KR100418889B1 - 포토 센서 및 그의 감도 조절 방법 - Google Patents

포토 센서 및 그의 감도 조절 방법 Download PDF

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Abstract

포토 센서에 관한 것으로서, 특히 포토 센서의 수광부분 윈도우의 코팅 농도를 조절함으로써 포토 센서의 수광 감도를 조절할 수 있는 감도 조절이 가능한 포토 센서 및 그의 감도 조절 방법을 제공하기 위한 것이다. 이와 같은 감도 조절이 가능한 포토 센서는 윈도우를 통해 수광되는 광의 세기를 감지하는 포토센서에 있어서, 상기 윈도우에는 상기 수광되는 광의 투과도를 저하시키는 반투명 물질이 코팅된다. 따라서 포토센서의 광 감도를 저하시킴으로써 이를 휴대폰의 표시부 등에 적용하여 휴대폰 표시부의 휘도를 조절하는 데 이용하여 사용자의 편의를 향상시킬 수 있다.

Description

포토 센서 및 그의 감도 조절 방법{Photo sensor and method for controlling sensitivity thereof}
본 발명은 포토 센서에 관한 것으로서, 특히 포토 센서의 수광부분 윈도우의 코팅 농도를 조절함으로써 포토 센서의 수광 감도를 조절할 수 있는 감도 조절이 가능한 포토 센서 및 그의 감도 조절 방법을 제공하기 위한 것이다.
외부의 빛의 세기를 감지하여 디스플레이의 휘도를 조절하는 방법으로 일반적으로 포토트랜지스터나 포토다이오드 등을 사용하고 있다.
포토트랜지스터나 포토다이오드는 일반적으로 어두운 환경에서 응용하는 제품들이기 때문에 감도가 높은 형태의 제품으로 생산되고 있다.
포토트랜지스터는 현재 가장 많이 사용되고 있는 수광 소자로써 포토다이오드에 비해 출력되는 광전류가 크고 신호는 동일 칩 내에서 증폭되므로 전기적 노이즈도 적고 큰 S/N비를 얻을 수 있으며, 온도 보상회로가 필요없고, 가격이 저렴하면서도 신뢰도는 높은 특징이 있다.
그리고 포토다이오드는 낮은 잡은 안정도, 가볍고 간단하며 긴 수명을 갖고 있으며, 포토트랜지스터에 비해 빠른 응답 속도를 갖고 있다는 특징이 있다.
이와 같은 포토트랜지스터나 포토다이오드는 어두운 환경에서 응용하는 제품들로써, 감도가 높다는 특징이 있어 광전 스위치, 바코드 리더, 화상판독 등에 사용되고 있다.
그리고 최근에는 통신분야의 발전에 힘입어 다양한 통신 서비스를 제공하는 휴대폰의 사용이 급격하게 증가하고 있는데, 일반적으로 휴대폰은 단순히 길죽한형태의 바(bar)형, 바(bar)형의 키 패드 부분에 뚜껑을 달아놓은 것 같은 플립형, 단말기의 표시부와 키 패드 부분이 분리 구성되며 접을 수 있도록 한 폴더형이 있다.
이와 같은 휴대폰의 표시부는 처음에는 LCD(Liquid Crystal Display)를 채용하여 사용되어 왔으나, 최근에는 LCD에 비해 다양한 이점을 갖고 있는 EL(Electroluminescent)을 채용하려는 시도를 하고 있다.
그러한 이점 중의 하나가 휴대폰의 표시부를 LCD로 사용하는 경우에는 기본적으로 백라이트를 사용하여야 하지만, EL를 사용하는 경우에는 자체 발광이 된다는 이점이 있다는 것이다.
이와 같은 EL을 사용하는 휴대폰의 표시부는 밝은 곳에서 사용하는 경우와 어두운 곳에서 사용하는 경우가 있는데, 어두운 장소에서는 백라이트를 발광시킨다거나 자체 발광이 되므로 사용자는 표시부에 표시된 문자를 보는데 특별한 문제가 없지만, 밝은 곳에서는 약간의 문제점이 발생할 수 있었다.
즉, 일반적으로 휴대폰의 표시부는 사용환경에 따라서 표시부의 휘도를 조절함으로써 사용자에게 시각적인 편의를 제공하도록 되어 있다.
이와 같은 휘도 조절을 위하여 휴대폰에서는 표시부 내부 또는 표시부 주변에 휴대폰 주변광의 세기를 감지하는 포토 센서를 설치하여 이용하고 있다.
포토 센서는 주변광의 세기를 감지하여 휴대폰에 내장된 중앙처리장치(MSM)로 송신하고 그에 따라 주변광이 어두운 경우에는 자체발광의 휘도가 낮아서 사용자가 휴대폰의 표시부를 보는데 문제가 없는 휘도로 만들고, 주변 광이 밝은 경우에는 표시부의 휘도를 밝게하여 휴대폰의 표시부를 보는데 문제가 없게 하는 구조로 된다.
여기에서 표시부의 포토센서로는 포토트랜지스터 또는 포토다이오드를 사용하고 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 종래 포토트랜지스터의 광 감도를 설명하기로 한다.
도 1은 종래 기술에 따른 일반적인 포토트랜지스터의 광 감도 곡선을 나타낸 그래프이다.
도 1은 이와 같은 표시부의 휘도를 조절하기 위한 전압을 인가함에 있어 포토 센서가 측정한 휘도에 따른 전압대 전류 비를 나타낸 것으로, 포토트랜지스터가 측정한 휘도가 낮은 경우에는 낮은 전압이 인가되고, 휘도가 높은 경우에는 높은 전압이 인가됨을 알 수 있다. 이때 통상의 포토트랜지스터는 최대 3000Lx 정도 밝기의 광 감도 측정이 가능하다.
여기서 3000Lx의 밝기는 실외와 실내를 구별할 수 있는 밝기가 아닌 실내에서 아주 밝은 곳의 밝기이기 때문에 실내와 실외의 밝기 차이인 6000Lx 정도를 측정하기 위해서는 회로적으로 여러 가지 변경을 해주어야 했다.
이와 같은 종래 기술에 따른 포토트랜지스터의 광 감도 곡선을 참고하여 보면, 포토트랜지스터나 포토다이오드 모두 감도가 아주 높다는 장점이 있으나, 기본적으로 포토트랜지스터나 포토다이오드는 어두운 환경에서 사용하기에 적합한 센서로써, 휴대폰과 같은 휴대용 기기와 같이 밝은 환경과 어두운 환경 모두에서 사용되는 경우에는 센서의 감도가 너무 좋아(보통 3000Lx까지 측정) 불필요한 전류의 소모를 발생시키는 문제점이 있었다.
즉, 센서의 감도를 낮추기 위하여 회로적으로 이를 보상하는 경우에는 회로적으로 저항값들을 낮게 설정하면 포토 센서의 감도를 낮출 수 있지만, 이는 휴대용 기기들의 응용에 있어서 전력손실을 발생시키게 된다.
그리고 이를 방지하기 위하여 새로운 포토 센서를 채용하기 위하여는 기본의 포토트랜지스터나 포토다이오드를 개선시켜야 하는데 이 또한 연구 개발 등에 따른 가격이 상승하게 되는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 통상의 포토센서의 수광부로 입사하는 광의 감도를 윈도우 코팅 물질을 이용하여 낮춤으로써 간단한 방법으로 포토센서를 채용한 표시부의 휘도를 용이하게 조절할 수 있는 감도 조절이 가능한 포토센서 및 그의 감도 조절 방법을 제공하는데 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 일반적인 포토트랜지스터의 광 감도 곡선을 나타낸 그래프
도 2는 본 발명에 따른 감도 조절이 가능한 포토 센서를 나타낸 도면
도 3은 본 발명 제 1 실시예에 따른 감도 조절이 가능한 포토트랜지스터의 광 감도 곡선을 나타낸 그래프
도 4는 본 발명 제 2 실시예에 따른 감도 조절이 가능한 포토트랜지스터의 광 감도 곡선을 나타낸 그래프
도 5는 도 2에 나타낸 포토 센서의 사용 예를 나타낸 도면
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10 : 포토센서 11 : 보호층
12 : 코팅층 13 : 광전변환층
20 : 검출부 30 : 중앙처리장치(CPU)(또는 MSM)
40 : 휴대폰본체 41 : 스피커
42 : 디스플레이부 43 : 윈도우 코팅부
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 감도 조절이 가능한 포토센서는 윈도우를 통해 수광되는 광의 세기를 감지하는 포토센서에 있어서, 상기 윈도우에는 상기 수광 광의 투과도를 저하시키는 반투명 물질이 선택적으로 코팅되어 상기 포토센서의 감도가 조절된다.
그리고 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 포토센서의 감도 조절 방법은 윈도우를 통해 수광되는 광의 세기를 감지하는 포토센서에 있어서, 상기 윈도우에는 상기 수광되는 광의 투과도를 저하시키는 반투명 물질이 코팅된다.
바람직하게, 상기 포토센서는 휴대폰 또는 PDA(Personal Digital Assistants : 개인 휴대 단말기)의 표시부와 동일면 또는 노트북, 데스크탑 컴퓨터 또는 텔레비젼의 모니터와 동일면에 형성되어 상기 포토센서에서 측정된 광 감도에 따라 상기 표시부 또는 모니터의 휘도가 조절된다.
그리고 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징에 따르면, 윈도우를 통해 수광되는 광의 세기를 감지하는 포토센서에 있어서, 상기 윈도우에 상기 수광되는 광의 투과도를 저하시키는 반투명 물질을 현장 경험에 의해 선택적으로 코팅하여 상기 포토센서의 감도를 저하시킨다.
본 발명의 다른 목적, 특징 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 보다 명백해질 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 감도 조절이 가능한 포토 센서를 나타낸 도면이다.
본 발명에 따른 감도 조절이 가능한 포토 센서(10)는 기본적으로 빛의 세기 정도를 디지털화하여 출력하는 광전변환층(13)과, 상기 광전변환층(13) 상측에 구성되며, 수광되는 광의 투과도를 조절시키는 불투명 물질로 구성된 코팅층(12)과, 상기 코팅층(12) 상측에 구성된 보호층(11)으로 구성된다. 여기서 보호층(11)과 코팅층(12)은 광을 투과시키므로 윈도우(window)라 한다.
보호층(11)은 광 투과도가 100%인 투명물질로 구성되어, 코팅층(12)을 보호하며, 코팅층(12)은 보호층(11)을 투과한 광이 광전변환층(13)으로 수광될 때 광 투과도를 일정수준 줄여 투과시키는 반투명 물질로 구성된다. 이때 코팅층(12)을 구성하는 반투명 물질은 다양한 현장 경험(FIELD)에 의해 광전변환층(11)상에 선택적으로 코팅할 수 있으며, 반투명 물질의 투과도 역시 다양한 현장 경험에 의해 조절할 수 있다. 즉, 코팅 농도를 조절해서 입사하는 빛의 조도를 제어할 수 있는 데, 코팅을 진하게 하면 입사하는 빛의 조도가 줄어들고, 코팅을 연하게 하면 입사하는 빛의 조도가 높아진다. 이를 휴대폰 등의 포토센서에서 이용하는 경우에는 입사하는 조도가 높으면 휘도를 높여주고, 입사하는 조도가 낮으면 휘도를 낮추어줌으로써 같은 조도라도 코팅층(12)의 농도에 따라서 포토센서(10)의 조도는 달라지게 된다.
그리고 도면상에 도시하지는 않았지만 보호층(11)없이 코팅층(12)만으로 광을 투과시키도록 구성할 수도 있다. 즉 코팅층(12)이 보호층(11)의 역할까지 지원할 수 있도록 코팅층(12)을 형성하거나, 보호층(11)이 코팅층(12)의 역할까지 지원할 수 있는 재질로 형성하면 가능하며, 이 역시도 현장경험에 의하여 다양한 물질로 형성할 수 있다.
이와 같은 포토센서(10)에 수광된 광은 윈도우(window)인 보호층(11) 및/또는 코팅층(12)을 통해 광전변환층(13)에서 광전변환되어 검출부(20)에서 아날로그 형태의 전기적인 신호로 검출되며, 검출부(20)에서는 이를 디지털 상태로 변환하여 중앙처리장치(CPU(휴대폰의 경우에는 이동국 모뎀(MSM)))(30)로 전송되고, 중앙처리장치(30)는 디지털 값에 따라 표시부(도시하지 않음)의 휘도를 조절하게 된다. 그리고 이에 대하여는 첨부된 도 3 및 도 4를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명 제 1 실시예에 따른 감도 조절이 가능한 포토트랜지스터의 광 감도 곡선을 나타낸 그래프이다.
본 발명 제 1 실시예에 따른 감도 조절이 가능한 포토트랜지스터의 광 감도 곡선은 반투명 물질의 코팅 농도를 15%정도 했을 경우의 감도곡선이다. 이때, 측정회로로는 종래 일반적인 트랜지스터의 광 감도 곡선인 도 1의 결과가 나온 측정회로를 이용한 것으로, 도 2의 코팅층(12)의 코팅농도가 15%인 경우에 최대 10000lx까지의 조도 측정이 가능하게 되었다. 따라서 아주 밝은 실내와 실외의 구분이 되는 6000lx정도의 구분이 가능함을 알 수 있다. 그러나 코팅 농도가 약 15%인 경우에 최대 측정 조도는 10000lx로써, 10000lx는 실외의 밝기가 아주 밝은 날이나 구름이 끼어있는 날의 구분이 정확하지 못할 수도 있다.
도 4는 본 발명 제 2 실시예에 따른 감도 조절이 가능한 포토트랜지스터의 광 감도 곡선을 나타낸 그래프이다.
본 발명 제 2 실시예에 따른 감도 조절이 가능한 포토트랜지스터의 광 감도 곡선은 반투명 물질의 코팅 농도를 약 30%정도 했을 경우의 감도곡선이다. 이 경우에도 측정회로는 도 1의 결과가 나온 측정회로를 이용한 경우로써, 도 2에 나타낸 코팅층(12)의 코팅농도가 30%인 경우에 최대 20000lx까지의 조도 측정이 가능하게 되었다. 따라서 실내와 실외의 구분이 되는 6000lx정도의 구분을 할 수 있음은 물론 실외에서도 구름이 끼어있는 날과 맑은 날의 구분을 정확히 할 수 있는 15000lx 정도의 구분도 가능하다. 즉 도 2에 나타낸 코팅층(12)의 코팅 농도가 15%인 경우보다도 더 자세한 조도의 구분이 가능함을 알 수 있다. 이때, 본 발명에서는 제 1, 제 2 실시예에 나타낸 바와 같이 코팅층(12)의 코팅 농도가 진할수록 감도는 선형적으로 떨어지게 된다.
도 5는 도 2에 나타낸 포토 센서의 사용 예를 나타낸 도면이다.
본 발명에 따른 감도 조절이 가능한 포토 센서의 사용 예는 통상의 휴대폰의 본체(또는 플립)(40)를 나타낸 것으로, 휴대폰의 본체(또는 플립)(40)에는 상대방의 음성을 출력시키는 스피커(41)와, 문자 등을 표시하는 표시부(42)가 구성되어 있다. 그리고 43은 포토 센서를 나타낸 것으로, 포토센서(43)의 기본적인 구성은 도 2에 나타낸 바와 같다. 이때, 포토센서의 위치는 휴대폰의 표시부(42)가 위치하는 면과 동일면에 구성하는 것이 바람직하다. 왜냐하면 사용자가 표시부(42)를 보면서 다양한 작업을 하기 때문이다. 이는 휴대폰의 진동기나 이어폰이 일정한 위치를 차지하고 있는 것과 같다.
그러나 필요에 따라서는 휴대폰의 표시부(42)가 위치하는 면이 아닌 다른 면예를 들면 표시부(42)의 반대면 또는 상하좌우 중 어느 한면에 형성할 수도 있다.
이때, 본 발명에 따른 감도 조절이 가능한 포토 센서의 사용 예로써는 휴대폰뿐 아니라, 소형 컴퓨터(랩톱(Laptop) 컴퓨터, 팜PC, HPC(Hand Held PC:휴대용PC))나 노트형 퍼스컴(노트북), PDA(Personal Digital Assistants : 개인 휴대 단말기), 스마트 폰 등의 표시부 또는 컴퓨터나 텔레비젼의 모니터(TFT-LCD, CRT 또는 PDP) 등에 적용하여 사용할 수 있으며, 이와 같은 경우에도 표시부 또는 모니터와 동일면에 형성하거나, 아니면 필요에 따라서는 다른 면, 즉 상하좌우 중 어느 한면에 형성되어 상기 포토센서에서 측정된 광감도에 따라 상기 표시부 또는 모니터의 휘도가 조절되도록 할 수 있다.
본 발명에 따른 포토 센서는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 포토센서 윈도우의 코팅 농도를 조절하는 것만으로 기존 회로의 변경(저항값 변경 등)없이 세밀한 조도 구분이 가능한 신뢰도 높은 포토 센서를 제공할 수 있다.
둘째, 통상의 포토 센서로 수광되는 광의 투과도를 코팅 농도만을 조절하는 것으로 감도 조절이 가능하므로, 기존의 포토트랜지스터나 포토다이오드의 수광부만을 변경하면 되므로 세밀한 조도 구분이 가능한 포토센서를 간단한 방법으로 구현할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의한 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 당업자라면 첨부된 특허청구범위에 개시된 본 발명의 사상과 범위를 통해 각종 수정, 변경, 대체 및 부가가 가능할 것이다.

Claims (6)

  1. EL를 표시부로 채용하고, 윈도우를 통해 수광되는 광의 세기를 감지하여 상기 표시부의 휘도를 조절하도록 하는 디스플레이 장치의 포토센서에 있어서,
    상기 윈도우에는 수광되는 광의 투과도를 저하시키는 반투명 물질이 선택적으로 코팅된 것을 특징으로 하는 포토 센서.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 포토센서는 휴대폰 또는 PDA(Personal Digital Assistants : 개인 휴대 단말기)의 표시부와 동일면 또는 노트북, 데스크탑 컴퓨터 또는 텔레비젼의 모니터와 동일면에 형성되어 상기 포토센서에서 측정된 광 감도에 따라 상기 표시부 또는 모니터의 휘도가 조절됨을 특징으로 하는 포토센서.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 포토센서는 휴대폰 또는 PDA 단말기의 표시부와는 다른 면, 즉 반대면 또는 상하좌우 중 어느 한면과, 노트북 데이스크탑 컴퓨터 또는 텔레비젼의 모니터의 표시부와는 다른 면, 즉 상하좌우 중 어느 한면에 형성되어 상기 포토센서에서 측정된 광감도에 따라 상기 표시부 또는 모니터의 휘도가 조절됨을 특징으로 하는 포토센서.
  5. EL를 표시부로 채용하고, 윈도우를 통해 수광되는 광의 세기를 감지하여 상기 표시부의 휘도를 조절하도록 하는 디스플레이 장치의 포토센서의 감도 조절 방법에 있어서,
    상기 윈도우에 수광되는 광의 투과도를 저하시키는 반투명 물질을 선택적으로 코팅하여 상기 포토 센서의 감도를 저하시키는 것을 특징으로 하는 포토센서의 감도 조절 방법.
  6. 삭제
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