감지 소자가 빛을 감지한 후 상기 제1 게이트선에 게이트 온 전압이 인가될 때 상기 제1 접점의 전압에 따라 상기 감지 신호선에 감지 신호를 출력하는
    표시 장치.
  13. 제12항에서,
    상기 감지 소자는 상기 제2 게이트선에 게이트 온 전압이 인가될 때 턴온되는 표시 장치.
  14. 제13항에서,
    상기 감지 소자의 제어 단자는
    절연 기판 위에 위치하는 광 차단막,
    상기 광 차단막과 연결되어 있는 하부 게이트 전극, 그리고
    상기 감지 소자의 출력 단자 및 입력 단자를 사이에 두고 상기 하부 게이트 전극과 마주하는 상부 게이트 전극
    을 포함하는 표시 장치.
  15. 제14항에서,
    상기 광 차단막은 상기 감지 소자가 감지하는 광의 파장대 영역의 빛을 투과시키고 이외의 파장대 영역의 빛은 차단하는 표시 장치.
  16. 제15항에서,
    상기 소스 전압선은 상기 상부 게이트 전극과 동일한 층에 위치하고,
    상기 감지 신호선과 상기 구동 전압선은 동일한 층에 위치하는
    표시 장치.
  17. 감지 신호선 및 제1 접점과 연결되어 있는 감지 스위칭 소자, 상기 제1 접점 및 소스 전압선과 연결되어 있는 감지 소자, 그리고 상기 제1 접점과 및 구동 전압선과 연결되어 있는 리셋 스위칭 소자를 포함하는 표시 장치에서,
    상기 감지 스위칭 소자의 제어 단자에 게이트 오프 전압을 인가하고상기 감지 소자의 제어 단자 및 상기 리셋 스위칭 소자의 제어 단자에 동시에 게이트 온 전압을 인가하는 단계, 그리고
    상기 감지 소자의 제어 단자 및 상기 리셋 스위칭 소자의 제어 단자에 동시에 게이트 오프 전압을 인가하여 상기 감지 소자가 빛을 감지하는 단계
    를 포함하는 표시 장치의 구동 방법.
  18. 제17항에서,
    Vn은 상기 제1 접점의 전압, Vd는 상기 구동 전압, Vs는 상기 소스 전압, Vf는 상기 감지 신호선에 인가되는 기준 전압, Rr은 턴온된 상기 리셋 스위칭 소자의 저항, 그리고 Rp는 턴온된 상기 감지 소자의 저항일 때,
    Vn=Vd-Rr*(Vd-Vs)/(Rr+Rp)=Vf
    을 만족하는 표시 장치의 구동 방법.
  19. 제18항에서,
    상기 감지 소자가 빛을 감지한 후 상기 감지 스위칭 소자의 제어 단자에 게이트 온 전압이 인가될 때 상기 제1 접점의 전압에 따라 상기 감지 신호선에 감지 신호를 출력하는 단계를 더 포함하는 표시 장치의 구동 방법.
  20. 제17항에서,
    상기 감지 소자가 빛을 감지한 후 상기 감지 스위칭 소자의 제어 단자에 게이트 온 전압이 인가될 때 상기 제1 접점의 전압에 따라 상기 감지 신호선에 감지 신호를 출력하는 단계를 더 포함하는 표시 장치의 구동 방법.
KR1020120030158A 2012-03-23 2012-03-23 광 센서, 이를 포함하는 표시 장치 및 그 구동 방법 KR101931676B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120030158A KR101931676B1 (ko) 2012-03-23 2012-03-23 광 센서, 이를 포함하는 표시 장치 및 그 구동 방법
US13/540,677 US9142704B2 (en) 2012-03-23 2012-07-03 Photosensor, display device including the same, and driving method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120030158A KR101931676B1 (ko) 2012-03-23 2012-03-23 광 센서, 이를 포함하는 표시 장치 및 그 구동 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130107950A KR20130107950A (ko) 2013-10-02
KR101931676B1 true KR101931676B1 (ko) 2018-12-24

Family

ID=49211307

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120030158A KR101931676B1 (ko) 2012-03-23 2012-03-23 광 센서, 이를 포함하는 표시 장치 및 그 구동 방법

Country Status (2)

Country Link
US (1) US9142704B2 (ko)
KR (1) KR101931676B1 (ko)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102043165B1 (ko) * 2013-01-30 2019-11-12 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치
CN103680410B (zh) * 2013-12-23 2016-01-06 京东方科技集团股份有限公司 基于amoled的触控显示驱动方法
KR102536252B1 (ko) * 2016-03-25 2023-05-25 삼성디스플레이 주식회사 표시장치 및 표시장치 제조방법
CN105807521A (zh) * 2016-05-24 2016-07-27 京东方科技集团股份有限公司 一种阵列基板、显示面板和显示装置
TWI595396B (zh) * 2016-11-18 2017-08-11 友達光電股份有限公司 觸控方法
KR102649567B1 (ko) * 2017-01-16 2024-03-21 삼성디스플레이 주식회사 광 센서 회로, 광 센서 화소 및 이를 포함하는 표시 장치

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090101900A1 (en) * 2007-10-18 2009-04-23 Kai-Lan Chuang Optical Sensor with Photo TFT
US20100039406A1 (en) * 2008-05-22 2010-02-18 Samsung Electronics Co., Ltd. Touch sensor, liquid crystal display panel having the same and driving method for the same

Family Cites Families (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7844914B2 (en) 2004-07-30 2010-11-30 Apple Inc. Activating virtual keys of a touch-screen virtual keyboard
JP3959454B2 (ja) * 2001-10-22 2007-08-15 シャープ株式会社 入力装置および入出力装置
US9024884B2 (en) 2003-09-02 2015-05-05 Apple Inc. Touch-sensitive electronic apparatus for media applications, and methods therefor
KR101152117B1 (ko) * 2004-01-02 2012-06-15 삼성전자주식회사 표시 장치 및 그 구동 방법
US7859494B2 (en) * 2004-01-02 2010-12-28 Samsung Electronics Co., Ltd. Display device and driving method thereof
JP4763248B2 (ja) 2004-04-07 2011-08-31 株式会社 日立ディスプレイズ 画像表示装置
KR101217166B1 (ko) * 2006-01-19 2012-12-31 삼성디스플레이 주식회사 어레이 기판, 이를 갖는 표시패널 및 표시장치
US7940250B2 (en) 2006-09-06 2011-05-10 Apple Inc. Web-clip widgets on a portable multifunction device
US7941760B2 (en) 2006-09-06 2011-05-10 Apple Inc. Soft keyboard display for a portable multifunction device
US7864163B2 (en) 2006-09-06 2011-01-04 Apple Inc. Portable electronic device, method, and graphical user interface for displaying structured electronic documents
US7934156B2 (en) 2006-09-06 2011-04-26 Apple Inc. Deletion gestures on a portable multifunction device
US7956849B2 (en) 2006-09-06 2011-06-07 Apple Inc. Video manager for portable multifunction device
US7856605B2 (en) 2006-10-26 2010-12-21 Apple Inc. Method, system, and graphical user interface for positioning an insertion marker in a touch screen display
US7889184B2 (en) 2007-01-05 2011-02-15 Apple Inc. Method, system and graphical user interface for displaying hyperlink information
US7889185B2 (en) 2007-01-05 2011-02-15 Apple Inc. Method, system, and graphical user interface for activating hyperlinks
US7890778B2 (en) 2007-01-06 2011-02-15 Apple Inc. Power-off methods for portable electronic devices
US7966578B2 (en) 2007-01-07 2011-06-21 Apple Inc. Portable multifunction device, method, and graphical user interface for translating displayed content
US7978176B2 (en) 2007-01-07 2011-07-12 Apple Inc. Portrait-landscape rotation heuristics for a portable multifunction device
US7975242B2 (en) 2007-01-07 2011-07-05 Apple Inc. Portable multifunction device, method, and graphical user interface for conference calling
US7978182B2 (en) 2007-01-07 2011-07-12 Apple Inc. Screen rotation gestures on a portable multifunction device
US7667177B2 (en) 2007-07-19 2010-02-23 Tpo Displays Corp. Reading circuit, display panel and electronic system utilizing the same
JP5239317B2 (ja) 2007-11-30 2013-07-17 セイコーエプソン株式会社 液晶装置及び電子機器
US8610671B2 (en) 2007-12-27 2013-12-17 Apple Inc. Insertion marker placement on touch sensitive display
US8451233B2 (en) 2008-02-13 2013-05-28 Himax Technologies Limited Sensor pixel and touch panel thereof
US8909297B2 (en) 2008-03-04 2014-12-09 Mike Matas Access management
US8650507B2 (en) 2008-03-04 2014-02-11 Apple Inc. Selecting of text using gestures
JP5175136B2 (ja) 2008-05-22 2013-04-03 株式会社ジャパンディスプレイウェスト 電気光学装置及び電子機器
US9335868B2 (en) 2008-07-31 2016-05-10 Apple Inc. Capacitive sensor behind black mask
JP5202395B2 (ja) 2009-03-09 2013-06-05 株式会社半導体エネルギー研究所 タッチパネル、電子機器
TWI407187B (zh) * 2009-07-14 2013-09-01 Au Optronics Corp 具感應機制之液晶顯示裝置與其感應定位方法
KR101641618B1 (ko) 2009-08-05 2016-07-22 삼성디스플레이 주식회사 가시광 차단 부재, 가시광 차단 부재를 포함하는 적외선 센서 및 적외선 센서를 포함하는 액정 표시 장치
US8624875B2 (en) 2009-08-24 2014-01-07 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for driving touch panel
KR101610846B1 (ko) * 2009-09-08 2016-04-11 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치 및 그 제조 방법
US8599238B2 (en) 2009-10-16 2013-12-03 Apple Inc. Facial pose improvement with perspective distortion correction
KR20120116403A (ko) 2009-11-06 2012-10-22 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 터치 패널 및 터치 패널의 구동 방법
KR101535308B1 (ko) 2009-12-31 2015-07-08 하이디스 테크놀로지 주식회사 터치스크린 기능을 갖는 일체형 액정표시장치 및 이 장치에서 수행되는 외부 조도량 검출방법
KR101829777B1 (ko) * 2011-03-09 2018-02-20 삼성디스플레이 주식회사 광 감지 센서
TWI441061B (zh) * 2011-05-18 2014-06-11 Au Optronics Corp 適用於光學式觸控顯示面板的光感測裝置及其應用
KR101782585B1 (ko) * 2011-08-03 2017-09-28 삼성디스플레이 주식회사 광 감지 패널 및 이를 갖는 표시장치

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090101900A1 (en) * 2007-10-18 2009-04-23 Kai-Lan Chuang Optical Sensor with Photo TFT
US20100039406A1 (en) * 2008-05-22 2010-02-18 Samsung Electronics Co., Ltd. Touch sensor, liquid crystal display panel having the same and driving method for the same

Also Published As

Publication number Publication date
KR20130107950A (ko) 2013-10-02
US20130249817A1 (en) 2013-09-26
US9142704B2 (en) 2015-09-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101931676B1 (ko) 광 센서, 이를 포함하는 표시 장치 및 그 구동 방법
KR101799523B1 (ko) 리모트 센싱과 터치 센싱이 가능한 광터치 스크린 장치
EP3482283B1 (en) Array substrate, display panel and display apparatus comprising the array substrate, and driving method thereof
CN102822981B (zh) 电路基板和显示装置
KR20130028581A (ko) 광센싱 장치 및 그 구동 방법, 광센싱 장치를 포함하는 광터치 스크린 장치
KR101643376B1 (ko) 광센서를 이용한 리모트 터치 패널 및 이를 구비하는 리모트 터치 스크린 장치
TWI402724B (zh) 光電轉換裝置及備有此種光電轉換裝置之顯示板
US20110096021A1 (en) Liquid crystal display device
KR101906968B1 (ko) 이종 센싱 터치스크린 장치 및 그 구동 방법
KR102221842B1 (ko) 센서 기판, 이의 제조 방법 및 이를 갖는 표시장치
KR20160057285A (ko) 이미지 스캔 가능한 표시 장치
JP2008305154A (ja) 表示装置
JP2008096523A (ja) 表示装置
TW200941087A (en) Display device
KR20180062492A (ko) 터치표시장치, 표시패널 및 일체형 스위치 소자
KR102056905B1 (ko) 광센싱 장치 및 그 구동 방법, 광센싱 장치를 포함하는 광터치 스크린 장치
KR20120083143A (ko) 표시패널
KR20090067047A (ko) 표시 장치
US20160306499A1 (en) Light touch panel, light touch display screen and light touch display device
KR101587541B1 (ko) 정보인식 표시장치
KR101829777B1 (ko) 광 감지 센서
KR101899482B1 (ko) 광센싱 회로, 상기 광센싱 회로의 제조 방법 및 상기 광센싱 회로를 포함하는 광터치 패널
US20130207914A1 (en) Liquid crystal display device with touch panel
KR101940759B1 (ko) 터치 스크린의 구동 방법 및 터치 스크린을 구비한 액정표시장치
US8928054B2 (en) Touch substrate and method of manufacturing the same

Legal Events

Date Code Title Description
N231 Notification of change of applicant
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant