JP5795471B2 - 物体感知機能を有するエネルギー効率に優れた表示装置 - Google Patents

物体感知機能を有するエネルギー効率に優れた表示装置 Download PDF

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Description

本発明は表示装置に関し、さらに詳細には、物体センシング(object−sensing)(例えば、タッチセンシング)表示装置に関する。
物体センシング装置は、物体の存在(presence)を感知(sensing)することのできる装置であり、装置上の物体の位置を判断することもできる。表示装置内に物体を感知する機能を追加することへの要求が増加するにつれて、表示装置自体がユーザの入力装置として用いられ、キーボード、キーパッド及びマウスのようなかさばる部品が不要になった。物体センシング表示装置を用いることによって、例えば、ユーザは文字入力または選択のために、表示ディスプレイ上のボタンのイメージをタッチすることができる。物体センシング表示装置は、現金自動預金支払機(ATMs)、携帯電話、及び携帯情報端末機(PDAs)のような製品に用いることができる。
物体感知機能が付加的な機能として要求されるようになるにつれて、物体感知機能を追加することにより、表示装置の消費電力が増加するようになっている。このため、実用的な観点及び環境的な観点から、物体センシング表示装置には、消費電力を減少させることが求められている。
韓国特許出願公開2009−006543号明細書
本発明の目的は、物体の存在を感知することのできる表示装置を提供することにある。さらに本発明の他の目的は、前記表示装置の駆動に適用される表示装置の駆動方法を提供することにある。
本発明の一実施形態は、物体の存在(例えば、接触)を感知することのできる表示装置の駆動方法に関する。前記表示装置の駆動方法は、先ず、ラジエーション(radiation)をセンシングすることによって物体の存在を感知し、第1信号を受信するスキャンラインを含むセンシング回路に、前記第1信号を供給する。次に、前記センシング回路に前記ラジエーションを供給するラジエーションソースアレイ(radiation source array)に第2信号を供給して、前記ラジエーションソースアレイに具備されたラジエーションソースを選択的に駆動させる。以後、前記第1及び第2信号のタイミングを同期化して前記センシング回路の前記第1信号を受信する一部分に前記ラジエーションを供給する。
本発明の他の実施形態は、物体の存在を感知することのできる表示装置の駆動方法に関する。前記表示装置の駆動方法によれば、赤外線ラジエーションソース(infrared radiation source)のアレイを複数のグループに分割し、複数のグループを1区間に一つずつ順に駆動(activate)させる。
本発明のまた他の実施形態は、センサアレイ及び前記センサアレイにそれぞれ接続されたラジエーションソースアレイを含む表示装置に関する。前記センサアレイはそれぞれ、スキャンラインと、物体が検知されて前記スキャンラインが第1信号を受信すると検知信号(detection signal)を出力するセンシングトランジスタを含むセンシング回路を含む。前記ラジエーションソースアレイは、前記センサアレイに接続され、前記センシングトランジスタに前記物体を検知するために用いられるラジエーションを供給する。ここで、前記センシング回路は前記第1信号の順序によって順に駆動され、前記ラジエーションソースアレイに具備されたラジエーションソースは前記第1信号に同期する第2信号によって駆動される。
一般的に、物体の存在を感知するための表示装置の1つの方法として、表示パネルに具備されたスキャンラインを有するセンシング回路を用いる方法がある。物体がタッチされ、または表示パネル上の1つの地点が活性化(activate)されるときに、この地点に近接するスキャンラインが信号を生成することにより、物体の位置及び存在を表すことができる。スキャンラインの信号は、例えば、物体により反射されたラジエーションを受信することにより生成され得る。この場合、ラジエーションソースは表示装置内に実装され、物体により反射されるラジエーションを供給し、センシング回路によりラジエーションが感知される。一般的に、ラジエーションソースは連続してターンオン(turn on)され、物体がいつ出現したかを正確に検知することができる。
本発明は物体により反射されたラジエーションを検知するスキャンラインが連続してターンオンされない場合にも正確に物体を検知し、消費電力を減少させることができる。例えば、スキャンラインは表示パネルの一端部から他の端部まで順にスキャンされる。スキャン周波数(scanning frequency)は、物体が存在する周期(duration)(例えば、人がタッチしている周期)の標準的周期よりも相対的に高いため、全てのスキャンラインが連続してターンオンされていなくても、物体の存在、またはタッチを感知することができる。本発明は全てのラジエーションソースを連続してターンオンさせずに、ラジエーションソースを複数のグループに分割し、ラジエーションソースのうち必要な所定のグループを選択的に駆動することにより、消費電力を減少させることができる。例えば、物体は活性化されたスキャンラインにより感知されるため、活性化されたスキャンラインに近接するラジエーションソースをターンオンさせ、他の残りのラジエーションソースはターンオフする。このような方法によれば、活性化されたスキャンラインに近接していないラジエーションソースをターンオンさせることによる電力浪費を防止することができる。このように、物体感知機能を有し、電力消費の効率性を向上させることが可能な表示装置及びこの検知方法について、以下、説明する。
なお、ここで、‘ライトソース(light source)’は可視光線を出力し、‘ラジエーションソース’は物体を感知するために使用されるラジエーションを出力するものとし、ラジエーションは、可視光(例えば、白色光など)、非可視光(例えば、赤外線)、またはこれら2つの組み合わせであり得るものとする。
このような表示装置によれば、表示パネルに具備されたセンサにラジエーションを供給するラジエーションソースをp個のブロックに分割し、各ブロックを、各ブロックに対応するセンサがターンオンされる区間内でターンオンさせることによって、バックライトユニットで消費される電力を節減することができる。
したがって、各ブロックを1フレーム区間の間連続してターンオンさせるバックライトユニットに比較して、1/p程度の消費電力を減少させることができる。
本発明の一実施形態に係る表示装置の断面図である。 図1に示したB部分の拡大図である。 図1に示した表示装置のブロック図である。 図1に示したバックライトユニットの平面図である。 本発明の他の実施形態に係るバックライトユニットの平面図である。 図4に示したブロックのターンオン区間を示すタイミング図である。 図4に示したラジエーションソースに供給される駆動電流が増加された場合のブロックのターンオン時間を示すタイミング図である。 本発明の他の実施形態に係るバックライトユニットの平面図である。 図8に示したスキャンラインに印加されるスキャン信号とサブブロックのターンオン区間の同期化を示すタイミング図である。 図8に示したサブグループに印加されるPWM信号を示すタイミング図である。 本発明の他の実施形態に係るサブグループのターンオン区間とスキャン信号との間の同期化を示すタイミング図である。 本発明の他の実施形態に係るサブグループに印加されるPWM信号を示すタイミング図である。 本発明の他の実施形態に係る表示装置の断面図である。 図11に示したバックライトユニットの平面図である。
以下、添付の図面を参照して本発明の望ましい実施形態をより詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る表示装置の断面図である。図1に示すように、表示装置300は、映像を表示する表示パネル100と、表示パネル100を照明するバックライトユニット200とを含む。表示パネル100は下部基板110、下部基板110と対向する上部基板120、下部基板110と上部基板120との間に介在された液晶層125からなる。
バックライトユニット200は表示パネル100の下部に配置された回路基板201、回路基板201上に実装されてホワイト光L1を出射する複数のライトソース210、回路基板201上に実装されて赤外線L2を出射する複数のラジエーションソース220を含む。
図1に示した実施形態において、ライトソース210とラジエーション220は互いに交互に配置される。具体的に、互いに隣接する二つのライトソース210の間に少なくとも一つのラジエーションを配置してもよい。また、 ライトソース210とラジエーション220の各々は発光ダイオードを含んでもよい。以下、詳細に説明するように、ライトソース210は映像の表示に利用され、ラジエーション220は物体の感知に利用される。
図2は、図1に示したB部分の拡大図である。図2に示すように、下部基板110は第1ベース基板111及び第1ベース基板111上に具備された複数の画素を含む。図2において、各画素はレッド、グリーン及びブルー色画素R、G、Bのうちのいずれか一つ及びいずれか一つの色画素上に配置された画素電極115を含む。各画素は色画素R、G、B及び画素電極115以外にも薄膜トランジスタをさらに含んでもよい。各画素の構成については、以下図3を参照して具体的に説明する。
色画素R、G、Bの間にはブラックマトリックス112が具備され、色画素R、G、Bは有機絶縁膜114によってカバーされる。画素電極115は有機絶縁膜114上に具備される。
上部基板120は第1ベース基板111と対向する第2ベース基板121及び下部基板110と対向する第2ベース基板121の下面上に具備された複数のセンサSN(図3に示す)を含む。複数のセンサSNの各々はセンシング素子(以下、センシングトランジスタという)ST1を含む。例えば、センシングトランジスタST1はアモルファスシリコントランジスタであってもよい。
上部基板120はセンサSNをカバーする絶縁膜122及び絶縁膜122上に具備され、画素電極115と対向する共通電極123をさらに含む。画素電極115、共通電極123、及び液晶層125によって液晶キャパシタClcが形成される。
図2は、色画素R、G、Bが下部基板110側に具備された構造を示したが、色画素R、G、Bは上部基板120側に具備されても良い。
図2に示すように、ライトソース210から出射されたホワイト光L1は表示パネル100に入射され、入射されたホワイト光L1は液晶層125を通過する。液晶層125の光透過率は画素電極115と共通電極123との間に形成された電界によってコントロールされる。すなわち、表示パネル100は液晶層125によってホワイト光L1の透過率をコントロールすることによって所望する階調の映像を表示することができる。
一方、 ラジエーション220から出射された赤外線L2は表示パネル100に入射された後に表示パネル100を通過する。表示パネル100を通過した赤外線L2はユーザには見えないので、ユーザが表示パネル100に表示された映像を認識することには影響を与えない。
ラジエーション220から出射された赤外線L2の一部分は表示パネル100内に具備された複数の層によって反射される。反射されない赤外線L2の一部分は表示パネル100を通過して表示パネル100の外側に放射される。表示パネル100上に物体(例えば、ユーザの指)10が存在すれば、赤外線L2は物体10によって反射される。
物体10によって反射された赤外線L2はセンサトランジスタST1を通じてセンシングされる。すなわち、反射された赤外線L2がセンシングトランジスタST1に入射されると、センシングトランジスタST1は反射された赤外線L2の光量を示す信号を出力する。第1センシングトランジスタST1はアモルファスシリコン層を含んでもよい。表示装置300はタッチにより生じる信号を用いて、表示装置300の表面上の物体の位置を判断する。
センシングトランジスタST1が上部基板120に具備されると、センシングトランジスタST1が下部基板110に具備された場合より、物体10とセンシングトランジスタST1との間の距離が短くなる。したがって、センシングトランジスタST1の感度を向上させることができ、タッチされた地点を正確にセンシングすることができる。また、センシングトランジスタST1をブラックマトリックス112をオーバーラップするように形成することによって、表示パネル100の開口率を向上させることができる。
図2はセンサSNを表示パネル100に内蔵した構造を示したが、本発明の他の実施形態において、センサSNを含むタッチパネル(図示せず)を表示パネル100の上側に具備してもよい。また、センサトランジスタST1を下部基板110上に具備してもよい。
図3は、図1に示した表示装置のブロック図である。図3に示すように、表示装置300はタイミングコントローラ130、データドライバ150、ゲートドライバ140、リードアウト回路170、センサドライバ160、及び表示パネル100を含む。
タイミングコントローラ130は表示装置300の外部から複数の映像信号RGB及び複数の制御信号CSを受信する。タイミングコントローラ130はデータドライバ150とのインターフェース仕様が適合するように、映像信号RGBのデータフォーマットを変換し、変換された映像信号R’G’B’をデータドライバ150に供給する。また、タイミングコントローラ130は、データ制御信号(例えば、出力開始信号TP、水平開始信号STHなど)をデータドライバ150に供給し、ゲート制御信号(例えば、垂直開始信号STV1、垂直クロック信号CK1、及び垂直クロックバー信号CKB1)をゲートドライバ140に供給する。
ゲートドライバ140は、タイミングコントローラ130から供給されるゲート制御信号(垂直開始信号STV1、垂直クロック信号CK1、垂直クロックバー信号CKB1)に応答してゲート信号G1〜Gnを順に出力する。
データドライバ150は、タイミングコントローラ130から供給されるデータ制御信号(出力開始信号TP、水平開始信号STH)に応答して映像信号R’G’B’をデータ電圧D1〜Dmに変換して出力する。出力されたデータ電圧D1〜Dmは、表示パネル100に印加される。
表示パネル100には複数の画素PX及び複数のセンサSNが具備される。すなわち、複数の画素PXと複数のセンサSNは表示パネル100に内蔵される。特に、複数の画素PXは下部基板110に具備され、複数のセンサSNは上部基板120に具備される。
画素PXの各々は互いに同一の構造を有するので、ここでは一つの画素に対する構成を一例として説明する。下部基板110には、複数のゲートラインGL、複数のゲートラインGLと交差する複数のデータラインDL及び複数の画素PXが具備される。各画素PXは、薄膜トランジスタPT、液晶キャパシタClc及びストレージキャパシタCSTを含む。薄膜トランジスタPTのゲート電極は複数のゲートラインGLのうち対応するゲートラインに接続され、ソース電極は複数のデータラインDLのうち対応するデータラインに接続され、ドレイン電極は液晶キャパシタClc及びストレージキャパシタCSTに接続される。
複数のゲートラインGLはゲートドライバ140に接続され、複数のデータラインDLはデータドライバ150に接続される。複数のゲートラインGLはゲートドライバ140から供給されるゲート信号G1〜Gnを受信し、複数のデータラインDLはデータドライバ150から供給されるデータ電圧D1〜Dmを受信する。したがって、薄膜トランジスタPTは対応するゲートラインに供給されるゲート信号に応答してターンオンされ、対応するデータラインに供給されたデータ電圧は、ターンオンされた薄膜トランジスタPTを通じて液晶キャパシタClcに充電される。したがって、各画素PXはデータ電圧に対応する映像を表示することができる。
センサSNの各々は互いに同一の構造を有するので、ここでは一つのセンサに対する構成を一例として説明する。上部基板120には、複数のスキャンラインSL、複数のスキャンラインSLと交差する複数のリードアウトラインRL及び複数のセンサSNが具備される。各センサSNは、センサトランジスタST1、スイッチングトランジスタST2及びキャパシタCsを含む。スイッチングトランジスタST2の第1電極は複数のスキャンラインSLのうち対応するスキャンラインSLに接続され、第2電極は複数のリードアウトラインRLのうち対応するリードアウトラインRLに接続され、第3電極はキャパシタCsとセンサトランジスタST1に接続される。
キャパシタCsの第1電極はスイッチングトランジスタST2の第3電極に接続され、第2電極には接地電圧が印加される。また、センサトランジスタST1の第1電極はスイッチングトランジスタST2の第3電極に接続され、第2電極にはバイアス電圧が印加され、第3電極はキャパシタCsの第1電極に接続される。
したがって、センサトランジスタST1は、物体10から反射された赤外線L2をセンシングし、反射された赤外線L2の光量に対応する信号を出力する。センサトランジスタST1から出力された信号によってキャパシタCsに充電された電圧が変わる。すなわち、反射された赤外線L2の光量が増加するほどキャパシタCsに充電された電圧も増加することとなる。
複数のスキャンラインSLは、センサドライバ160に接続されて複数のスキャン信号S1〜SNを各々順に受信する。センサドライバ160はセンサ制御信号STV2、CK2、CKB2をタイミングコントローラ130から受信して、スキャン信号S1〜SNを出力する。センサ制御信号STV2、CK2、CKB2はゲート制御信号STV1、CK1、CK1に同期した信号であってもよい。
リードアウトラインRLは、リードアウト回路170に接続されて対応するセンサSNに充電された電圧をリードアウト回路170に供給する。各センサSNは、対応するスキャン信号に応答してスイッチングトランジスタST2がターンオンされると、キャパシタCsに充電された電圧をターンオンされたスイッチングトランジスタST2を通じて対応するリードアウトラインRLに供給する。
したがって、リードアウト回路170は、センサSNに受信された電圧をタイミングコントローラ130に供給し、タイミングコントローラ130は、スキャン信号が発生された時点及び受信されたリードアウト(read−out)に基づいて物体10によってタッチされた地点の2次元座標値を生成することができる。
図4は、図1に示したバックライトユニットの平面図である。図4に示すように、バックライトユニット200は、回路基板201、回路基板201上に実装されてホワイト光L1(図2に示す)を出射する複数のライトソース210及び回路基板201上に実装されて赤外線L2(図2に示す)を出射する複数の ラジエーション220を含む。
ライトソース210はマトリックス状に配置され、ラジエーション220はライトソース210とは異なる位置に具備され、マトリックス状に配置される。なお、ラジエーション220の配置構造はこれに限定されず、ラジエーション220の全体の個数に応じて変化し得る。
本発明の一例として、図4に示すように、ラジエーション220はライトソース210とほぼ同一の個数としてバックライトユニット200に具備されてもよい。図4において、行方向D2に互いに隣接する二つのライトソース210の間の第1間隔P1は約27mmとして、第1方向D1に互いに隣接する二つのライトソース210の間の第2間隔P2は約27mmとして設定されている。また、第2方向D2に互いに隣接する二つのラジエーション220の間の第3間隔P3は約27mmとして、第1方向D1に互いに隣接する二つのラジエーション220の間の第4間隔P4は約27mmとして設定されている。ラジエーション220の個数が増加すれば、第3及び第4間隔P3、P4は小さくなってもよい。
図5は、本発明の他の実施形態に係るバックライトユニットの平面図である。図5はラジエーション220の個数がライトソース210の個数より約2倍多いバックライトユニット205を示す。図5において、行方向D2に互いに隣接する二つのライトソース210の間の第1間隔P1は約27mmとして設定され、第1方向D1に互いに隣接する二つのライトソース210の間の第2間隔P2は約27mmとして設定される。また、行方向D2に互いに隣接する二つのラジエーション220の間の第5間隔P5は約20mmとして設定され、第1方向D1に互いに隣接する二つのラジエーション220の間の第6間隔P6は約19mmとして設定される。
一方、図4及び図5に示すように、ラジエーション220は表示装置100が映像を表示するために利用される光源ではないので、ラジエーション220をライトソース210より回路基板201の内側に配置してもよい。回路基板201の第1辺SS1とこれに最も隣接するライトソース210との間の距離d1は約10〜13mmとして設定され、第1辺SS1とこれに最も隣接するラジエーション220との間の距離d2は約30mmとして設定される。第1辺SS1は矩形状の回路基板201の短辺である。また、第1辺SS1と平行な第2辺SS2とライトソース210とラジエーション220との間の距離は、第1辺SS1とライトソース210とラジエーション220との間の距離と同様に設定される。
また、回路基板201の第3辺LS1とこれに最も隣接するライトソース210との間の距離d3は約13mmとして設定され、第3辺LS1とこれに最も隣接するラジエーション220との間の距離d4は約27mmとして設定される。第3辺LS1は矩形状の回路基板201の長辺であり得る。また、第3辺LS1と平行な第4辺LS4とライトソース210とラジエーション220との間の距離は、第3辺LS1とライトソース210とラジエーション220との間の距離と同様に設定される。
一方、バックライトユニット200、205は、第1方向D1に沿って分割されたp(pは2以上の自然数)個のグループ(以下、第1〜第6グループG1〜G6)に区分される。第1方向D1はセンサのスキャンラインSLが配列される方向である。各グループG1〜G6にはラジエーション220が具備される。各グループG1〜G6に具備されるラジエーション220の個数はそれぞれ同一であってもよい。本発明の一例として、各グループG1〜G6には192個のラジエーション220が具備されてもよい。また、図4では6個のグループG1〜G6を示したが、グループの個数はこれに限定されない。
第1〜第6グループG1〜G6の各々は、互いに異なる区間でターンオンされてもよい。第1〜第6グループG1〜G6の各々のターンオン区間は図5及び図6を参照して具体的に説明する。
図6は、図4に示したグループのターンオン区間及びセンサに印加されるスキャン信号がラジエーション220に印加されるパルス幅変調信号(PWM)に同期する方法を示すタイミング図である。
図6に示すように、第1〜第6グループG1〜G6は、第1PWM信号PS1〜第6PWM信号PS6をそれぞれ受信する。第1〜第6PWM信号PS1〜PS6は1フレームFR1の間、順に生成される。例えば、第1〜第6PWM信号PS1〜PS6のハイ区間(high duration)は第1区間A1として定義される。
各グループG1〜G6に対応して表示パネル100にはk個のスキャンラインを具備することができる。すなわち、表示パネル100には全体としてn(n=pk)個のスキャンラインが具備される。n個のスキャンラインを第1〜第6グループG1〜G6に対応するように6個のグループに分割すれば、各グループG1〜G6にはk(n/6)個のスキャンラインを対応させることができる。第1区間A1は、表示パネル100に映像を表示する単位として定義される1フレーム区間FR1をグループの個数(p=6)で割った値として定義されてもよい。
表示パネル100に具備された全体6k(6k=n)個のスキャンラインには6k個のスキャン信号S1〜Sk、Sk+1〜S2k、...S5k+1〜S6kが順に印加される。6k個のスキャン信号S1〜Sk、Sk+1〜S2k、...S5k+1〜S6kの各々は、一水平走査区間(以下、1H区間)の間、ハイ状態に生成される。ここで、各スキャン信号S1〜S6kのハイ区間は、各スキャンラインSLのターンオン区間として定義することができる。
また、第1〜第6ブロックグループG1〜G6の各々に対応するk個のスキャンラインにk個のスキャン信号S1〜Sk、Sk+1〜S2k、...S5k+1〜S6kが順に印加されることにかかる時間は、第1時間A1として定義することができる。例えば、第1グループG1に対応するk個のスキャンラインにk個のスキャン信号S1〜Skを順に印加するのに、第1時間A1がかかるとすることができる。
第1〜第6グループG1〜G6の各々は、対応するスキャンラインにスキャン信号S1〜Sk、Sk+1〜S2k、...S5k+1〜S6kが印加される第1時間A1の間、ターンオンされ得る。すなわち、第1グループG1に含まれるラジエーション220は第1グループG1に対応するk個のスキャンラインのうちの1番目のスキャンラインに印加された1番目のスキャン信号S1の立ち上がりエッジ(rising edge)から第1グループG1に対応するk個のスキャンラインのうちの最後のスキャンラインに印加された最後のスキャン信号Skの立ち下がりエッジ(falling edge)まで連続してターンオンされ得る。第1時間A1後に第1グループG1がターンオフ(turn off)すれば、第2グループG2が次の第1時間A1の間ターンオンされる。このような過程を繰り返して、第1〜第6グループG1〜G6の各々は互いに異なる区間でターンオンされる。また、図6に示すように、第1〜第6グループG1〜G6は第1方向D1に順にターンオンされる。この場合、第1〜第6グループG1〜G6の各々のターンオン区間は互いにオーバーラップされない。
第1〜第6グループG1〜G6の各々のターンオン区間を第1時間A1に短縮すれば、第1〜第6グループG1〜G6の各々を1フレーム区間FR1の全てで連続してターンオンさせた場合に比較して、バックライトユニット200で消費する電力を1/6程度に減少させることができる。
また、第1〜第6グループG1〜G6の各々のターンオン区間の長さはセンサの各々に具備されたセンサトランジスタST1(図3に示す)の特性によって調節可能である。センサトランジスタST1によってセンシングされた信号がキャパシタCs(図3に示す)に充電するのにかかる時間(以下、充電時間)は、数μs程度であるので、各ブロックB1〜B6のターンオン区間を約2.7msに減少させてもセンサSNは正常に赤外線L2をセンシングすることができる。
図6に示した実施形態によれば、ラジエーション220が6個のグループ(p=6)に分割され、6個のブロックが1フレーム区間FR1の間、順にターンオンされることによって、ラジエーション220の全てが連続してターンオンされる場合と比較して、消費電力を1/6に減少させることができる。
図7は、図4に示したラジエーションソースに供給される駆動電流が増加した場合の複数のブロックのターンオン区間を示すタイミング図である。
図7に示すように、第1〜第6グループG1〜G6に含まれるラジエーション220に供給される駆動電流が増加すると、第1〜第6PWM信号PS1〜PS6の各々のハイ区間は第1時間A1より短くすることができる。
例えば、図6に示したように、第1〜第6PWM信号PS1〜PS6の各々のハイ区間を第1時間A1として設定した場合、ラジエーション220に50mAの駆動電流を供給すれば、ラジエーション220に供給される駆動電流を80mAに増加させると、第1〜第6PWM信号PS1〜PS6の各々は第1時間A1より短い第2時間A2だけ、ハイ区間を有することができる。本発明の一例として、第2時間A2は約1.6msである。このように、ターンオン区間の長さが短くなっても、第1〜第6グループG1〜G6は、図6に示した実施形態に該当するバックライトユニット200から出射される赤外線L2の強度と同一の強度の赤外線L2を出射することができる。
また、図6に示したように、第1〜第6グループG1〜G6の各々のターンオン区間が第1時間A1として設定され、ラジエーション220に印加される駆動電流を50mAから80mAに増加させると、50mAの駆動電流が印加された場合に比較して、バックライトユニット200に具備されるラジエーション220の個数を減少させることができる。
図6に示した実施形態に対応するバックライトユニット200の場合、432個のライトソース210と、1152個のラジエーション220を具備しており、ラジエーション220に印加される駆動電流を増加させるか、または第1〜第6グループG1〜G6の各々のデューティ比を増加させることにより、バックライトユニット200に具備されるラジエーション220の個数を減少させることができる。
このように、バックライトユニット200に具備されるラジエーション220の個数を減少させるために、第1〜第6グループG1〜G6の各々のデューティ比が増加されると、第1〜第6グループG1〜G6の各々のターンオン区間が部分的にオーバーラップされる可能性もある。ラジエーション220に印加される電流の振幅が50mAより小さく減少すると、各グループは第1時間A1より長い時間の間、ターンオン状態を維持することとなり、その結果、第1〜第6グループG1〜G6のターンオン区間はオーバーラップすることとなる。
図8は、本発明の他の実施形態に係るバックライトユニットの平面図である。図8に示すように、本発明の他の実施形態に係るバックライトユニット250は第1方向D1に沿って分割された第1〜第6グループG1〜G6に区分され、第1〜第6グループG1〜G6の各々には第2方向D2に沿って分割されたm(mは2以上の自然数)個のサブグループSG1〜SG8、SG9〜SG16...SG41〜SG48が含まれる。サブグループSG1〜SG8、SG9〜SG16...SG41〜SG48の各々はラジエーション220を具備する。第1〜第6グループG1〜G6の各々に具備されるラジエーション220の数はそれぞれ同一であり、サブブロックSG1〜SG8、SG9〜SG16...SG41〜SG48の各々に含まれるラジエーション220の数もそれぞれ同一である。本発明の一例として、サブブロックSG1〜SG8、SG9〜SG16...SG41〜SG48の各々には24個のラジエーション220が具備されてもよい。図8では6個のグループG1〜G6と48個のサブグループSG1〜SG8、SG9〜SG16...SG41〜SG48を示したが、グループ及びサブグループの数はこれに限定されない。
第1〜第6グループG1〜G6は第1方向D1に順にターンオンされ、第1〜第6グループG1〜G6の各々に含まれるサブグループSG1〜SG8、SG9〜SG16...SG41〜SG48は第2方向D2に順にターンオンされる。サブグループSG1〜SG8、SG9〜SG16...SG41〜SG48の各々のターンオン区間は図9A及び図9Bを参照して具体的に説明する。
図9Aは、図8に示した第1〜第6グループの各々に対応するスキャンラインに印加されるスキャン信号及びサブグループのターンオン区間を示すタイミング図である。図9Bは、図8のサブグループに印加されるサブPWM信号を示すタイミング図である。
図9Aに示すように、表示パネル100には第1〜第6グループG1〜G6の各々に対応してk個のスキャンラインが具備される。6k個のスキャン信号S1〜Sk、Sk+1〜S2k、...S5k+1〜S6kは表示パネル100に具備された全体6k(6k=n)個のスキャンラインに順に印加される。6k個のスキャン信号S1〜Sk、Sk+1〜S2k、...S5k+1〜S6kの各々は一水平走査区間(以下、1H区間)の間ハイ状態に生成される。
また、第1〜第6グループG1〜G6の各々に対応するk個のスキャンラインにk個のスキャン信号S1〜Sk、Sk+1〜S2k、...S5k+1〜S6kが順に印加されるのにかかる時間は第1時間A1として定義する。
第1〜第6グループG1〜G6は、各フレーム区間FR1、FR2内で第1方向D1に順にターンオンされる。また、第1〜第6グループG1〜G6の各々に含まれるサブグループSG1〜SG48は、第2方向D2に順にターンオンされる。
図9Bに示すように、第1〜第6グループG1〜G6の各々に含まれるk個のサブグループSG1〜SG48は、k個のサブPWM信号PS1−1〜PS6−kを順に受信する。具体的には、k個のサブPWM信号PS1−1〜PS6−kは、第1時間A1の間順にハイ状態に生成される。本発明の一例として、第1サブグループSG1〜第8サブグループSG8に各々印加された第1サブPWM信号PS1−1〜第8サブPWM信号PS1−kは、第1フレーム区間FR1内で第3時間A3の間ハイ状態に同時に生成される。
第1グループG1に含まれる第1サブグループSG1〜第8サブグループSG8は、第1〜第8サブPWM信号PS1−1〜PS1−kに応答して第1フレーム区間FR1内の第3時間A3の間同時にターンオンされることによって、キャパシタCsは十分な充電時間を確保することができる(A3=FR1/pm)。第1グループG1に含まれる第1〜第8サブグループSG1〜SG8は、第1時間A1より短い第3時間A3の間ターンオンされる。本発明の一例として、第3時間A3は1番目のスキャン信号S1が立ち上がり時点(rising time point)から約0.3ms経過した時点までに設定してもよいが、第1時間A1より小さいか、または同一の範囲内に、さらに増加させることもできる。
一方、各フレーム区間FR1、FR2の間第2〜第6グループG2〜G6の各々に含まれるサブグループSG9〜SG48は、前のグループ(previous group)の1番目のスキャンラインに印加された1番目のスキャン信号の立ち上がりエッジから前のグループの最後のスキャンラインに印加された最後のスキャン信号の立ち下がりエッジまでに設定される区間の間、各グループ内で順にターンオンされる。
具体的に、第2グループG2に含まれるサブグループSG9〜SG16のうちの第9サブグループSG9は、前のグループ(すなわち、第1グループG1)に対応するスキャンラインのうちの1番目のスキャンラインに印加された1番目のスキャン信号S1の立ち上がりエッジから第4時間A4の間ターンオンされる。短い時間の間スイッチングトランジスタST2によってキャパシタCsがプリチャージされる。次に、第1グループG1に対応するスキャンラインのうち最後のスキャンラインに印加された最後のスキャン信号Skの立ち下がりエッジまで第10〜第16サブグループSG11〜SG16の各々が第4時間A4ずつ順にターンオンされる。
第4時間A4は第1時間A1をm個で割った値として設定してもよい。本発明の一例として、第1時間A1が2.7msとして設定され、mは8であるので、第4時間A4は約0.3msとして設定されてもよい。
また、第6グループG6に含まれるサブグループSG41〜SG48のうち第41サブグループSG41は、前のグループ(すなわち、第5グループG5)に対応するスキャンラインのうち1番目のスキャンラインに印加された1番目のスキャン信号S4k+1の立ち上がりエッジから第4時間A4の間ターンオンされる。以後、第5グループG5に対応するスキャンラインのうちの最後のスキャンラインに印加される最後のスキャン信号S5kの立ち下がりエッジまで、第42〜第48サブグループSG42〜SG48の各々が第4時間A4ずつ順にターンオンされる。
同様に、1番目のフレーム区間FR1の間、第2〜6グループG2〜G6に含まれる第9〜第48サブグループSG9〜SG48も順にターンオンされ得る。
第1〜第48サブグループSG1〜SG48の各々のターンオン時間を第3または第4時間A3、A4に短縮させると、第1〜第48サブグループSG1〜SG48の各々を1フレーム区間FR1の全部を連続してターンオンさせた場合より消費電力を約1/48程度に減少させることができる。
一方、2番目のフレーム区間FR2で第1グループG1に含まれるサブグループSG1〜SG8は、前のフレーム区間(すなわち、1番目のフレーム区間FR1)の最後のグループ(すなわち、第6グループG6)に対応するスキャンラインのうち1番目のスキャンラインに印加された1番目のスキャン信号S5k+1の立ち上がりエッジから第4時間A4の間ターンオンされる。以後、第2〜第8サブグループSG1〜SG8の各々は、第6グループG6に対応するスキャンラインのうち最後のスキャンラインに印加された最後のスキャン信号S6kの立ち下がりエッジまで各サブグループごとに第4時間A4ずつ順にターンオンされる。
すなわち、表示装置300の動作開始の後、1番目のフレーム区間FR1のみで第1グループG1に含まれるサブグループSG1〜SG8が同時にターンオンされるが、以後のフレーム区間FR2では順にターンオンされる。
図10Aは、本発明の他の実施形態に係るサブグループのターンオン区間を示すタイミング図である。図10Bは、本発明の他の実施形態に係るサブグループに印加されるPWM信号を示すタイミング図である。
図10Aに示すように、表示装置300の動作開始の後、1番目のフレーム区間FR1で第1グループG1のサブグループSG1〜SG8がターンオンされないこともある。以後、2番目のフレーム区間FR2から第1グループG1のサブグループSG1〜SG8は前のフレームの最後のグループG6に対応するスキャンラインのスキャン時点に同期してターンオンされてもよい。
図示していないが、表示装置300の動作が開始され、1番目のフレーム区間FR1が始まる前に、第1時間A1の間、第1グループG1のサブグループSG1〜SG8の各々は順にターンオンされる。
図11は、本発明の他の実施形態に係る表示装置の断面図であり、図12は、図11に示したバックライトユニットの平面図である。ただし、図11に示した表示パネル100は図1に示した表示パネル100と同一の構造を有するので、図11に示した表示パネル100に対する具体的な説明は省略する。
図11及び図12に示すように、本発明の他の実施形態に係る表示装置500はエッジ型バックライトユニット400を具備する。エッジ型バックライトユニット400は、導光板430、導光板430の両側面431、432に各々具備された第1及び第2LEDバー(bar)401、402を含む。
導光板430は表示パネル100の下部に具備され、第1及び第2LEDバー401、402は導光板430の互いに対向する両側面431、432に各々具備される。複数の第1ライトソース411及び複数の第1ラジエーションソース421は第1LEDバー401上に実装され、複数の第2ライトソース412及び複数の第2ラジエーションソース422は第2LEDバー402上に実装される。ここで、第1及び第2ライトソース411、412はホワイト光を出射するW−LEDであり、第1及び第2ラジエーションそース421、422は赤外線を出射するIR−LEDである。
少なくとも一つの第1ラジエーションそース421は、第1LEDバー401で互いに隣接する二つの第1ライトソース411の間に具備され、少なくとも一つの第2ラジエーションソース422は第2LEDバー402で互いに隣接する二つの第2ライトソース412の間に具備される。
本発明の一実施形態において、第1及び第2ラジエーションソース 421、422は、第1方向D1に沿って分割されたp(pは2以上の自然数)個のグループ(以下、第1〜第6グループG1〜G6)に区分されてもよい。第1〜第6グループG1〜G6の各々は同一の個数の第1及び第2ラジエーションソース421、422を含む。
エッジ型バックライトユニット400において、第1〜第6グループG1〜G6の各々は互いに異なる区間でターンオンされ、第1〜第6グループG1〜G6の各々のターンオン区間は互いにオーバーラップされない。
また、第1〜第6グループG1〜G6は第1方向D1に順にターンオンされる。本発明の一例として、第1〜第6グループG1〜G6の各々に対応するスキャンラインのうち1番目のスキャンラインに印加された1番目のスキャン信号の立ち上がりエッジから最後のスキャンラインに印加された最後のスキャン信号の立ち下がりエッジまで、第1〜第6グループG1〜G6に含まれる第1及び第2ラジエーションソース421、422がターンオンされる。第1〜第6グループG1〜G6は図6及び図7に示した本発明の一実施形態と同様の方式でターンオンされる。
これによって、第1〜第6グループG1〜G6の各々を1フレーム区間の全体において連続してターンオンさせた場合と比較して、バックライトユニット200で消費する電力を減少させることができる。
以上、実施形態を参照して説明したが、当該技術分野の熟練された当業者は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させることができることが理解され得る。
100 表示パネル
110 下部基板
120 上部基板
130 タイミングコントローラ
140 ゲートドライバ
150 データドライバ
160 センサドライバ
170 リードアウト回路
200、250 バックライトユニット
210 ライトソース
220 ラジエーション
300 表示装置

Claims (37)

  1. 物体の存在を感知することのできる表示装置の駆動方法であって、
    ラジエーションをセンシングすることによって物体の存在を感知し、第1信号を受信するスキャンラインを含むセンシング回路に、前記第1信号を供給する段階と、
    前記センシング回路に前記ラジエーションを供給するラジエーションソースアレイに第2信号を供給して、前記ラジエーションソースアレイに具備されたラジエーションソースを選択的に駆動させる段階と、
    前記第1及び第2信号のタイミングを同期化して前記センシング回路の前記第1信号を受信する一部分に、前記ラジエーションを供給する段階と、
    前記ラジエーションソースをp個のグループに分割し、前記第1信号を受信するスキャンラインに応じて前記第2信号で前記p個のグループを選択的に駆動させる段階と、を有し、
    前記p個のグループの各々は、1フレーム区間をpで除算した時間であるA1時間かそれ以下の時間で駆動され、
    前記p個のグループは第1グループ及び第2グループを含み、前記p個のグループのそれぞれはm個のサブグループに分割され、
    前記m個のサブグループはA1時間をmで除算したA3時間以下の間同時に駆動されることを含むことを特徴とする表示装置の駆動方法。
  2. 前記p個のグループは1区間に一つずつ順に駆動されることを特徴とする請求項1に記載の表示装置の駆動方法。
  3. 前記p個のグループは前記スキャンラインと同一の方向に配列され、前記方向は第1方向であることを特徴とする請求項1に記載の表示装置の駆動方法。
  4. 前記m個のサブグループは第2方向に沿って分割されることを特徴とする請求項3に記載の表示装置の駆動方法。
  5. 前記第1グループの前記m個のサブグループを同時に駆動させる間、前記第2グループをプリチャージさせる段階と、前記プリチャージ区間の間、前記第2グループの前記m個のサブグループを順に駆動させる段階とをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の表示装置の駆動方法。
  6. 第1フレーム区間の間、パワーオンされた後、前記第1グループが駆動されることを抑制する段階をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の表示装置の駆動方法。
  7. 前記p個のグループの各々を、1フレーム区間をpで除算したA1時間の間駆動させる段階をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の表示装置の駆動方法。
  8. 前記第1信号は前記A1時間の間供給されることを特徴とする請求項7に記載の表示装置の駆動方法。
  9. 前記ラジエーションソースを駆動させるPWM信号によって前記ラジエーションソースの前記p個のグループをターンオンさせる段階と、前記PWM信号の振幅によって前記ターンオン区間を調整する段階とをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の表示装置の駆動方法。
  10. A1時間より短い時間の間、前記p個のグループの各々は駆動され、他のグループの連続するターンオン区間の間には時間間隔が存在することを特徴とする請求項1に記載の表示装置の駆動方法。
  11. 前記p個のグループの中で二つのグループは、ターンオン区間部分的にオーバーラップされ、前記オーバーラップされる区間の間、前記ラジエーションソースの前記二つのグループには前記第2信号が同時に印加されることを特徴とする請求項1に記載の表示装置の駆動方法。
  12. 前記p個のグループのうち少なくとも一つは、1フレーム区間のうち所定の時間の間駆動されることを特徴とする請求項1に記載の表示装置の駆動方法。
  13. 前記p個のグループのうち少なくともいくつかのグループは、周期的に同時に駆動されることを特徴とする請求項1に記載の表示装置の駆動方法。
  14. 前記p個のグループの各々は、同一の個数のラジエーションソースを含むことを特徴とする請求項1に記載の表示装置の駆動方法。
  15. 前記p個のグループは、互いに異なる個数のラジエーションソースを含むことを特徴とする請求項1に記載の表示装置の駆動方法。
  16. 前記第1信号は前記第2信号より高い周波数を有することを特徴とする請求項1に記載の表示装置の駆動方法。
  17. 前記ラジエーションソースは赤外線発光ダイオードからなることを特徴とする請求項1に記載の表示装置の駆動方法。
  18. 前記ラジエーションソースは赤外線LED及びホワイトLEDからなることを特徴とする請求項1に記載の表示装置の駆動方法。
  19. それぞれ、スキャンラインと、物体が検知されて前記スキャンラインが第1信号を受信すると検知信号を出力するセンシングトランジスタとを含むセンシング回路のセンサアレイと、
    前記センサアレイに接続され、前記センシングトランジスタに前記物体を検知するために用いられるラジエーションを発生するラジエーションソースアレイと、を含み、
    前記センシング回路は前記第1信号の順序によって順に駆動され、前記ラジエーションソースアレイに具備されたラジエーションソースは前記第1信号に同期する第2信号によって駆動され、
    前記ラジエーションソースはp個のグループに分割され、前記p個のグループは、前記スキャンラインが前記第1信号を受信することによって選択的に駆動され、
    前記p個のグループの各々は、1フレーム区間をpで除算した時間であるA1時間かそれ以下の時間で駆動され、
    前記p個のグループは第1グループ及び第2グループを含み、前記p個のグループの各々はm個のサブグループに分割され、
    前記m個のサブグループはA1時間をmで除算したA3時間以下の間同時に駆動されることを特徴とする表示装置。
  20. 前記p個のグループは、1区間に一つずつ順に駆動されることを特徴とする請求項19に記載の表示装置。
  21. 前記p個のグループは、前記スキャンラインと同一の方向に配列され、前記方向は第1方向であることを特徴とする請求項19に記載の表示装置。
  22. 前記m個のサブグループは第2方向に沿って分割されていることを特徴とする請求項19に記載の表示装置。
  23. 前記第2グループは、前記第1グループの前記サブグループが同時にターンオンされる区間の間、順にターンオンされることによってプリチャージされることを特徴とする請求項19に記載の表示装置。
  24. 第1フレーム区間の間、パワーオンされた後、前記第1グループは駆動されないことを特徴とする請求項19に記載の表示装置。
  25. 前記p個のグループの各々は、1フレーム区間をpで除算した時間であるA1時間の間駆動されることを特徴とする請求項19に記載の表示装置。
  26. 前記第1信号は前記A1時間の間供給されることを特徴とする請求項25に記載の表示装置。
  27. 前記ラジエーションソースの前記p個のグループはラジエーションソースを駆動するPWM信号によってターンオンされ、前記PWM信号の振幅によって前記ターンオン区間が調整されることを特徴とする請求項19に記載の表示装置。
  28. A1時間より短い時間の間、前記p個のグループの各々を駆動され、他のグループの連続するターンオン区間の間には時間間隔が存在することを特徴とする請求項19に記載の表示装置。
  29. 前記p個のグループの中で二つのグループは、ターンオン区間部分的にオーバーラップされ、前記オーバーラップされる区間の間、ラジエーションソースの前記二つのグループには前記第2信号が同時に印加されることを特徴とする請求項19に記載の表示装置。
  30. 前記p個のグループのうちの少なくとも一部は周期的に同時に駆動されることを特徴とする請求項19に記載の表示装置。
  31. 前記p個のグループの各々は、同一の個数のラジエーションソースを含むことを特徴とする請求項19に記載の表示装置。
  32. 前記p個のグループは、互いに異なる個数のラジエーションソースを含むことを特徴とする請求項19に記載の表示装置。
  33. 前記第1信号は前記第2信号より高い周波数を有することを特徴とする請求項19に記載の表示装置。
  34. 前記ラジエーションソースは赤外線LEDからなることを特徴とする請求項19に記載の表示装置。
  35. 前記ラジエーションソースは赤外線LED及びホワイトLEDからなることを特徴とする請求項19に記載の表示装置。
  36. 映像を表示する表示パネルと、
    前記表示パネルに可視光線光を供給するラジエーションソースアレイと、をさらに含むことを特徴とする請求項19記載の表示装置。
  37. 物体が検知されて第1信号を受信すると検知信号を出力するセンシングトランジスタとを含むセンシング回路のセンサアレイのスキャンラインを順に駆動させるセンサドライバと、
    物体の存在を感知するために前記センサアレイによって用いられるラジエーションを発生するラジエーションソースアレイと、
    前記スキャンラインが駆動されることによって、前記ラジエーションソースアレイの一部分を選択的に駆動させるバックライトドライバと、を含み、
    前記ラジエーションソースアレイはp個のグループに分割され、前記p個のグループは、前記スキャンラインが前記第1信号を受信することによって選択的に駆動され、
    前記p個のグループの各々は、1フレーム区間をpで除算した時間であるA1時間かそれ以下の時間で駆動され、
    前記p個のグループは第1グループ及び第2グループを含み、前記p個のグループの各々はm個のサブグループに分割され、
    前記m個のサブグループはA1時間をmで除算したA3時間以下の間同時に駆動されることを特徴とする表示装置。
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