KR20130013512A - 광센싱 장치 및 그 구동 방법, 광센싱 장치를 포함하는 광터치 스크린 장치 - Google Patents

광센싱 장치 및 그 구동 방법, 광센싱 장치를 포함하는 광터치 스크린 장치 Download PDF

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Abstract

광센싱 화소 내의 광센서 트랜지스터가 빛을 감지할 수 있는 산화물 반도체 트랜지스터로 이루어지는 광센싱 장치, 상기 광센싱 장치의 구동 방법, 및 상기 광센싱 장치를 포함하는 광터치 스크린 장치를 개시한다. 개시된 광센싱 장치는 다수의 행과 다수의 열을 따라 배열된 다수의 광센싱 화소들을 구비하는 광센싱 화소 어레이를 포함한다. 각각의 광센싱 화소는 서로 직렬로 연결된 광센서 트랜지스터와 스위치 트랜지스터를 포함한다. 광센싱 화소 어레이 내의 각각의 행에는 스위치 트랜지스터의 게이트에 연결되는 게이트 라인이 마련되어 있다. 어느 한 행을 따라 배열된 광센서 트랜지스터의 게이트에는 해당 행에 후속하는 행에 마련된 게이트 라인 연결된다.

Description

광센싱 장치 및 그 구동 방법, 광센싱 장치를 포함하는 광터치 스크린 장치 {Light sensing apparatus and method of driving the light sensing apparatus, and optical touch screen apparatus including the light sensing apparatus}
광센싱 장치 및 그 구동 방법, 상기 광센싱 장치를 포함하는 광터치 스크린 장치를 개시한다. 더욱 상세하게는, 광센싱 화소 내의 광센서 트랜지스터가 빛을 감지할 수 있는 산화물 반도체 트랜지스터로 이루어지는 광센싱 장치, 상기 광센싱 장치의 구동 방법, 및 상기 광센싱 장치를 포함하는 광터치 스크린 장치를 개시한다.
터치 스크린 장치란 디스플레이 화면의 특정 위치에 사용자의 손이나 펜이 닿으면 그 위치를 파악하여 소프트웨어에 의해 특정 처리를 할 수 있도록, 화면에서 직접 입력 자료를 받을 수 있게 만든 장치를 말한다. 이를 위하여, 터치 스크린 장치는 일반적인 디스플레이 패널에 터치 패널이라는 장치를 덧붙여서 그 기능을 발휘하도록 한다. 터치 패널에는 압력식 저항막 방식, 접촉식 정전용량 방식, 표면초음파전도(surface Acoustic Wave; SAW) 방식, 적외선광 감지 방식 및 압전 방식 등의 다양한 종류가 있다. 이러한 터치 스크린 장치는 최근 키보드나 마우스를 대신할 수 있는 입력 장치로서 다양한 분야에서 널리 사용되고 있다.
지금까지 널리 사용되고 있는 터치 스크린 장치는 손이나 펜 등을 이용하여 디스플레이 장치의 화면에 직접 터치하는 방식이다. 그러나, 디스플레이 장치가 점차 대형화되면서 사용자와 디스플레이 장치 사이의 거리가 멀어지는 경우에는 이러한 직접 터치 방식을 적용하기가 어려울 수 있다. 이에 따라, 손이나 펜의 접촉 대신에 광을 감지하여 기존의 터치 스크린과 동일한 기능을 수행할 수 있는 광터치 스크린 장치가 제안되고 있다. 광터치 스크린 장치는 사용자와 단말기 간의 의사소통뿐만 아니라 사용자와 사용자 간의 의사소통에도 유리할 것으로 기대되고 있다.
광터치 스크린 장치를 구현하기 위해서는 광을 감지할 수 있는 미세한 크기의 광센싱 소자가 요구된다. 일반적으로 널리 사용되는 광센싱 소자로는 비정질 실리콘 박막 트랜지스터(a-Si TFT)가 있다. 그런데, a-Si TFT의 경우, 광에 의한 전류 변화가 충분히 크지 않다. 이에 따라, 광이 인가될 때 포토다이오드에서 발생한 전하를 일정한 시간 동안 캐패시터에 축적한 후, 캐패시터에 축적된 전하량으로부터 광세기에 관한 신호를 발생시킨다. 이렇게 캐패시터를 사용하는 경우, 캐패시터에 전하를 축적하는 시간만큼 센싱 시간이 지연될 수 있으며, 광터치 스크린 장치의 면적이 커질수록 기생 커패시턴스가 증가할 수 있다.
광센싱 소자로서 산화물 반도체 트랜지스터를 이용하는 광센싱 장치 및 상기 광센싱 장치의 구동 방법을 제공한다.
또한, 상기 광센싱 장치를 포함하는 광터치 스크린 장치를 제공한다.
일 유형에 따른 광센싱 장치는, 다수의 행과 다수의 열로 배열된 다수의 광센싱 화소들을 갖는 광센싱 화소 어레이; 및 행 방향을 따라 배열되어 있으며, 각각의 광센싱 화소에 게이트 전압을 제공하는 다수의 게이트 라인;을 포함하며, 각각의 광센싱 화소는 광을 감지하기 위한 광센서 트랜지스터와 상기 광센서 트랜지스터로부터 광센싱 신호를 출력하기 위한 스위치 트랜지스터를 포함하고, 한 행을 따라 배열된 광센싱 화소의 광센서 트랜지스터의 게이트에는 해당 행에 후속하거나 선행하는 다른 행에 마련된 게이트 라인이 연결될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 각각의 게이트 라인은 동일한 행을 따라 배열되어 있는 광센싱 화소들에 연결될 수 있다.
한 행을 따라 배열된 광센싱 화소의 스위치 트랜지스터의 게이트에는 해당 행에 대응하는 게이트 라인이 연결될 수 있다.
또한, 상기 스위치 트랜지스터와 광센서 트랜지스터는 서로 직렬로 연결될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 한 행을 따라 배열된 광센싱 화소의 광센서 트랜지스터의 게이트는 해당 행의 바로 다음에 후속하는 다른 행에 마련된 게이트 라인과 연결될 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 한 행을 따라 배열된 광센싱 화소의 광센서 트랜지스터의 게이트는 해당 행에 적어도 2회째 후속하는 다른 행에 마련된 게이트 라인과 연결될 수 있다.
상기 광센싱 장치는, 상기 다수의 게이트 라인에 순차적으로 게이트 전압을 제공하는 게이트 드라이버; 및 열 방향을 따라 배열된 다수의 데이터 라인을 가지며, 각각의 광센싱 화소로부터 광센싱 신호를 받아 데이터 신호를 출력하는 신호 출력부;를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 각각의 데이터 라인은 동일한 열을 따라 배열되어 있는 광센싱 화소들에 연결되어 있으며, 한 열을 따라 배열된 광센싱 화소의 스위치 트랜지스터의 소스에는 해당 열에 대응하는 데이터 라인이 연결될 수 있다.
상기 게이트 드라이버는, 상기 광센싱 화소 어레이 내의 광센싱 화소들의 행들의 개수만큼의 게이트 라인, 및 선행하거나 후속하는 행에 배열된 광센싱 화소의 광센서 트랜지스터의 게이트에만 연결되는 적어도 하나의 더미 게이트 라인을 포함할 수 있다.
상기 광센싱 화소 어레이 내에서 적어도 마지막 행 또는 적어도 첫번째 행에 배열된 광센싱 화소의 광센서 트랜지스터의 게이트는 상기 더미 게이트 라인에 연결될 수 있다.
예를 들어, 상기 광센서 트랜지스터는 산화물 반도체를 채널층의 재료로서 사용한 산화물 반도체 트랜지스터일 수 있다.
다른 유형에 따른 광터치 스크린 장치는, 다수의 행과 다수의 열로 배열된 다수의 디스플레이 화소와 다수의 광센싱 화소들을 갖는 화소 어레이; 및 행 방향을 따라 배열되어 있으며, 각각의 디스플레이 화소와 광센싱 화소에 게이트 전압을 제공하는 다수의 게이트 라인;을 포함할 수 있으며, 각각의 디스플레이 화소는 디스플레이 셀 및 상기 디스플레이 셀의 온/오프를 제어하기 위한 제 1 스위치 트랜지스터를 포함하고, 각각의 광센싱 화소는 광을 감지하기 위한 광센서 트랜지스터와 상기 광센서 트랜지스터로부터 광센싱 신호를 출력하기 위한 제 2 스위치 트랜지스터를 포함하며, 한 행을 따라 배열된 광센싱 화소의 광센서 트랜지스터의 게이트에는 해당 행에 후속하거나 선행하는 다른 행에 마련된 게이트 라인이 연결될 수 있다.
또한, 상기 광터치 스크린 장치는, 상기 다수의 게이트 라인에 순차적으로 게이트 전압을 제공하는 게이트 드라이버; 열 방향을 따라 배열된 다수의 데이터 라인을 가지며, 각각의 광센싱 화소로부터 광센싱 신호를 받아 데이터 신호를 출력하는 신호 출력부; 및 열 방향을 따라 배열된 다수의 영상 데이터 라인을 가지며, 각각의 디스플레이 화소에 영상 신호를 제공하는 데이터 드라이버;를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 각각의 게이트 라인은 동일한 행을 따라 배열되어 있는 디스플레이 화소와 광센싱 화소들에 연결될 수 있다.
또한, 한 행을 따라 배열된 디스플레이 화소의 제 1 스위치 트랜지스터의 게이트와 광센싱 화소의 제 2 스위치 트랜지스터의 게이트에는 해당 행에 대응하는 게이트 라인이 연결될 수 있다.
상기 제 2 스위치 트랜지스터와 광센서 트랜지스터는 서로 직렬로 연결될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 한 행을 따라 배열된 광센싱 화소의 광센서 트랜지스터의 게이트는 해당 행의 바로 다음에 후속하는 다른 행에 마련된 게이트 라인과 연결될 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 한 행을 따라 배열된 광센싱 화소의 광센서 트랜지스터의 게이트는 해당 행에 적어도 2회째 후속하는 다른 행에 마련된 게이트 라인과 연결될 수 있다.
또한, 상기 광터치 스크린 장치는 상기 광센서 트랜지스터의 게이트에만 연결되는 적어도 하나의 더미 게이트 라인을 더 포함할 수 있다.
상기 화소 어레이 내에서 행 방향으로 적어도 마지막 또는 첫번째 광센싱 화소의 광센서 트랜지스터의 게이트는 상기 더미 게이트 라인에 연결될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 화소 어레이는 상기 디스플레이 화소와 상기 광센싱 화소를 모두 갖는 제 1 화소 및 상기 디스플레이 화소만을 갖는 제 2 화소를 포함할 수 있다.
예를 들어, 적어도 하나의 제 1 화소와 적어도 하나의 제 2 화소가 행 방향을 따라 서로 번갈아 배치될 수 있다.
한편, 또 다른 유형에 따른 광터치 스크린 장치는, 다수의 행과 다수의 열로 배열된 다수의 디스플레이 화소와 다수의 광센싱 화소들을 갖는 화소 어레이; 및 행 방향을 따라 배열되어 있으며, 각각의 디스플레이 화소와 광센싱 화소에 게이트 전압을 제공하는 다수의 게이트 라인;을 포함할 수 있으며, 각각의 디스플레이 화소는 디스플레이 셀 및 상기 디스플레이 셀의 온/오프를 제어하기 위한 제 1 스위치 트랜지스터를 포함하고, 각각의 광센싱 화소는 광을 감지하기 위한 광센서 트랜지스터, 상기 광센서 트랜지스터로부터 광센싱 신호를 출력하기 위한 제 2 스위치 트랜지스터, 및 상기 광센서 트랜지스터로부터 광센싱 신호를 출력하며 상기 제 2 스위치 트랜지스터와 병렬로 연결된 제 3 스위치 트랜지스터를 포함하며, 한 행을 따라 배열된 광센싱 화소의 광센서 트랜지스터의 게이트에는 해당 행에 후속하거나 선행하는 다른 행에 마련된 게이트 라인이 연결될 수 있다.
예를 들어, 각각의 게이트 라인은 동일한 행을 따라 배열되어 있는 디스플레이 화소와 광센싱 화소들에 연결될 수 있다.
또한, 상기 화소 어레이는, 상기 디스플레이 화소, 제 2 스위치 트랜지스터 및 광센서 트랜지스터를 갖는 제 1 화소; 및 상기 디스플레이 화소와 상기 제 3 스위치 트랜지스터를 갖는 제 2 화소;를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제 1 화소와 적어도 하나의 상기 제 2 화소가 행 방향을 따라 서로 번갈아 배치될 수 있다.
상기 제 1 화소가 배열된 행에 대응하는 게이트 라인은 상기 제 1 스위치 트랜지스터의 게이트와 상기 제 2 스위치 트랜지스터의 게이트에 연결되어 있으며, 상기 제 2 화소가 배열된 행에 대응하는 게이트 라인은 상기 제 1 스위치 트랜지스터의 게이트와 상기 제 3 스위치 트랜지스터의 게이트에 연결될 수 있다.
상기 제 2 스위치 트랜지스터와 제 3 스위치 트랜지스터는 서로 다른 행에서 병렬로 배치될 수 있다.
또한, 상기 제 2 스위치 트랜지스터와 제 3 스위치 트랜지스터는 모두 상기 광센서 트랜지스터와 직렬로 연결될 수 있다.
상기 광센서 트랜지스터의 게이트는 상기 광센서 트랜지스터와 연결된 제 2 및 제 3 스위치 트랜지스터가 배열되어 있지 않은 다른 행의 게이트 라인에 연결될 수 있다.
또한, 상기 광터치 스크린 장치는 상기 광센서 트랜지스터의 게이트에만 연결되는 적어도 하나의 더미 게이트 라인을 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 화소 어레이 내에서 행 방향으로 적어도 마지막 또는 첫번째 광센싱 화소의 광센서 트랜지스터의 게이트는 상기 더미 게이트 라인에 연결될 수 있다.
한편, 또 다른 유형에 따른 광센싱 장치의 동작 방법은, 광을 감지하기 위한 광센서 트랜지스터와 상기 광센서 트랜지스터로부터 광센싱 신호를 출력하기 위한 스위치 트랜지스터를 각각 포함하며 다수의 행과 다수의 열로 배열된 다수의 광센싱 화소 중에서, 어느 한 행에 배열된 광센싱 화소의 스위치 트랜지스터의 게이트에 하이 전압을 인가하고, 나머지 행들에 배열된 광센싱 화소의 스위치 트랜지스터의 게이트에 로우 전압을 인가하는 단계; 및 순차적으로, 후속하는 다음의 행에 배열된 광센싱 화소의 스위치 트랜지스터의 게이트에 하이 전압을 인가하고, 나머지 행들에 배열된 광센싱 화소의 스위치 트랜지스터의 게이트에 로우 전압을 인가하는 단계;를 포함하며, 어느 한 행에 배열된 광센싱 화소의 광센서 트랜지스터의 게이트에는 해당 행에 후속하거나 선행하는 다른 행에 마련된 게이트 라인이 연결되어 있으며, 상기 후속하거나 선행하는 다른 행에 마련된 게이트 라인을 통해 상기 후속하거나 선행하는 다른 행에 배열된 광센싱 화소의 스위치 트랜지스터의 게이트에 하이 전압이 인가되는 동안, 상기 해당 행에 배열된 광센싱 화소의 광센서 트랜지스터가 리셋될 수 있다.
예를 들어, 상기 광센서 트랜지스터는 산화물 반도체를 채널층의 재료로서 사용한 산화물 반도체 트랜지스터일 수 있다.
예를 들어, 상기 로우 전압은 빛이 입사하지 않을 때 상기 광센서 트랜지스터의 문턱전압과 빛이 입사할 때 상기 광센서 트랜지스터의 문턱전압 사이의 전압일 수 있다.
또한, 상기 하이 전압은 상기 스위치 트랜지스터의 문턱 전압과 상기 광센서 트랜지스터를 리셋시키기 위한 전압 중에서 더 큰 전압일 수 있다.
예를 들어, 상기 스위치 트랜지스터는 서로 다른 행에서 서로 병렬로 배치된 제 1 스위치 트랜지스터와 제 2 스위치 트랜지스터를 포함할 수 있다.
또한, 상기 광센싱 장치의 동작 방법은, 상기 제 1 스위치 트랜지스터의 게이트에 하이 전압을 인가하여 상기 광센서 트랜지스터로부터 광센싱 신호를 출력하는 단계; 및 상기 제 2 스위치 트랜지스터의 게이트에 하이 전압을 인가하여 상기 동일한 광센서 트랜지스터로부터 광센싱 신호를 다시 출력하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
개시된 광센싱 장치는 감광 특성이 비교적 우수한 산화물 반도체 트랜지스터를 광센싱 소자로서 사용하기 때문에, 광센싱 동작을 수행하는데 있어서 커패시터를 필요로 하지 않는다. 예를 들어, 산화물 반도체 트랜지스터로 이루어진 광센서 트랜지스터와 상기 광센서 트랜지스터를 스위칭하기 위한 스위치 트랜지스터만으로 광센싱 장치가 구현될 수 있다. 따라서, 개시된 광센싱 장치를 이용하여 광터치 스크린 장치를 구현할 경우, 기생 커패시턴스에 의한 대면적화 제한 및 센싱 시간 지연으로부터 자유로울 수 있다.
또한, 개시된 광센싱 장치에 따르면, 다수의 광센서 트랜지스터들을 리셋시키기 위한 별도의 구동 유닛이 요구되지 않고, 스위치 트랜지스터들을 구동시키기 위한 게이트 드라이버의 신호로 광센서 트랜지스터들을 함께 리셋시킬 수 있다. 따라서, 광센싱 장치 및 광터치 스크린 장치의 전체적인 구조가 단순화될 수 있어서, 공간 활용성의 향상, 공정 비용의 절감 및 전력 소비량의 감소 등과 같은 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 산화물 반도체 트랜지스터의 예시적인 구조를 개략적으로 보이는 단면도이다.
도 2 및 도 3은 도 1에 도시된 산화물 반도체 트랜지스터의 동작 특성을 예시적으로 나타내는 그래프이다.
도 4는 일 실시예에 따른 광센싱 장치의 한 광센싱 화소의 예시적인 구조를 도시하는 회로도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 광센싱 장치의 전체적인 구조를 개략적으로 도시하는 블록도이다.
도 6은 다른 실시예에 따른 광터치 스크린 장치의 한 화소의 예시적인 구조를 도시하는 회로도이다.
도 7은 도 6에 도시된 화소를 포함하는 일 실시예에 따른 광터치 스크린 장치의 전체적인 구조를 개략적으로 도시한다.
도 8은 다른 실시예에 따른 광터치 스크린 장치의 예시적인 화소 어레이의 구조를 개략적으로 도시한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여, 산화물 반도체 트랜지스터를 이용한 광센싱 장치 및 그 구동 방법, 상기 광센싱 장치를 포함하는 광터치 스크린 장치에 대해 상세하게 설명한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다.
산화물 반도체 트랜지스터는 채널의 재료로서 산화물 반도체를 사용하는 트랜지스터를 의미한다. 이러한 산화물 반도체 트랜지스터는 채널층으로서 사용되는 산화물 반도체의 재료에 따라 빛에 민감한 특성을 가질 수 있다. 빛에 민감한 특성을 갖는 산화물 반도체 재료를 채널층으로서 사용할 경우, 산화물 반도체 트랜지스터는 입사광의 파장이나 광량에 따라 문턱 전압 및 드레인 전류가 변하는 특성이 있기 때문에 광센싱 소자로서 활용될 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 산화물 반도체 트랜지스터의 예시적인 구조를 개략적으로 보이는 단면도이다. 도 1을 참조하면, 산화물 반도체 트랜지스터(10)는 기판(11), 상기 기판(11) 위에 전체적으로 배치된 절연층(12), 상기 절연층(12) 위에 부분적으로 배치된 게이트(13), 적어도 상기 게이트(13)의 주위를 덮도록 절연층(12)과 게이트(13) 위에 배치된 게이트 절연막(14), 상기 게이트 절연막(14) 위로 배치된 채널층(15), 상기 채널층(15)의 양측을 덮도록 배치된 소스(16)와 드레인(17), 및 상기 소스(16), 드레인(17) 및 제 2 채널층(15)을 전체적으로 덮도록 배치된 투명 절연층(18)을 포함할 수 있다. 도 1에는 게이트(13)가 채널층(15)의 아래쪽에 배치되어 있는 하부 게이트 구조의 산화물 반도체 트랜지스터(10)가 도시되었지만, 산화물 반도체 트랜지스터(10)는 상부 게이트 구조로 구성될 수도 있다.
여기서, 기판(11)은 유리, 실리콘 등과 같은 일반적인 기판 재료를 사용할 수 있다. 절연층(12), 게이트 절연막(14), 투명 절연층(18)은 예를 들어 SiO2과 같은 재료를 사용할 수 있다. 만약 기판(11) 자체가 절연성 재료로 이루어진다면, 상기 기판(11) 위의 절연층(12)은 생략될 수도 있다. 또한, 게이트(13), 소스(16) 및 드레인(17)은 전도성 금속 또는 전도성 금속 산화물을 사용할 수 있다. 예를 들어, 산화물 반도체 트랜지스터(10)가 투명할 것이 요구되는 경우, 상기 게이트(13), 소스(16) 및 드레인(17)은 ITO와 같은 투명 전도성 재료로 이루어질 수 있다. 그러나 산화물 반도체 트랜지스터(10)가 투명할 것이 요구되지 않는 경우에는, 기판(11), 절연층(12), 게이트(13), 게이트 절연막(14), 소스(16) 및 드레인(17)의 재료가 반드시 투명할 필요는 없다.
한편, 채널층(15)은, 상술한 바와 같이, 산화물 반도체 재료로 이루어질 수 있다. 채널층(15)으로서 사용되는 산화물 반도체 재료의 선택에 따라, 산화물 반도체 트랜지스터(10)는 빛에 민감한 특성을 가질 수 있다. 예컨대, 그러한 산화물 반도체 채널 재료로서 ZnO, InO, SnO, InZnO, ZnSnO, InSnO 등과 같은 산화물 반도체 재료를 사용하거나, 또는 전술한 산화물 반도체 재료에 Hf, Zr, Ti, Ta, Ga, Nb, V, Al, Sn 등의 재료가 하나 이상 추가적으로 혼합된 재료를 사용할 수 있다. 이러한 재료를 채널층(15)으로서 사용할 경우, 도 1에 도시된 산화물 반도체 트랜지스터(10)는 입사광의 파장이나 광량에 따라 문턱 전압 및 드레인 전류가 변하는 특성이 있기 때문에 광센싱 소자로서 활용될 수 있다. 채널층(15)은 단일한 하나의 산화물 반도체층으로 이루어질 수도 있지만 다층 구조로 이루어질 수도 있다.
도 2 및 도 3은 도 1에 도시된 산화물 반도체 트랜지스터(10)의 동작 특성을 예시적으로 나타내는 그래프이다. 먼저, 도 2는 산화물 반도체 트랜지스터(10)의 게이트 전압(Vgs)에 대한 드레인 전류(Ids) 특성을 보이고 있다. 도 2를 참조하면, 산화물 반도체 트랜지스터(10)에 빛이 입사하면, 문턱 전압이 전체적으로 음의 방향으로 이동한다는 것을 알 수 있다. 예를 들어, 산화물 반도체 트랜지스터(10)에 빛이 입사하지 않을 때 산화물 반도체 트랜지스터(10)의 문턱전압은 Vth2이지만, 빛이 입사하게 되면 문턱전압은 Vth1으로 변하게 된다. 따라서, 문턱전압 Vth1과 Vth2 사이의 게이트 전압(V2)이 산화물 반도체 트랜지스터(10)에 인가되는 경우, 빛이 입사하지 않을 때(Dark)는 산화물 반도체 트랜지스터(10)가 OFF 상태가 되어 낮은 드레인 전류가 흐르며, 빛이 입사할 때(Light)는 ON 상태가 되어 높은 드레인 전류가 흐르게 된다. 반면, 문턱전압 Vth1과 Vth2보다 낮은 게이트 전압(V1)이 산화물 반도체 트랜지스터(10)에 인가되는 경우, 빛의 입사 여부와 관계 없이 산화물 반도체 트랜지스터(10)는 항상 OFF 상태가 된다. 또한 문턱전압 Vth1과 Vth2보다 높은 게이트 전압(V3)이 산화물 반도체 트랜지스터(10)에 인가되는 경우, 빛의 입사 여부와 관계 없이 산화물 반도체 트랜지스터(10)는 항상 ON 상태가 된다.
따라서, 산화물 반도체 트랜지스터(10)에 V2의 게이트 전압을 인가한 상태에서, 드레인 전류의 측정을 통해 빛의 입사 여부를 판단할 수 있다. 특히, 산화물 반도체 트랜지스터(10)의 경우, 빛이 입사하였을 때의 드레인 전류와 빛이 입사하지 않았을 때의 드레인 전류 사이의 전류비(ION/IOFF)가 상당히 크다. 이러한 특성을 갖는 산화물 반도체 트랜지스터(10)를 광센싱 소자로서 활용할 경우, 여러 가지 이점을 가질 수 있다. 예를 들어, 산화물 반도체 트랜지스터(10)는 큰 전류비를 갖기 때문에, 광센싱 소자로서 산화물 반도체 트랜지스터(10)를 사용하면, 커패시터가 없는 매우 간단한 광센싱 장치를 구현할 수 있다. 이에 따라, 광센싱 장치(100)의 대면적화가 가능하게 될 뿐만 아니라, 구동 속도의 향상 및 소비 전력의 절감이 가능하게 될 수 있다.
또한, 도 3은 산화물 반도체 트랜지스터(10)에 빛이 입사한 이후 시간의 흐름에 따른 드레인 전류의 변화를 보이는 그래프로서, 문턱전압 Vth1과 Vth2 사이의 전압 V2(예컨대, -5V)가 산화물 반도체 트랜지스터(10)에 인가되고 있는 경우이다. 도 3을 참조하면, 약 40초 정도에 산화물 반도체 트랜지스터(10)에 빛이 입사하면서 드레인 전류가 증가하게 된다. 그러나, 약 55초 정도에 빛의 입사가 중단되었음에도 드레인 전류는 거의 감소하지 않고 빛의 입사시와 유사한 상태를 유지하고 있다. 즉, 산화물 반도체 트랜지스터(10)는 빛의 입사 여부에 대한 일종의 기억 기능을 갖는다. 이러한 현상은 산화물 반도체 트랜지스터(10)의 채널층(15) 내부에 또는 그 계면에 전하가 트랩되어 발생하는 것으로 이해될 수 있다. 예컨대, 빛과 함께 음의 게이트 전압이 산화물 반도체 트랜지스터(10)에 인가되면, 채널층(15) 내부에서 빛에 의해 생성된 정공(hole)들이 게이트 절연막(14)과 채널층(15) 사이의 계면으로 이동하여 트랩될 수 있다. 이렇게 트랩된 전하들은 충분히 큰 양의 전압이 게이트에 인가될 때까지 제거되지 않는다. 따라서, 일단 전하가 트랩된 후에는 빛의 입사가 중단된 후에도 드레인 전류가 낮아지지 않는다. 이러한 현상은 충분히 큰 양의 게이트 전압을 산화물 반도체 트랜지스터(10)에 인가하여 트랩된 전하들을 제거하면 사라지게 된다.
도 4는 상술한 산화물 반도체 트랜지스터(10)를 이용하는 일 실시예에 따른 광센싱 장치의 한 광센싱 화소의 예시적인 구조를 도시하는 회로도이다. 도 4를 참조하면, 광센싱 화소(110)는 서로 직렬로 연결된 하나의 광센서 트랜지스터(112)와 하나의 스위치 트랜지스터(111)를 포함할 수 있다. 즉, 광센서 트랜지스터(112)의 소스는 스위치 트랜지스터(111)의 드레인과 서로 연결되어 있을 수 있다. 광센서 트랜지스터(112)는 광을 감지하기 위한 광센싱 소자로서, 예를 들어, 상술한 산화물 반도체 트랜지스터(10)일 수 있다. 광센싱 신호를 출력하기 위한 스위치 트랜지스터(111)는 감광성이 없는 일반적인 박막 트랜지스터일 수 있다. 또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 광센싱 화소(110)는 스위치 트랜지스터(111)의 게이트에 연결되는 게이트 라인(Gate), 스위치 트랜지스터(111)의 소스에 연결되는 데이터 라인(Data), 광센서 트랜지스터(112)의 드레인에 연결되는 구동 전압 라인(Vdd), 및 광센서 트랜지스터(112)의 게이트에 연결되는 리셋 라인(Reset)을 더 포함할 수 있다.
이러한 구조의 광센싱 화소(110)에서, 게이트 라인(Gate)을 통해 스위치 트랜지스터(111)에 게이트 전압이 인가되면, 스위치 트랜지스터(111)가 ON 상태가 된다. 그러면, 광센서 트랜지스터(112)의 소스로부터 데이터 라인(Data)으로 전류가 흐르게 된다. 이때, 광센서 트랜지스터(112)로부터 데이터 라인(Data)으로 흐르는 전류의 양은 광센서 트랜지스터(112)에 입사하는 빛의 세기에 따라 변화하게 된다. 따라서, 데이터 라인(Data)을 통해 흐르는 전류의 양을 측정하면 광센서 트랜지스터(112)에 입사하는 빛의 세기를 계산할 수 있다. 광센싱 신호를 출력하기 위해 스위치 트랜지스터(111)가 ON 상태에 있는 동안에는, 광센서 트랜지스터(112)의 게이트에 V2(도 2 참조)의 전압이 인가된다. 광센서 트랜지스터(112)의 게이트에 V1 또는 V3의 전압이 인가되면, 광센서 트랜지스터(112)는 빛의 입사 여부와 관계 없이 항상 OFF 또는 ON 상태가 되기 때문이다. 반면, 스위치 트랜지스터(111)에 게이트 전압이 인가되지 않는 동안에는, 스위치 트랜지스터(111)가 OFF 상태가 되므로 데이터 라인(Data)에 전류가 흐르지 않게 된다. 따라서, 스위치 트랜지스터(111)의 제어를 통해 광센싱 화소(110)로부터 광센싱 신호를 출력할 수 있으며, 광센싱 신호의 크기로부터 광센서 트랜지스터(112)에 빛이 입사하는지 여부 및 빛의 세기를 알 수 있다.
한편, 광센싱 화소(110)에서 한번 광을 측정한 후, 다음의 측정을 위해서는 앞서 설명한 바와 같이 양의 리셋 신호를 광센서 트랜지스터(112)에 인가하여 트랩된 전하들을 제거하는 리셋 과정을 수행한다. 광센서 트랜지스터(112)의 게이트에 연결된 리셋 라인(Reset)은 다음의 측정을 위해 양의 전압을 인가하여 광센서 트랜지스터(112)를 리셋시키기 위한 라인이다. 예를 들어, 게이트 라인(Gate)을 통해 스위치 트랜지스터(111)를 제어하여 광센싱 화소(110)로부터 광센싱 신호를 읽어낸 후, 리셋 라인(Reset)을 통해 광센서 트랜지스터(112)의 게이트에 양의 리셋 신호를 인가할 수 있다. 이를 위해, 광센싱 장치는 광센싱 화소(110)의 스위치 트랜지스터(111)에 게이트 전압을 인가하고 광센서 트랜지스터(112)에 리셋 신호를 인가하기 위한 구동 회로를 포함할 수 있다. 그런데, 스위치 트랜지스터(111)에 게이트 전압을 인가하기 위한 구동 회로와 광센서 트랜지스터(112)에 리셋 신호를 인가하기 위한 구동 회로가 별도로 존재하면, 광센싱 장치의 전체적인 회로 구성이 복잡하게 될 수 있다. 특히, 광센싱 장치의 해상도가 높아질 경우, 다수의 구동 회로를 배치하기 위한 공간이 부족하게 될 수도 있다. 따라서, 하나의 구동 회로로 게이트 전압과 리셋 신호를 함께 제공하는 것이 유리할 수 있다.
도 5는 하나의 구동 회로로 게이트 전압과 리셋 신호를 제공할 수 있는 일 실시예에 따른 광센싱 장치의 구조를 개략적으로 도시하는 블록도이다. 도 5를 참조하면, 광센싱 장치(100)는 입사광을 감지하는 다수의 광센싱 화소(110)들을 갖는 광센싱 화소 어레이, 각각의 광센싱 화소(110)에 게이트 전압 및 리셋 신호를 순차적으로 제공하기 위한 게이트 드라이버(120), 및 각각의 광센싱 화소(110)로부터 광센싱 신호를 받아 데이터 신호를 출력하기 위한 신호 출력부(130)를 포함할 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 광센싱 화소 어레이 내의 광센싱 화소(110)들은 다수의 행(row)과 열(column)로 배열될 수 있다. 예를 들어, 광센싱 화소(110)들은 n개의 행과 m개의 열을 갖는 어레이의 형태로 배열될 수 있다.
게이트 드라이버(120)는 각각의 광센싱 화소(110)들을 개별적으로 활성화시켜 각각의 광센싱 화소(110)로부터 광센싱 신호가 출력되도록 제어하는 역할을 한다. 이를 위하여, 게이트 드라이버(120)는 행 방향을 따라 배열된 다수의 게이트 라인(Gate 1, Gate 2, ..., Gate n)들을 포함할 수 있다. 각각의 게이트 라인은 동일한 행에 배열되어 있는 모든 광센싱 화소(110) 내의 스위치 트랜지스터(111)의 게이트들에 연결될 수 있다. 예를 들어, 제 1 게이트 라인(Gate 1)은 첫 번째 행에 배열되어 있는 모든 광센싱 화소(110) 내의 스위치 트랜지스터(111)의 게이트들에 연결될 수 있으며, 제 n 게이트 라인(Gate n)은 n번째 행에 배열되어 있는 모든 광센싱 화소(110) 내의 스위치 트랜지스터(111)의 게이트들에 연결될 수 있다.
신호 출력부(130)는 각각의 광센싱 화소(110)들로부터 발생하는 광센싱 신호를 받아 데이터 신호를 출력하는 역할을 한다. 이를 위하여, 신호 출력부(130)는 열 방향을 따라 배열된 다수의 데이터 라인(Data 1, Data 2, ...)들을 포함할 수 있다. 각각의 데이터 라인(Data 1, Data 2, ...)은 동일한 열에 배열되어 있는 모든 광센싱 화소(110) 내의 스위치 트랜지스터(111)의 소스들에 연결될 수 있다. 예를 들어, 제 1 데이터 라인(Data 1)은 첫 번째 열에 배열되어 있는 모든 광센싱 화소(110) 내의 스위치 트랜지스터(111)의 소스들에 연결될 수 있으며, 제 2 데이터 라인(Data 2)은 두번째 열에 배열되어 있는 모든 광센싱 화소(110) 내의 스위치 트랜지스터(111)의 소스들에 연결될 수 있다. 이러한 구조에서, 신호 출력부(130)는 동일한 행에 배열되어 있는 다수의 광센싱 화소(110)들에서 발생한 모든 광센싱 신호를 다수의 데이터 라인(Data 1, Data 2, ...)들을 통해 동시에 수신할 수 있다. 예를 들어, 제 1 게이트 라인(Gate 1)에 게이트 전압을 인가되는 경우, 첫 번째 행에 배열되어 있는 광센싱 화소(110)들에서 발생한 모든 광센싱 신호가 동시에 신호 출력부(130)에 입력될 수 있다. 신호 출력부(130)는 이들 광센싱 신호들을 디지털 데이터 신호로 변환한 후 한 열씩 순차적으로 출력하도록 구성될 수 있다.
한편, 광센싱 화소(110) 내의 광센서 트랜지스터(112)를 리셋시키기 위한 리셋 신호를 각각의 광센싱 화소(110)에 제공하는 리셋 라인(Reset)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 선행하는 행의 광센서 트랜지스터(112)의 게이트와 후속하는 행의 게이트 라인 사이에 연결될 수 있다. 예를 들어, 첫 번째 행에 배열되어 있는 광센싱 화소(110) 내의 광센서 트랜지스터(112)의 게이트는 리셋 라인(Reset)을 통해 제 2 게이트 라인(Gate 2)과 연결될 수 있다. 또한, 두 번째 행에 배열되어 있는 광센싱 화소(110) 내의 광센서 트랜지스터(112)의 게이트는 리셋 라인(Reset)을 통해 제 3 게이트 라인(Gate 3)과 연결될 수 있다. 마지막인 n번째 행에 배열되어 있는 광센싱 화소(110) 내의 광센서 트랜지스터(112)의 게이트에 리셋 신호를 제공하기 위하여, 게이트 드라이버(120)는 더미 게이트 라인(Gate Dummy)을 더 포함할 수 있다. 더미 게이트 라인은 제 n 게이트 라인(Gate n)의 다음 행에 배치될 수 있으며, 스위치 트랜지스터(111)들의 게이트에는 연결되지 않고, n번째 행에 배열된 광센싱 화소(110) 내의 광센서 트랜지스터(112)의 게이트에만 리셋 라인(Reset)을 통해 연결될 수 있다.
도 5에는 어느 한 행에 배치된 광센서 트랜지스터(112)의 게이트가 바로 후속하는 행의 게이트 라인과 연결된 것으로 도시되어 있으나, 이는 단지 예시적인 것이다. 실시예에 따라서, 어느 한 행의 광센서 트랜지스터(112)의 게이트는 적어도 2회째 후속하는 행의 게이트 라인과 연결될 수도 있다. 예를 들어, 첫 번째 행의 광센서 트랜지스터(112)의 게이트는 3번째 행의 게이트 라인과 연결되고, 두 번째 행의 광센서 트랜지스터(112)의 게이트는 4번째 행의 게이트 라인과 연결될 수 있다. 이 경우에는, 스위치 트랜지스터(111)에는 연결되지 않고 광센서 트랜지스터(112)에만 연결되는 더미 게이트 라인이 2개 존재할 수 있다. 예를 들어, n번째 행의 바로 다음에 배치된 제 1 더미 게이트 라인은 (n-1)번째 행의 광센서 트랜지스터(112)의 게이트에 연결되고, 제 1 더미 게이트 라인의 다음에 배치된 제 2 더미 게이트 라인은 n번째 행의 광센서 트랜지스터(112)의 게이트에 연결될 수 있다.
이하에서는, 상술한 광센싱 장치(100)의 동작을 설명한다. 도 5의 우측에는 광센싱 장치(100)의 동작을 예시적으로 나타내는 타이밍도가 도시되어 있다. 도 5의 타이밍도을 참조하면, 게이트 드라이버(120)는 먼저 제 1 게이트 라인(Gate 1)에 하이(HIGH) 전압(즉, 스위치 트랜지스터(111)의 문턱 전압 이상의 전압)을 인가하여, 첫 번째 행의 광센싱 화소(110)들로부터 광센싱 신호를 출력한다. 나머지 게이트 라인(Gate 2 ~ Gate Dummy)에는 로우(LOW) 전압이 인가된다. 따라서, 나머지 행들의 광센싱 화소(110)들로부터는 광센싱 신호가 출력되지 않는다. 이때, 리셋 라인(Reset)을 통해 제 2 게이트 라인(Gate 2)과 연결된 첫 번째 행의 광센서 트랜지스터(112)의 게이트에도 로우(LOW) 전압이 인가된다. 앞서 설명한 바와 같이, 광센싱 신호를 출력하는 동안 광센서 트랜지스터(112)의 게이트에는 V2의 전압이 인가된다. 따라서, 로우(LOW) 전압은 빛이 입사하지 않을 때 광센서 트랜지스터(112)의 문턱전압과 빛이 입사할 때 광센서 트랜지스터(112)의 문턱전압 사이의 전압(V2)일 수 있다.
그런 후, 게이트 드라이버(120)는 제 2 게이트 라인(Gate 2)에 하이(HIGH) 전압을 인가하여, 두 번째 행의 광센싱 화소(110)들로부터 광센싱 신호를 출력한다. 나머지 게이트 라인(Gate 1, Gate 3 ~ Gate Dummy)에는 로우(LOW) 전압이 인가된다. 이때, 리셋 라인(Reset)을 통해 제 2 게이트 라인(Gate 2)과 연결된 첫 번째 행의 광센서 트랜지스터(112)의 게이트에도 하이(HIGH) 전압이 인가된다. 여기서, 하이(HIGH) 전압은 광센서 트랜지스터(112)를 리셋시키기에 충분한 양의 전압(예컨대, 도 2의 V3)이다. 즉, 하이(HIGH) 전압은 스위치 트랜지스터(111)의 문턱 전압과 광센서 트랜지스터(112)를 리셋시키기 위한 전압 중에서 더 큰 전압일 수 있다. 따라서, 두 번째 행의 광센싱 화소(110)들로부터 광센싱 신호를 출력하는 동안, 첫 번째 행의 광센싱 화소(110) 내의 광센서 트랜지스터(112)들이 리셋될 수 있다.
이러한 방식으로 첫번째 행부터 n 번째 행까지 순차적으로 광센싱 화소(110)들로부터 광센싱 신호를 출력할 수 있다. 그러면, 한 프레임의 광센싱 동작이 완료된다. 이렇게 해서 한 프레임의 광센싱 동작이 완료되면, 이어서 위와 동일한 순서로 다음 프레임의 광센싱 동작이 반복될 수 있다. 한편, 마지막 n 번째 행의 광센싱 화소(110)들로부터 광센싱 신호를 출력한 후에는, n 번째 행 내의 광센서 트랜지스터(112)를 리셋시키기 위하여, 게이트 드라이버(120)는 더미 게이트 라인(Gate Dummy)에 하이(HIGH) 전압을 인가한다. 그러면, 리셋 라인(Reset)을 통해 더미 게이트 라인(Gate Dummy)에 연결된 n 번째 행의 광센서 트랜지스터(112)의 게이트에 하이(HIGH) 전압이 인가되면서, n 번째 행의 광센서 트랜지스터(112)들이 리셋될 수 있다. 도 5의 타이밍도에는, 더미 게이트 라인(Gate Dummy)에 하이(HIGH) 전압을 인가하는 시간과 제 1 게이트 라인(Gate 1)에 하이(HIGH) 전압을 인가하는 시간이 동일한 것으로 도시되어 있다. 그러나, 다른 실시예에서 더미 게이트 라인(Gate Dummy)에 하이(HIGH) 전압을 인가 완료한 후에, 다음 프레임을 위해 제 1 게이트 라인(Gate 1)에 하이(HIGH) 전압을 인가하는 것도 가능하다.
상술한 바와 같이, 도 5에 도시된 광센싱 장치(100)의 경우, 어느 한 행의 게이트 라인에는 그에 해당하는 행의 스위치 트랜지스터(111)와 그에 선행하는 행의 광센서 트랜지스터(112)가 연결되어 있어서, 어느 한 행의 광센싱 화소(110)로부터 광센싱 신호를 출력하는 동안, 그에 선행하는 행의 광센서 트랜지스터(112)가 리셋될 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따른 광센싱 장치(100)는 단지 하나의 게이트 드라이버(120)만으로 스위치 트랜지스터(111)의 스위칭 동작과 광센서 트랜지스터(112)의 리셋 동작을 수행할 수 있다. 그 결과, 스위치 트랜지스터(111)와 광센서 트랜지스터(112)를 각각 개별적으로 구동시키기 위한 별개의 구동 회로가 요구되지 않는다. 따라서, 광센싱 장치(100)의 구성이 간단해질 수 있어서, 공간 활용성의 향상, 공정 비용의 절감 및 전력 소비량의 감소 등과 같은 효과를 얻을 수 있다.
이러한 공간의 절약으로 인하여, 디스플레이 화소와 광센싱 화소가 하나로 통합되어 있는 인-셀(In-cell) 방식의 광터치 스크린 장치의 구현이 용이해질 수 있다. 도 6은 인-셀 방식의 광터치 스크린 장치의 한 화소(210)의 예시적인 구조를 도시하는 회로도이다. 도 6을 참조하면, 인-셀 방식의 광터치 스크린 장치의 하나의 화소(210)는 디스플레이 화소(210d)와 광센싱 화소(210s)를 포함한다. 디스플레이 화소(210d)는 디스플레이 셀(예컨대 LCD의 경우, 액정 셀)(212) 및 상기 디스플레이 셀(212)의 온/오프를 제어하기 위한 제 1 스위치 트랜지스터(211)를 포함할 수 있다. 광센싱 화소(210s)는 입사광을 감지하기 위한 광센서 트랜지스터(214)와 상기 광센서 트랜지스터(214)로부터 광센싱 신호를 출력하기 위한 제 2 스위치 트랜지스터(213)를 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 스위치 트랜지스터(211, 213)의 게이트는 하나의 게이트 라인(Gate)에 연결되어 있다. 제 1 스위치 트랜지스터(211)의 드레인은 영상 데이터 라인(Source-Data)에 연결되어 있으며, 소스는 디스플레이 셀(212)에 연결될 수 있다. 제 2 스위치 트랜지스터(213)의 소스는 광센싱 데이터 라인(Sensor-Data)에 연결되어 있으며, 드레인은 광센서 트랜지스터(214)의 소스과 연결될 수 있다. 그리고, 광센서 트랜지스터(214)의 드레인은 구동 전압 라인(Vdd)에 연결되어 있으며, 게이트는 리셋 라인(Reset)에 연결되어 있다.
도 7은 도 6에 도시된 화소(210)들을 포함하는 인-셀 방식의 광터치 스크린 장치(200)의 전체적인 회로 구조를 도시하는 블록도이다. 도 7을 참조하면, 광터치 스크린 장치(200)는, 영상을 디스플레이하는 다수의 디스플레이 화소(210d)와 입사광을 감지하는 다수의 광센싱 화소(210s)들을 갖는 화소 어레이(250), 각각의 디스플레이 화소(210d)와 광센싱 화소(210s)에 게이트 전압을 제공하기 위한 게이트 드라이버(220), 각각의 디스플레이 화소(210d)에 영상 신호를 제공하기 위한 데이터 드라이버(240), 및 각각의 광센싱 화소(210s)로부터 광센싱 신호를 받아 데이터 신호를 출력하기 위한 신호 출력부(230)를 포함할 수 있다.
화소 어레이(250)에서, 다수의 디스플레이 화소(210d)들과 다수의 광센싱 화소(210s)들은 행과 열을 이루어 어레이의 형태로 배열될 수 있다. 여기서, 각각의 디스플레이 화소(210d)마다 광센싱 화소(210s)가 하나씩 배치될 수도 있지만, 다수의 디스플레이 화소(210d)에 대해 하나의 광센싱 화소(210s)가 배치되는 것도 가능하다. 일반적인 디스플레이 패널에서, 하나의 화소는 약 200~300㎛의 폭과 높이를 갖는 반면, 입사광은 이보다 훨씬 큰 약 2mm 정도의 빔경을 갖는다. 따라서, 광센싱 화소(210s)가 화소 어레이(250) 내에서 부분적으로 배치되더라도 입사광의 입사 위치를 특정하는 것이 가능하다.
도 7에는 이러한 고려에 따라 2개의 디스플레이 화소(210d)마다 하나의 광센싱 화소(210s)가 배치된 예를 도시하고 있다. 예를 들어, 도 7을 참조하면, 화소 어레이(250)는 디스플레이 화소(210d)와 광센싱 화소(210s)를 모두 갖는 화소(210)와 디스플레이 화소(210d)만을 갖는 화소(210')를 포함할 수 있다. 즉, 화소(210')와 화소(210)가 행 방향을 따라 번갈아 배치될 수 있다. 도 7에는 2개의 디스플레이 화소(210d)마다 하나의 광센싱 화소(210s)가 배치된 예를 도시하고 있지만, 이는 단지 일 예일 뿐이며, 실시예에 따라서는 그보다 더 적은 또는 더 많은 디스플레이 화소(210d)마다 광센싱 화소(210s)가 하나씩 배치될 수도 있다. 일부의 디스플레이 화소(210d)에만 광센싱 화소(210s)가 배치되는 경우, 광센싱 화소(210s) 내의 광센서 트랜지스터(214, 도 6 참조)의 폭을 그만큼 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 광센서 트랜지스터(214)의 폭을 광센싱 화소(210s)가 없는 화소(210')의 비어 있는 영역까지 증가시킬 수 있다. 그러면 하나의 광센서 트랜지스터(214)의 감도는 폭이 증가된 만큼 향상될 수 있다.
한편, 각각의 디스플레이 화소(210d)는 컬러의 표현을 위하여 적색 서브화소(R), 녹색 서브화소(G) 및 청색 서브화소(B)를 더 포함할 수 있다.
게이트 드라이버(220)는 행 방향을 따라 배열된 다수의 게이트 라인을 포함할 수 있다. 각각의 게이트 라인은 동일한 행에 배열되어 있는 모든 디스플레이 화소(210d) 내의 제 1 스위치 트랜지스터(211)의 게이트와 광센싱 화소(210s) 내의 제 2 스위치 트랜지스터(213)의 게이트에 연결될 수 있다. 디스플레이 화소(210d)가 3개의 서브화소(R, G, B)를 포함하는 경우, 하나의 디스플레이 화소(210d)에는 3개의 제 1 스위치 트랜지스터(211)가 존재한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 게이트 라인은 3개의 제 1 스위치 트랜지스터(211)의 게이트에 모두 연결될 수 있다. 도 7에는 편의상 n번째 게이트 라인 내지 (n+5)번째 게이트 라인만이 도시되어 있다. 그러나, 도 5와 관련하여 앞서 설명한 바와 같이, 게이트 드라이버(220)는 화소 어레이(250) 내의 화소행의 개수만큼의 게이트 라인 및 광센서 트랜지스터(214)에만 연결되는 적어도 하나의 더미 게이트 라인을 포함할 수 있다.
또한, 신호 출력부(230)는 열 방향을 따라 배열된 다수의 광센싱 데이터 라인(Sensor-Data)을 포함할 수 있다. 각각의 광센싱 데이터 라인은 동일한 열에 배열되어 있는 모든 광센싱 화소(210s)들에 연결될 수 있다. 더욱 구체적으로, 각각의 광센싱 데이터 라인은 동일한 열에 배열되어 있는 모든 제 2 스위치 트랜지스터(213)의 소스에 연결될 수 있다. 신호 출력부(230)는 각각의 광센싱 화소(210s)들 내의 광센서 트랜지스터(214)로부터 발생하는 광센싱 신호를 각각의 광센싱 데이터 라인을 통해 수신하여 처리한 후 디지털화된 데이터 신호를 출력할 수 있다.
또한, 데이터 드라이버(240)는 열 방향을 따라 배열된 다수의 영상 데이터 라인(Source-Data)을 포함할 수 있다. 각각의 영상 데이터 라인은 동일한 열에 배열되어 있는 모든 디스플레이 화소(210d)들에 연결된다. 데이터 드라이버(240)는 각각의 영상 데이터 라인을 통해 각각의 디스플레이 화소(210d)에 디스플레이될 영상 신호를 제공한다. 만약 디스플레이 화소(210d)가 3개의 서브화소(R, G, B)를 포함한다면, 데이터 드라이버(240)는 각각의 서브화소(R, G, B)마다 개별적으로 연결되는 별도의 영상 데이터 라인을 포함할 수 있다.
도 7을 참조하면, 광센서 트랜지스터(214)를 리셋시키기 위한 리셋 신호를 각각의 광센싱 화소(210s)에 제공하는 리셋 라인(Reset)은, 선행하는 행의 광센서 트랜지스터(214)의 게이트와 후속하는 행의 게이트 라인 사이에 연결될 수 있다. 예컨대, n번째 행에 배열된 광센서 트랜지스터(214)의 게이트는 리셋 라인(Reset)을 통해 (n+2)번째 게이트 라인과 연결될 수 있다. 또한, (n+2)번째 행에 배열된 광센서 트랜지스터(214)의 게이트는 (n+4)번째 게이트 라인과 연결될 수 있다. 도 5에는 어느 한 행에 배치된 광센서 트랜지스터(214)의 게이트가 2회째 후속하는 행의 게이트 라인과 연결된 것으로 도시되어 있으나, 이는 단지 예시적인 것이다. 실시예에 따라서, 어느 한 행의 광센서 트랜지스터(214)의 게이트는 바로 후속하는 행의 게이트 라인과 연결될 수도 있다. 예를 들어, n번째 행에 배치된 광센서 트랜지스터(214)는 (n+1)번째 게이트 라인과 연결되고, (n+2)번째 행에 배치된 광센서 트랜지스터(214)는 (n+3)번째 게이트 라인과 연결될 수도 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 마지막 행의 광센서 트랜지스터(214)에 리셋 신호를 인가하기 위하여, 게이트 드라이버(220)는 제 2 스위치 트랜지스터(213)에는 연결되지 않고 광센서 트랜지스터(214)에만 연결되는 적어도 하나의 더미 게이트 라인(도 5 참조)을 더 포함할 수 있다.
이러한 광터치 스크린 장치(200)의 동작은 도 5와 관련하여 설명한 것과 유사할 수 있다. 예를 들어, n번째 게이트 라인에 하이 전압이 인가되는 동안, 나머지 게이트 라인에는 로우 전압이 인가된다. 그러면, n번째 행에 배열되어 있는 모든 디스플레이 화소(210d)들이 영상을 디스플레이하는 동시에, n번째 행에 배열되어 있는 모든 광센싱 화소(210s)들이 입사광을 감지하여 광센싱 신호를 출력하게 된다. 다음으로, (n+1)번째 게이트 라인에 하이 전압이 인가되는 동안, 나머지 게이트 라인에는 로우 전압이 인가된다. 그러면, (n+1)번째 행에 배열되어 있는 모든 디스플레이 화소(210d)들이 영상을 디스플레이한다. 그러나, (n+1)번째 행에 배열되어 있는 화소(210')들은 광센싱 화소(210s)를 갖지 않기 때문에, 광센싱 신호는 출력되지 않는다. 이어서, (n+2)번째 게이트 라인에 하이 전압이 인가되는 동안, 나머지 게이트 라인에는 로우 전압이 인가된다. 그러면, (n+2)번째 행에 배열되어 있는 모든 디스플레이 화소(210d)들이 영상을 디스플레이하는 동시에, (n+2)번째 행에 배열되어 있는 모든 광센싱 화소(210s)들이 입사광을 감지하여 광센싱 신호를 출력하게 된다. 이때, (n+2)번째 게이트 라인의 하이 전압이 n번째 행에 배열된 광센서 트랜지스터(214)의 게이트에 인가되어 n번째 행에 배열된 광센서 트랜지스터(214)가 리셋된다.
또한, 도 8은 다른 실시예에 따른 광터치 스크린 장치(200)의 예시적인 화소 어레이(260)의 구조를 개략적으로 도시하고 있다. 도 8을 참조하면, 광터치 스크린 장치(200)는 화소 어레이(260), 게이트 드라이버(220), 신호 출력부(230) 및 데이터 드라이버(240)를 포함한다. 여기서, 게이트 드라이버(220), 신호 출력부(230) 및 데이터 드라이버(240)의 구조와 동작은 도 7에서 설명한 것과 같다. 도 8에 도시된 화소 어레이(260)는 도 7에 도시된 화소 어레이(250)와 대체적으로 동일하지만, 광센서 트랜지스터(214)가 배치되어 있지 않은 행에 추가적으로 제 3 스위치 트랜지스터(215)가 더 배치되어 있다는 점에서 차이가 있다. 즉, 도 8을 참조하면, 화소 어레이(260)는 디스플레이 화소(210d), 제 2 스위치 트랜지스터(213) 및 광센서 트랜지스터(213)를 갖는 제 1 화소(210), 및 디스플레이 화소(210d)와 제 3 스위치 트랜지스터(215)를 갖는 제 2 화소(210")를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 8에 도시된 바와 같이, 화소 어레이(260)에서 하나의 제 1 화소(210)와 하나의 제 2 화소(210")가 행 방향을 따라 번갈아 배치될 수 있다. 그러나, 이는 단지 일 예일 뿐이며, 예를 들어 하나의 제 1 화소(210)와 2개 이상의 제 2 화소(210")가 행 방향을 따라 번갈아 배치되는 것도 가능하다.
제 2 스위치 트랜지스터(213)와 제 3 스위치 트랜지스터(215)는 서로 다른 행에서 병렬로 배치될 수 있다. 예를 들어, 제 2 스위치 트랜지스터(213)의 소스와 제 3 스위치 트랜지스터(215)의 소스는 동일한 광센싱 데이터 라인(Sensor-Data)에 연결되어 있으며, 제 2 스위치 트랜지스터(213)의 드레인과 제 3 스위치 트랜지스터(215)의 드레인은 모두 광센서 트랜지스터(214)의 소스과 연결될 수 있다. 따라서, 제 2 스위치 트랜지스터(213)와 제 3 스위치 트랜지스터(215)는 모두 광센서 트랜지스터(214)와 직렬로 연결된다. 다만, 제 2 스위치 트랜지스터(213)의 게이트는 n번째, (n+2)번째, (n+4)번째 등의 게이트 라인에 연결되고, 제 3 스위치 트랜지스터(215)의 게이트는 (n+1)번째, (n+3)번째, (n+5)번째 등의 게이트 라인에 연결된다. 또한, 광센서 트랜지스터(214)는 그와 연결된 제 2 및 제 3 스위치 트랜지스터(213, 215)가 배열되어 있지 않은 다른 행의 게이트 라인에 연결된다. 예컨대, n번째 행에 배열된 광센서 트랜지스터(214)의 게이트는 n번째와 (n+1)번째 행을 제외한 다른 행(도 8의 예에서 (n+2)번째 행)에 연결될 수 있다.
이러한 구조에서, 예를 들어, n번째 게이트 라인에 하이 전압이 인가되는 동안, 나머지 게이트 라인에는 로우 전압이 인가된다. 그러면, n번째 행에 배열되어 있는 디스플레이 화소(210d)가 영상을 디스플레이하는 동시에, n번째 행에 배열되어 있는 광센싱 화소(210s)로부터 제 2 스위치 트랜지스터(213)를 통해 광센싱 신호가 출력된다. 다음으로, (n+1)번째 게이트 라인에 하이 전압이 인가되는 동안, 나머지 게이트 라인에는 로우 전압이 인가된다. 그러면, (n+1)번째 행의 디스플레이 화소(210d)가 영상을 디스플레이한다. 또한, (n+1)번째 행의 제 3 스위치 트랜지스터(215)가 ON되면서, n번째 행의 광센싱 화소(210s)로부터 제 3 스위치 트랜지스터(215)를 통해 광센싱 신호가 출력된다. 이어서, (n+2)번째 게이트 라인에 하이 전압이 인가되는 동안, 나머지 게이트 라인에는 로우 전압이 인가된다. 그러면, (n+2)번째 행의 디스플레이 화소(210d)가 영상을 디스플레이하는 동시에, (n+2)번째 행의 광센싱 화소(210s)로부터 광센싱 신호가 출력된다. 이때, (n+2)번째 게이트 라인의 하이 전압이 n번째 행의 광센서 트랜지스터(214)의 게이트에 인가되면서 n번째 행의 광센서 트랜지스터(214)가 리셋된다.
결과적으로, n번째 행에 배열된 광센서 트랜지스터(214)의 광센싱 신호는 n번째와 (n+1)번째 게이트 라인에 하이 전압이 인가될 때 각각 출력될 수 있다. 즉, 하나의 광센서 트랜지스터(214)로부터 광센싱 신호를 두 번 출력할 수 있다. 이는, 도 3에 도시된 바와 같이, 광센서 트랜지스터(214)가 리셋되기 전까지 광센싱 결과를 유지하는 기억 기능이 있기 때문에 가능한 것이다. 따라서, 광센싱 시간을 2배로 늘려서 더욱 정확한 광센싱이 가능하게 된다. 이는 특히, 높은 구동 주파수로 구동되는 대면적의 고해상도 광터치 스크린 장치에서, 광센싱 시간이 부족해지는 것을 보상할 수 있다.
이러한 점에서, 제 2 스위치 트랜지스터(213), 제 3 스위치 트랜지스터(215) 및 광센서 트랜지스터(214)는 2개의 디스플레이 화소(210d)마다 배치되는 하나의 광센싱 화소(210s')로 볼 수 있다. 도 8에는 2개의 디스플레이 화소(210d)마다 하나의 광센싱 화소(210s')가 배치되는 것으로 도시되어 있지만, 이는 단지 일 예일 뿐이다. 예를 들어, (n+2)번째 행에도 제 2 스위치 트랜지스터(213) 및 제 3 스위치 트랜지스터(215)와 병렬로 연결되는 제 4 스위치 트랜지스터(도시되지 않음)를 배치할 수도 있다. 이 경우, 3개의 디스플레이 화소(210d)마다 하나의 광센싱 화소(210s')가 배치되는 것으로 볼 수 있다. 그러면, n번째 내지 (n+2)번째 게이트 라인에 하이 전압이 인가될 때 각각 광센싱 신호가 출력될 수 있다. 즉, 하나의 광센서 트랜지스터(214)로부터 광센싱 신호를 세 번 출력할 수 있다. 그런 후, 광센서 트랜지스터(214)는 (n+3)번째 게이트 라인에 하이 전압이 인가될 때 리셋될 수 있다.
도 5 내지 도 8에서는, 광센서 트랜지스터(214)의 게이트가 후속하는 행의 게이트 라인과 연결되어 있어서, 광센싱 직후에 광센서 트랜지스터(214)가 리셋되는 것으로 설명하였다. 그러나, 실시예에 따라서는, 광센서 트랜지스터(214)의 게이트가 선행하는 행의 게이트 라인과 연결되어 있어서, 광센싱 직전에 광센서 트랜지스터(214)를 리셋시킬 수도 있다. 이 경우, 광센서 트랜지스터(214)에만 연결되는 더미 게이트 라인은 첫번째 게이트 라인에 선행하여 배치될 수 있다.
지금까지, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 광센싱 장치 및 그 구동 방법, 상기 광센싱 장치를 포함하는 광터치 스크린 장치에 대한 예시적인 실시예가 설명되고 첨부된 도면에 도시되었다. 그러나, 이러한 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이고 이를 제한하지 않는다는 점이 이해되어야 할 것이다. 그리고 본 발명은 도시되고 설명된 설명에 국한되지 않는다는 점이 이해되어야 할 것이다. 이는 다양한 다른 변형이 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일어날 수 있기 때문이다.
10.....산화물 반도체 트랜지스터 11.....기판
12.....절연층 13.....게이트
14.....게이트 절연막 15.....채널층
16.....소스 17.....드레인
18.....투명 절연층 100....광센싱 장치
110....광센싱 화소
111, 211, 213, 215....스위치 트랜지스터
112, 214....광센서 트랜지스터 120, 220....게이트 드라이버
130, 230....신호 출력부 200....광터치 스크린 장치
210....화소 210d...디스플레이 화소
210s...광센싱 화소 240....데이터 드라이버
250, 260....화소 어레이

Claims (38)

  1. 다수의 행과 다수의 열로 배열된 다수의 광센싱 화소들을 갖는 광센싱 화소 어레이; 및
    행 방향을 따라 배열되어 있으며, 각각의 광센싱 화소에 게이트 전압을 제공하는 다수의 게이트 라인;을 포함하며,
    각각의 광센싱 화소는 광을 감지하기 위한 광센서 트랜지스터와 상기 광센서 트랜지스터로부터 광센싱 신호를 출력하기 위한 스위치 트랜지스터를 포함하고,
    한 행을 따라 배열된 광센싱 화소의 광센서 트랜지스터의 게이트에는 해당 행에 후속하거나 선행하는 다른 행에 마련된 게이트 라인이 연결되어 있는 광센싱 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    각각의 게이트 라인은 동일한 행을 따라 배열되어 있는 광센싱 화소들에 연결되어 있는 광센싱 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    한 행을 따라 배열된 광센싱 화소의 스위치 트랜지스터의 게이트에는 해당 행에 대응하는 게이트 라인이 연결되어 있는 광센싱 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 스위치 트랜지스터와 광센서 트랜지스터는 서로 직렬로 연결되어 있는 광센싱 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    한 행을 따라 배열된 광센싱 화소의 광센서 트랜지스터의 게이트는 해당 행의 바로 다음에 후속하는 다른 행에 마련된 게이트 라인과 연결되어 있는 광센싱 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    한 행을 따라 배열된 광센싱 화소의 광센서 트랜지스터의 게이트는 해당 행에 적어도 2회째 후속하는 다른 행에 마련된 게이트 라인과 연결되어 있는 광센싱 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 게이트 라인에 순차적으로 게이트 전압을 제공하는 게이트 드라이버; 및
    열 방향을 따라 배열된 다수의 데이터 라인을 가지며, 각각의 광센싱 화소로부터 광센싱 신호를 받아 데이터 신호를 출력하는 신호 출력부;를 더 포함하는 광센싱 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    각각의 데이터 라인은 동일한 열을 따라 배열되어 있는 광센싱 화소들에 연결되어 있으며, 한 열을 따라 배열된 광센싱 화소의 스위치 트랜지스터의 소스에는 해당 열에 대응하는 데이터 라인이 연결되어 있는 광센싱 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 게이트 드라이버는, 상기 광센싱 화소 어레이 내의 광센싱 화소들의 행들의 개수만큼의 게이트 라인, 및 선행하거나 후속하는 행에 배열된 광센싱 화소의 광센서 트랜지스터의 게이트에만 연결되는 적어도 하나의 더미 게이트 라인을 포함하는 광센싱 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 광센싱 화소 어레이 내에서 적어도 마지막 행 또는 적어도 첫번째 행에 배열된 광센싱 화소의 광센서 트랜지스터의 게이트는 상기 더미 게이트 라인에 연결되어 있는 광센싱 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 광센서 트랜지스터는 산화물 반도체를 채널층의 재료로서 사용한 산화물 반도체 트랜지스터인 광센싱 장치.
  12. 다수의 행과 다수의 열로 배열된 다수의 디스플레이 화소와 다수의 광센싱 화소들을 갖는 화소 어레이; 및
    행 방향을 따라 배열되어 있으며, 각각의 디스플레이 화소와 광센싱 화소에 게이트 전압을 제공하는 다수의 게이트 라인;을 포함하며,
    각각의 디스플레이 화소는 디스플레이 셀 및 상기 디스플레이 셀의 온/오프를 제어하기 위한 제 1 스위치 트랜지스터를 포함하고, 각각의 광센싱 화소는 광을 감지하기 위한 광센서 트랜지스터와 상기 광센서 트랜지스터로부터 광센싱 신호를 출력하기 위한 제 2 스위치 트랜지스터를 포함하며,
    한 행을 따라 배열된 광센싱 화소의 광센서 트랜지스터의 게이트에는 해당 행에 후속하거나 선행하는 다른 행에 마련된 게이트 라인이 연결되어 있는 광터치 스크린 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 다수의 게이트 라인에 순차적으로 게이트 전압을 제공하는 게이트 드라이버;
    열 방향을 따라 배열된 다수의 데이터 라인을 가지며, 각각의 광센싱 화소로부터 광센싱 신호를 받아 데이터 신호를 출력하는 신호 출력부; 및
    열 방향을 따라 배열된 다수의 영상 데이터 라인을 가지며, 각각의 디스플레이 화소에 영상 신호를 제공하는 데이터 드라이버;를 더 포함하는 광터치 스크린 장치.
  14. 제 12 항에 있어서,
    각각의 게이트 라인은 동일한 행을 따라 배열되어 있는 디스플레이 화소와 광센싱 화소들에 연결되어 있는 광터치 스크린 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    한 행을 따라 배열된 디스플레이 화소의 제 1 스위치 트랜지스터의 게이트와 광센싱 화소의 제 2 스위치 트랜지스터의 게이트에는 해당 행에 대응하는 게이트 라인이 연결되어 있는 광터치 스크린 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 2 스위치 트랜지스터와 광센서 트랜지스터는 서로 직렬로 연결되어 있는 광터치 스크린 장치.
  17. 제 12 항에 있어서,
    한 행을 따라 배열된 광센싱 화소의 광센서 트랜지스터의 게이트는 해당 행의 바로 다음에 후속하는 다른 행에 마련된 게이트 라인과 연결되어 있는 광터치 스크린 장치.
  18. 제 12 항에 있어서,
    한 행을 따라 배열된 광센싱 화소의 광센서 트랜지스터의 게이트는 해당 행에 적어도 2회째 후속하는 다른 행에 마련된 게이트 라인과 연결되어 있는 광터치 스크린 장치.
  19. 제 12 항에 있어서,
    상기 광센서 트랜지스터의 게이트에만 연결되는 적어도 하나의 더미 게이트 라인을 더 포함하는 광터치 스크린 장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 화소 어레이 내에서 행 방향으로 적어도 마지막 또는 첫번째 광센싱 화소의 광센서 트랜지스터의 게이트는 상기 더미 게이트 라인에 연결되어 있는 광터치 스크린 장치.
  21. 제 12 항에 있어서,
    상기 화소 어레이는 상기 디스플레이 화소와 상기 광센싱 화소를 모두 갖는 제 1 화소 및 상기 디스플레이 화소만을 갖는 제 2 화소를 포함하는 광터치 스크린 장치.
  22. 제 21 항에 있어서,
    적어도 하나의 제 1 화소와 적어도 하나의 제 2 화소가 행 방향을 따라 서로 번갈아 배치되는 광터치 스크린 장치.
  23. 다수의 행과 다수의 열로 배열된 다수의 디스플레이 화소와 다수의 광센싱 화소들을 갖는 화소 어레이; 및
    행 방향을 따라 배열되어 있으며, 각각의 디스플레이 화소와 광센싱 화소에 게이트 전압을 제공하는 다수의 게이트 라인;을 포함하며,
    각각의 디스플레이 화소는 디스플레이 셀 및 상기 디스플레이 셀의 온/오프를 제어하기 위한 제 1 스위치 트랜지스터를 포함하고,
    각각의 광센싱 화소는 광을 감지하기 위한 광센서 트랜지스터, 상기 광센서 트랜지스터로부터 광센싱 신호를 출력하기 위한 제 2 스위치 트랜지스터, 및 상기 광센서 트랜지스터로부터 광센싱 신호를 출력하며 상기 제 2 스위치 트랜지스터와 병렬로 연결된 제 3 스위치 트랜지스터를 포함하며,
    한 행을 따라 배열된 광센싱 화소의 광센서 트랜지스터의 게이트에는 해당 행에 후속하거나 선행하는 다른 행에 마련된 게이트 라인이 연결되어 있는 광터치 스크린 장치.
  24. 제 23 항에 있어서,
    각각의 게이트 라인은 동일한 행을 따라 배열되어 있는 디스플레이 화소와 광센싱 화소들에 연결되어 있는 광터치 스크린 장치.
  25. 제 23 항에 있어서,
    상기 화소 어레이는:
    상기 디스플레이 화소, 제 2 스위치 트랜지스터 및 광센서 트랜지스터를 갖는 제 1 화소; 및
    상기 디스플레이 화소와 상기 제 3 스위치 트랜지스터를 갖는 제 2 화소;를 포함하는 광터치 스크린 장치.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 제 1 화소와 적어도 하나의 상기 제 2 화소가 행 방향을 따라 서로 번갈아 배치되어 있는 광터치 스크린 장치.
  27. 제 25 항에 있어서,
    상기 제 1 화소가 배열된 행에 대응하는 게이트 라인은 상기 제 1 스위치 트랜지스터의 게이트와 상기 제 2 스위치 트랜지스터의 게이트에 연결되어 있으며, 상기 제 2 화소가 배열된 행에 대응하는 게이트 라인은 상기 제 1 스위치 트랜지스터의 게이트와 상기 제 3 스위치 트랜지스터의 게이트에 연결되어 있는 광터치 스크린 장치.
  28. 제 23 항에 있어서,
    상기 제 2 스위치 트랜지스터와 제 3 스위치 트랜지스터는 서로 다른 행에서 병렬로 배치되어 있는 광터치 스크린 장치.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 제 2 스위치 트랜지스터와 제 3 스위치 트랜지스터는 모두 상기 광센서 트랜지스터와 직렬로 연결되는 광터치 스크린 장치.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 광센서 트랜지스터의 게이트는 상기 광센서 트랜지스터와 연결된 제 2 및 제 3 스위치 트랜지스터가 배열되어 있지 않은 다른 행의 게이트 라인에 연결되는 광터치 스크린 장치.
  31. 제 23 항에 있어서,
    상기 광센서 트랜지스터의 게이트에만 연결되는 적어도 하나의 더미 게이트 라인을 더 포함하는 광터치 스크린 장치.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 화소 어레이 내에서 행 방향으로 적어도 마지막 또는 첫번째 광센싱 화소의 광센서 트랜지스터의 게이트는 상기 더미 게이트 라인에 연결되어 있는 광터치 스크린 장치.
  33. 광을 감지하기 위한 광센서 트랜지스터와 상기 광센서 트랜지스터로부터 광센싱 신호를 출력하기 위한 스위치 트랜지스터를 각각 포함하며 다수의 행과 다수의 열로 배열된 다수의 광센싱 화소 중에서, 어느 한 행에 배열된 광센싱 화소의 스위치 트랜지스터의 게이트에 하이 전압을 인가하고, 나머지 행들에 배열된 광센싱 화소의 스위치 트랜지스터의 게이트에 로우 전압을 인가하는 단계; 및
    순차적으로, 후속하는 다음의 행에 배열된 광센싱 화소의 스위치 트랜지스터의 게이트에 하이 전압을 인가하고, 나머지 행들에 배열된 광센싱 화소의 스위치 트랜지스터의 게이트에 로우 전압을 인가하는 단계;를 포함하며,
    어느 한 행에 배열된 광센싱 화소의 광센서 트랜지스터의 게이트에는 해당 행에 후속하거나 선행하는 다른 행에 마련된 게이트 라인이 연결되어 있으며, 상기 후속하거나 선행하는 다른 행에 마련된 게이트 라인을 통해 상기 후속하거나 선행하는 다른 행에 배열된 광센싱 화소의 스위치 트랜지스터의 게이트에 하이 전압이 인가되는 동안, 상기 해당 행에 배열된 광센싱 화소의 광센서 트랜지스터가 리셋되는 광센싱 장치의 동작 방법.
  34. 제 33 항에 있어서,
    상기 광센서 트랜지스터는 산화물 반도체를 채널층의 재료로서 사용한 산화물 반도체 트랜지스터인 광센싱 장치의 동작 방법.
  35. 제 34 항에 있어서,
    상기 로우 전압은 빛이 입사하지 않을 때 상기 광센서 트랜지스터의 문턱전압과 빛이 입사할 때 상기 광센서 트랜지스터의 문턱전압 사이의 전압인 광센싱 장치의 동작 방법.
  36. 제 34 항에 있어서,
    상기 하이 전압은 상기 스위치 트랜지스터의 문턱 전압과 상기 광센서 트랜지스터를 리셋시키기 위한 전압 중에서 더 큰 전압인 광센싱 장치의 동작 방법.
  37. 제 33 항에 있어서,
    상기 스위치 트랜지스터는 서로 다른 행에서 서로 병렬로 배치된 제 1 스위치 트랜지스터와 제 2 스위치 트랜지스터를 포함하는 광센싱 장치의 동작 방법.
  38. 제 37 항에 있어서,
    상기 제 1 스위치 트랜지스터의 게이트에 하이 전압을 인가하여 상기 광센서 트랜지스터로부터 광센싱 신호를 출력하는 단계; 및
    상기 제 2 스위치 트랜지스터의 게이트에 하이 전압을 인가하여 상기 동일한 광센서 트랜지스터로부터 광센싱 신호를 다시 출력하는 단계;를 더 포함하는 광센싱 장치의 동작 방법.
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