KR101889915B1 - 광 센서를 포함하는 표시 장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광 센서를 포함하는 표시 장치 및 그 구동 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치는 조사되는 광을 감지하는 제1 감지부 및 제2 감지부, 상기 제1 감지부 및 상기 제2 감지부와 연결되어 있으며 상기 제1 감지부 및 상기 제2 감지부의 리셋을 위한 기준 전압을 전달하는 적어도 하나의 감지 신호선, 상기 감지 신호선으로부터의 감지 신호를 처리하는 감지 신호 처리부, 그리고 한 프레임을 주기로 반복되는 내부 광 조사 구간 동안 상기 제1 감지부 및 상기 제2 감지부 쪽으로 내부 광을 조사하는 백라이트를 포함하고, 한 프레임 동안 상기 제1 감지부는 한 번 리셋되고 상기 제2 감지부는 적어도 세 번 리셋된다.

Description

광 센서를 포함하는 표시 장치 및 그 구동 방법{DISPLAY DEVICE INCLUDING PHOTO SENSOR AND DRIVING METHOD THEREOF}

본 발명은 광 센서를 포함하는 표시 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.

현재 다양한 종류의 평판 표시 장치가 개발되어 사용되고 있으며, 특히 터치 감지 기능 또는 이미지 감지 기능을 가지는 표시 장치가 개발되고 있다.

일반적으로 접촉을 감지할 수 있는 터치 스크린 패널(touch screen panel)은 표시 장치에 부착하여 사용되기도 하나 원가 상승, 접착 공정 추가로 인한 수율 감소, 표시판의 휘도 저하 등의 문제가 있다. 따라서 박막 트랜지스터 또는 축전기로 이루어진 센서를 표시 장치의 영상을 표시하는 표시 영역에 내장하는 기술이 개발되어 오고 있다. 내장된 센서는 조사된 광의 외부의 접촉 등에 의한 변화에 따라 감지 신호를 출력하고, 감지 신호를 이용해 물체의 접촉 위치, 접촉 세기 등의 접촉 정보를 파악한다.

이러한 센서 중 광 센서는 빛의 변화를 감지하는 센서로서 입사되는 광에 의해 발생하는 광 전류를 이용해 감지 신호를 발생시키고, 감지 신호를 이용해 접촉 정보를 얻을 수 있다. 센서가 감지하는 광은 적외선, 가시 광선 등 다양한 주파수의 광일 수 있으며, 센서가 감지하는 빛의 광원을 표시 장치의 내부에 위치시킬 수 있다. 예를 들어 표시 장치의 영상을 표시하기 위한 내부 광원인 백라이트가 가시 광선과 함게 광 센서에 적합한 파장의 빛을 출사하도록 구성할 수 있다. 그러나, 광 센서는 내부 광원으로부터의 광 이외에 외부 광원으로부터의 광에 의한 영향을 받을 수 있고, 이에 의해 정확하지 않은 접촉 정보가 얻어질 수 있다.

한편, 광 센서는 일반적으로 삼단자 소자인 트랜지스터로 이루어지며 트랜지스터의 채널부에 빛이 조사되어 형성되는 광 전류를 통해 접촉 여부를 판단한다. 그런데 광 센서에 조사되는 광이 사라지는 경우에도 계속하여 광 누설 전류가 흐르는 경우가 있어 접촉 정보에 오류가 생길 수 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 정확한 접촉 정보를 얻을 수 있는 광 센서를 포함하는 표시 장치 및 그 구동 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치는 조사되는 광을 감지하는 제1 감지부 및 제2 감지부, 상기 제1 감지부 및 상기 제2 감지부와 연결되어 있으며 상기 제1 감지부 및 상기 제2 감지부의 리셋을 위한 기준 전압을 전달하는 적어도 하나의 감지 신호선, 상기 감지 신호선으로부터의 감지 신호를 처리하는 감지 신호 처리부, 그리고 한 프레임을 주기로 반복되는 내부 광 조사 구간 동안 상기 제1 감지부 및 상기 제2 감지부 쪽으로 내부 광을 조사하는 백라이트를 포함하고, 한 프레임 동안 상기 제1 감지부는 한 번 리셋되고 상기 제2 감지부는 적어도 세 번 리셋된다.

상기 제1 감지부는 상기 내부 광 조사 구간과 중첩하지 않는 제1 출력 구간 동안 리셋되어 상기 감지 신호를 상기 감지 신호선에 출력할 수 있다.

상기 제2 감지부는 차례대로 위치하는 적어도 하나의 선행 리셋 구간, 본 리셋 구간, 그리고 제2 출력 구간의 세 구간에서 리셋될 수 있다.

상기 제2 출력 구간과 상기 본 리셋 구간은 상기 내부 광 조사 구간과 중첩하지 않을 수 있다.

상기 제1 감지부에 대해 이웃하는 두 개의 제1 출력 구간 사이의 제1 감지 구간은 상기 내부 광 조사 구간과 중첩하고, 상기 제2 감지부에 대해 이웃하는 상기 본 리셋 구간 및 상기 제2 출력 구간 사이의 제2 감지 구간은 상기 내부 광 조사 구간과 중첩하지 않을 수 있다.

상기 제1 감지부에 주사 신호를 전달하는 제1 주사 신호선, 그리고 상기 제2 감지부에 주사 신호를 전달하는 제2 주사 신호선을 더 포함하고, 상기 제1 감지부 및 상기 제2 감지부 각각은 상기 제1 주사 신호선 또는 상기 제2 주사 신호선과 연결되어 있는 스위칭 소자, 그리고 상기 스위칭 소자와 연결된 감지 소자 및 축전기를 포함하고, 상기 제1 감지부 또는 상기 제2 감지부가 리셋될 때, 상기 기준 전압은 상기 스위칭 소자를 통해 상기 감지 소자 및 상기 축전기에 전달될 수 있다.

상기 제1 감지부가 포함하는 상기 감지 소자의 입력 단자는 일정한 제1 전압 레벨을 전달하는 제1 소스 전압선과 연결되고, 상기 제2 감지부가 포함하는 상기 감지 소자의 입력 단자는 제1 전압 레벨 및 상기 제1 전압 레벨과 다른 제2 전압 레벨의 전압을 전달하는 제2 소스 전압선과 연결될 수 있다.

상기 제2 소스 전압선의 전압 레벨이 상기 제2 전압 레벨인 제1 구간은 상기 내부 광 조사 구간과 중첩할 수 있다.

상기 제2 전압 레벨은 상기 기준 전압과 실질적으로 동일할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 구동 방법은 조사되는 광을 감지하는 제1 감지부 및 제2 감지부, 그리고 상기 제1 감지부 및 상기 제2 감지부와 연결되어 있는 적어도 하나의 감지 신호선을 포함하는 표시 장치에서, 한 프레임을 주기로 반복되는 내부 광 조사 구간 동안 상기 제1 감지부 및 상기 제2 감지부 쪽으로 내부 광을 조사하는 단계, 한 프레임 동안 상기 제1 감지부를 한 번 리셋하여 상기 제1 감지부에 상기 감지 신호선이 전달하는 기준 전압을 전달하는 단계, 그리고 상기 한 프레임 동안 상기 제2 감지부를 적어도 세 번 리셋하여 상기 제2 감지부에 상기 기준 전압을 전달하는 단계를 포함한다.

상기 한 프레임 동안 상기 제1 감지부를 한 번 리셋하는 단계는 상기 내부 광 조사 구간과 중첩하지 않는 제1 출력 구간 동안 이루어질 수 있다.

상기 한 프레임 동안 상기 제2 감지부를 적어도 세 번 리셋하는 단계는 차례대로 위치하는 적어도 하나의 선행 리셋 구간, 본 리셋 구간, 그리고 제2 출력 구간의 세 구간에서 이루어질 수 있다.

상기 제2 출력 구간과 상기 본 리셋 구간은 상기 내부 광 조사 구간과 중첩하지 않을 수 있다.

상기 제1 감지부에 대해 이웃하는 두 개의 제1 출력 구간 사이의 제1 감지 구간은 상기 내부 광 조사 구간과 중첩하고, 상기 제2 감지부에 대해 이웃하는 상기 본 리셋 구간 및 상기 제2 출력 구간 사이의 제2 감지 구간은 상기 내부 광 조사 구간과 중첩하지 않을 수 있다.

상기 표시 장치는 상기 제1 감지부에 주사 신호를 전달하는 제1 주사 신호선, 그리고 상기 제2 감지부에 주사 신호를 전달하는 제2 주사 신호선을 더 포함하고, 상기 제1 감지부 및 상기 제2 감지부 각각은 상기 제1 주사 신호선 또는 상기 제2 주사 신호선과 연결되어 있는 스위칭 소자, 그리고 상기 스위칭 소자와 연결된 감지 소자 및 축전기를 포함하고, 상기 제1 감지부 또는 상기 제2 감지부가 리셋될 때, 상기 기준 전압은 상기 스위칭 소자를 통해 상기 감지 소자 및 상기 축전기에 전달될 수 있다.

상기 제1 감지부가 포함하는 상기 감지 소자의 입력 단자는 일정한 제1 전압 레벨을 전달하는 제1 소스 전압선과 연결되고, 상기 제2 감지부가 포함하는 상기 감지 소자의 입력 단자는 제1 전압 레벨 및 상기 제1 전압 레벨과 다른 제2 전압 레벨의 전압을 전달하는 제2 소스 전압선과 연결될 수 있다.

상기 제2 소스 전압선의 전압 레벨이 상기 제2 전압 레벨인 제1 구간은 상기 내부 광 조사 구간과 중첩할 수 있다.

상기 제2 전압 레벨은 상기 기준 전압과 실질적으로 동일할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 광 센서를 포함하는 표시 장치 및 그 구동 방법에 의하면 외부 광에 의한 노이즈가 제거된 정확한 접촉 정보를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 광 센서를 포함하는 표시 장치의 블록도이고,
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 광 센서 또는 감지부의 회로도이고,
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 감지 신호 처리부의 회로도이고,
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 광 센서를 포함하는 표시 장치의 단면도이고,
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 광 센서를 포함하는 표시 장치의 블록도이고,
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 광 센서를 포함하는 표시 장치의 구동 방법을 보여주는 타이밍도이고,
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 광 센서를 포함하는 표시 장치의 구동 방법을 보여주는 타이밍도의 다른 예이고,
도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 광 센서를 포함하는 표시 장치의 구동 방법을 보여주는 타이밍도의 다른 예이고,
도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 광 센서의 배치도이고,
도 10은 본 발명의 한 실시예에 따른 광 센서를 포함하는 표시 장치의 구동 방법을 보여주는 타이밍도의 다른 예이다.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.

먼저, 도 1, 도 2, 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 광 센서를 포함하는 표시 장치에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 광 센서를 포함하는 표시 장치의 블록도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 광 센서 또는 감지부의 회로도이고, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 감지 신호 처리부의 회로도이고, 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 광 센서를 포함하는 표시 장치의 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치는 광 감지(light sensing) 기능이 있는 표시 장치로서 감지 영역(SA), 백라이트(900), 주사 구동부(400), 그리고 감지 신호 처리부(500)를 포함한다.

감지 영역(SA)은 외부 물체의 터치 또는 접근에 의한 광의 변화를 감지할 수 있는 영역이다. 감지 영역(SA)은 복수의 주사 신호선(Ga1, Gb1, Gc1, Gd1, Ga2, Gb2, Gc2, Gd2, ···), 복수의 감지 신호선(RO1, RO2, ···), 그리고 대략 행렬의 형태로 배열되어 있는 복수의 감지부 그룹(또는 센서 그룹이라고도 함)(sensing unit group)(SU)을 포함한다.

감지 영역(SA)은 표시 장치의 표시판에 위치하는 복수의 화소(도시하지 않음)가 배열되어 있는 표시 영역(도시하지 않음)에 대응할 수 있다. 복수의 화소는 영상의 표시를 위한 주사 신호를 전달하는 복수의 영상 주사 신호선 및 영상 데이터 신호를 전달하는 영상 데이터선에 연결되어 있을 수 있다.

복수의 주사 신호선("게이트선"이라고도 함)은 주사 신호(또는 게이트 신호)를 전달하며 대략 행 방향으로 뻗어 있을 수 있다. 복수의 주사 신호선(Ga1, Gb1, Gc1, Gd1, Ga2, Gb2, Gc2, Gd2, ···)은 각각 독립적으로 주사 신호를 순차적으로 내보낼 수 있는 복수의 주사 신호선 그룹으로 나뉠 수 있다. 구체적으로 복수의 주사 신호선(Ga1, Gb1, Gc1, Gd1, Ga2, Gb2, Gc2, Gd2, ···)은 제1 주사 신호선 그룹(Ga1, Ga2, ···), 제2 주사 신호선 그룹(Gb1, Gb2, ···), 제3 주사 신호선 그룹(Gc1, Gc2, ···), 그리고 제4 주사 신호선 그룹(Gd1, Gd2, ···)을 포함할 수 있다. 제1 주사 신호선 그룹(Ga1, Ga2, ···), 제2 주사 신호선 그룹(Gb1, Gb2, ···), 제3 주사 신호선 그룹(Gc1, Gc2, ···), 그리고 제4 주사 신호선 그룹(Gd1, Gd2, ···)의 주사 신호선은 이 순서대로 교대로 배열되어 있을 수 있다.

도 1에 도시한 실시예에서는 네 종류의 주사 신호선 그룹을 예로 들고 있으나, 이에 한정되지 않고 두 종류 또는 그 이상의 주사 신호선 그룹으로 구성될 수 있다.

복수의 감지 신호선("감지 데이터선"이라고도 함)(RO1, RO2, ···)은 대략 행 방향으로 뻗으며 주사 신호선(Ga1, Gb1, Gc1, Gd1, Ga2, Gb2, Gc2, Gd2, ···)과 교차할 수 있다. 감지 신호선(RO1, RO2, ···)은 일정한 기준 전압(Vf)을 인가 받을 수 있으며, 감지부 그룹(SU)이 포함하는 복수의 감지부(또는 광 센서라고도 함)(SUa, SUb, SUc, SUd) 각각이 출력하는 감지 신호를 감지 신호 처리부(500)로 전달할 수 있다.

각 감지부 그룹(SU)은 적어도 두 개의 감지부 또는 광 센서를 포함할 수 있다. 도 1은 하나의 감지부 그룹(SU)이 네 종류의 감지부(SUa, SUb, SUc, SUd)를 포함하는 예를 도시한다. 각 감지부 그룹(SU)이 포함하는 서로 다른 종류의 감지부(SUa, SUb, SUc, SUd)는 서로 독립적으로 구동되어 감지 신호를 출력할 수 있다.

한 감지부 그룹(SU)이 포함하는 감지부(SUa, SUb, SUc, SUd)는 도 1에 도시한 바와 같이 사각형 모양으로 배치될 수 있다. 그러나, 한 감지부 그룹(SU) 내에서 네 개의 감지부(SUa, SUb, SUc, SUd)의 위치는 다양하게 바뀔 수 있다. 예를 들어, 한 감지부 그룹(SU)이 포함하는 감지부(SUa, SUb, SUc, SUd)는 열 방향 또는 행 방향으로 일렬로 배열되어 있을 수도 있다.

복수의 감지부(SUa, SUb, SUc, SUd)는 제1 주사 신호선 그룹(Ga1, Ga2, ···)과 연결되어 있는 제1 감지부(SUa), 제2 주사 신호선 그룹(Gb1, Gb2, ···)과 연결되어 있는 제2 감지부(SUb), 제3 주사 신호선 그룹(Gc1, Gc2, ···)과 연결되어 있는 제3 감지부(SUc), 그리고 제4 주사 신호선 그룹(Gd1, Gd2, ···)과 연결되어 있는 제4 감지부(SUd)를 포함한다.

주사 신호선(Ga1, Gb1, Gc1, Gd1, Ga2, Gb2, Gc2, Gd2, )은 한 감지부 행마다 두 개씩 배치되어 있을 수 있다. 예를 들어 제1 주사 신호선 그룹(Ga1, Ga2, ···)의 한 주사 신호선과 제2 주사 신호선 그룹(Gb1, Gb2, ···)의 한 주사 신호선은 제1 및 제2 감지부(SUa, SUb)가 위치하는 감지부 행의 바로 위 또는 아래에 배치되고, 제3 주사 신호선 그룹(Gc1, Gc2, ···)의 한 주사 신호선과 제4 주사 신호선 그룹(Gd1, Gd2, ···)의 한 주사 신호선은 제3 및 제4 감지부(SUc, SUd)가 위치하는 감지부 행의 바로 위 또는 아래에 배치될 수 있다.

그러나, 주사 신호선(Ga1, Gb1, Gc1, Gd1, Ga2, Gb2, Gc2, Gd2, ···)은 감지부(SUa, SUb, SUc, SUd)의 배치에 따라 한 감지부 행마다 하나씩 또는 두 개 이상씩 배치될 수도 있다.

감지 신호선(RO1, RO2, ···)은 한 감지부 열마다 하나씩 배치되어 있을 수 있다. 이 경우 한 감지부 그룹(SU)이 포함하는 복수의 감지부(SUa, SUb, SUc, SUd)는 동일한 감지 신호선(RO1, RO2, ···)에 연결되어 있을 수 있다. 또한 감지 신호선(RO1, RO2, ···)은 도 1에 도시한 바와 같이 각 감지부 그룹(SU)이 포함하는 감지부(SUa, SUb, SUc, SUd) 사이를 지나며 뻗을 수 있으나 이에 한정되지 않고 감지부 그룹(SU)의 좌측 또는 우측에서 열 방향으로 뻗을 수도 있다.

도 1에 도시한 바와 달리 각 감지부 그룹(SU) 열마다 복수의 감지 신호선이 위치할 수도 있고, 한 감지부 그룹(SU)이 포함하는 감지부(SUa, SUb, SUc, SUd) 중 적어도 두 개가 서로 다른 감지 신호선에 연결되어 있을 수도 있다.

감지부(SUa, SUb, SUc, SUd)는 백라이트(900)에서 생성된 내부 광(IL)을 이용해 외부 물체의 터치 또는 접근을 감지하거나 외부 물체의 이미지를 감지하여 감지 신호를 생성하는 광 센서일 수 있다. 예를 들어 감지부(SUa, SUb, SUc, SUd)는 적외선(infrared light)을 사용하여 외부 물체의 터치를 감지하거나, 가시 광선(visible light)을 사용하여 외부 물체의 이미지를 감지할 수도 있다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 감지부(SUk)(k=a, b, c, d, ···)는 앞에서 설명한 감지부(SUa, SUb, SUc, SUd) 중 하나일 수 있다. 감지부(SUk)는 주사 신호선(Gi) 및 감지 신호선(ROj)과 연결된 스위칭 소자(Qa), 스위칭 소자(Qa)와 연결된 감지 소자(Qs) 및 축전기(Cs)를 포함할 수 있다.

스위칭 소자(Qa)는 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자로서, 그 제어 단자는 주사 신호선(Gi)과 연결되어 있고, 출력 단자는 감지 신호선(ROj)(j=1 2, ···)과 연결되어 있으며, 입력 단자는 감지 소자(Qs) 및 축전기(Cs)와 연결되어 있다. 주사 신호선(Gi)은 앞에서 설명한 제1 주사 신호선 그룹(Ga1, Ga2, ···), 제2 주사 신호선 그룹(Gb1, Gb2, ···), 제3 주사 신호선 그룹(Gc1, Gc2, ···), 그리고 제4 주사 신호선 그룹(Gd1, Gd2, ···) 중 어느 하나 또는 이들과 연결된 서브 주사 신호선일 수 있다. 스위칭 소자(Qa)는 주사 신호선(Gi)의 주사 신호에 따라 감지 신호를 감지 신호선(ROj)에 내보낼 수 있다.

도 2(a)를 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 감지 소자(Qs)는 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자로서 그 입력 단자는 소스 전압("제1 전압"이라고도함)(Vs)을 인가 받고, 제어 단자는 바이어스 전압("제2 전압"이라고도 함)(Vb)을 인가 받으며, 출력 단자는 스위칭 소자(Qa)와 연결되어 있다. 바이어스 전압(Vb)은 감지 소자(Qs)에 광이 조사되지 않을 때 감지 소자(Qs)가 오프 상태를 유지할 수 있도록 게이트 오프 전압과 같이 충분히 낮거나 높은 전압일 수 있다.

도 2(b)를 참조하면, 본 실시예에 따른 감지 소자(Qs)는 도 2(a)에 도시한실시예와 달리 입력 단자와 제어 단자가 함께 바이어스 전압(Vb)을 인가 받을 수 있다. 즉, 감지 소자(Qs)가 다이오드 연결되어 있을 수 있다. 이 때에도 바이어스 전압(Vb)은 감지 소자(Qs)에 광이 조사되지 않을 때 감지 소자(Qs)가 오프 상태를 유지할 수 있도록 게이트 오프 전압과 같이 충분히 낮거나 높은 전압일 수 있다.

감지 소자(Qs)는 빛이 조사되면 광 (누설) 전류를 생성하는 광전기(photoelectric) 물질을 포함할 수 있다. 이러한 감지 소자(Qs)의 예로는 광 전류를 생성할 수 있는 비정질 규소(amorphous silicon), 비정질 규소-게르마늄(amorphous silicon-germanium) 또는 다결정 규소 채널을 가지는 박막 트랜지스터를 들 수 있다. 감지 소자(Qs)에 조사되는 광은 백라이트(900)로부터의 내부 광(IL) 이외에 외부 광을 포함할 수 있다

축전기(Cs)의 두 단자는 각각 스위칭 소자(Qa) 및 소스 전압(Vs)에 연결되어 있다. 축전기(Cs)는 주사 신호선(Gi)의 주사 신호에 따라 감지 신호선(ROj)에 인가된 기준 전압(Vf)으로 충전되거나 감지 소자(Qs)의 광 전류에 따라 방전될 수 있다.

백라이트(900)는 적외선, 가시 광선 등의 내부 광(IL)을 발생시킨다. 백라이트(900)는 표시 장치의 배면 쪽에 위치하고 내부 광(IL)을 생성하여 복수의 감지부(SUa, SUb, SUc, SUd)에 조사할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 한 실시예는 외부 물체의 터치를 감지하기 위해 적외선을 발생시키는 백라이트(900)를 사용할 수 있다. 이 경우 외부 물체가 표시 장치 또는 감지 영역(SA)에 근접하면 백라이트(900)로부터의 적외선은 외부 물체에서 반사되어 감지부(SUa, SUb, SUc, SUd)에 입사된다. 반면, 외부 물체의 이미지 감지를 위해 가시 광선을 발생시키는 백라이트(900)를 사용하는 경우 외부 물체가 표시 장치 또는 감지 영역(SA)에 근접하면 백라이트(900)로부터의 가시 광선은 외부 물체에서 반사되어 감지부(SUa, SUb, SUc, SUd)에 입사된다.

본 발명의 한 실시예에 따른 광 센서는 한 종류의 광을 감지할 수도 있지만, 서로 다른 파장대의 광을 감지하는 복수의 감지부를 포함할 수도 있다. 예를 들어 한 표시 장치는 적외선을 감지할 수 있는 적외선 감지부 및 가시 광선을 감지할 수 있는 가시 광선 감지부를 포함할 수도 있다. 이 경우 적외선 감지부 및 가시광선 감지부는 교대로 배열되어 있을 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 주사 구동부(400)는 주사 신호선(Ga1, Gb1, Gc1, Gd1, Ga2, Gb2, Gc2, Gd2, ···)에 연결되어 있다. 주사 구동부(400)는 각 감지부(SUa, SUb, SUc, SUd)의 스위칭 소자(Qa)를 턴 온시킬 수 있는 게이트 온 전압과 턴 오프시킬 수 있는 게이트 오프 전압의 조합으로 이루어진 주사 신호를 주사 신호선(Ga1, Gb1, Gc1, Gd1, Ga2, Gb2, Gc2, Gd2, ···)에 인가한다.

주사 구동부(400)는 제1 주사 신호선 그룹(Ga1, Ga2, ···), 제2 주사 신호선 그룹(Gb1, Gb2, ···), 제3 주사 신호선 그룹(Gc1, Gc2, ···), 그리고 제4 주사 신호선 그룹(Gd1, Gd2, ···)에 각각 독립적인 주사 신호를 전달할 수 있다. 예를 들어, 주사 구동부(400)는 각 주사 신호선 그룹(Ga1, Gb1, Gc1, Gd1, Ga2, Gb2, Gc2, Gd2, ···)의 게이트 온 펄스의 출력 시기를 각각 제어하기 위한 복수의 게이트 클록 신호를 입력 받을 수 있다. 이에 따라 제1 주사 신호선 그룹(Ga1, Ga2, ···), 제2 주사 신호선 그룹(Gb1, Gb2, ···), 제3 주사 신호선 그룹(Gc1, Gc2, ···), 그리고 제4 주사 신호선 그룹(Gd1, Gd2, ···)은 서로 다른 시간 또는 동시에 독립적으로 게이트 온 전압을 전달할 수 있다. 또한, 하나의 주사 신호선 그룹 안에 포함되는 복수의 주사 신호선은 게이트 온 전압을 순차적으로 일정 시간 단위로 출력할 수 있다. 이때 일정 시간 단위는 1 수평 주기(1H)가 될 수 있다.

감지 신호 처리부(500)는 감지 신호선(RO1, RO2, ···)과 연결되어 있다. 감지 신호 처리부(500)는 감지 신호선(RO1, RO2, ···)으로부터의 감지 신호를 입력 받아 신호 처리를 하여 접촉 여부, 접촉 위치, 접촉 물체의 형상 및 크기 등의 접촉 정보를 생성할 수 있다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 감지 신호 처리부(500)는 감지 신호선(ROj)(j=1, 2, ···)에 연결되어 있는 적분기(integrator)를 포함할 수 있다. 각 적분기는 반전 단자(-)와 비반전 단자(+) 및 출력 단자를 가지는 증폭기(AP) 및 이에 연결된 축전기(Cf)를 포함할 수 있다. 증폭기(AP)의 반전 단자(-)는 감지 신호선(ROj)에 연결되어 있고, 반전 단자(-)와 출력 단자 사이에는 축전기(Cf)가 연결되어 있다. 증폭기(AP)의 비반전 단자(+)는 기준 전압(Vf)에 연결되어 있다. 증폭기(AP)와 축전기(Cf)는 더 구체적으로는 전류 적분기로서 감지 신호선(ROj)로부터의 감지 신호의 전류를 소정 시간 적분 하여 감지 출력 신호(Vout)를 생성할 수 있다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 표시판(300)은 서로 마주하는 두 표시판(100, 200)과 그 사이에 위치하는 중간층(3)을 포함할 수 있다. 본 발명의 한 실시예에 따른 감지부 그룹(SU)은 하부 표시판(100) 또는 상부 표시판(200)에 위치할 수 있다. 중간층(3)은 액정 표시 장치의 경우 액정층일 수 있고, 전기 영동 표시 장치의 경우 대전 입자를 포함하는 전기 영동층일 수 있으며, 전기 습윤 표시 장치의 경우 유체를 포함할 수 있다. 반면, 유기 발광 표시 장치와 같이 표시 장치가 하나의 표시판을 포함할 경우 감지부 그룹(SU)은 표시판 위에 위치하거나 표시판을 덮는 봉지 기판(encapsulation substrate)에 위치할 수 있다.

표시 장치는 표시판(100, 200)의 밑면에 위치하는 백라이트(900)를 더 포함하고, 백라이트(900)는 내부 광(IL)을 감지부 그룹(SU) 쪽으로 조사한다. 외부 물체가 근접할 경우 내부 광(IL)은 외부 물체에서 반사되어 감지부 그룹(SU)에 입사되어 감지될 수 있다. 감지부 그룹(SU)과 백라이트(900) 사이에는 차광 부재(260)가 위치하여 백라이트(900)로부터 내부 광(IL)이 감지부 그룹(SU)에 직접 조사되는 것을 막을 수 있다. 이때 백라이트(900) 이외의 곳을 광원으로 하는 외부 광(OL)이 감지부 그룹(SU)에 더욱 조사될 수 있다. 이러한 외부 광(OL)에 의한 영향을 없애는 과정을 통해 정확한 접촉 정보를 얻을 수 있다. 이에 대해서는 이후에 구동 방법과 관련하여 설명하도록 한다.

그러면, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 광 센서의 동작에 대해 설명한다.

먼저, 주사 구동부(400)가 주사 신호선(Ga1, Gb1, Gc1, Gd1, Ga2, Gb2, Gc2, Gd2, ···)에 게이트 온 전압(Von)을 차례대로 인가하여 감지부(SUa, SUb, SUc, SUd)에 포함된 스위칭 소자(Qa)를 턴 온시킨다. 그러면 감지 신호선(RO1, RO2, ···)에 인가된 기준 전압(Vf)은 축전기(Cs)의 한 단자로 전달되고, 축전기(Cs)는 기준 전압(Vf)과 소스 전압(Vs)의 차이만큼 충전된다. 이 단계를 감지부(SUa, SUb, SUc, SUd)의 리셋 단계 또는 리셋 구간이라 한다.

스위칭 소자(Qa)가 턴 오프된 상태에서 외부 물체의 터치 등에 의해 광이 감지 소자(Qs)에 조사되면 감지 소자(Qs)에 광 전류가 생성된다. 그러면, 축전기(Cs)의 기준 전압(Vf)이 인가되어 있던 단자에서 전압 강하가 발생하여 축전기(Cs)는 방전된다. 반면, 외부 물체 등의 터치가 발생하지 않아 감지 소자(Qs)에도 광이 조사되지 않으면 축전기(Cs)도 방전되지 않는다. 이 단계를 감지부(SUa, SUb, SUc, SUd)의 감지 단계 또는 감지 구간이라 한다.

다음의 리셋 단계에서 주사 신호선(Ga1, Gb1, Gc1, Gd1, Ga2, Gb2, Gc2, Gd2, ···)에 게이트 온 전압(Von)이 인가되면 스위칭 소자(Qa)가 턴 온된다. 이전 감지 단계에서 터치가 발생하여 축전기(Cs)의 충전 전압에 변화가 생긴 경우 턴 온된 스위칭 소자(Qa)를 통해 기준 전압(Vf)이 축전기(Cs)에 재충전된다. 이때 감지 신호선(RO1, RO2, ···)에 전류가 발생하여 감지 신호가 생성되고, 감지 신호는 감지 신호 처리부(500)로 입력되어 처리될 수 있다. 이 단계를 출력 단계 또는 출력 구간이라 한다. 감지부의 리셋과 감지 신호의 출력은 주사 신호의 인가에 따라 동시에 일어나므로 리셋 단계는 곧 출력 단계가 될 수 있다.

그러면 도 5를 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 광 센서를 포함하는 표시 장치에 대하여 설명한다. 앞에서 설명한 실시예와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하고, 동일한 설명은 생략한다.

도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 광 센서를 포함하는 표시 장치의 블록도이다.

도 5를 참조하면 본 발명의 한 실시예에 따른 광 센서를 포함하는 표시 장치는 앞에서 설명한 도 1 내지 도 4에 도시한 실시예와 대부분 동일하나 한 감지부 그룹(SU)이 포함하는 감지부의 개수 및 그에 따른 주사 신호선의 종류가 다를 수 있다.

더 구체적으로, 본 실시예에 따른 표시 장치의 감지 영역(SA)은 독립적으로 주사 신호를 전달할 수 있는 제1 주사 신호선 그룹(Ga1, Ga2, ···) 및 제2 주사 신호선 그룹(Gb1, Gb2, ···), 그리고 제1 주사 신호선 그룹(Ga1, Ga2, ···)에 연결된 제1 감지부(SUa)와 제2 주사 신호선 그룹(Gb1, Gb2, ···)에 연결된 제2 감지부(SUb)를 포함한다.

제1 감지부(SUa)와 제2 감지부(SUb)는 행 방향 및 열 방향으로 교대로 배치되어 있을 수 있다. 서로 이웃한 제1 감지부(SUa) 및 제2 감지부(SUb)는 앞에서 설명한 하나의 감지부 그룹(SU)을 이룰 수 있다. 서로 이웃하는 제1 감지부(SUa) 및 제2 감지부(SUb)는 도 1에 도시한 실시예와 같이 동일한 감지 신호선에 연결될 수도 있고 서로 다른 감지 신호선(도시하지 않음)에 연결될 수도 있다.

이 밖에 앞에서 설명한 도 1 내지 도 4에 도시한 실시예의 여러 특징이 동일하게 적용될 수 있다.

그러면, 본 발명의 한 실시예에 따른 광 센서를 포함하는 표시 장치의 구동 방법에 대하여 도 1 내지 도 5, 그리고 도 6을 참조하여 설명하되, 설명의 편의를 위해 도 5에 도시된 바와 같이 두 종류의 감지부(SUa, SUb)를 포함하는 광 센서 및 표시 장치의 구조를 기본으로 설명하도록 한다.

도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 광 센서를 포함하는 표시 장치의 구동 방법을 보여주는 타이밍도이다.

도 6을 참조하면, 백라이트(900)는 한 프레임(frame)을 주기로 내부 광 조사 구간(IL_ON) 동안 내부 광(IL)을 표시 장치에 조사한다. 한 내부 광 조사 구간(IL_ON)의 시작점부터 다음 내부 광 조사 구간(IL_ON) 시작 전까지의 시간이 하나의 프레임에 대응하며, 이웃한 프레임의 내부 광 조사 구간(IL_ON) 사이의 구간은 내부 광 비조사 구간이라 한다. 도 6은 N번째 프레임과 그 전후에 위치하는 (N-1)번째 및 (N+1)번째 프레임의 일부를 도시한다.

먼저 제1 감지부(SUa)에 대해 설명하면, 제1 감지부(SUa)의 리셋 단계 및 출력 단계는 동시에 이루어질 수 있다. 도 6에서 제1 감지부(SUa)의 리셋 단계 또는 출력 단계에 대응하는 구간은 제 1 감지부(SUa)와 동일한 부호로 표시하며 리셋 구간(SUb) 또는 출력 구간(SUb)이라 한다. 제1 감지부(SUa)의 이웃한 출력 구간(SUa) 사이의 구간은 광을 감지하는 단계에 대응하는 구간으로서 감지 구간(SPa)이라 한다. 도 6에서 표시된 감지 구간(SPa)은 제일 먼저 주사 신호를 인가받는 주사 신호선(Ga1)에 연결된 제1 감지부(SUa)를 기준으로 표시되었다. 제1 감지부(SUa)의 감지 구간(SPa)은 대략 한 프레임 동안 지속될 수 있다.

이웃한 내부 광 조사 구간(IL_ON) 사이에는 제1 감지부(SUa)의 하나의 출력 구간(SUa)이 위치한다. 즉, 제1 감지부(SUa)에 대해 한 프레임마다 하나의 출력 구간(SUa)이 위치하여 감지 신호를 생성한다. 제1 감지부(SUa)의 출력 구간(SUa)은 내부 광 조사 구간(IL_ON)과 중첩하지 않으며, 도 6에 도시한 바와 같이 내부 광 조사 구간(IL_ON)이 시작되기 직전에 위치할 수 있다.

더 구체적으로, N번째 프레임의 내부 광 조사 구간(IL_ON) 이전에 위치하는 (N-1)번째 프레임의 제1 감지부(SUa)의 출력 구간(SUa)에서 축전기(Cs)가 기준 전압(Vf)으로 재충전되어 리셋된 후 제1 감지부(SUa)의 감지 구간(SPa)이 진행된다. 감지 구간(SPa)의 한 프레임 동안 지속될 수 있다.

제1 감지부(SUa)의 감지 구간(SPa) 안에는 N번째 프레임에 대한 백라이트(900)의 내부 광 조사 구간(IL_ON)이 위치한다. 하나의 감지 구간(SPa)은 내부 광 조사 구간(IL_ON) 및 그 이후의 내부 광(IL) 비조사 구간을 포함한다. 즉, 내부 광 조사 구간(IL_ON)은 제1 감지부(SUa)의 감지 구간(SPa)의 일부 동안에만 지속될 수 있다. 감지 구간(SPa)의 내부 광(IL) 비조사 구간 동안에는 제2 감지부(SUb)에 외부 광(OL)만이 조사된다고 볼 수 있다.

제1 감지부(SUa)의 감지 구간(SPa)은 N번째 프레임의 제1 감지부(SUa)의 출력 구간(SUa)이 시작되면서 끝난다. 제1 감지부(SUa)의 출력 구간(SUa)에서는 축전기(Cs)가 기준 전압(Vf)으로 재충전되고 이와 동시에 이전의 감지 구간(SPa) 동안 변화된 축전기(Cs)의 전압에 따른 감지 신호가 생성될 수 있다. 이 감지 신호를 이용하여 감지 구간(SPa) 동안의 접촉 정보를 얻을 수 있다.

제 1 감지부(SUa)의 각 출력 구간(SUa)의 지속 시간(T1)은 감지 영역(SA)의 모든 주사 신호선(Ga1, Gb1, Ga2, Gb2, ···)에 주사 신호(Vg_SUa)를 순차적으로 인가하는 데 걸리는 시간과 대략 동일할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니고 이보다 길 수도 있다.

한편, 제1 감지부(SUa)의 감지 구간(SPa) 동안에는 백라이트(900)로부터의 내부 광(IL) 이외에 외부 광(OL)에 의한 영향으로 인해 감지 신호에 노이즈가 생길 수 있다. 이러한 노이즈를 제거하기 위해 제1 감지부(SUa)와 이웃하거나 근접하는 제2 감지부(SUb)를 이용할 수 있다. 이에 대해서는 이후에 설명한다.

다음 제2 감지부(SUb)에 대해 설명하면, 제2 감지부(SUb)는 한 프레임 동안 리셋 구간(SUb_r, SUb_k)과 출력 구간(SUb)의 적어도 세 개의 구간에서 리셋되어 감지 신호를 생성할 수 있다. 즉, 한 프레임 동안 제2 감지부(SUb)는 적어도 세 번 리셋되어 감지 신호를 생성할 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시에에서는 제2 감지부(SUb)에서 출력된 감지 신호를 처리하여 접촉 정보를 얻는 구간을 출력 구간(SUb)이라 칭하고, 그렇지 않은 구간은 리셋 구간(SUb_r, SUb_k)(k=자연수, 이하 동일)이라고 분리하여 칭한다. 리셋 구간(SUb_r, SUb_k)에서는 감지 신호를 생성하나 접촉 정보를 얻지는 않고 축전기(Cs)를 기준 전압(Vf)으로 충전하여 제2 감지부(SUb)를 리셋한다.

제2 감지부(SUb)의 출력 구간(SUb)은 이웃한 내부 광 조사 구간(IL_ON) 사이에 위치하고, 내부 광 조사 구간(IL_ON)과 중첩하지 않는다. 즉, 제2 감지부(SUb)의 출력 구간(SUb)의 시작점과 내부 광 조사 구간(IL_ON)의 끝점 사이의 시간 간격(T2)은 0 이상일 수 있다. 제2 감지부(SUb)의 출력 구간(SUb)은 제1 감지부(SUa)의 출력 구간(SUa) 다음에 위치할 수 있다.

제2 감지부(SUb)의 리셋 구간(SUb_r, SUb_k)은 해당 프레임 내에서 출력 구간(SUb) 이전에 위치한다.

한 프레임에서 제2 감지부(SUb)의 리셋 구간(SUb_r, SUb_k)은 하나의 본 리셋 구간(main reset period)(SUb_r)과 적어도 하나의 선행 리셋 구간(preceding reset period)(SUb_k)을 포함한다. 도 6은 한 프레임에 세 개의 선행 리셋 구간(SUb_1, SUb_2, SUb_3)이 포함되는 실시예를 도시한다.

본 리셋 구간(SUb_r)은 복수의 리셋 구간(SUb_r, SUb_k) 중 마지막에 위치하고, 내부 광 조사 구간(IL_ON)과 중첩하지 않을 수 있다. 본 리셋 구간(SUb_r)은 제1 감지부(SUa)의 감지 구간(SPa) 내에 위치할 수 있다.

적어도 하나의 선행 리셋 구간(SUb_1, SUb_2, SUb_3)은 본 리셋 구간(SUb_r)에 선행하며 차례대로 위치할 수 있다. 도 6에 도시한 실시예에서 선행 리셋 구간(SUb_1, SUb_2, SUb_3)의 일부는 내부 광 조사 구간(IL_ON)과 중첩할 수 있다.

더 구체적으로, 제2 감지부(SUb)는 본 리셋 구간(SUb_r)이 끝난 후 진행되는 감지 구간(SPb)에 진입하기 전에 적어도 하나의 선행 리셋 구간(SUb_1, SUb_2, SUb_3)과 하나의 본 리셋 구간(SUb_r)을 거쳐 복수 회 리셋될 수 있다. 따라서 제2 감지부(SUb)는 감지 구간(SPb) 전에 충분히 리셋되므로 축전기(Cs)가 기준 전압(Vf)으로 충분히 충전될 수 있고 감지 소자(Qs)에 잔류할 수 있는 전하를 충분히 제거할 수 있다.

제2 감지부(SUb)는 본 리셋 구간(SUb_r)이 끝난 후에 시작되는 감지 구간(SPb) 동안 외부 광(OL)을 감지할 수 있다. 외부 광이 존재하는 경우 제2 감지부(SUb)의 감지 소자(Qs)는 광 전류를 흘리고 제2 감지부(SUb)의 축전기(Cs)도 방전될 수 있다. 도 6에 표시된 감지 구간(SPb)은 제일 먼저 주사 신호를 인가받는 주사 신호선(Gb1)에 연결된 제2 감지부(SUb)를 기준으로 표시되었다. 제2 감지부(SUb)의 감지 구간(SPb)은 한 프레임보다 짧다. 제2 감지부(SUb)의 감지 구간(SPb)은 제2 감지부(SUb)의 다음 출력 구간(SUb)이 시작되면서 끝난다.

제2 감지부(SUb)의 출력 구간(SUb)에서는 제2 감지부(SUb)의 축전기(Cs)가 기준 전압(Vf)으로 재충전되면서 감지 구간(SPb)에서의 방전 정도에 따른 감지 신호가 생성된다. 출력 구간(SUb)에서 출력되는 제2 감지부(SUb)의 감지 신호는 감지 구간(SPb)에서의 외부 광(OL)의 존재 여부 또는 그 세기에 의존할 수 있다.

본 실시예에서 외부 광(OL)에 의한 제2 감지부(SUb)의 감지 신호의 차이가 외부 광(OL)의 조사 시간과 대체로 무관하다고 가정할 때, 제1 감지부(SUa)의 출력 구간(SUa)의 감지 신호에서 제2 감지부(SUb)의 출력 구간(SUb)의 감지 신호를 빼면 대략 제1 감지부(SUa)의 감지 신호에서 외부 광(OL)에 의한 효과가 삭제되는 것으로 볼 수 있다. 따라서 외부 광(OL)에 의한 영향이 없는 감지 신호를 얻을 수 있고 이를 처리하여 접촉 정보를 얻으면 보다 정확한 접촉 정보 또는 정확한 물체의 이미지를 얻을 수 있다.

제2 감지부(SUb)의 각 리셋 구간(SUb_r, SUb_k) 및 출력 구간(SUb)의 지속 시간(T1)은 감지 영역(SA)의 모든 주사 신호선(Ga1, Gb1, Ga2, Gb2, ···)에 주사 신호(Vg_SUb)를 순차적으로 인가하는 데 걸리는 시간과 대략 동일할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니고 이보다 길 수도 있다.

한편, 백라이트(900)가 내부 광(IL)과 함께 가시 광선을 표시 장치의 표시판에 공급하는 경우 도 6에 도시된 한 프레임은 영상 표시 주기도 될 수 있다. 이때 내부 광 조사 구간(IL_ON)의 시작점부터 제1 감지부(SUa)의 리셋 또는 출력 구간(SUa)의 시작점 사이의 구간은 표시 구간(display period)로서 모든 영상 주사 신호선(도시하지 않음)에 게이트 온 전압을 차례대로 인가하여 한 화면의 영상 정보에 대응하는 영상 데이터 전압을 화소(도시하지 않음)에 인가할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서 제2 감지부(SUb)의 리셋 구간(SUb_r, SUb_k)은 표시 구간 내에 위치하고 있으므로 생성된 감지 신호는 표시를 위한 여러 구동 신호에 의해 노이즈를 포함할 수 있다. 그러나 리셋 구간(SUb_r, SUb_k)에서는 제2 감지부(SUb)를 리셋만 하고 감지 신호를 이용하여 접촉 정보를 얻지는 않으므로 접촉 정보에 노이즈가 생기지는 않는다. 오히려 앞에서 설명한 바와 같이 외부 광(OL)을 감지하기 위한 제2 감지부(SUb)가 복수 회의 리셋 단계를 거치므로 내부 광(IL) 또는 외부 광(OL) 등에 의해 활성화된 감지 소자(Qs)의 잔여 전하를 없애고 축전기(Cs)를 기준 전압(Vf)으로 충분히 재충전할 수 있어 정확한 접촉 정보를 얻을 수 있다.

이웃한 프레임의 표시 구간 사이에는 블랭크 구간(blank period)이 위치할 수 있다. 블랭크 구간에서는 이전에 위치하는 표시 구간에서 입력된 영상이 유지될 수 있다. 본 발명의 한 실시예에서 제1 감지부(SUa)의 출력 구간(SUa)과 제2 감지부(SUb)의 출력 구간(SUb)은 서로 이웃하며 블랭크 구간 안에 위치할 수 있다.

이러한 표시 장치의 영상 표시 동작은 이 분야의 다양한 종래 기술에 따를 수 있으며 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있으므로 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.

도 6에 도시한 구동 방법은 앞에서도 언급한 바와 같이 세 종류 이상의 감지부를 포함하는 광 센서 및 표시 장치에도 적용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 한 실시예에 따른 광 센서를 포함하는 표시 장치가 네 종류의 감지부(SUa, SUb, SUc, SUd)를 포함하는 경우, 두 감지부(SUa, SUb)는 도 6에 도시한 실시예에서 제1 감지부(SUa)와 같이 한 프레임 동안 한 번의 리셋 또는 출력 구간을 가지고, 두 감지부(SUc, SUd)는 도 6에 도시한 실시예에서 제2 감지부(SUb)와 같이 한 프레임 동안 복수 회 리셋 단계를 거치고 한 번의 출력 단계를 거칠 수 있다.

이와 다르게 이웃한 네 개의 감지부(SUa, SUb, SUc, SUd)가 차례대로 두 개씩 짝을 이루어 도 6에 도시한 제1 감지부(SUa) 및 제2 감지부(SUb)와 같이 구동될 수도 있다.

예를 들어, 어느 제1 프레임에 대해 제1 감지부(SUa)가 한 번의 리셋 또는 출력 구간을 통해 내부 광(IL) 및 외부 광(OL)의 영향을 받은 감지 신호를 생성하고 제2 감지부(SUb)는 제1 프레임에 대해 여러 번의 리셋 구간을 거치고 한 번의 출력 구간을 통해 외부 광(OL)에 의한 감지 신호를 생성하여 제1 프레임에 대한 접촉 정보를 얻을 수 있다.

제1 프레임 다음의 제2 프레임에서는 제2 감지부(SUb)가 한 번의 리셋 또는 출력 구간을 통해 내부 광(IL) 및 외부 광(OL)의 영향을 받은 감지 신호를 생성하고 제3 감지부(SUc)는 제2 프레임에 대해 여러 번의 리셋 구간을 거치고 한 번의 출력 구간을 통해 외부 광(OL)에 의한 감지 신호를 생성하여 제2 프레임에 대한 접촉 정보를 얻을 수 있다.

마찬가지로, 제2 프레임 다음의 제3 프레임에서는 제3 감지부(SUc)가 한 번의 리셋 또는 출력 구간을 통해 내부 광(IL) 및 외부 광(OL)의 영향을 받은 감지 신호를 생성하고 제4 감지부(SUd)는 제3 프레임에 대해 여러 번의 리셋 구간을 거치고 한 번의 출력 구간을 통해 외부 광(OL)에 의한 감지 신호를 생성하여 제3 프레임에 대한 접촉 정보를 얻을 수 있다.

그러면, 도 7 및 도 8을 각각 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 광 센서를 포함하는 표시 장치의 구동 방법에 대하여 설명한다. 앞에서 설명한 실시예와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하고, 동일한 설명은 생략한다.

도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 광 센서를 포함하는 표시 장치의 구동 방법을 보여주는 타이밍도의 다른 예이고, 도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 광 센서를 포함하는 표시 장치의 구동 방법을 보여주는 타이밍도의 다른 예이다.

도 7 및 도 8에 도시한 실시예에 따른 구동 방법은 앞에서 설명한 도 6에 도시한 실시예와 대부분 동일하나, 제2 감지부(SUb)의 선행 리셋 구간(SUb_k)의 개수 및 위치가 다를 수 있다.

구체적으로, 도 7 및 도 8에 도시한 실시예와 같이 제2 감지부(SUb)의 선행 리셋 구간(SUb_k)은 하나의 선행 리셋 구간(SUb_1)을 포함할 수 있다. 도 7에 도시한 실시예에 따르면 선행 리셋 구간(SUb_1)은 내부 광 조사 구간(IL_ON)과 중첩할 수 있다. 반면, 도 8에 도시한 실시예에 따르면 선행 리셋 구간(SUb_1)은 내부 광 조사 구간(IL_ON)과 중첩하지 않을 수 있다. 또한 선행 리셋 구간(SUb_1)과 본 리셋 구간(SUb_r)은 도 7과 같이 시간적으로 이격되어 있을 수도 있고 도 8과 같이 시간적으로 연속할 수도 있다.

이제 도 9 및 도 10을 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 광 센서를 포함하는 표시 장치, 그리고 그 구동 방법에 대해 설명한다. 앞에서 설명한 실시예와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하고, 동일한 설명은 생략한다.

도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 광 센서의 배치도이고, 도 10은 본 발명의 한 실시예에 따른 광 센서를 포함하는 표시 장치의 구동 방법을 보여주는 타이밍도의 다른 예이다.

도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 광 센서를 포함하는 표시 장치는 앞에서 설명한 도 5에 도시한 실시예와 유사한 구조를 가진다. 구체적으로 본 실시예에 따른 표시 장치는 제1 주사 신호선 그룹(Ga1, Ga2, ···) 및 제2 주사 신호선 그룹(Gb1, Gb2, ···), 그리고 제1 주사 신호선 그룹(Ga1, Ga2, ···)에 연결된 제1 감지부(SUa)와 제2 주사 신호선 그룹(Gb1, Gb2, ···)에 연결된 제2 감지부(SUb)를 포함한다. 제1 감지부(SUa) 및 제2 감지부(SUb)는 행렬 형태로 배열되어 있으며, 행 방향 또는 열 방향으로 교대로 배열되어 있을 수 있다.

제1 감지부(SUa) 및 제2 감지부(SUb)의 내부 회로는 앞에서 설명한 도 2에 도시한 회로와 대부분 동일하나, 제1 감지부(SUa)의 감지 소자(Qs)의 입력 단자가 연결된 소스 전압이 다를 수 있다.

구체적으로, 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치는 제1 소스 전압선(Vs_a) 및 제2 소스 전압선(Vs_b)을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 소스 전압선(Vs_a, Vs_b)은 감지 신호선(RO1 RO2, ···, RO(m-1), ROm)에 대략 평행하게 뻗을 수 있고, 주사 신호선(Ga1, Gb1, Ga2, Gb2, ···)과 교차할 수 있다. 제1 감지부(SUa)의 감지 소자(Qs)의 입력 단자는 제1 소스 전압선(Vs_a)과 연결되고, 접촉 정보에서 외부 광(OL)의 노이즈를 제거하기 위한 제2 감지부(SUb)의 감지 소자(Qs)의 입력 단자는 제2 소스 전압선(Vs_b)과 연결된다.

도 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 광 센서를 포함하는 표시 장치의 구동 방법은 앞에서 설명한 도 6에 도시한 실시예와 대부분 동일하다.

제1 소스 전압선(Vs_a)은 한 프레임 동안 일정한 제1 전압 레벨(V1)의 소스 전압을 전달한다. 제1 전압 레벨(V1)은 감지 신호선(RO1, RO2, ···)을 통해 전달되는 기준 전압(Vf)보다 작을 수 있다. 그러나 제2 소스 전압선(Vs_b)의 전압 레벨은 서로 다른 제1 전압 레벨(V1) 및 제2 전압 레벨(V2)을 포함한다. 제2 전압 레벨(V2)은 제1 전압 레벨(V1)보다 큰 값을 가지며 기준 전압(Vf)과 같을 수 있다. 만약, 제2 감지부(SUb)의 감지 소자(Qs)의 입력 단자에 기준 전압(Vf)이 인가되면 감지 소자(Qs)의 입력-출력 단자 간 전압차가 0V이므로 빛이 조사되었을 때 광 전류를 최소화할 수 있다. 제1 전압 레벨(V1)은 감지 소자(Qs)의 제어 단자에 인가되는 바이어스 전압(Vb)의 전압 레벨과 동일할 수 있다.

제2 소스 전압선(Vs_b)의 전압이 제2 전압 레벨(V2)인 제1 구간은 백라이트(900)의 내부 광 조사 구간(IL_ON)과 중첩할 수 있다. 더 구체적으로, 제2 소스 전압선(Vs_b)의 전압이 제2 전압 레벨(V2)인 제1 구간의 폭은 내부 광 조사 구간(IL_ON)의 폭의 약 75% 이상 약 125% 이하일 수 있다. 또한 제1 구간의 중심축과 내부 광 조사 구간(IL_ON)의 중심축은 일치할 수도 있고 일치하지 않을 수도 있으나 서로 근접하도록 하여 제1 구간과 내부 광 조사 구간(IL_ON)이 대부분 중첩하는 것이 바람직하다.

본 실시예와 같이, 내부 광 조사 구간(IL_ON) 동안 제2 감지부(SUb)의 감지 소자(Qs)의 입력 -출력 단자 간 전압차를 다른 구간에서보다 작게 하면 내부 광(IL)이 조사되는 동안 제2 감지부(SUb)에 생기는 광 누설 전류를 최소화할 수 있다. 그러면, 내부 광 조사 구간(IL_ON) 동안 제2 감지부(SUb)의 감지 소자(Qs)에 잔류할 수 있는 전하량을 처음부터 작게 할 수 있다. 따라서 제2 감지부(SUb)의 감지 구간(SPb)에서 잔여 전하량에 의한 영향을 최소화할 수 있고 보다 정확한 외부 광(OL)에 의한 감지 신호를 얻을 수 있으므로 정확한 접촉 정보를 얻을 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

3: 중간층 100, 200, 300: 표시판
260: 차광 부재 400: 주사 구동부
500: 감지 신호 처리부 900: 백라이트
IL_ON: 내부 광 조사 구간 SA: 감지 영역
SPa, SPb: 감지 구간 SU: 감지부 그룹

Claims (28)

1. 조사되는 광을 감지하는 제1 감지부 및 제2 감지부,
   상기 제1 감지부 및 상기 제2 감지부와 연결되어 있으며 상기 제1 감지부 및 상기 제2 감지부의 리셋을 위한 기준 전압을 전달하는 적어도 하나의 감지 신호선,
   상기 감지 신호선으로부터의 감지 신호를 처리하는 감지 신호 처리부, 그리고
   한 프레임을 주기로 반복되는 내부 광 조사 구간 동안 상기 제1 감지부 및 상기 제2 감지부 쪽으로 내부 광을 조사하는 백라이트
   를 포함하고,
   한 프레임 동안 상기 제1 감지부는 한 번 리셋되고 상기 제2 감지부는 적어도 세 번 리셋되는
   표시 장치.
2. 제1항에서,
   상기 제1 감지부는 상기 내부 광 조사 구간과 중첩하지 않는 제1 출력 구간 동안 리셋되어 상기 감지 신호를 상기 감지 신호선에 출력하는 표시 장치.
3. 제2항에서,
   상기 제2 감지부는 차례대로 위치하는 적어도 하나의 선행 리셋 구간, 본 리셋 구간, 그리고 제2 출력 구간의 세 구간에서 리셋되는 표시 장치.
4. 제3항에서,
   상기 제2 출력 구간과 상기 본 리셋 구간은 상기 내부 광 조사 구간과 중첩하지 않는 표시 장치.
5. 제4항에서,
   상기 제1 감지부에 대해 이웃하는 두 개의 제1 출력 구간 사이의 제1 감지 구간은 상기 내부 광 조사 구간과 중첩하고,
   상기 제2 감지부에 대해 이웃하는 상기 본 리셋 구간 및 상기 제2 출력 구간 사이의 제2 감지 구간은 상기 내부 광 조사 구간과 중첩하지 않는
   표시 장치.
6. 제5항에서,
   상기 제1 감지부에 주사 신호를 전달하는 제1 주사 신호선, 그리고
   상기 제2 감지부에 주사 신호를 전달하는 제2 주사 신호선
   을 더 포함하고,
   상기 제1 감지부 및 상기 제2 감지부 각각은 상기 제1 주사 신호선 또는 상기 제2 주사 신호선과 연결되어 있는 스위칭 소자, 그리고 상기 스위칭 소자와 연결된 감지 소자 및 축전기를 포함하고,
   상기 제1 감지부 또는 상기 제2 감지부가 리셋될 때, 상기 기준 전압은 상기 스위칭 소자를 통해 상기 감지 소자 및 상기 축전기에 전달되는
   표시 장치.
7. 제6항에서,
   상기 제1 감지부가 포함하는 상기 감지 소자의 입력 단자는 일정한 제1 전압 레벨을 전달하는 제1 소스 전압선과 연결되고,
   상기 제2 감지부가 포함하는 상기 감지 소자의 입력 단자는 제1 전압 레벨 및 상기 제1 전압 레벨과 다른 제2 전압 레벨의 전압을 전달하는 제2 소스 전압선과 연결되는
   표시 장치.
8. 제7항에서,
   상기 제2 소스 전압선의 전압 레벨이 상기 제2 전압 레벨인 제1 구간은 상기 내부 광 조사 구간과 중첩하는 표시 장치.
9. 제8항에서,
   상기 제2 전압 레벨은 상기 기준 전압과 실질적으로 동일한 표시 장치.
10. 제1항에서,
    상기 제2 감지부는 차례대로 위치하는 적어도 하나의 선행 리셋 구간, 본 리셋 구간, 그리고 제2 출력 구간의 세 구간에서 리셋되는 표시 장치.
11. 제10항에서,
    상기 제2 출력 구간과 상기 본 리셋 구간은 상기 내부 광 조사 구간과 중첩하지 않는 표시 장치.
12. 제1항에서,
    상기 제1 감지부에 주사 신호를 전달하는 제1 주사 신호선, 그리고
    상기 제2 감지부에 주사 신호를 전달하는 제2 주사 신호선
    을 더 포함하고,
    상기 제1 감지부 및 상기 제2 감지부 각각은 상기 제1 주사 신호선 또는 상기 제2 주사 신호선과 연결되어 있는 스위칭 소자, 그리고 상기 스위칭 소자와 연결된 감지 소자 및 축전기를 포함하고,
    상기 제1 감지부 또는 상기 제2 감지부가 리셋될 때, 상기 기준 전압은 상기 스위칭 소자를 통해 상기 감지 소자 및 상기 축전기에 전달되는
    표시 장치.
13. 제12항에서,
    상기 제1 감지부가 포함하는 상기 감지 소자의 입력 단자는 일정한 제1 전압 레벨을 전달하는 제1 소스 전압선과 연결되고,
    상기 제2 감지부가 포함하는 상기 감지 소자의 입력 단자는 제1 전압 레벨 및 상기 제1 전압 레벨과 다른 제2 전압 레벨의 전압을 전달하는 제2 소스 전압선과 연결되는
    표시 장치.
14. 제13항에서,
    상기 제2 소스 전압선의 전압 레벨이 상기 제2 전압 레벨인 제1 구간은 상기 내부 광 조사 구간과 중첩하는 표시 장치.
15. 제13항에서,
    상기 제2 전압 레벨은 상기 기준 전압과 실질적으로 동일한 표시 장치.
16. 조사되는 광을 감지하는 제1 감지부 및 제2 감지부, 그리고 상기 제1 감지부 및 상기 제2 감지부와 연결되어 있는 적어도 하나의 감지 신호선을 포함하는 표시 장치에서,
    한 프레임을 주기로 반복되는 내부 광 조사 구간 동안 상기 제1 감지부 및 상기 제2 감지부 쪽으로 내부 광을 조사하는 단계,
    한 프레임 동안 상기 제1 감지부를 한 번 리셋하여 상기 제1 감지부에 상기 감지 신호선이 전달하는 기준 전압을 전달하는 단계, 그리고
    상기 한 프레임 동안 상기 제2 감지부를 적어도 세 번 리셋하여 상기 제2 감지부에 상기 기준 전압을 전달하는 단계
    를 포함하는 표시 장치의 구동 방법.
17. 제16항에서,
    상기 한 프레임 동안 상기 제1 감지부를 한 번 리셋하는 단계는 상기 내부 광 조사 구간과 중첩하지 않는 제1 출력 구간 동안 이루어지는 표시 장치의 구동 방법.
18. 제17항에서,
    상기 한 프레임 동안 상기 제2 감지부를 적어도 세 번 리셋하는 단계는 차례대로 위치하는 적어도 하나의 선행 리셋 구간, 본 리셋 구간, 그리고 제2 출력 구간의 세 구간에서 이루어지는 표시 장치의 구동 방법.
19. 제18항에서,
    상기 제2 출력 구간과 상기 본 리셋 구간은 상기 내부 광 조사 구간과 중첩하지 않는 표시 장치의 구동 방법.
20. 제19항에서,
    상기 제1 감지부에 대해 이웃하는 두 개의 제1 출력 구간 사이의 제1 감지 구간은 상기 내부 광 조사 구간과 중첩하고,
    상기 제2 감지부에 대해 이웃하는 상기 본 리셋 구간 및 상기 제2 출력 구간 사이의 제2 감지 구간은 상기 내부 광 조사 구간과 중첩하지 않는
    표시 장치의 구동 방법.
21. 제20항에서,
    상기 표시 장치는
    상기 제1 감지부에 주사 신호를 전달하는 제1 주사 신호선, 그리고
    상기 제2 감지부에 주사 신호를 전달하는 제2 주사 신호선
    을 더 포함하고,
    상기 제1 감지부 및 상기 제2 감지부 각각은 상기 제1 주사 신호선 또는 상기 제2 주사 신호선과 연결되어 있는 스위칭 소자, 그리고 상기 스위칭 소자와 연결된 감지 소자 및 축전기를 포함하고,
    상기 제1 감지부 또는 상기 제2 감지부가 리셋될 때, 상기 기준 전압은 상기 스위칭 소자를 통해 상기 감지 소자 및 상기 축전기에 전달되는
    표시 장치의 구동 방법.
22. 제21항에서,
    상기 제1 감지부가 포함하는 상기 감지 소자의 입력 단자는 일정한 제1 전압 레벨을 전달하는 제1 소스 전압선과 연결되고,
    상기 제2 감지부가 포함하는 상기 감지 소자의 입력 단자는 제1 전압 레벨 및 상기 제1 전압 레벨과 다른 제2 전압 레벨의 전압을 전달하는 제2 소스 전압선과 연결되는
    표시 장치의 구동 방법.
23. 제22항에서,
    상기 제2 소스 전압선의 전압 레벨이 상기 제2 전압 레벨인 제1 구간은 상기 내부 광 조사 구간과 중첩하는 표시 장치의 구동 방법.
24. 제23항에서,
    상기 제2 전압 레벨은 상기 기준 전압과 실질적으로 동일한 표시 장치의 구동 방법.
25. 제16항에서,
    상기 제1 감지부에 주사 신호를 전달하는 제1 주사 신호선, 그리고
    상기 제2 감지부에 주사 신호를 전달하는 제2 주사 신호선
    을 더 포함하고,
    상기 제1 감지부 및 상기 제2 감지부 각각은 상기 제1 주사 신호선 또는 상기 제2 주사 신호선과 연결되어 있는 스위칭 소자, 그리고 상기 스위칭 소자와 연결된 감지 소자 및 축전기를 포함하고,
    상기 제1 감지부 또는 상기 제2 감지부가 리셋될 때, 상기 기준 전압은 상기 스위칭 소자를 통해 상기 감지 소자 및 상기 축전기에 전달되는
    표시 장치의 구동 방법.
26. 제25항에서,
    상기 제1 감지부가 포함하는 상기 감지 소자의 입력 단자는 일정한 제1 전압 레벨을 전달하는 제1 소스 전압선과 연결되고,
    상기 제2 감지부가 포함하는 상기 감지 소자의 입력 단자는 제1 전압 레벨 및 상기 제1 전압 레벨과 다른 제2 전압 레벨의 전압을 전달하는 제2 소스 전압선과 연결되는
    표시 장치의 구동 방법.
27. 제26항에서,
    상기 제2 소스 전압선의 전압 레벨이 상기 제2 전압 레벨인 제1 구간은 상기 내부 광 조사 구간과 중첩하는 표시 장치의 구동 방법.
28. 제26항에서,
    상기 제2 전압 레벨은 상기 기준 전압과 실질적으로 동일한 표시 장치의 구동 방법.

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