JP5060810B2

JP5060810B2 - 液晶表示装置及びその駆動方法と製造方法

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Publication number: JP5060810B2
Application number: JP2007083428A
Authority: JP
Inventors: 文秀朴
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2006-09-01
Filing date: 2007-03-28
Publication date: 2012-10-31
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Description

本発明は液晶表示装置及びこの駆動方法と製造方法に係り、さらに詳細には外部から入射する光を分析して、このような入射光に対応する高画質の映像を出力する液晶表示装置及びこの駆動方法と製造方法に関する。

映像を表示する表示装置は発光型と受光型に区分される。発光型表示装置は自ら発光する陰極線管または有機発光表示装置を含む。受光型表示装置は自ら発光するものではなく別途の光源を要する液晶表示装置を含む。

受光型である液晶表示装置は、映像を表示する表示パネルと、光を発生して表示パネルに提供する発光ユニットとを含む。発光ユニットでは通常多数のランプ（ｌａｍｐ）が用いられる。この多数のランプは、表示パネルの後面から表示パネルの全体に均一に光を伝達する。このようなランプとして外部電極型蛍光ランプ（ｅｘｔｅｒｎａｌｅｌｅｃｔｒｏｄｅｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔｌａｍｐ；ＥＥＦＬ）及び冷陰極管蛍光ランプ（ｃｏｌｄｃａｔｈｏｄｅｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔｌａｍｐ；ＣＣＦＬ）を用いることができる。

蛍光ランプは表示パネルに単色の光を提供し、単色色の輝度によって表示パネルに表示される画質が決められる。しかし、この単色光は外部の環境によって輝度が変わり、このことから外部の環境によって液晶表示装置の画質が低下する場合があると言える。

本発明の目的は外部から入射する光を分析して、このような入射光に対応する高画質の映像を出力する液晶表示装置を提供することにある。

本発明の他の目的は上述した液晶表示装置の駆動方法を提供することにある。

本発明の他の目的は上述した液晶表示装置の製造方法を提供することにある。

本発明の実施形態に係る液晶表示装置は、表示パネル、第１センサ、発光ユニット、第２センサ及び制御部を含む。表示パネルは液晶層を利用して映像を表示する。前記第１センサは前記表示パネルに形成されて、外部から入射する入力光を感知する。前記発光ユニットは少なくとも２つの互いに異なる発光源を有し、前記発光源それぞれで発生した異なるカラー光による出力光を前記表示パネルに提供する。前記第２センサは前記表示パネルまたは前記発光ユニットに形成されて、前記出力光を感知する。前記制御部は前記第１センサで感知した入力光に対する分析値を算出し、前記分析値によって補正された目標値を計算し、前記目標値に対応する前記カラー光が発生するように前記発光源を個別的に制御し、前記第２センサで感知した出力光が前記目標値を満たすか否かを検査する。

本発明の他の実施形態に係る液晶表示装置は、第１基板、第２基板、液晶層及びセンサを含む。前記第１基板は画素領域が定義された表示領域と前記表示領域を囲む周辺領域とを有する。前記第２基板は前記第１基板と向き合う。前記液晶層は前記第１及び第２基板の間に介在する。前記センサは前記周辺領域に形成されて前記第２基板を通じて入射する光を感知する。

前記センサは第１及び第２液晶調節電極を含む。前記第１液晶調節電極は前記第１基板上に前記液晶層と隣接して形成される。前記第２液晶調節電極は前記第２基板上に前記液晶層と隣接して形成され、前記第１液晶調節電極と相互作用して前記液晶層に電場を印加する。

前記液晶表示装置において、前記センサは前記電場が印加される時に入射する入力光を感知し、前記入力光に対する情報は前記電場が印加された液晶層を通過する際に発生する前記入力光の変化を含む。または前記電場はその方向が互いに反対であり、交互に印加される第１電場と第２電場とを含み、前記第１センサは前記第１電場が印加される時に入射する入力光を感知し、前記分析値は前記第１電場が印加された液晶層を通過する際に発生する前記入力光の変化を含む。

本発明の実施形態に係る液晶表示装置の駆動方法は次の段階を含む。液晶層を有する表示パネルに入射する入力光を感知する。前記感知された入力光に対する分析値を算出する。前記算出された分析値に従って補正された目標値を計算する。異なるカラー光を発生する少なくとも２つの互いに異なる発光源を個別的に制御して前記目標値に対応するカラー光を発生するようにする。前記カラー光による出力光を前記表示パネルに提供する。

本発明の実施形態に係る液晶表示装置の製造方法は次の段階を含む。画素領域が定義された表示領域と前記表示領域を囲む周辺領域を有する第１基板の前記画素領域のそれぞれにゲート電極を形成する。前記第１基板上の前記周辺領域に遮光層を形成する。前記ゲート電極上に前記ゲート電極と平面上で重畳するように第１半導体層を形成する。前記遮光層上に前記遮光層と平面上で重畳するように第２半導体層を形成する。前記第１半導体層上に前記第１半導体層と平面上で重畳し、相互に離間するソース電極とドレイン電極とを形成する。前記第２半導体層上に前記第１半導体層と平面上で重畳して相互に離間する第１電極と第２電極とを形成する。前記ソース電極とドレイン電極上に前記ドレイン電極と電気的に接続される画素電極を形成する。前記第１及び第２電極を覆う第１液晶調節電極を形成する。前記第１基板に対応する第２基板上に前記表示領域と対応して前記画素電極と向き合う共通電極を形成する。前記第２基板上に前記周辺領域と対応して前記第１液晶調節電極と向き合う第２電極を形成する。

本発明の実施形態によれば、外部から入射する光を正確に分析して、このような入射光に対応する高画質の映像を表示することができる。

以下、添付した図を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。ただし、本発明はここで説明する実施形態に限定されず、多様な形態に応用及び変形が可能である。下記の実施形態は本発明によって開示された技術思想をより明確にし、さらに本発明が属する分野で平均的な知識を持つ当業者に本発明の技術思想を十分に伝達するために提供するものである。したがって、本発明の範囲が下記の実施形態によって限定されるものではない。また実施形態とともに提示された図において、層及び領域の大きさは明確な説明を強調するために簡略化、または誇張されたものであり、図面上において、同じ参照番号は同じ構成要素を示す。

図１は本発明の実施形態に係る液晶表示装置の構成図である。

図１に示すように、本発明に係る液晶表示装置は、表示パネル１０、発光ユニット２０及び制御部３０を備えている。表示パネル１０は内部に液晶が配列された液晶層を含む。発光ユニット２０は複数の発光源を含み、この発光源から発生した光を表示パネル１０に提供する。

液晶は誘電率異方性を有し、電場によってその配列方向が変更する。また液晶は屈折率異方性を有し、その配列方向によって液晶層を通過する光の透過率が変わる。液晶表示装置の動作の時、表示パネル１０内で液晶層には映像によってその強さが調節される電場が印加される。発光ユニット２０で発生した光が液晶層を通過すれば、この光は液晶の配列に従ってその透過率が調節されて所望する映像が表示される。

表示パネル１０には第１センサ１が形成され、発光ユニット２０には第２センサ２が形成される。図１に示さないが、第２センサ２は発光ユニット２０の他に表示パネル１０に形成することもできる。第１センサ１は入力光３を感知し、第２センサ２は出力光４を感知する。入力光３は外部から入射する光であって、自然光または人工光を全部含む。出力光４は発光ユニット２０から表示パネル１０に提供される光であって、白色光またはカラー光とすることができる。

制御部３０は第１センサ１で感知した入力光３を分析して適正な出力光４が発生するように発光ユニット２０を制御する。また制御部３０は第２センサ２で感知した出力光４が適正であるか否かを検査する。以下、制御部３０の制御動作に係る液晶表示装置の詳細な駆動過程を説明する。

図２は図１の液晶表示装置を駆動する方法を示す動作フローチャートである。

図２に示すように、第１センサ１で入力光３を感知する（Ｓ１０）。第１センサ１は光を感知することができる様々の手段で構成することができる。例えば、第１センサ１は太陽電池、硫化カドミウム（ＣｄＳ）センサ、フォトダイオード、フォトトランジスタ、フォトコンダクタなどで構成することができる。太陽電池は光が照射されると電子を放出し、この放出した電子により電気的エネルギーが生成されて、照射された光を検出することができる。硫化カドミウムセンサは光が照射されると電気的抵抗が減少して、照射された光を検出することができる。フォトダイオード、フォトトランジスタ及びフォトコンダクタは光が照射されると、電流が発生して照射された光を検出することができる。

第１センサ１によって感知された情報は、制御部３０で受信され分析され、入力光３に対する分析値を算出する（Ｓ２０）。分析値は入力光３の照度、輝度、波長分布及びカラー温度のうちの少なくとも１つを分析して算出する。照度または輝度を分析して入力光３の入射量または明度を把握することができる。また波長分布またはカラー温度を分析して入力光３のソースを把握することができる。

図３は外部光源の種類による波長分布を示すグラフである。

図３に示すように、外部光源の種類に従って波長による光の相対的強度が変わる。太陽光源ｇ１は４００〜７００ｎｍ波長範囲であり、おおよそ５００ｎｍまで光の強度が増加した後徐々に減少するグラフを示す。白熱燈ｇ２は上記した波長範囲で線形的に光の強度が増加するグラフを示す。蝋燭ｇ３は上述した波長範囲で下にふくらんでいる形状の曲線グラフを示し、蛍光燈ｇ４は複数のピークを有する不規則なグラフを示す。

図４は様々な自然光と人工光に対するカラー温度を示す図である。

カラー温度は直接測定しにくい発光体の温度をその発光体のカラーで推正して測定したことを示す。カラー温度は一般的に実際温度より多少高く示し、絶対温度Ｋで表現される。

図４に示すように、自然光の場合、状況によって青空であるか、または日出／日の入りであるかによってカラー温度が変わる。また人工光の場合にも白熱燈とランプ間にカラー温度が異なっており、同じランプでも発光材質によってカラー温度が異なっている。

図３及び図４に示したように、入力光３の波長分布またはカラー温度を分析して外部光源に対する詳細な情報が把握される。制御部３０は多様な波長分布を有する光またはカラー温度を有する光に対するデータベースを含むことができる。この場合、制御部３０はデータベースを参照して入力光３に対する詳細情報をより容易に把握することができる。

図２に示すように、制御部３０は分析値に従って補正された目標値を計算する（Ｓ３０）。この目標値は出力光４の照度、輝度、波長分布及びカラー温度のうちの少なくとも１つを基準に計算することができる。例えば、分析値に従って照度または輝度が高い状態では、低い照度または輝度を有する目標値を算出するように構成される。なぜなら、外部環境が明るい状態では、ユーザが見る時暗い映像である方が容易に視認することができるためである。ただ、入力光３は一定の時間間隔で感知され、現在の分析値が以前に算出された分析値と同じ、または大差のない場合には新しい目標値を計算する必要はない。

目標値計算の時、波長分布またはカラー温度を利用することができ、この場合、外部光源の変化に即刻対応することができる。仮に、波長分布またはカラー温度を利用すれば外部光源の種類を容易に把握することができるため、以前の分析値と現在の分析値とを比較して外部光源が変わったと判断した場合には、この変わった外部光源に対応する新しい目標値を設定することができる。

特に、波長分布またはカラー温度を利用すれば、入力光３が複数のカラー光で構成される場合に、前記複数のカラー光にそれぞれ対応できる目標値を計算することができる。例えば、入力光３が蛍光燈から照射されたものであり、図３に示した波長分布を有する時、入力光３はおおよそ４５０ｎｍと５５０ｎｍ波長で高い強度を有する。この場合、出力光４は４５０ｎｍと５５０ｎｍ波長で低い強度を有するように目標値を計算することができる。同様に、カラー温度を利用する場合には、入力光３のカラー温度が高い時出力光４が低いカラー温度を有するように目標値を計算することができる。

上述の分析値を算出する場合と同様に、制御部３０は目標値を計算するためのデータベースを含むことができる。

上記のように目標値を計算し、この目標値に対応するカラー光を発生する（Ｓ４０）。発光ユニット２０は少なくとも２つの異なるカラー光を発生する発光源を含み、制御部３０は、この２つ以上の発光源をそれぞれ個別的に制御する。したがって、少なくとも２つの異なるカラー光の強度を組み合わせて目標値に対応する出力光４を発生する。もし上記のように互いに異なるカラー光を組み合わせなければ、前述したような波長分布及びカラー温度を基準に計算された目標値に対応する出力光４を獲得しにくい。

第２センサ２を利用してカラー光による出力光４と目標値とを比較する（Ｓ５０）。第２センサ２は第１センサ１のように光を検出することができる多様な素子で構成することができる。

第２センサ２で感知した出力光４が目標値と差がある場合には、出力光４を変更する（Ｓ６０）。制御部３０は出力光４にエラーがあることを認識し、出力光４を変更するように発光源を再び制御する。前述のエラーが繰り返される場合、目標値を計算する基準を変更することもできる。例えば、波長分布によって目標値を計算したことをカラー温度によって目標値を計算することに変更することができる。

出力光４と目標値が一致すれば、出力光４を表示パネル１０に提供する（Ｓ７０）。出力光４が表示パネル１０を透過して外部に映像が表示される。出力光４は入力光３に従って調節されることから、映像は高画質を示すこととなる。

図５は図１の発光ユニットの作動過程を説明する図である。

図５に示すように、発光ユニットは、基材２１と複数の発光源２２、２３、２４とを備え、発光源２２、２３、２４は少なくとも２つの異なるカラー光を発生する。このカラー光は光の三原色に該当する赤色光２Ｒ、緑色光２Ｇ及び青色光２Ｂとすることができる。この場合、発光源２２、２３、２４は赤色光２Ｒを発生する第１発光源２２、緑色光２Ｇを発生する第２発光源２３及び青色光２Ｂを発生する第３発光源２４を含む。

カラー光は光の三原色の他に黄色光、青緑色光及び赤紫色光とすることもできる。また上記したカラー光は黄色光、青緑色光及び赤紫色光に前述した光の三原色を足した６つにすることもできる。この場合、前述の６つのカラーを発生する６つの発光源を備える。

発光源２２、２３、２４は発光ダイオードで構成することができる。発光ダイオードは半導体のｐ−ｎ接合構造を利用してキャリア（電子及び正孔）を発生し、このキャリアが再結合する際に光を発生する。半導体では周期律表において３Ｂ族及び５Ｂ族の２元素または３元素の化合物が用いられる。

第１発光源〜第３発光源２２、２３、２４から発生した赤色光２Ｒ、緑色光２Ｇ及び青色光２Ｂは相互間に組み合わせて白色の出力光４が形成される。白色の出力光４は表示パネル１０を透過して外部に輻射する。またはカラー映像が表示されるように、白色の出力光４は表示パネル１０に具備されたカラーフィルタでカラー光にフィルタリングされた後、外部に輻射することができる。

図６Ａ〜図６Ｃは本発明の他の実施形態によって図１の発光ユニットの作動過程を説明する図である。

図６Ａに示すように、第１発光源２２が作動して表示パネル１０に赤色光２Ｒが提供される。

図６Ｂに示すように、第２発光源２３が作動して表示パネル１０に緑色光２Ｇが提供される。

図６Ｃに示すように、第３発光源２４が作動して表示パネル１０に青色光２Ｂが提供される。

上記のように作動して、出力光４は赤色光２Ｒ、緑色光２Ｇ及び青色光２Ｂが順にスイッチングされて形成される。この場合、赤色光２Ｒ、緑色光２Ｇ及び青色光２Ｂが迅速にスイッチングされて、三色のカラー光が組み合わせられたカラーを有する映像が表示される。

図７は図１の液晶表示装置の分解斜視図である。

図７に示すように、表示パネル１０は映像が表示される表示領域ＤＡと表示領域ＤＡを囲む周辺領域ＰＡに区別される。表示パネル１０は互いに向き合う第１基板１００と第２基板２００とを含む。周辺領域ＰＡにおいて第１基板１００には複数のゲートテープキャリアパッケージ１１及びデータテープキャリアパッケージ１３が取り付けられる。ゲートテープキャリアパッケージ１１及びデータテープキャリアパッケージ１３にはそれぞれ印刷回路基板１２、１４が取り付けられる。ゲートテープキャリアパッケージ１１及びデータテープキャリアパッケージ１３には、それぞれ駆動チップが取り付けられている。駆動チップは印刷回路基板１２、１４から伝送された入力信号を利用して液晶表示装置の駆動信号を生成して表示パネル１０に送る。

表示パネル１０の上部には周辺領域ＰＡをカバーする固定型４０が結合する。固定型４０は光が透過する投光部４１を有しており、この投光部４１は固定型４０を貫通する貫通ホールで形成することができる。投光部４１は周辺領域ＰＡにおいて第１センサ１と対応する位置に形成され、第１センサ１に外部から入射する入力光３が到達するように構成される。

表示パネル１０の下部には発光ユニット２０が取り付けられる。表示パネル１０と発光ユニット２０との間に光学フィルム５０を追加することができる。光学フィルム５０は拡散フィルム５１とプリズムフィルム５２とを含む。拡散フィルム５１は発光ユニット２０で発生した出力光４が拡散して表示パネル１０の全体に均一に提供されるように作用する。プリズムフィルム５２は、表示パネル１０に対して垂直方向に出力光４が入射するようにその方向を変更する役割を果たす。

図８は図７の表示パネルに対するブロック図である。

図８に示すように、第１基板１００は複数のゲートラインＧ１−ＧｎとデータラインＤ１−Ｄｍとを含む。ゲートラインＧ１−Ｇｎは行方向に延長されており、データラインＤ１−Ｄｍは列方向に延長されている。これらが行方向と列方向に交差することによって、区画されるそれぞれの領域に画素領域が定義される。画素領域にはスイッチング素子Ｑとこれに接続された液晶キャパシタＣＬＣ及び維持キャパシタＣＳＴを含む。

スイッチング素子Ｑとしてゲート電極、ソース電極及びドレイン電極を有する薄膜トランジスタが用いられる。ゲート電極はゲートラインＧ１−Ｇｎに接続され、ソース電極はデータラインＤ１−Ｄｍに接続され、ドレイン電極は液晶キャパシタＣＬＣ及び維持キャパシタＣＳＴに接続される。液晶キャパシタＣＬＣは第１基板１００の画素電極（図示しない）、第２基板２００の共通電極（図示しない）及び２つの電極の間で誘電体役割を果たす液晶層で構成される。維持キャパシタＣＳＴは第１基板１００に設けられた維持電極（図示しない）と画素電極及びその間の絶縁体で構成される。維持キャパシタＣＳＴは液晶キャパシタＣＬＣを補助するために選択的に用いられる。

ゲートラインＧ１−Ｇｎはゲート駆動部１５に接続され、ゲート駆動部１５はゲートテープキャリアパッケージ１１に駆動チップの形態で装着される。データラインＤ１−Ｄｍはデータ駆動部１６に接続され、データ駆動部１６はデータテープキャリアパッケージ１３に駆動チップの形態で装着される。

図７に示したものとは異なり、テープキャリアパッケージ１１、１３を使用せずに、ゲート駆動部１５及びデータ駆動部１６をなす駆動チップを第１基板１００に実装することもできる。あるいは、ゲート駆動部１５またはデータ駆動部１６を第１基板１００上に直接形成することもできる。

液晶表示装置を動作させる際には、ゲート駆動部１５によりゲート信号をゲートラインＧ１−Ｇｎに印加し、データ駆動部１６によりデータ電圧をデータラインＤ１−Ｄｍを通じて画素電極に印加する。また、共通電極には一定の共通電圧を印加し、データ電圧と共通電圧の差は液晶キャパシタＣＬＣの充電電圧、すなわち画素電圧として現れる。画素電圧の大きさに従って液晶層で液晶の配列が変更され、その配列によって対応する映像が表示される。

周辺領域ＰＡには投光部４１と対応するように第１センサ１が位置する。第１センサ１は投光部４１を通じて入射した入力光３を感知して、それに対する情報を制御部３０に送る。上述したように、第１センサ１は太陽電池やフォトダイオードなどを利用して多様に構成することができる。多様な構成によって、第１センサ１は別途に製造されて表示パネル１０に装着することができ、または表示パネル１０を製造する際に同時に製造することもできる。以下では後者が適用される場合について説明する。

図９は図８の第１センサを詳細に示した平面図であり、図１０は図９のI-I’ラインに沿って切断した断面図である。

図９及び図１０に示すように、第１センサは、遮光層１１６、第１絶縁膜１２０、半導体層１３６、抵抗性接触層１３７、第１電極１４６、第２電極１４７及び第２絶縁膜１５０を備えている。遮光層１１６は第１基板１００上に不透明な材質で形成される。遮光層１１６は第１基板１００下部の発光ユニット２０からの出力光４を遮断し、第１センサ１で出力光４を排除して入力光３のみを感知するようにする。第１絶縁膜１２０は遮光層１１６上に形成される。

半導体層１３６は絶縁膜１２０上に非晶質シリコンで形成される。半導体層１３６上には第１及び第２電極１４６、１４７が形成される。第１及び第２電極１４６、１４７は相互に離間しており、図９に示したように、平面上における凹凸形状で相互間がかみ合うように形成される。半導体層１３６は、光が照射されると非晶質シリコン分子が励起（ｅｘｃｉｔｅｄ）されて電子や正孔のようなキャリアが発生する。このキャリアによって第１及び第２電極１４６、１４７の間で電流が流れるようになる。この電流は第１及び第２電極１４６、１４７の端部にそれぞれ形成された端子１４６ａ、１４７ａで測定される。

第１及び第２電極１４６、１４７上には第２絶縁膜１５０が形成される。第２絶縁膜１５０は第１及び第２電極１４６、１４７の間を絶縁し、また第１及び第２電極１４６、１４７を保護する役割を果たす。第１センサ１は第１及び第２電極１４６、１４７に沿って分離し、半導体層１３６上に形成された抵抗性接触層１３７をさらに含むことができる。抵抗性接触層１３７は不純物イオンを含む非晶質シリコンで形成される。抵抗性接触層１３７は第１及び第２電極１４６、１４７と半導体層１３６間の電気的接触特性を向上させる。

図１１は本発明の他の実施形態に従って図９のI-I’ラインに沿って切断した断面図である。本実施形態は上述の実施形態と共通される部分に対しては同じ図面符号を用い、前述と共通する部分に対する詳細説明は省略する。

図１１に示すように、第１及び第２基板１００、２００の間に液晶層３００が介在する。第１基板１００上に遮光層１１６、第１絶縁膜１２０、半導体層１３６、抵抗性接触層１３７、第１電極１４６、第２電極１４７及び第２絶縁膜１５０が形成される。

第２基板２００上にはブラックマトリックス２１６とカラーフィルタ２２６が形成される。ブラックマトリックス２１６は不透明な材質を含んで所望する領域のみで入力光３が入射するように作用する。カラーフィルタ２２６は入力光３のうち所定のカラーを有する光のみをフィルタリングする。例えば、カラーフィルタ２２６は赤色フィルタＲ、緑色フィルタＧ及び青色フィルタＢを含み、該当の領域でそれぞれ入力光３のうち赤色光、緑色光及び青色光をフィルタリングする。この場合、第１基板１００において赤色フィルタＲと対応する領域では入力光３のうち赤色光のみを感知する。同様に、緑色フィルタＧと青色フィルタＢはそれぞれ入力光３のうち緑色光と青色光をフィルタリングする。このような方法により入力光３でカラーによる波長分布を把握することができる。

オバーコート膜２３０はブラックマトリックス２１６とカラーフィルタ２２６上に形成される。オバーコート膜２３０は入力光３が透過するように透明材質で形成される。オバーコート膜２３０は第２基板２００表面を平坦化する役割を果たし、必要に応じて選択的に用いることができる。

図１２は本発明の他の実施形態によって図９のI-I’ラインに沿って切断した断面図である。本実施形態は上述の実施形態と共通する部分に対しては同じ図面符号を使用し、共通された部分に対する詳細説明は略する。

図１２に示すように、第１センサ１は第１及び第２液晶調節電極１６６、２４６をさらに含む。第１液晶調節電極１６６は第１基板１００の第２絶縁膜１５０上に形成される。第２液晶調節電極２４６は第２基板２００のオバーコート膜２３０上に形成される。第１及び第２液晶調節電極１６６、２４６は入力光３が透過するように透明な材質で形成される。

第１及び第２液晶調節電極１６６、２４６には互いに異なる電圧が印加され、互いに異なる電圧によって液晶層３００には電場が作用する。この電場によって液晶層３００の液晶は所定方向に配列される。入力光３は所定方向に配列された液晶を通過しながら様々な変化が隋伴される。例えば、液晶の配列によって位相が変わるように構成できる。電場及びそれによる液晶の配列方向は、第１及び第２液晶調節電極１６６、２４６に印加される電圧を通じて制御することができる。したがって、液晶層３００を通過する際に発生する入力光３の位相変化は、印加電圧によって計算することができる。上述した計算された位相変化は制御部３０で分析値を算出する時考慮される。

もし第１及び第２液晶調節電極１６６、２４６がなければ、液晶層３００の液晶は任意の方向に配列されると考えられる。したがって、入力光３が液晶層３００を通過する際にどのような位相変化を伴うのか計算することができない。

しかし、本実施形態では第１及び第２液晶調節電極１６６、２４６を利用することによって、入力光３が液晶層３００を通過する際に発生する変化を測定することができる。すなわち、入力光３のセンシング値で前述したような変化に該当する値を除去すれば、入力光３に対する正確な分析値を得ることができ、液晶層３００を通過する際に分析値が変化することを防止することができ、この分析値の信頼度を向上することができる。このように、第１及び第２液晶調節電極１６６、２４６を利用して入力光３を感知する構成は、図１２に示したものと異なる構造を有する様々な光センサに同様に適用することができる。

図１３Ａは図１２の第１センサを駆動するタイミング図である。

図１３Ａに示すように、第１及び第２液晶調節電極１６６、２４６に電圧を印加するための電圧印加信号は第１センサ１で入力光３を感知するための感知信号と同期化する。したがって、電圧印加信号に応じて第１及び第２液晶調節電極１６６、２４６に電圧が印加され、それによって液晶層３００に電場が作用する時、第１センサ１は入力光３を感知して制御部３０に送る。

図１３Ｂは本発明の他の実施形態に従って図１２の第１センサを駆動するタイミング図である。

図１３Ｂに示すように、電圧印加信号は正極性（＋）と負極性（−）とを有する信号で構成される。正極性（＋）と負極性（−）は液晶層３００に印加される電場の方向が互いに反対になるように作用する。例えば、第２液晶調節電極２４６に一定のレファレンス電圧を印加する時、正極性（＋）信号によって第１液晶調節電極１６６にはレファレンス電圧より大きい電圧を印加する。この場合、第１液晶調節電極１６６から第２液晶調節電極２４６方向に第１電場が形成される。一方、負極性（−）信号によって第１液晶調節電極１６６にはレファレンス電圧より小さい電圧を印加する。この場合、第２液晶調節電極２４６から第１液晶調節電極１６６方向に第２電場が形成される。

第１及び第２電場によって液晶は第１及び第２液晶調節電極１４６、２６６に対して垂直方向を基準に互いに対称になるように配列される。これは液晶がいずれか一方向のみに配列される場合、容易に劣化することを防止するためである。図１３Ｂに示したように、第１センサ１で入力光３を感知するための感知信号は正極性（＋）と負極性（−）を有する信号のうちのいずれか１つと同期化する。

以下、表示パネル１０と第１センサ１が同時に形成される上記した液晶表示装置の製造方法を説明する。

図１４Ａ〜図１４Ｇは、本発明の実施形態に係る液晶表示装置の製造方法を示す断面図である。本実施形態において、上述の表示パネルの薄膜トランジスタと第１センサが同時に形成される方法が提供される。本実施形態の第１センサは上記した実施形態と重複する構成要素を有し、重複する構成要素に対して同じ図面符号を用いた。ただ、重複する構成要素のうち一部は前述の薄膜トランジスタで同時に形成する構成要素と区分するために、その名称を変更している。

図１４Ａに示すように、表示領域ＤＡにおいて、第１基板１００上にゲート電極１１１が形成され、周辺領域ＰＡにおいて第１基板１００上に遮光層１１６が形成される。ゲート電極１１１と遮光層１１６は別途の工程でそれぞれ形成することができる。ゲート電極１１１はクロム、アルミニウム、銅のような導電性金属で形成することができ、導電性金属は光を遮断するため遮光層１１６として用いることもできる。したがって、ゲート電極１１１と遮光層１１６は第１基板１００上に導電膜を蒸着した後、この導電膜をパターニングして同時に形成することもできる。

図１４Ｂに示すように、ゲート電極１１１及び遮光層１１６上に第１基板１００の全面を覆うように第１絶縁膜１２０が形成される。第１絶縁膜１２０はシリコンナイトライドを利用したプラズマ化学気相蒸着法で形成することができる。

表示領域ＤＡにおいて第１絶縁膜１２０上にゲート電極１１１と重畳するように、第１半導体層１３１と第１抵抗性接触層１３２とを形成する。周辺領域ＰＡにおいて第１絶縁膜１２０上に遮光層１１６と重畳するように、第２半導体層１３６と第２抵抗性接触層１３７とを形成する。第１及び第２半導体層１３１、１３６は第１絶縁膜１２０上に非晶質シリコンを蒸着した後、これをパターニングして同時に形成することができる。同様に、第１及び第２抵抗性接触層１３２、１３７は不純物イオンを含む非晶質シリコンを利用して同時に形成することができる。

図１４Ｃに示すように、表示領域ＤＡにおいて第１抵抗性接触層１３２上にソース電極１４１とドレイン電極１４２とを形成する。周辺領域ＰＡにおいて第２抵抗性接触層１３７上に第１及び第２電極１４６、１４７を形成する。ソース電極１４１、ドレイン電極１４２、第１電極１４６及び第２電極１４７は第１基板１００の全面を覆うように導電性の金属を蒸着した後、これをパターニングして同時に形成することができる。

ソース電極１４１とドレイン電極１４２はゲート電極１１１を間に置いて、相互に離間して形成される。第１抵抗性接触層１３２はソース電極１４１とドレイン電極１４２に沿って分離されるようにパターニングされる。これによって、ゲート電極１１１、ソース電極１４１及びドレイン電極１４２を含む薄膜トランジスタが完成する。第１及び第２電極１４６、１４７は相互に離間し、第２抵抗性接触層１３７は第１及び第２電極１４６、１４７に沿って分離されるようにパターニングされる。

図１４Ｄに示すように、ソース電極１４１、ドレイン電極１４２、第１電極１４６及び第２電極１４７上に、第１基板１００の全面を覆うように第２絶縁膜１５０を形成する。第２絶縁膜１５０は第１絶縁膜１２０と同じ方法で形成される。第２絶縁膜１５０は薄膜トランジスタを保護し、第１及び第２電極１４６、１４７を相互に絶縁させる。第２絶縁膜１５０はドレイン電極１４２を露出するコンタクトホール１５５を有するようにパターニングされる。

表示領域ＤＡにおいて第２絶縁膜１５０上に第１液晶調節電極１６６を形成する。画素電極１６１及び第１液晶調節電極１６６は第２絶縁膜１５０上に透明な導電膜を形成した後、これをパターニングして同時に形成することができる。透明な導電膜は酸化亜鉛インジウムまたは酸化柱石インジウムを蒸着して形成することができる。

一方、図１４Ａに示すように、遮光層１１６をゲート電極１１１と同時に形成すると、遮光層１１６は導電性金属の材質なので、これを電極として用いることができる。この場合、遮光層１１６を液晶調節電極として用い、本段階では透明導電膜をパターニングして画素電極１６１のみを形成し、別途の第１液晶調節電極１６６に対する工程は省略することができる。

図１４Ｅに示すように、第２基板２００上に第１及び第２ブラックマトリックス２１１、２１６を形成する。第１及び第２ブラックマトリックス２１１、２１６上にはそれぞれ第１及び第２カラーフィルタ２２１、２２６を形成する。第１ブラックマトリックス２１１は表示領域ＤＡにおいて画素領域の間の境界に形成され、第１カラーフィルタ２２１は画素領域に対応するように形成される。第２ブラックマトリックス２２６は周辺領域ＤＡにおいて所定の領域が開口するように形成し、第２カラーフィルタ２２６はこの開口された領域を満たすように構成される。第１及び第２カラーフィルタ２２１、２２６は互いに交互に配置される様々なカラー、例えば赤色フィルタ、緑色フィルタ及び青色フィルタを含む。

第１及び第２ブラックマトリックス２１１、２１６は第２基板２００上に感光性の有機膜を形成した後、これを露光及び現像して同時に形成することができる。第１及び第２カラーフィルタ２２１、２２６は第１及び第２ブラックマトリックス２１１、２１６上にカラーを有する感光成膜を形成した後、これを露光及び現像して同時に形成することができる。

図１４Ｆに示すように、第１及び第２カラーフィルタ２２１、２２６上にオバーコート膜２３０を形成する。オバーコート膜２３０は透明な樹脂を塗布して形成することができる。オバーコート膜２３０上には共通電極２４１と第２液晶調節電極２４６とを形成する。共通電極２４１と第２液晶調節電極２４６はオバーコート膜２３０上に透明な導電膜を蒸着して形成することができる。透明な導電膜は酸化亜鉛インジウムまたは酸化錫インジウムを蒸着して形成することができる。この場合、共通電極２４１と第２液晶調節電極２４６は相互に接続されて同一の電圧が印加されることとなる。

透明な導電膜をパターニングして、共通電極２４１と第２液晶調節電極２４６は相互に断絶することができる。この場合、共通電極２４１と第２液晶調節電極２４６には互いに異なる電圧を印加することができる。

図１４Ｇに示すように、第１及び第２基板１００、２００を相互に結合し、第１及び第２基板１００、２００の間に液晶層３００が形成される。液晶層３００は第１及び第２基板１００、２００の間に液晶を注入して形成することができる。または液晶層３００は第１及び第２基板１００、２００のうちのいずれか１つに滴下した後、第１及び第２基板１００、２００を結合する際に形成することができる。

以上、例示的な観点から様々な実施形態を示したが、該当の技術分野の通常の知識を有する当業者であれば、特許請求の範囲に記載した本発明の思想及び領域から逸脱しない範囲内で本発明を多様に修正及び変更することができることを理解することができるであろう。

本発明の実施形態に係る液晶表示装置の構成図である。図１の液晶表示装置を駆動する方法を示す動作フローチャートである。外部光源の種類による波長分布を示すグラフである。様々な自然光と人工光に対するカラー温度を示す図である。図１の発光ユニットの作動過程を説明する図である。本発明の他の実施形態によって図１の発光ユニットの作動過程を説明する図である。本発明の他の実施形態によって図１の発光ユニットの作動過程を説明する図である。本発明の他の実施形態によって図１の発光ユニットの作動過程を説明する図である。図１の液晶表示装置の分解斜視図である。図７の表示パネルに対するブロック図である。図８の第１センサを詳細にドシした平面図である。図９のI-I’ラインに沿って切断した断面図である。本発明の他の実施形態によって図９のI-I’ラインに沿って切断した断面図である。本発明の他の実施形態によって図９のI-I’ラインに沿って切断した断面図である。図１２の第１センサを駆動するタイミング図である。本発明の他の実施形態によって図１２の第１センサを駆動するタイミング図である。本発明の実施形態による液晶表示装置の製造方法を示す断面図である。本発明の実施形態による液晶表示装置の製造方法を示す断面図である。本発明の実施形態による液晶表示装置の製造方法を示す断面図である。本発明の実施形態による液晶表示装置の製造方法を示す断面図である。本発明の実施形態による液晶表示装置の製造方法を示す断面図である。本発明の実施形態による液晶表示装置の製造方法を示す断面図である。本発明の実施形態による液晶表示装置の製造方法を示す断面図である。

符号の説明

１第１センサ
２第２センサ
１０表示パネル
２０発光ユニット
３０制御部
１００第１基板
２００第２基板
３００液晶層
ＤＡ表示領域
ＰＡ周辺領域

Claims

液晶層を利用して映像を表示し、前記液晶層を間に置いて互いに向き合う第１及び第２基板を含む表示パネルと、
前記表示パネルに形成されて外部から入射する入力光を感知する第１センサと、
少なくとも２つの互いに異なる発光源を有し、前記発光源のそれぞれから発生された異なるカラー光による出力光を前記表示パネルに提供する発光ユニットと、
前記表示パネルまたは前記発光ユニットに形成されて、前記出力光を感知する第２センサと、
前記第１センサで感知された入力光に対する分析値を算出し、前記分析値に従って補正された目標値を計算し、前記目標値に対応する前記カラー光が発生するように前記発光源を個別的に制御し、前記第２センサで感知された出力光が前記目標値を満たすか否かを検査する制御部と、
を含み、
前記第１基板は画素領域が定義された表示領域と前記表示領域を囲む周辺領域とを有し、
前記第１センサは前記周辺領域に位置し、
前記第１センサは、
前記第１基板上に前記液晶層と隣接して形成された第１液晶調節電極と、
前記第２基板上に前記液晶層と隣接して形成され、前記第１液晶調節電極と相互作用して前記液晶層に電場を印加する第２液晶調節電極と、
を含むことを特徴とする液晶表示装置。
前記分析値は、前記入力光の照度、輝度、波長分布及びカラー温度のうちの少なくともいずれか１つを分析して算出されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
前記目標値は、前記出力光の照度、輝度、波長分布及びカラー温度のうちの少なくともいずれか１つを基準に計算されることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
前記制御部は前記分析値に対応する目標値が入力されるデータベースを含むことを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
前記発光源は赤色光、青色光及び緑色光を発生することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
前記出力光は前記赤色光、青色光及び緑色光が組み合わせられた白色光であることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
前記出力光は前記赤色光、青色光及び緑色光それぞれによるカラー光であることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
前記発光源それぞれは発光ダイオードであることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
前記第１センサは、
前記第１基板上に形成された遮光層と、
前記第１基板上に形成された半導体層と、
前記半導体層と前記第１液晶調節電極との間に形成された第１電極と、
前記半導体層と前記第１液晶調節電極との間で前記第１電極と離間するように形成された第２電極と、
をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
前記第１センサは前記第２基板と前記第２液晶調節電極との間に形成されたカラーフィルタをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
前記表示パネルの上部に結合して前記表示領域の外部をカバーし、前記第１センサと対応する領域に前記入力光が透過するように透過部を有する固定型をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。