KR20110110027A

KR20110110027A - 광센서 장치, 표시장치 및 광센서 장치의 구동 방법

Info

Publication number: KR20110110027A
Application number: KR1020110029053A
Authority: KR
Inventors: 다쿠미 야마모토
Original assignee: 가시오게산키 가부시키가이샤
Priority date: 2010-03-31
Filing date: 2011-03-30
Publication date: 2011-10-06
Also published as: KR101346456B1; CN102207797B; US20110242075A1; US8368677B2; CN102207797A

Abstract

광센서 장치는 2차원 배열된 복수의 광센서부와, 각 행에 배치된 광센서부를 선택 상태로 설정하는 스캔 드라이버와, 선택 상태로 설정된 각 광센서부의 입사광의 조도에 따른 전압 신호를 획득하는 검출용 드라이버를 구비하고 있다.
각 광센서부는 차광된 광전 변환부를 갖는 복수의 제 1 광센서와, 외부로부터 가해지는 외력에 따라 조도가 변화하는 광전 변환부를 갖는 복수의 제 2 광센서를 포함하고 있다.
검출용 드라이버는 복수의 광센서의 각 제 1 광센서 및 각 제 2 박막 트랜지스터의 각 전극의 전압을 등전압으로 유지하여, 조도에 따라 각 제 2 광센서에 흐르는 전류에 따른 복수의 전압 신호를 병행해서 획득한다.

Description

광센서 장치, 표시장치 및 광센서 장치의 구동 방법{OPTICAL SENSOR DEVICE, DISPLAY APPARATUS, AND METHOD FOR DRIVING OPTICAL SENSOR DEVICE}

본원은 2010년 3월 31일에 신청된 일본국 특허출원번호 2010-083740호, 2010년 3월 31일자로 신청된 일본국 특허출원번호 2010-083743호 및, 2010년 11월 29일에 신청된 일본국 특허출원번호 2010-265380호에 의거하여 그 우선권을 주장하고, 그 모든 내용은 여기에 참조에 의해 도입되어 있다.

본 발명은 광센서 장치, 표시장치 및 광센서 장치의 구동 방법에 관한 것으로서, 특히 표시장치에 내장되는 터치 패널과 같은 2차원 센서에 바람직한 광센서 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.

박막 트랜지스터(TFT)에 의해 형성되는 광센서(박막 트랜지스터형 광센서)는 게이트에 소정의 전위(통상은 부의 전위)를 인가한 상태에 있어서, 해당 광센서에의 광입사에 의해서 생기는 광전류 신호를 검출한다. 광전류는 TFT의 드레인-소스 사이에 흐르는 전류이다. 이하, 드레인 전류라 한다. 근래에는 이러한 광센서를 표시장치의 표시 패널내에 조립하는 것에 의해서 구성되는 광검출 방식의 터치 센서에 대한 제안이 각종 이루어지고 있다.

여기서, 특히 아몰퍼스 실리콘을 이용한 TFT(a-Si TFT)는 경시(시간경과) 변화나 온도 변화에 따라 그 전기적 특성이 변화하는 것이 알려져 있다. 이러한 경시 변화나 온도 변화가 생기면, TFT에의 입사광의 조도는 변화하고 있지 않아도, TFT로부터 출력되는 드레인 전류는 경시 변화나 온도 변화의 전후에서 다른 것으로 된다. 이러한 TFT로부터의 드레인 전류의 변화는 광검출에 악영향을 준다. 이 때문에, 이러한 TFT를 터치 센서에 이용한 경우에는 터치 위치의 오검출을 일으키거나 검출 감도가 변화하여, 안정된 동작을 할 수 없게 될 가능성이 있다.

일본국 특허공개공보 제2009-87961에는 TFT에 경시 열화나 온도 변화가 생겼다고 해도, 열화나 온도 변화에 의한 드레인 전류의 변화를 억제할 수 있는 광센서의 구성에 대해 기재되어 있다. 상기 문헌에서는 1개의 광센서에 대응한 구성이 기재되어 있다.

그러나, 광센서를 터치 패널 등의 2차원 센서로서 이용하는 경우에는 복수의 광센서를 2차원형상으로 배치할 필요가 있다.

이와 같이 광센서를 2차원형상으로 배치하는 경우에 있어서, 광센서로서 상기 문헌에 기재되어 있는 바와 같은 구성을 적용한 경우에, 양호한 검출 감도가 얻어지도록 복수의 광센서를 배치한 경우에는 광센서에 접속되는 배선을 위한 영역이 증가하여, 표시 패널의 표시 품위가 열화된다. 또, 표시 품위를 해치지 않도록 복수의 광센서나 광센서에 접속되는 배선을 배치한 경우에는 충분한 수의 광센서를 배치할 수 없어, 양호한 검출 감도가 얻어지지 않는다. 이와 같이, 표시 품위를 해치지 않고, 광센서에 의한 양호한 검출 감도가 얻어지도록 하는 것은 곤란하다.

본 발명은 기판상에 2차원 배열되어 설치된 복수의 광센서를 구비하는 광센서 장치에 있어서, 광센서의 검출 감도에 대한 광센서의 경시 열화나 온도 변화에 의한 영향을 억제할 수 있는 광센서 장치 및 그 구동 방법을 제공할 수 있는 이점을 갖는다. 또, 본 발명은 기판상에 2차원 배열되어 설치되고, 복수의 표시 화소와 복수의 광센서를 구비하는 표시장치에 있어서, 표시 품위를 해치지 않고, 광센서에 의한 양호한 검출 감도를 얻을 수 있는 표시장치를 제공할 수 있는 이점을 갖는다.

상기 이점을 얻기 위한 본 발명의 제 1 양태의 광센서 장치는 제 1 기판과, 상기 제 1 기판의 표면에 2차원 배열되어 설치된 복수의 광센서부와, 각 행에 배치된 상기 광센서부를 선택상태로 설정하는 스캔 드라이버와, 상기 선택 상태로 설정된 상기 각 광센서부의 입사광의 조도에 따른 검출 신호를 획득하는 검출용 드라이버를 구비하고, 상기 각 광센서부는 차광된 제 1 광전 전환부를 갖는 제 1 광센서와, 외부로부터 가해지는 외력에 따라 상기 조도가 변화하는 제 2 광전 변환부를 갖는 제 2 광센서를 구비하고, 상기 검출용 드라이버는 상기 선택 상태로 설정된 상기 각 제 1 광센서 및 상기 각 제 2 광센서의 각 전극의 전압을 등전압으로 유지하여, 상기 조도에 따라, 상기 선택 상태로 설정된 상기 각 제 2 광센서에 흐르는 전류에 따른 복수의 전압 신호를 상기 검출 신호로서 병행하여 획득한다.

상기 이점을 얻기 위한 본 발명의 제 2 양태의 표시장치는 기판과, 상기 기판의 표면에 2차원 배열되어 설치된 각각이 광학 소자를 갖는 복수의 표시 화소와, 상기 기판의 표면에 2차원 배열되어 설치된 복수의 광센서부와, 각 행에 배치된 상기 각 광센서부를 선택 상태로 설정하는 스캔 드라이버와, 상기 선택 상태로 설정된 상기 각 광센서부의 입사광의 조도에 따른 검출 신호를 획득하는 검출용 드라이버를 구비하고, 상기 각 광센서부는 차광된 제 1 광전 변환부를 구비하는 제 1 광센서와, 외부로부터 가해지는 외력에 따라 상기 조도가 변화하는 제 2 광전 변환부를 갖는 제 2 광센서를 구비하고, 상기 검출용 드라이버는 상기 선택 상태로 설정된 상기 제 1 광센서 및 상기 제 2 광센서의 각 전극의 전압을 등전압으로 유지하여, 상기 조도에 따라, 상기 선택 상태로 설정된 상기 각 제 2 광센서에 흐르는 전류에 따른 복수의 전압 신호를 상기 검출 신호로서 병행하여 획득한다.

상기 이점을 얻기 위한 본 발명의 제 3 양태의 표시장치는 기판과, 상기 기판의 표면에 2차원 배열되어 설치된 각각이 광학 소자를 갖는 복수의 표시 화소와, 상기 기판의 표면에 2차원 배열되어 설치된 복수의 광센서부를 구비하고, 상기 각 광센서부는 차광된 제 1 반도체층을 구비하는 제 1 광센서와, 외부로부터 가해지는 외력에 따라 상기 조도가 변화하는 제 2 반도체층을 갖는 제 2 광센서를 구비하고, 상기 각 표시 화소는 행방향으로 배치된 서로 다른 색의 소정 수의 서브 화소를 구비하고, 상기 제 1 광센서 및 상기 제 2 광센서는 각각, 행방향으로 배치된 상기 표시 화소의 사이의 영역에 설치되어 있다.

상기 이점을 얻기 위한 본 발명의 제 4 양태의 광센서 장치의 구동 방법은 상기 광센서 장치는 2차원 배열된 복수의 광센서부를 갖고, 상기 각 광센서부는 차광된 제 1 광전 변환부를 구비하는 제 1 광센서와, 외부로부터 가해지는 외력에 따라 입사광의 조도가 변화하는 제 2 광전 변환부를 구비하는 제 2 광센서를 구비하고, 상기 구동 방법은, 상기 각 행에 배치된 상기 제 1 광센서 및 상기 제 2 광센서를 선택 상태로 설정하는 것과, 상기 선택 상태로 설정된 상기 제 1 광센서 및 상기 제 2 광센서의 각 전극의 전압을 등전압으로 유지한 상태에서, 상기 조도에 따라 상기 제 2 광센서에 흐르는 전류에 따른 복수의 전압 신호를 병행하여 획득하는 것을 구비한다.

본 발명의 그 밖의 이점은 하기에 기술되지만, 그 일부는 설명으로부터 명백하게 되고, 또 그 일부는 발명의 실시에 의해서 명백하게 될 것이다. 본 발명의 이점은 하기에 명시된 기구 및 조합에 의해서, 실현되고 또한 획득될 수 있다.

본 명세서에 포함되고, 그 일부를 형성하고 있는 첨부의 도면은 본 발명의 몇 개의 형태를 나타내고, 도면과 함께 상기의 일반적인 설명 및 실시형태의 상세한 설명으로, 본 발명의 원리를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 광센서 장치를 구비하는 표시 패널의 단면 구조의 일예를 나타내는 도면.　
도 2는 표시 패널에 설치되는 TFT 센서 T0의 구성을 나타내는 도면.　
도 3의 (a)는 표시 패널에 설치되는 TFT 센서 T1의 구성을 나타내는 도면으로서, 표시 패널(10)에 손가락 등이 접촉해 있지 않은 상태를 나타내고 있는 도면.
도 3의 (b)는 표시 패널에 설치되는 TFT 센서 T1의 구성을 나타내는 도면으로서, 표시 패널(10)에 손가락 등이 접촉하고 있는 상태를 나타내고 있는 도면.
도 4는 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 광센서 장치를 구비하는 표시 패널의 정면도.　
도 5는 제 1 실시형태에 있어서의 표시 에리어의 에리어 분할의 개요를 나타낸 도면.　
도 6은 도 5의 A부분의 하나의 분할 에리어(11)의 일부의 상세한 회로 구성을 나타내는 도면.　
도 7은 센서 드라이버의 회로 구성의 일예를 나타내는 회로도.　
도 8은 a-Si TFT의 광-전류 특성을 나타내는 도면.　
도 9는 차광벽의 변형예를 나타내는 도면.　
도 10은 제 1 실시형태에 관한 센서 드라이버의 변형예를 나타내는 회로도.
도 11은 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 광센서 장치를 구비하는 표시 패널이 유기 EL 표시장치를 구성하는 것인 경우의 표시 패널의 단면 구조를 나타내는 도면.　
도 12는 도 11에 나타낸 표시 패널의 하나의 분할 에리어의 일부의 상세한 회로 구성을 나타내는 도면.　
도 13은 제 2 실시형태에 관한 광센서 장치를 구비하는 표시 패널의 일예를 나타내는 정면도.　
도 14는 제 2 실시형태에 있어서의 게이트 라인, 센서 게이트 라인, 용량 라인의 레이아웃에 대해 나타낸 도면.　
도 15는 제 2 실시형태에 있어서의 표시 패널의 컬러 필터 기판에 차광막이 형성된 상태를 나타내는 정면도.
도 16은 도 13에 나타낸 표시 패널의 도 5의 A부분에 대응하는 하나의 분할 에리어(11)의 일부의 상세한 회로 구성을 나타내는 도면.
도 17은 제 3 실시형태에 관한 광센서 장치를 구비하는 표시 패널의 일예를 나타내는 정면도.　
도 18은 제 3 실시형태에 있어서의 게이트 라인, 센서 게이트 라인, 용량 라인의 레이아웃에 대해 나타낸 도면.　
도 19는 제 4 실시형태에 관한 광센서 장치를 구비하는 표시 패널의 일예를 나타내는 정면도.　
도 20은 제 5 실시형태에 있어서의 표시 에리어의 에리어 분할의 개요를 나타낸 도면.　
도 21은 도 20의 A′부분의 상세한 회로 구성을 나타내는 도면.　
도 22는 제 5 실시형태에 있어서의 센서 드라이버의 회로 구성을 나타내는 회로도.　
도 23의 (a)는 제 5 실시형태의 센서 드라이버에 의해, 하나의 센서쌍에 대해 구성되는 구동 회로의 등가 회로도.
도 23의 (b)는 전류원이 전류 토출형인 경우에, 제 5 실시형태의 센서 드라이버에 의해, 하나의 센서쌍에 대해 구성되는 구동 회로의 등가 회로도.
도 24는 제 5 실시형태에 있어서, 센서 TFT가 p채널 TFT인 경우의 도 20의 A′부분에 대응하는 하나의 분할 에리어(11)의 일부의 상세한 회로 구성을 나타내는 도면.
도 25는 제 5 실시형태에 있어서, 센서 TFT가 p채널 TFT인 경우에 대응한 센서 드라이버의 구성의 일예를 나타내는 회로도.　
도 26의 (a)는 센서 TFT가 p채널 TFT인 경우에, 제 5 실시형태의 센서 드라이버에 의해, 하나의 센서쌍에 대해 구성되는 구동 회로의 등가 회로도.
도 26의 (b)는 센서 TFT가 p채널 TFT이며, 전류원 CS가 전류 토출형인 경우에, 제 5 실시형태의 센서 드라이버에 의해, 하나의 센서쌍에 대해 구성되는 구동 회로의 등가 회로도.　

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다.　

＜제 1 실시형태＞

우선, 본 발명의 제 1 실시형태에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 광센서 장치를 구비하는 표시 패널(10)의 단면 구조의 일예를 나타내는 도면이다.

도 2는 표시 패널(10)에 설치되는 TFT 센서 T0의 구성을 나타내는 도면이다.

도 3의 (a), (b)는 표시 패널(10)에 설치되는 TFT 센서 T1의 구성을 나타내는 도면이다. 도 3의 (a)는 표시 패널(10)에 손가락 등이 접촉해 있지 않은 상태를 나타내고, 도 3의 (b)는 표시 패널(10)에 손가락 등이 접촉하고 있는 상태를 나타내고 있다.

도 4는 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 광센서 장치를 구비하는 표시 패널의 정면도이다.

도 1은 표시 패널(10)을 도 4에 나타내는 Ⅰ-Ⅰ방향에서 절단하여 본 단면도를 나타내고 있다.

도 1에 나타내는 표시 패널(10)은 복수의 박막 트랜지스터형 광센서부를 내장하여 액정표시장치를 구성하고 있다.

본 실시형태에 있어서의 표시 패널(10)은 TFT 기판(제 1 기판)(101)과, 컬러 필터 기판(제 2 기판)(102)을 갖는다. TFT 기판(101)과 컬러 필터 기판(102)의 사이에 액정(103)이 봉입되어 있다.

또한, TFT 기판(101)의 하면측에는 광원으로서의 백 라이트(104)가 설치되어 있고, TFT 기판(101)의 배면으로부터, 예를 들면 백색광의 조사가 가능하도록 구성되어 있다.

또, 시야측으로 되는 컬러 필터 기판(102)의 상면측과, TFT 기판(101)의 백 라이트(104)측의 하면측에, 편광 방향이 서로 직교하는 편광판(131, 132)이 설치되어 있다.

제 1 기판으로서의 TFT 기판(101)은 유리 기판 등의 투명성을 갖는 기판으로 구성되어 있다. TFT 기판(101)의 상면에는 액정표시장치를 구성하기 위한 복수의 화소 TFT-T2, 복수의 게이트 라인(주사선)(111), 복수의 드레인 라인(신호선)(112)이 설치되어 있다. 또, TFT 기판(101)의 상면에는 본 실시형태에 있어서의 광센서 장치를 구성하는 복수의 박막 트랜지스터형 광센서가 설치되어 있다. 각 박막 트랜지스터형 광센서부는 한쌍의 TFT 센서 T0와 TFT 센서 T1을 갖는다.

그리고, TFT 기판(101)의 상면에는 복수의 TFT 센서 T0, T1이 2차원 배열되고, 복수의 센서 게이트 라인(121), 복수의 센서 드레인 라인(제 1 센서 제 1 신호 라인, 제 2 센서 제 1 신호 라인)(122), 및 복수의 센서 소스 라인(제 1 센서 제 2 신호 라인, 제 2 센서 제 2 신호 라인)(123)이 설치되어 있다.

Ⅰ-Ⅰ단면에서 보면, 도 1에 있어서 화소 TFT-T2는 보이지 않고, 드레인 라인(112)만이 보이고 있다.

각 드레인 라인(112)은 T2의 드레인 전극에 접속되어 있다. 그러나, 드레인 라인(112)은 실질적으로 화소 TFT-T2의 드레인 전극도 이루고 있다. 따라서, 이하에 있어서는 드레인 라인(112)을 화소 TFT-T2의 드레인 전극이라고도 한다.

또, 도 4에 나타내는 바와 같이 각 게이트 라인(111)은 T2의 게이트 전극에 접속되고 있다.그러나, 게이트 라인(111)은 실질적으로 화소 TFT-T2의 게이트 전극도 이루고 있다. 따라서, 이하에 있어서는 게이트 라인(111)을 화소 TFT-T2의 게이트 전극이라고도 한다.

여기서, 게이트 라인(111)은 TFT 기판(101)의 행방향(도 4에 나타내는 X방향)을 따라 배치되고, 드레인 라인(112)은 TFT 기판(101)의 열방향(도 4에 나타내는 Y방향)을 따라 배치되어 있다.

박막 트랜지스터형 광센서는 제 1 박막 트랜지스터형 광센서와 제 2 박막 트랜지스터형 광센서를 갖는다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 제 1 박막 트랜지스터형 광센서로서의 TFT 센서 T0은 게이트 전극(121)과, 드레인 전극(122)과, 소스 전극(123)과, 광전 변환부(124)와, 채널 보호막(127)을 갖고 있다. TFT 센서 T0은 n채널 TFT이다. 광전 변환부(124)는 아몰퍼스 실리콘(a-Si)막에 의한 반도체층을 포함한다. 채널 보호막(127)은 투명성을 갖는 절연막을 포함한다.

TFT 센서 T0의 게이트 전극(121)은 센서 게이트 라인(121)을 구성하도록 표시 패널(10)의 행방향(X방향)을 따라 연장하도록 형성되어 있다. 또, TFT 센서 T0의 게이트 전극(121)은 후술하는 센서 드라이버의 게이트 단자에 접속되어 있다.

또, TFT 센서 T0의 드레인 전극(122), 소스 전극(123)은 각각 센서 드레인 라인(122), 센서 소스 라인(123)을 구성하도록 표시 패널(10)의 열방향(Y방향)을 따라 연장하도록 형성되어 있다. TFT 센서 T0의 드레인 전극(122), 소스 전극(123)은 후술하는 센서 드라이버의 드레인 단자, 소스 단자에 각각 접속되어 있다.

또, TFT 센서 T0의 광전 변환부(124)를 덮는 위치에는 예를 들면 금속이나 수지와 같은 차광성을 갖는 재료의 차광벽(125)이 형성되어 있다.

TFT 센서 T0의 각 전극 및 광전 변환부(124)는 투명성을 갖는 절연막(105)에 의해 절연되어 있다.

이러한 구성을 갖는 TFT 센서 T0은 도 2에 나타내는 바와 같이, 차광벽(125)에 의해서 광전 변환부(124)가 차광된 상태로 되어 있다. 이 때문에, 백 라이트(104)로부터 출사된 광이나 외광은 TFT 센서 T0의 광전 변환부(124)에는 입사되지 않는다. 이것에 의해, TFT 센서 T0은 온 상태로 되는 선택 상태로 되었을 때에도 항상 암전류에 상당하는 광전류 신호(드레인 전류 Ids0)를 출력한다.

제 2 박막 트랜지스터형 광센서로서의 TFT 센서 T1은 도 3의 (a)에 나타내는 바와 같이, 게이트 전극(121)과, 드레인 전극(122)과, 소스 전극(123)과, 광전 변환부(124)와, 채널 보호막(127)을 갖고 있다. TFT 센서 T1은 n채널 TFT이다. 광전 변환부(124)는 a-Si막에 의한 반도체층을 구비하고 있다. 채널 보호막(127)은 투명성을 갖는 절연막을 구비하고 있다.

TFT 센서 T1의 게이트 전극(121)은 센서 게이트 라인(121)을 구성하도록 표시 패널(10)의 행방향을 따라 연장하도록 설치되어 있다. TFT 센서 T1의 게이트 전극(121)은 후술하는 센서 드라이버의 게이트 단자에 접속되어 있다.

또, TFT 센서 T1의 드레인 전극(122), 소스 전극(123)은 각각 센서 드레인 라인(122), 센서 소스 라인(123)을 구성하도록 표시 패널(10)의 열방향을 따라 연장하도록 설치되어 있다. TFT 센서 T1의 드레인 전극(122), 소스 전극(123)은 후술하는 센서 드라이버의 드레인 단자, 소스 단자에 접속되어 있다.

또, TFT 센서 T1의 광전 변환부(124)를 둘러싸도록 차광벽(126)이 형성되어 있다. 차광벽(126)은 예를 들면 금속이나 수지와 같은 적어도 가시광에 대해 차광성을 갖는 재료로 구성되어 있다. 차광벽(126)은 그 상단과 컬러 필터 기판(102)의 사이에 소정의 공극(gap)(광벨브라 함)을 형성하도록 그 높이가 결정되어 있다. 이 높이는 TFT 기판(101)의 상면의 면방향에 대해 수직인 방향의 길이에 대응한다.

또한, TFT 센서 T1의 각 전극 및 광전 변환부(124)는 투명성을 갖는 절연막(105)에 의해 절연되어 있다.

이러한 구성의 TFT 센서 T1은 도 3의 (a)에 나타내는 바와 같이, 유저의 손가락 등에 의한 외력에 의해서 컬러 필터 기판(102)이 눌러져 있지 않은 동안에는 광벨브가 열린 상태로 되어 있다. 이 상태에서는 TFT 센서 T1의 광전 변환부(124)가 노출 상태로 된다. 이 때문에, 백 라이트(104)로부터 출사된 광이나 외광이 광벨브를 통해 TFT 센서 T1의 광전 변환부(124)에 입사된다. 따라서, TFT 센서 T1은 온 상태로 되는 선택 상태로 되었을 때에, 입사된 광의 조도에 따른 드레인 전류를 출력한다.

한편, 유저의 손가락 등에 의한 외력에 의해서 컬러 필터 기판(102)에 누름 압력이 가해진 경우에는 도 3의 (b)에 나타내는 바와 같이, 컬러 필터 기판(102)의 일부가 휘어 변형되어 광벨브가 닫힌 상태로 된다. 광벨브가 닫힌 상태는 컬러 필터 기판(102)과 차광벽(126)의 공극이 충분히 좁은 상태 또는 공극이 없는 상태이다. 이 상태에서는 TFT 센서 T1의 광전 변환부(124)는 백 라이트(104)로부터 출사된 광이 입사되지 않는 차광 상태로 된다. 따라서, TFT 센서 T1은 암전류에 상당하는 드레인 전류 Ids0을 출력한다.

도 1 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 컬러 필터 기판(102)의 TFT 기판(101)과 대향하는 측의 면 상에, TFT 센서 T1의 광전 변환부(124)와 대향하도록, 알루미늄 박막 등의 반사막(128)이 형성되어 있다. 반사막(128)에 의해, 백 라이트(104)로부터 출사된 광이나 외광이 효율적으로 TFT 센서 T1의 광전 변환부(124)에 입사된다.

반사막(128)을 설치하지 않고, 후술하는 컬러 필터 기판(102)에 형성되는 차광막(142)을 반사막으로서 대용하도록 해도 좋다.

화소 TFT-T2는 게이트 전극(111)과, 드레인 전극(112)과, 소스 전극(113)을 갖고 있다.

화소 TFT-T2의 게이트 전극(111)은 도 4에 나타내는 표시 패널(10)의 게이트 라인(화소 선택 라인)(111)을 구성하도록 연장되어 있다.

또, 드레인 전극(112)은 드레인 라인(데이터 입력 라인)(112)을 구성하도록 게이트 라인(111)에 대해 직교하도록 연장되어 있다.

이들 게이트 라인(111)과 드레인 라인(112)은 도시하지 않은 표시 드라이버 회로에 접속되어 있다. 또한, 소스 전극(113)은 화소 전극(114)에 접속되어 있다.

제 2 기판으로서의 컬러 필터 기판(102)은 유리 기판 등의 투명성을 갖는 기판으로 구성되어 있다. 이 컬러 필터 기판(102)의 하면의 화소 전극(114)과 대향하는 위치에는 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 어느 하나의 색을 갖는 컬러 필터(141)가 형성되어 있다. 또한, 각 색의 컬러 필터(141)를 둘러싸도록 차광막(142)이 형성되어 있다. 차광막(142)은 블랙 매트릭스로서 기능한다.

또한, 컬러 필터(141)의 화소 전극(114)과 대향하는 측의 면에는 예를 들면 ITO(산화 인듐 주석)막 등의 투명 전극으로 구성된 코먼 전극(143)이 형성되어 있다. 코먼 전극(143)에는 소정의 전위 레벨을 갖는 코먼 전압이 인가되어 있다.

또, 컬러 필터 기판(102)의 상면에는 편광판(131)이 설치되어 있다. 컬러 필터 기판(102)의 상면이 시야측으로 된다. 상술한 화소 전극(114), 코먼 전극(143) 및 편광판(131, 132)과, 화소 전극(114)과 코먼 전극(143)의 사이에 협지된 액정에 의해, 광학 소자로서의 액정 표시 소자가 형성되어 있다.

또, 도 1에는 도시하고 있지 않지만, TFT 기판(101)과 컬러 필터 기판(102)은 주위가 시일 부재에 의해 접착되고, 시일 부재에 의해서 액정(103)이 밀봉되어 있다.

도 4에 있어서, 컬러 필터 기판(102)의 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 각각에 대응한, 표시 패널(10)의 1개의 화소 TFT-T2와, 화소 TFT-T2에 접속된 1개의 화소 전극(114)은 1개의 서브 화소를 구성하고 있다. 그리고, 컬러 필터 기판(102)의 행방향에 인접하여 배치된 적색(R)과 녹색(G)과 청색(B)의 3색의 컬러 필터(141)의 각각에 대응하는 3개의 서브 화소에 의해, 1개의 표시 화소가 구성되어 있다. 그리고, 복수의 표시 화소가 2차원 배열되어 있다.

또한, 이와 같이 하여 2차원 배열된 각 표시 화소에 대응하여, TFT 센서 T0과 TFT 센서 T1이 행방향으로 각 표시 화소를 통해 교대로 배치되어 있다. 도 4는 차광벽(125)에 의해서 은폐된 상태를 나타내고 있다.

TFT 센서 T0 및 TFT 센서 T1의 게이트 전극(121)은 1개의 표시 화소의 열방향의 길이와 동일 정도의 길이로 형성되어 있다.

또, 화소 전극(114)의 하면측에는 용량 라인(151)이 둘러쳐져 있다. 용량 라인(151)에는 코먼 전극(143)에 인가되는 코먼 전압과 동일한 레벨의 전압이 인가되어 있다. 용량 라인(151)과 화소 전극(114)으로 각 서브 화소에 대응한 축적 용량이 형성되어 있다.

다음에, 본 실시형태의 표시 패널(10)의 회로 구성 및 표시 패널(10)에 내장된 박막 트랜지스터형 광센서를 구동하기 위한 구동 회로의 구성에 대해 설명한다. 본 실시형태에 있어서는 표시 패널(10)의 표시 에리어를 복수의 분할 에리어(광센서군)(11)로 분할하고, 분할 에리어(11)마다 유저의 손가락 등의 접촉의 유무를 판정 가능하게 하고 있다. 표시 에리어는 화소 전극이 배치되는 에리어이다.

도 5는 본 실시형태에 있어서의 표시 에리어의 에리어 분할의 개요를 나타낸 도면이다.

도 5는 표시 패널(10)의 표시 에리어(도시 파선으로 나타낸 에리어)를 행방향으로 7분할, 열방향으로 5분할한 예를 나타내고 있다.

도 5에 나타내는 각각의 분할 에리어(분할 영역)(11)는 예를 들면, 사람의 손가락 크기 정도의 에리어인 1변이 약 5㎜의 대략 직사각형의 에리어로 설정되어 있다.

각 분할 에리어(11)내에는 도 4에 나타낸 바와 같은 표시 화소가 복수 배치되어 있다. 각 표시 화소의 행방향의 양 옆에 인접해서, TFT 센서 T0과 TFT 센서 T1이 배치되어 있다. 즉, 표시 패널(10)의 행방향을 따라, 1개의 표시 화소를 통해, TFT 센서 T0과 TFT 센서 T1이 교대로 배치되어 있다. 1개의 표시 화소를 통해 행방향에 인접해서 배치된 1개의 TFT 센서 T0과 1개의 TFT 센서 T11은 1개의 센서쌍을 이룬다.

이와 같이 TFT 센서 T0 및 TFT 센서 T1을 배치하면, 각 센서쌍으로서는 TFT 센서 T0과 TFT 센서 T1이 매우 근접한 위치에 배치되어 있어, 실질적으로 양자가 대략 동일 위치에 배치되어 있다고 간주할 수 있다. 이 경우, 각 센서쌍의 TFT 센서 T0과 TFT 센서 T1은 소자 온도가 대략 동일하다고 간주할 수 있다.

본 실시형태에서는 도 5에 나타내는 복수의 분할 에리어(11) 중에서 동일 행(X방향)에 배치된 분할 에리어(11)는 표시 에리어의 외부에서 센서 게이트 라인(121)이 공통화되어, 센서 드라이버(20)에 접속되어 있다.

또, 도 5에 나타내는 복수의 분할 에리어(11) 중에서 동일 열(Y방향)에 배치된 분할 에리어(11)는 표시 에리어의 외부에서 센서 드레인 라인(122), 센서 소스 라인(123)이 각각 공통화되어, 센서 드라이버(20)에 접속되어 있다.

센서 게이트 라인(121), 센서 드레인 라인(122), 센서 소스 라인(123)은 각각 표시 에리어의 외부에서 공통화하는 것이 바람직하다. 이것은 센서 게이트 라인(121), 센서 드레인 라인(122), 센서 소스 라인(123)을 표시 에리어의 내부에서 공통화해 버리면, 배선이 복잡화되는 동시에, 표시 패널(10)에 표시되는 화상에 악영향을 줄 우려가 있기 때문이다.

후술하겠지만, 본 실시형태에 있어서는 1개의 분할 에리어(11)내의 TFT 센서 T0과 TFT 센서 T1의 센서쌍은 동시에 구동된다. 이 때문에, 1개의 분할 에리어(11)내의 TFT 센서 T0과 TFT 센서 T1에 의해 센서 게이트 라인을 나눌 필요는 없다. 따라서, 센서 드라이버(20)에는 분할 에리어의 행수만큼의 게이트 단자(도 5에 나타내는 G1∼G5)를 설치하면 좋다.

이에 대해, 센서 드레인 라인(122)에 대해서는 TFT 센서 T0과 TFT 센서 T1로 나눌 필요가 있다.

따라서, 센서 드라이버(20)에는 분할 에리어의 열수만큼의 TFT 센서 T0용의 드레인 단자(도 5에 나타내는 D1-0∼D7-0)와, 분할 에리어의 열수만큼의 TFT 센서 T1용의 드레인 단자(도 5에 나타내는 D1-1∼D7-1)을 각각 설치할 필요가 있다.

또, 센서 드라이버(20)에는 소스 단자도 TFT 센서 T0과 TFT 센서 T1분을 개별적으로 설치한다.

이와 같이 하여 센서 드라이버(20)에 단자를 설치하는 것에 의해, 각 분할 에리어(11)로부터 출력되는 드레인 전류의 전류값을 증가시킬 수 있다. 또, 센서 드라이버(20)의 단자수의 삭감으로도 이어진다.

도 6은 도 5의 A부분의 하나의 분할 에리어(11)의 일부의 상세한 회로 구성을 나타내고 있다.

도 6에 나타내는 바와 같이, 동일 행에 배치된 TFT 센서 T0, T1의 센서 게이트 라인(121)은 공통화되어 있다. 공통화된 센서 게이트 라인(121)은 1개의 분할 에리어(11)에 대응하는 복수개가 표시 에리어의 외부에서 공통화되어, 공통 게이트 라인 GL5에 접속되어 있다. 공통 게이트 라인 GL5는 센서 드라이버(20)의 게이트 단자 G5에 접속되어 있다.

또, 동일 열에 배치된 TFT 센서 T0의 센서 드레인 라인(122)은 공통화되어 있다. 공통화된 센서 드레인 라인(122)은 1개의 분할 에리어(11)에 대응하는 복수개가 표시 에리어의 외부에서 공통화되어 공통 드레인 라인(제 1 센서 드레인 라인, 공통 제 1 센서 제 1 신호 라인) DL70에 접속되어 있다. 공통 드레인 라인 DL70은 센서 드라이버(20)의 드레인 단자 D7-0에 접속되어 있다.

마찬가지로, 동일 열에 배치된 TFT 센서 T1의 센서 드레인 라인(122)은 공통화되어 있다. 공통화된 센서 드레인 라인(122)은 1개의 분할 에리어(11)에 대응하는 복수개가 표시 에리어의 외부에서 공통화되어, 공통 드레인 라인(제 2 센서 드레인 라인, 공통 제 2 센서 제 1 신호 라인) DL71에 접속되어 있다. 공통 드레인 라인 DL71은 센서 드라이버(20)의 드레인 단자 D7-1에 접속되어 있다.

또, 동일 열에 배치된 TFT 센서 T0의 센서 소스 라인(123)은 공통화되어 있다. 공통화된 센서 소스 라인(123)은 1개의 분할 에리어(11)에 대응하는 복수개가 표시 에리어의 외부에서 공통화되어, 공통 소스 라인(제 1 센서 소스 라인) SL70에 접속되어 있다. 그리고, 공통 소스 라인 SL70은 센서 드라이버(20)의 소스 단자 S7-0에 접속되어 있다.

또한, 동일 열에 배치된 TFT 센서 T1의 센서 소스 라인(123)은 공통화되어 있다. 공통화된 센서 소스 라인(123)은 1개의 분할 에리어(11)에 대응하는 복수개가 표시 에리어의 외부에서 공통화되어, 공통 소스 라인(제 2 센서 소스 라인) SL71에 접속되어 있다. 그리고, 공통 소스 라인 SL71은 센서 드라이버(20)의 소스 단자 S7-1에 접속되어 있다.

도 7은 센서 드라이버(20)의 회로 구성의 일예를 나타내는 회로도이다.

센서 드라이버(20)는 스캔 드라이버(201)와 검출용 드라이버(202)를 갖고 있다.

스캔 드라이버(201)는 게이트 단자 G1∼G5로부터 센서 주사 신호를 순차 출력하여, 각 게이트 단자 Gn에 접속되어 있는 TFT 센서 T0과 TFT 센서 T1의 쌍을 행 단위로 순차 선택 상태로 설정한다. 선택 상태는 TFT 센서 T0, TFT 센서 T1이 온 상태로 설정된 상태이다.

검출용 드라이버(202)는 선택 상태로 설정된 TFT 센서 T1로부터 출력되는 광전류 신호(드레인 전류)를 전압 신호로 변환하고, 복수의 TFT 센서 T1에 의거하는 복수의 전압 신호를 병행해서 획득하고, 각 전압 신호에 따른 복수의 디지털 신호 출력 Vout을 검출 신호로서 순차 출력한다.

스캔 드라이버(201)는 행방향 구동부로서의 행방향 시프트 레지스터(2011)를 갖고 있다.

행방향 시프트 레지스터(2011)는 표시 패널(10)의 복수의 공통 게이트 라인 GLn의 수와 동수(도 7의 예에서는 5개)의 복수의 게이트 단자를 갖고 있다. 행방향 시프트 레지스터(2011)는 각 공통 게이트 라인 GLn과 센서 게이트 라인(121)을 통해 접속되어 있는 각 분할 에리어(11)의 복수의 TFT 센서 T0, T1을 선택 상태로 한다.

본 실시형태의 검출용 드라이버(202)는 표시 패널(10)의 복수의 공통 드레인 라인 DLm 및 복수의 공통 소스 라인 SLm의 수와 동수의 복수의 드레인 단자, 소스 단자(도 7의 예에서는 드레인 단자(7×2=14개) + 소스 단자(7×2=14개)=28개)를 갖고 있다.

그리고, TFT 센서 T0의 드레인 전극에 접속되는 복수의 드레인 단자 Dm-0(m=1, 2,…, 7. 도 5에 대응하고 있음)은 각각 연산 증폭기 AMP1의 비반전 입력 단자에 접속되어 있다. 이 비반전 입력 단자에는 전위 Vd를 인가하는 전압원이 접속되어 있다.

또, TFT 센서 T1의 드레인 전극에 접속되는 복수의 드레인 단자 Dm-1(m=1, 2, …, 7)은 각각 연산 증폭기 AMP1의 반전 입력 단자에 접속되어 있다.

또, 연산 증폭기 AMP1의 반전 입력 단자와 출력 단자의 사이에는 저항기 Rf가 접속되어 있다. 연산 증폭기 AMP1과 저항기 Rf로 전류-전압 변환 회로가 구성되어 있다.

또, 복수의 공통 소스 라인 SLm0(m=1, 2,…, 7)의 각각에 접속된 복수의 소스 단자 Sm-0(m=1, 2,…, 7)은 전류원 CS의 일단에 접속되어 있다. 전류원 CS의 타단은 전위 Vss(Vss＜Vd)를 인가하는 전압원에 접속되어 있다.

전류원 CS는 일단에 접속되는 소스 단자 Sm-0으로부터, 타단에 접속되는 전압원 Vss측에 전류 Is를 인입 방향으로 흘리는 전류 흡입형의 전류원이다.

또한, 복수의 공통 소스 라인 SLm1(m=1, 2,…, 7)의 각각에 접속된 복수의 소스 단자 Sm-1(m=1, 2,…, 7)은 버퍼 회로 BUF를 통해 전류원 CS의 일단에 접속되어 있다.

또, 복수의 연산 증폭기 AMP1의 출력 단자는 샘플홀드(SH) 회로(203)에 공통으로 접속되어 있다.

샘플홀드(SH) 회로(203)는 복수의 드레인 단자 Dm-1(m=1, 2,…, 7)의 각각에 대응하는 복수의 연산 증폭기 AMP1의 각각의 출력 전압(전압 신호)을 병렬 신호로서 병행해서 획득한다.

그리고, SH회로(203)는 병렬 직렬 변환 회로(204)에 접속되고, 병렬 직렬 변환 회로(204)는 아날로그-디지털 변환 회로(ADC)(205)에 접속되어 있다.

병렬 직렬 변환 회로(204)는 샘플홀드(SH) 회로(203)가 획득한 병렬 신호로서의 복수의 연산 증폭기 AMP1의 출력전압을 제어 신호에 따라 직렬 신호로 변환하여, 아날로그-디지털 변환 회로(ADC)(205)에 공급한다.

아날로그-디지털 변환 회로(ADC)(205)는 병렬 직렬 변환 회로(204)로부터 공급된 직렬 신호를 디지털 신호로 변환하여, 디지털 신호 출력 Vout로서 출력한다.

다음에, 도 1∼도 7에서 나타낸 액정표시장치의 동작에 대해 설명한다.　

우선, 액정표시장치의 표시 동작에 대해 설명한다.

이 액정표시장치의 표시 동작은 종래의 액정표시장치와 아무런 변함이 없으므로, 여기서는 간단하게 설명한다.

1화면분의 화상의 표시시에, 도시하지 않은 표시 드라이버 회로는 예를 들면, 도 4에 나타내는 상측의 행의 게이트 라인(111)으로부터 순차 하이레벨의 주사 신호를 공급하는 동시에, 각 드레인 라인(112)에, 대응하는 서브 화소에 표시시켜야 할 화상의 계조 레벨에 따른 계조 신호를 공급한다.

주사 신호가 하이레벨로 되면, 이 주사 신호가 하이레벨로 된 게이트 라인(111)에 접속되어 있는 1행분의 화소 TFT-T2가 모두 온 상태로 되고, 해당 행의 서브 화소가 선택 상태로 된다.

화소 TFT-T2가 온 상태로 되면, 온 상태로 된 화소 TFT-T2를 통해 드레인 라인(112)에 공급된 계조 신호가 화소 전극(114)에 인가된다.

이 때, 계조 신호의 인가에 의해서 화소 전극(114)에 발생하는 화소 전극 전압과 코먼 전극에 인가되어 있는 코먼 전압의 차의 전압이 액정(103)에 인가되고, 대응하는 서브 화소에서의 화상의 표시가 실행된다.

또, 액정(103)에 인가된 전압은 다음에 계조 신호가 인가될 때까지, 용량 라인(151)과 화소 전극(114)에 의해서 형성되는 축적 용량에 유지된다.

다음에, TFT 센서 T0, T1을 이용한 터치 센서로서의 동작에 대해 설명한다.

도 8은 a-Si TFT의 광-전류 특성을 나타내는 도면이다.

초기 상태에서는 행방향 시프트 레지스터(2011)로부터 전압이 인가되어 있지 않다. 이 상태에서는 표시 에리어내의 모든 TFT 센서가 비선택 상태로 되어 있고, 각 TFT 센서에 있어서, 선택 상태에 대응한 드레인 전류가 흐르지 않는 상태로 되어 있다.

a-Si TFT에 있어서는 도 8에 나타내는 광-전류 특성과 같이, 실제로는 TFT 센서가 비선택 상태(예를 들면 Vgs=0[V])일 때에도, 각 TFT 센서에는 어느 정도의 드레인 전류가 흐른다. 그러나, 이 비선택 상태의 드레인 전류는 선택 상태(예를 들면 Vgs=3∼5[V])의 드레인 전류에 비해 매우 작다.

다음에, 모든 TFT 센서가 비선택 상태의 초기 상태로부터, 행방향 시프트 레지스터(2011)는 우선, 도 5에 나타내는 1행째의 분할 에리어(11)에 대응한 게이트 단자 G1에 접속되어 있는 TFT 센서 T0, T1을 선택 상태로 하기 위해, 게이트 단자 G1의 전압을 TFT 센서 T0, T1의 온 레벨의 전압으로 한다.

한편, 행방향 시프트 레지스터(2011)는 게이트 단자 G2∼G5의 전압을 TFT 센서 T0, T1의 오프 레벨의 전압으로 한다.

행방향 시프트 레지스터(2011)에 의해서 게이트 단자 G1에 접속된 1행째의 분할 에리어(11)에 포함되는 모든 TFT 센서 T0, T1이 선택 상태로 되면, 각 TFT 센서 T0, T1로부터, 선택 상태 및 손가락 등의 접촉 상태에 대응한 드레인 전류가 출력된다. 이것에 의해, 1행째의 분할 에리어(11)에 있어서의 손가락 등의 접촉의 유무를 판정하는 것이 가능하게 된다.

상세히 설명하면, 연산 증폭기 AMP1의 가상의(imaginary) 쇼트 작용에 의해, TFT 센서 T0의 드레인 전압과 TFT 센서 T1의 드레인 전압이 동등하게 되어 있다. 여기서, 전압원 Vd에 의해서 TFT 센서 T0의 드레인 전압이 일정한 전압값 Vd로 고정되어 있다. 이 때문에, TFT 센서 T1의 드레인 전압도 Vd로 된다. 또한, Vd의 구체적인 수치는 특히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면 Vd=0[V]이다.

또, TFT 센서 T0으로부터 전압 Vss를 향해, 전류원 CS로부터 공급되는 일정한 전류값의 전류 Is가 TFT 센서 T0의 드레인 전류로서 흐르고 있다.

TFT 센서 T0으로부터 일정한 전류값의 드레인 전류 Is가 흐르고, TFT 센서 T0의 드레인 전압과 게이트 전압이 일정하므로, TFT 센서 T0의 소스 전압이 부동 상태로 된다.

또, 버퍼 회로 BUF에 의해서, TFT 센서 T0의 소스 전압과 TFT 센서 T1의 소스 전압이 동등하게 되어 있다.

따라서, TFT 센서 T0의 각 전극과 TFT 센서 T1의 각 전극은 각각 등전압으로 된다.

이 상태에 있어서, TFT 센서 T1의 광전 변환부(124)에의 백 라이트(104)로부터의 광이나 외광의 입사가 없는 경우, 즉 1행째의 분할 에리어(11)에의 손가락 등의 접촉이 있는 경우에, TFT 센서 T1에 암전류로서 흐르는 드레인 전류 Ids0은 TFT 센서 T0에 흐르고 있는 암전류 Is와 동일한 전류값으로 된다. 이 관계는 TFT 센서 T0과 TFT 센서 T1이 동일 크기인 경우이다. TFT 센서 T0과 TFT 센서 T1이 다른 크기인 경우에는 TFT 센서 T1에 암전류로서 흐르는 드레인 전류 Ids0은 Ids0=Is×(S1/S0)로 된다. 여기서, S1은 TFT 센서 T1의 채널폭을 채널길이로 제산한 값이고, S0은 TFT 센서 T0의 채널폭을 채널길이로 제산한 값이다.

한편, TFT 센서 T1의 광전 변환부(124)에의 백 라이트(104)로부터의 광이나 외광의 입사가 있는 경우, 즉, 1행째의 분할 에리어(11)에의 손가락 등의 접촉이 없는 경우에는 입사된 광의 조도에 따라, TFT 센서 T1에 흐르는 드레인 전류가 증가한다. 이 증가분을 ΔIds로 한 경우, 광입사시의 드레인 전류 Ids는 Ids=Ids0+ΔIds로 된다.

이와 같이 하여, 1행째의 복수의 분할 에리어(11)로부터 출력되는 복수의 드레인 전류 Ids는 연산 증폭기 AMP1과 저항기 Rf로 구성되는 복수의 전류-전압 변환 회로에 의해서 병행하여 전압으로 변환된다. 각 연산 증폭기 AMP1의 출력전압은 저항기 Rf의 저항값을 Rf로 하면, -Ids×Rf(Vd=0으로 한 경우)로 된다.

이와 같이 하여 복수의 연산 증폭기 AMP1의 각각으로부터의 복수의 출력전압이 병행해서, 병렬 신호로서 SH회로(203)에 의해서 유지된다.

SH회로(203)에 의해서 유지된 복수의 출력전압은 병렬 직렬 변환 회로(204)에 있어서 직렬 신호로 변환되어 ADC(205)에 입력된다.

그리고, 직렬 신호로 변환된 전압이 ADC(205)에 순차 입력되어 디지털 신호로 변환된다. 이 디지털 신호 출력 Vout이 도시하지 않은 터치 센서의 제어 회로에 입력된다.

터치 센서의 제어 회로는 디지털 신호 출력 Vout의 값이 1행째의 몇 열째의 분할 에리어(11)에 대응한 것인지, 및 디지털 신호 출력 Vout의 값이 Ids에 대응한 것인지, Ids0에 대응한 것인지를 판정하는 것에 의해, 1행째의 각 열의 분할 에리어(11)에, 손가락 등의 접촉이 있었는지 없었는지를 판정한다.

1행째의 각 분할 에리어(11)에의 손가락 등의 접촉이 있었는지 없었는지의 판정이 종료한 후, 행방향 시프트 레지스터(2011)는 2행째의 분할 에리어(11)에 대응한 게이트 단자 G2에 접속되어 있는 TFT 센서 T0, T1을 선택 상태로 하도록, 게이트 단자 G2의 전압을 TFT 센서 T0, T1의 온 레벨의 전압으로 한다. 한편, 행방향 시프트 레지스터(2011)는 게이트 단자 G1, G3∼G5의 전압을 TFT 센서 T0, T1의 오프 레벨의 전압으로 한다.

1행째와 마찬가지로, 1행분의 각 분할 에리어(11)에의 손가락 등의 접촉이 있었는지 없었는지의 판정이 종료한 후, 행방향 시프트 레지스터(2011)는 다음의 행의 분할 에리어(11)에 대응한 게이트 단자의 전압을 TFT 센서 T0, T1의 온 레벨의 전압으로 한다.

이상의 동작을 모든 행의 각 분할 에리어(11)에 대해 실행하는 것에 의해, 표시 에리어의 전역에서 손가락 등의 접촉이 있었는지 없었는지의 판정을 실행한다.

여기서, 본 실시형태에 있어서의 이점에 대해 설명한다.

상기에 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 있어서는 2차원형상으로 배치된 TFT 센서 T0과 TFT 센서 T1에 대해, 분할 에리어(11)의 행 단위로 TFT 센서 T0과 TFT 센서 T1을 선택하면서, 각 분할 에리어(11)에 있어서의 TFT 센서 T1의 드레인 전류에 따른 전압 신호를 획득한다.

TFT의 드레인 전류는 반도체층을 포함하는 광전 변환부에 입사하는 광의 조도 이외에, 경시 변화나 온도 변화에 따라서도 변화한다. 그러나, 본 실시형태에서는 TFT 센서 T1의 드레인 전류 중, 암전류로서 흐르는 드레인 전류 Ids0의 전류값을 전류원 CS로부터 공급되는 전류 Is에 따른 일정한 전류값으로 할 수 있다.

상술한 바와 같이, 1개의 센서쌍에 있어서의 TFT 센서 T0과 TFT 센서 T1은 매우 근접해서 배치되어 있다. 이 때문에, 양자는 동일한 온도 조건이라고 간주할 수 있다. 그 때문에, TFT 센서 T0이나 TFT 센서 T1의 경시 변화나 온도 변화에 따른 영향은 TFT 센서 T0이나 TFT 센서 T1의 드레인 전압에 변화를 초래한다.

이와 같이, TFT 센서 T1에 흐르는 드레인 전류 Ids는 조도에만 의존하는 것으로 된다. 이것에 의해, TFT 센서 T0이나 TFT 센서 T1의 경시 변화나 온도 변화에 의한 영향을 억제한 전압 신호를 획득하는 것이 가능해진다.

또한, 본 실시형태에 있어서는 각 분할 에리어(11)에의 손가락 등의 접촉이 있었을 때에, TFT 센서 T1에 흐르는 드레인 전류가 Ids0으로 된다. 그리고, 이 값은 백 라이트(104)로부터의 광이나 외광의 강도에 영향을 받지 않는다. 이 때문에, 손가락 등의 접촉의 유무의 판정을, 백 라이트(104)로부터의 광의 변화나 외광의 변화의 영향을 받지 않고, 안정하게 실행할 수 있다.

또, 본 실시형태에서는 스캔 드라이버(201)의 행방향 시프트 레지스터(2011)가 분할 에리어(11)의 1행분의 TFT 센서 T0, T1을 동시에 선택 상태로 한다. 따라서, 연산 증폭기 AMP1로부터는 드레인 전류에 대응한 출력 전압(전압 신호)이 병렬 신호로서 출력된다. 본 실시형태에서는 이 병렬 신호를 직렬 신호로서 획득함으로써 선 순차 구동으로 TFT 센서의 신호를 획득하는 것이 가능하다. 이 때문에, 표시 에리어의 전역에서의 손가락 등의 접촉의 유무의 판정에 요하는 시간을, 예를 들면 하나의 센서마다 접촉의 유무를 순차 판정하는 바와 같은 구성에 비해 단축할 수 있다.

또, 본 실시형태의 광센서 장치를, 사람의 손가락의 접촉의 유무를 판정하기 위한 터치 센서로서 이용하는 것을 고려한 경우에는 표시 화소 단위와 같은 미소 에리어 단위로 접촉의 유무를 판정할 필요는 없고, 예를 들면 수 ㎜각 정도의 1화소보다 큰 영역마다 접촉의 유무를 판정할 수 있으면 좋은 경우가 많다. 이 때문에, 도 5와 같이, 표시 에리어를 복수의 표시 화소를 포함하는 복수의 분할 에리어(11) 단위로 분할하고, 분할 에리어(11)의 행 단위로 접촉의 유무를 판정하도록 함으로써, 손가락의 접촉의 유무를 판정하기 위한 터치 센서로서 양호하게 사용하는 것이 가능하다.

이 경우, 분할 에리어(11)의 행 단위로 센서 게이트 라인(121)이나 센서 드레인 라인(122), 센서 소스 라인(123)을 공통화할 수 있다. 따라서, 센서 드라이버(20)의 단자수의 삭감으로 이어진다.

또, 분할 에리어(11)의 단위로 일괄해서 드레인 전류를 꺼내도록 함으로써, 드레인 전류의 증폭을 하는 일 없이 큰 드레인 전류를 꺼낼 수 있다. 이것에 의해, 접촉의 유무의 판정에 있어서의 오판정의 가능성을 저감하는 것이 가능하다.

또한, 본 실시형태에서는 동일 행에 배열된 TFT 센서 T0, T1에 대해서는 센서 게이트 라인(121)을 공통화하고, 동일 열에 배열된 TFT 센서 T0, T1에 대해서는 센서 드레인 라인(122), 센서 소스 라인(123)을 공통화하고 있다. 이러한 구성으로 하는 것에 의해, 센서 게이트 라인(121), 센서 드레인 라인(122), 센서 소스 라인(123)의 개수를 필요 최소한으로 하는 것이 가능하다.

또, 본 실시형태는 이하와 같이, a-SiTFT를 이용한 박막 트랜지스터형 광센서를 복수, 2차원 배열하여 구성된 광센서 장치에 대해, 바람직한 구성이다.

즉, 도 8에 나타낸 a-Si TFT의 광-전류 특성과 같이, a-Si TFT를 이용한 박막 트랜지스터형 광센서에 있어서는 게이트 전압을 부로 한 경우의 조도에 대한 드레인 전류의 변화율이 게이트 전압을 정으로 한 경우의 조도에 대한 드레인 전류의 변화율보다 크다. 이 때문에, TFT를 박막 트랜지스터형 광센서로서 이용하는 경우에는 통상, TFT에 부의 게이트 전압을 인가한 상태로 구동한다.

이러한 광센서를 단독으로 이용하는 경우에는 부의 게이트 전압을 인가한 상태에서 구동하는 구성으로 해도 지장은 없다. 그러나, 본 실시형태는 복수의 광센서를 2차원 배열하여, 각 광센서에 있어서의 손가락 등의 접촉의 유무를 판정하려고 하는 것이며, 또한 각 광센서에 대한 배선을 가능한 한 줄이도록 한 것이다. 이 경우에, 상술한 게이트 전압을 부전압으로 하는 구성에서는 이하와 같은 불합리가 생긴다.

즉, 본 실시형태에서는 광센서에 대한 배선수를 줄이기 위해, 동일 열의 복수의 TFT를 공통의 센서 드레인 라인(122)에 접속한 구성으로 하고 있다. 이 경우에, 선택시에 부의 게이트 전압을 인가하여 TFT를 박막 트랜지스터형 광센서로서 이용하고, 비선택시에 게이트 전압을 0으로 하도록 구성했을 때, 도 8에 나타내는 바와 같이, TFT에 부의 게이트 전압을 인가했을 때에 흐르는 드레인 전류의 전류값은 부의 게이트 전압의 절대값에 의해서 크게는 변화하지 않는다. 이 때문에, 선택 상태와 비선택 상태에 관계없이, 동일 열에 속하는 모든 TFT로부터, 항상 동일 정도의 미소한 드레인 전류가 흐르게 되고, 광센서의 행 단위에서의 접촉의 유무의 판정을 실행하는 것이 곤란해진다.

이에 반해, 본 실시형태에 있어서는 선택시에 정의 게이트 전압(Vgs=3∼5[V])을 인가하고, 비선택시에 게이트 전압을 0으로 하도록 구성하고 있다. 이 경우, 게이트 전압을 0과 정전압으로 한 경우에 TFT에 흐르는 드레인 전류의 전류값의 변화는 게이트 전압을 0과 부전압으로 한 경우의 전류값의 변화에 비해 크다. 즉, 선택 상태와 비선택 상태에서, TFT에 흐르는 드레인 전류의 전류값은 명확하게 다른 값이 된다. 이것에 의해, 분할 에리어의 행 단위에서의 접촉의 유무의 판정을 실행하는 것이 가능하게 된다.

단, 정의 게이트 전압을 인가하여 TFT를 이용하면, 상술한 경시 변화나 온도 변화에 의한 영향이 커진다. 그러나, 본 실시형태에서는 상술한 구성에 의해, 경시 변화나 온도 변화에 의한 영향을 억제할 수 있다. 따라서, 본 실시형태에 의하면, 배선수를 적게 하면서, 분할 에리어(11)의 행 단위로 접촉의 유무의 판정을 정확하게 실행하는 것이 가능해진다.

또, 본 실시형태에 의하면, 표시 화소를 구성하는 화소 TFT-T2가 a-SiTFT로 구성되어 있는 경우, 화소 TFT-T2와 광센서 장치를 구성하는 TFT 센서 T0, T1을 동일 프로세스에서 제조할 수 있어, 제조 비용을 삭감하는 것도 가능하다.

또한, TFT 센서 T1의 광전 변환부(124)를 둘러싸도록 차광벽(126)을 설치함으로써, 분할 에리어(11)에의 손가락 등의 접촉시에 TFT 센서 T1의 광전 변환부(124)를 완전하게 차광하는 것이 가능하다.

또한, 차광막(142)에 의해서 TFT 센서의 부분을 완전히 덮는 것이 가능하므로, 표시 패널(10)을 관찰한 경우에 있어서, 표시 화소 이외의 주기 구조가 육안 관찰되지 않도록 하는 것이 가능하다.

상술한 실시형태에서는 TFT 기판(101)상에 차광벽(126)을 설치하도록 하고 있다. 그러나, 차광벽(126)은 요컨대, 컬러 필터 기판(102)에의 손가락 등의 접촉시에, TFT 센서 T1의 광전 변환부(124)를 차광할 수 있으면 좋다. 따라서, 차광벽(126)은 TFT 기판(101)상에 설치되는 구성에 한정되는 것은 아니다.

도 9는 차광벽의 변형예를 나타내는 도면이다.

예를 들면, 도 9에 나타내는 바와 같이, 컬러 필터 기판(102)상의 TFT 센서 T1의 광전 변환부(124)를 둘러싸는 위치에 차광벽(126)을 설치하도록 해도 좋다. 이 경우, 광벨브는 도 9에 나타내는 바와 같이, 차광벽(126)의 하단과 TFT 기판(101)의 사이의 공극에 형성된다.

또, 차광벽(125)은 도 1에 있어서는 충분한 두께를 갖는 후막으로서 나타냈지만, 비교적 높은 차광성을 갖는, 예를 들면 금속재료를 이용한 경우에는 도 9에서 나타내는 바와 같은 비교적 얇은 박막으로 해도 좋다.

또, 도 7에 나타낸 센서 드라이버(20)의 회로 구성도 일예로서 적절히 변경 가능하다. 예를 들면, 도 7에 있어서의 검출용 드라이버(202)에서는 전류원 CS를 전류 흡입형의 전류원으로 했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.

도 10은 본 실시형태와 관한 센서 드라이버(20)의 변형예를 나타내는 회로도이다.

즉, 도 10에 나타내는 바와 같이, 전류원 CS를, 소스 단자 Sm-0을 향하는 방향에 전류 Is를 공급하는 전류 토출형의 전류원으로 해도 좋다. 이 구성에서도, 상술한 도 7의 구성과 마찬가지의 효과가 얻어진다.

전류원 CS를 토출형의 전류원으로 하는 경우에는 도 7에 나타낸 회로 구성에 대해, 도 10에 나타내는 바와 같이, 전류원 CS의 타단을 전압 Vdd를 인가하는 전압원에 접속하고, TFT 센서 T0용의 드레인 단자 Dm-0을 전압 Vs(Vs＜Vdd)를 인가하는 전압원에 접속하도록 변경한다.

상술한 실시형태에 있어서는 액정표시장치에 박막 트랜지스터형 광센서에 의한 터치 센서를 내장한 경우의 예를 나타내고 있다. 그러나, 본 실시형태의 방법은 액정표시장치에 내장하는 구성에 한정되는 것은 아니고, 다른 플랫 패널형 표시장치에도 적용 가능한 것이다. 예를 들면, 유기 EL 표시장치에도 적용 가능하다.

도 11은 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 광센서 장치를 구비하는 표시 패널(10)이 유기 EL 표시장치를 구성하고 있는 경우의, 상기 도 1과 동등한 절단 위치에서의 단면 구조를 나타내는 도면이다.

도 12는 도 11에 나타낸 표시 패널(10)의 상기 도 5의 A부분에 대응하는 하나의 분할 에리어의 일부의 상세한 회로 구성을 나타내는 도면이다.

도 11에 있어서, 유기 EL 표시장치를 이루는 표시 패널(10)은 유리 기판(301)과 밀봉 유리 기판(302)을 갖는다. 유리 기판(301)과 밀봉 유리 기판(302)의 사이는 도시하지 않은 시일 부재에 의해서 소정의 간격을 갖도록 밀봉되어 있다.

유리 기판(301)의 상면에는 각 색의 서브 화소에 대응한 유기 EL 표시 소자에 있어서의 애노드 전극(311)이 형성되어 있다.

그리고, 애노드 전극(311)상에는 예를 들면 전자 수송층과 홀 수송층을 포함하는 유기 EL 발광층(313)이 적층되어 있다. 또한, 유기 EL 발광층(313)상에는 예를 들면 ITO 등으로 구성된 캐소드 전극(312)이 설치되어 있다.

또, 이러한 유기 EL 표시 소자를 광학 소자로서 갖는 R, G, B 각 색의 서브 화소는 예를 들면 절연층(315)에 의해서 절연되어 있다.

또한, 이 절연층(315) 중에, 도 12에 나타내는 트랜지스터 T3(도 11에는 드레인 전극(314)만이 나타나 있음)과, 상술한 TFT 센서 T0, T1이 설치되어 있다.

이 트랜지스터 T3의 드레인 전극(314)은 데이터 라인(데이터 입력 라인)을 겸하도록 하여 표시 패널의 열방향을 향해 연장되어 있다.

또, 트랜지스터 T3의 소스 전극은 트랜지스터 T4나 용량 C를 통해 유기 EL 표시 소자에 접속되어 있다.

또한, 트랜지스터 T3의 게이트 전극은 셀렉트 라인(화소 선택 라인)(318)을 겸하도록 하여 표시 패널의 행방향을 향해 연장되어 있다.

또한, 절연층(315)상에는 차광벽(316)이 형성되어 있다. 이 차광벽(316)에 의해, RGB의 각 색에 대응한 서브 화소가 구분되고 있다.

TFT 센서 T0을 덮는 차광벽(316)간의 영역에는 TFT 센서 T0의 광전 변환부를 차광하도록, 예를 들면 차광성이 높은 고분자 재료로 구성된 차광 잉크(317)가, 예를 들면 노즐 코트법에 의해서 도포되어 있다. 또한, 이 차광성이 높은 고분자 재료는 물을 포함하지 않는다.

도 11에 있어서는 유기 EL 표시 소자에 비해 차광벽(316)쪽이 크게 도시되어 있지만, 도시의 편의상, 이와 같이 도시하고 있는 것이며, 실제로는 차광벽(316)보다 유기 EL 표시 소자 쪽이 크다.

또, 밀봉 유리 기판(302)의 하면의 TFT 센서 T1에 대향하는 영역에는 TFT 센서 T1에 광을 입사시키기 위한 알루미늄 박막 등의 반사막(331)이 성막되어 있다. 차광벽(316)은 밀봉 유리 기판(302)의 반사막(331)과의 사이에 소정의 공극(광벨브)을 형성하도록 그 높이가 결정되어 있다. 이 높이는 유리 기판(301)의 상면의 면방향에 수직인 방향의 길이에 대응하고 있다.

이러한 구성으로 해 두는 것에 의해, TFT 센서 T1은 유저의 손가락 등에 의해서 밀봉 유리 기판(302)이 눌러져 있지 않은 동안에는 광벨브가 열린 상태로 된다. 이 상태에서는 TFT 센서 T1의 광전 변환부가 노출 상태로 되고, TFT 센서 T1의 근방의 유기 EL 표시 소자가 발광한 광이나 표시 패널(10)의 외부로부터의 광이 광벨브를 통해 TFT 센서 T1의 광전 변환부에 입사된다.

한편, 유저의 손가락 등에 의해서 밀봉 유리 기판(302)에 누름 압력이 가해진 경우에는 밀봉 유리 기판(302)의 일부가 휘어 변형되어 광벨브가 닫힌 상태로 된다. 이 상태에서는 TFT 센서 T1의 광전 변환부가 차광 상태로 된다.

도 12에 나타내는 회로 구성은 도 6에 나타낸 회로 구성에 대해, 각 서브 화소를 구성하는 화소 TFT-T2와 액정 표시 소자가 트랜지스터 T3, T4, 용량 C 및 유기 EL 표시 소자로 구성되는 화소로 치환된 구성을 갖고 있다. TFT 센서 T0, T1에 대해서는 도 6에 나타낸 회로 구성과 동등한 구성이다. 이 때문에, TFT 센서 T0, T1을 구동하기 위한 구동 회로로서, 도 7 또는 도 10에 나타낸 센서 드라이버(20)와 동등한 구성의 것을 적용할 수 있다.

이상 나타낸 바와 같은 유기 EL 표시장치의 경우에도, TFT 센서 T0, T1을, 도 12에 나타내는 바와 같이 하여 센서 드라이버(20)에 접속함으로써, 상술한 액정표시장치의 경우와 마찬가지의 효과를 얻는 것이 가능하다.

＜제 2 실시형태＞

다음에, 본 발명의 제 2 실시형태에 대해 설명한다.

도 13은 본 발명의 제 2 실시형태에 관한 광센서 장치를 구비하는 표시 패널(10)의 일예를 나타내는 정면도이다.

도 13에 나타내는 표시 패널(10)은 박막 트랜지스터형 광센서를 내장한 액정표시장치를 구성하는 것이다. 도 4와 동등한 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 붙이고, 설명을 생략 또는 간략화한다.

본 실시형태에 있어서의 표시 패널(10)은 제 1 실시형태에 있어서의 표시 패널(10)과 마찬가지로, 적(R), 녹(G), 청(B)의 3색의 컬러 필터(141)의 각각에 대응하는 3개의 서브 화소를 포함하는 표시 화소를 복수 갖고, 복수의 표시 화소가 2차원 배열되어 있다.

본 실시형태에 있어서의 광센서 장치도 제 1 실시형태와 마찬가지로, TFT 센서 T0, T1로 구성된 박막 트랜지스터형 광센서를 갖고 있다. 그러나, 본 실시형태에 있어서의 광센서 장치는 TFT 센서 T0, T1의 열방향의 크기가 달라, 표시 패널(10)상에 배치되는 TFT 센서 T0, T1의 수가 다르다. 또, 본 실시형태에 있어서의 광센서 장치는 센서 게이트 라인(121)의 배치가 다르다.

복수의 게이트 라인(111) 및 복수의 센서 게이트 라인(121)은 TFT 기판(101)의 행방향(도 13에 나타내는 X방향)을 따라 배치되고, 복수의 드레인 라인(112), 센서 드레인 라인(122) 및 센서 소스 라인(123)은 TFT 기판(101)의 열방향(도 13에 나타내는 Y방향)을 따라 배치되어 있다.

도시를 생략했지만, 표시 패널(10)의 도 13에 나타내는 Ⅱ-Ⅱ방향에서 절단하여 본 단면 구조는 상기 도 1에 나타낸 단면 구조와 동등하다.

본 실시형태에 있어서는 도 13에 나타내는 바와 같이, 열방향(Y방향)에 인접해서 배치된 2개의 표시 화소가 1개의 표시 화소군을 이루고, 복수의 표시 화소군이 2차원 배열되어 있다.

그리고, 행방향에 인접해서 배열된 각 표시 화소군의 사이의 영역에, 1개의 TFT 센서 T0 또는 1개의 TFT 센서 T1이 행방향으로 교대로 배치되어 있다. 각 센서 게이트 라인(121)은 도 13에 나타내는 바와 같이, 2개의 게이트 라인(111) 사이에 배치된 각 2행의 표시 화소의 사이의 빈 영역에 배치되어 있다.

각 TFT 센서 T0, T1의 열방향의 길이는 1개의 표시 화소군의 열방향의 길이와 동일한 길이 또는 그보다 약간 짧은 길이, 즉 1개의 표시 화소의 열방향의 길이의 약 2배의 길이와 동일한 길이 또는 그보다 약간 짧은 길이로 설정되어 있다. 이것에 의해, 광센서로서의 분해능은 제 1 실시형태에 있어서의 구성의 경우와 동등하게 되어 있다.

본 실시형태는 TFT 센서 T0, T1을 상기와 같이 배치하는 것에 의해서, 센서 게이트 라인(121)의 수가 제 1 실시형태의 경우의 절반이 된다. 이것에 의해서, 각 표시 화소의 개구율을 높일 수 있다.

이와 같이 TFT 센서 T0, T1을 배치하기 위해, 도 13에 나타내는 바와 같이, 각 표시 화소군의 열방향에 인접하는 2개의 표시 화소에 있어서, 화소 TFT-T2 및 게이트 라인(111)이 센서 게이트 라인(121)에 대해, 서로 경상(mirror) 관계로 되도록 배치되어 있다.

즉, 도 13에 나타내는 바와 같이, 열방향에 인접해서 배치되는 표시 화소군을 이루는 표시 화소를 갖는 2행의 표시 화소마다 해당 2행의 표시 화소를 사이에 두고, 표시 패널(10)의 행방향을 따라 각 게이트 라인(111)이 배치되어 있다. 그리고, 각 표시 화소군의 2개의 표시 화소의 각각에 있어서, 화소 TFT-T2는 각 게이트 라인(111)에 근접하는 측에 설치되어, 대응하는 각 게이트 라인(111)에 접속되어 있다.

즉, 표시 패널(10)을 정면에서 보아, +Y방향측을 상측, -Y방향측을 하측으로 했을 때에, 2개의 게이트 라인(111) 사이에 배치된 각 2행의 표시 화소 중의 상측의 표시 화소에 있어서는 인접해서 배치되는 게이트 라인(111)에 화소 TFT-T2를 통해 상측부터 접속되도록, 화소 TFT-T2가 화소 전극(114)의 상측에 설치되고, 하측으로 되는 표시 화소에 있어서는 인접해서 배치되는 게이트 라인(111)에 화소 TFT-T2를 통해 하측부터 접속되도록, 화소 TFT-T2가 화소 전극(114)의 하측에 설치되어 있다.

도 14는 본 실시형태에 있어서의 게이트 라인(111), 센서 게이트 라인(121), 용량 라인(151)의 레이아웃에 대해 나타낸 도면이다.

이들 배선은 모두, TFT 기판(101)의 동일한 층상에 형성되어 있다.

상술한 바와 같이, 각 게이트 라인(111)은 표시 화소의 2행마다 해당 2행의 표시 화소를 사이에 두는 위치에 행방향을 따라 배치되어 있다.

즉, 게이트 라인(111)은 1행째의 표시 화소의 상측 위치 및 2행째의 표시 화소의 하측 위치, 3행째의 표시 화소의 상측 위치 및 4행째의 표시 화소의 하측 위치,…, (N-1)행째의 표시 화소의 상측 위치 및 N행째의 표시 화소의 하측 위치에 각각 배치된다. 게이트 라인(111)은 2행째의 표시 화소와 3행째의 표시 화소의 사이의 영역에, 2행째의 표시 화소의 하측 위치와 3행째의 표시 화소의 상측 위치에 배치되는 2개의 게이트 라인(111)에 근접해서 배치된다. 마찬가지로, 4행째의 표시 화소와 5행째의 표시 화소의 사이의 영역,…, (N-2)행째의 표시 화소와 (N-1)행째의 표시 화소의 사이의 영역에 2개의 게이트 라인(111)에 근접해서 배치된다.

각 센서 게이트 라인(121)은 표시 화소의 2행마다 각 2행의 표시 화소의 사이의 위치에 배치되어 있다. 센서 게이트 라인(121)은 1행째의 표시 화소와 2행째의 표시 화소의 사이의 위치, 3행째의 표시 화소와 4행째의 표시 화소의 사이의 위치, …, (N-1)행째의 표시 화소와 N행째의 표시 화소의 사이의 위치에 각각 배치된다. 또한, 상술한 바와 같이, 센서 게이트 라인(121)은 TFT 센서의 게이트 전극도 겸하고 있다. 이 센서 게이트 라인(121)은 각 표시 화소군에 대해 행방향에 인접하여, 열방향으로 연장되어, TFT 센서의 게이트 전극을 구성하고 있다.

본 실시형태에서는 도 14에 나타내는 바와 같이 용량 라인(151)도, 각 표시 화소군에 대해, 경상 관계로 되도록 배치되어 있다.

용량 라인(151)은 도 14에 나타내는 바와 같이, 1개의 표시 화소군에 대해, 센서 게이트 라인(121)을 사이에 두고, 또한 각 표시 화소의 외주부와 대향하도록 둘러쳐져 있다.

이상과 같이 하여 게이트 라인(111), 센서 게이트 라인(121), 용량 라인(151)을 배치하는 것에 의해, 게이트 라인(111), 센서 게이트 라인(121), 용량 라인(151)의 어느 쪽도 서로 교차하지 않고, 서로 도통하지 않도록 설치된다.

또한, 1개의 센서 게이트 라인(121)으로 1개의 표시 화소군에 대응한 제 1 실시형태의 경우의 대략 2배의 수광 면적의 TFT 센서를 구동한다.

이와 같이 해서, 제 1 실시형태와 같이 1개의 표시 화소에 대응하여 1개의 TFT 센서를 설치하는 경우에 비해, 센서 게이트 라인(121)의 수를 절반으로 삭감할 수 있다. 이것에 의해서 표시 패널(10)에 있어서 복수의 센서 게이트 라인(121)이 차지하는 면적을 삭감할 수 있어, 표시 화소당 개구율을 향상시키는 것이 가능하다.

또, 본 실시형태에 있어서는 게이트 라인(111)과 센서 게이트 라인(121)은 근접해서 배치되지 않는 구조로 된다. 그 때문에, 게이트 라인(111)에 인가되는 신호 전압과 센서 게이트 라인(121)에 인가되는 신호 전압의 사이의 간섭을 억제할 수 있다.

이것에 의해, 각 표시 화소에 의한 표시 상태에 박막 트랜지스터형 광센서의 구동에 의한 영향을 억제할 수 있는 동시에, 박막 트랜지스터형 광센서에 의한 유저의 접촉 위치의 검출에 각 표시 화소의 구동에 의한 영향을 억제할 수 있다.

도 15는 본 실시형태에 있어서의 표시 패널(10)의 컬러 필터 기판(102)에 차광막(142)이 형성된 상태를 나타내는 정면도이다.

상술한 바와 같이, 본 실시형태의 TFT 센서는 표시 패널(10)의 면내에 있어서의 백 라이트(104)의 반사광을 검출하는 센서이다.

TFT 센서 T0, T1에 외광을 입사시킬 필요가 없기 때문에, 도 15에 나타내는 바와 같이, TFT 센서 T0, T1의 부분을 차광막(142)으로 완전히 덮는 것이 가능하다.

이 때문에, 표시 패널(10)을 관찰한 경우에는 표시 화소 이외의 주기 구조가 육안관찰되지 않는 상태로 된다. 표시 화소 이외의 주기 구조가 육안관찰되어 버리면, 화질에 악영향을 미친다. 본 실시형태에서는 이러한 화질에의 악영향도 억제하는 것이 가능하다.

도 15에 나타내는 바와 같이 하여, 열방향으로 인접 배치되는 2개의 표시 화소를 포함하는 표시 화소군에 대해 게이트 라인(111)을 경상 관계로 배치하고 있다.

그리고, 표시 화소군의 사이에 생기는 빈 영역에 센서 게이트 라인(121)을 배치하고, 이 센서 게이트 라인(121)에 표시 화소의 2개분에 대응한 수광 면적을 갖는 TFT 센서를 접속하고 있다.

이것에 의해서, TFT 센서 T0, T1, 센서 게이트 라인(121)의 수가 상기 제 1 실시형태의 경우의 절반이 된다.

이것에 의해서, 상기 제 1 실시형태에 비해, 표시 화소의 개구율을 향상시키는 것이 가능하다.

다음에, 본 실시형태의 표시 패널(10)의 회로 구성에 대해 설명한다. 본 실시형태에 있어서, 표시 패널(10)에 내장된 박막 트랜지스터형 광센서를 구동하기 위한 구동 회로는 제 1 실시형태에 있어서의 구동 회로와 동등한 구성의 것을 적용할 수 있다.

도 16은 도 13에 나타낸 표시 패널(10)의 도 5의 A부분에 대응하는 하나의 분할 에리어(11)의 일부의 상세한 회로 구성을 나타내는 도면이다.

도 16에 나타내는 바와 같이, 동일 행에 배치된 TFT 센서 T0, T1의 센서 게이트 라인(121)은 공통화되어 있다. 공통화된 센서 게이트 라인(121)은 1개의 분할 에리어(11)에 대응하는 복수개가 표시 에리어의 외부에서 공통화되어, 공통 게이트 라인 GL5에 접속되어 있다. 공통 게이트 라인 GL5는 센서 드라이버(20)의 게이트 단자 G5에 접속되어 있다.

또, 동일 열에 배치된 TFT 센서 T0의 센서 드레인 라인(122)은 공통화되어 있다. 공통화된 센서 드레인 라인(122)은 1개의 분할 에리어(11)에 대응하는 복수개가 표시 에리어의 외부에서 공통화되어, 공통 드레인 라인(제 1 센서 드레인 라인) DL70에 접속되어 있다. 그리고, 공통 드레인 라인 DL70은 센서 드라이버(20)의 드레인 단자 D7-0에 접속되어 있다.

마찬가지로, 동일 열에 배치된 TFT 센서 T1의 센서 드레인 라인(122)은 공통화되어 있다. 공통화된 센서 드레인 라인(122)은 1개의 분할 에리어(11)에 대응하는 복수개가 표시 에리어의 외부에서 공통화되어, 공통 드레인 라인(제 2 센서 드레인 라인) DL71에 접속되어 있다. 그리고, 공통 드레인 라인 DL71은 센서 드라이버(20)의 드레인 단자 D7-1에 접속된다.

또, 동일 열에 배치된 TFT 센서 T0의 센서 소스 라인(123)은 공통화되어 있다. 공통화된 센서 소스 라인(123)은 1개의 분할 에리어(11)에 대응하는 복수개가 표시 에리어의 외부에서 공통화되어, 공통 소스 라인(제 1 센서 소스 라인) SL70에 접속되어 있다. 공통 소스 라인 SL70은 센서 드라이버(20)의 소스 단자 S7-0에 접속되어 있다.

또한, 동일 열에 배치된 TFT 센서 T1의 센서 소스 라인(123)은 공통화되어 있다. 공통화된 센서 소스 라인(123)은 1개의 분할 에리어(11)에 대응하는 복수개가 표시 에리어의 외부에서 공통화되어, 공통 소스 라인(제 2 센서 소스 라인) SL71에 접속되어 있다. 그리고, 공통 소스 라인 SL70은 센서 드라이버(20)의 소스 단자 S7-1에 접속되어 있다.

도 13에 나타낸 본 실시형태에 관한 표시 패널(10)의 구성에 있어서는 열방향에 인접해서 배치되는 2개의 표시 화소를 1개의 표시 화소군으로 한 경우를 나타내고 있다.

그러나, 본 발명은 이 구성에 한정되는 것은 아니다. 열방향에 인접해서 배치된 2보다 큰 우수(짝수)개의 표시 화소를 1개의 표시 화소군으로 하는 것이어도 좋다.

이 경우, 센서 게이트 라인(121)을, 1개의 표시 화소군을 이루는 열방향으로 배치된 우수개의 표시 화소를 열방향으로 2등분한 위치의 표시 화소 사이에 설치한다. 또, 각 TFT 센서 T0, T1의 열방향의 길이를 1개의 표시 화소군의 열방향의 길이와 대략 동일한 길이로 설정한다.

예를 들면, 열방향에 인접 배치되는 4개의 표시 화소를 1개의 표시 화소군으로 한 경우, 센서 게이트 라인(121)은 표시 화소군내의 2행째와 3행째의 표시 화소의 사이에 설치한다. 그리고, 각 TFT 센서 T0, T1의 열방향의 길이를 4개의 표시 화소의 열방향의 길이와 대략 동일한 길이로 설정한다.

이 경우, 또한 표시 화소의 개구율을 향상시키는 것이 가능해진다.

＜제 3 실시형태＞

다음에, 본 발명의 제 3 실시형태에 대해 설명한다.

도 17은 본 발명의 제 3 실시형태에 관한 광센서 장치를 구비하는 표시 패널(10)의 일예를 나타내는 정면도이다.

도 17에 나타내는 표시 패널(10)은 박막 트랜지스터형 광센서를 내장한 액정표시장치를 구성하는 것이다. 여기서, 도 4와 동등한 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 붙이고, 설명을 생략 또는 간략화한다.

본 실시형태에 있어서의 표시 패널(10)도, 제 1, 제 2 실시형태에 있어서의 표시 패널(10)과 마찬가지로, 적(R), 녹(G), 청(B)의 3색의 컬러 필터(141)의 각각에 대응하는 3개의 서브 화소를 포함하는 표시 화소를 복수 갖고, 복수의 표시 화소가 2차원 배열되어 있다.

그리고, 본 실시형태에 있어서의 광센서 장치도 제 1 실시형태와 마찬가지로, TFT 센서 T0, T1로 구성된 박막 트랜지스터형 광센서를 갖고 구성되어 있다. 그러나, 본 실시형태에 있어서의 광센서 장치는 TFT 센서 T0, T1의 행방향에 있어서의 배치 상태가 달라, 표시 패널(10)상에 배치되는 TFT 센서 T0, T1의 수가 다르다. 또, 본 실시형태에 있어서의 광센서 장치는 센서 드레인 라인(122) 및 센서 소스 라인(123)의 배치가 다르다.

복수의 게이트 라인(111) 및 복수의 센서 게이트 라인(121)은 TFT 기판(101)의 행방향(도 17에 나타내는 X방향)을 따라 배치되고, 복수의 드레인 라인(112), 센서 드레인 라인(122) 및 센서 소스 라인(123)은 TFT 기판(101)의 열방향(도 17에 나타내는 Y방향)을 따라 배치되어 있다.

그리고, 본 실시형태에 있어서는 도 17에 나타내는 바와 같이, 행방향(X방향)에 인접해서 배치된 2개의 표시 화소가 1개의 표시 화소군을 이루고, 복수의 표시 화소군이 2차원 배열되어 있다.

그리고, 각 표시 화소군에 있어서의 행방향에 인접하는 2개의 표시 화소의 사이의 영역에만 TFT 센서 T0 또는 TFT 센서 T1이 배치되어 있다. 한편, 행방향에 인접하는 각 표시 화소군의 사이의 영역에는 TFT 센서 T0, T1의 어느 것도 배치되어 있지 않다. 그리고, 행방향으로 배열된 각 표시 화소군의 2개의 표시 화소의 사이의 영역에 TFT 센서 T0 또는 TFT 센서 T1이 교대로 배치되어 있다.

TFT 센서 T0, T1에 센서 게이트 라인(121), 센서 드레인 라인(122), 센서 소스 라인(123)이 접속되어 설치되고, 센서 드레인 라인(122), 센서 소스 라인(123)은 각 표시 화소군의 사이의 영역에 열방향으로 연장해서 배치된다.

이와 같이 TFT 센서 T0, T1을 배치하기 위해, 도 17에 나타내는 바와 같이, 각 표시 화소군의 행방향에 인접하는 2개의 표시 화소에 있어서, 화소 TFT-T2 및 드레인 라인(112)이 센서 드레인 라인(122) 및 센서 소스 라인(123)에 대해, 서로 경상 관계로 되도록 배치되어 있다.

즉, 표시 패널(10)을 정면에서 보아, +X방향측을 우측, -X방향측을 좌측으로 했을 때에, 각 표시 화소군의 2개의 표시 화소 중의 좌측의 표시 화소에 있어서는 인접해서 배치되는 드레인 라인(112)에 좌측부터 화소 TFT-T2를 통해 접속되도록, 화소 TFT-T2가 화소 전극(114)의 좌측에 설치되어 있다. 우측의 표시 화소에 있어서는 인접해서 배치되는 드레인 라인(112)에 우측부터 화소 TFT-T2를 통해 접속되도록, 화소 TFT-T2가 화소 전극(114)의 우측에 설치되어 있다.

각 TFT 센서 T0, T1의 열방향의 길이는 1개의 표시 화소의 열방향의 길이와 동일한 길이 또는 그보다 약간 짧은 길이로 설정되어 있다.

도 18은 본 실시형태에 있어서의 게이트 라인(111), 센서 게이트 라인(121), 용량 라인(151)의 레이아웃에 대해 나타낸 도면이다.

도 18에 나타내는 바와 같이, 게이트 라인(111), 센서 게이트 라인(121), 용량 라인(151)의 어느 것도, 표시 화소의 1행마다 각 행의 표시 화소를 사이에 두는 영역에 배치한다.

본 실시형태에 있어서는 행방향에 인접 배치되는 2개의 표시 화소를 포함하는 표시 화소군의 사이에만 TFT 센서를 배치하고, 이 TFT 센서나 센서 드레인 라인(122), 센서 소스 라인(123)에 대해 드레인 라인(112)을 경상 관계로 배치하고 있다.

이것에 의해서, TFT 센서 T0, T1, 센서 드레인 라인(122), 및 센서 소스 라인(123)의 수가 제 1 실시형태의 경우의 절반이 된다.

이것에 의해, 제 1 실시형태에 비해, 표시 화소의 개구율을 향상시키는 것이 가능하다.

여기서, 도 17에 나타낸 본 실시형태에 관한 표시 패널(10)의 구성에 있어서는 행방향에 인접해서 배치된 2개의 표시 화소를 1개의 표시 화소군으로 한 경우를 나타내고 있다.

그러나, 본 발명은 이 구성에 한정되는 것은 아니다. 행방향에 인접해서 배치된 2보다 큰 우수개의 표시 화소를 1개의 표시 화소군으로 하는 것이어도 좋다.

이 경우, TFT 센서 T0, T1, 센서 드레인 라인(122), 및 센서 소스 라인(123)을 1개의 표시 화소군을 이루는 행방향으로 배치된 우수개의 표시 화소를 행방향으로 2등분한 위치의 표시 화소 사이에 설치한다.

예를 들면, 행방향에 인접 배치되는 4개의 표시 화소를 1개의 표시 화소군으로 한 경우, TFT 센서, 센서 드레인 라인(122), 및 센서 소스 라인(123)은 표시 화소군내의 2열째와 3열째의 표시 화소의 사이에 설치한다.

＜제 4 실시형태＞　

다음에, 본 발명의 제 4 실시형태에 대해 설명한다.

도 19는 본 발명의 제 4 실시형태에 관한 광센서 장치를 구비하는 표시 패널(10)의 일예를 나타내는 정면도이다.

본 실시형태는 제 2 실시형태와 제 3 실시형태의 구성을 조합한 구성을 구비하는 것이다.

도 19에 나타내는 표시 패널(10)은 박막 트랜지스터형 광센서를 내장한 액정표시장치를 구성하는 것이다. 여기서, 도 13, 도 17과 동등한 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 붙이고, 설명을 생략한다.

본 실시형태에 있어서의 표시 패널(10)도 제 1, 제 2 실시형태에 있어서의 표시 패널(10)과 마찬가지로, 적(R), 녹(G), 청(B)의 3색의 컬러 필터(141)의 각각에 대응하는 3개의 서브 화소를 포함하는 표시 화소를 복수 갖고, 복수의 표시 화소가 2차원 배열되어 있다.

본 실시형태에 있어서의 광센서 장치도 제 1 실시형태와 마찬가지로, TFT 센서 T0, T1로 구성된 박막 트랜지스터형 광센서를 갖고 있다. 그러나, 본 실시형태에 있어서의 광센서 장치는 TFT 센서 T0, T1의 열방향의 크기가 다르다. 또, 본 실시형태에 있어서의 광센서 장치는 행방향에 있어서의 배치 상태가 다르고, 표시 패널(10)상에 배치되는 TFT 센서 T0, T1의 수가 다른 동시에, 센서 게이트 라인(121), 센서 드레인 라인(122) 및 센서 소스 라인(123)의 배치가 다르다.

본 실시형태에 있어서는 도 19에 나타내는 바와 같이, 인접하는 2행과 인접하는 2열에 배치된 4개의 표시 화소가 1개의 표시 화소군을 이루고, 복수의 표시 화소군이 2차원 배열되어 있다.

그리고, 각 표시 화소군의 각 표시 화소를 행방향으로 2등분하는 위치에만, TFT 센서 T0 또는 TFT 센서 T1이 배치되어 있다. 한편, 행방향에 인접하는 각 표시 화소군의 사이의 영역에는 TFT 센서 T0, T1의 어느 것도 배치하지 않는다. TFT 센서 T0 또는 TFT 센서 T1의 열방향의 길이는 표시 화소군의 열방향의 길이와 대략 동일한 길이로 설정되어 있다. 행방향으로 배열된 각 표시 화소군의 각 표시 화소를 행방향으로 2등분하는 위치에, TFT 센서 T0 또는 TFT 센서 T1이 교대로 배치되어 있다.

이것에 의해서, TFT 센서 T0, T1의 수는 제 1 실시형태의 경우의 1/4이 되고, 센서 게이트 라인(121), 센서 드레인 라인(122), 및 센서 소스 라인(123)의 수는 상기 제 1 실시형태의 경우의 절반이 된다.

이것에 의해, 상기 제 2, 제 3 실시형태에 비해, 또한 표시 화소의 개구율을 향상시키는 것이 가능하다.

또한, 본 실시형태에 있어서도, 인접하는 2보다 큰 우수행과 인접하는 2보다 큰 우수열에 배치된 복수의 표시 화소를 1개의 표시 화소군으로 하는 것이어도 좋다.

이 경우, TFT 센서 T0, T1, 센서 드레인 라인(122), 및 센서 소스 라인(123)을, 1개의 표시 화소군을 이루는 복수의 표시 화소를 행방향으로 2등분한 위치의 표시 화소 사이에 설치한다.

＜제 5 실시형태＞

다음에, 본 발명의 제 5 실시형태에 대해 설명한다.

본 실시형태는 제 1∼제 4 실시형태에 적용 가능한 센서 드라이버(20)의 다른 실시형태를 나타내는 것이다.

제 1 실시형태에 있어서는 도 7에 나타낸 바와 같이, 버퍼 회로 BUF에 의해서, TFT 센서 T0의 소스 전압과 TFT 센서 T1의 소스 전압을 동등하게 하는 구성으로 하고 있다. 이에 대해, 본 실시형태에 의한 구성으로 하면, 버퍼 회로 BUF가 없어도, 도 7의 회로와 마찬가지의 효과를 얻는 것이 가능하다.

도 20은 본 발명의 제 5 실시형태에 있어서의 표시 에리어의 에리어 분할의 개요를 나타낸 도면이다.

도 21은 도 20의 A′부분의 상세한 회로 구성을 나타내는 도면이다.

도 22는 본 실시형태에 있어서의 센서 드라이버(20)의 회로 구성의 일예를 나타내는 회로도이다.

여기서, 도 5∼도 7과 동등한 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 붙이고, 설명을 생략 또는 간략화한다.

제 1 실시형태에 있어서는 도 5에 나타낸 바와 같이, TFT 센서 T0의 센서 소스 라인(123)과 TFT 센서 T1의 센서 소스 라인(123)을 개별적으로 센서 드라이버(20)에 접속하도록 하고 있다.

이에 대해, 본 실시형태에서는 도 20, 도 21에 나타내는 바와 같이, TFT 센서 T0의 센서 소스 라인(123)과 TFT 센서 T1의 센서 소스 라인(123)을 공통화하여 센서 드라이버(20)에 접속하도록 하고 있다.

그리고, 도 21에 나타내는 바와 같이, 동일 행에 배치된 TFT 센서 T0, T1의 센서 게이트 라인(121)은 공통화되어 있다. 또한, 공통화된 센서 게이트 라인(121)은 1개의 분할 에리어(11)에 대응하는 복수개가 표시 에리어의 외부에서 공통화되어, 공통 게이트 라인 GL5에 접속되어 있다. 공통 게이트 라인 GL5는 센서 드라이버(20)의 게이트 단자 G5에 접속되어 있다.

또, 동일 열에 배치된 TFT 센서 T0의 센서 드레인 라인(122)은 공통화되어 있다. 또한, 공통화된 센서 드레인 라인(122)은 1개의 분할 에리어(11)에 대응하는 복수개가 표시 에리어의 외부에서 공통화되어 공통 드레인 라인(제 1 센서 드레인 라인) DL70에 접속되어 있다. 공통 드레인 라인 DL70은 센서 드라이버(20)의 드레인 단자 D7-0에 접속되어 있다.

마찬가지로, 동일 열에 배치된 TFT 센서 T1의 센서 드레인 라인(122)은 공통화되어 있다. 또한, 공통화된 센서 드레인 라인(122)은 1개의 분할 에리어(11)에 대응하는 복수개가 표시 에리어의 외부에서 공통화되어 공통 드레인 라인(제 2 센서 드레인 라인) DL71에 접속되어 있다. 그리고, 공통 드레인 라인 DL71은 센서 드라이버(20)의 드레인 단자 D7-1에 접속되어 있다.

또, 동일 열에 배치된 TFT 센서 T0의 센서 소스 라인(123)과 동일 열에 배치된 TFT 센서 T1의 센서 소스 라인(123)은 공통화되어 있다. 또한, 공통화된 센서 소스 라인(123)은 1개의 분할 에리어(11)에 대응하는 복수개가 표시 에리어의 외부에서 공통화되어 공통 소스 라인(공통 제 2 신호 라인) SL7에 접속되어 있다. 그리고, 공통 소스 라인 SL7은 센서 드라이버(20)의 소스 단자 S7에 접속되어 있다.

도 22에 나타내는 본 실시형태에 있어서의 센서 드라이버(20)는 도 7에 나타낸 제 1 실시형태에 있어서의 센서 드라이버(20)에 대해, 복수의 공통 소스 라인 SLm(m=1, 2,…, 7)에 접속된 복수의 소스 단자 Sm(m=1, 2,…, 7)이 버퍼 회로 BUF를 통하지 않고 전류원 CS에 접속되어 있는 점이 다르다.

본 실시형태의 검출용 드라이버(202)는 표시 패널(10)의 복수의 공통 드레인 라인 DLm 및 복수의 공통 소스 라인 SLm의 수와 동수의 복수의 드레인 단자, 소스 단자(도 22의 예에서는 드레인 단자(7×2=14개) + 소스 단자(7개)=21개)를 갖고 있다.

TFT 센서 T0의 드레인 전극에 접속되는 복수의 드레인 단자 Dm-0(m=1, 2,…, 7. 도 21에 대응)은 각각 연산 증폭기 AMP1의 비반전 입력 단자에 접속되어 있다. 이 비반전 입력 단자에는 전위 Vd를 인가하는 전압원이 접속되어 있다.

또, TFT 센서 T1의 드레인 전극에 접속되는 복수의 드레인 단자 Dm-1(m=1, 2,…, 7)은 각각 연산 증폭기 AMP1의 반전 입력 단자에 접속되어 있다.

또, 복수의 공통 소스 라인 SLm(m=1, 2,…, 7)의 각각에 접속된 복수의 소스 단자 Sm(m=1, 2,…, 7)은 전류원 CS의 일단에 접속되어 있다. 이 전류원 CS의 타단은 전위 Vss(Vss＜Vd)를 인가하는 전압원에 접속되어 있다.

전류원 CS는 일단에 접속되는 소스 단자 Sm으로부터 타단에 접속되는 전압원 Vss측에 전류 Is를 인입 방향으로 흘리는 전류 흡입형의 전류원이다.

다음에, 도 22에서 나타낸 센서 드라이버(20)의 동작에 대해 설명한다.

도 23의 (a)는 본 실시형태의 센서 드라이버(20)에 의해, 1개의 센서쌍에 대해 구성되는 구동 회로의 등가 회로도이다.

도 23의 (b)는 전류원 CS가 전류 토출형인 경우에, 본 실시형태의 센서 드라이버(20)에 의해, 하나의 센서쌍에 대해 구성되는 구동 회로의 등가 회로도이다.

도 23의 (a)의 등가 회로도를 참조하여 설명한다.

도 23의 (a)에 나타내는 바와 같이, TFT 센서 T0의 소스 단자와 TFT 센서 T1의 소스 단자는 전류원 CS의 일단에 접속되어 있다. 전류원 CS의 타단은 전위 Vss(Vd＞Vss)를 인가하는 전압원에 접속되어 있다.

TFT 센서 T0의 게이트 단자와 TFT 센서 T1의 게이트 단자는 공통으로 접속되어, 전압 Vg를 인가하는 전압원에 접속되어 있다.

TFT 센서 T0의 드레인 단자는 연산 증폭기 AMP1의 비반전 입력 단자에 접속되는 동시에, 전위 Vd(Vd＞Vss)를 인가하는 전압원이 접속되어 있다.

TFT 센서 T1의 드레인 단자는 연산 증폭기 AMP1의 반전 입력 단자에 접속되어 있다.

연산 증폭기 AMP1의 반전 입력 단자와 출력 단자의 사이에는 저항기 Rf가 접속되어, 연산 증폭기 AMP1과 저항기 Rf로 전류-전압 변환 회로가 구성되어 있다.

센서 드라이버(20)의 동작에 있어서, 초기 상태에서는 행방향 시프트 레지스터(2011)로부터의 전압 인가가 이루어져 있지 않다. 이 상태에서는 표시 에리어내의 모든 TFT 센서가 비선택 상태로 되어 있고, 선택 상태에 대응한 드레인 전류가 흐르지 않는 상태로 되어 있다.

다음에, 모든 TFT 센서가 비선택 상태의 초기 상태로부터, 행방향 시프트 레지스터(2011)는 우선, 도 20에 나타내는 1행째의 분할 에리어(11)에 대응한 게이트 단자 G1에 접속되어 있는 TFT 센서 T0, T1을 선택 상태로 하도록, 게이트 단자 G1의 전압 Vg를 TFT 센서 T0, T1의 온 레벨의 전압으로 한다.

한편, 게이트 단자 G2∼G5의 전압을 TFT 센서 T0, T1의 오프 레벨의 전압으로 한다.

행방향 시프트 레지스터(2011)에 의해서 게이트 단자 G1에 접속된 1행째의 분할 에리어(11)에 포함되는 모든 TFT 센서 T0, T1이 선택 상태로 되면, 각 TFT 센서 T0, T1로부터, 선택 상태 및 손가락 등의 접촉 상태에 대응한 드레인 전류가 출력되는 상태로 된다. 이것에 의해, 1행째의 분할 에리어(11)에 있어서의 손가락 등의 접촉의 유무를 판정하는 것이 가능해진다.

상세하게 설명하면, 연산 증폭기 AMP1의 가상의 쇼트 작용에 의해, TFT 센서 T0의 드레인 전압과 TFT 센서 T1의 드레인 전압이 동등하게 되어 있다. 여기서, 전압원 Vd에 의해서 TFT 센서 T0의 드레인 전압은 일정한 전압값 Vd에 고정되어 있다. 이 때문에, TFT 센서 T1의 드레인 전압도 Vd로 된다. 또한, Vd의 구체적인 수치는 특히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면 Vd=0[V]이다.

또, 전류원 CS에 의해서, TFT 센서 T0 및 TFT 센서 T1로부터 전압 Vss를 향해 일정한 전류값의 전류 Is가 흐르고 있다.

또, TFT 센서 T0의 센서 소스 라인(123)과 TFT 센서 T1의 센서 소스 라인(123)은 공통화되어 있으므로, TFT 센서 T0의 소스 전압과 TFT 센서 T1의 소스 전압은 동등하게 된다. 따라서, TFT 센서 T0의 각 전극과 TFT 센서 T1의 각 전극은 각각 등전압으로 된다. 여기서, TFT 센서 T0에 흐르는 드레인 전류를 I0, TFT 센서 T1에 흐르는 드레인 전류를 I1로 한다.

이 상태에 있어서, TFT 센서 T1의 광전 변환부(124)에의 백 라이트(104)로부터의 광의 입사가 없는 경우, 즉, 1행째의 분할 에리어(11)에의 손가락 등의 접촉이 있는 경우에는 TFT 센서 T1의 드레인 전류 I1은 TFT 센서 T0의 드레인 전류 I0과 동일한 전류값으로 된다. 이 드레인 전류 I0, I1은 TFT 센서 T0, T1의 암전류에 상당하는 것이다. 이 암전류를 Id0으로 한다.

여기서, TFT 센서 T0과 TFT 센서 T1의 센서 소스 라인(123)은 공통으로 전류원 CS에 접속되어 있으므로, TFT 센서 T0과 TFT 센서 T1이 동일 크기인 경우, Is=I0+I1, I0=I1=Id0=Is/2로 된다.

한편, TFT 센서 T1의 광전 변환부(124)에의 백 라이트(104)로부터의 광의 입사가 있는 경우, 즉, 1행째의 분할 에리어(11)에의 손가락 등의 접촉이 없는 경우에는 입사된 광의 조도에 따라, TFT 센서 T1에 흐르는 드레인 전류 I1이 증가한다.

이 증분을 ΔIds로 한 경우, 광입사시의 TFT 센서 T1의 드레인 전류 I1은 I1=Id0+ΔIds로 된다.

여기서, 상기와 같이 TFT 센서 T0과 TFT 센서 T1의 센서 소스 라인(123)은 공통으로 전류원 CS에 접속되어, Is=I0+I1의 관계가 유지되기 때문에, TFT 센서 T0의 드레인 전류 I0은 감소한다. 드레인 전류 I0은 I1=Id0-ΔIds로 된다.

이와 같이 해서 1행째의 복수의 분할 에리어(11)로부터 출력되는 복수의 드레인 전류 I1은 연산 증폭기 AMP1과 저항기 Rf로 구성되는 복수의 전류-전압 변환 회로에 의해서 병행하여 전압으로 변환된다. 이 각 연산 증폭기 AMP1의 출력전압은 도 7의 경우와 마찬가지로, -I1×Rf(Vd=0으로 한 경우)로 된다.

이상과 같이, 도 22 및 도 23의 (a)와 같이 센서 드라이버(20)를 구성해도, TFT 센서 T1의 드레인 전류 I1 중의 암전류 Id0을 일정한 전류값으로 할 수 있다.

상술한 바와 같이, 인접해서 배치되어 센서쌍을 이루는 TFT 센서 T0과 TFT 센서 T1은 접근한 위치에 배치되어 있기 때문에, 양자는 소자 온도가 대략 동일하다고 간주할 수 있다. 따라서, TFT 센서 T0이나 TFT 센서 T1의 경시 변화나 온도 변화에 의한 영향은 TFT 센서 T1의 드레인 전류 I1 중의 암전류 Id0에 변화를 초래하는 일이 없다.

이와 같이, TFT 센서 T1의 드레인 전류 I1은 조도에만 의존한다. 따라서, TFT 센서 T0이나 TFT 센서 T1의 경시 변화나 온도 변화에 의한 영향을 억제한 전압 신호를 획득하는 것이 가능하다.

또, 도 22 및 도 23의 (a)의 구성에서는 버퍼 회로 BUF가 없으므로, 도 7의 구성에 비해 센서 드라이버(20)의 회로 규모를 작게 하는 것이 가능하다. 따라서, 표시 패널(10)과 센서 드라이버(20)를 일체화하는 경우에, 센서 드라이버(20)의 면적을 작게 할 수 있다.

또, 도 22 및 도 23의 (a)에서 나타낸 회로에서는 전류원 CS를 전류 흡입형의 전류원으로 했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.

즉, 도 23의 (b)에 나타내는 바와 같이, 전류 토출형의 전류원으로 해도 좋다. 이 구성에서도, 상술한 도 23의 (a)의 구성과 마찬가지의 효과가 얻어진다.

전류원 CS를 토출형의 전류원으로 하는 경우에는 도 23의 (a)에 나타낸 회로 구성에 대해, 도 23의 (b)에 나타내는 바와 같이, 전류원 CS의 타단을 전압 Vdd를 인가하는 전압원에 접속하고, TFT 센서 T0의 드레인 단자를 전압 Vs(Vdd＞Vs)를 인가하는 전압원에 접속하도록 변경한다.

도 22 및 도 23의 (a), (b)에서 나타낸 구성에 있어서는 TFT 센서 T0, T1이 n채널 TFT인 경우에 대해 나타내고 있다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 이 구성에 한정되는 것은 아니다. TFT 센서 T0, T1이 p채널 TFT라도 좋다.

도 24는 본 실시형태에 있어서, TFT 센서 T0, T1이 p채널 TFT인 경우에 대응한 도 20의 A′부분에 대응하는 하나의 분할 에리어(11)의 일부의 상세한 회로 구성을 나타내는 도면이다.

도 25는 본 실시형태에 있어서, TFT 센서 T0, T1이 p채널 TFT인 경우에 대응한 센서 드라이버(20)의 구성의 일예를 나타내는 회로도이다.

도 26의 (a)는 TFT 센서 T0, T1이 p채널 TFT인 경우에, 센서 드라이버(20)에 의해 하나의 센서쌍에 대해 구성되는 구동 회로의 등가 회로도이다.

도 25의 (b)는 TFT 센서 T0, T1이 p채널 TFT이고, 전류원 CS가 전류 토출형인 경우에, 센서 드라이버(20)에 의해, 하나의 센서쌍에 대해 구성되는 구동 회로의 등가 회로도이다.

이 경우, 도 20∼도 23의 (a), (b)의 구성에 대해, 드레인 단자를 소스 단자로 치환하고, 소스 단자를 드레인 단자로 치환한 구성으로 된다.

구체적으로는 도 24에 나타내는 바와 같이, 동일 열에 배치된 TFT 센서 T0의 센서 소스 라인(122)는 공통화되고, 또한 1개의 분할 에리어(11)에 대응하는 복수개가 표시 에리어의 외부에서 공통화되어 공통 소스 라인 SL70에 접속되어 있다. 공통 소스 라인 SL70은 센서 드라이버(20)의 소스 단자 S7-0에 접속되어 있다.

마찬가지로, 동일 열에 배치된 TFT 센서 T1의 센서 소스 라인(122)은 공통화되어 있다. 또한, 1개의 분할 에리어(11)에 대응하는 복수개가 표시 에리어의 외부에서 공통화되어 공통 소스 라인 SL71에 접속되어 있다. 공통 소스 라인 SL71은 센서 드라이버(20)의 소스 단자 S7-1에 접속되어 있다.

동일 열에 배치된 TFT 센서 T0의 센서 드레인 라인(123)과 동일 열에 배치된 TFT 센서 T1의 센서 드레인 라인(123)은 공통화되어 있다. 또한, 1개의 분할 에리어(11)에 대응하는 복수개가 표시 에리어의 외부에서 공통화되어 공통 드레인 라인 DL7에 접속되어 있다. 공통 소스 라인 SL7은 센서 드라이버(20)의 드레인 단자 D7에 접속되어 있다.

검출용 드라이버(202)에 있어서는 TFT 센서 T0의 소스 전극에 접속되는 복수의 소스 단자 Sm-0(m=1, 2,…, 7)이 각각 연산 증폭기 AMP1의 비반전 입력 단자에 접속되어 있다. 이 비반전 입력 단자에는 전위 Vs를 인가하는 전압원이 접속되어 있다.

TFT 센서 T1의 소스 전극에 접속되는 복수의 소스 단자 Sm-1(m=1, 2,…, 7)은 각각 연산 증폭기 AMP1의 반전 입력 단자에 접속되어 있다.

연산 증폭기 AMP1의 반전 입력 단자와 출력 단자의 사이에는 저항기 Rf가 접속되어, 전류-전압 변환 회로가 구성되어 있다.

또, 복수의 드레인 단자 Dm(m=1, 2,…, 7)은 전류원 CS의 일단에 접속되어 있다. 이 전류원 CS의 타단은 전위 Vss(Vss＜Vd)를 인가하는 전압원에 접속되어 있다. 전류원 CS는 일단에 접속되는 드레인 단자 Dm으로부터 타단에 접속되는 전압원 Vdd측에, 전류 Is를 인입 방향으로 흘리는 전류 흡입형의 전류원이다.

도 26의 (a)에 나타내는 바와 같이, TFT 센서 T0의 드레인 단자와 TFT 센서 T1의 드레인 단자는 전류원 CS의 일단에 접속되어 있다. 전류원 CS의 타단은 전위 Vdd(Vs＞Vdd)를 인가하는 전압원에 접속되어 있다.

TFT 센서 T0의 소스 단자는 연산 증폭기 AMP1의 비반전 입력 단자에 접속되는 동시에, 전위 Vs를 인가하는 전압원이 접속되어 있다.

TFT 센서 T1의 소스 단자는 연산 증폭기 AMP1의 반전 입력 단자에 접속되어 있다.

TFT 센서 T0, T1이 p채널 TFT일 때의 센서 드라이버(20)의 동작은 도 22, 도 23의 (a), (b)에 대해 설명한 동작과 마찬가지이므로 설명을 생략한다.

여기서, 전류원 CS를 전류 토출형의 전류원으로 해도 좋다. 그 경우에는 도 26의 (b)에 나타내는 회로 구성으로 된다.

이 경우에는 도 26의 (a)에 나타낸 회로 구성에 대해, 도 26의 (b)에 나타내는 바와 같이, 전류원 CS의 타단을 전압 Vss를 인가하는 전압원에 접속하고, TFT 센서 T0의 소스 단자를 전압 Vd(Vss＞Vd)를 인가하는 전압원에 접속하도록 변경한다.

이 기술의 숙련자에게 있어서 추가의 이점 및 변경은 간단하게 발생할 수 있다. 따라서, 본 발명의 더 넓은 양태는 여기에 나타내고 기술한 구체적인 설명 및 대표의 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 첨부한 청구범위 등에 의해 규정된 일반적인 발명의 개념을 정신 및 범위를 이탈하지 않고 각종 변형이 가능하다.

10; 표시패널 101; TFT 기판
102: 컬러 필터 기판 103; 액정
104; 백라이트 131, 132; 편광판
111; 게이트 라인 112; 드레인 라인
121; 센서 게이트 라인 122; 센서 드레인 라인
123; 센서 소스 라인 124; 광전 변환부
127; 채널 보호막

Claims

제 1 기판과,
상기 제 1 기판의 표면에 2차원 배열되어 설치된 복수의 광센서부와,
각 행에 배치된 상기 광센서부를 선택 상태로 설정하는 스캔 드라이버와,
상기 선택 상태로 설정된 상기 각 광센서부의 입사광의 조도에 따른 검출 신호를 획득하는 검출용 드라이버를 구비하고,
상기 각 광센서부는 차광된 제 1 광전 변환부를 갖는 제 1 광센서와, 외부로부터 가해지는 외력에 따라 상기 조도가 변화하는 제 2 광전 변환부를 갖는 제 2 광센서를 구비하고,
상기 검출용 드라이버는 상기 선택 상태로 설정된 상기 각 제 1 광센서 및 상기 각 제 2 광센서의 각 전극의 전압을 등전압으로 유지하여, 상기 조도에 따라, 상기 선택 상태로 설정된 상기 각 제 2 광센서에 흐르는 전류에 따른 복수의 전압 신호를 상기 검출 신호로서 병행해서 획득하는 것을 특징으로 하는 광센서 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 기판의 상기 표면과 대향하는 표면을 갖고, 상기 제 1 기판의 상기 표면에 대해 소정의 간격을 두고 설치된 제 2 기판과,
상기 제 1 기판의 상기 표면과 상기 제 2 기판의 상기 표면의 어느 한쪽에 상기 제 2 광전 변환부를 둘러싸는 위치에 설치되고, 가시광에 대해 차광성을 갖는 복수의 차광벽과,
상기 차광벽의 상단면과, 상기 제 1 기판의 상기 표면과 상기 제 2 기판의 상기 하나의 면의 어느 다른쪽의 사이에 형성되는 공극을 구비하고,
상기 공극은 상기 외력이 상기 제 1 기판 또는 상기 제 2 기판에 가해졌을 때에 좁혀져, 상기 각 제 2 광센서의 상기 광전 변환부에의 광의 입사를 차단하는 광벨브를 구성하는 것을 특징으로 하는 광센서 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 각 제 1 광센서 및 상기 각 제 2 광센서는 박막 트랜지스터에 의해 형성되고,
상기 제 1 광전 변환부 및 상기 제 2 광전 변환부는 반도체층을 포함하는 것을 특징으로 하는 광센서 장치.
제 3 항에 있어서,
행방향으로 배치되고, 행방향에 배치된 상기 제 1 광센서의 게이트 전극 및 상기 제 2 광센서의 게이트 전극에 공통으로 접속된 복수의 센서 게이트 라인과,
열방향으로 배치되고, 열방향으로 배치된 상기 제 1 광센서의 드레인 전극과 소스 전극의 한쪽에 접속된 복수의 제 1 센서 제 1 신호 라인과,
열방향으로 배치되고, 열방향으로 배치된 상기 제 1 광센서의 상기 드레인 전극과 소스 전극의 다른쪽에 접속된 복수의 제 1 센서 제 2 신호 라인과,
열방향으로 배치되고, 열방향으로 배치된 상기 제 2 광센서의 드레인 전극과 소스 전극의 한쪽에 접속된 복수의 제 2 센서 제 1 신호 라인과,
열방향으로 배치되고, 열방향으로 배치된 상기 제 2 광센서의 상기 드레인 전극과 소스 전극의 다른쪽에 접속된 복수의 제 2 센서 제 2 신호 라인을 구비하고,
상기 스캔 드라이버는 상기 각 센서 게이트 라인에, 상기 제 1 광센서 및 상기 제 2 광센서를 온 상태로 하는 신호 레벨을 갖는 센서 주사 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 광센서 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 복수의 광센서부는 2차원 배열되는 복수의 광센서군으로 나누어지고,
상기 각 광센서군은 소정 수의 행과 소정 수의 열에 배치되는 소정 수의 상기 광센서부를 포함하고,
행방향으로 배열되는 상기 각 광센서군에 접속되는 소정 수의 상기 센서 게이트 라인은 공통 게이트 라인에 공통으로 접속되어, 상기 스캔 드라이버에 접속되고,
행방향으로 배열되는 상기 각 광센서군에 접속되는 소정 수의 상기 제 1 센서 제 1 신호 라인은 공통 제 1 센서 제 1 신호 라인에 공통으로 접속되어 상기 검출용 드라이버에 접속되고,
행방향으로 배열되는 상기 각 광센서군에 접속되는 소정 수의 상기 제 2 센서 제 1 신호 라인은 공통 제 2 센서 제 1 신호 라인에 공통으로 접속되어 상기 검출용 드라이버에 접속되고,
행방향으로 배열되는 상기 각 광센서군에 접속되는 소정 수의 상기 제 1 센서 제 2 신호 라인은 공통 제 1 센서 제 2 신호 라인에 공통으로 접속되어 상기 검출용 드라이버에 접속되고,
행방향으로 배열되는 상기 각 광센서군에 접속되는 소정 수의 상기 제 2 센서 제 2 신호 라인은 공통 제 2 센서 제 2 신호 라인에 공통으로 접속되어, 상기 검출용 드라이버에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 광센서 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 복수의 광센서부는 2차원 배열되는 복수의 광센서군으로 나뉘어지고,
상기 각 광센서군은 소정 수의 행과 소정 수의 열에 배치되는 소정 수의 상기 광센서부를 포함하고,
행방향으로 배열되는 상기 각 광센서군에 접속되는 소정 수의 상기 센서 게이트 라인은 공통 게이트 라인에 공통으로 접속되어, 상기 스캔 드라이버에 접속되고,
행방향으로 배열되는 상기 각 광센서군에 접속되는 소정 수의 상기 제 1 센서 제 1 신호 라인은 공통 제 1 센서 제 1 신호 라인에 공통으로 접속되어 상기 검출용 드라이버에 접속되고,
행방향으로 배열되는 상기 각 광센서군에 접속되는 소정 수의 상기 제 2 센서 제 1 신호 라인은 공통 제 2 센서 제 1 신호 라인에 공통으로 접속되어 상기 검출용 드라이버에 접속되고,
행방향으로 배열되는 상기 각 광센서군에 접속되는 소정 수의 상기 제 1 센서 제 2 신호 라인과 소정 수의 상기 제 2 센서 제 2 신호 라인은 공통 제 2 신호 라인에 공통으로 접속되어 상기 검출용 드라이버에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 광센서 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 제 1 기판의 상기 표면에 매트릭스형상으로 배열된 각각이 광학 소자를 갖는 복수의 표시 화소와,
행방향으로 배치된 상기 복수의 표시 화소에 접속되어, 행방향으로 연장해서 배치된 복수의 주사선과,
열방향으로 배치된 상기 복수의 표시 화소에 접속되어, 열방향으로 연장해서 배치된 복수의 신호선을 구비하고,
상기 표시 화소는 행방향으로 배치된 서로 다른 색의 소정 수의 서브 화소를 구비하고,
상기 제 1 광센서 및 상기 제 2 광센서는 각각, 행방향으로 배치된 상기 각 표시 화소의 사이의 영역에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 광센서 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 검출용 드라이버는,
상기 각 제 1 센서 제 1 신호 라인에 접속되어, 상기 각 제 1 센서 제 1 신호 라인에 전류를 공급하는 복수의 전류원과,
서로 인접하는 상기 각 제 2 센서 제 1 신호 라인과 상기 각 제 1 센서 제 1 신호 라인의 사이에 설치되고, 입력단이 상기 각 제 2 센서 제 1 신호 라인에 접속되고, 출력단이 상기 각 제 1 센서 제 1 신호 라인에 접속되는 복수의 버퍼 회로와,
상기 각 제 1 센서 제 2 신호 라인에 접속되어, 상기 각 제 1 센서 제 2 신호 라인에 전압을 공급하는 전압원과,
서로 인접하는 상기 각 제 1 센서 제 2 신호 라인과 상기 각 제 2 센서 제 2 신호 라인에 접속되고, 상기 각 제 2 센서 제 2 신호 라인에 흐르는 전류를 복수의 전압 신호로 변환하는 복수의 전류-전압 변환 회로와,
상기 복수의 전류-전압 변환 회로로부터 상기 복수의 전압 신호가 병렬 신호로서 공급되고, 해당 병렬 신호를 직렬 신호로 변환하는 병렬 직렬 변환 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 광센서 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 검출용 드라이버는,
서로 인접하는 상기 각 제 1 센서 제 1 신호 라인과 상기 각 제 2 센서 제 1 신호 라인에 공통으로 접속되어, 전류를 공급하는 복수의 전류원과,
상기 각 제 1 센서 제 2 신호 라인에 접속되어, 상기 각 제 1 센서 제 2 신호 라인에 전압을 인가하는 전압원과,
서로 인접하는 상기 각 제 1 센서 제 2 신호 라인과 상기 각 제 2 센서 제 2 신호 라인에 접속되고, 상기 각 제 2 센서 제 2 신호 라인에 흐르는 전류를 복수의 전압 신호로 변환하는 복수의 전류-전압 변환 회로와,
상기 전류-전압 변환 회로로부터 상기 복수의 전압 신호가 병렬 신호로서 공급되고, 해당 병렬 신호를 직렬 신호로 변환하는 병렬 직렬 변환 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 광센서 장치.
기판과,
상기 기판의 표면에 2차원 배열되어 설치된 각각이 광학 소자를 갖는 복수의 표시 화소와,
상기 기판의 표면에 2차원 배열되어 설치된 복수의 광센서부와,
각 행에 배치된 상기 각 광센서부를 선택 상태로 설정하는 스캔 드라이버와,
상기 선택 상태로 설정된 상기 각 광센서부의 입사광의 조도에 따른 검출 신호를 획득하는 검출용 드라이버를 구비하고,
상기 각 광센서부는 차광된 제 1 광전 변환부를 구비하는 제 1 광센서와, 외부로부터 가해지는 외력에 따라 상기 조도가 변화하는 제 2 광전 변환부를 갖는 제2 광센서를 구비하고,
상기 검출용 드라이버는 상기 선택 상태로 설정된 상기 제 1 광센서 및 상기 제 2 광센서의 각 전극의 전압을 등전압으로 유지하여, 상기 조도에 따라, 상기 선택 상태로 설정된 상기 각 제 2 광센서에 흐르는 전류에 따른 복수의 전압 신호를 상기 검출 신호로서 병행하여 획득하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제 10 항에 있어서,
상기 제 1 광센서 및 상기 제 2 광센서는 박막 트랜지스터에 의해 형성되고,
상기 제 1 광전 변환부 및 상기 제 2 광전 변환부는 반도체층을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제 11 항에 있어서,
행방향으로 배치되고, 행방향으로 배치된 상기 제 1 광센서의 게이트 전극 및 상기 제 2 광센서의 게이트 전극에 공통으로 접속된 복수의 센서 게이트 라인과,
열방향으로 배치되고, 열방향으로 배치된 상기 제 1 광센서의 드레인 전극과 소스 전극의 한쪽에 접속된 복수의 제 1 센서 제 1 신호 라인과,
열방향으로 배치되고, 열방향으로 배치된 상기 제 1 광센서의 상기 드레인 전극과 소스 전극의 다른쪽에 접속된 복수의 제 1 센서 제 2 신호 라인과,
열방향으로 배치되고, 열방향으로 배치된 상기 제 2 광센서의 드레인 전극과 소스 전극의 한쪽에 접속된 복수의 제 2 센서 제 1 신호 라인과,
열방향으로 배치되고, 열방향으로 배치된 상기 제 2 광센서의 상기 드레인 전극과 소스 전극의 다른쪽에 접속된 복수의 제 2 센서 제 2 신호 라인을 구비하고,
상기 스캔 드라이버는 상기 각 센서 게이트 라인에, 상기 제 1 광센서 및 상기 제 2 광센서를 온 상태로 하는 신호 레벨을 갖는 센서 주사 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제 11 항에 있어서,
상기 복수의 광센서부는 2차원 배열되는 복수의 광센서군으로 나누어지고,
상기 각 광센서군은 소정 수의 행과 소정 수의 열에 배치되는 소정 수의 상기 광센서부를 포함하고,
행방향으로 배열되는 상기 각 광센서군에 접속되는 소정 수의 상기 센서 게이트 라인은 공통 게이트 라인에 공통으로 접속되어, 상기 스캔 드라이버에 접속되고,
행방향으로 배열되는 상기 각 광센서군에 접속되는 소정 수의 상기 제 1 센서 제 1 신호 라인은 공통 제 1 센서 제 1 신호 라인에 공통으로 접속되어 상기 검출용 드라이버에 접속되고,
행방향으로 배열되는 상기 각 광센서군에 접속되는 소정 수의 상기 제 2 센서 제 1 신호 라인은 공통 제 2 센서 제 1 신호 라인에 공통으로 접속되어 상기 검출용 드라이버에 접속되고,
행방향으로 배열되는 상기 각 광센서군에 접속되는 소정 수의 상기 제 1 센서 제 2 신호 라인은 공통 제 1 센서 제 2 신호 라인에 공통으로 접속되어 상기 검출용 드라이버에 접속되고,
행방향으로 배열되는 상기 각 광센서군에 접속되는 소정 수의 상기 제 2 센서 제 2 신호 라인은 공통 제 2 센서 제 2 신호 라인에 공통으로 접속되어, 상기 검출용 드라이버에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제 11 항에 있어서,
상기 복수의 광센서부는 2차원 배열되는 복수의 광센서군으로 나누어지고,
상기 각 광센서군은 소정 수의 행과 소정 수의 열에 배치되는 소정 수의 상기 광센서부를 포함하고,
행방향으로 배열되는 상기 각 광센서군에 접속되는 소정 수의 상기 센서 게이트 라인은 공통 게이트 라인에 공통으로 접속되어, 상기 스캔 드라이버에 접속되고,
행방향으로 배열되는 상기 각 광센서군에 접속되는 소정 수의 상기 제 1 센서 제 1 신호 라인은 공통 제 1 센서 제 1 신호 라인에 공통으로 접속되어 상기 검출용 드라이버에 접속되고,
행방향으로 배열되는 상기 각 광센서군에 접속되는 소정 수의 상기 제 2 센서 제 1 신호 라인은 공통 제 2 센서 제 1 신호 라인에 공통으로 접속되어 상기 검출용 드라이버에 접속되고,
행방향으로 배열되는 상기 각 광센서군에 접속되는 소정 수의 상기 제 1 센서 제 2 신호 라인과 소정 수의 상기 제 2 센서 제 2 신호 라인은 공통 제 2 신호 라인에 공통으로 접속되어 상기 검출용 드라이버에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제 10 항에 있어서,
상기 표시 화소는 상기 광학 소자로서의 액정 표시 소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제 10 항에 있어서,
상기 각 표시 화소는 상기 광학 소자로서의 유기 전계 발광 소자를 구비하는 발광소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
기판과,
상기 기판의 표면에 2차원 배열되어 설치된 각각이 광학 소자를 갖는 복수의 표시 화소와,
상기 기판의 표면에 2차원 배열되어 설치된 복수의 광센서부를 구비하고,
상기 각 광센서부는 차광된 제 1 광전 변환부를 구비하는 제 1 광센서와, 외부로부터 가해지는 외력에 따라 조도가 변화하는 제 2 광전 변환부를 갖는 제 2 광센서를 구비하고,
상기 각 표시 화소는 행방향으로 배치된 서로 다른 색의 소정 수의 서브 화소를 구비하고,
상기 제 1 광센서 및 상기 제 2 광센서는 각각, 행방향으로 배치된 상기 표시 화소의 사이의 영역에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제 17 항에 있어서,
상기 제 1 광센서 및 상기 제 2 광센서는 박막 트랜지스터에 의해 형성되고,
상기 제 1 광전 변환부 및 상기 제 2 광전 변환부는 반도체층을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제 18 항에 있어서,
행방향으로 배치된 상기 복수의 표시 화소에 접속되어, 행방향으로 연장해서 배치된 복수의 주사선과,
열방향으로 배치된 상기 복수의 표시 화소에 접속되어, 열방향으로 연장해서 배치된 복수의 신호선과,
행방향으로 배치되고, 행방향으로 배치된 상기 제 1 광센서의 게이트 전극 및 상기 제 2 광센서의 게이트 전극에 공통으로 접속된 복수의 센서 게이트 라인과,
열방향으로 배치되고, 열방향으로 배치된 상기 제 1 광센서의 드레인 전극과 소스 전극의 한쪽에 접속된 복수의 제 1 센서 제 1 신호 라인과,
열방향으로 배치되고, 열방향으로 배치된 상기 제 1 광센서의 상기 드레인 전극과 소스 전극의 다른쪽에 접속된 복수의 제 1 센서 제 2 신호 라인과,
열방향으로 배치되고, 열방향으로 배치된 상기 제 2 광센서의 드레인 전극과 소스 전극의 한쪽에 접속된 복수의 제 2 센서 제 1 신호 라인과,
열방향으로 배치되고, 열방향으로 배치된 상기 제 2 광센서의 상기 드레인 전극과 소스 전극의 다른쪽에 접속된 복수의 제 2 센서 제 2 신호 라인을 구비하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제 19 항에 있어서,
2차원 배열된 복수의 제 1 표시 화소군을 더 구비하고,
상기 각 제 1 표시 화소군은 열방향으로 인접해서 배치된 우수개의 상기 표시 화소를 구비하고,
상기 제 1 광센서 및 상기 각 제 2 광센서는 행방향으로 인접하는 상기 각 제 1 표시 화소군의 사이의 영역에 행방향을 따라 교대로 배치되고,
상기 센서 게이트 라인은 상기 각 제 1 표시 화소군의 절반의 상기 표시 화소간의 영역에 설치되고,
상기 각 주사선은 열방향의 상기 각 제 1 표시 화소군간의 영역에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제 20 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 광센서의 열방향의 길이는 상기 제 1 표시 화소군의 열방향의 길이와 동일하거나 또는 그보다 짧은 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제 19 항에 있어서,
2차원 배열된 복수의 제 2 표시 화소군을 더 구비하고,
상기 각 제 2 표시 화소군은 행방향으로 인접해서 배치된 우수개의 상기 표시 화소를 구비하고,
상기 제 1 광센서 및 상기 제 2 광센서는 상기 제 2 표시 화소군의 절반의 상기 표시 화소간의 영역에 설치되고,
상기 제 1 센서 제 1 신호 라인, 상기 제 1 센서 제 2 신호 라인, 상기 제 2 센서 제 1 신호 라인 및 상기 제 2 센서 제 2 신호 라인은 상기 제 2 표시 화소군의 절반의 상기 표시 화소간의 영역에 설치되고,
상기 신호선은 상기 제 2 표시 화소군의 절반의 상기 표시 화소간의 영역을 제외한 영역에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제 22 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 광센서의 열방향의 길이는 상기 표시 화소의 열방향 길이와 동일하거나 또는 그보다 짧은 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제 19 항에 있어서,
2차원 배열된 복수의 제 3 표시 화소군을 더 구비하고,
상기 각 제 3 표시 화소군은 열방향 및 행방향의 각각에 인접해서 배치된 우수개의 상기 표시 화소를 구비하고,
상기 제 1 광센서 및 상기 제 2 광센서는 상기 제 3 표시 화소군의 행방향의 절반의 상기 표시 화소간의 영역에 설치되고,
상기 센서 게이트 라인은 상기 제 3 표시 화소군의 열방향의 절반의 상기 표시 화소간의 영역에 설치되고,
상기 제 1 센서 제 1 신호 라인, 상기 제 1 센서 제 2 신호 라인, 상기 제 2 센서 제 1 신호 라인 및 상기 제 2 센서 제 2 신호 라인은 상기 제 3 표시 화소군의 행방향의 절반의 상기 표시 화소간의 영역에 설치되고,
상기 주사선은 열방향의 상기 제 3 표시 화소군간의 영역에 설치되고,
상기 신호선은 상기 제 3 표시 화소군의 행방향의 절반의 상기 표시 화소간의 영역을 제외한 영역에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제 24 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 광센서의 열방향의 길이는 상기 제 3 표시 화소군의 열방향의 길이와 동일하거나 또는 그보다 짧은 것을 특징으로 하는 표시 장치.
광센서 장치의 구동 방법으로서,
상기 광센서 장치는 2차원 배열된 복수의 광센서부를 갖고, 상기 각 광센서부는 차광된 제 1 광전 변환부를 구비하는 제 1 광센서와, 외부로부터 가해지는 외력에 따라 입사광의 조도가 변화하는 제 2 광전 변환부를 구비하는 제 2 광센서를 구비하고,
상기 구동 방법은,
상기 각 행에 배치된 상기 제 1 광센서 및 상기 제 2 광센서를 선택 상태로 설정하는 것과,
상기 선택 상태로 설정된 상기 제 1 광센서 및 상기 제 2 광센서의 각 전극의 전압을 등전압으로 유지한 상태에서, 상기 조도에 따라 상기 제 2 광센서에 흐르는 전류에 따른 복수의 전압 신호를 병행해서 획득하는 것을 구비하는 것을 특징으로 하는 광센서 장치의 구동 방법.
제 26 항에 있어서,
상기 복수의 전압 신호를 병렬 신호로서 획득하고, 해당 병렬 신호를 직렬 신호로 변환하여 출력하는 것을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광센서 장치의 구동 방법.
제 26 항에 있어서,
상기 제 1 광센서 및 상기 제 2 광센서는 박막 트랜지스터에 의해 형성되고,
상기 획득하는 것은
상기 각 제 1 광센서의 상기 드레인 전극과 소스 전극의 한쪽에 전류를 공급하는 것과,
상기 선택 상태로 설정된 상기 각 제 1 광센서의 드레인 전극과 소스 전극의 사이에 흐르는 전류에 의해 생긴 상기 각 제 1 광센서의 상기 드레인 전극과 소스 전극의 상기 한쪽의 부동 전압을, 버퍼 회로를 통해 대응하는 상기 각 제 2 광센서의 상기 드레인 전극과 소스 전극의 한쪽에 출력하는 것과,
상기 각 제 1 광센서의 상기 드레인 전극과 소스 전극의 다른쪽에 전압을 인가하는 것과,
상기 선택 상태로 설정된 상기 각 제 1 광센서의 상기 드레인 전극과 소스 전극의 상기 다른쪽과, 상기 각 제 2 광센서의 상기 드레인 전극과 소스 전극의 다른쪽을 연산 증폭기에 의해서 가상으로 쇼트시켜 동 전위로 설정하는 것과,
상기 각 제 2 광센서의 드레인 전극과 소스 전극의 사이에 흐르는 전류를 상기 전압 신호로 변환하는 것을 구비하는 것을 특징으로 하는 광센서 장치의 구동 방법.
제 26 항에 있어서,
상기 제 1 광센서 및 상기 제 2 광센서는 박막 트랜지스터이고,
상기 획득하는 것은
상기 각 제 1 광센서의 상기 드레인 전극과 소스 전극의 한쪽과, 상기 제 2 광센서의 상기 드레인 전극과 소스 전극의 한쪽을 접속점에 접속하고, 상기 접속점에 전류를 공급하는 것과,
상기 각 제 1 광센서의 상기 드레인 전극과 소스 전극의 다른쪽에 전압을 인가하는 것과,
상기 선택 상태로 설정된 상기 각 제 1 광센서의 상기 드레인 전극과 소스 전극의 상기 다른쪽과, 상기 제 2 광센서의 상기 드레인 전극과 소스 전극의 다른쪽을 연산 증폭기에 의해서 가상으로 쇼트시켜 동 전위로 설정하는 것과,
상기 각 제 2 광센서의 드레인 전극과 소스 전극의 사이에 흐르는 전류를 상기 전압 신호로 변환하는 것을 구비하는 것을 특징으로 하는 광센서 장치의 구동 방법.