KR20190018931A - 포토센서부를 포함하는 표시패널 및 그를 이용한 표시장치 - Google Patents

포토센서부를 포함하는 표시패널 및 그를 이용한 표시장치 Download PDF

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Abstract

본 실시예에 의하면, 신호라인, 구동신호라인과, 센싱신호라인과, 화소에 데이터신호를 인가하는 데이터라인과, 제1전원에 의해 제어되며 구동신호라인을 통해 공급받은 구동신호에 따라 센싱신호라인으로 센싱신호를 출력하는 포토센서부를 포함하는 표시패널, 구동신호라인을 통해 공급받은 구동신호를 출력하고, 센싱신호라인으로부터 센싱신호를 검출하는 센싱구동회로, 및, 제1전원을 공급하는 전원공급부를 포함하고, 포토센서부가 배치된 영역에는 데이터라인이 배치되는 표시장치를 제공하는 것이다.

Description

포토센서부를 포함하는 표시패널 및 그를 이용한 표시장치{DISPLAY PANEL INCLUDING THE PHOTO SENSOR AND DISPLAY APPARATUS USING THE SAME}
본 실시예들은 포토센서부를 포함하는 표시패널 및 그를 이용한 표시장치에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 화상을 표시하기 위한 표시장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있으며, 액정표시장치(LCD: Liquid Crystal Display Device), 플라즈마표시장치(Plasma Display Device), 유기발광표시장치(OLED: Organic Light Emitting Display Device) 등과 같은 여러 가지 타입의 표시장치가 활용되고 있다.
키보드, 마우스 등의 다양한 입력장치를 통해 사용자의 명령을 입력받아 동작할 수 있는데, 표시장치의 화면을 터치하여 직관적이고 편리하게 사용자의 명령을 입력할 있도록 하는 입력장치가 개발되고 있다. 이를 위해 표시장치의 화면 상에 터치패널을 배치하고 사용자가 표시장치의 화면을 보면서 터치를 함으로써 사용자의 명령을 입력받게 할 수 있다. 하지만, 표시장치 상에 위치하는 터치패널로 인하여 표시장치가 두껍고 무겁게 될 수 있고 휘도저하가 발생하여 시인성에 나빠질 수 있다. 또한, 최근에 표시장치는 미관 상의 이유로 인해 보다 얇고 가볍게 구현되는 경향이 있다.
따라서, 상기의 문제점과 최근의 경향으로 인하여 표시장치를 얇게 구현하기 위해 표시장치 상에 터치 패널을 배치하는 것이 아니라 표시장치를 제조하는 과정에서 추가공정을 통해 터치전극이 표시장치에 실장되도록 하는 방안이 고안되고 있다. 또한, 다양한 입력을 센싱하기 위한 소자가 표시패널에 실장하게 되면 표시장치의 개구율이 저하되는 문제점이 있다.
본 실시예들의 목적은 개구율을 높여 화질을 개선할 수 있는 포토센서부를 포함하는 표시패널를 제공하는 것이다.
본 실시예들의 또다른 목적은 포토센서부를 내장함에도 불구하고 슬림화 디자인 설계가 가능하게 하는 표시패널 및 표시장치를 제공하는 것이다.
일측면에서 본 실시예들은, 구동신호라인과, 센싱신호라인과, 화소에 데이터신호를 인가하는 데이터라인과, 제1전원에 의해 제어되며 구동신호라인을 통해 공급받은 구동신호에 따라 센싱신호라인으로 센싱신호를 출력하는 포토센서부를 포함하는 표시패널, 구동신호라인을 통해 공급받은 구동신호를 출력하고, 센싱신호라인으로부터 센싱신호를 검출하는 센싱구동회로, 및, 제1전원을 공급하는 전원공급부를 포함하고, 포토센서부가 배치된 영역에는 데이터라인이 배치되는 표시장치를 제공하는 것이다.
다른 일측면에서 본 실시예들은, 제1행과 제1열에 대응하여 배치되는 제1화소와, 제2행과 제2열에 대응하여 배치되는 제2화소와, 제1행과 제3열에 대응하여 배치되는 제3화소와, 제2행과 제4열에 대응하여 배치되는 제4화소를 포함하는 복수의 화소와, 제1방향으로 연장되며, 제1화소와 제2화소에 데이터신호를 공급하는제1데이터라인과, 제1방향으로 연장되고 제1데이터라인과 평행하게 배치되되, 제3화소와 제4화소에 데이터신호를 공급하는제2데이터라인과, 제1데이터라인과 제2데이터라인 사이에 제1데이터라인과 평행하게 배치되는 구동신호라인과, 제2데이터라인과 제3데이터라인 사이에 제2데이터라인과 평행하게 배치되는 센싱신호라인과, 구동신호라인과 센싱신호라인과 연결되고 제1행과 제2행 사이에 배치되는 포토센서부를 포함하되, 포토센서부가 배치된 영역에 제2데이터라인이 배치되는 표시패널을 제공하는 것이다.
본 실시예들에 의하면, 개구율을 높여 화질을 개선할 수 있는 포토센서부를 포함하는 표시장치를 제공할 수 있다.
본 실시예들에 의하면, 포토센서부를 내장함에도 불구하고 슬림화 디자인 설계가 가능하게 하는 표시패널 및 표시장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 실시예들에 따른 표시장치의 일 실시예를 나타내는 구조도이다.
도 2는 본 실시예들에 따른 표시장치의 일 실시예를 나타내는 회로도이다.
도 3은 본 실시예들에 따른 표시장치의 일 실시예를 나타내는 회로도이다.
도 4a는 본 실시예들에 따른 표시장치의 일 실시예를 나타내는 개념도이다.
도 4b는 본 실시예들에 따른 표시장치의 일 실시예를 나타내는 회로도이다.
도 5는 본 실시예들에 따른 표시장치에서 포토센서부의 일 실시예를 나타내는 회로도이다.
도 6은 본 실시예들에 따른 표시장치에서 데이터라인을 통해 전달되는 데이터신호에 대해 포토센서부의 민감도를 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 실시예들에 따른 표시장치에서 채용된 컨트롤러의 일 실시예를 나타내는 구조도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성 요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 실시예들에 따른 표시장치의 일 실시예를 나타내는 구조도이다.
도 1을 참조하면, 표시장치(100)는 표시패널(110), 데이터구동회로(120), 게이트구동회로(130), 센싱구동회로(140) 및 컨트롤러(150)를 포함할 수 있다.
표시패널(110)은 복수의 데이터라인(D1,…,Dm)과 복수의 게이트라인(G1,…,Gn)이 교차할 수 있다. 표시패널(110)은 데이터라인(D1,…,Dm)과 게이트라인(G1,…,Gn)이 교차하는 영역에 대응하여 화소(101)가 형성될 수 있다. 표시패널(110)은 데이터라인(D1,…,Dm)과 게이트라인(G1,…,Gn)을 통해 전달되는 데이터신호와 게이트신호에 대응하여 영상을 표시할 수 있다.
또한, 표시패널(110)은 포토센서부(140)를 포함할 수 있다. 포토센서부(140)는 빛을 감지할 수 있고 감지된 빛에 대응하여 빛이 투사된 위치에 대한 위치정보를 포함하는 센싱신호를 생성할 수 있다. 일례로, 표시패널(110)에 레이저 포인터와 같은 디바이스를 이용하여 표시패널(110)의 일지점에 빛을 투사하면 빛이 투사된 위치에 대한 정보를 포함하는 센싱신호가 출력될 수 있다.
또한, 표시패널(110)은 포토센서부(140)를 구동하는 센싱라인(R1,…,RO)이 배치될 수 있다. 센싱라인(R1,…,RO)은 센싱구동신호를 포토센서부(141)에 인가하는 센싱구동라인과 포토센서부(141)로부터 전달되는 센싱신호를 센서구동회로(140)로 전달하는 센싱신호라인을 포함할 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
표시패널(110)에 포토센서부(141)가 실장되어 있어 표시패널(110) 상에 포토센서부가 배치되는 것 보다 표시패널(110)이 더 얇게 구현될 수 있다.
데이터구동회로(120)는 데이터라인(D1,…,Dm)과 연결되어 데이터라인(D1,…,Dm)에 데이터신호를 공급할 수 있다. 데이터구동회로(120)는 하나인 것으로 도시되어 있지만 이에 한정되는 것은 아니며 표시패널(110)의 크기 및 해상도에 대응하여 그 수가 결정될 수 있다. 또한, 데이터구동회로(120)는 드라이버 IC로 구현될 수 있다. 또한, 데이터구동회로(120)은 FPCB를 통해 표시패널(110)에 연결될 수 있다.
게이트구동회로(130)는 복수의 게이트라인(G1,…,Gn)과 연결되어 게이트라인(G1,…,Gn)에 게이트신호를 공급할 수 있다. 게이트구동회로(130)는 표시패널(110)의 일측에 배치되는 것으로 도시되어 있지만, 이에 한정되는 것은 아니며 표시패널(110)의 양측에 배치되어 표시패널(110)의 일측에 배치되어 있는 게이트구동회로(130)는 홀수번째 게이트라인을 구동하고 표시패널(110)의 타측에 배치되어 있는 게이트구동회로(130)는 짝수번째 게이트라인을 구동할 수 있다. 또한, 게이트구동회로(110)는 GIP 회로(Gate in panel)을 포함할 수 있다. GIP 회로는 표시패널(110)에 형성되어 있는 표시영역과 비표시영역 중 비표시영역(미도시)에 형성될 수 있다. GIP 회로는 표시패널(110)에 화소(101)가 형성될 때 같이 형성될 수 있다. 게이트구동회로(130)는 드라이버 IC로 구현될 수 있다.
센싱구동회로(140)는 포토센서부(141)로 센싱구동신호를 전달하고 포토센서부(141)로부터 센싱신호를 전달받을 수 있다. 여기서, 센싱구동회로(140)는 하나의 구동회로인 것으로 도시되어 있지만 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 센싱구동회로(140)는 드라이버 IC로 구현될 수 있다. 포토센서부(141)은 조사되는 빛에 대응하여 위치정보를 산출할 수 있다. 즉, 사용자가 레이저 포인터와 같은 빛을 조사하는 장치를 이용하여 표시패널(110)의 일 영역을 조사하게 되면, 포토센서부는 그 빛을 감지하고 빛이 조사된 위치에 대한 위치정보를 포함하는 센싱신호를 센싱구동회로(140)로 전달할 수 있다.
컨트롤러(150)는 데이터구동회로(120), 게이트구동회로(130) 및 센싱구동회로(140)를 제어할 수 있다. 컨트롤러(150)는 데이터구동회로(120)로 영상신호(RGB)를 공급하여 데이터구동부(120)에서 데이터신호가 생성되게 할 수 있다. 또한, 컨트롤러(150)는 센싱구동회로(140)로부터 센싱신호를 전달받아 센싱신호에 포함되어 있는 위치정보를 이용하여 빛이 조사된 위치를 산출할 수 있다. 여기서, 컨트롤러(150)는 데이터드라이버(120)와 게이트드라이버(140)를 제어하는 제1컨트롤러(미도시)와 센싱구동회로(140)를 제어하는 제2컨트롤러(미도시)를 포함할 수 있다.
상기와 같이 구현된 표시패널(110)은 영상을 표시할 수 있고, 빛을 감지하여 빛이 조사된 위치에 대한 위치정보를 산출할 수 있다.
또한, 표시장치(100)는 전원공급부(160)를 더 포함할 수 있다. 전원공급부(160)는 표시패널, 데이터구동회로, 게이트구동회로, 센싱구동회로, 컨트롤러 등에 전원을 공급할 수 있다. 전원공급부(160)는 외부 장치로부터 구동전압을 전달받아 표시패널(110), 데이터구동회로(120), 게이트구동회로(130), 센싱구동회로(140), 컨트롤러(150)에 사용되는 전압을 생성하고 공급할 수 있다.
도 2는 본 실시예들에 따른 표시장치의 일 실시예를 나타내는 회로도이다.
도 2를 참조하면, 표시패널에는 복수의 화소가 복수의 행과 열로 배치될 수 있다. 설명의 편의를 위해 표시패널에 배치되어 있는 복수의 화소 중 4개의 화소 배치를 나타낸다.
제1화소(P1)는 복수의 화소 행과 복수의 열 중 제1행과 제1열이 교차하는 영역에 배치되고, 제2화소(P2)는 제2행과 제2열에 배치되고 제3화소(P3)는 제1행과 제2열에 배치되고, 제4화소(P4)는 제2행과 제2열에 배치될 수 있다. 제1화소(P1)는 게이트라인(G1)과 연결되어 게이트신호에 대응하여 데이터라인(D1)으로부터 데이터신호를 전달받는 구동트랜지스터(M1a)와 데이터신호를 저장하는 스토리지 캐패시터(CSTa)와 스토리지캐패시터와 병렬로 연결되는 액정(CLCa)를 포함할 수 있다. 제2화소(P2) 내지 제4화소(P4) 역시 제1화소(P1)과 동일한 구조를 포함할 수 있다.
또한, 제1화소(P1)와 제2화소(P2)는 제1데이터라인(DL)으로부터 데이터신호를 공급받고, 제3화소(P2)와 제4화소(P4)는 제2데이터라인(D2)으로부터 데이터신호를 공급받을 수 있다.
또한, 제1화소(P1)와 제3화소(P3)는 제1게이트라인(G1)으로부터 게이트신호를 공급받고 제2화소(P2)와 제4화소(P4)는 제2게이트라인(G2)으로부터 게이트신호를 공급받을 수 있다. 그리고, 제1게이트라인(G1)과 제2게이트라인(G2)은 인접하게 배치되어 제1화소(P1)과 제3화소(P3) 및 제2화소(P2)와 제4화소(P4) 사이의 공간에 배치될 수 있다.
또한, 제1화소(P1)와 제3화소(P3)에 공통전원을 공급하는 제1공통전원라인(Vcom1)과 제2화소(P2)와 제4화소(P4) 사이에 공통전원을 공급하는 제2공통전원라인(Vcom2)의 사이에 제1화소(P1) 내지 제4화소(P4)가 배치될 수 있다. 제1공통전원라인(Vcom1)과 제2공통전원라인(Vcom2)은 도 1에 도시된 전원공급부(160)에서 공급될 수 있다.
이렇게 표시패널(210)에 제1화소(P1) 내지 제4화소(P4)가 배치되어 있는 것과 같이 하나의 데이터라인(D1) 또는 다른 하나의 데이터라인(D2)에 각각 2개열의 화소열이 연결되도록 배치하면, 표시패널(210)에 배치되어 있는 화소열의 수를 절반을 줄일 수 있다. 따라서, m×n의 형태로 복수의 화소가 배치되어 있는 표시패널(210)은 데이터라인의 수가 m/2개로 줄어들게 될 수 있다. 데이터라인의 수가 줄어들게 되면, 표시패널(210)에 배치되어 있는 배선의 수가 줄어들게 되어 이로 인해 표시패널(210)의 개구율은 향상될 수 있다.
도 3은 본 실시예들에 따른 표시장치의 일 실시예를 나타내는 회로도이다.
도 3을 참조하면, 표시패널에 배치되어 있는 화소와 포토센서부의 연결관계를 나타낸다.
표시패널(310)에서 제1화소(P1)와 제2화소(P2) 사이에 포토센서부(PS)가 배치될 수 있다. 제1화소(P1)는 구동트랜지스터(M1a)의 제1전극이 데이터라인(D1)에 연결되고 제2전극에 액정(CLCa)과 스토리지 캐패시터(Csta)가 연결될 수 있다. 그리고, 구동트랜지스터(M1a)의 게이트전극에 게이트라인(G1)이 연결될 수 있다. 액정(CLCa)과 스토리지캐패시터(Csta)는 병렬로 연결되어 일측은 구동트랜지스터(M1a)에 연결되고 타측은 공통전원라인(Vcom)에 연결될 수 있다. 그리고 제2화소(P2)는 구동트랜지스터(M1a)의 제1전극이 데이터라인(D1)에 연결되고 제2전극에 액정(CLCb)과 스토리지 캐패시터(Cstb)가 연결될 수 있다. 그리고, 구동트랜지스터(M1b)의 게이트전극에 게이트라인(G2)이 연결될 수 있다. 액정(CLCb)과 스토리지캐패시터(Cstb)는 병렬로 연결되어 일측은 구동트랜지스터(M1b)에 연결되고 타측은 공통전원라인(Vcom)에 연결될 수 있다.
포토센서부(PS)는 빛을 감지하는 제1트랜지스터(PT)와 선택적으로 턴온/턴오프되어 제1트랜지스터(PT)에 의해 생성된 전류에 대응한 전압을 센싱구동회로로 전달하는 제2트랜지스터(RT), 및 제1트랜지스터(PT)에 의해 생성된 전류에 대응하여 전압을 저장하는 제1캐패시터(Cs)를 포함할 수 있다. 그리고, 제1트랜지스터(PT)는 제1전극이 센싱구동라인에 연결되고 제2전극은 제1캐패시터에 연결될 수 있다. 그리고 제2트랜지스터(RT)는 제1전극은 센싱신호라인(RO1)에 연결되고 제2전극은 제1캐패시터(PT)에 연결될 수 있다. 또한, 제2트랜지스터(RT)의 게이트전극은 제1게이트라인(G1)에 연결될 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며 제2트랜지스터(RT)의 게이트전극은 별도의 게이트라인을 통해 게이트신호를 공급받을 수 있다. 제2트랜지스터(RT)의 게이트전극은 제1게이트라인(G1)에 연결되어 게이트신호를 공급받게 되면 가로 방향의 배선 수를 줄여 개구율이 높아질 수 있다. 또한, 센싱신호라인(RO1)은 센싱구동회로(340)에 연결되어 센싱신호를 전달받을 수 있다.
상기와 같은 화소와 포토센서부(PS)가 표시패널(310)에 배치되면 포토센서부(PS)와, 포토센서부(PS)에 구동신호를 전달하는 구동신호라인(Vdrv)과 센싱신호를 전달하는 센싱구동라인(RO1)에 의해 개구율이 저하되는 문제점이 있다. 또한, 포토센서부(PS)가 일부의 화소들 사이에 배치되면, 포토센서부(PS)가 배치되어 있는 화소들과 배치되어 있지 않은 화소들은 발광영역의 크기가 차이 있고 이러한 차이가 눈에서 인식되어 화질이 저하될 수 있다.
여기서, 공급되는 제1전원(Vsto)와 공통전원은 도 1에 도시된 전원공급부(160)으로부터 전달받을 수 있다.
도 4a는 본 실시예들에 따른 표시장치의 일 실시예를 나타내는 개념도이고, 도 4b는 본 실시예들에 따른 표시장치의 일 실시예를 나타내는 회로도이다.
도 4a를 참조하면, 표시장치(400)는 제1방향으로 연장되어 있는 제1데이터라인(D1)과, 제1데이터라인(D1)과 일정한 간격을 갖고 배치되는 제2데이터라인(D2)을 포함할 수 있다. 또한, 표시장치(400)는 제1데이터라인(D1)과 제2데이터라인(D2) 사이에 제1방향으로 연장되는 센싱구동라인(Vdrv)과, 센싱구동라인(Vdrv)과 평행하게 배치되는 센싱신호라인(RO)가 배치될 수 있다. 센싱구동라인(Vdrv)와 센싱신호라인(RO) 사이에 제2데이터라인(D1)이 배치될 수 있다.
또한, 표시장치(400)는 제2방향으로 연장되어 있는 제1게이트라인(G1)과, 제1게이트라인(G1)과 평행하게 배치되어 있는 제2게이트라인(G2)이 배치될 수 있다. 그리고, 제1게이트라인과 평행하게 배치되며 일정한 간격을 갖고 배치되는 제1공통전원라인(Vcom1a)과, 제2게이트라인(G2)과 평행하게 배치되며 일정한 간격을 갖고 배치되는 제2공통전원라인(Vcom1b)이 배치될 수 있다. 제1공통전원라인(Vcom1a)와 제1게이트라인(G1) 사이에 제1화소(P1)과 제2화소(P2)가 배치되고 제2공통전원라인(Vcom1b)와 제2게이트라인(G2) 사이에 제3화소(P3)과 제4화소(P4) 가 배치될 수 있다. 따라서, 제2방향으로 연장되는 배선들에 센싱구동라인(Vdrv)와 센싱신호라인(RO)들이 포함되지 않게 될 수 있다. 그리고, 제1게이트라인(G1)과 제2게이트라인(G2) 사이에 포토센서부(PS)가 배치될 수 있다.
또한, 각 화소들은 게이트라인과 데이터라인에 연결되는 화소구동회로(PDC)와 데이터라인을 통해 전달되는 데이터신호에 대응하여 발광하는 발광영역을 포함할 수 있다. 발광영역(PXL)은 화소전극, 공통전극 및 화소전극과 공통전극 사이에 배치되는 액정을 포함할 수 있다.
표시장치(400)는 m×n의 형태로 복수의 화소가 배치되어 있고, 제1화소(P1)는 제1행과 제1열에 대응하여 배치되고, 제2화소(P2)는 제2행과 제2열에 대응하여 배치되고, 제3화소(P3)는 제1행과 제3열에 대응하여 배치되고, 제4화소(P4)는 제2행과 제4열에 대응하여 배치될 수 있다. 따라서, 서로 다른 열에 배치되어 있는 두개의 화소가 하나의 데이터라인에 연결되어 있어 데이터라인의 수가 m/2개로 줄어들게 될 수 있다.
제1화소(P1)는 제1전극이 데이터라인(D1)에 연결되고 제2전극에 액정(CLCa)과 스토리지 캐패시터(Csta)가 연결되고 게이트전극이 제1게이트라인(G1)에 연결되는 구동트랜지스터(M1a)를 포함할 수 있다. 액정(CLCa)과 스토리지캐패시터(Csta)는 병렬로 연결되어 일측은 구동트랜지스터(M1a)에 연결되고 타측은 공통전원라인(Vcom1a)에 연결될 수 있다. 액정(CLCa)은 도 4의 발광면적에 대응할 수 있고, 구동트랜지스터(M1a)와 스토리지 캐패시터(Csta)는 도 4의 픽셀구동회로(PDC)에 대응할 수 있다.
제1게이트라인(G1)과 제2게이트라인(G2) 사이에는 포토센서부(PS)에 게이트신호를 인가하는 센싱-게이트라인(S-gate)과 포토센서부(PS)에 제1전압을 공급하는 제1전원라인(Vsto)이 배치될 수 있다.
포토센서부(PS)는 구동신호라인(Vdrv)을 통해 센싱구동신호를 전달받고 빛을 감지하는 제1트랜지스터(PT), 제1트랜지스터(PT)에서 감지된 신호에 대응하여 전하량이 변동되는 캐패시터(Cs), 및 캐패시터(Cs)에 저장된 전하량을 센싱라인(RO)으로 전달하는 제2트랜지스터(RT)를 포함할 수 있다. 제트랜지스터(PT)의 게이트전극과 제1캐패시터(Cs)의 제1전극은 제1전원라인(Vsto)에 연결될 수 있다. 제1전원라인(Vsto)는 제1트랜지스터(PT)의 문턱전압 보다 낮은 전압을 공급할 수 있다. 제1전압은 -5V일 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 제1전원라인(Vsto)을 통해 공급되는 제1전압은 일정시간 동안 유지되어 제1트랜지스터(PT)가 오프상태를 유지할 수 있도록 할 수 있다.
그리고, 빛이 조사되면 제1트랜지스터(PT)는 턴온되어 구동라인(Vdrv)를 통해 전달되는 구동신호가 캐패시터(Cs)로 전달되어 소정의 전압이 캐패시터(Cs)에서 저장될 수 있다. 그리고, 제2트랜지스터(RT)는 센싱-게이트라인(S-gate)을 통해 게이트신호를 전달받아 턴온되고, 턴온되면 센싱신호라인(RO)으로 캐패시터(Cs)에 저장되어 있는 전압이 출력되어 센싱신호라인을 통해 센싱구동회로로 전달될 수 있다. 센싱구동회로는 센싱신호라인을 통해 전달되는 전압의 크기에 대응하는 센싱신호를 생성하여 컨트롤러에 전달할 수 있다. 여기서, 제2트랜지스터(RT)는 제2게이트라인(G2)를 통해 전달되는 제2게이트신호를 전달받아 동작할 수 있다. 제2트랜지스터(RT)가 제2게이트신호를 전달받아 동작하게 되면 센싱-게이트라인(S-gate)은 필요하지 않아 표시패널의 개구율이 향상될 수 있다.
이때, 포토센서부(PS)는 제1트랜지스터(PT)와 제2트랜지스터(RT)가 제2데이터라인(D2) 사이에 배치되게 될 수 있다. 즉, 포토센서부(PS)가 제3화소(P3)의 구동회로의 하부와 제4화소(P4)의 구동회로의 상부에 나뉘어 배치되게 되고 제1트랜지스터(PT)와 제2트랜지스터(RT)를 연결하는 배선은 제2데이터라인(D2)과 중첩될 수 있다. 포토센서부(PS)가 배치되어 있는 영역에 제2데이터라인(D2)이 배치될 수 있다.
포토센서부(PS)가 제2데이터라인(D2)와 중첩되도록 배치되게 되어 제1화소(P1) 및 제2화소(P2)와 제3화소(P3) 및 제4화소(P4) 사이의 간격(D1)의 폭을 줄일 수 있다. 따라서, 제1화소(P1) 및 제2화소(P2)의 발광영역과 제3화소(P3) 및 제4화소(P4)의 발광영역(PXl)의 크기에 대한 편차를 줄여 화질이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 포토센서부(PS)에 센싱구동신호를 인가하는 구동신호라인(Vdrv)과 센싱신호라인(RO)이 각각 제1방향으로 연장되도록 함으로써, 제1화소(P1) 및 제2화소(P2)와 제3화소(P3) 및 제4화소(P4) 사이에 배치되지 않도록 함으로써 간격(D1)의 폭이 줄어들 수 있다. 또한, m×n의 형태로 화소가 배치되어 있는 표시패널(210)은 데이터라인의 수가 m/2개로 줄일 수 있고 데이터라인이 줄어든 수만큼 구동신호라인(Vdrv)과 센싱신호라인(RO)이 배치되게 되어 표시장치의 개구율이 저하되지 않게 될 수 있다.
또한, 포토센서부(PS)는 표시패널에 내장될 때 별도의 전극층을 형성하지 않고 게이트전극 등을 이용하게 되어 포토센서부(PS)가 표시패널에 내장되더라도 표시패널의 두께가 더 넓어지지 않게 될 수 있다. 또한, 표시장치(400)은 제1데이터라인(D1)과 평행하게 배치되고 제1공통전원라인(Vcom1a) 및 제2공통전원라인(Vcom1b)과 직교하는 수직공통전원라인(Vcom2)를 포함할 수 있어 화소에 인가되는 공통전원이 보다 안정적으로 공급될 수 있게 할 수 있다. 또한, 제1전원라인(Vsto)을 통해 공급되는 제1전압과 공통전원은 도 1에 도시된 전원공급부(160)에서 공급받을 수 있다.
도 5는 본 실시예들에 따른 표시장치에서 포토센서부의 일 실시예를 나타내는 회로도이다.
도 5을 참조하면, 포토센서부가 차지하는 면적은 캐패시터의 면적이 가장 큰 영향을 끼치게 될 수 있다. 따라서, 캐패시터(Cs)를 병렬로 연결된 제1캐패시터(Cs1)와 제2캐패시터(Cs2)로 구분하고, 제1캐패시터(Cs1)와 제1트랜지스터(PT)는 구동신호라인(Vdrv)과 데이터라인(D)의 사이에 배치하고, 제2캐패시터(Cs2)와 제2트랜지스터(RT)는 데이터라인(D)와 센싱신호라인(RO) 사이에 배치되도록 하여 제1게이트라인(G1)과 제2게이트라인(G2) 사이의 간격(W)의 폭을 더 줄일 수 있다.
도 6은 본 실시예들에 따른 표시장치에서 데이터라인을 통해 전달되는 데이터신호에 대해 포토센서부의 민감도를 나타내는 그래프이다.
도 6을 참조하면, a는 데이터라인을 통해 전달되는 데이터신호의 전압변화와 캐패시터의 전압변화를 나타내는 그래프이고, b는 a에서 T1구간에서 캐패시터의 전압변화를 확대한 그래프이다.
민감도를 확인하기 위해 데이터라인은 0V와 15V 사이의 전압을 나타내고, 캐패시터의 제1전원은 -5V 전압을 유지하도록 하였다. 데이터전압이 0V와 15 사이에서 변화되더라도 제1전원의 전압이 순간적으로 변화하였지만 -5V를 다시 유지하게 되는 것을 알 수 있다. 따라서, 데이터신호의 전압이 변화되더라도 캐패시터의 전압 변화가 크지 않아 민감도가 낮은 것을 알 수 있다.
따라서, 포토센서부가 데이터라인과 중첩되더라도 포토센서부에서 센싱한 센싱신호가 데이터라인을 통해 전달되는 데이터신호의 전압에 의해 왜곡되지 않아 포토센서부와 데이터라인이 중첩되게 배치되게 할 수 있다.
도 7은 본 실시예들에 따른 표시장치에서 채용된 컨트롤러의 일 실시예를 나타내는 구조도이다.
도 7을 참조하면, 컨트롤러(750)는 데이터구동회로와 게이트구동회로를 제어하는 제1제어부(751)와 센싱구동회로을 제어하는 제2제어부(752)를 포함할 수 있다.
제1제어부(751)는 데이터구동회로에 제어신호와 영상신호(RGB)를 공급하여 데이터구동회로에서 데이터신호를 출력할 수 있도록 할 수 있다. 또한, 제1제어부(751)는 게이트구동회로에 제어신호를를 공급하여 게이트신호가 출력되도록 할 수 있다. 제1제어부(751)는 영상신호를 프레임 단위로 저장하고 각 라인 별로 영상신호를 공급할 수 있어 영상신호를 저장하는 프레임 메모리를 필요로 할 수 있다.
제2제어부(752)는 센싱구동회로를 제어하여 센싱구동회로에서 센싱구동신호를 출력하고 센싱신호를 수신하여 위치정보를 산출할 수 있도록 할 수 있다. 제2제어부(752)는 센싱구동회로에서 수신한 센싱신호에 포함되어 있는 위치정보를 저장하기 위한 프레임 메모리를 포함할 수 있고 각 프레임 메모리에 저장되어 있는 위치정보를 이용하여 다양한 어플리케이션에서 위치정보를 이용하도록 할 수 있다.
상기와 같은 프레임 메모리를 이용할 수 있도록 컨트롤러(750)는 메모리(753)를 포함하고, 메모리(753) 내에서 제1프레임 메모리와 제2프레임 메모리로 구분하여 영상신호와 위치정보를 각각 저장할 수 있다.
이상에서의 설명 및 첨부된 도면은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 나타낸 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 구성의 결합, 분리, 치환 및 변경 등의 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 표시장치
101: 화소
110: 표시패널
120: 데이터구동회로
130: 게이트구동회로
140: 센싱구동회로
150: 컨트롤러

Claims (15)

  1. 구동신호라인과, 센싱신호라인과, 화소에 데이터신호를 인가하는 데이터라인과, 제1전원에 의해 제어되며 상기 구동신호라인을 통해 공급받은 구동신호에 따라 상기 센싱신호라인으로 센싱신호를 출력하는 포토센서부를 포함하는 표시패널;
    상기 구동신호라인으로 상기 구동신호를 출력하고, 상기 센싱신호라인으로부터 상기 센싱신호를 검출하는 센싱구동회로; 및
    상기 제1전원을 공급하는 전원공급부를 포함하고,
    상기 포토센서부가 배치된 영역에는 상기 데이터라인이 배치되는 표시장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 포토센서부는,
    상기 구동신호라인을 통해 상기 구동신호를 전달받고, 빛을 감지하는 제1트랜지스터;
    상기 제1트랜지스터에서 감지된 신호에 대응하여 전하량이 변동되는 제1캐패시터; 및
    상기 제1캐패시터에 저장된 전하량을 상기 센싱라인으로 전달하는 제2트랜지스터를 포함하는 표시장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1캐패시터와 병렬로 연결되는 제2캐패시터를 더 포함하며, 상기 데이터라인은 상기 제1캐패시터와 상기 제2캐패시터 사이에 배치되는 표시장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1트랜지스터와 상기 제1캐패시터는 상기 구동신호라인과 상기 데이터라인 사이에 배치되고, 상기 제2트랜지스터와 상기 제2캐패시터는 상기 데이터라인과 상기 센싱신호라인 사이에 배치되는 표시장치.
  5. 제2항에 있어서,
    제2방향으로 연장되며, 상기 화소에 게이트신호를 공급하는 게이트라인과, 상기 게이트라인과 평행하며 상기 화소에 공통전원을 공급 공통전원라인과, 상기 게이트라인과 평행하며 상기 제1트랜지스터의 게이트전극과 상기 제1캐패시터에 제1전압을 인가하는 제1전원라인을 포함하는 표시장치.
  6. 제1행과 제1열에 대응하여 배치되는 제1화소와, 제2행과 제2열에 대응하여 배치되는 제2화소와, 상기 제1행과 제3열에 대응하여 배치되는 제3화소와, 제2행과 제4열에 대응하여 배치되는 제4화소를 포함하는 복수의 화소와,
    제1방향으로 연장되며, 상기 제1화소와 상기 제2화소에 데이터신호를 공급하는 제1데이터라인과,
    상기 제1방향으로 연장되고 상기 제1데이터라인과 평행하게 배치되되, 상기 제3화소와 상기 제4화소에 데이터신호를 공급하는제2데이터라인과,
    상기 제1데이터라인과 상기 제2데이터라인 사이에 상기 제1데이터라인과 평행하게 배치되는 구동신호라인과,
    상기 제2데이터라인과 상기 제3데이터라인 사이에 상기 제2데이터라인과 평행하게 배치되는 센싱신호라인과,
    상기 구동신호라인과 상기 센싱신호라인과 연결되고 상기 제1행과 상기 제2행 사이에 배치되는 포토센서부를 포함하되,
    상기 포토센서부가 배치된 영역에 상기 제2데이터라인이 배치되는 표시패널.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1화소와 상기 제3화소는 제2방향으로 연장된 제1게이트라인에 연결되고, 상기 제2화소와 상기 제4화소는 상기 제1게이트라인과 평행하게 배치된 제2게이트라인에 연결되는 표시패널.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1게이트라인과 상기 제2게이트라인 사이에 상기 포토센서부가 배치되는 표시패널.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 포토센서부는,
    상기 구동신호라인을 통해 상기 구동신호를 전달받고, 빛을 감지하는 제1트랜지스터;
    상기 제1트랜지스터에서 감지된 신호에 대응하여 전하량이 변동되는 제1캐패시터; 및
    상기 제1캐패시터에 저장된 전하량을 상기 센싱라인으로 전달하는 제2트랜지스터를 포함하는 표시패널.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1게이트라인과 상기 제2게이트라인 사이에 상기 제1트랜지스터의 게이트전극과 상기 제1캐패시터에 제1전압을 인가하는 제1전원라인이 배치되는 표시패널.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1캐패시터와 병렬로 연결되는 제2캐패시터를 더 포함하는 표시패널.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1트랜지스터와 상기 제1캐패시터는 상기 구동신호라인과 상기 데이터라인 사이에 배치되고, 상기 제2트랜지스터와 상기 제2캐패시터는 상기 데이터라인과 상기 센싱신호라인 사이에 배치되는 표시패널.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제2트랜지스터는 상기 제2게이트라인과 연결되는 표시패널.
  14. 제7항에 있어서,
    제2방향으로 연장되고 상기 제1화소와 상기 제3화소에 공통전원을 공급하는 제1공통전원라인과, 상기 제1공통전원라인과 평행하게 배치되고 상기 제2화소와 상기 제3화소에 공통전원을 공급하는 제2공통전원라인을 포함하되,
    상기 제1공통전원라인과 상기 제2공통전원라인 사이에 상기 제1게이트라인과 상기 제2게이트라인이 배치되는 표시패널.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1데이터라인에 평행하게 배치되는 제1수직공통전원라인을 더 포함하되, 상기 제1데이터라인은 상기 제1수직공통전원라인과 상기 제1구동신호라인 사이에 배치되는 표시패널.
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