(57)【要約】【課題】光センシング回路、これを備えるタッチパネル、及び光センシング回路の駆動方法を提供する。【解決手段】外部からの光を受光して電流を発生させ、カソード電極及びアノード電極を備えるフォトダイオードと、フォトダイオードで発生させた電流を増幅する駆動トランジスタと、駆動トランジスタに伝達される電圧レベルのデータ信号を保存するためのキャパシタと、現在のスキャン信号に応答して駆動トランジスタのしきい電圧を補償する第１スイッチングトランジスタと、現在のスキャン信号に応答して電圧レベルのデータ信号を伝達する第２スイッチングトランジスタと、を備えるフォトダイオード電流増幅のための光センシング回路。これにより、駆動トランジスタのしきい電圧の偏差を補償して光センシングを正確に行える。【選択図】図３
2011014127.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部からの光を受光して電流を発生させ、カソード電極及びアノード電極を備えるフォトダイオードと、
前記フォトダイオードで発生させた電流を増幅する駆動トランジスタと、
前記駆動トランジスタに伝達される電圧レベルのデータ信号を保存するためのキャパシタと、
現在のスキャン信号に応答して前記駆動トランジスタのしきい電圧を補償する第１スイッチングトランジスタと、
前記現在のスキャン信号に応答して電圧レベルのデータ信号を伝達する第２スイッチングトランジスタと、を備えるフォトダイオード電流増幅のための光センシング回路。
【請求項２】
前記駆動トランジスタは、
ゲート電極が前記キャパシタの一側端子に連結され、ソース電極が前記第２スイッチングトランジスタに連結され、ドレイン電極が前記第１スイッチングトランジスタに連結されたＰＭＯＳトランジスタであることを特徴とする請求項１に記載のフォトダイオード電流増幅のための光センシング回路。
【請求項３】
前記第１スイッチングトランジスタは、
ソース電極が前記駆動トランジスタのドレイン電極と、ドレイン電極が前記駆動トランジスタのゲート電極と連結されたＰＭＯＳトランジスタであり、前記現在のスキャン信号に応答して前記駆動トランジスタをダイオード連結させて、前記駆動トランジスタのしきい電圧を補償することを特徴とする請求項２に記載のフォトダイオード電流増幅のための光センシング回路。
【請求項４】
前記現在のスキャン信号の直前のスキャン信号に応答して、フォトダイオードのカソード電極の電圧と前記駆動トランジスタのゲート電極の電圧とを初期化させる初期化電圧を伝達する第３スイッチングトランジスタをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のフォトダイオード電流増幅のための光センシング回路。
【請求項５】
現在の発光信号に応答して、第１電源電圧を前記駆動トランジスタに伝達する第４スイッチングトランジスタをさらに備えることを特徴とする請求項４に記載のフォトダイオード電流増幅のための光センシング回路。
【請求項６】
集光信号に応答して、前記駆動用トランジスタを通じて増幅された電流を出力ラインを通じて伝達する第５スイッチングトランジスタをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のフォトダイオード電流増幅のための光センシング回路。
【請求項７】
リセット信号に応答して、前記出力ラインの電圧を接地電圧にリセットする第６トランジスタをさらに備えることを特徴とする請求項６に記載のフォトダイオード電流増幅のための光センシング回路。
【請求項８】
前記現在のスキャン信号ラインと前記以前のスキャン信号ラインとは、
表示のためのピクセル駆動回路の現在のスキャン信号ラインと、以前のスキャン信号ラインとであることを特徴とする請求項１に記載のフォトダイオード電流増幅のための光センシング回路。
【請求項９】
前記初期化電圧及び前記第１電源電圧は、
表示のための複数のピクセルを駆動するピクセル駆動回路の初期化電圧及び電源電圧であることを特徴とする請求項５に記載のフォトダイオード電流増幅のための光センシング回路。
【請求項１０】
前記第２スイッチングトランジスタは、
表示のための複数のピクセルを駆動するピクセル駆動回路にスキャン信号を伝達するピクセルスキャン駆動部に配されたことを特徴とする請求項１に記載のフォトダイオード電流増幅のための光センシング回路。
【請求項１１】
前記第４スイッチングトランジスタは、
表示のための複数のピクセルを駆動するピクセル駆動回路に発光信号を伝達するピクセル発光駆動部に配されたことを特徴とする請求項５に記載のフォトダイオード電流増幅のための光センシング回路。
【請求項１２】
表示のために複数のピクセルを駆動するピクセル駆動回路を備えるタッチパネルにおいて、
タッチを検出する光センシング回路を備え、
前記光センシング回路は、
外部からの光を受光して電流を発生させ、カソード電極及びアノード電極を備えるフォトダイオードと、
前記フォトダイオードで発生させた電流を増幅する駆動トランジスタと、
前記駆動トランジスタに伝達される電圧レベルのデータ信号を保存するためのキャパシタと、
前記ピクセルを選択する現在のスキャン信号に応答して前記駆動トランジスタをダイオード連結させて、前記駆動トランジスタのしきい電圧を補償する第１スイッチングトランジスタと、
前記現在のスキャン信号に応答して電圧レベルのデータ信号を伝達する第２スイッチングトランジスタと、を備えるタッチパネル。
【請求項１３】
前記駆動トランジスタは、
ゲート電極が前記キャパシタの一側端子に連結され、ソース電極が前記第２スイッチングトランジスタに連結され、ドレイン電極が前記第１スイッチングトランジスタに連結されたＰＭＯＳトランジスタであることを特徴とする請求項１２に記載のタッチパネル。
【請求項１４】
前記第１スイッチングトランジスタは、
ソース電極が前記駆動トランジスタのドレイン電極と、ドレイン電極が前記駆動トランジスタのゲート電極と連結されたＰＭＯＳトランジスタであり、前記現在のスキャン信号に応答して前記駆動トランジスタをダイオード連結させて、前記駆動トランジスタのしきい電圧を補償することを特徴とする請求項１２に記載のタッチパネル。
【請求項１５】
前記フォトダイオードのカソード電極の電圧と前記駆動トランジスタのゲート電極の電圧とを初期化するために、前記現在のスキャン信号の直前のスキャン信号に応答して前記ピクセル駆動回路の初期化電圧を伝達する第３スイッチングトランジスタをさらに備えることを特徴とする請求項１２に記載のタッチパネル。
【請求項１６】
前記ピクセルを発光させる発光信号に応答して、前記ピクセル駆動回路の電源電圧を前記駆動トランジスタに伝達する第４スイッチングトランジスタをさらに備えることを特徴とする請求項１２に記載のタッチパネル。
【請求項１７】
集光信号に応答して、前記駆動トランジスタを通じて増幅された電流を出力ラインを通じて伝達する第５スイッチングトランジスタをさらに備えることを特徴とする請求項１２に記載のタッチパネル。
【請求項１８】
リセット信号に応答して、前記出力ラインの電圧を接地電圧にリセットさせる第６トランジスタをさらに備えることを特徴とする請求項１２に記載のタッチパネル。
【請求項１９】
以前のスキャン信号によって、駆動トランジスタのゲート電極及びフォトダイオードのカソード電極の電圧を初期化させるステップと、
現在のスキャン信号により駆動トランジスタをダイオード連結させ、前記駆動トランジスタに伝達される電圧レベルのデータ信号をキャパシタに保存するステップと、
発光信号により前記駆動トランジスタのソース電極に電源電圧を印加し、前記フォトダイオードで発生した電流に相応する電圧レベルのデータ信号を前記キャパシタに保存するステップと、
集光信号により前記フォトダイオードで発生した電流を増幅させて出力するステップと、を含む光センシング回路の駆動方法。
【請求項２０】
前記駆動トランジスタのしきい電圧の偏差を補償することを特徴とする請求項１９に記載の光センシング回路の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光センシング回路、これを備えるタッチパネル、及び光センシング回路の駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来には、コンピュータで入力信号を印加する方法としてマウスやキーボードなどが使われた。また、デジタルＴＶでユーザーが特定機能を選択するためにリモコンが使われた。しかし、マウス、キーボード、リモコンなどの操作に慣れていないユーザーは、かかる入力装置を使用するのに不便さを感じるはずである。
タッチパネルまたはタッチスクリーンは、前記ユーザーの不便さを解消できる新たな概念の入力装置である。タッチパネルとは、既存にマウスなどで行った命令信号の入力を、指先やペンなどでユーザーがディスプレイパネル上に直接接触することによって行える入力装置をいう。
【０００３】
ユーザーがディスプレイパネル上に指先などを接触させることによって命令信号を入力できるため、マウス、キーボードなどの入力装置の使用に抵抗を感じる人も容易にコンピュータなどのデジタル装置を使用できる。これらのタッチパネルは、外部入力を認識する方法によって分類できる。前記タッチパネルには、静電容量方式、抵抗膜方式、赤外線感知方式、超音波方式、積分式張力測定方式、ピエゾ効果方式、光センシング方式などがある。
【０００４】
前記多様なタッチパネル方式のうち、光センシング方式は、パネル内部にフォトダイオードを形成し、前記フォトダイオードに入射される光によって発生する電流を感知して指先などの接触を認識する方式である。これらの光センシング方式で必須要素であるフォトダイオードは、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）、ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）などのディスプレイパネルの駆動回路を形成する工程で共に形成できて、製造上に利点がある。また抵抗膜方式や静電容量方式などのように、ディスプレイパネル外部に別個の層を形成する必要がなく、厚さを縮めることができるという長所がある。
【０００５】
しかし、光センシング方式で使われるフォトダイオードがセンシングする値が非常に小さい。例えば、フォトダイオードで発生する電流は、印加された電圧値とフォトダイオード面積によって若干の差があるが、ほぼ数ないし数十ｐＡ（ピコアンペア）ほどの小さな値である。したがって、フォトダイオードで発生する電流を増幅して出力して初めて、センシングの精度を高めることができる。
一方、光センシング方式のタッチパネルは階調表現のための複数の画素回路と、それぞれの画素のタッチを感知するための複数の光センサー回路とを備えている。複数の光センサー回路には、それぞれのフォトダイオードの電流増幅のために薄膜トランジスタが使われる。電流増幅のための駆動用トランジスタのしきい電圧Ｖｔｈが変わって光センサー回路ごとに出力値にバラツキが出て、タッチまたはタッチ位置を判断する精度が落ちるようになる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする技術的課題は、フォトダイオードで発生する電流を増幅するだけではなく、駆動用薄膜トランジスタのしきい電圧の偏差を補償できる光センシング回路、これを備えるタッチパネル、及び光センシング回路の駆動方法を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記技術的課題を解決するために、本発明の一実施形態によるフォトダイオード電流増幅のための光センシング回路は、外部からの光を受光して電流を発生させ、カソード電極及びアノード電極を備えるフォトダイオードと、前記フォトダイオードで発生させた電流を増幅する駆動トランジスタと、前記駆動トランジスタに伝達される電圧レベルのデータ信号を保存するためのキャパシタと、現在のスキャン信号に応答して前記駆動トランジスタのしきい電圧を補償する第１スイッチングトランジスタと、前記現在のスキャン信号に応答して電圧レベルのデータ信号を伝達する第２スイッチングトランジスタと、を備える。
【０００８】
望ましくは、前記駆動トランジスタは、ゲート電極が前記キャパシタの一側端子に連結され、ソース電極が前記第２スイッチングトランジスタに連結され、ドレイン電極が前記第１スイッチングトランジスタに連結されたＰＭＯＳトランジスタであることを特徴とする。
望ましくは、前記第１スイッチングトランジスタは、ソース電極が前記駆動トランジスタのドレイン電極と、ドレイン電極が前記駆動トランジスタのゲート電極と連結されたＰＭＯＳトランジスタであり、前記現在のスキャン信号に応答して前記駆動トランジスタをダイオード連結させて、前記駆動トランジスタのしきい電圧を補償することを特徴とする。
【０００９】
望ましくは、前記光センシング回路は、前記現在のスキャン信号の直前のスキャン信号に応答して、フォトダイオードのカソード電極の電圧と前記駆動トランジスタのゲート電極の電圧とを初期化させる初期化電圧を伝達する第３スイッチングトランジスタをさらに備えることを特徴とする。
望ましくは、前記光センシング回路は、発光信号に応答して、第１電源電圧を前記駆動トランジスタに伝達する第４スイッチングトランジスタをさらに備えることを特徴とする。
【００１０】
望ましくは、前記光センシング回路は、集光信号に応答して、前記駆動用トランジスタを通じて増幅された電流を出力ラインを通じて伝達する第５スイッチングトランジスタをさらに備えることを特徴とする。
望ましくは、前記光センシング回路は、リセット信号に応答して、前記出力ラインの電圧を接地電圧にリセットさせる第６トランジスタをさらに備えることを特徴とする。
【００１１】
望ましくは、前記現在のスキャン信号ラインと前記以前のスキャン信号ラインとは、表示のためのピクセル駆動回路の現在のスキャン信号ラインと、以前のスキャン信号ラインとであることを特徴とする。
望ましくは、前記初期化電圧及び前記第１電源電圧は、表示のための複数のピクセルを駆動するピクセル駆動回路の初期化電圧及び電源電圧であることを特徴とする。
【００１２】
望ましくは、前記第２スイッチングトランジスタは、表示のための複数のピクセルを駆動するピクセル駆動回路にスキャン信号を伝達するピクセルスキャン駆動部に配されたことを特徴とする。
望ましくは、前記第４スイッチングトランジスタは、表示のための複数のピクセルを駆動するピクセル駆動回路に発光信号を伝達するピクセル発光駆動部に配されたことを特徴とする。
【００１３】
他の技術的課題を解決するために、本発明の他の実施形態による、表示のために複数のピクセルを駆動するピクセル駆動回路を備えるタッチパネルは、タッチを検出する光センシング回路を備え、前記光センシング回路は、外部からの光を受光して電流を発生させ、カソード電極及びアノード電極を備えるフォトダイオードと、前記フォトダイオードで発生させた電流を増幅する駆動トランジスタと、前記駆動トランジスタに伝達される電圧レベルのデータ信号を保存するためのキャパシタと、前記ピクセルを選択する現在のスキャン信号に応答して前記駆動トランジスタをダイオード連結させて、前記駆動トランジスタのしきい電圧を補償する第１スイッチングトランジスタと、前記現在のスキャン信号に応答して電圧レベルのデータ信号を伝達する第２スイッチングトランジスタと、を備える。
【００１４】
望ましくは、前記駆動トランジスタは、ゲート電極が前記キャパシタの一側端子に連結され、ソース電極が前記第２スイッチングトランジスタに連結され、ドレイン電極が前記第１スイッチングトランジスタに連結されたＰＭＯＳトランジスタであることを特徴とする。
望ましくは、前記第１スイッチングトランジスタは、ソース電極が前記駆動トランジスタのドレイン電極と、ドレイン電極が前記駆動トランジスタのゲート電極と連結されたＰＭＯＳトランジスタであり、前記現在のスキャン信号に応答して前記駆動トランジスタをダイオード連結させて、前記駆動トランジスタのしきい電圧を補償することを特徴とする。
【００１５】
望ましくは、前記タッチパネルは、前記フォトダイオードのカソード電極の電圧と前記駆動トランジスタのゲート電極の電圧とを初期化させるために、前記現在のスキャン信号の直前のスキャン信号に応答して前記ピクセル駆動回路の初期化電圧を伝達する第３スイッチングトランジスタをさらに備えることを特徴とする。
望ましくは、前記タッチパネルは、前記ピクセルを発光させる発光信号に応答して、前記ピクセル駆動回路の電源電圧を前記駆動トランジスタに伝達する第４スイッチングトランジスタをさらに備えることを特徴とする。
【００１６】
望ましくは、前記タッチパネルは、集光信号に応答して、前記駆動トランジスタを通じて増幅された電流を出力ラインを通じて伝達する第５スイッチングトランジスタをさらに備えることを特徴とする。
望ましくは、前記タッチパネルは、リセット信号に応答して、前記出力ラインの電圧を接地電圧にリセットさせる第６トランジスタをさらに備えることを特徴とする。
さらに他の技術的課題を解決するために、本発明のさらに他の実施形態による光センシング回路の駆動方法は、以前のスキャン信号によって、駆動トランジスタのゲート電極及びフォトダイオードのカソード電極の電圧を初期化させるステップと、現在のスキャン信号により駆動トランジスタをダイオード連結させ、前記駆動トランジスタに伝達される電圧レベルのデータ信号をキャパシタに保存するステップと、発光信号により前記駆動トランジスタのソース電極に電源電圧を印加し、前記フォトダイオードで発生した電流に相応する電圧レベルのデータ信号を前記キャパシタに保存するステップと、集光信号により前記フォトダイオードで発生した電流を増幅させて出力するステップと、を含む。
【００１７】
望ましくは、前記駆動方法は、前記駆動トランジスタのしきい電圧の偏差を補償することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の一実施形態による光センシング回路は、フォトダイオードで発生する電流を増幅させうるだけではなく、トランジスタのしきい電圧の偏差を補償することによって光センシングを正確に行える。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態によるフォトダイオード電流増幅のための光センシング回路を示す図面である。
【図２】図１に示した光センシング回路を駆動するためのタイミング図である。
【図３】本発明の他の実施形態によるフォトダイオード電流増幅のための光センシング回路を示す図面である。
【図４】図３に示した光センシング回路を駆動するためのタイミング図である。
【図５】図３に示した光センシング回路の動作点を説明するための図面である。
【図６】本発明のさらに他の実施形態によるフォトダイオード電流増幅のための光センシング回路を示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図１ないし図６を参照して本発明の望ましい実施形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態によるフォトダイオード電流増幅のための光センシング回路を示す図面であり、図２は、図１に示した光センシング回路の動作を説明するためのタイミング図である。
図１を参照すれば、光センシング回路は、フォトダイオードＤ、駆動トランジスタＴｒ＿ｄ、第１スイッチングトランジスタＴｒ＿ｓ１、第２スイッチングトランジスタＴｒ＿ｓ２及びキャパシタＣｓｔを備える。
【００２１】
フォトダイオードＤは、外部から入射される光を受光して電流を発生させる。フォトダイオードＤは、アノード電極及びカソード電極を備える。フォトダイオードＤのアノード電極には接地電圧ＶＳＳが印加され、カソード電極はノードＮ１に連結されて、駆動トランジスタＴｒ＿ｄのゲート電極に連結される。
フォトダイオードＤは、一般的なダイオードとは異なって逆バイアス電圧がかかる。したがって、アノード電極の電位がカソード電極の電位より低くなければならない。フォトダイオードＤに逆バイアス電圧がかかった状態で外部から光が入射されれば、光の輝度、逆バイアス電圧値、フォトダイオード面積によって電流ＩＤ１が発生する。しかし、フォトダイオードはタッチパネル内に内蔵されるため、そのサイズに制約があり、フォトダイオードに入射される光の輝度と逆バイアス電圧値にも制約がある。一般的に、タッチパネルの光センシングに利用されるフォトダイオードの電流値は、ほぼ数ないし数十ｐＡほどである。したがって、フォトダイオードの電流値を増幅して使用せねばならない。
【００２２】
駆動トランジスタＴｒ＿ｄのソース電極には電源電圧ＶＤＤが印加され、ゲート電極は、第１スイッチングトランジスタＴｒ＿ｓ１のドレイン電極、フォトダイオードＤのカソード電極、キャパシタＣｓｔの一側端子に連結される。
【００２３】
第１スイッチングトランジスタＴｒ＿ｓ１のゲート電極はスキャンラインＳｃａｎ［ｎ］に連結され、ソース電極には初期電圧Ｖｉｎｉｔが印加される。ここで、スキャンラインＳｃａｎ［ｎ］は、表示のために複数のピクセルを駆動するピクセル駆動回路のスキャンラインである。したがって、光センシング回路のために別途の信号ラインが不要である。
第２スイッチングトランジスタＴｒ＿ｓ２のゲート電極には集光ラインＩｎｔｅｇ［ｎ］が連結され、ドレイン電極にはデータ出力ラインＤ−ｏｕｔが連結され、光を受光して発生したフォトダイオード電流ＩＤ１を増幅させた電流ＩＤ２がデータ出力ラインを通じて出力される。
【００２４】
キャパシタＣｓｔの一側端子は駆動トランジスタＴｒ＿ｄのソース電極に連結され、これに電源電圧ＶＤＤが印加される。ここで、電源電圧ＶＤＤは、ピクセル駆動回路の電源電圧である。したがって、光センシング回路のための別途の電源ラインが不要である。キャパシタＣｓｔの他側端子は駆動トランジスタＴｒ＿ｄのゲート電極に連結され、キャパシタＣｓｔにはゲート電極とソース電極との間の電圧Ｖｇｓが保存される。
【００２５】
図１に示した光センシング回路は構造が簡単であり、レイアウト時に面積を小さく具現できる。したがって、フォトダイオードの受光部領域を最大化させることができて、タッチパネル感度を向上させることができる。また、ピクセルのスキャン信号ラインと電源ラインとを共有することによって、光センシング回路のための別途の信号ラインと電源ラインとが不要である。
【００２６】
図２を参照すれば、スキャン信号により第１スイッチングトランジスタＴｒ＿ｓ１がターンオンされて、初期電圧Ｖｉｎｉｔが駆動トランジスタＴｒ＿ｄのゲート電極に印加される。すなわち、スキャン信号により第１スイッチングトランジスタＴｒ＿ｓ１がターンオンされて、初期化ラインの初期電圧ＶｉｎｉｔがノードＮ１に印加されて、駆動トランジスタＴｒ＿ｄのゲート電極とフォトダイオードのカソード電極との電圧を初期化させる。次いで、外部の光源または内部の光源の光をフォトダイオードが受光して、１フレーム時間の間、フォトダイオードＤが集光すれば、電流ＩＤ１が発生し、駆動トランジスタＴｒ＿ｄのゲート電圧が落ちる。
【００２７】
集光信号Ｉｎｔｅｇ［ｎ］により第２スイッチングトランジスタＴｒ＿ｓ２がターンオンされれば、駆動トランジスタＴｒ＿ｄのゲート・ソース間の電圧Ｖｇｓにより決定された電流ＩＤ２が、データ出力ラインＤ−ｏｕｔを通じて出力される。ここで、増幅された電流ＩＤ２は次の数式１のように計算できる。
【００２８】
【数１】
2011014127.tif 000003
【００２９】
ここで、ΔＶは、フォトダイオードＤで発生した電流ＩＤ１によってノードＮ１、すなわち、駆動トランジスタＴｒ＿ｄのゲート電圧が落ちることを反映した電圧変化量であり、Ｖｔｈは、駆動トランジスタＴｒ＿ｄのしきい電圧であり、βは、定数値である。
前記数式１から分かるように、光センシング回路の出力電流値ＩＤ２は、駆動トランジスタのしきい電圧Ｖｔｈの影響を受ける。前述したように、電流増幅のための駆動トランジスタのしきい電圧Ｖｔｈは、トランジスタごとに異なる。これは、薄膜トランジスタの製造工程変数によってしきい電圧が変わるので、あらゆるトランジスタのしきい電圧を統一するように製造することが不可能なためである。したがって、増幅回路ごとにしきい電圧の偏差が存在して、タッチまたは位置判断の正確性が落ちる。
【００３０】
図３は、本発明の他の実施形態によるフォトダイオード電流増幅のための光センシング回路を示す図面であり、図４は、図３に示した光センシング回路を駆動するためのタイミング図である。
図３を参照すれば、光センシング回路は、フォトダイオードＤ、駆動トランジスタＴｒ＿ｄ、第１ないし第６スイッチングトランジスタＴｒ＿ｓ１ないしＴｒ＿ｓ６、キャパシタＣｓｔを備える。
【００３１】
フォトダイオードＤは、外部から入射される光を受光して電流を発生させる。フォトダイオードＤは、アノード電極及びカソード電極を備える。フォトダイオードＤのアノード電極には第１接地電圧ＶＳＳ１が印加され、カソード電極は、ノードＮ１に連結されて駆動トランジスタＴｒ＿ｄのゲート電極に連結される。
駆動トランジスタＴｒ＿ｄのソース電極は、第２スイッチングトランジスタＴｒ＿ｓ２のドレイン電極、キャパシタＣｓｔの一側端子、第４スイッチングトランジスタＴｒ＿ｓ４のドレイン電極に連結される。
【００３２】
第１スイッチングトランジスタＴｒ＿ｓ１は、ソース電極に初期電圧ｉｎｉｔｉａｌが印加され、ゲート電極に以前のスキャンラインＳｃａｎ［ｎ−１］が連結されており、ドレイン電極はノードＮ１に連結される。第１スイッチングトランジスタＴｒ＿ｓ１は、現在のスキャン信号の直前のスキャン信号、すなわち、以前のスキャン信号Ｓｃａｎ［ｎ−１］に応答して駆動トランジスタＴｒ＿ｄのゲート電極とフォトダイオードＤのカソード電極との電圧を初期化させる。
【００３３】
第２スイッチングトランジスタＴｒ＿ｓ２は、ソース電極に初期電圧Ｖｉｎｉｔが印加され、ゲート電極に現在のスキャンラインＳｃａｎ［ｎ］が連結されており、ドレイン電極は駆動トランジスタＴｒ＿ｄのソース電極に連結される。第２スイッチングトランジスタＴｒ＿ｓ２は現在のスキャン信号Ｓｃａｎ［ｎ］に応答して、駆動トランジスタＴｒ＿ｄのソース電極に電圧レベルのデータ信号、すなわち、電圧Ｖｉｎｉｔを印加する。
【００３４】
第３スイッチングトランジスタＴｒ＿ｓ３のソース電極は駆動トランジスタＴｒ＿ｄのゲート電極、ドレイン電極は駆動トランジスタＴｒ＿ｄのドレイン電極に連結され、ゲート電極は現在のスキャンラインＳｃａｎ［ｎ］に連結されて、現在のスキャン信号に応答してターンオンされて、駆動トランジスタＴｒ＿ｄをダイオード連結させる。第３スイッチングトランジスタＴｒ＿ｓ３が駆動トランジスタＴｒ＿ｄをダイオード連結させることによって、駆動トランジスタＴｒ＿ｄのしきい電圧Ｖｔｈの偏差を補償する。しきい電圧補償と関連しては、図４を参照して後述する。
【００３５】
第４スイッチングトランジスタＴｒ＿ｓ４は、ソース電極に電源電圧ＶＤＤが印加され、ゲート電極には発光ラインＥＭ［ｎ］が連結されて、発光信号によって電源電圧ＶＤＤを駆動トランジスタＴｒ＿ｄのソース電極に伝達する。ここで、電源電圧ＶＤＤはピクセル駆動回路の電源電圧であって、光センシング回路のための別途の電源電圧ラインが必要ない。
【００３６】
第５スイッチングトランジスタＴｒ＿ｓ５のゲート電極には集光ラインＩｎｔｅｇ［ｎ］が連結され、ドレイン電極にはデータ出力ラインＤ−ｏｕｔが連結され、光を受光して発生したフォトダイオード電流ＩＤ１を増幅させた電流ＩＤ２が、データ出力ラインを通じて出力される。
【００３７】
第６スイッチングトランジスタＴｒ＿ｓ６は、ゲート電極のリセットラインｒｅｓｅｔ［ｎ］のリセット信号に応答して、ドレイン電極に印加された第２接地電圧Ｖｓｓ２でデータ出力ラインＤ−ｏｕｔを初期化させる。
キャパシタＣｓｔの一側端子は駆動トランジスタＴｒ＿ｄのソース電極に連結され、これに電源電圧ＶＤＤが印加される。ここで、電源電圧ＶＤＤはピクセル駆動回路の電源電圧である。キャパシタＣｓｔの他側端子には駆動トランジスタＴｒ＿ｄのゲート電極が連結され、キャパシタＣｓｔにはゲート電極とソース電極との間の電圧Ｖｇｓが保存される。
【００３８】
図３に示した光センシング回路は、駆動トランジスタＴｒ＿ｄのしきい電圧を補償することができ、しきい電圧の変化による散布が小さい。また、ピクセルのスキャン信号ラインと電源ラインとを共有することによって、光センシング回路のための別途の信号ラインと電源ラインとが不要である。
【００３９】
図４を参照すれば、まず、以前のスキャン信号Ｓｃａｎ［ｎ−１］により第１スイッチングトランジスタＴｒ＿ｓ１がターンオンされ、ノードＮ１の電圧が初期化される。すなわち、駆動トランジスタＴｒ＿ｄのゲート電極とフォトダイオードＤのカソード電極とを初期化させる。そして、現在のスキャン信号Ｓｃａｎ［ｎ］により、第２スイッチングトランジスタＴｒ＿ｓ２と第３スイッチングトランジスタＴｒ＿ｓ３とがターンオンされる。第３スイッチングトランジスタＴｒ＿ｓ３がターンオンされて駆動トランジスタＴｒ＿ｄがダイオード連結され、第２スイッチングトランジスタＴｒ＿ｓ２がターンオンされて、電圧Ｖｉｎｉｔがダイオード連結により駆動トランジスタＴｒ−ｄのゲート電極に印加され、この時、キャパシタＣｓｔにはＶｉｎｉｔ−Ｖｔｈの電圧値が保存される。
【００４０】
そして、発光信号ＥＭ［ｎ］により第４スイッチングトランジスタＴｒ＿ｓ４がターンオンされ、電源電圧ＶＤＤが駆動トランジスタＴｒ−ｄのソース電極に印加される。発光によって、フォトダイオードＤが１フレーム間集光して電流ＩＤ１が流れ、ノードＮ１の電圧、すなわち、駆動トランジスタＴｒ＿ｄのゲート電極の電圧が発生した電流ＩＤ１に相応して減少する。すなわち、ゲート電極の電圧ＶＧがΔＶほど減少する。したがって、光反応による電圧減少量がキャパシタＣｓｔに保存される。
【００４１】
次いで、リセット信号により第６スイッチングトランジスタＴｒ＿ｓ６がターンオンされて、データ出力ラインＤ−ｏｕｔが初期化され、集光信号Ｉｎｔｅｇ［ｎ］により第５スイッチングトランジスタＴｒ＿ｓ５がターンオンされて、受光により発生したフォトダイオードＤの電流ＩＤ１を増幅した電流ＩＤ２が出力ラインを通じて出力される。すなわち、光によりセンシングされたデータ値、すなわち、電流ＩＤ２が出力される。前記過程を通じて増幅された電流ＩＤ２は、次の数式２の通りである。
【００４２】
【数２】
2011014127.tif 000004
【００４３】
ここで、ΔＶは、フォトダイオードＤで発生した電流ＩＤ１によってノードＮ１、すなわち、駆動トランジスタＴｒ＿ｄのゲート電圧が低下することを反映した電圧変化量であり、Ｖｔｈは、駆動トランジスタＴｒ＿ｄのしきい電圧であり、βは、定数値である。
前記数式２から分かるように、光センシング回路の出力電流値ＩＤ２は、駆動トランジスタのしきい電圧Ｖｔｈに影響されない。したがって、駆動トランジスタのしきい電圧の偏差に関係なく、それぞれの光センシング回路で一定の出力データを得ることができるので、タッチまたは位置を正確に判断できる。
【００４４】
図５は、図３に示した光センシング回路の動作点を説明するための図面である。
図５を参照すれば、駆動トランジスタのゲートとソースとの間の電圧Ｖｇｓによる出力電流Ｉｄｓを示すグラフである。それぞれの動作点（Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ Ｐｏｉｎｔ）を見れば、各地点での傾斜度に差があることが確認できる。再び図４を参照すれば、スキャン信号により駆動トランジスタＴｒ＿ｄがダイオード連結される時、電圧Ｖｉｎｉｔが印加される。この時、低い電圧値を印加すれば、最終的に出力する時にＶｇｓ値が大きくなるので、矢印方向の動作点で駆動する。したがって、小さなＶｇｓ変動に対してＩｄｓ値変化が大きいので、光反応によるセンシング値の分解能を向上させることができる。
【００４５】
図６は、本発明のさらに他の実施形態によるフォトダイオード電流増幅のための光センシング回路を示す図面である。
図６を参照すれば、図３に示した光センシング回路との差異点は、第２スイッチングトランジスタＴｒ＿ｓ２と第４スイッチングトランジスタＴｒ＿ｓ４とを、パネル６００外部、すなわち、ピクセル発光駆動部６１０とピクセルスキャン駆動部６２０とに配したことである。したがって、図６に示した光センシング回路は、駆動トランジスタＴｒ＿ｄのしきい電圧Ｖｔｈを補償するだけではなく、パネル内部の光センシング回路の面積を縮めることができ、フォトダイオードのサイズを確保できるという効果がある。以下、図３に示した光センシング回路との動作は同一であり、構造上の差異点を中心に説明する。
【００４６】
第２スイッチングトランジスタＴｒ＿ｓ２と第４スイッチングトランジスタＴｒ＿ｓ４との間に、１本のラインで２つの電圧、すなわち、ＶＤＤ２とｄａｔａ［ｍ］とを印加でき、パネルの外部にスイッチングトランジスタを配置しつつ、パネル内蔵回路の信号及び電源を利用できるので、別途の内蔵回路の追加なしに動作できてレイアウト面積を確保することができる。ここで、ＶＤＤ２は、ピクセル発光駆動部の発光電源ＥＭ ＶＤＤである。そしてＶＤＤ１は、ピクセル駆動回路の電源である。このように、別途の電源を利用することによって、ピクセルの電源電圧を共有して使用する時に発生しうるパネルイメージ影響を最小化できる。
【００４７】
タッチパネル６００には一つの光センシング回路のみ図示されているが、表示のためのｎ×ｍ行列の複数のピクセルを駆動するピクセル駆動回路を備え、それぞれのピクセル駆動回路に対応するそれぞれの光センシング回路が存在する。
ここで、ピクセル駆動回路は、有機発光表示装置（ＯＬＥＤ）のピクセル回路でありうる。有機発光表示回路の一実施形態として、第１トランジスタｔｒ１、第２トランジスタｔｒ２、キャパシタＣｓｔ及びＯＬＥＤを含む２トランジスタ１キャパシタ形態のピクセル回路が適用される。前記ピクセル回路では、従来の有機発光表示装置の表示回路と同じ方式でデータを表示でき、その詳細な動作についての説明は省略する。また、ピクセル駆動回路は例示的なものであって、既知の多様な形態のピクセル駆動回路を使用することができる。
【００４８】
以上説明したように、本発明の望ましい実施形態による光センシング回路は、ピクセル駆動回路と光センシング回路とがスキャンラインを共有することによって、タッチパネルの駆動に必要な配線の数及び駆動信号を生成するための駆動装置の数を低減させることができる。また、フォトダイオードの電流増幅のために使われる駆動トランジスタのしきい電圧を補償することによって、一定の出力データを得ることができる。
【００４９】
以上、詳細な説明及び図面では、駆動トランジスタとスイッチングトランジスタとして、ＰＭＯＳトランジスタを挙げて説明したが、ＮＭＯＳトランジスタまたはＣＭＯＳトランジスタで構成してもよい。
前記発明の詳細な説明と図面は、単に本発明の例示的なものであって、これは単に本発明を説明するための目的で使われたものであり、意味限定や特許請求の範囲に記載された本発明の範囲を制限するために使われたものではない。したがって、以上説明した内容を通じて当業者ならば、本発明の技術思想を逸脱しない範囲で多様な変更及び修正が可能であるということを理解できるであろう。したがって、本発明の技術的保護範囲は、明細書の詳細な説明に記載された内容に限定されるものではなく、特許請求の範囲により定められねばならない。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、タッチパネル関連の技術分野に好適に用いられる。
【符号の説明】
【００５１】
Ｃｓｔ  キャパシタ
Ｔｒ＿ｄ  駆動トランジスタ
Ｔｒ＿ｓ１  第１スイッチングトランジスタ
Ｔｒ＿ｓ２  第２スイッチングトランジスタ
Ｔｒ＿ｓ３  第３スイッチングトランジスタ
Ｔｒ＿ｓ４  第４スイッチングトランジスタ
Ｔｒ＿ｓ５  第５スイッチングトランジスタ
Ｔｒ＿ｓ６  第６スイッチングトランジスタ
Ｓｃａｎ［ｎ］  スキャンライン
Ｄ−ｏｕｔ［ｍ］  データ出力ライン
ｄａｔａ［ｍ］  データライン
ｒｅｓｅｔ［ｎ］  初期化ライン
Ｉｎｔｅｇ［ｎ］  集光ライン
ＥＭ［ｎ］  発光ライン
６００  タッチパネル
６１０  ピクセル発光駆動部
６２０  ピクセルスキャン駆動部
【図１】
2011014127.tif 000005
【図２】
2011014127.tif 000006
【図３】
2011014127.tif 000007
【図４】
2011014127.tif 000008
【図５】
2011014127.tif 000009
【図６】
2011014127.tif 000010