WO2011112001A2 - 터치스크린 패널 및 이를 구비한 전자영동 표시장치 - Google Patents

터치스크린 패널 및 이를 구비한 전자영동 표시장치 Download PDF

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WO2011112001A2
WO2011112001A2 PCT/KR2011/001629 KR2011001629W WO2011112001A2 WO 2011112001 A2 WO2011112001 A2 WO 2011112001A2 KR 2011001629 W KR2011001629 W KR 2011001629W WO 2011112001 A2 WO2011112001 A2 WO 2011112001A2
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transistor
light
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김태환
박수형
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한양대학교 산학협력단
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    • G06F3/042—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by opto-electronic means

Definitions

  • the present invention relates to a touch screen panel and an electrophoretic display device having the same, and more particularly, to a light sensing touch screen panel having an improved position recognition function and an electrophoretic display device having the same.
  • a display device receives an image signal and displays an image, and includes a cathode ray tube display device, a liquid crystal display (LCD), an electrophoretic display, and the like.
  • a cathode ray tube display device receives an image signal and displays an image
  • LCD liquid crystal display
  • electrophoretic display and the like.
  • the cathode ray tube display device includes a vacuum tube therein and emits an electron beam from an electron gun to display an image.
  • the cathode ray tube display device has a disadvantage that it is thick and heavy because it must secure a sufficient distance for the electron beam to rotate.
  • the liquid crystal display displays an image using the optical characteristics of the liquid crystal, and is thinner and lighter than the cathode ray tube display.
  • the backlight unit for providing light to the liquid crystal should be provided, there is a limit to slimming and weight reduction.
  • the electrophoretic display displays an image using a phenomenon in which charged pigment particles move by an electric field formed between upper and lower substrates, that is, electrophoresis. Since the electrophoretic display is a reflective display device that displays an image using external light, there is no need to provide a separate backlight unit and there is no dependency on a viewing angle. In addition, since the pigment particles of the electrophoretic display device have bistable stability, the pigment particles can maintain an image even when the power supply is cut off. Therefore, the electrophoretic display has attracted attention as a display device of a portable device mainly for displaying still images.
  • the touch screen panel is classified into a method of using a resistor, a method of using a capacitor, and a method of using an optical sensor according to a method of location recognition.
  • a touch screen panel that recognizes a location using a resistor uses a change in voltage or current when an object contacts a specific location.
  • a display device with a touch screen panel needs to attach an additional transparent film on the display device, thus increasing manufacturing cost and weight and reducing light transmittance of the screen.
  • a touch screen panel that uses a capacitor to recognize a location uses a change in static electricity when an object contacts a specific location.
  • the method using a capacitor has a disadvantage in that the recognition rate is low and a high voltage can be instantaneously applied.
  • the touch screen panel that recognizes the position by using an optical sensor has to manufacture an additional thin film transistor, there is a problem that the aperture ratio is reduced and thus the transmittance is decreased, thereby lowering the brightness of the display device.
  • the built-in touch screen panel generally does not attach a separate touch screen module, and is manufactured together at the time of manufacturing the display device, so that the process cost is low and the visibility of the display device is improved.
  • the main technical challenge is to improve the recognition rate and the light transmittance for location recognition.
  • a process using an optical sensor can be reduced compared to a method using a resistor or a method using a capacitor.
  • the electrophoretic display is a reflective display device, even if a touch screen panel using an optical sensor is used, there is no problem in that transmittance is lowered.
  • a touch screen panel using an optical sensor has a problem in that a recognition rate for recognizing a location decreases according to the intensity of external light.
  • the present invention has been made in an effort to provide a touch screen panel and an electrophoretic display device using the same, in which a recognition rate for recognizing a location does not decrease even when the intensity of external light changes.
  • the touch screen panel according to the present invention is a touch screen panel that detects a position at which an external infrared light source is input, and detects infrared rays and outputs infrared sensing pixels and external light to output first position information.
  • the external light sensing pixels that sense and output the second position information are alternately arranged.
  • the electrophoretic display device has an image gate wiring and a sensing gate wiring formed in a row direction, and the first sensing output wiring and the second sensing output wiring alternate in a column direction.
  • a substrate formed of;
  • a first image switching transistor formed on the substrate, the first image switching transistor having a gate connected to the image gate line, a first sensing transistor configured to generate an infrared sensing signal by sensing a change in incident infrared rays, and the first sensing transistor;
  • An infrared sensing pixel connected to output first position information from the infrared sensing signal to the first sensing output line, and a first output switching transistor having a gate connected to the sensing gate line;
  • a second image switching transistor formed on the substrate and connected to the image gate line and the gate; a second sensing transistor configured to sense a change in incident external light and generate an external light sensing signal; and the second sensing transistor.
  • An external light sensing pixel having a second output switching transistor connected to the outputting second position information from the external light sensing signal to the second sensing output line, and having a gate connected to the sensing gate line;
  • An infrared filter formed on the first sensing transistor and transmitting only infrared light;
  • a first through hole is formed on the infrared sensing pixel and penetrates an upper surface and a lower surface of the first sensing transistor so that infrared light is incident on the first sensing transistor.
  • a first pixel electrode connected to the first pixel electrode;
  • a second through hole is formed on the external light sensing pixel, and penetrates an upper surface and a lower surface of the second sensing transistor to allow external light to enter the second sensing transistor.
  • a second pixel electrode electrically connected with the second pixel electrode;
  • An electrophoretic film formed on the first pixel electrode and the second pixel electrode and having a plurality of microcapsules including pigment particles positively and negatively charged;
  • a common electrode formed on the electrophoretic film.
  • the touch screen panel and the electrophoretic display device using the same use a method of recognizing a position of an external infrared light source, and use a method of detecting external light and a method of detecting infrared light to change the intensity of external light.
  • the position recognition rate can be prevented from being lowered. That is, in case of detecting only external light, there is a problem in that the position recognition rate is lowered in a dark place where the intensity of the external light is small.
  • the present invention can compensate for these two problems.
  • the external infrared light source detects the infrared rays included in the external light, and detects the location by detecting only the external light and the external mode and the external light source to detect the location. By converting to the superimposed mode, it is possible to more clearly recognize the position where the external infrared light source is input.
  • the touch screen panel can be embedded inside the electrophoretic display device, there is no increase in weight due to the touch screen, and the touch screen is not exposed to the surface.
  • FIG. 1 is a view schematically showing a preferred embodiment of a touch screen panel embedded electrophoretic display device according to the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a schematic structure of a pixel unit of the electrophoretic display illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an equivalent circuit of a pixel unit of the electrophoretic display illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an equivalent circuit of an external infrared sensor unit of the electrophoretic display shown in FIG. 1.
  • FIG. 5 is a view illustrating a mode change according to the amount of external light.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a signal processing method for each mode according to the amount of external light.
  • One preferred embodiment of the touch screen panel according to the present invention comprises: a substrate in which the first sensing output wiring and the second sensing output wiring are alternately formed; A first sensing transistor formed on the substrate and configured to sense a change in incident infrared rays and generate an infrared detection signal; A first output switching transistor formed on the substrate and connected to the first sensing transistor to output first position information from the infrared sensing signal to the first sensing output line; A second sensing transistor formed on the substrate and configured to sense a change in incident external light to generate an external light detection signal; And a second output switching transistor formed on the substrate and connected to the second sensing transistor to output second position information to the second sensing output line from the external light sensing signal.
  • the first sensing transistor may include a first output switching transistor
  • the external light sensing pixel may include the second sensing transistor and a second output switching transistor.
  • the infrared sensing pixel one end is connected to the first sensing transistor and the other end is connected to the off voltage wiring, the leakage occurs when the infrared ray is incident on the first sensing transistor
  • a first sensing capacitor may further include a first sensing capacitor configured to store charge by a current
  • the external light sensing pixel may have one end connected to the second sensing transistor and the other end connected to an off voltage line.
  • the display device may further include a second sensing capacitor configured to store charge by leakage current generated when external light is incident.
  • the infrared sensing pixel may further include a first reset transistor configured to initialize the first sensing capacitor after outputting position information, and the external light sensing pixel may initialize the second sensing capacitor after outputting position information.
  • a second reset transistor may be further provided.
  • the gate of the first reset transistor may be connected to a sensing gate wire connected to a gate of a first output transistor provided in another adjacent infrared sensing pixel, and the gate of the second reset transistor may be provided in another adjacent external light sensing pixel. And a sensing gate wire connected to the gate of the second output transistor.
  • an infrared mode for recognizing a position where the external infrared light source is input through only the first position information, and a position where the external infrared light is input through the second position information only.
  • the apparatus may further include a signal processor configured to set one of the external light mode to be recognized and an overlap mode in which the external infrared light is input through the first location information and the second location information.
  • the infrared mode is a mode applied when the amount of external light has a relatively small value
  • the external light mode is a mode applied when the amount of external light has a relatively large value
  • the overlapping mode is an intermediate amount of external light. It may be a mode applied when having a value.
  • An external infrared sensing unit may further include an external infrared sensing unit sensing an infrared ray included in external light
  • the overlapping mode may include a first overlapping mode in which the amount of infrared light detected by the external infrared sensing unit is smaller than the amount of light of the external infrared light source. And a second overlapping mode when the amount of infrared light detected by the external infrared sensing unit is greater than the amount of light of the external infrared light source.
  • the first position information has a positive value when the amount of infrared light input to the first sensing transistor increases as the external infrared light source is input, and is negative when the amount of infrared light input to the first sensing transistor decreases.
  • the second position information has a positive value when the amount of external light input to the second sensing transistor increases as the external infrared light source is input, and the second position information has a positive value.
  • the position where the external infrared light source is input is the first location information and the second location.
  • the position from which the external infrared light source is input may be derived from a difference from the position information, and is set to the second overlapping mode through the signal processor. And the sum of the second location information.
  • the external infrared sensing unit may include an external infrared sensing transistor that senses a change in infrared rays included in external light and generates an external infrared sensing signal, wherein the electrical and optical characteristics of the external infrared sensing transistor and the first sensing transistor The electrical and optical properties may be the same.
  • the external infrared sensing unit may include a plurality of external infrared sensing transistors connected in parallel; And an external infrared sensing capacitor having one end connected to the external infrared sensing transistor and the other end grounded to store charge due to a leakage current generated when the infrared light is incident on the external infrared sensing transistor.
  • the infrared sensing transistor detects a change in infrared rays included in external light to generate an external infrared sensing signal, and a capacitance value of the external infrared sensing capacitor is a product of a capacitance value of the first sensing capacitor and the number of external infrared sensing transistors. Can be set.
  • the channel regions of the first output switching transistor and the second output switching transistor may be made of amorphous silicon, and the channel regions of the first sensing transistor and the second sensing transistor may be made of polycrystalline silicon.
  • FIG. 1 is a view schematically showing a preferred embodiment of a touch screen panel embedded electrophoretic display device according to the present invention.
  • the electrophoretic display device 100 is a display device with a built-in touch screen panel that senses a position at which an external infrared light source is input, and includes a pixel unit 110, a gate driving circuit 120, The external infrared sensing unit 130 and the data driving circuit 140 are provided.
  • the external infrared light source may be an infrared pen.
  • the pixel unit 110 is an area in which an image is displayed by pigment particles charged by an electric field formed between upper and lower substrates, and is divided into an infrared sensing pixel and an external light sensing pixel according to a method of sensing light. In this case, the infrared sensing pixel and the external light sensing pixel are alternately arranged.
  • the infrared sensing pixel senses infrared light and outputs first position information
  • the external light sensing pixel detects external light and outputs second position information.
  • many transistors are formed, and various wirings such as a gate wiring, an output wiring, an off voltage wiring, a signal wiring, and the like are formed in a row or column direction to drive the transistor.
  • the gate driving circuit 120 is a circuit for driving the gate wiring among various wirings formed in the pixel unit 110.
  • the external infrared sensing unit 130 detects infrared rays included in external light.
  • the electrophoretic display 100 selects appropriate information from the first position information and the second position information output from the pixel unit 110 to increase the position recognition rate at which the external infrared light source recognizes the input position. Done.
  • an infrared mode for recognizing a position where the external infrared light source is input only through the first position information an external for recognizing a position where the external infrared light source is input only through the second position information
  • the light mode is divided into an overlapping mode in which the external infrared light source recognizes the input position through the first position information and the second position information.
  • the infrared mode, the external light mode, and the overlapping mode may be distinguished by the intensity of the external light. That is, the infrared mode is applied when the intensity of the external light is small, the external light mode is applied when the intensity of the external light is large, and the overlapping mode is applied when the intensity of the external light has an intermediate value.
  • the superimposition mode is divided into a first superimposition mode and a second superimposition mode according to the amount of infrared light included in external light.
  • the external infrared sensing unit 130 provides the data driving circuit 140 with information about the amount of infrared light included in the external light so that the external infrared light source can be converted into a mode suitable for recognizing the input position.
  • the data driving circuit 140 receives the first position information and the second position information output from the pixel unit 110 and transmits the position recognition circuit 141 and the pixel unit 110 to recognize the position where the external infrared light source is input.
  • An image driving circuit 142 for displaying an image by driving the pigment particles provided is provided.
  • the position recognizing circuit 141 may select one of an infrared mode, an external light mode, a first overlapping mode, and a second overlapping mode based on information on the amount of infrared light included in external light input through the external infrared sensing unit 130.
  • the signal processor 145 may select a mode.
  • the position recognition circuit 141 may recognize a position where an external infrared light source is input from the first position information and the second position information input according to the mode selected by the signal processor 145.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a schematic structure of a pixel unit of the electrophoretic display device illustrated in FIG. 1
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an equivalent circuit of the pixel unit of the electrophoretic display device illustrated in FIG. 1.
  • the pixel unit 110 of the electrophoretic display device of the present exemplary embodiment includes a substrate 200, an infrared sensing pixel 201, an external light sensing pixel 202, an insulating film 268, and an infrared filter. 270, a first pixel electrode 271, a second pixel electrode 272, an adhesive 275, an electrophoretic film 280, a common electrode 290, and an upper plate 295.
  • the substrate 200 may be made of an insulating material having a high melting point, or a material having flexibility and insulation. Glass, sapphire, quartz, etc. may be used as the substrate having an insulating property and a high melting point, and a metal plate with an insulating film, Si, GaAs, InP, etc. with an insulating film may be used. Substrates made of flexible and insulating materials may be made of plastics such as PET, PC, AryLite, or very thin Si, GaAs, InP, metal foil, or the like having an insulating film.
  • the substrate 200 has the image gate wiring 310, the sensing gate wiring 320a and 320b, and the off voltage wiring 330 in the row direction, and the sensing output wiring 350 and 355 and the image signal wiring in the column direction. 340 and 345 and power supply wirings 360 and 365 are formed.
  • the cell region is defined by the cross formation of the image gate lines 310 and the image signal lines 340 and 345.
  • the sensing output wirings 350 and 355 formed in the column direction are divided into a first sensing output wiring 350 and a second sensing output wiring 355, and the first sensing output wiring 350 and the second sensing output are formed.
  • the wiring 355 is alternately arranged.
  • the video signal wires 340 and 345 are divided into a first video signal wire 340 and a second video signal wire 345, and the first video signal wire 340 and the second video signal wire 345 alternately. It is arranged.
  • the power wirings 360 and 365 are divided into a first power wiring 360 and a second power wiring 365, and the first power wiring 360 and the second power wiring 365 are alternately arranged. .
  • the first sensing output line 350, the first image signal line 340, and the first power line 360 are connected to the infrared sensing pixel 201, and the second sensing output line 355 and the second image signal line
  • the 345 and the second power line 365 are connected to the external light sensing pixel 202.
  • the infrared sensing pixel 201 is formed on the substrate 200, and includes a first image switching transistor T D1 210, a first sensing transistor T IR 220, and a first output switching transistor T L1 . 230, a first sensing capacitor C IR 371, and a first reset transistor T RST1 380 are provided to detect an external infrared signal and output first position information.
  • the first image switching transistor T D1 210 is formed on the substrate 200, and includes a first image switching gate electrode 211, a first image switching gate insulating layer 212, and a first image switching channel region 213. ), A first image switching source region 214, and a first image switching drain region 215.
  • the first image switching gate electrode 211 is made of a conductive material and electrically connected to the image gate wiring 310 formed on the substrate 200.
  • the first image switching gate insulating layer 212 is formed of an insulating material so as to cover the first image switching gate electrode 211.
  • the first image switching channel region 213 is formed on the first image switching gate insulating layer 212 and may be made of amorphous silicon.
  • Each of the first image switching source region 214 and the first image switching drain region 215 is formed to cover a portion of the first image switching channel region 213, and is opposite to the first image switching gate electrode 211. Is formed.
  • the first image switching source region 214 is electrically connected to the first image signal wire 340, and the first image switching drain region 215 is electrically connected to the first pixel electrode 271, thereby providing a first pixel electrode.
  • the video signal voltage is switched 271.
  • the capacitor C EP1 denoted by reference numeral 373 corresponds to a capacitor generated by the first pixel electrode 271 and the common electrode 290.
  • the capacitor C ST1 denoted by reference numeral 374 is a pixel charge storage capacitor, which is used to prevent the voltage applied to the pixel from being changed by the leakage current of the first image switching transistor 210 during the time when the pixel is not selected. Capacitor.
  • the first sensing transistor T IR 220 is formed on the substrate 200 and detects infrared rays to generate an infrared detection signal.
  • the first sensing transistor 220 includes a first sensing gate electrode 221, a first sensing gate insulating layer 222, a first sensing channel region 223, a first sensing source region 224, and a first sensing drain region ( 225).
  • the first sensing gate electrode 221 is made of a conductive material and is electrically connected to the off voltage line 330.
  • the first sensing gate insulating layer 222 is formed of an insulating material so as to cover the first sensing gate electrode 221.
  • the first sensing channel region 223 is formed on the sensing gate insulating layer 222 and is made of a material capable of absorbing light having an infrared wavelength.
  • the sensing channel region 223 may be made of polycrystalline silicon, monocrystalline silicon, InSb, Ge, InAs, InGaAs, CdTe, CdSe, GaAs, GaInP, InP, AlGaAs, and combinations thereof. Can be done.
  • the first sensing source region 224 and the first sensing drain region 225 are formed to cover a portion of the first sensing channel region 223, respectively, and are formed opposite to the first sensing gate electrode 221.
  • the first sensing source region 224 is electrically connected to the first power line 360
  • the first sensing drain region 225 is electrically connected to the first sensing capacitor C IR 371.
  • One end of the first sensing capacitor 371 is electrically connected to the first sensing drain region 225, and the other end is electrically connected to the off voltage wiring 330.
  • the first sensing capacitor stores the charge of the increased leakage current.
  • the first sensing capacitor 371 is initialized by the first reset transistor T RST1 380 after the sensing operation. That is, when the first position information is output, the charge stored in the first sensing capacitor 371 is discharged through the first reset transistor 380, so that the first sensing capacitor 371 is initialized.
  • the source region of the first reset transistor 380 is electrically connected to the first sensing capacitor 371, and the drain region of the first reset transistor 380 is electrically connected to the off voltage line 330.
  • the gate of the first reset transistor 380 is electrically connected to the sensing gate wire 320b provided in another adjacent infrared sensing pixel. From this, when the sensing operation of another adjacent infrared sensing pixel is driven, the first sensing capacitor 371 is automatically initialized by the first reset transistor 380.
  • the first output switching transistor T L1 230 is formed on the substrate 200, and includes a first output switching gate electrode 231, a first output switching gate insulating layer 232, and a first output switching channel region 233. ), A first output switching source region 234 and a first output switching drain region 235.
  • the first output switching gate electrode 231 is made of a conductive material and electrically connected to the sensing gate wire 320a.
  • the first output switching gate insulating layer 232 is formed of an insulating material so as to cover the first output switching gate electrode 231.
  • the first output switching channel region 233 is formed on the first output switching gate insulating layer 232 and may be made of amorphous silicon.
  • Each of the first output switching source region 234 and the first output switching drain region 235 is formed to cover a portion of the first output switching channel region 233, and is opposite to the first output switching gate electrode 231. Is formed.
  • the first output switching source region 234 is electrically connected to the first sensing capacitor 371, and the first output switching drain region 235 is electrically connected to the first sensing output wiring 350. That is, the first output switching transistor 230 is electrically connected to the first sensing transistor 220 through the first sensing capacitor 371, so that the first position information may be generated from the infrared detection signal generated by the first sensing transistor 220. Is output to the first sensing output wiring 350.
  • the external light sensing pixel 202 is formed on the substrate 200, the second image switching transistor T D2 240, the second sensing transistor T EX 250, and the second output switching transistor T L2.
  • 260, a second sensing capacitor C EX 372, and a second reset transistor T RST2 385 are provided to detect external light and output second position information.
  • the second image switching transistor T D2 240 is formed on the substrate 200, and the second image switching gate electrode 241, the second image switching gate insulating layer 242, and the second image switching channel region 243 are formed on the substrate 200. ), A second image switching source region 244, and a second image switching drain region 245.
  • the second image switching gate electrode 241 is made of a conductive material and is electrically connected to the image gate wiring 310 formed on the substrate 200.
  • the second image switching gate insulating layer 242 is formed of an insulating material so as to cover the second image switching gate electrode 241.
  • the second image switching channel region 243 is formed on the second image switching gate insulating layer 242 and may be made of amorphous silicon.
  • the second image switching source region 244 and the second image switching drain region 245 are formed to cover a portion of the second image switching channel region 243, respectively, and are opposite to the second image switching gate electrode 241. Is formed.
  • the second image switching source region 244 is electrically connected to the second image signal wire 345
  • the second image switching drain region 245 is electrically connected to the second pixel electrode 272 to form the second pixel electrode.
  • the image signal voltage is switched at 272.
  • the capacitor C EP2 denoted by reference numeral 376 corresponds to a capacitor generated by the second pixel electrode 272 and the common electrode 290.
  • the capacitor C ST2 denoted by reference numeral 377 is a pixel charge storage capacitor, and is used to prevent the voltage applied to the pixel from being changed by the leakage current of the second image switching transistor 240 during the time when the pixel is not selected. Capacitor.
  • the second sensing transistor T EX 250 is formed on the substrate 200 and detects a change in incident external light to generate an external light detection signal.
  • the second sensing transistor 250 includes a second sensing gate electrode 251, a second sensing gate insulating layer 252, a second sensing channel region 253, a second sensing source region 254, and a second sensing drain region ( 255).
  • the second sensing gate electrode 251 is made of a conductive material and electrically connected to the off voltage line 330.
  • the second sensing gate insulating layer 252 is formed of an insulating material to cover the second sensing gate electrode 251.
  • the second sensing channel region 253 is formed on the sensing gate insulating layer 252 and may be formed of a material capable of absorbing light in a wide wavelength region.
  • the sensing channel region 223 may be made of polycrystalline silicon, monocrystalline silicon, InSb, Ge, InAs, InGaAs, CdTe, CdSe, GaAs, GaInP, InP, AlGaAs, and combinations thereof, preferably in the visible light region It can be made of polycrystalline silicon that absorbs light in the infrared region.
  • the second sensing source region 254 and the second sensing drain region 255 are formed to cover a portion of the second sensing channel region 253, respectively, and are formed opposite to the second sensing gate electrode 251.
  • the second sensing source region 254 is electrically connected to the second power line 365
  • the second sensing drain region 255 is electrically connected to the second sensing capacitor C EX 372.
  • One end of the second sensing capacitor 372 is electrically connected to the second sensing drain region 255, and the other end thereof is electrically connected to the off voltage wiring 330.
  • the second sensing capacitor stores the charge of the increased leakage current.
  • the second sensing capacitor 372 is initialized by the second reset transistor T RST2 385 after the sensing operation. That is, when the second position information is output, the charge stored in the second sensing capacitor 372 is discharged through the second reset transistor 385, so that the second sensing capacitor 372 is initialized.
  • the source region of the second reset transistor 385 is electrically connected to the second sensing capacitor 372, and the drain region of the second reset transistor 385 is electrically connected to the off voltage line 330.
  • the gate of the second reset transistor 385 is electrically connected to the sensing gate wire 320b provided in another adjacent external light sensing pixel. From this, when the sensing operation of another adjacent external light sensing pixel is driven, the second sensing capacitor 372 is automatically initialized by the second reset transistor 385.
  • the second output switching transistor T L2 260 is formed on the substrate 200, and the second output switching gate electrode 261, the second output switching gate insulating layer 262, and the second output switching channel region 263 are formed on the substrate 200. ), A second output switching source region 264 and a second output switching drain region 265.
  • the second output switching gate electrode 261 is made of a conductive material and is electrically connected to the sensing gate line 320a.
  • the second output switching gate insulating layer 262 is formed of an insulating material so as to cover the second output switching gate electrode 261.
  • the second output switching channel region 263 is formed on the second output switching gate insulating layer 262 and may be made of amorphous silicon.
  • the second output switching source region 264 and the second output switching drain region 265 are each formed to cover a portion of the second output switching channel region 263, and are opposite to the second output switching gate electrode 261. Is formed.
  • the second output switching source region 264 is electrically connected to the second sensing capacitor 372, and the second output switching drain region 265 is electrically connected to the second sensing output wiring 355. That is, the second output switching transistor 260 is electrically connected to the second sensing transistor 250 through the second sensing capacitor 372, and thus, the second output switching transistor 260 is located at a second position from the external light sensing signal generated by the second sensing transistor 250. The information is output to the second sensing output wire 355.
  • Each of the gate insulating layers 212, 222, 232, 242, 252, and 262 may be integrally formed as illustrated in FIG. 2.
  • the first image switching transistor 210, the first sensing transistor 220, the first output switching transistor 230, the second image switching transistor 240, the second sensing transistor 20, and the first output switching transistor ( The channel regions 213, 223, 233, 243, 253, and 263 respectively provided in the 230 are all formed of amorphous silicon, and then the channel regions 223 of the first sensing transistor 220 and the second sensing transistor 250 are formed.
  • LTPS low temperature polycrystalline silicon
  • HTPS high temperature polycrystalline silicon
  • the insulating layer 268 is formed on the substrate 2000 and is formed to cover the infrared sensing pixel 201 and the external light sensing pixel 202 together. Since the electrophoretic display 100 of the present exemplary embodiment has a reflective structure, the insulating layer 268 does not have to be made of a transparent organic material unlike a conventional liquid crystal display.
  • the infrared filter 270 transmits only infrared rays and does not transmit light having a wavelength other than infrared rays.
  • the infrared filter 270 is formed on the insulating layer 268, but is formed only on the infrared sensing pixel 201, and the external light sensing pixel 202. It is not formed on the phase.
  • the infrared filter 270 may have a multilayer thin film structure in which a first insulating layer having a relatively high refractive index and a second insulating layer having a relatively small refractive index are alternately formed.
  • the first insulating layer may be formed of TiO 2 , Ta 2 O 5 , ZrO 2 , ZnS, or a combination thereof
  • the second insulating layer may be formed of SiO 2 , MgF 2 , Na 3 AlFe, or a combination thereof
  • the infrared filter 270 is one or more materials selected from the group consisting of chromium oxide (CrO, Cr 2 O 3 ) and manganese oxide (MnO, Mn 3 O 4 , Mn 2 O 3 , MnO 2 , Mn 2 O 7 ) It may be made of a single layer thin film. As such, when the infrared filter 270 is formed of a single layer thin film, the process may be simplified as compared with the case of forming the infrared filter 270 as a composite layer.
  • the first pixel electrode 271 is formed on the infrared filter 270.
  • a first contact hole for exposing a part of the drain region 215 of the first image switching transistor 210 is formed in the infrared filter 268 and the insulating layer 268, and the first pixel electrode 271 is formed in a first contact hole.
  • the contact hole may be electrically connected to the drain region 215 of the first image switching transistor 210.
  • the first image switching transistor 210 switches the pixel voltage to the first pixel electrode 271.
  • the first pixel electrode 271 may be made of a material that reflects light to serve as a light blocking film for the first image switching transistor 210 and the first output switching transistor 230.
  • a first through hole 273 penetrating the upper and lower surfaces of the first pixel electrode 271 may be formed in the first pixel electrode 271 to allow infrared rays to enter the first sensing transistor 220.
  • the first through hole 273 is disposed above the first sensing transistor 220.
  • the second pixel electrode 272 is formed on the insulating layer 268 above the external light sensing pixel 202.
  • a second contact hole is formed in the insulating layer 268 to expose a portion of the drain region 245 of the second image switching transistor 240, and the second pixel electrode 272 extends into the second contact hole to form a second contact hole.
  • the drain region 245 of the image switching transistor 240 is electrically connected to the drain region 245.
  • the second image switching transistor 240 switches the pixel voltage to the second pixel electrode 272.
  • the second pixel electrode 272 may be formed of a material that reflects light to serve as a light blocking film for the second image switching transistor 240 and the second output switching transistor 260.
  • a second through hole 274 penetrating the upper and lower surfaces of the second pixel electrode 272 may be formed in the second pixel electrode 272 to allow external light to enter the second sensing transistor 250.
  • the second through hole 274 is disposed on the second sensing transistor 250.
  • the upper plate 295 is disposed to face the substrate 200 so as to face the first pixel electrode 271 and the second pixel electrode 272.
  • the upper plate 295 may be made of a flexible plastic, an easily bent base film, or a flexible metal, and preferably PET.
  • the common electrode 290 is formed on the lower side of the upper plate 295 and may be made of a transparent conductive material that transmits light. To this end, the common electrode 290 may be formed of indium tin oxide (ITO), al-doped zinc oxide (AZO), indium zinc oxide (IZO), carbon nanotubes, graphene, and combinations thereof. .
  • ITO indium tin oxide
  • AZO al-doped zinc oxide
  • IZO indium zinc oxide
  • carbon nanotubes graphene, and combinations thereof.
  • the electrophoretic film 280 is formed on the lower side of the common electrode 290 and includes a plurality of microcapsules 281.
  • the microcapsules 281 may have a ball shape having a size of several hundred micrometers and include positively charged pigment particles 282 and negatively charged pigment particles 283.
  • Positively charged pigment particles 282 and negatively charged pigment particles 283 are mixed in a transparent fluid 284.
  • Each of the pigment particles 282 and 283 is separated according to the electric field directions of the common electrode 290 and the pixel electrodes 271 and 272. Since the pigment particles 282 and 283 exhibit bistable properties, If it disappears, it can be maintained.
  • Positively charged pigment particles 282 and negatively charged pigment particles 283 may exhibit black and white or color.
  • the positively charged pigment particles 282 and the negatively charged pigment particles 283 exhibit black and white, if the black pigment particles 282 are separated in the direction of the common electrode 290, the common electrode 290 may be separated. If the external light incident through the light is reflected by the electrophoretic film 280 to implement black, and white pigment particles 283 are separated in the direction of the common electrode 290, white is implemented.
  • Protective layers may be formed on both sides of the electrophoretic film 280 to block the flow of the microcapsules 281 and protect the microcapsules 281.
  • the adhesive 275 is attached to the lower surface of the electrophoretic film 280 to bond the pixel electrodes 271 and 272 and the electrophoretic film 280 through a laminating process.
  • the electrophoretic display device 100 described with reference to FIGS. 1 to 3 has a structure in which the infrared sensing pixel 201 and the external light sensing pixel 202 are alternately disposed. Such a structure can be manufactured by patterning the infrared filter 270 without any additional process.
  • the touch screen panel embedded in the electrophoretic display device 100 of the present embodiment is driven in a manner in which an external infrared light source such as an infrared pen recognizes an input position. In this case, the position recognition rate is increased by using a method of detecting the intensity change of the incident external light and a method of detecting the intensity change of the incident infrared light.
  • a method of simply detecting a change in intensity of external light and a method of detecting only a change in intensity of infrared light are used.
  • the method of detecting only the change in the intensity of the external light that is, the method of recognizing the position where the external light is weakened by covering the external light with a finger or the like has a problem in that the position recognition rate is lowered in a dark place where the external light is weak.
  • the method of detecting only the change in the intensity of the infrared light using the infrared pen has a problem that it is difficult to accurately recognize the position where the infrared pen is incident when the intensity of the external light is strong.
  • the position recognition rate can be improved regardless of the intensity of the external light. That is, the position recognition rate may be improved by using the first position information output from the infrared sensing pixel 201 and the second position information output from the external light sensing pixel 202 together. In particular, if the signal processor 145 selects an appropriate mode, it is possible to more easily derive the position where the external infrared light source is input.
  • the mode selected by the signal processor 145 is any one of an infrared mode, an external light mode, a first overlapping mode, and a second overlapping mode.
  • the infrared mode, the external light mode, and the overlapping mode may be distinguished by the intensity (light quantity) of the external light. That is, the infrared mode is applied when the intensity of the external light is small, the external light mode is applied when the intensity of the external light is large, and the overlapping mode is applied when the intensity of the external light has an intermediate value.
  • the first overlapping mode and the second overlapping mode are distinguished by the intensity (light quantity) of the infrared rays included in the external light.
  • the first overlap mode is applied when the amount of infrared light included in the external light is smaller than the light amount of the external infrared light source
  • the second overlap mode is when the amount of infrared light included in the external light is larger than the light amount of the external infrared light source. Applies to Since the amount of light of the external infrared light source such as the infrared pen is kept constant, the amount of infrared light included in the external light must be measured to distinguish the first overlapping mode and the second overlapping mode. The amount of infrared light included in the external light is measured by the external infrared sensor 130.
  • the external infrared sensing unit 130 includes an external infrared sensing transistor that detects a change in infrared rays included in external light and generates an external infrared detection signal, and measures the amount of infrared light included in the external light through the external infrared transistor. Can be.
  • the electrical and optical characteristics of the external infrared sensing transistor may be the same as the electrical and optical characteristics of the first sensing transistor 220 provided in the infrared sensing pixel 201. This is because the electrical and optical characteristics of the external infrared sensing transistor and the first sensing transistor 220 need to be the same, so that the characteristic change according to the lifetime changes the same.
  • the external infrared sensing unit 130 may include a plurality of external infrared sensing transistors and an external infrared sensing capacitor connected in parallel, and an equivalent circuit thereof is illustrated in FIG. 4.
  • the external infrared sensing unit 130 includes n external infrared sensing transistors T S1 ,..., T Sn , 410 and one external infrared sensing capacitor 420.
  • the n external infrared sensing transistors 410 are connected in parallel, and each external infrared sensing transistor 410 senses a change in the infrared rays included in the external light.
  • the electrical and optical characteristics of each external infrared sensing transistor 410 may be the same as the electrical and optical characteristics of the first sensing transistor 220 provided in the infrared sensing pixel 201.
  • the external infrared sensing capacitor 420 stores charges due to leakage current generated in the external infrared sensing transistor 410 when external light is incident.
  • the capacitance value of the external infrared sensing capacitor 420 may be set as the product of the capacitance value of the first sensing capacitor 371 included in the infrared sensing pixel 201 and the number n of the external infrared sensing transistors 410. Can be.
  • the signal processing unit 145 selects an appropriate mode based on the amount of infrared light included in the external infrared ray measured by the external infrared ray sensing unit 130 to recognize the position where the external infrared light source is input.
  • 5 illustrates a mode according to the amount of infrared light included in the external light and the external light.
  • a signal indicated by reference numeral 510 is a signal by an external infrared light source such as an infrared pen, and the signal by the external infrared light source is constant regardless of the intensity of external light.
  • the signal 520 is a signal by external light
  • the signal 530 in FIG. 5 is a signal by infrared rays included in the external light.
  • the signal 520 by the external light and the signal 530 by the infrared light included in the external light increase as the intensity of the external light increases.
  • 6 shows a signal processing method for each mode according to the amount of external light.
  • the signal processor 145 selects the external light mode.
  • An external infrared light source such as an infrared pen acts as a shadow when the intensity of external light is very large. That is, when an external infrared light source such as an infrared pen is input at a specific position, the intensity of external light incident on the second sensing transistor 250 provided in the external light sensing pixel 202 is significantly reduced. Accordingly, the external light sensing pixel 202 outputs second position information having a size represented by reference numeral 540.
  • the position recognition circuit 141 may output the first position information output from the infrared sensing pixel 201 in the external light mode. Is excluded, and derives the position where the external infrared light source is input using only the second position information 540.
  • the signal processor 145 selects the infrared mode.
  • the intensity of the external light is very small, when an external infrared light source such as an infrared pen is input at a specific position, the intensity of the infrared ray incident on the first sensing transistor 220 provided in the infrared sensing pixel 201 is significantly increased. Accordingly, the infrared sensing pixel 201 outputs first position information having a size represented by reference numeral 550.
  • the position recognition circuit 141 excludes the second position information output from the external light sensing pixel 202 and derives the position where the external infrared light source is input using only the first position information 550.
  • the signal processor 145 selects the first overlapping mode or the second overlapping mode by the intensity of the infrared rays included in the external light.
  • the first location information has a positive value when the amount of infrared light input to the first sensing transistor 220 provided in the infrared sensing pixel 201 increases as the external infrared light source is input, and the infrared sensing pixel When the amount of infrared light input to the first sensing transistor 220 included in the 201 is reduced, the value is negative.
  • the second position information has a positive value when the amount of external light input to the second sensing transistor 250 included in the external light sensing pixel 202 increases as the external infrared light source is input.
  • the amount of external light input to the second sensing transistor 250 included in the sensing pixel 202 is reduced, it has a negative value.
  • the signal processor 145 selects the first overlapping mode.
  • an external infrared light source such as an infrared pen
  • the intensity of infrared rays incident on the first sensing transistor 220 provided in the infrared sensing pixel 201 increases. Accordingly, the infrared sensing pixel 201 outputs first position information having a positive value of a magnitude represented by reference numeral 560.
  • the intensity of external light incident on the second sensing transistor 250 of the external light sensing pixel 202 by the external infrared light source acting as a shadow is reduced. Accordingly, the external light sensing pixel 202 outputs second position information having a negative value of a magnitude represented by reference numeral 565.
  • the first position information 560 or the second position information 565 alone does not facilitate derivation of the position where the external infrared light source is input, the first position information 560 and the second position information 560 are not easy.
  • the location information 565 is analyzed together to derive the location where the external infrared light source is input.
  • the first position information 560 since the first position information 560 has a positive value and the second position information 565 has a negative value, as shown in FIG. 6, in the first overlapping mode, the first position information 560 has a positive value.
  • the position recognition circuit 141 derives the position where the external infrared light source is input from the difference between the first position information 560 and the second position information 565.
  • the signal processor 145 selects the second overlapping mode.
  • an external infrared light source such as an infrared pen
  • the intensity of infrared rays incident on the first sensing transistor 220 provided in the infrared sensing pixel 201 is reduced. Accordingly, the infrared sensing pixel 201 outputs first position information having a negative value having a magnitude represented by reference numeral 570.
  • the intensity of external light incident on the second sensing transistor 250 of the external light sensing pixel 202 by the external infrared light source acting as a shadow is reduced. Accordingly, the external light sensing pixel 202 outputs second position information having a negative value having a magnitude represented by reference numeral 575.
  • the second overlapping mode since the second overlapping mode does not easily deduce the position where the external infrared light source is input by using only the first location information 570 or the second location information 575, the first location information 570 ) And the second position information 575 are analyzed together to derive the position where the external infrared light source is input.
  • the circuit 141 derives the position where the external infrared light source is input from the sum of the first position information 570 and the second position information 575.
  • the operation of displaying the image of the above-mentioned electrophoretic display device 100 is implemented by the following method.
  • the voltage of the image gate line 310 becomes the ON voltage, thereby opening channels of the image switching transistors 210 and 240 connected to the image gate line 310.
  • the image signal voltage is applied to the selected pixel on the image signal lines 340 and 345.
  • the voltage of the image gate line 310 becomes the OFF voltage, and the channel of the image switching transistors 210 and 240 connected to the image gate line 310 is closed, so that the image signal lines 340 and 345 are closed. ),
  • the video signal voltage applied is cut off. Therefore, there is no interference of image information of the pixel.
  • the capacitors C EP1 and C EP2 denoted by reference numbers 373 and 376 correspond to capacitors generated by the pixel electrodes 271 and 272 and the common electrode 290, respectively.
  • the capacitors C ST1 and C ST2 denoted by reference numerals 374 and 377 are pixel charge storage capacitors for preventing the voltage of the pixel from being changed by the leakage current of the image switching transistors 210 and 240 while the scan line is in the non-selection time. .
  • the operation of recognizing a position where an external infrared light source is input to the above-mentioned electrophoretic display 100 is implemented by the following method.
  • infrared light When an external infrared light source is input, infrared light is incident on the first sensing transistor 220 to absorb light, and thus, a channel is partially formed to increase the leakage current of the first sensing transistor 220. As the leakage current increases, charges are charged in the first sensing capacitor 371. The charging of the charge in the first sensing capacitor 371 occurs for one full frame time.
  • the sensing gate line 320a maintains the OFF voltage for a time when charge is charged in the first sensing capacitor 371, and then switches to the ON voltage when the selection time is reached, thereby switching the first output switching transistor 230. At this time, the charge stored in the first sensing capacitor 371 flows along the first sensing output line 350 to output first position information.
  • the second sensing transistor 250 As the external infrared light source is input, external light of all wavelength ranges including infrared light is incident on the second sensing transistor 250, so that light absorption occurs. As a result, a channel is formed to partially leak the leakage current of the second sensing transistor 250. Will increase. As the leakage current increases, charges are charged in the second sensing capacitor 372. The charging of the charge to the second sensing capacitor 372 occurs for one full frame time. The sensing gate line 320a maintains the OFF voltage for a time when the second sensing capacitor 372 is charged with charge, and then switches to the ON voltage at the time of selection, thereby switching the second output switching transistor 260. At this time, the charge stored in the second sensing capacitor 372 flows along the second sensing output line 355 to output second position information.
  • the first sensing capacitor 371 is initialized by the first reset transistor 380, and the second sensing capacitor 3 is applied by the second reset transistor 385. 372 is initialized.
  • an initialization operation is performed by a reset transistor provided outside the pixel unit 110.
  • the initialization operation is sequentially performed in the pixel unit 110 in this embodiment, the operation is faster and more accurate first position information. And second location information.
  • the first position information and the second position information output by the above-described method are processed through a sensing amplifier and an analog-to-digital converter (ADC), respectively, to recognize a position where an external infrared light source is input.
  • ADC analog-to-digital converter
  • the position at which the external infrared light source is input may be derived by selecting an appropriate mode in the signal processor 145 from the intensity of infrared rays included in the external light measured by the external infrared sensor unit 130.
  • the resolution is reduced by half compared with the case where all are made of the same pixel, but the size of the pixel is generally the same as that of the infrared pen.
  • the recognition rate is not lowered because it is much smaller than the area of infrared light emitted from an external infrared light source.

Abstract

본 발명은 외부광의 세기가 변하더라도 위치를 인식하는 인식률이 저하되지 않는 터치스크린 패널 및 이를 이용한 전자영동 표시장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 터치스크린 패널은 외부 적외선 광원이 입력된 위치를 감지하는 터치스크린 패널로서, 적외선을 감지하여 제1 위치 정보를 출력하는 적외선 센싱 화소와 외부광을 감지하여 제2 위치 정보를 출력하는 외부광 센싱 화소가 교번적으로 배치된다.

Description

터치스크린 패널 및 이를 구비한 전자영동 표시장치
본 발명은 터치스크린 패널 및 이를 구비한 전자영동 표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 위치 인식 기능이 향상된 광센싱 방식의 터치스크린 패널 및 이를 구비한 전자영동 표시장치에 관한 것이다.
일반적으로, 표시장치는 영상 신호를 입력받아 영상을 표시하는 장치로서, 음극선관 표시장치, 액정표시장치(Liquid Crystal Display : LCD), 전자영동 표시장치(Electrophoretic Display) 등이 있다.
음극선관 표시장치는 내부에 진공관을 구비하고, 전자총에서 전자빔을 출사하여 영상을 표시한다. 음극선관 표시장치는 전자빔이 회전할 수 있는 충분한 거리를 확보해야 하므로, 두께가 두껍고, 무거운 단점이 있다. 액정표시장치는 액정의 광학적 특성을 이용하여 영상을 표시하며, 음극선관 표시장치에 비해 얇고, 가볍다. 그러나 액정에 광을 제공하는 백라이트 유닛을 구비해야 하므로, 슬림화 및 경량화하는 데 한계가 있다.
전자영동 표시장치는 상/하부 기판 사이에 형성된 전계에 의해서 대전된 안료 입자들이 이동하는 현상, 즉, 전자영동을 이용하여 영상을 표시한다. 전자영동 표시장치는 외부 광을 이용하여 영상을 표시하는 반사형 표시장치이므로, 별도의 백라이트 유닛을 구비할 필요가 없고, 시야각에 대한 의존성이 없다. 그리고 전자영동 표시장치의 안료 입자는 쌍안정성을 가지고 있어 전원이 차단되어도 화상을 유지할 수 있어 액정표시장치에 비해 전력 소비가 적은 장점이 있다. 따라서 전자영동 표시장치는 정지영상의 표시를 위주로 하는 휴대용 기기의 표시장치로 주목을 받고 있다.
한편, 터치스크린 패널은 위치 인식을 하는 방법에 따라 저항을 이용하는 방식, 커패시터를 이용하는 방식 및 광센서를 이용하는 방식으로 구분된다.
저항을 이용하여 위치 인식을 하는 터치스크린 패널은 특정 위치에 물체가 접촉하는 경우 전압이나 전류가 변화하는 것을 이용한다. 그러나 이러한 터치스크린 패널이 내장된 표시장치는 표시장치 위에 추가의 투명막을 부착해야 하므로, 제조단가와 무게가 증가하고 화면의 광투광율이 감소하는 문제가 있다.
커패시터를 이용하여 위치 인식을 하는 터치스크린 패널은 특정 위치에 물체가 접촉하는 경우 정전기가 변화하는 것을 이용한다. 그러나 커패시터를 이용하는 방식은 인식률이 낮고, 순간적으로 고전압이 인가될 수 있다는 단점이 있다.
광센서를 이용하여 위치 인식을 하는 터치스크린 패널은 추가적인 박막 트랜지스터를 제작해야 하므로, 개구율이 감소하고 이에 따라 투과율이 감소하여 표시장치의 휘도가 낮아지는 문제점이 있다.
그러나 내장형 터치스크린 패널은 일반적으로 별도의 터치스크린 모듈을 부착하지 않고, 표시장치의 제조시에 함께 제작되어 공정 단가가 저렴하고 표시장치의 시인 특성이 향상되는 장점을 가진다. 내장형 터치스크린 패널은 위치를 인식하는 인식률과 광투과율의 향상이 주요한 기술 과제이다.
전자영동 표시장치 내에 내장형 터치스크린 패널을 제작하는 경우, 광센서를 이용하는 방식을 사용하는 경우가 저항을 이용하는 방식이나 커패시터를 이용하는 방식을 사용하는 경우에 비해 공정상의 문제점을 줄일 수 있다. 그리고 전자영동 표시장치는 반사형 표시장치이므로 광센서를 이용하는 방식의 터치스크린 패널을 이용하더라도 투과율이 저하되는 문제는 발생하지 않는다. 그러나 광센서를 이용하는 방식의 터치스크린 패널은 외부광의 세기에 따라 위치를 인식하는 인식률이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 외부광의 세기가 변하더라도 위치를 인식하는 인식률이 저하되지 않는 터치스크린 패널 및 이를 이용한 전자영동 표시장치를 제공하는 데에 있다.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 발명에 따른 터치스크린 패널은 외부 적외선 광원이 입력된 위치를 감지하는 터치스크린 패널로서, 적외선을 감지하여 제1 위치 정보를 출력하는 적외선 센싱 화소와 외부광을 감지하여 제2 위치 정보를 출력하는 외부광 센싱 화소가 교번적으로 배치된다.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 발명에 따른 전자영동 표시장치는 행 방향으로 영상 게이트 배선과 센싱 게이트 배선이 형성되어 있고, 열 방향으로 제1 센싱 출력 배선과 제2 센싱 출력 배선이 교번적으로 형성되어 있는 기판; 상기 기판 상에 형성되며, 상기 영상 게이트 배선과 게이트가 연결되어 있는 제1 영상 스위칭 트랜지스터와, 입사되는 적외선의 변화를 감지하여 적외선 감지신호를 발생하는 제1 센싱 트랜지스터와, 상기 제1 센싱 트랜지스터와 연결되어 상기 적외선 감지신호로부터 제1 위치 정보를 상기 제1 센싱 출력 배선으로 출력하며 게이트가 상기 센싱 게이트 배선과 연결되어 있는 제1 출력 스위칭 트랜지스터,를 구비하는 적외선 센싱 화소; 상기 기판 상에 형성되며, 상기 영상 게이트 배선과 게이트가 연결되어 있는 제2 영상 스위칭 트랜지스터와, 입사되는 외부광의 변화를 감지하여 외부광 감지신호를 발생하는 제2 센싱 트랜지스터와, 상기 제2 센싱 트랜지스터와 연결되어 상기 외부광 감지신호로부터 제2 위치 정보를 상기 제2 센싱 출력 배선으로 출력하며 게이트가 상기 센싱 게이트 배선과 연결되어 있는 제2 출력 스위칭 트랜지스터,를 구비하는 외부광 센싱 화소; 상기 제1 센싱 트랜지스터 상에 형성되며, 적외선만을 투과시키는 적외선 필터; 상기 적외선 센싱 화소 상에 형성되고, 상기 제1 센싱 트랜지스터에 적외선이 입사되도록 상기 제1 센싱 트랜지스터의 상부에는 상면과 하면을 관통하는 제1 관통홀이 형성되어 있으며, 상기 제1 영상 스위칭 트랜지스터와 전기적으로 연결되는 제1 화소전극; 상기 외부광 센싱 화소 상에 형성되고, 상기 제2 센싱 트랜지스터에 외부광이 입사되도록 상기 제2 센싱 트랜지스터의 상부에는 상면과 하면을 관통하는 제2 관통홀이 형성되어 있으며, 상기 제2 영상 스위칭 트랜지스터와 전기적으로 연결되는 제2 화소전극; 상기 제1 화소전극 및 제2 화소전극 상에 형성되며, 양성 및 음성으로 대전된 안료 입자들을 포함하는 다수의 미소 캡슐들을 구비하는 전자영동필름; 및 상기 전자영동필름 상에 형성되는 공통전극;을 구비한다.
본 발명에 따른 터치스크린 패널과 이를 이용한 전자영동 표시장치는 외부 적외선 광원의 위치를 인식하는 방식을 이용하되, 외부광을 감지하는 방식과 적외선을 감지하는 방식을 함께 이용함으로써, 외부광의 세기의 변화에 따라 위치 인식률이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 외부광만을 감지하는 경우에는 외부광의 세기가 작은 어두운 곳에서 위치 인식률이 저하되는 문제가 있으며, 외부 적외선 광원만을 감지하는 방식은 외부광의 세기가 큰 밝은 곳에서는 위치 인식률이 저하되는 문제가 있는데, 본 발명은 이러한 두 개의 문제점을 보완할 수 있다.
그리고 외부광에 포함된 적외선을 감지하여, 외부광만을 감지하여 위치를 인식하는 외부광 모드와 외부 적외선 광원만을 감지하여 위치를 인식하는 적외선 모드와 외부광과 외부 적외선 광원을 함께 감지하여 위치를 인식하는 중첩 모드로 변환시킴으로써, 보다 명확하게 외부 적외선 광원이 입력된 위치를 인식할 수 있게 된다.
그리고 터치스크린 패널을 전자영동 표시장치의 내부에 내장할 수 있으므로, 터치스크린으로 인한 무게증가가 없고, 터치스크린이 표면에 노출되지 않아 장시간 사용하더라도 표면이 손상되는 문제가 없다.
도 1은 본 발명에 따른 터치스크린 패널 내장형 전자영동 표시장치에 대한 바람직한 일 실시예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 전자영동 표시장치의 화소부의 개략적인 구조를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 전자영동 표시장치의 화소부의 등가 회로를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 전자영동 표시장치의 외부 적외선 센서부의 등가회로를 나타낸 도면이다.
도 5 는 외부광의 광량에 따른 모드 변화를 나타낸 도면이다.
도 6은 외부광의 광량에 따른 모드별 신호 처리 방법을 나타낸 도면이다.
본 발명에 따른 터치스크린 패널에 대한 바람직한 일 실시예는, 제1 센싱 출력 배선과 제2 센싱 출력 배선이 교번적으로 형성되어 있는 기판; 상기 기판 상에 형성되며, 입사되는 적외선의 변화를 감지하여 적외선 감지신호를 발생하는 제1 센싱 트랜지스터; 상기 기판 상에 형성되며, 상기 제1 센싱 트랜지스터와 연결되어 상기 적외선 감지신호로부터 제1 위치 정보를 상기 제1 센싱 출력 배선으로 출력하는 제1 출력 스위칭 트랜지스터; 상기 기판 상에 형성되며, 입사되는 외부광의 변화를 감지하여 외부광 감지신호를 발생하는 제2 센싱 트랜지스터; 및 상기 기판 상에 형성되며, 상기 제2 센싱 트랜지스터와 연결되어 상기 외부광 감지신호로부터 제2 위치 정보를 상기 제2 센싱 출력 배선으로 출력하는 제2 출력 스위칭 트랜지스터;를 포함하며, 상기 적외선 센싱 화소는 상기 제1 센싱 트랜지스터와 제1 출력 스위칭 트랜지스터를 포함하여 이루어지고, 상기 외부광 센싱 화소는 상기 제2 센싱 트랜지스터와 제2 출력 스위칭 트랜지스터를 포함하여 이루어진다.
본 발명에 따른 전자영동 표시장치에 있어서, 상기 적외선 센싱 화소는, 일단이 상기 제1 센싱 트랜지스터와 연결되고 타단이 오프 전압 배선과 연결되어, 상기 제1 센싱 트랜지스터에 적외선이 입사될 때 발생하는 누설전류에 의한 전하가 저장되는 제1 센싱 커패시터를 더 구비할 수 있고, 상기 외부광 센싱 화소는, 일단이 상기 제2 센싱 트랜지스터와 연결되고 타단이 오프 전압 배선과 연결되어, 상기 제2 센싱 트랜지스터에 외부광이 입사될 때 발생하는 누설전류에 의한 전하가 저장되는 제2 센싱 커패시터를 더 구비할 수 있다.
상기 적외선 센싱 화소는, 위치 정보 출력 후, 상기 제1 센싱 커패시터를 초기화하는 제1 리셋 트랜지스터를 더 구비할 수 있고, 상기 외부광 센싱 화소는, 위치 정보 출력 후, 상기 제2 센싱 커패시터를 초기화하는 제2 리셋 트랜지스터를 더 구비할 수 있다.
상기 제1 리셋 트랜지스터의 게이트는 인접한 다른 적외선 센싱 화소에 구비된 제1 출력 트랜지스터의 게이트와 연결되어 있는 센싱 게이트 배선과 연결될 수 있고, 상기 제2 리셋 트랜지스터의 게이트는 인접한 다른 외부광 센싱 화소에 구비된 제2 출력 트랜지스터의 게이트와 연결되어 있는 센싱 게이트 배선과 연결될 수 있다.
상기 외부 적외선 광원이 입력된 위치를 인식하기 위해, 상기 제1 위치 정보만을 통해 상기 외부 적외선 광원이 입력된 위치를 인식하는 적외선 모드, 상기 제2 위치 정보만을 통해 상기 외부 적외선 광이 입력된 위치를 인식하는 외부광 모드 및 상기 제1 위치 정보와 제2 위치 정보를 통해 상기 외부 적외선 광이 입력된 위치를 인식하는 중첩 모드 중 어느 하나의 모드로 설정하는 신호 처리부를 더 구비할 수 있다.
상기 적외선 모드는 외부광의 광량이 상대적으로 작은 값을 가질 때 적용되는 모드이고, 상기 외부광 모드는 외부광의 광량이 상대적으로 큰 값을 가질 때 적용되는 모드이며, 상기 중첩 모드는 외부광의 광량이 중간 값을 가질 때 적용되는 모드일 수 있다.
외부광에 포함된 적외선을 감지하는 외부 적외선 센싱부를 더 구비할 수 있고, 상기 중첩 모드는 상기 외부 적외선 센싱부에서 감지된 적외선의 광량이 상기 외부 적외선 광원의 광량보다 더 작은 경우의 제1 중첩 모드와 상기 외부 적외선 센싱부에서 감지된 적외선의 광량이 상기 외부 적외선 광원의 광량보다 더 큰 경우의 제2 중첩 모드로 구분될 수 있다.
상기 제1 위치 정보는 상기 외부 적외선 광원이 입력됨에 따라 상기 제1 센싱 트랜지스터에 입력되는 적외선 광량이 증가되면 양(+)의 값을 갖고, 상기 제1 센싱 트랜지스터에 입력되는 적외선 광량이 감소되면 음(-)의 값을 가지며, 상기 제2 위치 정보는 상기 외부 적외선 광원이 입력됨에 따라 상기 제2 센싱 트랜지스터에 입력되는 외부광 광량이 증가되면 양(+)의 값을 갖고, 상기 제2 센싱 트랜지스터에 입력되는 외부광 광량이 감소되면 음(-)의 값을 가지며, 상기 신호 처리부를 통해 제1 중첩 모드로 설정된 경우에는, 상기 외부 적외선 광원이 입력된 위치는 상기 제1 위치 정보와 상기 제2 위치 정보와의 차이로부터 도출될 수 있고, 상기 신호 처리부를 통해 제2 중첩 모드로 설정된 경우에는, 상기 외부 적외선 광원이 입력된 위치는 상기 제1 위치 정보와 상기 제2 위치 정보의 합으로부터 도출될 수 있다.
상기 외부 적외선 센싱부는 외부광에 포함된 적외선의 변화를 감지하여 외부 적외선 감지신호를 발생하는 외부 적외선 센싱 트랜지스터를 구비할 수 있으며, 상기 외부 적외선 센싱 트랜지스터의 전기적, 광학적 특성과 상기 제1 센싱 트랜지스터의 전기적, 광학적 특성은 동일할 수 있다.
상기 외부 적외선 센싱부는, 병렬 연결된 복수 개의 외부 적외선 센싱 트랜지스터; 및 일단이 상기 외부 적외선 센싱 트랜지스터와 연결되고 타단이 접지되어, 상기 외부 적외선 센싱 트랜지스터에 적외선이 입사될 때 발생하는 누설전류에 의한 전하가 저장되는 외부 적외선 센싱 커패시터;를 구비할 수 있고, 상기 외부 적외선 센싱 트랜지스터는 외부광에 포함된 적외선의 변화를 감지하여 외부 적외선 감지신호를 발생하며, 상기 외부 적외선 센싱 커패시터의 커패시턴스 값은 상기 제1 센싱 커패시터의 커패시턴스 값과 상기 외부 적외선 센싱 트랜지스터의 개수의 곱으로 설정될 수 있다.
상기 제1 출력 스위칭 트랜지스터와 제2 출력 스위칭 트랜지스터의 채널 영역은 비정질 실리콘으로 이루어질 수 있고, 상기 제1 센싱 트랜지스터와 제2 센싱 트랜지스터의 채널 영역은 다결정 실리콘으로 이루어질 수 있다.
이하에서 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 터치스크린 패널 및 이를 구비한 전자영동 표시장치의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 터치스크린 패널 내장형 전자영동 표시장치에 대한 바람직한 일 실시예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예의 전자영동 표시장치(100)는 외부 적외선 광원이 입력된 위치를 감지하는 터치스크린 패널이 내장된 표시장치로, 화소부(110), 게이트 구동회로(120), 외부 적외선 센싱부(130) 및 데이터 구동회로(140)를 구비한다. 이때 외부 적외선 광원은 적외선 펜일 수 있다.
화소부(110)는 상/하부 기판 사이에 형성된 전계에 의해서 대전된 안료 입자들에 의해 영상이 표시되는 영역으로, 광을 감지하는 방법에 따라 적외선 센싱 화소와 외부광 센싱 화소로 구분된다. 이때, 적외선 센싱 화소와 외부광 센싱 화소가 교번적으로 배치된다. 적외선 센싱 화소는 적외선을 감지하여 제1 위치 정보를 출력하고, 외부광 센싱 화소는 외부광을 감지하여 제2 위치 정보를 출력한다. 그리고 화소부(110)에는 많은 트랜지스터가 형성되어 있으며, 이 트랜지스터를 구동하기 위해 게이트 배선, 출력 배선, 오프 전압 배선, 신호 배선 등과 같은 여러 배선이 행 또는 열 방향으로 형성되어 있다.
게이트 구동회로(120)는 화소부(110)에 형성되어 있는 여러 배선 중 게이트 배선을 구동하기 위한 회로이다.
외부 적외선 센싱부(130)는 외부광에 포함된 적외선을 감지한다. 본 실시예의 전자영동 표시장치(100)는 외부 적외선 광원이 입력된 위치를 인식하는 위치 인식률을 증가시키기 위해, 화소부(110)에서 출력된 제1 위치 정보와 제2 위치 정보 중 적절한 정보를 선택하게 된다. 제1 위치 정보와 제2 위치 정보의 선택에 따라, 제1 위치 정보만을 통해 외부 적외선 광원이 입력된 위치를 인식하는 적외선 모드, 제2 위치 정보만을 통해 외부 적외선 광원이 입력된 위치를 인식하는 외부광 모드, 제1 위치 정보와 제2 위치 정보를 통해 외부 적외선 광원이 입력된 위치를 인식하는 중첩 모드로 구분된다. 적외선 모드, 외부광 모드 및 중첩 모드는 외부광의 세기에 의해 구분될 수 있다. 즉, 적외선 모드는 외부광의 세기가 작은 경우에 적용되고, 외부광 모드는 외부광의 세기가 큰 경우에 적용되며, 중첩 모드는 외부광의 세기가 중간 값을 가질 때 적용된다. 그리고 중첩 모드는 외부광에 포함된 적외선의 광량에 따라 제1 중첩 모드와 제2 중첩 모드로 구분된다. 외부 적외선 센싱부(130)는 외부 적외선 광원이 입력된 위치를 인식하기에 적절한 모드로 변환할 수 있도록 외부광에 포함된 적외선의 광량에 대한 정보를 데이터 구동회로(140)에 제공한다.
데이터 구동회로(140)는 화소부(110)에서 출력된 제1 위치 정보와 제2 위치 정보를 입력받아 외부 적외선 광원이 입력된 위치를 인식하는 위치 인식회로(141)와 화소부(110)에 구비된 안료 입자들을 구동하여 영상을 표시하는 영상 구동회로(142)를 구비한다. 위치 인식회로(141)는 외부 적외선 센싱부(130)를 통해 입력된 외부광에 포함된 적외선의 광량에 대한 정보를 바탕으로 적외선 모드, 외부광 모드, 제1 중첩 모드 및 제2 중첩 모드 중 적절한 모드를 선택하는 신호 처리부(145)를 구비할 수 있다. 위치 인식회로(141)는 신호 처리부(145)에서 선택된 모드에 따라 입력된 제1 위치 정보와 제2 위치 정보로부터 외부 적외선 광원이 입력된 위치를 인식할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 전자영동 표시장치의 화소부의 개략적인 구조를 나타내는 도면이고, 도 3은 도 1에 도시된 전자영동 표시장치의 화소부의 등가 회로를 나타낸 도면이다.
도 2 및 도 3를 참조하면, 본 실시예의 전자영동 표시장치의 화소부(110)는 기판(200), 적외선 센싱 화소(201), 외부광 센싱 화소(202), 절연막(268), 적외선 필터(270), 제1 화소전극(271), 제2 화소전극(272), 접착제(275), 전자영동필름(280), 공통전극(290) 및 상부 플레이트(295)를 구비한다.
기판(200)은 절연성을 가지고 녹는점이 높은 물질이나, 유연성 및 절연성을 가진 물질이 이용될 수 있다. 절연성을 가지고 녹는점이 높은 물질로 이루어진 기판은 유리(glass), 사파이어(sapphire), 쿼쯔(quartz) 등이 이용가능하며, 절연막이 형성된 금속판, 절연막이 형성된 Si, GaAs, InP 등도 이용가능하다. 유연성 및 절연성을 가진 물질로 이루어진 기판은 PET, PC, AryLite 등과 같은 플라스틱이나 절연막이 형성된 아주 얇은 Si, GaAs, InP, 금속 호일 등이 이용가능하다.
기판(200)에는 행 방향으로 영상 게이트 배선(310), 센싱 게이트 배선(320a, 320b) 및 오프 전압 배선(330)이 형성되어 있고, 열 방향으로 센싱 출력 배선(350, 355), 영상 신호 배선(340, 345) 및 전원 배선(360, 365)이 형성되어 있다. 영상 게이트 배선(310)과 영상 신호 배선(340, 345)이 교차형성됨에 의해 셀영역이 정의된다. 그리고 열 방향으로 형성되어 있는 센싱 출력 배선(350, 355)은 제1 센싱 출력 배선(350)과 제2 센싱 출력 배선(355)으로 구분되며, 제1 센싱 출력 배선(350)과 제2 센싱 출력 배선(355)은 교번적으로 배치되어 있다. 영상 신호 배선(340, 345)은 제1 영상 신호 배선(340)과 제2 영상 신호 배선(345)으로 구분되며, 제1 영상 신호 배선(340)과 제2 영상 신호 배선(345)은 교번적으로 배치되어 있다. 그리고 전원 배선(360, 365)은 제1 전원 배선(360)과 제2 전원 배선(365)으로 구분되며, 제1 전원 배선(360)과 제2 전원 배선(365)은 교번적으로 배치되어 있다. 제1 센싱 출력 배선(350), 제1 영상 신호 배선(340) 및 제1 전원 배선(360)은 적외선 센싱 화소(201)와 연결되며, 제2 센싱 출력 배선(355), 제2 영상 신호 배선(345) 및 제2 전원 배선(365)은 외부광 센싱 화소(202)와 연결된다.
적외선 센싱 화소(201)은 기판(200) 상에 형성되며, 제1 영상 스위칭 트랜지스터(TD1)(210), 제1 센싱 트랜지스터(TIR)(220), 제1 출력 스위칭 트랜지스터(TL1)(230), 제1 센싱 커패시터(CIR)(371) 및 제1 리셋 트랜지스터(TRST1)(380)를 구비하여, 외부 적외선 신호를 감지하여 제1 위치 정보를 출력한다.
제1 영상 스위칭 트랜지스터(TD1)(210)는 기판(200) 상에 형성되며, 제1 영상 스위칭 게이트 전극(211), 제1 영상 스위칭 게이트 절연막(212), 제1 영상 스위칭 채널 영역(213), 제1 영상 스위칭 소스 영역(214) 및 제1 영상 스위칭 드레인 영역(215)을 구비한다. 제1 영상 스위칭 게이트 전극(211)은 전도성 물질로 이루어져 기판(200) 상에 형성되어 있는 영상 게이트 배선(310)과 전기적으로 연결된다. 제1 영상 스위칭 게이트 절연막(212)은 절연물질로 이루어져 제1 영상 스위칭 게이트 전극(211)이 덮이도록 형성된다. 제1 영상 스위칭 채널 영역(213)은 제1 영상 스위칭 게이트 절연막(212) 상에 형성되며, 비정질 실리콘으로 이루어질 수 있다. 제1 영상 스위칭 소스 영역(214)과 제1 영상 스위칭 드레인 영역(215)은 각각 제1 영상 스위칭 채널 영역(213)의 일부분이 덮이도록 형성되며, 제1 영상 스위칭 게이트 전극(211)의 반대편에 형성된다. 제1 영상 스위칭 소스 영역(214)은 제1 영상 신호 배선(340)과 전기적으로 연결되고, 제1 영상 스위칭 드레인 영역(215)은 제1 화소전극(271)과 전기적으로 연결되어 제1 화소전극(271)에 영상 신호 전압을 스위칭한다. 그리고 참조번호 373으로 표시된 커패시터(CEP1)는 제1 화소전극(271)과 공통전극(290)에 의해 생성된 커패시터에 해당한다. 그리고 참조번호 374로 표시된 커패시터(CST1)는 화소전하 스토리지 커패시터로, 화소가 비선택되는 시간 동안 제1 영상 스위칭 트랜지스터(210)의 누설전류에 의해 화소에 인가되는 전압이 변경되는 것을 방지하기 위한 커패시터이다.
제1 센싱 트랜지스터(TIR)(220)는 기판(200) 상에 형성되며, 적외선을 감지하여 적외선 감지신호를 발생한다. 제1 센싱 트랜지스터(220)는 제1 센싱 게이트 전극(221), 제1 센싱 게이트 절연막(222), 제1 센싱 채널 영역(223), 제1 센싱 소스 영역(224) 및 제1 센싱 드레인 영역(225)을 구비한다. 제1 센싱 게이트 전극(221)은 전도성 물질로 이루어져 오프 전압 배선(330)과 전기적으로 연결된다. 제1 센싱 게이트 절연막(222)은 절연물질로 이루어져 제1 센싱 게이트 전극(221)이 덮이도록 형성된다. 제1 센싱 채널 영역(223)은 센싱 게이트 절연막(222) 상에 형성되며, 적외선 파장의 광흡수가 가능한 물질로 이루어진다. 이를 위해, 센싱 채널 영역(223)은 다결정 실리콘, 단결정 실리콘, InSb, Ge, InAs, InGaAs, CdTe, CdSe, GaAs, GaInP, InP, AlGaAs 및 이들의 조합으로 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 다결정 실리콘으로 이루어질 수 있다. 제1 센싱 소스 영역(224)과 제1 센싱 드레인 영역(225)은 각각 제1 센싱 채널 영역(223)의 일부분이 덮이도록 형성되며, 제1 센싱 게이트 전극(221)의 반대편에 형성된다. 제1 센싱 소스 영역(224)은 제1 전원 배선(360)과 전기적으로 연결되고, 제1 센싱 드레인 영역(225)은 제1 센싱 커패시터(CIR)(371)와 전기적으로 연결된다.
제1 센싱 커패시터(371)의 일단은 제1 센싱 드레인 영역(225)과 전기적으로 연결되고, 타단은 오프 전압 배선(330)과 전기적으로 연결된다. 제1 센싱 커패시터는 제1 센싱 트랜지스터(220)의 채널 영역(223)이 적외선을 흡수하는 경우, 이로 인해 증가된 누설전류의 전하를 저장하게 된다. 그리고 제1 센싱 커패시터(371)는 센싱 동작 이후에 제1 리셋 트랜지스터(TRST1)(380)에 의해 초기화된다. 즉, 제1 위치 정보가 출력되면, 제1 센싱 커패시터(371)에 저장된 전하는 제1 리셋 트랜지스터(380)를 통해 방전되어, 제1 센싱 커패시터(371)는 초기화된다. 제1 리셋 트랜지스터(380)의 소스 영역은 제1 센싱 커패시터(371)와 전기적으로 연결되고, 제1 리셋 트랜지스터(380)의 드레인 영역은 오프 전압 배선(330)과 전기적으로 연결된다. 그리고 제1 리셋 트랜지스터(380)의 게이트는 인접한 다른 적외선 센싱 화소에 구비된 센싱 게이트 배선(320b)와 전기적으로 연결된다. 이로부터, 인접한 다른 적외선 센싱 화소의 센싱 동작이 구동되면, 자동적으로 제1 리셋 트랜지스터(380)에 의해 제1 센싱 커패시터(371)는 초기화된다.
제1 출력 스위칭 트랜지스터(TL1)(230)는 기판(200) 상에 형성되며, 제1 출력 스위칭 게이트 전극(231), 제1 출력 스위칭 게이트 절연막(232), 제1 출력 스위칭 채널 영역(233), 제1 출력 스위칭 소스 영역(234) 및 제1 출력 스위칭 드레인 영역(235)을 구비한다. 제1 출력 스위칭 게이트 전극(231)은 전도성 물질로 이루어져 센싱 게이트 배선(320a)과 전기적으로 연결된다. 제1 출력 스위칭 게이트 절연막(232)은 절연물질로 이루어져 제1 출력 스위칭 게이트 전극(231)이 덮이도록 형성된다. 제1 출력 스위칭 채널 영역(233)은 제1 출력 스위칭 게이트 절연막(232) 상에 형성되며, 비정질 실리콘으로 이루어질 수 있다. 제1 출력 스위칭 소스 영역(234)과 제1 출력 스위칭 드레인 영역(235)은 각각 제1 출력 스위칭 채널 영역(233)의 일부분이 덮이도록 형성되며, 제1 출력 스위칭 게이트 전극(231)의 반대편에 형성된다. 제1 출력 스위칭 소스 영역(234)은 제1 센싱 커패시터(371)와 전기적으로 연결되고, 제1 출력 스위칭 드레인 영역(235)은 제1 센싱 출력 배선(350)과 전기적으로 연결된다. 즉, 제1 출력 스위칭 트랜지스터(230)는 제1 센싱 커패시터(371)를 통해 제1 센싱 트랜지스터(220)와 전기적으로 연결되어, 제1 센싱 트랜지스터(220)에서 발생한 적외선 감지신호로부터 제1 위치 정보를 제1 센싱 출력 배선(350)으로 출력한다.
외부광 센싱 화소(202)은 기판(200) 상에 형성되며, 제2 영상 스위칭 트랜지스터(TD2)(240), 제2 센싱 트랜지스터(TEX)(250), 제2 출력 스위칭 트랜지스터(TL2)(260), 제2 센싱 커패시터(CEX)(372) 및 제2 리셋 트랜지스터(TRST2)(385)를 구비하여, 외부광을 감지하여 제2 위치 정보를 출력한다.
제2 영상 스위칭 트랜지스터(TD2)(240)는 기판(200) 상에 형성되며, 제2 영상 스위칭 게이트 전극(241), 제2 영상 스위칭 게이트 절연막(242), 제2 영상 스위칭 채널 영역(243), 제2 영상 스위칭 소스 영역(244) 및 제2 영상 스위칭 드레인 영역(245)을 구비한다. 제2 영상 스위칭 게이트 전극(241)은 전도성 물질로 이루어져 기판(200) 상에 형성되어 있는 영상 게이트 배선(310)과 전기적으로 연결된다. 제2 영상 스위칭 게이트 절연막(242)은 절연물질로 이루어져 제2 영상 스위칭 게이트 전극(241)이 덮이도록 형성된다. 제2 영상 스위칭 채널 영역(243)은 제2 영상 스위칭 게이트 절연막(242) 상에 형성되며, 비정질 실리콘으로 이루어질 수 있다. 제2 영상 스위칭 소스 영역(244)과 제2 영상 스위칭 드레인 영역(245)은 각각 제2 영상 스위칭 채널 영역(243)의 일부분이 덮이도록 형성되며, 제2 영상 스위칭 게이트 전극(241)의 반대편에 형성된다. 제2 영상 스위칭 소스 영역(244)은 제2 영상 신호 배선(345)과 전기적으로 연결되고, 제2 영상 스위칭 드레인 영역(245)은 제2 화소전극(272)과 전기적으로 연결되어 제2 화소전극(272)에 영상 신호 전압을 스위칭한다. 그리고 참조번호 376으로 표시된 커패시터(CEP2)는 제2 화소전극(272)과 공통전극(290)에 의해 생성된 커패시터에 해당한다. 그리고 참조번호 377로 표시된 커패시터(CST2)는 화소전하 스토리지 커패시터로, 화소가 비선택되는 시간 동안 제2 영상 스위칭 트랜지스터(240)의 누설전류에 의해 화소에 인가되는 전압이 변경되는 것을 방지하기 위한 커패시터이다.
제2 센싱 트랜지스터(TEX)(250)는 기판(200) 상에 형성되며, 입사되는 외부광의 변화를 감지하여 외부광 감지신호를 발생한다. 제2 센싱 트랜지스터(250)는 제2 센싱 게이트 전극(251), 제2 센싱 게이트 절연막(252), 제2 센싱 채널 영역(253), 제2 센싱 소스 영역(254) 및 제2 센싱 드레인 영역(255)을 구비한다. 제2 센싱 게이트 전극(251)은 전도성 물질로 이루어져 오프 전압 배선(330)과 전기적으로 연결된다. 제2 센싱 게이트 절연막(252)은 절연물질로 이루어져 제2 센싱 게이트 전극(251)이 덮이도록 형성된다. 제2 센싱 채널 영역(253)은 센싱 게이트 절연막(252) 상에 형성되며, 넓은 파장 영역 대의 빛을 흡수할 수 있는 물질로 이루어질 수 있다. 이를 위해, 센싱 채널 영역(223)은 다결정 실리콘, 단결정 실리콘, InSb, Ge, InAs, InGaAs, CdTe, CdSe, GaAs, GaInP, InP, AlGaAs 및 이들의 조합으로 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 가시광선 영역과 적외선 영역의 빛을 잘 흡수하는 다결정 실리콘으로 이루어질 수 있다. 제2 센싱 소스 영역(254)과 제2 센싱 드레인 영역(255)은 각각 제2 센싱 채널 영역(253)의 일부분이 덮이도록 형성되며, 제2 센싱 게이트 전극(251)의 반대편에 형성된다. 제2 센싱 소스 영역(254)은 제2 전원 배선(365)과 전기적으로 연결되고, 제2 센싱 드레인 영역(255)은 제2 센싱 커패시터(CEX)(372)와 전기적으로 연결된다.
제2 센싱 커패시터(372)의 일단은 제2 센싱 드레인 영역(255)과 전기적으로 연결되고, 타단은 오프 전압 배선(330)과 전기적으로 연결된다. 제2 센싱 커패시터는 제2 센싱 트랜지스터(250)의 채널 영역(253)이 외부광을 흡수하는 경우, 이로 인해 증가된 누설전류의 전하를 저장하게 된다. 그리고 제2 센싱 커패시터(372)는 센싱 동작 이후에 제2 리셋 트랜지스터(TRST2)(385)에 의해 초기화된다. 즉, 제2 위치 정보가 출력되면, 제2 센싱 커패시터(372)에 저장된 전하는 제2 리셋 트랜지스터(385)를 통해 방전되어, 제2 센싱 커패시터(372)는 초기화된다. 제2 리셋 트랜지스터(385)의 소스 영역은 제2 센싱 커패시터(372)와 전기적으로 연결되고, 제2 리셋 트랜지스터(385)의 드레인 영역은 오프 전압 배선(330)과 전기적으로 연결된다. 그리고 제2 리셋 트랜지스터(385)의 게이트는 인접한 다른 외부광 센싱 화소에 구비된 센싱 게이트 배선(320b)와 전기적으로 연결된다. 이로부터, 인접한 다른 외부광 센싱 화소의 센싱 동작이 구동되면, 자동적으로 제2 리셋 트랜지스터(385)에 의해 제2 센싱 커패시터(372)는 초기화된다.
제2 출력 스위칭 트랜지스터(TL2)(260)는 기판(200) 상에 형성되며, 제2 출력 스위칭 게이트 전극(261), 제2 출력 스위칭 게이트 절연막(262), 제2 출력 스위칭 채널 영역(263), 제2 출력 스위칭 소스 영역(264) 및 제2 출력 스위칭 드레인 영역(265)을 구비한다. 제2 출력 스위칭 게이트 전극(261)은 전도성 물질로 이루어져 센싱 게이트 배선(320a)과 전기적으로 연결된다. 제2 출력 스위칭 게이트 절연막(262)은 절연물질로 이루어져 제2 출력 스위칭 게이트 전극(261)이 덮이도록 형성된다. 제2 출력 스위칭 채널 영역(263)은 제2 출력 스위칭 게이트 절연막(262) 상에 형성되며, 비정질 실리콘으로 이루어질 수 있다. 제2 출력 스위칭 소스 영역(264)과 제2 출력 스위칭 드레인 영역(265)은 각각 제2 출력 스위칭 채널 영역(263)의 일부분이 덮이도록 형성되며, 제2 출력 스위칭 게이트 전극(261)의 반대편에 형성된다. 제2 출력 스위칭 소스 영역(264)은 제2 센싱 커패시터(372)와 전기적으로 연결되고, 제2 출력 스위칭 드레인 영역(265)은 제2 센싱 출력 배선(355)과 전기적으로 연결된다. 즉, 제2 출력 스위칭 트랜지스터(260)는 제2 센싱 커패시터(372)를 통해 제2 센싱 트랜지스터(250)와 전기적으로 연결되어, 제2 센싱 트랜지스터(250)에서 발생한 외부광 감지신호로부터 제2 위치 정보를 제2 센싱 출력 배선(355)으로 출력한다.
제1 영상 스위칭 트랜지스터(210), 제1 센싱 트랜지스터(220), 제1 출력 스위칭 트랜지스터(230), 제2 영상 스위칭 트랜지스터(240), 제2 센싱 트랜지스터(250) 및 제2 출력 스위칭 트랜지스터(260)에 각각 구비된 게이트 절연막(212, 222, 232, 242, 252, 262)은 도 2에 도시된 바와 같이 일체로 형성될 수 있다. 그리고 제1 영상 스위칭 트랜지스터(210), 제1 센싱 트랜지스터(220), 제1 출력 스위칭 트랜지스터(230), 제2 영상 스위칭 트랜지스터(240), 제2 센싱 트랜지스터(20) 및 제1 출력 스위칭 트랜지스터(230)에 각각 구비된 채널 영역(213, 223, 233, 243, 253, 263)은 모두 비정질 실리콘으로 형성한 후, 제1 센싱 트랜지스터(220)와 제2 센싱 트랜지스터(250)의 채널 영역(223, 253)만을 다결정 실리콘으로 결정화할 수 있다. 제1 센싱 트랜지스터(220)와 제2 센싱 트랜지스터(250)의 채널 영역(223, 253)의 결정화할 때, 기판(200)이 유리 기판일 경우에는 저온 다결정 실리콘(LTPS) 공정을 이용하고, 기판(200)이 고온공정이 가능한 경우에는 고온 다결정 실리콘(HTPS) 공정을 이용할 수 있다. LTPS와 HTPS는 주지의 공정이므로 여기서 자세한 설명은 하지 않는다.
절연막(268)은 기판(2000) 상에 형성되며, 적외선 센싱 화소(201), 외부광 센싱 화소(202)가 함께 덮이도록 형성된다. 본 실시예의 전자영동 표시장치(100)는 반사형 구조를 가지므로, 절연막(268)은 기존의 액정 표시장치와는 달리 투명한 유기물질로 이루어지지 않아도 된다.
적외선 필터(270)는 적외선만을 투과시키고 적외선 이외의 파장을 갖는 광은 투과시키지 않는 것으로, 절연막(268) 상에 형성되되, 적외선 센싱 화소(201) 상에만 형성되고, 외부광 센싱 화소(202) 상에는 형성되지 않는다. 적외선 필터(270)는 굴절율이 상대적으로 큰 제1절연막과 굴절율이 상대적으로 작은 제2절연막이 교번적으로 형성된 다층박막구조를 가질 수 있다. 이때 제1절연막은 TiO2, Ta2O5, ZrO2, ZnS 및 이들의 조합으로 이루어질 수 있고, 제2절연막은 SiO2, MgF2, Na3AlFe 및 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. 그리고 적외선 필터(270)는 산화크롬(CrO, Cr2O3) 및 산화망간(MnO, Mn3O4, Mn2O3, MnO2, Mn2O7)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 물질로 이루어진 단일층 박막일 수 있다. 이와 같이 적외선 필터(270)를 단일층 박막으로 형성하게 되면, 복합층으로 적외선 필터(270)를 형성하는 경우에 비해 공정이 간단하게 되는 장점이 있다.
제1 화소전극(271)은 적외선 필터(270) 상에 형성된다. 그리고 적외선 필터(268)와 절연막(268)에는 제1 영상 스위칭 트랜지스터(210)의 드레인 영역(215)의 일부를 노출시키는 제1 콘택홀이 형성되어 있고, 제1 화소전극(271)은 제1 콘택홀로 연장되어 제1 영상 스위칭 트랜지스터(210)의 드레인 영역(215)과 전기적으로 연결된다. 이를 통해, 제1 영상 스위칭 트랜지스터(210)는 제1 화소전극(271)에 화소전압을 스위칭한다. 제1 화소전극(271)은 제1 영상 스위칭 트랜지스터(210)와 제1 출력 스위칭 트랜지스터(230)에 대해 광차단막 역할을 하도록 빛을 반사시키는 물질로 이루어질 수 있다. 그리고 제1 화소전극(271)에는 제1 센싱 트랜지스터(220)에 적외선이 입사되도록 제1 화소전극(271)의 상면과 하면을 관통하는 제1 관통홀(273)이 형성될 수 있다. 이 제1 관통홀(273)은 제1 센싱 트랜지스터(220)의 상부에 배치된다.
제2 화소전극(272)은 외부광 센싱 화소(202)의 상부의 절연막(268) 상에 형성된다. 그리고 절연막(268)에는 제2 영상 스위칭 트랜지스터(240)의 드레인 영역(245)의 일부를 노출시키는 제2 콘택홀이 형성되어 있고, 제2 화소전극(272)은 제2 콘택홀로 연장되어 제2 영상 스위칭 트랜지스터(240)의 드레인 영역(245)과 전기적으로 연결된다. 이를 통해, 제2 영상 스위칭 트랜지스터(240)는 제2 화소전극(272)에 화소전압을 스위칭한다. 제2 화소전극(272)은 제2 영상 스위칭 트랜지스터(240)와 제2 출력 스위칭 트랜지스터(260)에 대해 광차단막 역할을 하도록 빛을 반사시키는 물질로 이루어질 수 있다. 그리고 제2 화소전극(272)에는 제2 센싱 트랜지스터(250)에 외부광이 입사되도록 제2 화소전극(272)의 상면과 하면을 관통하는 제2 관통홀(274)이 형성될 수 있다. 이 제2 관통홀(274)은 제2 센싱 트랜지스터(250)의 상부에 배치된다.
상부 플레이트(295)는 제1 화소전극(271)과 제2 화소전극(272)을 마주보도록 기판(200)에 대향하게 배치된다. 상부 플레이트(295)는 유연성을 가지는 플라스틱, 쉽게 구부러지는 베이스 필름 또는 유연성을 가지는 금속 등이 이용될 수 있으며, 바람직하게는 PET가 이용된다.
공통전극(290)은 상부플레이트(295)의 하측면에 형성되며, 광을 투과시키는 투명 전도성 물질로 이루어질 수 있다. 이를 위해, 공통전극(290)은 ITO(indium tin oxide), AZO(Al-doped zinc oxide), IZO(indium zinc oxide), 탄소나노튜브, 그라핀(graphene) 및 이들의 조합으로 형성될 수 있다.
전자영동필름(280)은 공통전극(290)의 하측면에 형성되며, 다수의 미소 캡슐(281)들을 구비한다. 미소 캡슐(281)은 수백마이크로미터 정도의 크기를 갖는 볼(ball) 형상일 수 있으며, 양성으로 대전된 안료 입자(282)들과 음성으로 대전된 안료 입자(283)들을 구비한다. 양성으로 대전된 안료 입자(282)들과 음성으로 대전된 안료 입자(283)들은 투명한 유체(284)에 섞여 있다. 각각의 안료 입자(282, 283)들은 공통전극(290)과 화소전극(271, 272)의 전기장 방향에 따라 분리되며, 이 안료입자(282, 283)들은 쌍안정성(bistability) 특성을 나타내므로 전기장이 사라져도 그 상태를 유지할 수 있다.
양성으로 대전된 안료 입자(282)들과 음성으로 대전된 안료 입자(283)들은 흑백을 나타내거나 컬러를 나타낼 수 있다. 양성으로 대전된 안료 입자(282)들과 음성으로 대전된 안료 입자(283)들이 흑백을 나타내는 경우, 블랙 안료 입자(282)가 공통전극(290) 방향으로 분리되어 있다면, 공통전극(290)을 통해 입사된 외부광이 전자영동필름(280)에 반사되어 흑색이 구현되고, 백색 안료 입자(283)가 공통전극(290) 방향으로 분리되어 있다면, 백색이 구현된다.
전자영동필름(280)의 양측면에는 미소 캡슐(281)의 유동을 차단하고 미소 캡슐(281)을 보호하는 보호층(미도시)이 형성될 수 있다.
접착제(275)는 전자영동필름(280)의 하면에 부착되어 라미네이팅 공정을 통해 화소전극(271, 272)과 전자영동필름(280)을 합착시킨다.
도 1 내지 도 3에서 설명한 바와 같은 전자영동 표시장치(100)는 적외선 센싱 화소(201)와 외부광 센싱 화소(202)가 교번적으로 배치되는 구조를 가진다. 이러한 구조는 추가적인 공정 없이 적외선 필터(270)의 패터닝을 통해 제작할 수 있다. 본 실시예의 전자영동 표시장치(100)에 내장된 터치스크린 패널은 적외선 펜과 같은 외부 적외선 광원이 입력된 위치를 인식하는 방식으로 구동된다. 이때, 입사된 외부광의 세기 변화를 감지하는 방식과 입사된 적외선의 세기 변화를 감지하는 방식을 함께 이용함으로써 위치 인식률을 증가시킨다.
종래에는 단순히 외부광의 세기 변화만을 감지하는 방식과 적외선의 세기 변화만을 감지하는 방식이 이용되었다. 그러나 외부광의 세기 변화만을 감지하는 방식, 즉 외부광을 손가락 등을 이용하여 가리게 됨으로써 외부광의 세기가 약하게 되는 위치를 인식하는 방식은 외부광의 세기가 약한 어두운 곳에서는 위치 인식률이 저하되는 문제점이 있었다. 그리고 적외선 펜을 이용하여 적외선의 세기 변화만을 감지하는 방식은 외부광의 세기가 강한 경우는 적외선 펜이 입사된 위치를 정확하게 인식하기 어려운 문제점이 있었다.
그러나 본 실시예와 같이 적외선 센싱 화소(201)와 외부광 센싱 화소(202)가 교번적으로 배치되면, 외부광의 세기와 관계없이 위치 인식률을 향상시킬 수 있게 된다. 즉, 적외선 센싱 화소(201)로부터 출력된 제1 위치 정보와 외부광 센싱 화소(202)로부터 출력된 제2 위치 정보를 함께 이용하여 위치 인식률을 향상시킬 수 있다. 특히, 신호 처리부(145)에서 적절한 모드를 선택한다면, 더욱 용이하게 외부 적외선 광원이 입력된 위치를 도출할 수 있게 된다.
신호 처리부(145)에서 선택하는 모드는 상술한 바와 같이, 적외선 모드, 외부광 모드, 제1 중첩 모드 및 제2 중첩 모드 중 어느 하나이다. 적외선 모드, 외부광 모드 및 중첩 모드(제1 중첩 모드와 제2 중첩 모드)는 외부광의 세기(광량)에 의해 구분될 수 있다. 즉, 적외선 모드는 외부광의 세기가 작은 경우에 적용되고, 외부광 모드는 외부광의 세기가 큰 경우에 적용되며, 중첩 모드는 외부광의 세기가 중간 값을 가질 때 적용된다. 그리고 제1 중첩 모드와 제2 중첩 모드는 외부광에 포함된 적외선의 세기(광량)에 의해 구분된다. 제1 중첩 모드는 외부광에 포함된 적외선의 광량이 외부 적외선 광원의 광량보다 더 작은 경우에 적용되며, 제2 중첩 모드는 외부광에 포함된 적외선의 광량이 외부 적외선 광원의 광량보다 더 큰 경우에 적용된다. 적외선 펜과 같은 외부 적외선 광원의 광량은 일정하게 유지되므로, 제1 중첩 모드와 제2 중첩 모드를 구분하기 위해서는 외부광에 포함된 적외선의 광량을 측정하여야 한다. 외부광에 포함된 적외선의 광량은 외부 적외선 센싱부(130)를 통해 측정된다.
외부 적외선 센싱부(130)는 외부광에 포함된 적외선의 변화를 감지하여 외부 적외선 감지신호를 발생하는 외부 적외선 센싱 트랜지스터를 구비하여, 외부 적외선 트랜지스터를 통해 외부광에 포함된 적외선의 광량을 측정할 수 있다. 외부 적외선 센싱 트랜지스터의 전기적, 광학적 특성은 적외선 센싱 화소(201)에 구비된 제1 센싱 트랜지스터(220)의 전기적, 광학적 특성과 동일할 수 있다. 이는 외부 적외선 센싱 트랜지스터와 제1 센싱 트랜지스터(220)의 전기적, 광학적 특성이 동일해야, 수명에 따른 특성 변화가 동일하게 변하기 때문이다. 외부 적외선 센싱부(130)는 병렬 연결된 복수 개의 외부 적외선 센싱 트랜지스터와 외부 적외선 센싱 커패시터를 구비할 수 있으며, 이에 대한 등가회로를 도 4에 나타내었다.
도 4에 도시된 바와 같이, 외부 적외선 센싱부(130)는 n 개의 외부 적외선 센싱 트랜지스터(TS1, … TSn)(410)와 1 개의 외부 적외선 센싱 커패시터(420)를 구비한다. n 개의 외부 적외선 센싱 트랜지스터(410)는 병렬 연결되어 있으며, 각각의 외부 적외선 센싱 트랜지스터(410)는 외부광에 포함된 적외선의 변화를 감지한다. 그리고 상술한 바와 같은 이유로, 각각의 외부 적외선 센싱 트랜지스터(410)의 전기적, 광학적 특성은 적외선 센싱 화소(201)에 구비된 제1 센싱 트랜지스터(220)의 전기적, 광학적 특성과 동일할 수 있다. 외부 적외선 센싱 커패시터(420)는 외부광이 입사될 때 외부 적외선 센싱 트랜지스터(410)에서 발생되는 누설전류에 의한 전하를 저장한다. 이때, 외부 적외선 센싱 커패시터(420)의 커패시턴스 값은 적외선 센싱 화소(201)에 구비된 제1 센싱 커패시터(371)의 커패시턴스 값과 외부 적외선 센싱 트랜지스터(410)의 개수(n)의 곱으로 설정될 수 있다.
외부 적외선 센싱부(130)를 통해 측정된 외부 적외선에 포함된 적외선의 광량에 의해 신호 처리부(145)에서 적절한 모드를 선택하여 외부 적외선 광원이 입력된 위치를 인식하게 된다. 외부광과 외부광에 포함된 적외선의 광량에 따른 모드를 도 5에 나타내었다. 도 5에서 참조번호 510으로 나타낸 신호는 적외선 펜과 같은 외부 적외선 광원에 의한 신호로, 외부 적외선 광원에 의한 신호는 외부광의 세기와 무관하게 일정하다. 도 5에서 참조번호 520으로 나타낸 신호는 외부광에 의한 신호이고, 도 5에서 참조번호 530으로 나타낸 신호는 외부광에 포함된 적외선에 의한 신호이다. 도 5에 도시된 바와 같이 외부광에 의한 신호(520)와 외부광에 포함된 적외선에 의한 신호(530)은 외부광의 세기가 증가할수록 증가한다. 그리고 외부광의 광량에 따른 모드별 신호 처리 방법을 도 6에 나타내었다.
도 5와 도 6을 함께 참조하면, 외부광의 세기가 아주 큰 경우, 신호 처리부(145)는 외부광 모드를 선택한다. 적외선 펜과 같은 외부 적외선 광원은 외부광의 세기가 아주 큰 경우에는 그림자로 작용한다. 즉, 적외선 펜과 같은 외부 적외선 광원이 특정 위치에 입력되면, 외부광 센싱 화소(202)에 구비된 제2 센싱 트랜지스터(250)에 입사되는 외부광의 세기는 현저히 감소하게 된다. 이에 따라, 외부광 센싱 화소(202)는 참조번호 540으로 표현된 정도의 크기의 제2 위치 정보를 출력한다. 이러한 제2 위치 정보(540)는 외부 적외선 광원이 입력된 위치를 인식하기에 충분한 크기를 가지므로, 외부광 모드에서는 위치 인식회로(141)는 적외선 센싱 화소(201)로부터 출력되는 제1 위치 정보는 배제하고, 제2 위치 정보(540)만으로 외부 적외선 광원이 입력된 위치를 도출한다.
다음으로, 외부광의 세기가 아주 작은 경우, 신호 처리부(145)는 적외선 모드를 선택한다. 외부광의 세기가 아주 작을 때, 적외선 펜과 같은 외부 적외선 광원이 특정 위치에 입력되면, 적외선 센싱 화소(201)에 구비된 제1 센싱 트랜지스터(220)에 입사되는 적외선의 세기는 현저히 증가하게 된다. 이에 따라 적외선 센싱 화소(201)는 참조번호 550으로 표현된 정도의 크기의 제1 위치 정보를 출력한다. 적외선 모드의 경우, 외부광의 세기가 아주 작으므로, 외부광 센싱 화소(202)에 구비된 제2 센싱 트랜지스터(220)에 입사되는 외부광의 세기는 거의 변화가 없다. 따라서 적외선 모드에서는 위치 인식회로(141)는 외부광 센싱 화소(202)로부터 출력되는 제2 위치 정보는 배제하고, 제1 위치 정보(550)만으로 외부 적외선 광원이 입력된 위치를 도출한다.
다음으로, 외부광의 세기가 중간 값을 갖는 경우, 신호 처리부(145)는 외부광에 포함된 적외선의 세기에 의해 제1 중첩 모드 또는 제2 중첩 모드를 선택한다. 이때, 제1 위치 정보는 외부 적외선 광원이 입력됨에 따라 적외선 센싱 화소(201)에 구비된 제1 센싱 트랜지스터(220)에 입력되는 적외선 광량이 증가되면 양(+)의 값을 갖고, 적외선 센싱 화소(201)에 구비된 제1 센싱 트랜지스터(220)에 입력되는 적외선 광량이 감소되면 음(-)의 값을 갖는다. 그리고 제2 위치 정보는 외부 적외선 광원이 입력됨에 따라 외부광 센싱 화소(202)에 구비된 제2 센싱 트랜지스터(250)에 입력되는 외부광 광량이 증가되면 양(+)의 값을 갖고, 외부광 센싱 화소(202)에 구비된 제2 센싱 트랜지스터(250)에 입력되는 외부광 광량이 감소되면 음(-)의 값을 갖는다.
도 5에 도시된 바와 같이, 외부광에 포함된 적외선에 의한 신호(530)가 외부 적외선 광원에 의한 신호(510)보다 작은 경우, 신호 처리부(145)는 제1 중첩 모드를 선택한다. 이때, 적외선 펜과 같은 외부 적외선 광원이 특정 위치에 입력되면, 적외선 센싱 화소(201)에 구비된 제1 센싱 트랜지스터(220)에 입사되는 적외선의 세기는 증가하게 된다. 이에 따라 적외선 센싱 화소(201)는 참조번호 560으로 표현된 정도의 크기의 양(+)의 값을 갖는 제1 위치 정보를 출력한다. 그리고 그림자로 작용하는 외부 적외선 광원에 의해 외부광 센싱 화소(202)에 구비된 제2 센싱 트랜지스터(250)에 입사되는 외부광의 세기는 감소하게 된다. 이에 따라, 외부광 센싱 화소(202)는 참조번호 565로 표현된 정도의 크기의 음(-)의 값을 갖는 제2 위치 정보를 출력한다. 제1 중첩 모드의 경우, 제1 위치 정보(560) 또는 제2 위치 정보(565)만으로는 외부 적외선 광원이 입력된 위치를 명확하게 도출하는 것이 용이치 않으므로, 제1 위치 정보(560)와 제2 위치 정보(565)를 함께 분석하여 외부 적외선 광원이 입력된 위치를 도출한다. 이때, 제1 위치 정보(560)는 양(+)의 값을 갖고, 제2 위치 정보(565)는 음(-)의 값을 가지므로, 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 중첩 모드에서는 위치 인식회로(141)는 제1 위치 정보(560)와 제2 위치 정보(565)의 차이로부터 외부 적외선 광원이 입력된 위치를 도출한다.
그리고 도 5에 도시된 바와 같이, 외부광에 포함된 적외선에 의한 신호(530)가 외부 적외선 광원에 의한 신호(510)보다 큰 경우, 신호 처리부(145)는 제2 중첩 모드를 선택한다. 이때, 적외선 펜과 같은 외부 적외선 광원이 특정 위치에 입력되면, 적외선 센싱 화소(201)에 구비된 제1 센싱 트랜지스터(220)에 입사되는 적외선의 세기는 감소하게 된다. 이에 따라 적외선 센싱 화소(201)는 참조번호 570으로 표현된 정도의 크기의 음(-)의 값을 갖는 제1 위치 정보를 출력한다. 그리고 그림자로 작용하는 외부 적외선 광원에 의해 외부광 센싱 화소(202)에 구비된 제2 센싱 트랜지스터(250)에 입사되는 외부광의 세기는 감소하게 된다. 이에 따라 외부광 센싱 화소(202)는 참조번호 575로 표현된 정도의 크기의 음(-)의 값을 갖는 제2 위치 정보를 출력한다. 제2 중첩 모드 또한 제1 중첩 모드와 마찬가지로 제1 위치 정보(570) 또는 제2 위치 정보(575)만으로는 외부 적외선 광원이 입력된 위치를 명확하게 도출하는 것이 용이치 않으므로, 제1 위치 정보(570)와 제2 위치 정보(575)를 함께 분석하여 외부 적외선 광원이 입력된 위치를 도출한다. 다만, 제1 중첩 모드와는 다르게 제1 위치 정보(570)와 제2 위치 정보(575) 모두 음(-)의 값을 가지므로, 도 6에 도시된 바와 같이, 제2 중첩 모드에서는 위치 인식회로(141)는 제1 위치 정보(570)와 제2 위치 정보(575)의 합으로부터 외부 적외선 광원이 입력된 위치를 도출한다.
상술한 전자영동 표시장치(100)의 영상이 표시되는 동작은 아래와 같은 방법에 의해 구현된다.
화소가 선택되는 시간에 영상 게이트 배선(310)의 전압이 ON 전압이 되어, 영상 게이트 배선(310)과 연결되어 있는 영상 스위칭 트랜지스터(210, 240)의 채널이 열리게 된다. 동시에 영상 신호 배선(340, 345)에 선택된 화소로 영상 신호 전압이 인가된다. 화소가 비선택되는 시간에는 영상 게이트 배선(310)의 전압이 OFF 전압이 되면서 영상 게이트 배선(310)과 연결되어 있는 영상 스위칭 트랜지스터(210, 240)의 채널이 닫혀, 영상 신호 배선(340, 345)에서 인가되는 영상 신호 전압이 차단된다. 따라서 화소의 영상 정보 간섭이 없게 된다. 참조 번호 373, 376으로 표시된 커패시터(CEP1, CEP2)는 각각 화소전극(271, 272)과 공통전극(290)에 의해 생성된 커패시터에 해당한다. 참조번호 374, 377로 표시된 커패시터(CST1, CST2)는 주사선이 비선택 시간인 동안 영상 스위칭 트랜지스터(210, 240)의 누설전류에 의해 화소의 전압이 바뀌는 것을 방지하기 위한 화소전하 스토리지 커패시터이다.
상술한 전자영동 표시장치(100)에 외부 적외선 광원이 입력된 위치를 인식하는 동작은 아래와 같은 방법에 의해 구현된다.
적외선 센싱 화소(201)에 구비된 제1 센싱 트랜지스터(220)에는 적외선 필터(270)에 의해 적외선만이 입사되고, 외부광 센싱 화소(202)에 구비된 제2 센싱 트랜지스터(250)에는 모든 파장 영역 대의 외부광이 입사된다. 제1 센싱 트랜지스터(220)와 제2 센싱 트랜지스터(250)의 게이트는 오프 전압 배선(330)에 연결되어 있고 오프 전압 배선에는 제1 센싱 트랜지스터(220)와 제2 센싱 트랜지스터(250)가 항상 OFF될 수 있도록 OFF 전압이 인가된다.
외부 적외선 광원이 입력되면, 제1 센싱 트랜지스터(220)에 적외선이 입사되어 광흡수가 일어나고, 이에 따라 채널이 일부 형성되어 제1 센싱 트랜지스터(220)의 누설전류가 증가하게 된다. 누설전류가 증가함에 따라 전하들이 제1 센싱 커패시터(371)에 충전된다. 제1 센싱 커패시터(371)에 전하의 충전은 한 프레임 시간 전체 동안 발생한다. 센싱 게이트 배선(320a)은 제1 센싱 커패시터(371)에 전하가 충전되는 시간 동안 OFF 전압을 유지하다가, 선택시간이 될 때, ON 전압으로 바뀌면서 제1 출력 스위칭 트랜지스터(230)를 스위칭한다. 이때, 제1 센싱 커패시터(371)에 저장되어 있는 전하는 제1 센싱 출력 배선(350)을 따라 흐르게 되어, 제1 위치 정보를 출력하게 된다.
외부 적외선 광원이 입력됨에 따라 제2 센싱 트랜지스터(250)에는 적외선을 포함한 모든 파장 영역 대의 외부광이 입사되어 광흡수가 일어나고, 이에 따라 채널이 일부 형성되어 제2 센싱 트랜지스터(250)의 누설전류가 증가하게 된다. 누설전류가 증가함에 따라 전하들이 제2 센싱 커패시터(372)에 충전된다. 제2 센싱 커패시터(372)에 전하의 충전은 한 프레임 시간 전체 동안 발생한다. 센싱 게이트 배선(320a)은 제2 센싱 커패시터(372)에 전하가 충전되는 시간 동안 OFF 전압을 유지하다가, 선택시간이 될 때, ON 전압으로 바뀌면서 제2 출력 스위칭 트랜지스터(260)를 스위칭한다. 이때, 제2 센싱 커패시터(372)에 저장되어 있는 전하는 제2 센싱 출력 배선(355)을 따라 흐르게 되어, 제2 위치 정보를 출력하게 된다.
그리고 인접한 다른 센싱 게이트 배선(320b)에 ON 전압이 인가되면, 제1 리셋 트랜지스터(380)에 의해 제1 센싱 커패시터(371)가 초기화되고, 제2 리셋 트랜지스터(385)에 의해 제2 센싱 커패시터(372)가 초기화된다. 종래에는 이러한 초기화 동작을 화소부(110) 외부에 구비된 리셋 트랜지스터에 의하여 이루어졌으나, 본 실시예에서는 초기화 동작이 화소부(110) 내에서 순차적으로 이루어지므로, 동작이 빠르고 보다 정확한 제1 위치 정보와 제2 위치 정보를 출력할 수 있게 된다.
상술한 방법으로 출력된 제1 위치 정보와 제2 위치 정보는 각각 센싱 증폭기와 아날로그-디지털 변환기(ADC)를 통해 처리되어, 외부 적외선 광원이 입력된 위치를 인식하게 된다. 외부 적외선 광원이 입력된 위치는 상술한 바와 같이, 외부 적외선 센서부(130)에서 측정된 외부광에 포함된 적외선의 세기로부터 신호 처리부(145)에서 적절한 모드를 선택하여 도출될 수 있다.
이와 같이, 적외선 센싱 화소(201)와 외부광 센싱 화소(202)가 교번적으로 배치되면, 모두가 동일한 화소로 이루어진 경우에 비해 해상도가 반으로 감소되지만, 일반적으로 화소의 크기가 적외선 펜과 같은 외부 적외선 광원에서 방출되는 적외선의 면적보다 훨씬 작기 때문에 인식률이 저하되지 않는다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

Claims (34)

  1. 외부 적외선 광원이 입력된 위치를 감지하는 터치스크린 패널에 있어서,
    적외선을 감지하여 제1 위치 정보를 출력하는 적외선 센싱 화소와 외부광을 감지하여 제2 위치 정보를 출력하는 외부광 센싱 화소가 교번적으로 배치되어 있는 터치스크린 패널.
  2. 제1항에 있어서,
    제1 센싱 출력 배선과 제2 센싱 출력 배선이 교번적으로 형성되어 있는 기판;
    상기 기판 상에 형성되며, 입사되는 적외선의 변화를 감지하여 적외선 감지신호를 발생하는 제1 센싱 트랜지스터;
    상기 기판 상에 형성되며, 상기 제1 센싱 트랜지스터와 연결되어 상기 적외선 감지신호로부터 제1 위치 정보를 상기 제1 센싱 출력 배선으로 출력하는 제1 출력 스위칭 트랜지스터;
    상기 기판 상에 형성되며, 입사되는 외부광의 변화를 감지하여 외부광 감지신호를 발생하는 제2 센싱 트랜지스터; 및
    상기 기판 상에 형성되며, 상기 제2 센싱 트랜지스터와 연결되어 상기 외부광 감지신호로부터 제2 위치 정보를 상기 제2 센싱 출력 배선으로 출력하는 제2 출력 스위칭 트랜지스터;를 포함하며,
    상기 적외선 센싱 화소는 상기 제1 센싱 트랜지스터와 제1 출력 스위칭 트랜지스터를 포함하여 이루어지고, 상기 외부광 센싱 화소는 상기 제2 센싱 트랜지스터와 제2 출력 스위칭 트랜지스터를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 터치스크린 패널.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 적외선 센싱 화소는,
    일단이 상기 제1 센싱 트랜지스터와 연결되고 타단이 오프 전압 배선과 연결되어, 상기 제1 센싱 트랜지스터에 적외선이 입사될 때 발생하는 누설전류에 의한 전하가 저장되는 제1 센싱 커패시터를 더 구비하고,
    상기 외부광 센싱 화소는,
    일단이 상기 제2 센싱 트랜지스터와 연결되고 타단이 오프 전압 배선과 연결되어, 상기 제2 센싱 트랜지스터에 외부광이 입사될 때 발생하는 누설전류에 의한 전하가 저장되는 제2 센싱 커패시터를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 터치스크린 패널.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 적외선 센싱 화소는,
    위치 정보 출력 후, 상기 제1 센싱 커패시터를 초기화하는 제1 리셋 트랜지스터를 더 구비하고,
    상기 외부광 센싱 화소는,
    위치 정보 출력 후, 상기 제2 센싱 커패시터를 초기화하는 제2 리셋 트랜지스터를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 터치스크린 패널.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 리셋 트랜지스터의 게이트는 인접한 다른 적외선 센싱 화소에 구비된 제1 출력 트랜지스터의 게이트와 연결되어 있는 센싱 게이트 배선과 연결되고,
    상기 제2 리셋 트랜지스터의 게이트는 인접한 다른 외부광 센싱 화소에 구비된 제2 출력 트랜지스터의 게이트와 연결되어 있는 센싱 게이트 배선과 연결되는 것을 특징으로 하는 터치스크린 패널.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 외부 적외선 광원이 입력된 위치를 인식하기 위해,
    상기 제1 위치 정보만을 통해 상기 외부 적외선 광원이 입력된 위치를 인식하는 적외선 모드, 상기 제2 위치 정보만을 통해 상기 외부 적외선 광이 입력된 위치를 인식하는 외부광 모드 및 상기 제1 위치 정보와 제2 위치 정보를 통해 상기 외부 적외선 광이 입력된 위치를 인식하는 중첩 모드 중 어느 하나의 모드로 설정하는 신호 처리부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 터치스크린 패널.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 적외선 모드는 외부광의 광량이 상대적으로 작은 값을 가질 때 적용되는 모드이고, 상기 외부광 모드는 외부광의 광량이 상대적으로 큰 값을 가질 때 적용되는 모드이며, 상기 중첩 모드는 외부광의 광량이 중간 값을 가질 때 적용되는 모드인 것을 특징으로 하는 터치스크린 패널.
  8. 제7항에 있어서,
    외부광에 포함된 적외선을 감지하는 외부 적외선 센싱부를 더 구비하고,
    상기 중첩 모드는 상기 외부 적외선 센싱부에서 감지된 적외선의 광량이 상기 외부 적외선 광원의 광량보다 더 작은 경우의 제1 중첩 모드와 상기 외부 적외선 센싱부에서 감지된 적외선의 광량이 상기 외부 적외선 광원의 광량보다 더 큰 경우의 제2 중첩 모드로 구분되는 것을 특징으로 하는 터치스크린 패널.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 위치 정보는 상기 외부 적외선 광원이 입력됨에 따라 상기 제1 센싱 트랜지스터에 입력되는 적외선 광량이 증가되면 양(+)의 값을 갖고, 상기 제1 센싱 트랜지스터에 입력되는 적외선 광량이 감소되면 음(-)의 값을 가지며,
    상기 제2 위치 정보는 상기 외부 적외선 광원이 입력됨에 따라 상기 제2 센싱 트랜지스터에 입력되는 외부광 광량이 증가되면 양(+)의 값을 갖고, 상기 제2 센싱 트랜지스터에 입력되는 외부광 광량이 감소되면 음(-)의 값을 가지며,
    상기 신호 처리부를 통해 제1 중첩 모드로 설정된 경우에는, 상기 외부 적외선 광원이 입력된 위치는 상기 제1 위치 정보와 상기 제2 위치 정보와의 차이로부터 도출되고,
    상기 신호 처리부를 통해 제2 중첩 모드로 설정된 경우에는, 상기 외부 적외선 광원이 입력된 위치는 상기 제1 위치 정보와 상기 제2 위치 정보의 합으로부터 도출되는 것을 특징으로 하는 터치스크린 패널.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 외부 적외선 센싱부는 외부광에 포함된 적외선의 변화를 감지하여 외부 적외선 감지신호를 발생하는 외부 적외선 센싱 트랜지스터를 구비하며,
    상기 외부 적외선 센싱 트랜지스터의 전기적, 광학적 특성이 상기 제1 센싱 트랜지스터의 전기적, 광학적 특성과 동일한 것을 특징으로 하는 터치스크린 패널.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 외부 적외선 센싱부는,
    병렬 연결된 복수 개의 외부 적외선 센싱 트랜지스터; 및
    일단이 상기 외부 적외선 센싱 트랜지스터와 연결되고 타단이 접지되어, 상기 외부 적외선 센싱 트랜지스터에 적외선이 입사될 때 발생하는 누설전류에 의한 전하가 저장되는 외부 적외선 센싱 커패시터;를 구비하고,
    상기 외부 적외선 센싱 트랜지스터는 외부광에 포함된 적외선의 변화를 감지하여 외부 적외선 감지신호를 발생하며,
    상기 외부 적외선 센싱 커패시터의 커패시턴스 값은 상기 제1 센싱 커패시터의 커패시턴스 값과 상기 외부 적외선 센싱 트랜지스터의 개수의 곱으로 설정되는 것을 특징으로 하는 터치스크린 패널.
  12. 제2항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적외선 센싱 화소는,
    상기 제1 센싱 트랜지스터 상에 형성되며, 적외선만을 투과시키는 적외선 필터를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 터치스크린 패널.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 적외선 필터는 굴절율이 상대적으로 큰 제1 절연막과 굴절율이 상대적으로 작은 제2 절연막이 교번적으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 터치스크린 패널.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 절연막은 TiO2, Ta2O5, ZrO2 및 ZnS 중 선택된 1종 이상으로 이루어지고, 상기 제2 절연막은 SiO2, MgF2 및 Na3AlFe 중 선택된 1종 이상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 터치스크린 패널.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 적외선 필터는 산화크롬(CrO, Cr2O3) 및 산화망간(MnO, Mn3O4, Mn2O3, MnO2, Mn2O7)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 물질로 이루어진 단일층 박막으로 이루어진 것을 특징으로 하는 터치스크린 패널.
  16. 제2항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 센싱 트랜지스터, 제1 출력 스위칭 트랜지스터, 제2 센싱 트랜지스터 및 제2 출력 스위칭 트랜지스터 상에 형성되며, 빛을 반사시키는 물질로 이루어진 광 차단막을 더 구비하고,
    상기 광 차단막에는 상면과 하면을 관통하는 제1 관통홀과 제2 관통홀이 형성되며, 상기 제1 관통홀은 상기 제1 센싱 트랜지스터에 적외선이 입사되도록 상기 제1 센싱 트랜지스터의 상부에 형성되고, 상기 제2 관통홀은 상기 제2 센싱 트랜지스터에 외부광이 입사되도록 상기 제2 센싱 트랜지스터의 상부에 형성되는 것을 특징으로 하는 터치스크린 패널.
  17. 제2항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 출력 스위칭 트랜지스터와 제2 출력 스위칭 트랜지스터의 채널 영역은 비정질 실리콘으로 이루어지고, 상기 제1 센싱 트랜지스터와 제2 센싱 트랜지스터의 채널 영역은 다결정 실리콘으로 이루어진 것을 특징으로 하는 터치스크린 패널.
  18. 행 방향으로 영상 게이트 배선과 센싱 게이트 배선이 형성되어 있고, 열 방향으로 제1 센싱 출력 배선과 제2 센싱 출력 배선이 교번적으로 형성되어 있는 기판;
    상기 기판 상에 형성되며, 상기 영상 게이트 배선과 게이트가 연결되어 있는 제1 영상 스위칭 트랜지스터와, 입사되는 적외선의 변화를 감지하여 적외선 감지신호를 발생하는 제1 센싱 트랜지스터와, 상기 제1 센싱 트랜지스터와 연결되어 상기 적외선 감지신호로부터 제1 위치 정보를 상기 제1 센싱 출력 배선으로 출력하며 게이트가 상기 센싱 게이트 배선과 연결되어 있는 제1 출력 스위칭 트랜지스터,를 구비하는 적외선 센싱 화소;
    상기 기판 상에 형성되며, 상기 영상 게이트 배선과 게이트가 연결되어 있는 제2 영상 스위칭 트랜지스터와, 입사되는 외부광의 변화를 감지하여 외부광 감지신호를 발생하는 제2 센싱 트랜지스터와, 상기 제2 센싱 트랜지스터와 연결되어 상기 외부광 감지신호로부터 제2 위치 정보를 상기 제2 센싱 출력 배선으로 출력하며 게이트가 상기 센싱 게이트 배선과 연결되어 있는 제2 출력 스위칭 트랜지스터,를 구비하는 외부광 센싱 화소;
    상기 제1 센싱 트랜지스터 상에 형성되며, 적외선만을 투과시키는 적외선 필터;
    상기 적외선 센싱 화소 상에 형성되고, 상기 제1 센싱 트랜지스터에 적외선이 입사되도록 상기 제1 센싱 트랜지스터의 상부에는 상면과 하면을 관통하는 제1 관통홀이 형성되어 있으며, 상기 제1 영상 스위칭 트랜지스터와 전기적으로 연결되는 제1 화소전극;
    상기 외부광 센싱 화소 상에 형성되고, 상기 제2 센싱 트랜지스터에 외부광이 입사되도록 상기 제2 센싱 트랜지스터의 상부에는 상면과 하면을 관통하는 제2 관통홀이 형성되어 있으며, 상기 제2 영상 스위칭 트랜지스터와 전기적으로 연결되는 제2 화소전극;
    상기 제1 화소전극 및 제2 화소전극 상에 형성되며, 양성 및 음성으로 대전된 안료 입자들을 포함하는 다수의 미소 캡슐들을 구비하는 전자영동필름; 및
    상기 전자영동필름 상에 형성되는 공통전극;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자영동 표시장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 적외선 센싱 화소는,
    일단이 상기 제1 센싱 트랜지스터와 연결되고 타단이 오프 전압 배선과 연결되어, 상기 제1 센싱 트랜지스터에 적외선이 입사될 때 발생하는 누설전류에 의한 전하가 저장되는 제1 센싱 커패시터를 더 구비하고,
    상기 외부광 센싱 화소는,
    일단이 상기 제2 센싱 트랜지스터와 연결되고 타단이 오프 전압 배선과 연결되어, 상기 제2 센싱 트랜지스터에 외부광이 입사될 때 발생하는 누설전류에 의한 전하가 저장되는 제2 센싱 커패시터를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전자영동 표시장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 적외선 센싱 화소는,
    위치 정보 출력 후, 상기 제1 센싱 커패시터를 초기화하는 제1 리셋 트랜지스터를 더 구비하고,
    상기 외부광 센싱 화소는,
    위치 정보 출력 후, 상기 제2 센싱 커패시터를 초기화하는 제2 리셋 트랜지스터를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전자영동 표시장치.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 제1 리셋 트랜지스터의 게이트는 인접한 다른 적외선 센싱 화소에 구비된 제1 출력 트랜지스터의 게이트와 연결되어 있는 센싱 게이트 배선과 연결되고,
    상기 제2 리셋 트랜지스터의 게이트는 인접한 다른 외부광 센싱 화소에 구비된 제2 출력 트랜지스터의 게이트와 연결되어 있는 센싱 게이트 배선과 연결되는 것을 특징으로 하는 전자영동 표시장치.
  22. 제18항에 있어서,
    상기 외부 적외선 광원이 입력된 위치를 인식하기 위해,
    상기 제1 위치 정보만을 통해 상기 외부 적외선 광원이 입력된 위치를 인식하는 적외선 모드, 상기 제2 위치 정보만을 통해 상기 외부 적외선 광이 입력된 위치를 인식하는 외부광 모드 및 상기 제1 위치 정보와 제2 위치 정보를 통해 상기 외부 적외선 광이 입력된 위치를 인식하는 중첩 모드 중 어느 하나의 모드로 설정하는 신호 처리부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전자영동 표시장치.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 적외선 모드는 외부광의 광량이 상대적으로 작은 값을 가질 때 적용되는 모드이고, 상기 외부광 모드는 외부광의 광량이 상대적으로 큰 값을 가질 때 적용되는 모드이며, 상기 중첩 모드는 외부광의 광량이 중간 값을 가질 때 적용되는 모드인 것을 특징으로 하는 전자영동 표시장치.
  24. 제23항에 있어서,
    외부광에 포함된 적외선을 감지하는 외부 적외선 센싱부를 더 구비하고,
    상기 중첩 모드는 상기 외부 적외선 센싱부에서 감지된 적외선의 광량이 상기 외부 적외선 광원의 광량보다 더 작은 경우의 제1 중첩 모드와 상기 외부 적외선 센싱부에서 감지된 적외선의 광량이 상기 외부 적외선 광원의 광량보다 더 큰 경우의 제2 중첩 모드로 구분되는 것을 특징으로 하는 전자영동 표시장치.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 제1 위치 정보는 상기 외부 적외선 광원이 입력됨에 따라 상기 제1 센싱 트랜지스터에 입력되는 적외선 광량이 증가되면 양(+)의 값을 갖고, 상기 제1 센싱 트랜지스터에 입력되는 적외선 광량이 감소되면 음(-)의 값을 가지며,
    상기 제2 위치 정보는 상기 외부 적외선 광원이 입력됨에 따라 상기 제2 센싱 트랜지스터에 입력되는 외부광 광량이 증가되면 양(+)의 값을 갖고, 상기 제2 센싱 트랜지스터에 입력되는 외부광 광량이 감소되면 음(-)의 값을 가지며,
    상기 신호 처리부를 통해 제1 중첩 모드로 설정된 경우에는, 상기 외부 적외선 광원이 입력된 위치는 상기 제1 위치 정보와 상기 제2 위치 정보와의 차이로부터 도출되고,
    상기 신호 처리부를 통해 제2 중첩 모드로 설정된 경우에는, 상기 외부 적외선 광원이 입력된 위치는 상기 제1 위치 정보와 상기 제2 위치 정보의 합으로부터 도출되는 것을 특징으로 하는 전자영동 표시장치.
  26. 제24항에 있어서,
    상기 외부 적외선 센싱부는 외부광에 포함된 적외선의 변화를 감지하여 외부 적외선 감지신호를 발생하는 외부 적외선 센싱 트랜지스터를 구비하며,
    상기 외부 적외선 센싱 트랜지스터의 전기적, 광학적 특성이 상기 제1 센싱 트랜지스터의 전기적, 광학적 특성과 동일한 것을 특징으로 하는 전자영동 표시장치.
  27. 제24항에 있어서,
    상기 외부 적외선 센싱부는,
    병렬 연결된 복수 개의 외부 적외선 센싱 트랜지스터; 및
    일단이 상기 외부 적외선 센싱 트랜지스터와 연결되고 타단이 접지되어, 상기 외부 적외선 센싱 트랜지스터에 적외선이 입사될 때 발생하는 누설전류에 의한 전하가 저장되는 외부 적외선 센싱 커패시터;를 구비하고,
    상기 외부 적외선 센싱 트랜지스터는 외부광에 포함된 적외선의 변화를 감지하여 외부 적외선 감지신호를 발생하며,
    상기 외부 적외선 센싱 커패시터의 커패시턴스 값은 상기 제1 센싱 커패시터의 커패시턴스 값과 상기 외부 적외선 센싱 트랜지스터의 개수의 곱으로 설정되는 것을 특징으로 하는 전자영동 표시장치.
  28. 제18항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적외선 필터는 굴절율이 상대적으로 큰 제1 절연막과 굴절율이 상대적으로 작은 제2 절연막이 교번적으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전자영동 표시장치.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 제1 절연막은 TiO2, Ta2O5, ZrO2 및 ZnS 중 선택된 1종 이상으로 이루어지고, 상기 제2 절연막은 SiO2, MgF2 및 Na3AlFe 중 선택된 1종 이상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전자영동 표시장치.
  30. 제18항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적외선 필터는 산화크롬(CrO, Cr2O3) 및 산화망간(MnO, Mn3O4, Mn2O3, MnO2, Mn2O7)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 물질로 이루어진 단일층 박막으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전자영동 표시장치.
  31. 제18항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 출력 스위칭 트랜지스터와 제2 출력 스위칭 트랜지스터의 채널 영역은 비정질 실리콘으로 이루어지고, 상기 제1 센싱 트랜지스터와 제2 센싱 트랜지스터의 채널 영역은 다결정 실리콘으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전자영동 표시장치.
  32. 제18항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 화소전극은 상기 제1 영상 스위칭 트랜지스터와 제1 출력 스위칭 트랜지스터에 대해 광차단막 역할을 하도록 빛을 반사시키는 물질로 이루어지며,
    상기 제2 화소전극은 상기 제2 영상 스위칭 트랜지스터와 제2 출력 스위칭 트랜지스터에 대해 광 차단막 역할을 하도록 빛을 반사시키는 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자영동 표시장치.
  33. 제18항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공통전극은 광을 투과시키는 전도성 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 전자영동 표시장치.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 공통전극은 ITO(indium tin oxide), AZO(Al-doped zinc oxide), IZO(indium zinc oxide), 탄소나노튜브 및 그라핀(graphene) 중 선택된 1종 이상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전자영동 표시장치.
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