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特許6227942ハイブリッドタッチパネル、ハイブリッドタッチスクリーン装置及びその駆動方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6227942
(24)【登録日】2017年10月20日
(45)【発行日】2017年11月8日
(54)【発明の名称】ハイブリッドタッチパネル、ハイブリッドタッチスクリーン装置及びその駆動方法
(51)【国際特許分類】
G06F 3/041 20060101AFI20171030BHJP
G06F 3/042 20060101ALI20171030BHJP
G06F 3/044 20060101ALI20171030BHJP
G02F 1/1333 20060101ALI20171030BHJP
G02F 1/133 20060101ALI20171030BHJP
G02F 1/1368 20060101ALI20171030BHJP
【ＦＩ】
G06F3/041 620
G06F3/041 512
G06F3/041 412
G06F3/042 472
G06F3/044 120
G02F1/1333
G02F1/133 530
G02F1/133 550
G02F1/1368
【請求項の数】28
【全頁数】30
(21)【出願番号】特願2013-183764(P2013-183764)
(22)【出願日】2013年9月5日
(65)【公開番号】特開2014-71894(P2014-71894A)
(43)【公開日】2014年4月21日
【審査請求日】2016年9月2日
(31)【優先権主張番号】10-2012-0108264
(32)【優先日】2012年9月27日
(33)【優先権主張国】KR
(73)【特許権者】
【識別番号】390019839
【氏名又は名称】三星電子株式会社
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．
(74)【代理人】
【識別番号】100110364
【弁理士】
【氏名又は名称】実広 信哉
(72)【発明者】
【氏名】安 承彦
(72)【発明者】
【氏名】宋 利憲
(72)【発明者】
【氏名】田 ▲尚▼勳
(72)【発明者】
【氏名】金 暎
【審査官】
▲高▼瀬 健太郎
(56)【参考文献】
【文献】
特開２００６−０９１８９７（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００９−２７７１１２（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１２−０５９２６５（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００９−１８２１９４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｇ０６Ｆ ３／０４１
Ｇ０２Ｆ １／１３３
Ｇ０２Ｆ １／１３３３
Ｇ０２Ｆ １／１３６８
Ｇ０６Ｆ ３／０４２
Ｇ０６Ｆ ３／０４４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１電極及び第２電極と、
第１ゲートラインの活性化に応答して、第１タッチ変化値に対応する第１センシング電流をセンシングラインに出力し、前記第１ゲートラインの非活性化、及び第２ゲートラインの活性化に応答してリセットされる第１サブセンシング部と、及び第３ゲートラインの活性化に応答して、前記第１タッチ変化値と異なる類型の第２タッチ変化値に対応する第２センシング電流を前記センシングラインに出力し、前記第３ゲートラインの非活性化、及び第４ゲートラインの活性化に応答してリセットされる第２サブセンシング部とを含むセンシング部と、
前記第１ゲートラインないし前記第４ゲートラインのうち、対応するディスプレイゲートラインの活性化に応答して、ディスプレイしようとするイメージデータに対応するイメージ電圧を生成するディスプレイ部と、
前記イメージ電圧または共通電圧が印加される前記第１電極と前記第２電極との電圧差によって駆動される液晶と、
を備え、前記第１サブセンシング部は、前記共通電圧が印加される前記第２電極と前記ディスプレイ部の上の測定対象物との容量変化を測定し、
前記ディスプレイゲートラインに送信される信号にしたがって前記第２電極に印加される共通電圧を制御するためのリセットトランジスタを含むことを特徴とするタッチパネル。
第１ゲートラインの活性化に応答して、第１タッチ変化値に対応する第１センシング電流をセンシングラインに出力し、前記第１ゲートラインの非活性化、及び第２ゲートラインの活性化に応答してリセットされる第１サブセンシング部と、及び第３ゲートラインの活性化に応答して、前記第１タッチ変化値と異なる類型の第２タッチ変化値に対応する第２センシング電流を前記センシングラインに出力し、前記第３ゲートラインの非活性化、及び第４ゲートラインの活性化に応答してリセットされる第２サブセンシング部とを含むセンシング部と、
前記第１ゲートラインないし前記第４ゲートラインのうち、対応するディスプレイゲートラインの活性化に応答して、ディスプレイしようとするイメージデータに対応するイメージ電圧を生成するディスプレイ部と、
前記イメージ電圧または共通電圧が印加される前記第１電極と前記第２電極との電圧差によって駆動される液晶と、
を備え、前記第１サブセンシング部は、前記共通電圧が印加される前記第２電極と前記ディスプレイ部の上の測定対象物との容量変化を測定し、
前記ディスプレイゲートラインに送信される信号にしたがって前記第２電極に印加される共通電圧を制御するためのリセットトランジスタを含むことを特徴とするタッチパネル。
【請求項2】
前記第１電極は、前記イメージ電圧が印加されるピクセル電極であり、前記第２電極は、前記共通電圧が印加される共通電極であることを特徴とする、請求項１に記載のタッチパネル。
【請求項3】
前記第１電極及び前記第２電極は、いずれも前記液晶の第１側方向に形成されることを特徴とする、請求項１に記載のタッチパネル。
【請求項4】
前記タッチパネルは、前記ディスプレイ部及び前記センシング部が同じアレイに形成されるイン−セルタイプ(Ｉｎ−Ｃｅｌｌ Ｔｙｐｅ)で具現されることを特徴とする、請求項１に記載のタッチパネル。
【請求項5】
前記第１タッチ変化値は、前記タッチパネルに対する物理的なタッチの如何を表し、
前記第１サブセンシング部は、前記第１タッチ変化値に対応するフィンガーキャパシタンスの発生の如何を、前記第２電極の電圧変化を通じてセンシングすることを特徴とする、請求項１に記載のタッチパネル。
前記第１サブセンシング部は、前記第１タッチ変化値に対応するフィンガーキャパシタンスの発生の如何を、前記第２電極の電圧変化を通じてセンシングすることを特徴とする、請求項１に記載のタッチパネル。
【請求項6】
前記第１ゲートラインないし前記第４ゲートラインは、異なるゲートラインであることを特徴とする、請求項５に記載のタッチパネル。
【請求項7】
前記第１サブセンシング部は、
ゲートが前記第２電極に連結されて、前記第２電極の電圧変化に対応する前記第１センシング電流を生成する第１センシングトランジスタと、
一端が前記第１センシングトランジスタの一端と連結され、ゲートが前記第１ゲートラインに連結されて、前記第１ゲートラインが活性化する時に、前記第１センシングトランジスタの前記第１センシング電流を、前記センシングラインに供給する第１選択トランジスタと、
ゲートが前記第２ゲートラインに連結され、一端が前記第２電極に連結され、他端が前記第１ゲートラインに連結されて、前記第２ゲートラインが活性化され、前記第１ゲートラインが非活性化される時に、前記第２電極をリセットさせる第１リセットトランジスタと、を備えることを特徴とする、請求項６に記載のタッチパネル。
ゲートが前記第２電極に連結されて、前記第２電極の電圧変化に対応する前記第１センシング電流を生成する第１センシングトランジスタと、
一端が前記第１センシングトランジスタの一端と連結され、ゲートが前記第１ゲートラインに連結されて、前記第１ゲートラインが活性化する時に、前記第１センシングトランジスタの前記第１センシング電流を、前記センシングラインに供給する第１選択トランジスタと、
ゲートが前記第２ゲートラインに連結され、一端が前記第２電極に連結され、他端が前記第１ゲートラインに連結されて、前記第２ゲートラインが活性化され、前記第１ゲートラインが非活性化される時に、前記第２電極をリセットさせる第１リセットトランジスタと、を備えることを特徴とする、請求項６に記載のタッチパネル。
【請求項8】
前記第１センシングトランジスタの前記第１センシング電流は、前記フィンガーキャパシタンスと、前記第１電極および前記第１ゲートラインの間のカップリングキャパシタンスとの比(Ｒａｔｅ)に対応する電流量を有することを特徴とする請求項７に記載のタッチパネル。
【請求項9】
前記第２タッチ変化値は、前記タッチパネルに入射される光のタッチに対応する受光素子の電流の変化を表し、
前記第２サブセンシング部は、
一端が前記第３ゲートラインと連結され、ゲートが前記第４ゲートラインに連結され、
前記光の入射の如何を前記第２センシング電流にセンシンする第２センシングトランジスタと、
一端が前記センシングラインに連結され、他端が前記第２センシングトランジスタの他端と連結され、ゲートに連結される前記第３ゲートラインの活性化に応答して、前記第２センシング電流を前記センシングラインに出力する第２選択トランジスタと、
を備えることを特徴とする、請求項６に記載のタッチパネル。
前記第２サブセンシング部は、
一端が前記第３ゲートラインと連結され、ゲートが前記第４ゲートラインに連結され、
前記光の入射の如何を前記第２センシング電流にセンシンする第２センシングトランジスタと、
一端が前記センシングラインに連結され、他端が前記第２センシングトランジスタの他端と連結され、ゲートに連結される前記第３ゲートラインの活性化に応答して、前記第２センシング電流を前記センシングラインに出力する第２選択トランジスタと、
を備えることを特徴とする、請求項６に記載のタッチパネル。
【請求項10】
前記第２センシングトランジスタは、酸化物半導体トランジスタであることを特徴とする、請求項９に記載のタッチパネル。
【請求項11】
前記第１タッチ変化値は、物理的なタッチによる前記タッチパネルの両電極間の距離の変化に対応するセルキャパシタンスの変化の如何を表す値であり、
前記第２タッチ変化値は、前記タッチパネルに入射される光のタッチに対応する受光素子の電流の変化を表すことを特徴とする、請求項１に記載のタッチパネル。
前記第２タッチ変化値は、前記タッチパネルに入射される光のタッチに対応する受光素子の電流の変化を表すことを特徴とする、請求項１に記載のタッチパネル。
【請求項12】
前記第１サブセンシング部は、
一端が電源電圧と連結され、ゲートが前記セルキャパシタンスに対応する電圧を有する第１ノードに連結され、前記セルキャパシタンスの変化の如何を前記第１センシング電流で生成する第１センシングトランジスタと、
一端が前記センシングラインに連結され、他端が前記第１センシングトランジスタの他端と連結され、ゲートに連結される前記第１ゲートラインの活性化に応答して、前記第１センシング電流を前記センシングラインに出力する第１選択トランジスタと、
一端が前記第１センシングトランジスタのゲートに連結され、他端が前記第１ゲートラインに連結され、ゲートが前記第２ゲートラインに連結されて、前記第１ノードの電圧をリセットさせる第１リセットトランジスタと、
を備えることを特徴とする、請求項１１に記載のタッチパネル。
一端が電源電圧と連結され、ゲートが前記セルキャパシタンスに対応する電圧を有する第１ノードに連結され、前記セルキャパシタンスの変化の如何を前記第１センシング電流で生成する第１センシングトランジスタと、
一端が前記センシングラインに連結され、他端が前記第１センシングトランジスタの他端と連結され、ゲートに連結される前記第１ゲートラインの活性化に応答して、前記第１センシング電流を前記センシングラインに出力する第１選択トランジスタと、
一端が前記第１センシングトランジスタのゲートに連結され、他端が前記第１ゲートラインに連結され、ゲートが前記第２ゲートラインに連結されて、前記第１ノードの電圧をリセットさせる第１リセットトランジスタと、
を備えることを特徴とする、請求項１１に記載のタッチパネル。
【請求項13】
前記第２サブセンシング部は、
一端が電源電圧と連結され、ゲートが前記第４ゲートラインに連結され、前記光の入射の如何を前記第２センシング電流として生成する第２センシングトランジスタと、
一端が前記センシングラインに連結され、他端が前記第２センシングトランジスタの他端と連結され、ゲートに連結される前記第２ゲートラインの活性化に応答して、前記第２センシング電流を前記センシングラインに出力する第２選択トランジスタと、
を備えることを特徴とする、請求項１１に記載のタッチパネル。
一端が電源電圧と連結され、ゲートが前記第４ゲートラインに連結され、前記光の入射の如何を前記第２センシング電流として生成する第２センシングトランジスタと、
一端が前記センシングラインに連結され、他端が前記第２センシングトランジスタの他端と連結され、ゲートに連結される前記第２ゲートラインの活性化に応答して、前記第２センシング電流を前記センシングラインに出力する第２選択トランジスタと、
を備えることを特徴とする、請求項１１に記載のタッチパネル。
【請求項14】
ゲートドライバをさらに備え、
前記第２ゲートライン及び前記第４ゲートラインは、同一であり、
前記第１サブセンシング部及び前記第２サブセンシング部が、順次にセンシングを行った後、前記ゲートドライバは、前記第２ゲートライン及び前記第４ゲートラインに電圧を印加して、前記第１サブセンシング部及び前記第２サブセンシング部を同時にリセットすることを特徴とする、請求項１１に記載のタッチパネル。
前記第２ゲートライン及び前記第４ゲートラインは、同一であり、
前記第１サブセンシング部及び前記第２サブセンシング部が、順次にセンシングを行った後、前記ゲートドライバは、前記第２ゲートライン及び前記第４ゲートラインに電圧を印加して、前記第１サブセンシング部及び前記第２サブセンシング部を同時にリセットすることを特徴とする、請求項１１に記載のタッチパネル。
【請求項15】
ゲートドライバをさらに備え、
前記第２ゲートラインは前記第３ゲートラインであり、前記ゲートドライバは前記第３ゲートラインが活性化された後に、前記第４ゲートラインを活性化することを特徴とする、請求項１１に記載のタッチパネル。
前記第２ゲートラインは前記第３ゲートラインであり、前記ゲートドライバは前記第３ゲートラインが活性化された後に、前記第４ゲートラインを活性化することを特徴とする、請求項１１に記載のタッチパネル。
【請求項16】
前記第１サブセンシング部がセンシングを行った後、前記ゲートドライバは、前記第２サブセンシング部を活性化すると同時に、前記第１サブセンシング部をリセットすることを特徴とする、請求項１５に記載のタッチパネル。
【請求項17】
センシング部及びディスプレイ部が同じアレイに形成されるイン−セルタイプで具現され、第１電極と第２電極との電圧差によって液晶を駆動するタッチパネルにおいて、前記センシング部は、
第１センサーゲートラインの活性化に応答して、前記タッチパネルに対する物理的なタッチに対応する第１センシング電流をセンシングラインに出力し、前記第１センサーゲートラインの非活性化、及び第１ディスプレイゲートラインの活性化に応答してリセットされる第１サブセンシング部と、
第２センサーゲートラインの活性化に応答して、前記タッチパネルに対する光タッチに対応する第２センシング電流を前記センシングラインに出力し、前記第２センサーゲートラインの非活性化、及び第２ディスプレイゲートラインの活性化に応答してリセットされる第２サブセンシング部と、を備え、
前記ディスプレイ部は、
前記第１ディスプレイゲートラインまたは前記第２ディスプレイゲートラインにおいて、ディスプレイしようとするイメージデータに対応するイメージ電圧を、前記第１電極に印加し、前記第１サブセンシング部は、共通電圧が印加される前記第２電極と前記ディスプレイ部の上の測定対象物との容量変化を測定し、
ディスプレイゲートラインに送信される信号にしたがって前記第２電極に印加される共通電圧を制御するためのリセットトランジスタを含むことを特徴とする、タッチパネル。
第１センサーゲートラインの活性化に応答して、前記タッチパネルに対する物理的なタッチに対応する第１センシング電流をセンシングラインに出力し、前記第１センサーゲートラインの非活性化、及び第１ディスプレイゲートラインの活性化に応答してリセットされる第１サブセンシング部と、
第２センサーゲートラインの活性化に応答して、前記タッチパネルに対する光タッチに対応する第２センシング電流を前記センシングラインに出力し、前記第２センサーゲートラインの非活性化、及び第２ディスプレイゲートラインの活性化に応答してリセットされる第２サブセンシング部と、を備え、
前記ディスプレイ部は、
前記第１ディスプレイゲートラインまたは前記第２ディスプレイゲートラインにおいて、ディスプレイしようとするイメージデータに対応するイメージ電圧を、前記第１電極に印加し、前記第１サブセンシング部は、共通電圧が印加される前記第２電極と前記ディスプレイ部の上の測定対象物との容量変化を測定し、
ディスプレイゲートラインに送信される信号にしたがって前記第２電極に印加される共通電圧を制御するためのリセットトランジスタを含むことを特徴とする、タッチパネル。
【請求項18】
前記第１サブセンシング部は、前記タッチパネルに対する物理的なタッチに対応するフィンガーキャパシタンスの発生の如何を、共通電極の電圧変化を通じてセンシングすることを特徴とする、請求項１７に記載のタッチパネル。
【請求項19】
前記第１サブセンシング部は、
ゲートが共通電極に連結され、前記共通電極の電圧変化に対応する前記第１センシング電流を生成する第１センシングトランジスタと、
一端が前記第１センシングトランジスタの一端と連結され、ゲートが前記第１センサーゲートラインに連結され、前記第１センサーゲートラインが活性化される時に、前記第１センシングトランジスタの前記第１センシング電流を、前記センシングラインに供給する第１選択トランジスタと、
ゲートが前記第１ディスプレイゲートラインに連結され、一端が前記共通電極に連結され、他端が前記第１センサーゲートラインに連結され、前記第１ディスプレイゲートラインが活性化され、前記第１センサーゲートラインが非活性化される時に、前記共通電極をリセットさせる第１リセットトランジスタと、を備えることを特徴とする、請求項１７に記載のタッチパネル。
ゲートが共通電極に連結され、前記共通電極の電圧変化に対応する前記第１センシング電流を生成する第１センシングトランジスタと、
一端が前記第１センシングトランジスタの一端と連結され、ゲートが前記第１センサーゲートラインに連結され、前記第１センサーゲートラインが活性化される時に、前記第１センシングトランジスタの前記第１センシング電流を、前記センシングラインに供給する第１選択トランジスタと、
ゲートが前記第１ディスプレイゲートラインに連結され、一端が前記共通電極に連結され、他端が前記第１センサーゲートラインに連結され、前記第１ディスプレイゲートラインが活性化され、前記第１センサーゲートラインが非活性化される時に、前記共通電極をリセットさせる第１リセットトランジスタと、を備えることを特徴とする、請求項１７に記載のタッチパネル。
【請求項20】
第１ゲートラインの活性化に応答して、第１タッチ変化値に対応する第１センシング電流をセンシングラインに出力し、前記第１ゲートラインの非活性化、及び第２ゲートラインの活性化に応答してリセットされる第１サブセンシング部、第３ゲートラインの活性化に応答して、前記第１タッチ変化値と異なる類型の第２タッチ変化値に対応する第２センシング電流を前記センシングラインに出力し、前記第３ゲートラインの非活性化、及び第４ゲートラインの活性化に応答してリセットされる第２サブセンシング部を備えるセンシング部と、
前記第１ゲートラインないし前記第４ゲートラインのうち対応するディスプレイゲートラインの活性化に応答して、ディスプレイしようとするイメージデータに対応するイメージ電圧を生成するディスプレイ部と、を備え、
前記イメージ電圧または共通電圧が印加される第１電極と第２電極との電圧差によって液晶を駆動するタッチパネルと、
前記タッチパネルの前記第１ないし第４ゲートラインにゲート電圧を印加するゲートドライバと、
第１センシング値または第２センシング値を受信して、前記第１センシング電流及び前記第２センシング電流のうち少なくとも一つを対応する信号として出力する信号出力部と、を備え、前記第１サブセンシング部は、前記共通電圧が印加される前記第２電極と前記ディスプレイ部の上の測定対象物との容量変化を測定し、
前記ディスプレイゲートラインに送信される信号にしたがって前記第２電極に印加される共通電圧を制御するためのリセットトランジスタを含むことを特徴とする、タッチスクリーン装置。
前記第１ゲートラインないし前記第４ゲートラインのうち対応するディスプレイゲートラインの活性化に応答して、ディスプレイしようとするイメージデータに対応するイメージ電圧を生成するディスプレイ部と、を備え、
前記イメージ電圧または共通電圧が印加される第１電極と第２電極との電圧差によって液晶を駆動するタッチパネルと、
前記タッチパネルの前記第１ないし第４ゲートラインにゲート電圧を印加するゲートドライバと、
第１センシング値または第２センシング値を受信して、前記第１センシング電流及び前記第２センシング電流のうち少なくとも一つを対応する信号として出力する信号出力部と、を備え、前記第１サブセンシング部は、前記共通電圧が印加される前記第２電極と前記ディスプレイ部の上の測定対象物との容量変化を測定し、
前記ディスプレイゲートラインに送信される信号にしたがって前記第２電極に印加される共通電圧を制御するためのリセットトランジスタを含むことを特徴とする、タッチスクリーン装置。
【請求項21】
イメージ電圧が印加される第１電極と、共通電圧が印加される第２電極との電圧差によって液晶を駆動し、ディスプレイピクセルアレイ及びセンシング回路を同じレイヤに備えるイン−セルタイプのタッチパネルにおいて、
前記センシング回路は、
前記タッチパネルに対して発生した第１タッチ変化値をセンシングする第１サブセンシング部、及び前記第１タッチ変化値と異なる類型の第２タッチ変化値をセンシングする第２サブセンシング部を備え、前記第１サブセンシング部は、共通電圧が印加される前記第２電極とディスプレイ部の上の測定対象物との容量変化を測定し、
ディスプレイゲートラインに送信される信号にしたがって前記第２電極に印加される共通電圧を制御するためのリセットトランジスタを含むことを特徴とする、タッチパネル。
前記センシング回路は、
前記タッチパネルに対して発生した第１タッチ変化値をセンシングする第１サブセンシング部、及び前記第１タッチ変化値と異なる類型の第２タッチ変化値をセンシングする第２サブセンシング部を備え、前記第１サブセンシング部は、共通電圧が印加される前記第２電極とディスプレイ部の上の測定対象物との容量変化を測定し、
ディスプレイゲートラインに送信される信号にしたがって前記第２電極に印加される共通電圧を制御するためのリセットトランジスタを含むことを特徴とする、タッチパネル。
【請求項22】
前記第１タッチ変化値は前記タッチパネルに対する物理的なタッチの如何を表し、前記第１サブセンシング部は、前記第１タッチ変化値に対応するフィンガーキャパシタンスの発生の如何を、前記共通電圧が印加される第２電極の電圧変化を通じてセンシングすることを特徴とする、請求項２１に記載のタッチパネル。
【請求項23】
前記第２タッチ変化値は、前記タッチパネルに入射される光のタッチに対応する受光素子の電流の変化を表すことを特徴とする、請求項２１に記載のタッチパネル。
【請求項24】
タッチパネルの動作方法において、
第１ゲートラインに第１ゲート電圧を受信するステップと、
第２ゲートラインに第２ゲート電圧を受信するステップと、
前記第１ゲート電圧の受信、及び前記第２ゲート電圧の受信に基づいて、第１類型のタッチの発生の如何に対する判断を行うステップと、
第３ゲートラインに第３ゲート電圧を受信するステップと、
第４ゲートラインに第４ゲート電圧を受信するステップと、
前記第３ゲート電圧の受信及び前記第４ゲート電圧の受信に基づいて、前記第１類型と異なる第２類型のタッチの発生の如何に対する判断を行うステップと、を含み、イメージ電圧が印加される第１電極と、共通電圧が印加される第２電極との電圧差によって液晶を駆動し、前記第１類型の第１サブセンシング部は、共通電圧が印加される前記第２電極とディスプレイ部の上の測定対象物との容量変化を測定し、
ディスプレイゲートラインに送信される信号にしたがって、前記第２電極に印加される共通電圧を制御するためのリセットトランジスタを含むことを特徴とする、タッチパネルの動作方法。
第１ゲートラインに第１ゲート電圧を受信するステップと、
第２ゲートラインに第２ゲート電圧を受信するステップと、
前記第１ゲート電圧の受信、及び前記第２ゲート電圧の受信に基づいて、第１類型のタッチの発生の如何に対する判断を行うステップと、
第３ゲートラインに第３ゲート電圧を受信するステップと、
第４ゲートラインに第４ゲート電圧を受信するステップと、
前記第３ゲート電圧の受信及び前記第４ゲート電圧の受信に基づいて、前記第１類型と異なる第２類型のタッチの発生の如何に対する判断を行うステップと、を含み、イメージ電圧が印加される第１電極と、共通電圧が印加される第２電極との電圧差によって液晶を駆動し、前記第１類型の第１サブセンシング部は、共通電圧が印加される前記第２電極とディスプレイ部の上の測定対象物との容量変化を測定し、
ディスプレイゲートラインに送信される信号にしたがって、前記第２電極に印加される共通電圧を制御するためのリセットトランジスタを含むことを特徴とする、タッチパネルの動作方法。
【請求項25】
前記第１類型は物理的なタッチであることを特徴とする、請求項２４に記載のタッチパネルの動作方法。
【請求項26】
前記第２類型は前記タッチパネルへの光の入射であることを特徴とする、請求項２５に記載のタッチパネルの動作方法。
【請求項27】
前記第１類型のタッチの発生の如何に対する判断を行うステップは、前記第１類型のタッチに対応する第１センシング電流を生成するステップを含むことを特徴とする、請求項２４に記載のタッチパネルの動作方法。
【請求項28】
前記第２類型のタッチの発生の如何に対する判断を行うステップは、前記第２類型のタッチに対応する第２センシング電流を生成するステップを含むことを特徴とする、請求項２４に記載のタッチパネルの動作方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ハイブリッドタッチパネル、ハイブリッドタッチスクリーン装置及びその駆動方法に関し、特に、ハイブリッドタッチセンシングに適応的な構造を有するハイブリッドタッチスクリーン装置及びそれに適応的な駆動方法に関する。
【背景技術】
【0002】
多様な方式、例えば、圧力式抵抗膜方式、接触式静電容量方式、表面超音波伝導(Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ：ＳＡＷ)方式、及び圧電方式のような多様な方式で駆動されるタッチパネルが開発されて使われている。さらに、遠距離でも動作可能な光センシング(Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｅｎｓｉｎｇ)方式を適用したタッチパネルも開発されて使われている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
本発明が解決しようとする課題は、ハイブリッドタッチセンシングに適応的な構造を有するハイブリッドタッチパネル、ハイブリッドタッチスクリーン装置及びそれに適応的な駆動方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0004】
上記課題を達成するために、一側面によれば、タッチパネルは、第１ゲートラインの活性化に応答して、第１タッチ変化値に対応するセンシング電流をセンシングラインに出力し、上記第１ゲートラインの非活性化、及び第２ゲートラインの活性化に応答してリセットされる第１サブセンシング部、第３ゲートラインの活性化に応答して、上記第１タッチ変化値と異なる類型の第２タッチ変化値に対応するセンシング電流を上記センシングラインに出力し、上記第３ゲートラインの非活性化、及び第４ゲートラインの活性化に応答してリセットされる第２サブセンシング部を備えるセンシング部と、上記第１ゲートラインないし上記第４ゲートラインのうち対応するゲートラインの活性化に応答して、イメージ電圧または共通電圧が印加される第１電極と第２電極との電圧差によって液晶を駆動するディスプレイ部と、を備える。
【0005】
他の側面によれば、タッチスクリーン装置は、第１ゲートラインの活性化に応答して、第１タッチ変化値に対応するセンシング電流をセンシングラインに出力し、上記第１ゲートラインの非活性化、及び第２ゲートラインの活性化に応答してリセットされる第１サブセンシング部、第３ゲートラインの活性化に応答して、上記第１タッチ変化値と異なる類型の第２タッチ変化値に対応するセンシング電流を、上記センシングラインに出力し、上記第３ゲートラインの非活性化、及び第４ゲートラインの活性化に応答してリセットされる第２サブセンシング部を備えるセンシング部と、上記第１ゲートラインないし上記第４ゲートラインのうち対応するゲートラインの活性化に応答して、イメージ電圧または共通電圧が印加される第１電極と第２電極との電圧差によって液晶を駆動するディスプレイ部と、を備えるタッチパネルと、上記タッチパネルの上記第１ないし第４ゲートラインにゲート電圧を印加するゲートドライバと、上記第１センシング値または上記第２センシング値を受信して対応する信号として出力する信号出力部と、を備える。
【発明の効果】
【0006】
本発明によれば、光センシング及びキャパシタンスセンシング方式を同時に使用できるので、効率的に遠距離及び近距離のタッチセンシングが行われる。
【0007】
さらに、異なる方式のセンシングが可能なセンシング部を簡単な回路で具現することによって、異種のセンシング方式を適用しつつも、イン−セル(Ｉｎ−Ｃｅｌｌ)タッチスクリーンへの具現が可能である。
【0008】
また、酸化物光センサートランジスタを利用して、光センシングを行うことによって、寄生キャパシタンスによる大面積化の制限及びセンシング時間の遅延の防止がさらに効率的となる。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、添付した図面を参照して、望ましい実施形態を説明する。各図面に示された同じ参照符号は、同じ部材を表す。
【0011】
図１は、タッチパネル（ＴＰ：Ｔｏｕｃｈ Ｐａｎｅｌ）の一実施形態を示す図である。図１を参照すれば、タッチパネルＴＰは、センシング部ＳＥＮＵ及びディスプレイ部ＤＰＵを備える。センシング部ＳＥＮＵは、第１サブセンシング部ＳＥＮＵ１及び第２サブセンシング部ＳＥＮＵ２を備える。第１サブセンシング部ＳＥＮＵ１は、第１ゲートラインＧＬＩＮ１の活性化に応答して、第１タッチ変化値ＴＶＡＬ１に対応するセンシング電流ＩｓｅｎをセンシングラインＳＬＩＮに出力する。そして、第１サブセンシング部ＳＥＮＵ１は、第１ゲートラインＧＬＩＮ１の非活性化及び第２ゲートラインＧＬＩＮ２の活性化に応答してリセットされる。第２サブセンシング部ＳＥＮＵ２は、第３ゲートラインＧＬＩＮ３の活性化に応答して、第２タッチ変化値ＴＶＡＬ２に対応するセンシング電流ＩｓｅｎをセンシングラインＳＬＩＮに出力する。そして、第２サブセンシング部ＳＥＮＵ２は、第３ゲートラインＧＬＩＮ３の非活性化及び第４ゲートラインＧＬＩＮ４の活性化に応答してリセットされる。
【0012】
図１の第１ゲートラインＧＬＩＮ１及び第３ゲートラインＧＬＩＮ３は、センシング動作時に活性化されるセンサーゲートラインであり、第２ゲートラインＧＬＩＮ２及び第４ゲートラインＧＬＩＮ４は、ディスプレイ動作時に活性化されるディスプレイゲートラインである。言い換えれば、タッチパネルＴＰで、ディスプレイゲートラインは、センシング部ＳＥＮＵのリセットに使われる。
【0013】
第２タッチ変化値ＴＶＡＬ２は、第１タッチ変化値ＴＶＡＬ１と類型が異なる。例えば、第１タッチ変化値ＴＶＡＬ１は、タッチパネルＴＰに対する物理的なタッチの発生如何を表し、第２タッチ変化値ＴＶＡＬ２は、タッチパネルＴＰに対する光タッチの発生如何を表す。これについての詳細な説明は、後述する。以下では、特別な説明がない限り、第１サブセンシング部ＳＥＮＵ１が物理的タッチをセンシングし、第２サブセンシング部ＳＥＮＵ２が光タッチをセンシングすることを前提とする。
【0014】
次いで、図１を参照すれば、ディスプレイ部ＤＰＵは、第１ゲートラインＧＬＩＮ１ないし第４ゲートラインＧＬＩＮ４のうち対応するゲートラインの活性化に応答して、表示しようとするイメージデータＩＤＴＡに対応するイメージ電圧Ｖｉｍｇを生成する。第１ゲートラインＧＬＩＮ１ないし第４ゲートラインＧＬＩＮ４は、異なるゲートラインや、第１ゲートラインＧＬＩＮ１ないし第４ゲートラインＧＬＩＮ４のうち一部は、同じゲートラインである。第１ゲートラインＧＬＩＮ１ないし第４ゲートラインＧＬＩＮ４は、相互に隣接して位置するか、または離隔して位置し、それぞれ複数個備えられてもよい。これについての具体的な例は、後述する。ゲートドライバ１００は、第１ゲートＧＬＩＮ１ないし第４ゲートＧＬＩＮ４を通じて、信号を生成する。
【0015】
図２Ａ及び図２Ｂは、図１のタッチパネルのタイプを説明する図である。図１及び図２Ａを参照すれば、タッチパネルＴＰは、偏光板ＰＬ１、ＰＬ２の間のガラスＧＬ１、ＧＬ２の間に、図１のディスプレイ部(セル)と、タッチをセンシング(タッチ動作)するセンシング部ＳＥＮＵとが同じレイヤＣＬに備えられる。このように、ディスプレイのためのピクセルと、センシングのための回路とが同じレイヤ(アレイ)に備えられるタイプをイン−セルタイプ(Ｉｎ−Ｃｅｌｌ Ｔｙｐｅ)という。図２Ａのようなイン−セルタイプで具現されるタッチパネルＴＰは、図２Ｂのように、タッチパッド(センシング部ＳＥＮＵ)がディスプレイピクセル(ディスプレイ部ＤＰＵ)と別途に備えられる場合より、生産コストを減らし、工程も単純化でき、パネルの厚さも減らせる。また、タッチパネルＴＰは、広い視野角を確保するＰＬＳ(Ｐｌａｎｅ Ｌｉｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ)方式で駆動されるが、これに限定されるものではない。タッチパネルＴＰは、ＩＰＳ(Ｉｎ Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ)のようなパネルでも具現される。
【0016】
図２Ｂは、タッチ動作(Ｔｏｕｃｈ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ)を行うタッチパッドＴＬが、上部偏光板ＰＬ１と上部ガラスＧＬ１との間に備えられる例を示す。図２Ｂのようなタイプのパネルをオン−セルタイプ(Ｏｎ−Ｃｅｌｌ Ｔｙｐｅ)という。
【0017】
タッチパネルが、イン−セルタイプのように、ディスプレイ部とセンシング部とを同じレイヤに含む場合、センシング部による開口率の低下の問題が引き起こされる。このような開口率の低下を最小化するために、次の図３Ａ及び図３Ｂのように、第１電極及び第２電極を配置する。図３Ａ及び図３Ｂは、図１のタッチパネルで、第１電極及び第２電極の位置についての例を示す図である。
【0018】
図１及び図３Ａを参照すれば、タッチパネルＴＰの第１電極ＥＬＴ１及び第２電極ＥＬＴ２は、いずれも、液晶ＬＣの第１側方向に形成される。第１電極ＥＬＴ１は、ピクセル電極であり、第２電極ＥＬＴ２は、共通電極である。
【0019】
後述するように、ディスプレイ部ＤＰＵに含まれる各ピクセルは、ディスプレイゲートラインＤＧＬの活性化に応答してターンオンされて、第１電極ＥＬＴ１にイメージ電圧Ｖｉｍｇを印加するトランジスタを備える。イメージ電圧Ｖｉｍｇは、表示するために、トランジスタの一端が連結されるソースラインに印加されるイメージデータＩＤＴＡに対応する電圧である。第２電極ＥＬＴ２には、共通電圧(または、基準電圧)が印加される。第１電極ＥＬＴ１と第２電極ＥＬＴ２との電圧差によって、液晶ＬＣのねじれの程度が変わり、液晶のねじれの差によって、バックライトの透過程度が変わって、イメージデータＩＤＴＡが表示される。
【0020】
タッチパネルＴＰは、図３Ｂに示したように、第２電極ＥＬＴ２をタッチの如何に対するセンシング電極ＳＥＬＴとして使用する。第２電極ＥＬＴ２をタッチの如何に対するセンシング電極ＳＥＬＴへの使用に関する詳細な事項は、後述する。図３の第１電極ＥＬＴ１及び第２電極ＥＬＴ２は、いずれも液晶の第１側方向に形成される一方、図３に対比して、第１電極及び第２電極が形成されるタッチパネルの例を示す図４Ａの第１電極ＥＬＴ１及び第２電極ＥＬＴ２は、液晶ＬＣの第１側及び第２側に別途に備えられる。この場合、図４Ｂのように、第１電極ＥＬＴ１及び第２電極ＥＬＴ２とセンシング電極ＳＥＬＴとの干渉効果によって、センシング電極ＳＥＬＴの面積を増大させることによって、開口率が低下する。
【0021】
タッチパネルＴＰは、図３Ａ、Ｂのような構造で、第１電極ＥＬＴ１及び第２電極ＥＬＴ２を備えることによって、開口率の低下を防止する。以下では、図３Ａ及び図３Ｂのような構造で、第１電極ＥＬＴ１及び第２電極ＥＬＴ２を備え、第２電極ＥＬＴ２を、タッチ如何に対するセンシング電極ＳＥＬＴとして使用するタッチパネルでのセンシングを行うセンシング部の構造及び動作について説明する。
【0022】
図５は、図１の一例によるタッチパネルの一部を示す図である。図１及び図５を参照すれば、本発明の実施形態による第１サブセンシング部ＳＥＮＵ１は、センサーゲートラインＳＧＬの活性化に応答して、タッチパネルＴＰに対する物理的なタッチによるフィンガーキャパシタンスＣｆｉｇの発生如何を、第２電極ＥＬＴ２の電圧変化Ｖｖａｒを通じてセンシングする。前述したように、第２電極ＥＬＴ２は、共通電極である。
【0023】
ディスプレイ部ＤＰＵは、ディスプレイゲートラインＤＧＬの活性化に応答して、イメージ電圧Ｖｉｍｇを第１電極ＥＬＴ１に印加する。第１電極ＥＬＴ１と第２電極ＥＬＴ２との電圧差Ｖｄｉｆｆに対応して、液晶が駆動される。第１電極ＥＬＴ１と第２電極ＥＬＴ２との電圧差Ｖｄｉｆｆに対応する電荷が、後述するディスプレイ部ＤＰＵの保存キャパシタにチャージ(Ｃｈａｒｇｅ)される。図５のディスプレイゲートラインＤＧＬは、図１の第２ゲートラインＧＬＩＮ２または第４ゲートラインＧＬＩＮ４である。
【0024】
第１サブセンシング部ＳＥＮＵ１は、前述したように、センサーゲートラインＳＧＬの活性化に応答して、タッチパネルＴＰに対する物理的なタッチによるフィンガーキャパシタンスＣｆｉｇの発生如何を、第２電極ＥＬＴ２の電圧変化Ｖｖａｒを通じてセンシングする。フィンガーキャパシタンスＣｆｉｇは、物理的なタッチによって導電体である指と第２電極ＥＬＴ２との電圧差によって形成される寄生キャパシタンスである。
【0025】
図５のセンサーゲートラインＳＧＬは、図１の第１ゲートラインＧＬＩＮ１である。図４のタッチパネルＴＰは、図１と同様に、第２サブセンシング部ＳＥＮＵ２を含む。したがって、図５のセンシング部ＳＥＮＵは、物理的なタッチの発生如何と共に、他のタッチ(例えば、光タッチ)に対するセンシング動作も行う。但し、図５では、説明の便宜のために、物理的なタッチに対するセンシングを行う第１サブセンシング部ＳＥＮＵ１のみを示した。
【0026】
第１サブセンシング部ＳＥＮＵ１によってセンシングされた値は、センシングラインＳＬＩＮにセンシング電流Ｉｓｅｎとして出力される。以下では、図５の第１サブセンシング部ＳＥＮＵ１の構造及び動作について、さらに詳細に説明する。
【0027】
図６は、図５の第１サブセンシング部の例を等価回路で示す図である。図５及び図６を参照すれば、本発明の実施形態による第１サブセンシング部ＳＥＮＵは、第１センシングトランジスタＳＥＮＴ１、第１選択トランジスタＳＥＬＴ１及び第１リセットトランジスタＲＥＳＴ１を含む。第１センシングトランジスタＳＥＮＴ１は、ゲートが第２電極ＥＬＴ２に連結され、一端が第１選択トランジスタＳＥＬＴ１の一端と連結される。第１選択トランジスタＳＥＬＴ１は、ゲートがゲートラインＧＬＩＮｎに連結され、一端がセンシングトランジスタＳＥＮＴの一端と連結され、他端がセンシングラインＳＬＩＮに連結される。第１リセットトランジスタＲＥＳＴ１は、ゲートがゲートラインＧＬＩＮｎ＋１に連結され、一端が第２電極ＥＬＴ２に連結され、他端がゲートラインＧＬＩＮｎに連結される。
【0028】
前述したように、第２電極ＥＬＴ２は、共通電極である。そして、ゲートラインＧＬＩＮｎは、図５のセンサーゲートラインＳＧＬであり、ゲートラインＧＬＩＮｎ＋１は、図５のディスプレイゲートラインＤＧＬである。したがって、第１選択トランジスタＳＥＬＴ１は、センサーゲートラインＳＧＬの活性化に応じてゲーティングされ、第１センシングトランジスタＳＥＮＴ１によって生成された第２電極ＥＬＴ２の電圧変化Ｖｖａｒに対応するセンシング電流ＩｓｅｎをセンシングラインＳＬＩＮに供給する。
【0029】
第２電極ＥＬＴ２の電圧変化Ｖｖａｒは、フィンガーキャパシタンスＣｆｉｇと、第２電極ＥＬＴ２とセンサーゲートラインＳＧＬとのカップリングキャパシタンスＣｃａｐとの比に対応する。例えば、フィンガーキャパシタンスＣｆｉｇが形成されていない場合、すなわち、タッチが発生しない場合、第２電極ＥＬＴ２は、センサーゲートラインＳＧＬに印加された電圧を有する。しかし、フィンガーキャパシタンスＣｆｉｇが形成される場合、例えば、フィンガーキャパシタンスＣｆｉｇとカップリングキャパシタンスＣｃａｐとが同一であれば、第２電極ＥＬＴ２は、センサーゲートラインＳＧＬに印加された電圧の１/２に当たる電圧レベルを有する。第１センシングトランジスタＳＥＮＴ１は、ターンオン時に、センシング電流Ｉｓｅｎを、フィンガーキャパシタンスＣｆｉｇとカップリングキャパシタンスＣｃａｐとの比に対応する電流量に生成する。
【0030】
このように、センサーゲートラインＳＧＬの活性化に応答してタッチに対するセンシング動作が行われた後、センサーゲートラインＳＧＬの非活性化及びディスプレイゲートラインＤＧＬの活性化に応答して、第２電極ＥＬＴ２がリセットされる。例えば、第１リセットトランジスタＲＥＳＴ１は、第２電極ＥＬＴ２を共通電圧としてリセットさせる。
【0031】
次いで、図５及び図６を参照すれば、第１センシングトランジスタＳＥＮＴ１の他端は、第１リセットトランジスタＲＥＳＴ１の他端と共に、センサーゲートラインＳＧＬに連結される。このように、第１センシングトランジスタＳＥＮＴ１の他端を他のトランジスタと共有させることによって、フィンガーキャパシタンスＣｆｉｇの変化によって発生する寄生キャパシタンスを減らせる。
【0032】
図７は、図６のセンシング部の断面の例を示す図である。図６及び図７を参照すれば、ガラスの上部にそれぞれ、第１リセットトランジスタＲＥＳＴ１、第１センシングトランジスタＳＥＮＴ１及び第１選択トランジスタＳＥＬＴ１のゲートＧ１、Ｇ２、Ｇ３が形成され、各ゲートＧ１、Ｇ２、Ｇ３と絶縁体で絶縁されるアクティブ領域Ａｃｔｉｖｅが形成される。アクティブ領域Ａｃｔｉｖｅは、ソース−ドレイン電極Ｓ１、Ｄ１と導通される。第１リセットトランジスタＲＥＳＴ１の一端Ｓ１は、第２電極ＥＬＴ２と連結される。第１センシングトランジスタＳＥＮＴ１のゲートＧ２は、第２電極ＥＬＴ２と連結され、一端Ｄ２は、第１選択トランジスタＳＥＬＴ１の一端Ｓ３と連結される。図７に示されていないが、コンタクト(図示せず)を通じて、第１リセットトランジスタＲＥＳＴ１のゲートＧ１、他端Ｄ１及び第１センシングトランジスタＳＥＮＴ１の他端Ｓ１、並びに第１選択トランジスタＳＥＬＴ１のゲートＧ３及び他端Ｄ３が、図６のゲートラインＧＬＩＮｎまたはＧＬＩＮｎ＋１または、センシングラインＳＬＩＮと連結される。
【0033】
前述したように、第２電極ＥＬＴ２及びソース−ドレイン電極によって、カップリングキャパシタンスＣｃａｐが形成され、フィンガーキャパシタンスＣｆｉｇの発生如何によって、タッチの如何がセンシングされる。
【0034】
図８及び図９は、それぞれ図５のタッチパネルの構造及び動作の例を示す図である。図５、図８及び図９を参照すれば、タッチパネルＴＰの第１サブセンシング部ＳＥＮＵ１は、第２電極ＥＬＴ２を共有する二つのディスプレイ部ＤＰＵ１、ＤＰＵ２ごとに備えられる。図８では、各ディスプレイ部ＤＰＵ１、ＤＰＵ２の一部のディスプレイピクセルＤＰＩＸだけを示したが、追加のディスプレイピクセルも各ディスプレイ部ＤＰＵ１、ＤＰＵ２に含まれる。
【0035】
ディスプレイ部ＤＰＵは、前述したように、ディスプレイゲートラインＤＧＬによって活性化され、ソースラインＳＯＵＬを通じて伝送されるイメージデータＩＤＴＡに対応するイメージ電圧Ｖｉｍｇを、第１電極ＥＬＴ１に印加する。ソースラインＳＯＵＬは、三本のライン、例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂのラインを備えてもよい。図８には示されていないが、第１電極ＥＬＴ１は、ディスプレイ部ＤＰＵのスイッチングトランジスタＳＴのドレインに連結される。第１電極ＥＬＴ１と第２電極ＥＬＴ２との電圧差Ｖｄｉｆｆは、セルキャパシタンスＣＬＣを変化させ、イメージ電圧Ｖｉｍｇに対応して液晶を駆動させる。第２電極ＥＬＴ２が共通電極である場合、第２電極ＥＬＴ２に共通電圧Ｖｃｏｍが印加される。ディスプレイ部ＤＰＵの保存キャパシタＣｓｔは、イメージ電圧Ｖｉｍｇに対応してチャージされる。
【0036】
第１ディスプレイゲートラインＤＧＬ１及び第２ディスプレイゲートラインＤＧＬ２が順次に活性化され、第１ディスプレイ部ＤＰＵ１及び第２ディスプレイ部ＤＰＵ２が順次に液晶を駆動した後、第１センサーゲートラインＳＧＬ１が活性化される。第２ディスプレイゲートラインＤＧＬ２は、図１の第２ゲートラインＧＬＩＮ２である。
【0037】
センサーゲートラインＳＧＬの活性化によって、ディスプレイゲートラインＤＧＬが非活性化されるので、第１電極ＥＬＴ１がフローティング(ｆｌｏａｔｉｎｇ)される。液晶は、次のディスプレイゲートライン(第３ディスプレイゲートラインＤＧＬ３)が活性化されるまで、第２ディスプレイ部ＤＰＵ２によって駆動された状態(第２ディスプレイ部ＤＰＵ２の保存キャパシタＣｓｔの電圧)を維持する。
【0038】
第１センサーゲートラインＳＧＬ１が活性化されれば、前述したように、フィンガーキャパシタンスＣｆｉｇの発生による第２電極ＥＬＴ２の電圧変化Ｖｖａｒがセンシング電流Ｉｓｅｎにセンシングされる。図８では、第１サブセンシング部ＳＥＮＵ１の一部センシングピクセルＳＰＩＸだけを示したが、追加のセンシングピクセルも第１センシング部ＳＥＮＵ１に含まれる。
【0039】
図９で、第１サブセンシング部ＳＥＮＵ１の第１センシングトランジスタＳＥＮＴ１のゲート電圧は、フィンガーキャパシタンスＣｆｉｇが形成された場合は第１レベルＬ１を有し、フィンガーキャパシタンスＣｆｉｇが形成されていない場合は第２レベルＬ２を有する。
【0040】
第１サブセンシング部ＳＥＮＵ１の第１リセットトランジスタＲＥＳＴ１ａ及びＲＥＳＴ１ｂは、それぞれ第１サブセンシング部ＳＥＮＵ１のセンシング動作を行う前後に、第２電極ＥＬＴ２をリセットする。例えば、第１リセットトランジスタＲＥＳＴ１ａ及びＲＥＳＴ１ｂは、それぞれ第２電極ＥＬＴ２を共通電圧Ｖｃｏｍにリセットさせる。
【0041】
第１センサーゲートラインＳＧＬ１が非活性化された後、第３ディスプレイゲートラインＤＧＬ３が活性化され、前述されたディスプレイ及びセンシング動作が反復される。但し、後述するように、第２サブセンシング部ＳＥＮＵ２のセンシング動作は、第１サブセンシング部ＳＥＮＵ１のセンシング動作と異なる。図８は、図示の便宜のために、第２サブセンシング部ＳＥＮＵ２の図示を省略した。
【0042】
図８及び図９では、二つのディスプレイ部ごとに一つの第１サブセンシング部が備えられる例を示した。しかし、一つの第１サブセンシング部を共有するディスプレイ部の個数は、制限されていない。一つの第１サブセンシング部を共有するディスプレイ部の個数は、要求されるタッチ感度及びディスプレイピクセルのサイズによって変わる。例えば、ディスプレイピクセルのサイズが小さいか、または高いタッチ感度が要求される場合、一つの第１サブセンシング部を共有するディスプレイ部の個数は、図８の場合より多い。
【0043】
また、第１サブセンシング部は、二つ以上のディスプレイ部によって共有されない。図１０及び図１１に示したように、ディスプレイ部ごとに第１サブセンシング部が備えられる。ディスプレイ部ごとに第１サブセンシング部が備えられる場合も、要求されるタッチ感度及びディスプレイピクセルのサイズによって設定される。
【0044】
図８の実施形態で、第１サブセンシング部ＳＥＮＵ１がセンシング動作前に第２電極ＥＬＴ２をリセットする第１リセットトランジスタＲＥＳＴ１ａと共に、第１リセットトランジスタＲＥＳＴ１ｂをさらに備え、センシング動作後、ディスプレイゲートラインが活性化される時に、第２電極ＥＬＴ２をリセットする。但し、これに限定されるものではない。
【0045】
図１２及び図１３を参照すれば、タッチパネルの第１サブセンシング部ＳＥＮＵ１は、第１リセットトランジスタＲＥＳＴ１ａだけを備え、ディスプレイリセット部ＤＲＵを別途備える。したがって、第１サブセンシング部ＳＥＮＵ１のセンシング動作以前には、第１リセットトランジスタＲＥＳＴ１ａによって、第２電極ＥＬＴ２がリセットされ、第１サブセンシング部ＳＥＮＵ１のセンシング動作以後、ディスプレイゲートラインが活性化される時に、ディスプレイリセット部ＤＲＵがディスプレイリセット信号ＤＲＳＴに応答して、第２電極ＥＬＴ２をリセットする。ディスプレイリセット信号ＤＲＳＴは、後述する図３３のタッチスクリーン装置ＴＨＣＡに備えられる制御ロジック(図示せず)によって、ディスプレイリセット部ＤＲＵに伝送される。以上では、図１の第１サブセンシング部の例について説明した。以下では、図１の第２サブセンシング部の例について説明する。
【0046】
図１４Ａ及び図１４Ｂは、図１の第２サブセンシング部がセンシングする対象を示す図である。図１、図１４Ａ及び図１４Ｂを参照すれば、第２サブセンシング部ＳＥＮＵ２によってセンシングされるセンシング電流Ｉｓｅｎは、タッチパネルＴＰに入射される光のタッチに対応する電流の変化値である。タッチパネルＴＰに入射される光は、図１４Ａ及び図１４Ｂのライトペン(ＬＰＥＮ)から発散される光である。タッチパネルＴＰを含むタッチスクリーン装置は、ライトペンを利用して、遠距離からタッチイベントを発生させる。図１４Ａのように光タッチが発生していない状態で図１４ＢのようにタッチパネルＴＰに光が入射すると、受光素子であるフォト薄膜トランジスタ(Ｐｈｏｔｏ ＴＦＴ)に電流が発生し、第２サブセンシング部ＳＥＮＵ２がこのような電流をセンシングする。
【0047】
したがって、タッチパネルＴＰは、光センシングと共に前述した物理的なタッチに対してもセンシングし、電子黒板または大型スマートＴＶなど、レーザリモートコントロール(Ｒａｉｓｅｒ Ｒｅｍｏｔｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ)技術を適用する製品の要求に符合する。さらに、異種のタッチをセンシングする一つのパネルは、生産費を低下させて、コスト競争力の確保に寄与する。また、チャージセンシングではない電流センシングを行って、高速センシングが可能になることにより、高いフレーム周波数が要求される大型パネルの動作にセンシング方式を適用することが容易になる。以下では、タッチパネルＴＰの第２サブセンシング部ＳＥＮＵ２で実行される光センシングについて詳細に説明する。
【0048】
図１５は、図１４Ａ及び図１４Ｂのセンシング動作を行う図１の第２サブセンシング部の一例を示す図である。図１及び図１５を参照すれば、第２サブセンシング部ＳＥＮＵ２は、第２センシングトランジスタＳＥＮＴ２及び第２選択トランジスタＳＥＬＴ２を含む。第２センシングトランジスタＳＥＮＴ２は、図１４Ｂのフォトトランジスタでもあり、酸化物半導体トランジスタでも具現される。酸化物半導体トランジスタの特性は、後述する。前述した他のトランジスタＳＥＬＴ１、ＳＥＬＴ２、ＳＥＮＴ１、ＲＥＳＴ１も酸化物半導体トランジスタでもあるが、これに限定されるものではない。
【0049】
第２センシングトランジスタＳＥＮＴ２は、閾電圧より低いゲート電圧が印加された状態で、光の入射如何によるドレイン−ソース電流の変化量をセンシングする。第２センシングトランジスタＳＥＮＴ２は、一端がゲートラインＧＬＩＮｎに連結され、他端が第２選択トランジスタＳＥＬＴ２に連結され、ゲートがゲートラインＧＬＩＮｎ＋１に連結される。ゲートラインＧＬＩＮｎは、図１の第３ゲートラインＧＬＩＮ３であり、ゲートラインＧＬＩＮｎ＋１は、図１の第４ゲートラインＧＬＩＮ４である。前述したように、図１の第３ゲートラインＧＬＩＮ３は、センシング動作時に活性化されるセンサーゲートラインであり、第４ゲートラインＧＬＩＮ４は、ディスプレイ動作時に活性化されるディスプレイゲートラインである。
【0050】
第２選択トランジスタＳＥＬＴ２は、一端がセンシングラインＳＬＩＮに連結され、他端が第２センシングトランジスタＳＥＮＴ２の他端と連結され、ゲートがゲートラインＧＬＩＮｎに連結される。
【0051】
ゲートラインＧＬＩＮｎが活性化されて、第２選択トランジスタＳＥＬＴ２のゲートに閾電圧以上の電圧が印加されることにより、第２選択トランジスタＳＥＬＴ２がターンオンされる。一方、ゲートライン ＧＬＩＮｎ＋１の非活性化によって、第２センシングトランジスタＳＥＮＴ２は、ターンオフされる。タッチパネルＴＰのゲートラインは、順次に１回に一つずつ活性化されるので、ゲートラインＧＬＩＮｎが活性化された状態で、ゲートラインＧＬＩＮｎ＋１は、非活性化状態である。したがって、ゲートラインＧＬＩＮｎ＋１によってゲーティングされる第２センシングトランジスタＳＥＮＴ２は、ターンオフされる。前述したように、第２センシングトランジスタＳＥＮＴ２は、酸化物半導体トランジスタで具現されたフォトトランジスタである。
【0052】
したがって、ターンオン状態である第２選択トランジスタＳＥＬＴ２を通じて、第２センシングトランジスタＳＥＮＴ２のソース(他端)からセンシングラインＳＬＩＮに、第２センシングトランジスタＳＥＮＴ２のドレイン−ソース電流に対応するセンシング電流Ｉｓｅｎが流れる。第２センシングトランジスタＳＥＮＴ２からセンシングラインＳＬＩＮに供給されるセンシング電流Ｉｓｅｎの量は、後述する図１６に示すように、第２センシングトランジスタＳＥＮＴ２に入射される光度によって変化する。
【0053】
ゲートラインＧＬＩＮｎが非活性化され、ゲートラインＧＬＩＮｎ＋１が活性化されれば、第２選択トランジスタＳＥＬＴ２は、ターンオフされ、第２センシングトランジスタＳＥＮＴ２は、ターンオンされて、第２センシングトランジスタＳＥＮＴ２がゲートラインＧＬＩＮｎ＋１に印加される電圧でリセットされる。このようなリセット動作は、フォトトランジスタである第２センシングトランジスタＳＥＮＴ２に伝送された電荷を除去するためである。これについての詳細な事項は、次の図１６で説明する。
【0054】
図１６は、図１５の第２センシングトランジスタの特性を示す図である。図１５及び図１６を参照すれば、第２センシングトランジスタＳＥＮＴ２に時刻ｔ１で第２センシングトランジスタＳＥＮＴ２に光が入射しながら、第２センシングトランジスタＳＥＮＴ２のドレイン−ソース電流ＩＤＳが増加する。次いで、時刻ｔ２で光の入射が中断されたにも拘わらず、ドレイン−ソース電流ＩＤＳは、ほとんど減少せず、光の入射時と類似した状態を維持している。このような現象は、第２センシングトランジスタＳＥＮＴ２が、チャネル層が酸化物半導体で形成される酸化物半導体トランジスタで具現され、チャネル層の内部、またはその界面に電荷がトラップされるためである。酸化物半導体には、ＺｎＯ、ＩｎＯ、ＳｎＯ、ＩｎＺｎＯ、ＺｎＳｎＯまたはＩｎＳｎＯを含むか、または上記ＺｎＯ、ＩｎＯ、ＳｎＯ、ＩｎＺｎＯ、ＺｎＳｎＯまたはＩｎＳｎＯにＨｆ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｇａ、Ｎｂ、Ｖ、Ａｌ、及びＳｎのうち少なくとも一つの材料が追加的に混合された材料を含む。
【0055】
例えば、光と共に、負のゲート電圧が酸化物半導体トランジスタである第２センシングトランジスタＳＥＮＴ２に印加されれば、チャネル層の内部で光によって生成された正孔(Ｈｏｌｅ)が、ゲート絶縁膜とチャネル層との界面に移動してトラップされる。このようにトラップされた電荷は、十分に大きい正(＋)の電圧がゲートに印加されるまで、除去されない。したがって、一旦、電荷がトラップされた後は、光の入射が中断された後も、ドレイン−ソース電流ＩＤＳが低下しない。酸化物半導体トランジスタである第２センシングトランジスタＳＥＮＴ２にトラップされた電荷は、前述したリセット動作を通じて除去される。
【0056】
光をセンシングするタッチパネルで、光を感知する微細なサイズの光センシング素子が要求される。光センシング素子には、アモルファスシリコン薄膜トランジスタ(ａ−Ｓｉ ＴＦＴ)がある。このような酸化物半導体トランジスタを使用して光をセンシングする場合、電子移動度が高くて、光センシングに容易であり、酸化物半導体トランジスタをスイッチングするためのスイッチトランジスタ(図１５の第２選択トランジスタＳＥＬＴ２)だけがさらに要求されて、タッチパネルの設計または生産において、寄生キャパシタンスによる大面積化の制限及びセンシング時間の遅延から自由になる。
【0057】
図１７は、図１のタッチパネルの例をさらに詳細に示す図であり、図１８Ａは、図１７のタッチパネルの動作を説明する図である。図１７及び図１８Ａを参照すれば、第１サブセンシング部ＳＥＮＵ１は、図６の第１サブセンシング部ＳＥＮＵ１であり、第２サブセンシング部ＳＥＮＵ２は、図１５の第２サブセンシング部ＳＥＮＵ２である。したがって、これについての詳細な説明は、省略する。
【0058】
第１ディスプレイゲートラインＤＧＬ１及び第２ディスプレイゲートラインＤＧＬ２が順次に活性化されて、第１ディスプレイ部ＤＰＵ１及び第２ディスプレイ部ＤＰＵ２が順次に液晶を駆動した後、第１センサーゲートラインＳＧＬ１が活性化される。第１センサーゲートラインＳＧＬ１に印加される電圧が論理ローＬから論理ハイＨに遷移して活性化されることにより、第１選択トランジスタＳＥＬＴ１がターンオンされる。これにより、第１センシングトランジスタＳＥＮＴ１によってフィンガーキャパシタンスＣｆｉｇの発生による第２電極ＥＬＴ２の電圧変化Ｖｖａｒがセンシング電流Ｉｓｅｎにセンシングされる。前述したように、第１センシングトランジスタＳＥＮＴ１のゲート電圧は、フィンガーキャパシタンスＣｆｉｇが形成された場合、第１レベルＬ１を有し、フィンガーキャパシタンスＣｆｉｇが形成されていない場合、第２レベルＬ２を有する。
【0059】
第１センサーゲートラインＳＧＬ１に印加される電圧が論理ハイＨから論理ローＬに再び遷移して非活性化された後、第３ディスプレイゲートラインＤＧＬ３及び第４ディスプレイゲートラインＤＧＬ４が順次に活性化されて、ディスプレイ動作が行われる。第３ディスプレイゲートラインＤＧＬ３の活性化による第１サブセンシング部ＳＥＮＵ１のリセット動作は、前述した通りであるので、さらに詳細な説明は省略する。
【0060】
次いで、第２センサーゲートラインＳＧＬ２が活性化される。第２センサーゲートラインＳＧＬ２に印加される電圧が、論理ローＬから論理ハイＨに遷移して活性化されることにより、第２選択トランジスタＳＥＬＴ２がターンオンされる。これにより、第２センシングトランジスタＳＥＮＴ２によってセンシングされた光の変化量が、センシング電流ＩｓｅｎとしてセンシングラインＳＬＩＮに供給される。第５ディスプレイゲートラインＤＧＬ５の活性化による第２サブセンシング部ＳＥＮＵ２のリセット動作は、前述した通りであるので、さらに詳細な説明は省略する。
【0061】
図１８Ｂは、一実施形態によるタッチパネルの動作方法を示す。図１８Ｂの方法は、図１のタッチパネルＴＰ及び図１７の回路によって行われる。ステップ１８０５で、回路は、第１ゲート電圧を第１ゲートラインに受信する。１８１０ステップで、回路は、第２ゲート電圧を第２ゲートラインに受信する。ステップ１８１５で、第１ゲート電圧及び第２ゲート電圧に基づいて、回路は、第１類型のタッチの発生如何に対する判断を行う。例えば、フィンガーキャパシタンスＣｆｉｇによって発生する第２電極ＥＬＴ２での電圧変動Ｖｖａｒが、第１センシングトランジスタＳＥＮＴ１によってセンシング電流Ｉｓｅｎにセンシングされて、センシングラインＳＬＩＮに供給される。ステップ１８２０で、回路は、第３ゲート電圧を第３ゲートラインに受信する。ステップ１８２５で、回路は、第４ゲート電圧を第４ゲートラインに受信する。ステップ１８３０で、回路は、第３ゲート電圧及び第４ゲート電圧に基づいて第２類型のタッチの発生如何に対する判断を行う。第２類型は、第１類型と異なる。例えば、第２センシングトランジスタＳＥＮＴ２によってセンシングされた光の変動に対応するセンシング電流Ｉｓｅｎは、センシングラインＳＬＩＮに供給される。
【0062】
図１９は、図１７のタッチパネルの一部に対する断面図である。図１７及び図１９を参照すれば、ガラスの上部に、それぞれディスプレイ部ＤＰＵ、第１サブセンシング部ＳＥＮＵ１及び第２サブセンシング部ＳＥＮＵ２が形成される。ディスプレイ部ＤＰＵのディスプレイピクセルＤＰＩＸのスイッチングトランジスタＳＴ、第１サブセンシング部ＳＥＮＵ１の第１リセットトランジスタＲＥＳＴ１、第１センシングトランジスタＳＥＮＴ１及び第１選択トランジスタＳＥＬＴ１、及び第２サブセンシング部ＳＥＮＵ２の第２センシングトランジスタＳＥＮＴ２及び第２選択トランジスタＳＥＬＴ２のゲートＧ１〜Ｇ６が形成され、各ゲートＧ１〜Ｇ６と絶縁体で絶縁されるアクティブ領域Ａｃｔｉｖｅが形成される。アクティブ領域Ａｃｔｉｖｅは、ソース−ドレイン電極Ｓ１、Ｄ１と導通される。
【0063】
図１９は、図示の便宜のために、スイッチングトランジスタＳＴ、第２センシングトランジスタＳＥＮＴ２、及び第２選択トランジスタＳＥＬＴ２のソース及びドレインに関する図示を省略し、連結されない第１サブセンシング部ＳＥＮＵ１及び第２サブセンシング部ＳＥＮＵ２を隣接して示した。図１９に示されていないが、コンタクト(図示せず)を通じて、各ゲート、ソースまたはドレインが、図１７のゲートラインＤＧＬ１〜ＤＧＬ５、ＳＧＬ１〜ＳＧＬ２、またはセンシングラインＳＬＩＮと連結される。但し、第１リセットトランジスタＲＥＳＴ１の一端Ｓ１は、第２電極ＥＬＴ２と連結され、第１センシングトランジスタＳＥＮＴ１のゲートＧ２は、第２電極ＥＬＴ２と連結され、第１センシングトランジスタＳＥＮＴ１の一端Ｄ２は、第１選択トランジスタＳＥＬＴ１の一端Ｓ３と連結される。
【0064】
図２０は、図１のセンシング部の他の例によるタッチパネルを示す図である。図２０に示されていないが、タッチパネルＴＰ’はゲートドライバ１００を含む。図１及び図２０を参照すれば、タッチパネルＴＰは、前述したように、少なくとも一組のセンシング部を備え、異なる類型のタッチイベントをセンシングするセンシング部ＳＥＮＵを備える。センシング部ＳＥＮＵは、異なるゲートラインの活性化によって、センシング時点及びセンシング対象を異ならせる第１サブセンシング部ＳＥＮＵ１及び第２サブセンシング部ＳＥＮＵ２を備える。
【0065】
第１サブセンシング部ＳＥＮＵ１は、ゲートラインＧＬＩＮｎの活性化に応答して、第１類型のタッチ変化値をセンシングし、第１類型のタッチ変化値に対応するセンシング電流ＩｓｅｎをセンシングラインＳＬＩＮに出力し、ゲートラインＧＬＩＮｎの非活性化、及びゲートラインＧＬＩＮｘの活性化に応答してリセットされる。第２サブセンシング部ＳＥＮＵ２は、ゲートラインＧＬＩＮｍの活性化に応答して、第１類型と異なる第２類型のタッチ変化値をセンシングし、第２類型のタッチ変化値に対応するセンシング電流ＩｓｅｎをセンシングラインＳＬＩＮに出力し、ゲートラインＧＬＩＮｍの非活性化、及びゲートラインＧＬＩＮｘの活性化に応答してリセットされる。
【0066】
図２０のゲートラインＧＬＩＮｎは、図１の第１ゲートラインＧＬＩＮ１であり、図２０のゲートラインＧＬＩＮｍは、図１の第３ゲートラインＧＬＩＮ３である。そして、図２０のゲートラインＧＬＩＮｘは、図１の第２ゲートラインＧＬＩＮ２または第４ゲートラインＧＬＩＮ４である。
【0067】
例えば、ゲートラインＧＬＩＮｎ及びゲートラインＧＬＩＮｍは、相互に隣接して位置する。そして、第１サブセンシング部ＳＥＮＵ１及び第２サブセンシング部ＳＥＮＵ２をリセットさせる共通のリセットラインＲＬＩＮｎは、同じゲートラインＧＬＩＮｘに連結される。例えば、ゲートラインＧＬＩＮｘは、ゲートラインＧＬＩＮｍまたはゲートラインＧＬＩＮｎに隣接したゲートラインである。
【0068】
図２１Ａ及び図２１Ｂは、図２０の第１サブセンシング部がセンシングする対象を説明する図である。図２０、図２１Ａ及び図２１Ｂを参照すれば、第１サブセンシング部ＳＥＮＵ１’によってセンシングされるセンシング電流Ｉｓｅｎは、物理的なタッチ(例えば、指による液晶タッチ)によるタッチパネルＴＰ’の両電極間の距離の変化に対応するセルキャパシタンスの変化有無を示す値である。例えば、図２１Ａのように、タッチパネルＴＰ’に物理的タッチが発生しない場合、第１電極ＥＬＥＴ１と第２電極ＥＬＥＴ２との距離をｄ１とする。第１電極ＥＬＥＴ１は、ピクセル電極であり、第２電極ＥＬＥＴ２は、共通電極である。図２１Ｂのように、物理的なタッチによって第１電極ＥＬＥＴ１と第２電極ＥＬＥＴ２との距離がｄ２に狭くなって、第１電極ＥＬＥＴ１と第２電極ＥＬＥＴ２との距離の変化(Δｄ＝ｄ１−ｄ２)が発生する。セルキャパシタンスＣＬＣは、距離に反比例するので、第１電極ＥＬＥＴ１と第２電極ＥＬＥＴ２との距離の変化に対応して、セルキャパシタンスＣＬＣが変化する。第１電極ＥＬＥＴ１及び第２電極ＥＬＥＴ２の位置は、説明の便宜のために図２１Ａ及び図２１Ｂのように示したが、これに限定されるものではない。タッチパネルには、図３Ａ及び図３Ｂのように第１電極ＥＬＥＴ１及び第２電極ＥＬＥＴ２が形成される。
【0069】
図２２は、図２１のセンシング動作を行う図２０の第１サブセンシング部の一例を示す図である。図２２を参照すれば、第１サブセンシング部ＳＥＮＵ１’は、第１センシングトランジスタＳＥＮＴ１、第１選択トランジスタＳＥＬＴ１及び第１リセットトランジスタＲＥＳＴ１を含む。第１センシングトランジスタＳＥＮＴ１は、セルキャパシタンスＣＬＣの変化をセンシングする。第１センシングトランジスタＳＥＮＴ１は、一端が電源電圧ＶＤＤと連結され、他端が第１選択トランジスタＳＥＬＴ１の一端と連結され、ゲートが第１ノードＮＤ１に連結される。第１ノードは、セルキャパシタンスに対応する電圧Ｖｎｏｄを有する。以下、第１ノードＮＤ１の電圧をノード電圧Ｖｎｏｄとする。ノード電圧Ｖｎｏｄは、次の数式１と表される。
【0070】
数１Ｖｎｏｄ＝Ｖｒｅｓｅｔ＋（ＶＣＯＭ−ＶＧＬ)＊ＣＬＣ／(Ｃｒｅｆ＋ＣＬＣ)
【0071】
数式１で、Ｖｒｅｓｅｔは、後述する図２７での第１電圧Ｖ１のように、第１ノードがリセットされた状態のノード電圧Ｖｎｏｄであり、ＶＣＯＭは、図２の第２電極ＥＬＥＴ２に印加される電圧であり、ＶＧＬは、ゲートラインＧＬＩＮｎに印加される電圧である。Ｃｒｅｆは、基準キャパシタンスＣｒｅｆである。図２３は、図２２のセルキャパシタンスの概念を示す図である。
【0072】
図２２及び図２３を参照すれば、基準キャパシタンスＣｒｅｆは、タッチパネルＴＰの基板ＳＵＢ上のゲートＧＡＴと第１電極ＥＬＥＴ１との間に位置する第１レイヤＬＡＹ１に形成されるキャパシタンスであり、セルキャパシタンスＣＬＣは、第１電極ＥＬＥＴ１と第２電極ＥＬＥＴ２との間に位置する第２レイヤＬＡＹ２に形成されるキャパシタンスである。第１レイヤＬＡＹ１は、ゲート絶縁体(ｇａｔｅ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ)及び不動態化(ｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎ)処理されたレイヤであり、第２レイヤＬＡＹ２は、導電性物質で満たされるレイヤである。図２３の第１電極ＥＬＥＴ１及び第２電極ＥＬＥＴ２の位置も、図示の便宜のためのものであり、これに限定されるものではない。タッチパネルは、図３のように、第１電極ＥＬＥＴ１及び第２電極ＥＬＥＴ２が形成される。図２２は、基準キャパシタンスＣｒｅｆが第１ノードＮＤ１と任意のゲートラインＧＬＩＮｙとの間に形成される例を示す。任意のゲートラインＧＬＩＮｙの一例については、後述する図２５で説明する。
【0073】
前述した図２１Ｂのような物理的なタッチが発生する場合、第２レイヤＬＡＹ２の距離が短くなり、基準キャパシタンスＣｒｅｆは、固定された値である一方、セルキャパシタンスＣＬＣが大きくなるので、ノード電圧Ｖｎｏｄが大きくなる。ノード電圧Ｖｎｏｄが、第１センシングトランジスタＳＥＮＴ１の閾電圧より大きくなれば、第１センシングトランジスタＳＥＮＴ１は、ターンオンされ、第１センシングトランジスタＳＥＮＴ１のゲート−ソース電圧に対応するドレイン−ソース電流が形成される。
【0074】
第１選択トランジスタＳＥＬＴ１は、一端がセンシングラインＳＬＩＮに連結され、他端が第１センシングトランジスタＳＥＮＴ１の他端と連結され、ゲートがゲートラインＧＬＩＮｎに連結される。第１選択トランジスタＳＥＬＴ１は、第１ゲートラインの活性化に応答して、第１センシングトランジスタＳＥＮＴ１のゲート−ソース電圧の変化(第１ノードＮＤ１のノード電圧Ｖｎｏｄの変化)に対応するドレイン−ソース電流を、センシングラインＳＬＩＮに供給する。
【0075】
第１リセットトランジスタＲＥＳＴ１は、一端が第１センシングトランジスタＳＥＮＴ１のゲートに連結され、他端がゲートラインＧＬＩＮｎに連結され、ゲートがリセットラインＲＬＩＮｎに連結される。したがって、ゲートラインＧＬＩＮｎが非活性化され、リセットラインＲＬＩＮｎが活性化される時に、第１リセットトランジスタＲＥＳＴ１は、ターンオンされ、ノード電圧Ｖｎｏｄをリセット(ｒｅｓｅｔ）する。前述したように、リセットラインＲＬＩＮｎは、ゲートラインＧＬＩＮｘに連結され、ゲートラインＧＬＩＮｘと同じく活性化される。
【0076】
図２４は、図２０の第２サブセンシング部の一例を示す図である。図２０及び図２４を参照すれば、第２サブセンシング部ＳＥＮＵ２は、第２センシングトランジスタＳＥＮＴ２及び第２選択トランジスタＳＥＬＴ２を含む。第２センシングトランジスタＳＥＮＴ２は、前述した図１４Ｂの酸化物半導体トランジスタで具現されるフォトトランジスタである。前述したように、他のトランジスタＳＥＬＴ１、ＳＥＬＴ２、ＳＥＮＴ１、ＲＥＳＴも、酸化物半導体トランジスタであるが、これに限定されるものではない。
【0077】
第２センシングトランジスタＳＥＮＴ２は、閾電圧より低いゲート電圧が印加された状態で、光の入射如何によるドレイン−ソース電流の変化量をセンシングする。第２センシングトランジスタＳＥＮＴ２は、一端が電源電圧ＶＤＤに連結され、他端が第２選択トランジスタＳＥＬＴ２に連結され、ゲートがリセットラインＲＬＩＮｎに連結される。そして、第２選択トランジスタＳＥＬＴ２は、一端がセンシングラインＳＬＩＮに連結され、他端が第２センシングトランジスタＳＥＮＴ２の他端と連結され、ゲートがゲートラインＧＬＩＮｍに連結される。
【0078】
ゲートラインＧＬＩＮｍが活性化されて、第２選択トランジスタＳＥＬＴ２のゲートに閾電圧以上の電圧が印加されることにより、第２選択トランジスタＳＥＬＴ２がターンオンされる。一方、リセットラインＲＬＩＮｎの非活性化によって、第２センシングトランジスタＳＥＮＴ２は、ターンオフされる。前述したように、リセットラインＲＬＩＮｎは、ゲートラインＧＬＩＮｍではない他のゲートラインに連結される。そして、タッチパネルＴＰのゲートラインは、順次に１回に一つずつ活性化されるので、ゲートラインＧＬＩＮｍが活性化された状態で、リセットラインＲＬＩＮｎが連結されるゲートラインは、非活性化状態である。したがって、リセットラインＲＬＩＮｎによってゲーティングされる第２センシングトランジスタＳＥＮＴ２は、ターンオフされる。
【0079】
したがって、第２センシングトランジスタＳＥＮＴ２のソース(他端)からセンシングラインＳＬＩＮに、第２センシングトランジスタＳＥＮＴ２のドレイン−ソース電流に対応するセンシング電流Ｉｓｅｎが、ターンオンされた第２選択トランジスタＳＥＬＴ２を経て、センシングラインＳＬＩＮに流れる。ゲートラインＧＬＩＮｍが非活性化されれば、第２選択トランジスタＳＥＬＴ２はターンオフされ、第２センシングトランジスタＳＥＮＴ２は、リセットラインＲＬＩＮｎが活性化される時にターンオンされてリセットされる。
【0080】
図２５は、図２２の第１サブセンシング部及び図２４の第２サブセンシング部を含む図２０のタッチパネルの例をさらに詳細に示す図であり、図２６は、図２５の第１サブセンシング部及び第２サブセンシング部の動作を説明する図である。図２５及び図２６を参照すれば、タッチパネルＴＰ’は図２０の第１サブセンシング部ＳＥＮＵ１’及び図２４の第２サブセンシング部ＳＥＮＵ２’を具備し、第１サブセンシング部ＳＥＮＵ１’の第１選択トランジスタＳＥＬＴ１、及び第２サブセンシング部ＳＥＮＵ２’の第２選択トランジスタＳＥＬＴ２のゲートが、それぞれ相互に隣接したゲートラインＧＬＩＮｎ及びＧＬＩＮｎ＋１に連結される例を示す。例えば、図２４のゲートラインＧＬＩＮｍは、ゲートラインＧＬＩＮｎに隣接して位置するゲートラインＧＬＩＮｎ＋１である。第１サブセンシング部ＳＥＮＵ１及び第２サブセンシング部ＳＥＮＵ２は、隣接したゲートラインの順次的な活性化に応答して、順次にセンシング動作(センシング電流Ｉｓｅｎの生成)を行う。
【0081】
第１サブセンシング部ＳＥＮＵ１及び第２サブセンシング部ＳＥＮＵ２のリセットラインＲＬＩＮｎが共通してゲートラインＧＬＩＮｎ＋２に連結される。例えば、図２２のリセットラインＲＬＩＮｎが連結されるゲートラインＧＬＩＮｘ、及び図２４のリセットラインＲＬＩＮｎが連結されるゲートラインＧＬＩＮｘは、ゲートラインＧＬＩＮｎ＋２に共通する。ゲートラインＧＬＩＮｎ＋２は、ゲートラインＧＬＩＮｎ＋１に隣接して位置するゲートラインである。第１サブセンシング部ＳＥＮＵ１及び第２サブセンシング部ＳＥＮＵ２は、順次にセンシング動作を行った後、ゲートラインＧＬＩＮｎ＋２の活性化に応答して同時にリセットされる。
【0082】
図２５及び図２６のタッチパネルＴＰの第１サブセンシング部ＳＥＮＵ１の基準キャパシタンスＣｒｅｆはゲートラインＧＬＩＮｎ＋１に連結される。但し、これに限定されるものではない。前述したように、第１サブセンシング部ＳＥＮＵ１の基準キャパシタンスＣｒｅｆは、ゲートラインＧＬＩＮｎに隣接した二本のゲートラインのうち、ゲートラインＧＬＩＮｎ＋１以外のゲートライン(例えば、ゲートラインＧＬＩＮｎ−１(図示せず))である。
【0083】
ゲートラインＧＬＩＮｎに印加される電圧が、論理ローＬから論理ハイＨに遷移されて活性化されることにより、第１選択トランジスタＳＥＬＴ１がターンオンされ、第１センシングトランジスタＳＥＮＴ１によって、センシングされたセルキャパシタンスＣＬＣの変化値(ノード電圧Ｖｎｏｄ)がセンシングラインＳＬＩＮに供給される(Ｐ１＝Ｓｅｎｓｉｎｇ１)。ゲートラインＧＬＩＮｎに印加される電圧が、論理ハイＨから論理ローＬに再び遷移されて非活性化された後、ゲートラインＧＬＩＮｎに隣接したゲートラインＧＬＩＮｎ＋１に印加される電圧が、論理ローＬから論理ハイＨに遷移されて活性化されることにより、第２選択トランジスタＳＥＬＴ２がターンオンされ、第２センシングトランジスタＳＥＮＴ２によって、センシングされる光の変化量がセンシングラインＳＬＩＮに供給される(Ｐ２＝Ｓｅｎｓｉｎｇ２)。
【0084】
この時、図２６に示したように、タッチイベントの発生如何によって、ノード電圧Ｖｎｏｄ及びセンシング電流Ｉｓｅｎが変わる。そして、もし、ゲートラインＧＬＩＮｎが活性化される時に図２１Ｂのような物理的なタッチがセンシングされてノード電圧Ｖｎｏｄが論理ハイＨに対応する電圧レベルを有する状態で、ゲートラインＧＬＩＮｎ＋１が活性化される時に図１４Ｂのような光タッチがセンシングされれば、センシング電流Ｉｓｅｎは論理ハイＨ状態を維持する。
【0085】
ゲートラインＧＬＩＮｎ＋１が非活性化され、ゲートラインＧＬＩＮｎ＋１に隣接したゲートラインＧＬＩＮｎ＋２が活性化されれば、第１サブセンシング部ＳＥＮＵ１の第１リセットトランジスタＲＥＳＴ１、及び第２サブセンシング部ＳＥＮＵ２の第２センシングトランジスタＳＥＮＴ２がターンオンされ、ノード電圧Ｖｎｏｄ及び第２センシングトランジスタＳＥＮＴ２に関する前述したリセット動作が同時に行われる(Ｐ３＝Ｒｅｓｅｔ１＆Ｒｅｓｅｔ２)。
【0086】
図２７は、図２０のタッチパネルのセンシング動作を示す図である。図２０及び図２７を参照すれば、タッチパネルＴＰの第１サブセンシング部ＳＥＮＵ１は、物理的なタッチによる第１センシングトランジスタＳＥＮＴ１のゲート−ソース電圧ＶＧＳが、第１電圧Ｖ１から第２電圧Ｖ２への変化ΔＶに対応して、センシング電流ＩｓｅｎをセンシングラインＳＬＩＮに供給する。この時、第１センシングトランジスタＳＥＮＴ１がゲーティングされていないノード電圧(Ｖｎｏｄ(第１電圧Ｖ１)は負(−)の電圧でもあり、物理的なタッチによって電圧レベルが上昇して、第１センシングトランジスタＳＥＮＴ１がゲーティングされるノード電圧(Ｖｎｏｄ(第２電圧Ｖ２)は正(＋)の電圧でもある。第１センシングトランジスタＳＥＮＴ１が物理的なタッチをセンシングした後、第２センシングトランジスタＳＥＮＴ２のゲート電圧(ノード電圧Ｖｎｏｄ)を再び負(−)の第１電圧Ｖ１レベルに設定するために、前述したリセット動作が行われる。
【0087】
そして、タッチパネルＴＰは、光タッチ如何も、共にセンシングする。図２７の第２サブセンシング部ＳＥＮＵ２は、光タッチによる第２センシングトランジスタＳＥＮＴ２のドレイン−ソース電流ＩＤＳが、第１電流Ｉ１から第２電流Ｉ２への変化ΔＩに対応して、センシング電流ＩｓｅｎをセンシングラインＳＬＩＮに供給する。
【0088】
図２８は、図１のセンシング部のさらに他の例によるタッチパネルを示す図であり、図２９及び図３０は、それぞれ図２８のタッチパネルの構造及び動作の例を示す図である。図２０に示されていないが、タッチパネルＴＰ’は、ゲートドライバ１００を含む。図２８ないし図３０を参照すれば、タッチパネルＴＰ”は、図２０のタッチパネルＴＰ’と同様に、それぞれ異なるゲートラインの活性化によって、センシング時点及びセンシング対象を異ならせる、第１サブセンシング部ＳＥＮＵ１”及び第２サブセンシング部ＳＥＮＵ２”を備える。但し、図２８及び図２９のタッチパネルＴＰ”は、第１サブセンシング部ＳＥＮＵ１”のリセットラインＲＬＩＮｎと、第２サブセンシング部ＳＥＮＵ２”のリセットラインＲＬＩＮｎ＋１とが異なる。例えば、ゲートラインＧＬＩＮｎが活性化される時に、センシング電流Ｉｓｅｎを出力する第１サブセンシング部ＳＥＮＵ１”は、ゲートラインＧＬＩＮｍに連結される第１リセットラインＧＬＩＮｎに印加される電圧によってリセットされ、ゲートラインＧＬＩＮｍが活性化される時に、センシング電流Ｉｓｅｎを出力する第２サブセンシング部ＳＥＮＵ２”は、ゲートラインＧＬＩＮｌに連結される第２リセットラインＲＬＩＮｎに印加される電圧によってリセットされる。
【0089】
図２８ないし図３０のゲートラインＧＬＩＮｎ及びＧＬＩＮｍは、それぞれ図１の第１ゲートラインＧＬＩＮ１及び第３ゲートラインＧＬＩＮ３である。そして、図２８ないし図３０のゲートラインＧＬＩＮｍ及びＧＬＩＮｌは、それぞれ図１の第２ゲートラインＧＬＩＮ２及び第４ゲートラインＧＬＩＮ４である。すなわち、図２８ないし図３０のゲートラインＧＬＩＮｍは、センサーゲートライン及びディスプレイゲートラインとしていずれも動作する。これは、後述する図３１のように、図２８のタッチパネルＴＰで、センシング部ＳＥＮＵがディスプレイ部ＤＰＵと同じゲートラインに連結されるためである。前述した図２０のタッチパネルＴＰの場合も、同様である。
【0090】
続けて、図２８ないし図３０を参照すれば、ゲートラインＧＬＩＮｎが活性化される時に、セルキャパシタンスＣＬＣの変化値(ノード電圧Ｖｎｏｄ)がセンシングされ(Ｐ１＝Ｓｅｎｓｉｎｇ１)、ゲートラインＧＬＩＮｎ＋１が活性化される時に、光の変化量がセンシングされると同時に、第１サブセンシング部ＳＥＮＵ１”の第１リセットトランジスタＲＥＳＴ１がリセットされる(Ｐ２＝Ｓｅｎｓｉｎｇ２＆Ｒｅｓｅｔ１)。そして、ゲートラインＧＬＩＮｎ＋２が活性化される時に、第２サブセンシング部ＳＥＮＵ２”の第２センシングトランジスタＳＥＮＴ２がリセットされる(Ｐ３＝Ｒｅｓｅｔ２)。
【0091】
図３１は、図１のタッチパネルの他の例を示す図である。図３１を参照すれば、タッチパネルＴＰは、前述したように、センシング部ＳＥＮＵがディスプレイ画素と共に具現される(イン−セル方式)。図３１は、各ゲートラインにディスプレイ画素(例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂ)及びセンシング部ＳＥＮＵが連結される例を示す。したがって、タッチパネルがディスプレイパネルと別途に備えられない。本発明の実施形態によるタッチパネルＴＰは、前述したように、異種のタッチセンシングを簡単な回路で具現することによって、イン−セル方式での具現が容易である。
【0092】
図３２は、図３１のタッチパネルの動作を示す図である。図３１及び図３２を参照すれば、図３１のタッチパネルＴＰのゲートラインＧＬＩＮ１〜ＧＬＩＮ６は、図３２に示したように、それぞれ時刻ｔ１ないしｔ６で順次に活性化されて、対応するセンシング及び／またはリセット動作を行う。例えば、第１ゲートラインＧＬＩＮ１が活性化される時に第１ゲートラインＧＬＩＮ１のセンシング部ＳＥＮＵがセンシングされ、第２ゲートラインＧＬＩＮ２が活性化される時に第２ゲートラインＧＬＩＮ２のセンシング部ＳＥＮＵのセンシング、及び第１ゲートラインＧＬＩＮ１のセンシング部ＳＥＮＵのリセットが行われる。それと同様に、第３ゲートラインＧＬＩＮ３が活性化される時に、第３ゲートラインＧＬＩＮ３のセンシング部ＳＥＮＵのセンシング、及び第２ゲートラインＧＬＩＮ２のセンシング部ＳＥＮＵのリセットが行われる。
【0093】
図３３は、実施形態によるタッチスクリーン装置を示す図である。図３３を参照すれば、タッチスクリーン装置ＴＨＣＡは、前述した実施形態によるタッチパネルＴＰに、それぞれゲート電圧Ｖｇａｔ及びソース電圧Ｖｓｏｕを印加するゲートドライバＧＤＲＶ及びソースドライバＳＤＲＶを含み、タッチパネルＴＰからセンシングされたセンシング電流Ｉｓｅｎを受信して、対応する信号(データ)で出力する信号出力部ＳＯＵＴを含む。以上、実施形態を中心にタッチパネルの構造及び動作方式を説明したが、実施形態以外の多様な変形された形態で具現されることもある。
【0094】
例えば、図１は、第１サブセンシング部ＳＥＮＵ１及び第２サブセンシング部ＳＥＮＵ２に連結されるゲートラインについて例示しているが、これに限定されるものではない。図３４に示したように、タッチパネルＴＰは、ディスプレイピクセルアレイＤＰＡ及びセンシング回路ＳＥＮＵを同じレイヤＣＬに備えてもよい。センシング回路ＳＥＮＵに含まれ、異なる類型のタッチ変化値をセンシングする第１サブセンシング部ＳＥＮＵ１及び第２サブセンシング部ＳＥＮＵ２が、ゲートラインの連結関係に制限されず、それぞれセンシング動作を行う。図３４のレイヤＣＬは、前述した図２ＡのレイヤＣＬである。そして、以上の実施形態では、第１サブセンシング部ＳＥＮＵ１の数が第２サブセンシング部ＳＥＮＵ２の数と同じであるが、要求されるセンシングの正確性を考慮して、第１サブセンシング部ＳＥＮＵ１の数がまたは第２サブセンシング部ＳＥＮＵ２の数よりも多くても少なくてもよい。または、タッチパネルの特定領域については、第１サブセンシング部及び第２サブセンシング部のうち一つだけを備えることもある。したがって、開示した実施形態は、限定的な観点ではなく、説明的な観点で考慮されねばならない。
【産業上の利用可能性】
【0095】
本発明は、ディスプレイ関連の技術分野に好適に適用可能である。
【符号の説明】
【0096】
１００ ゲートドライバＴＰ タッチパネル
ＳＥＮＵ センシング部
ＳＥＮＵ１ 第１サブセンシング部
ＳＥＮＵ２ 第２サブセンシング部
ＤＰＵ ディスプレイ部
ＩＤＴＡ イメージデータ
ＧＬＩＮ１ 第１ゲートライン
ＧＬＩＮ２ 第２ゲートライン
ＧＬＩＮ３ 第３ゲートライン
ＧＬＩＮ４ 第４ゲートライン
Ｉｓｅｎ センシング電流
Ｖｉｍｇ イメージ電圧
ＳＬＩＮ センシングライン
ＴＶＡＬ１ 第１タッチ変化値
ＴＶＡＬ２ 第２タッチ変化値