KR100824856B1 - 주변광 감지 회로를 갖는 평판 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 주변광 감지 회로를 갖는 평판 표시 장치에 관한 것으로서, 해결하고자 하는 기술적 과제는 주변 밝기를 정확하게 감지하고, 이를 이용하여 주변 밝기에 따라 자동으로 화면 밝기를 조절할 수 있으며, 저온 결정화 폴리 실리콘 박막 트랜지스터로 구현할 수 있는 주변광 감지 회로를 갖는 평판 표시 장치를 제공하는데 있다.
이를 위해 본 발명은 주변광 감지 회로와, 주변광 감지 회로의 출력 신호를 입력 신호로 하여 현재의 주변광을 계산하여 디지털 값으로 출력하는 주변광 제어 처리부와, 주변광 제어 처리부의 출력 신호를 입력 신호로 하여 현재의 주변광에 알맞은 제어 신호를 출력하는 타이밍 제어부와, 타이밍 제어부의 출력 신호를 입력 신호로 하여 현재의 주변광에 알맞은 발광 제어 신호를 출력하는 발광 제어 구동부와, 발광 제어 구동부의 발광 제어 신호를 입력 신호로 하여 자발광하는 유기 전계 발광 패널로 이루어진 평판 표시 장치를 개시한다.
주변광, 주위광, 수광 소자, 트랜지스터, 스위치, 평판 표시 장치

Description

주변광 감지 회로를 갖는 평판 표시 장치{FLAT PANEL DEVICE HAVING AMBIENT LIGHT SENSING CIRCUIT}
도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 주변광 감지 회로를 도시한 회로도이다.
도 2는 본 발명에 따른 주변광 감지 회로의 타이밍 다이아그램이다.
도 3은 본 발명의 주변광 감지 회로에 의한 초기화 기간중 전류 흐름을 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 주변광 감지 회로에 의한 주변광 감지 기간중 전류 흐름을 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 주변광 감지 회로에 의한 주변광 감지 및 보상 기간중 전류 흐름을 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 주변광 감지 회로에 의한 버퍼링 기간중 전류 흐름을 도시한 것이다.
도 7은 본 발명에 따른 주변광 감지 회로에서 에러 보상 분석을 위한 용량성 소자들의 등가 회로도이다.
도 8은 본 발명에 따른 주변광 감지 회로의 주변광 변화에 따른 출력 전압의 변화를 시뮬레이션한 그래프이다.
도 9는 본 발명에 따른 주변광 감지 회로에 주변광 제어 처리부가 더 연결된 상태를 도시한 블록도이다.
도 10은 본 발명에 따른 주변광 감지 회로를 갖는 평판 표시 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 11a는 평판 표시 장치의 유기 전계 발광 패널중 화소 회로의 일례를 도시한 회로도이고, 도 10b는 그 타이밍 다이아그램이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100; 주변광 감지 회로 T1; 트랜지스터
C1; 제1용량성 소자 C2; 제2용량성 소자
C3; 제3용량성 소자 C4; 제4용량성 소자
PD; 수광 소자 S1; 제1스위치
S2; 제2스위치 S3; 제3스위치
S4; 제4스위치 S5; 제5스위치
S6; 제6스위치 S7; 제7스위치
S8; 제8스위치 110; 출력 부하
200; 주변광 제어 처리부 210; 아날로그 디지털 컨버터
220; 제1메모리 230; 제어부
240; 제2메모리 300; 타이밍 제어부
310; 밝기 선택부 320; 룩업 테이블
400; 데이터 구동부 500; 유기 전계 발광 패널
600; 주사 구동부 700; 발광 제어 구동부
본 발명은 주변광 감지 회로를 갖는 평판 표시 장치에 관한 것으로서, 보다 상세히는 주변 밝기를 정확하게 감지하고, 이를 이용하여 주변 밝기에 따라 자동으로 화면 밝기를 조절할 수 있으며, 저온 결정화 폴리 실리콘 박막 트랜지스터로 구현할 수 있는 주변광 감지 회로를 갖는 평판 표시 장치에 관한 것이다.
일반적으로 평판 표시 장치는 유기 전계 발광 표시 장치, 액정 표시 장치, 플라즈마 표시 장치 및 전계 방출 표시 장치 등을 의미한다. 이러한 평판 표시 장치는 두께가 얇고 무게가 가벼울 뿐만 아니라 소비 전력도 점차 작아지고 있음으로써, 기존의 CRT(Cathode Ray Tube)로 된 표시 장치를 급속하게 대체하고 있다. 또한, 상기 평판 표시 장치중 유기 전계 발광 표시 장치나 액정 표시 장치는 소형 크기로 용이하게 제조할 수 있고, 더욱이 배터리로 장시간 이용할 수 있어서, 휴대용 전자 기기의 표시 장치로 많이 채택되고 있다.
그런데, 이러한 유기 전계 발광 표시 장치나 액정 표시 장치 같은 평판 표시 장치는 사용자 조작에 의해 인위적으로 화면 밝기를 조절할 수는 있으나, 일반적으로 주변 밝기에 관계없이 항상 일정한 밝기로 화면을 표시하도록 설계되어 있다. 예를 들면, 통상의 평판 표시 장치는 주변 밝기가 밝지 않은 실내에서 최적의 화면 밝기를 갖도록 설계되어 있다. 따라서, 어두운 곳에서는 화면의 밝기가 상대적으로 너무 밝고, 태양광 아래에서는 화면의 밝기가 상대적으로 너무 작게 느껴져 시인성 에 문제가 있다.
또한, 종래의 평판 표시 장치는 상술한 바와 같이 화면의 밝기가 일정하게 설정되어 있기 때문에, 주변 밝기가 상대적으로 어둔운 곳에서 장시간 사용시 불필요하게 화면 밝기가 밝고 또한 전력 소비율도 커지는 문제가 있다.
또한, 종래의 평판 표시 장치에서는 주변 밝기를 센싱하기 위한 주변광 감지 회로의 제작시 센서, 기판 및 처리 회로 등을 평판 표시 패널이 형성된 주기판과는 별개의 기판에 형성하여야 하고, 이를 전기적으로 주기판에 연결해야 함으로써, 평판 표시 장치의 크기 및 두께가 커지고 또한 소비 전력도 커지는 문제가 있다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 주변 밝기를 정확히 감지할 수 있는 주변광 감지 회로를 갖는 평판 표시 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 주변 밝기에 따라 자동으로 화면의 밝기를 조절할 수 있는 평판 표시 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 주변광 감지 회로와 신호 처리 회로 등을 화소 회로가 형성되는 기판 위에서 저온 결정화 폴리 실리콘 박막 트랜지스터로 구현할 수 있는 주변광 감지 회로를 갖는 평판 표시 장치를 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 평판 표시 장치는 주변광에 비례하여 전류를 흘려보내는 수광 소자와, 제1전원의 전압으로 충전된 후, 상기 수광 소자에 전기적으로 연결되어 방전되는 제1용량성 소자와, 상기 제1용량성 소자에 전기적으로 연결되어 커플링 전압을 제공하는 제2용량성 소자와, 상기 제2용량성 소자에 전기적으로 연결된 후, 상기 제1용량성 소자 및 제2용량성 소자의 커플링 전압에 대응하여 상기 제1전원으로부터 전류를 흘려 보내는 트랜지스터로 이루어진 주변광 감지 회로와, 상기 주변광 감지 회로의 출력 신호를 입력 신호로 하여 현재의 주변광을 계산하여 디지털 값으로 출력하는 주변광 제어 처리부와, 상기 주변광 제어 처리부의 출력 신호를 입력 신호로 하여 현재의 주변광에 알맞은 제어 신호를 출력하는 타이밍 제어부와, 상기 타이밍 제어부의 출력 신호를 입력 신호로 하여 현재의 주변광에 알맞은 데이터 신호를 출력하는 발광 제어 구동부와, 상기 발광 제어 구동부의 발광 제어 신호를 입력 신호로 하여 자발광하는 유기 전계 발광 패널을 포함한다.
상기 타이밍 제어부는 현재의 조명에 알맞은 데이터를 저장하고 있는 룩업 테이블과, 상기 주변광 제어 처리부로부터 얻은 데이터를 상기 룩업 테이블에 저장된 데이터와 비교하여, 현재의 조명에 알맞은 제어 신호를 선택하여 상기 발광 제어 구동부에 출력하는 밝기 선택부를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 주변광 감지 회로, 주변광 제어 처리부, 타이밍 제어부, 발광 제어 구동부 및 유기 전계 발광 패널은 하나의 기판에 형성될 수 있다.
상기 발광 제어 구동부는 상기 주변광 감지 회로로부터 얻은 주변광에 비례하는 시간의 발광 제어 신호를 출력할 수 있다.
상기 주변광 감지 회로의 제1용량성 소자에는 상기 수광 소자의 역바이어스 용량을 증가시키는 제3용량성 소자가 전기적으로 더 연결될 수 있다.
상기 주변광 감지 회로의 수광 소자, 제1용량성 소자 및 제2용량성 소자는 제1전원과 제2전원 사이에 전기적으로 연결되어 초기화되고, 상기 수광 소자에 상기 제1용량성 소자가 전기적으로 연결되어, 상기 수광 소자에 입사되는 주변광에 따라 상기 제1용량성 소자가 방전되며, 상기 제2용량성 소자 및 트랜지스터가 제1전원 사이에 전기적으로 연결되어, 상기 트랜지스터의 문턱 전압을 상기 제2용량성 소자가 보상하며, 상기 제1용량성 소자 및 제2용량성 소자가 전기적으로 연결되어, 상기 제1용량성 소자 및 제2용량성 소자의 커플링 전압에 따라 상기 트랜지스터가 전류를 출력할 수 있다.
상기 주변광 감지 회로의 수광 소자는 PIN 다이오드, PN 다이오드 및 포토 커플러중 선택된 어느 하나일 수 있다.
상기 주변광 감지 회로의 수광 소자에는 상기 수광 소자를 제1전원 또는 제1용량성 소자에 전기적으로 연결하는 제1스위치가 전기적으로 더 연결될 수 있다.
상기 주변광 감지 회로의 제1용량성 소자에는 상기 제1용량성 소자를 제1전원 또는 제2용량성 소자에 전기적으로 연결하는 제2스위치가 전기적으로 더 연결될 수 있다.
상기 주변광 감지 회로중 트랜지스터의 제1전극에는 제1전원을 공급하는 제3스위치가 전기적으로 연결되고, 상기 트랜지스터의 제2전극과 제어 전극 사이에는 제4스위치가 전기적으로 연결되며, 상기 트랜지스터의 제2전극에는 제2전원을 공급하는 제5스위치가 전기적으로 연결되고, 상기 트랜지스터의 제1전극과 상기 제3스 위치 사이에 일정 전압을 출력하는 출력단자가 형성될 수 있다.
상기 주변광 감지 회로중 상기 제1전원에는 상기 수광 소자, 제1용량성 소자 및 제2용량성 소자에 제1전원의 공급을 위한 제8스위치가 전기적으로 더 연결될 수 있다.
상기 주변광 감지 회로중 제3용량성 소자의 제1전극은 제6스위치를 통하여 상기 제1용량성 소자에, 제7스위치를 통하여 제1전원에 전기적으로 연결되고, 제2전극은 제2전원에 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 주변광 감지 회로중 상기 수광 소자, 제1용량성 소자 및 제2용량성 소자와 제1전원 사이에는 상기 수광 소자, 제1용량성 소자 및 제2용량성 소자에 제1전원의 공급을 위한 제8스위치가 전기적으로 더 연결될 수 있다.
상기 주변광 감지 회로중 트랜지스터의 출력 단자에는 주변광 제어 처리부가 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 주변광 제어 처리부는 상기 트랜지스터의 제1전극에 전기적으로 연결된 아날로그 디지털 컨버터와, 상기 아날로그 디지털 컨버터에 전기적으로 연결되어 현재의 주변광 상태에따른 디지털 값을 저장하는 제1메모리와, 상기 제1메모리에 전기적으로 연결되어 현재 주변광의 밝기를 계산하여 출력하는 제어부와, 상기 제어부에 전기적으로 연결되어 여러 밝기의 주변광으로부터 얻은 디지털 값들을 미리 저장하고 있는 제2메모리를 포함할 수 있다.
상기 아날로그 디지털 컨버터는 상기 트랜지스터의 제1전극에 전기적으로 연결된 출력 부하와, 상기 출력 부하와 제2전원 사이에 전기적으로 연결된 제4용량성 소자를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기와 같이 하여 본 발명에 의한 주변광 감지 회로를 갖는 평판 표시 장치는 주변광에 따라 여러 레벨의 출력 전압을 얻고, 이를 이용하여 표시 장치를 통한 화면의 밝기를 자동적으로 조정함으로써, 밝은 곳에서나 어두운 곳에서 모두 평판 표시 장치의 시인성이 우수해진다.
또한, 상기와 같이 하여 본 발명에 의한 주변광 감지 회로를 갖는 평판 표시 장치는 주변광에 따라 소비 전력이 자동적으로 조절됨으로써, 최적의 소비 전력을 유지하게 되고 이에 따라 휴대형 평판 표시 장치의 사용 가능 시간이 길어지게 된다.
또한, 상기와 같이 하여 본 발명에 의한 주변광 감지 회로를 갖는 평판 표시 장치는 주변광 감지 회로, 주변광 제어 처리부, 타이밍 제어부, 발광 제어 구동부 및 유기 전계 발광 패널 등을 모두 하나의 기판에 저온 결정화 폴리 실리콘 박막 트랜지스터 공정을 이용하여 형성할 수 있음으로써, 평판 표시 장치의 두께를 더욱 얇게 할 수 있다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
여기서, 명세서 전체를 통하여 유사한 구성 및 동작을 갖는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 또한, 어떤 부분이 다른 부분과 전기적으로 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 연결되어 있는 경우도 포함한다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 주변광 감지 회로를 도시한 회로도이다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 주변광 감지 회로(100)는 수광 소자(PD), 트랜지스터(T1), 제1용량성 소자(C1), 제2용량성 소자(C2), 제3용량성 소자(C3), 제1스위치(S1), 제2스위치(S2), 제3스위치(S3), 제4스위치(S4), 제5스위치(S5), 제6스위치(S6), 제7스위치(S7) 및 제8스위치(S8)를 포함한다.
상기 수광 소자(PD)는 주변광에 따라 일정한 전류를 흘려 보내는 역할을 한다. 상기 수광 소자(PD)는 캐소드가 제1전원(VDD)에 전기적으로 연결되고, 애노드가 제2전원(VSS)에 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 상기 수광 소자(PD)는 상기 제1전원(VDD)과 제2전원(VSS) 사이에 역방향으로 전기 연결된 PIN 다이오드, PN 다이오드, 포토 커플러 및 그 등가물중 선택된 어느 하나일 수 있으나, 여기서 그 종류를 한정하는 것은 아니다. 더불어, 상기 제1전원(VDD)은 상기 제2전원(VSS)에 비해 상대적으로 높은 전위를 가질 수 있다.
상기 수광 소자(PD)에는 상기 수광 소자(PD)를 제1전원(VDD) 또는 제2용량성 소자(C2)에 전기적으로 연결하는 제1스위치(S1)가 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제1스위치(S1)는 제1전극이 상기 제1용량성 소자(C1) 즉, 제1노드(N1)에 전기적으로 연결되고, 제2전극이 상기 수광 소자(PD)의 캐소드에 전기적으로 연결되며, 제어 전극에는 제1제어 신호가 인가될 수 있다. 이러한 제1스위치(S1)는 트랜지스터 및 그 등가물중 선택된 어느 하나일 수 있으나, 여기서 그 종류를 한정하는 것은 아니다.
상기 제1용량성 소자(C1)는 제1전원(VDD)의 전압으로 충전된 후, 상기 수광 소자(PD)에 전기적으로 연결되어 일정 전압까지 방전되는 역할을 한다. 이러한 제1용량성 소자(C1)는 제1전극이 제1전원(VDD) 즉, 제1노드(N1)에 전기적으로 연결되고, 제2전극이 제2전원(VSS)에 전기적으로 연결될 수 있다.
여기서, 상기 제1용량성 소자(C1)에는 상기 제1용량성 소자(C1)를 제1전원(VDD) 또는 제2용량성 소자(C2)에 전기적으로 연결하는 제2스위치(S2)가 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 상기 제2스위치(S2)는 제1전극이 제1전원(VDD) 다른말로, 제2노드(N2)에 전기적으로 연결되고, 제2전극이 상기 제1용량성 소자(C1) 즉, 제1노드(N1)에 전기적으로 연결되며, 제어 전극에 제2제어 신호가 인가될 수 있다. 이러한 제2스위치(S2)는 트랜지스터 및 그 등가물중 선택된 어느 하나일 수 있으나, 여기서 그 종류를 한정하는 것은 아니다.
상기 트랜지스터(T1)는 상기 제2용량성 소자(C2) 즉, 제3노드(N3)에 전기적으로 연결되어, 상기 제1용량성 소자(C1) 및 제2용량성 소자(C2)의 커플링을 통해 변화된 제2용량성 소자(C2)의 전압에 따라 일정 전류를 출력하는 역할을 한다. 이러한 트랜지스터(T1)는 제1전극이 제3스위치(S3)의 제2전극에 전기적으로 연결되고, 제2전극이 제4스위치(S4)의 제2전극에 전기적으로 연결되며, 제어 전극에 상기 제1용량성 소자(C1) 및 제2용량성 소자(C2)의 커플링을 통해 변화된 제2용량성 소자(C2)의 전압이 인가될 수 있다. 또한, 상기 제3스위치(S3)는 제1전극이 제1전원(VDD)에 전기적으로 연결되고, 제2전극이 트랜지스터(T1)의 제1전극에 전기적으로 연결되며, 제어 전극에 제3제어 신호가 인가될 수 있다. 또한, 상기 제4스위치(S4)는 제1전극이 트랜지스터(T1)의 제어 전극에 전기적으로 연결되고, 제2전극이 트랜지스터(T1)의 제2전극에 전기적으로 연결되며, 제어 전극에 제1제어 신호가 인가될 수 있다. 이러한 제4스위치(S4)에 의해 상기 트랜지스터(T1)는 다이오드 연결 구조를 할 수 있다. 또한, 상기 트랜지스터(T1)의 제2전극과 제2전원(VSS) 사이에는 제5스위치(S5)가 더 연결될 수 있다. 이러한 제5스위치(S5)는 제1전극이 상기 트랜지스터(T1)의 제2전극에 전기적으로 연결되고, 제2전극이 상기 제2전원에 전기적으로 연결되며, 제어 전극에 부제3제어 신호가 인가될 수 있다. 여기서, 상기 제3스위치(S3), 제4스위치(S4) 및 제5스위치(S5)는 모두 트랜지스터 및 그 등가물중 선택된 어느 하나일 수 있으나, 그 종류를 한정하는 것은 아니다.
상기 제2용량성 소자(C2)는 상기 제1용량성 소자(C1)와 상기 트랜지스터(T1) 사이에 전기적으로 연결되어, 상기 트랜지스터(T1)의 문턱 전압(VTH)을 보상하는 역할을 한다. 즉, 상기 제2용량성 소자(C2)는 제1전극이 제2노드(N2)에 전기적으로 연결되고, 제2전극이 트랜지스터(T1)의 제어 전극 즉, 제3노드(N3)에 전기적으로 연결될 수 있다. 이러한 제2용량성 소자(C2)는 상기 트랜지스터(T1)가 엑시머 레이저 어닐링(excimer laser annealing, ELA) 방식을 이용한 저온 결정화 실리콘 박막 트랜지스터(low temperature polycrystalline silicon thin film transistors, LTPS-TFTs)로 형성될 경우, 상기 엑시머 레이저의 에너지 편차로 인해 문턱 전압 변이와 같은 트랜지스터의 전기적 특성이 균일하지 않게 되는데, 이러한 문턱 전압 변이를 보상하는 역할을 한다.
상기 제3용량성 소자(C3)는 상기 제1용량성 소자(C1) 즉, 상기 수광 소자(PD)에 병렬로 전기 연결되어, 상대적으로 매우 밝은 빛이 수광 소자(PD)에 입사됨으로써 제1용량성 소자(C1)가 빠르게 방전될 경우, 상기 수광 소자(PD)의 역바이어스 용량을 증가시키는 역할을 한다. 즉, 상기 제1용량성 소자(C1)와 제3용량성 소자(C2)의 합한 역바이어스 용량이 상기 수광 소자(PD)에 작용함으로써, 전체적인 방전 시간을 연장시켜 정확한 주변광 감지가 가능하도록 하는 역할을 한다. 이러한 제3용량성 소자(C3)는 제1전극이 제6스위치(S6)를 통하여 상기 제1용량성 소자(C1)에, 제7스위치(S7)를 통하여 제1전원(VDD)에 전기적으로 연결되고, 제2전극은 제2전원(VSS)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제6스위치(S6)는 제1전극이 상기 제3용량성 소자(C3)의 제1전극에 전기적으로 연결되고, 제2전극이 제1용량성 소자(C1)의 제1전극에 전기적으로 연결되며, 제어 전극에 제4제어 신호가 인가될 수 있다. 상기 제7스위치(S7)는 제1전극이 제1전원(VDD)에 전기적으로 연결되고, 제2전극이 제3용량성 소자(C3)의 제2전극에 전기적으로 연결되며, 제어 전극에 부제4제어 신호가 인가될 수 있다.
한편, 본 발명은 상기 제2노드(N2)와 제1전원(VDD) 사이에 제8스위치(S8)가 전기적으로 더 연결될 수 있다. 이러한 제8스위치(S8)는 제1전극이 제1전원(VDD)에 전기적으로 연결되고, 제2전극이 제2노드(N2)에 전기적으로 연결되며, 제어 전극에 제1제어 신호가 인가될 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 트랜지스터(T1)의 제1전극과 제3스위치(S3)의 제2전극 사이에 출력 부하(110)가 연결될 수 있으며, 상기 출력 부하(110)에는 제4용량성 소자(C4)가 연결될 수 있다. 실질적으로, 상기 출력 부하(110)는 예를 들면 아날로그 디지털 컨버터의 내부 부하일 수 있으며, 또한 상기 제4용량성 소자(C4)는 배선에 형성되는 기생 커패시터일 수 있다. 그러나, 이러한 출력 부하(110) 및 제4용량성 소자(C4)의 구성으로 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
더불어, 본 발명은 상기 트랜지스터(T1), 제1스위치(S1) 내지 제8스위치(S8)가 모두 폴리 실리콘 박막 트랜지스터, 아모퍼스 실리콘 박막 트랜지스터, 유기 박막 트랜지스터 및 그 등가물중 선택된 어느 하나일 수 있으나, 본 발명에 상기 트랜지스터(T1)의 종류를 한정하는 것은 아니다.
또한, 상기 트랜지스터(T1), 제1스위치(S1) 내지 제8스위치(S8)가 폴리 실리콘 박막 트랜지스터일 경우, 이는 저온 결정화 방법인 레이저 결정화 방법, 금속 유도 결정화 방법, 고압 결정화 방법 및 그 등가 방법중 선택된 어느 하나의 방법으로 형성될 수 있으나, 본 발명에서 상기 폴리 실리콘 박막 트랜지스터의 제조 방법을 한정하는 것은 아니다.
참고로, 상기 레이저 결정화 방법은 아모퍼스 실리콘에 예를 들면 엑시머 레이저를 조사하여 결정화하는 방법이고, 상기 금속 유도 결정화 방법은 아모퍼스 실리콘 위에 예를 들면 금속을 위치시킨 채 소정 온도를 가하여 상기 금속으로부터 결정화가 시작되도록 하는 방법이며, 상기 고압 결정화 방법은 아모퍼스 실리콘에 예를 들면 일정 압력을 가하여 결정화하는 방법이다.
더욱이, 상기 트랜지스터(T1), 제1스위치(S1) 내지 제8스위치(S8)는 P 채널 트랜지스터, N 채널 트랜지스터 및 그 등가물중 선택된 어느 하나로 형성될 수 있으나, 여기서 그 종류를 한정하는 것은 아니다. 물론, 상기 트랜지스터(T1), 제1스위치(S1) 내지 제8스위치(S8)는 P채널 트랜지스터와 N채널 트랜지스터가 혼재되어 구성될 수도 있다.
여기서, 상기 제3스위치(S3)에 연결된 제1전원(VDD), 제7스위치(S7)에 연결된 제1전원(VDD), 제8스위치(S8)에 연결된 제1전원(VDD)은 서로 같은 전압이거나 또는 서로 다른 전압일 수 있다. 물론, 상기 제3스위치(S3)에 연결된 제1전원(VDD)의 전압은 트랜지스터(T1)가 동작할 수 있도록 그 제1전원(VDD)에서 문턱전압(Vth)을 뺀값이 제5스위치(S5)에 연결된 제2전원(VSS)의 전압보다 크게 설정되어야 함은 당연하다. 또한, 상기 수광 소자(PD), 제1용량성 소자(C1) 및 제3용량성 소자(C3)에 연결된 제2전원(VSS)은 상기 제5스위치(S5)에 연결된 제2전원(VSS)과 같은 전압이거나 또는 서로 다른 전압일 수 있다.
한편, 도 1b에 도시된 바와 같이 본 발명의 다른 주변광 감지 회로(101)는 제1전원(VDD),수광 소자(PD) 및 제2전원(VSS)의 연결 위치가 상기한 회로(100)와 다를 수 있다. 즉, 도 1b에 도시된 바와 같이 제1전원(VDD)은 수광 소자(PD)의 캐소드에 직접 전기적으로 연결되고, 제2전원(VSS)은 제8스위치(S8)에 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 상기 수광 소자(PD)의 애노드에는 제1스위치(S1)가 전기적으로 연결될 수 있다.
따라서, 상기한 회로(100)에서는 수광 소자(PD)를 통하여 역방향의 전류가 흐를때, 제1용량성 소자(C1)가 방전되었지만, 도 1b에 도시된 회로(101)에서는 수광 소자(PD)를 통하여 역방향의 전류가 흐를때, 제1용량성 소자(C2)가 충전된다. 따라서, 도 1a에 도시된 회로(100)에서는 수광 소자(PD)를 통한 역방향 전류가 증가함에 따라 제1용량성 소자와 제2용량성 소자의 커플링에 의한 제2용량성 소자의 전압은 상대적으로 작아졌지만, 도 1b에 도시된 회로(101)에서는 수광 소자(PD)를 통한 역방향 전류가 증가함에 따라 제1용량성 소자와 제2용량성 소자에 의한 커플링에 의한 제2용량성 소자의 전압은 상대적으로 커진다. 물론, 이러한 동작을 위해 도 1b에 도시된 회로(101)에서도 수광 소자(PD)에 연결된 제1전원(VDD)의 전압이 제8스위치(S8)에 연결된 제2전원(VSS)의 전압보다 높아야 함은 당연하다.
도 2는 본 발명에 따른 주변광 감지 회로의 타이밍 다이아그램이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 주변광 감지 회로(100)는 평판 표시 장치가 하나의 화면을 출력하는 하나의 프레임 즉, 대략 16.7ms의 주기와 같은 주기를 가지며 동작할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 주변광 감지 회로(100)를 이용한 평판 표시 장치의 경우 주변 밝기에 신속하게 대응하여 화면 밝기를 자동적으로 조절하게 된다. 물론, 이러한 주변광 감지 회로(100)의 동작 주기는 한예에 불과하며, 이밖에도 다양한 주기로 설정 가능함은 당연하다.
본 발명에 의한 주변광 감지 회로(100)는 예를 들면, 대략 100㎲동안 회로의 초기화 과정(T1)을 수행하고, 대략 10.6㎳동안 주변광의 감지 과정(T2)을 수행하며, 대략 4㎳동안 주변광의 감지 및 보상 과정(T3)을 수행하고, 대략 2㎳동안 버퍼 링 과정(T4)을 수행할 수 있다. 물론, 이를 위해 4개의 제어 신호 즉, 제1제어 신호, 제2제어 신호, 제3제어 신호 및 부제3제어 신호가 상기 주변광 감지 회로(100)에 인가된다.
여기서, 본 발명은 상기와 같이 상기 주변광 감지 회로(100)가 상기 주변광 감지 과정(T2)을 가장 긴 시간동안 수행하도록 함으로써, 주변광 감지 효율이 향상되도록 한다.
더불어, 본 발명은 주변광이 상대적으로 매우 밝을 경우 제4제어 신호 및 부제4제어 신호가 상기 주변광 감지 회로(100)에 더 인가되지만, 이러한 제4제어 신호 및 부제4제어 신호에 대한 타이밍 다이아그램은 생략되어 있다. 그렇치만, 상기 제4제어 신호 및 부제4제어 신호는 아래에서 상세히 설명하기로 한다.
이러한 본 발명의 동작을 도 1a, 도 2 및 도 3 내지 도 6을 참조하여 설명하기로 한다. 여기서, 상기 제1스위치(S1) 내지 제8스위치(S8)는 모두 P채널 트랜지스터로 가정하여 설명한다.
먼저 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 초기화 과정(T1)에서는 로우 레벨의 제1제어 신호가 제1스위치(S1), 제4스위치(S4) 및 제8스위치(S8)의 제어 전극에 각각 인가되고, 로우 레벨의 제2제어 신호가 제2스위치(S2)의 제어 전극에 인가되며, 하이 레벨의 제3제어 신호가 제3스위치(S3)의 제어 전극에 인가되고, 로우 레벨의 부제3제어 신호가 제5스위치(S5)의 제어 전극에 인가된다.
따라서, 상기 제1스위치(S1), 제2스위치(S2), 제4스위치(S4), 제5스위치(S5) 및 제8스위치(S8)만이 턴온된다.
상기와 같이 하여, X제1전원(VDD), 제8스위치(S8), 제2스위치(S2), 제1스위치(S1), 수광 소자(PD) 및 제2전원(VSS)이 전류 패쓰를 형성함으로써, 상기 수광 소자(PD)를 통하여 소정 전류가 흐르게 된다. 물론, 이러한 전류는 주변광에 대략 비례하여 증가한다.
또한, 상기 제1전원(VDD), 제8스위치(S8), 제2스위치(S2), 제1용량성 소자(C1) 및 제2전원(VSS)이 전류 패쓰를 형성함으로써, 상기 제1용량성 소자(C1)가 초기화된다. 즉, 상기 제1용량성 소자(C1)가 제1전원(VDD)과 제2전원(VSS)의 차이에 해당하는 전압만큼 충전된다.
더불어, 상기 제1전원(VDD), 제2용량성 소자(C2), 제4스위치(S4), 제5스위치(S5) 및 제2전원(VSS)이 전류 패쓰를 형성함으로써, 상기 제2용량성 소자(C2)가 초기화된다. 즉, 상기 제2용량성 소자(C2)가 제1전원(VDD)과 제2전원(VSS)의 차이에 해당하는 전압만큼 충전된다.
이어서 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 주변광의 감지 과정(T2)에서는, 로우 레벨의 제1제어 신호가 제1스위치(S1), 제4스위치(S4) 및 제8스위치(S8)의 제어 전극에 각각 인가되고, 하이 레벨의 제2제어 신호가 제2스위치(S2)의 제어 전극에 인가되며, 하이 레벨의 제3제어 신호가 제3스위치(S3)의 제어 전극에 인가되고, 로우 레벨의 부제3제어 신호가 제5스위치(S5)의 제어 전극에 인가된다.
따라서, 상기 제1스위치(S1), 제4스위치(S4), 제5스위치(S5) 및 제8스위 치(S8)만이 턴온된다.
상기와 같이 하여, 제1용량성 소자(C1), 제1스위치(S1), 수광 소자(PD) 및 제2전원(VSS)이 전류 패쓰를 형성함으로써, 상기 제1용량성 소자(C1)는 제1스위치(S1) 및 수광 소자(PD)를 통하여 일정 전류를 흘려 주면서 방전하게 된다. 물론, 상기 제1용량성 소자(C1)는 수광 소자(PD)의 특성상 주변광이 밝으면 상대적으로 많은 전류를 흘리면서 빠르게 방전되고, 주변광이 어두우면 상대적으로 작은 전류를 흘리면서 느리게 방전된다.
한편, 상기 제1전원(VDD), 제2용량성 소자(C2), 제4스위치(S4), 제5스위치(S5) 및 제2전원(VSS)은 여전히 전류 패쓰를 형성하여 상기 제2용량성 소자(C2)는 계속 제1전원(VDD)과 제2전원(VSS)의 차이에 해당하는 전압만큼 충전된 상태를 유지한다.
이어서 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이, 주변광의 감지 및 보상 과정(T3)에서는, 로우 레벨의 제1제어 신호가 제1스위치(S1), 제4스위치(S4) 및 제8스위치(S8)의 제어 전극에 각각 인가되고, 하이 레벨의 제2제어 신호가 제2스위치(S2)의 제어 전극에 인가되며, 로우 레벨의 제3제어 신호가 제3스위치(S3)의 제어 전극에 인가되고, 하이 레벨의 부제3제어 신호가 제5스위치(S5)의 제어 전극에 인가된다.
따라서, 상기 제1스위치(S1), 제3스위치(S3), 제4스위치(S4) 및 제8스위치(S8)만이 턴온된다.
상기와 같이 하여, 제1용량성 소자(C1), 제1스위치(S1), 수광 소자(PD) 및 제2전원(VSS)은 여전히 전류 패쓰를 형성함으로써, 상기 제1용량성 소자(C1)는 제1스위치(S1) 및 수광 소자(PD)를 통하여 일정 전류를 흘려 주면서 방전하게 된다.
한편, 상기 제1전원(VDD)으로부터의 전류는 제3스위치(S3)를 통하여 출력 부하(110)에 공급된다. 이러한 출력 부하(110)에는 주지된 바와 같이 제4용량성 소자(C4)가 연결되어 있으므로, 상기 제4용량성 소자(C4)에 제1전원(VDD)에 의한 전압이 충전된다.
또한, 트랜지스터(T1)는 제4스위치(S4)에 의해 다이오드 연결 형태를 함으로써, 제2용량성 소자(C2) 즉, 제3노드(N3)에 제1전원(VDD)에서 트랜지스터(T1)의 문턱 전압(VTH)을 뺀 전압만큼 인가되고, 또한 상기 제2용량성 소자(C2) 즉, 제2노드(N2)에는 제8스위치(S8)를 통하여 제1전원(VDD)의 전압이 인가됨으로써, 결국 상기 제2용량성 소자(C2)에 트랜지스터(T1)의 문턱 전압(VTH)이 미리 저장된다. 다르게 말하면, 상기 트랜지스터(T1)의 문턱 전압(VTH)이 상기 제2용량성 소자(C2)에 미리 저장됨으로써, 차후 트랜지스터(T1)의 동작중 그것의 문턱 전압이 상쇄된다. 즉, 상기 트랜지스터(T1)는 문턱 전압 변이에 영향받지 않고 항상 일정한 전압을 출력하게 된다.
이어서 도 2 및 도 6에 도시된 바와 같이, 버퍼링 과정(T4)에서는 하이 레벨의 제1제어 신호가 제1스위치(S1), 제4스위치(S4) 및 제8스위치(S8)의 제어 전극에 각각 인가되고, 로우 레벨의 제2제어 신호가 제2스위치(S2)의 제어 전극에 인가되며, 하이 레벨의 제3제어 신호가 제3스위치(S3)의 제어 전극에 인가되고, 로우 레벨의 부제3제어 신호가 제5스위치(S5)의 제어 전극에 인가된다.
따라서, 상기 제2스위치(S2) 및 제5스위치(S5)만이 턴온된다. 이에 따라 제1용량성 소자(C1) 및 제2용량성 소자(C2)의 커플링을 통한 제2용량성 소자(C2)의 전압이 트랜지스터(T)의 제어 전극 전압이 된다. 이에 따라 상기 트랜지스터(T1)는 상기 제1용량성 소자(C1) 및 제2용량성 소자(C2)의 커플링을 통해 변화된 제2용량성 소자(C2)의 전압에 대응하는 전류를 흘려주게 된다.
즉, 상기 제4용량성 소자(C4)로부터, 출력 부하(110), 트랜지스터(T1)의 제1전극과 제2전극, 제5스위치(S5) 및 제2전원(VSS)을 통하여 전류가 흐르게 된다. 물론, 이에 따라 상기 제4용량성 소자(C4)의 전압은 점차 작아지며, 상기 제2용량성 소자(C2)의 전압에서 상기 트랜지스터(T1)의 문턱 전압을 뺀값에 수렴하게 된다.
한편, 상기 제1용량성 소자(C1)의 전압은 상기 수광 소자(PD)에 입사되는 주변광에 따라 달라진다. 즉, 주변광이 상대적으로 밝았다면 상기 수광 소자(PD)를 통하여 상대적으로 많은 전류가 흘러 상기 제1용량성 소자(C1)가 상대적으로 많이 방전된다. 즉, 상기 제1용량성 소자(C1)의 전압이 상대적으로 작아진다.
또한, 주변광이 상대적으로 작았다면 수광 소자(PD)를 통하여 상대적으로 작은 전류가 흘러 상기 제1용량성 소자(C1)가 상대적으로 작게 방전된다. 즉, 상기 제1용량성 소자(C1)의 전압이 상대적으로 큰 상태를 유지한다.
따라서, 상기 주변광에 따라 상기 트랜지스터(T1)의 제어 전극에 인가되는 전압(제1용량성 소자(C1)와 제2용량성 소자(C2)의 커플링을 통한 제2용량성 소자(C2)의 전압)이 달라지고, 결국 트랜지스터(T1)에 연결된 출력 부하(110) 즉, 상기 제4용량성 소자(C4)로부터 트랜지스터(T1), 제5스위치(S5) 및 제2전원(VSS)을 통하여 흐르는 전류량(방전량)도 달라진다.
물론, 이후 예를 들면 아날로그 디지털 컨버터가 상기 제4용량성 소자(C4)에 남아 있는 전압을 감지함으로써, 주변광에 관련된 전압값을 아날로그 값으로 얻게 되는 것이다.
다르게 설명하면, 상기 수광 소자(PD)를 통해 입사되는 주변광이 상대적으로 작으면 그것에 흐르는 전류는 작아지고, 이에 따라 제1용량성 소자(C1) 및 제2용량성 소자(C2)의 커플링을 통한 제2용량성 소자(C2)의 전압 변화는 상대적으로 작아진다. 따라서, 트랜지스터(T1)를 통한 상기 제4용량성 소자(C4)의 방전 가능한 전압은 상대적으로 작고, 따라서 상기 제4용량성 소자(C4)에 남아 있는 전압은 상대적으로 크다. 즉, 출력 전압이 상대적으로 커진다.
또한, 상기 수광 소자(PD)를 통해 입사되는 주변광이 상대적으로 크면 그것에 흐르는 전류는 커지고, 이에 따라 제1용량성 소자(C1) 및 제2용량성 소자(C2)의 커플링을 통한 제2용량성 소자(C2)의 전압 변화는 상대적으로 커진다. 따라서, 트랜지스터(T1)를 통한 상기 제4용량성 소자(C4)의 방전 전압은 상대적으로 크고, 따라서 상기 제4용량성 소자(C4)에 남아 있는 잔존 전압은 상대적으로 작다. 즉, 출력 전압이 상대적으로 작다.
한편, 제4제어 신호 및 부제4제어 신호에 의한 제3용량성 소자(C3)의 동작을 설명한다.
수광 소자(PD)에 갑자기 많은 빛이 입사되면, 그것을 통하여 제1용량성 소자(C1)에 충전된 전압이 빠르게 방전된다. 즉, 상기 제1용량성 소자(C1)가 너무 빨리 방전됨으로써, 상기 트랜지스터(T1)로부터 신뢰성있는 출력 전압을 확보할 수 없고, 이에 따라 정확한 주변광 감지 동작이 불가능해진다.
이러한 현상을 방지하기 위해 본 발명은 출력 단자를 통한 출력 전압(예를 들면, 아날로그 디지털 컨버터에 입력되는 전압)이 일정 시간동안 계속 임계점 이하가 되면 이를 피드백 신호로 하여, 부제4제어 신호를 제7스위치(S7)의 제어 전극에 인가한 후, 이어서 제4제어 신호를 제6스위치(S6)의 제어 전극에 인가한다.
그러면, 제3용량성 소자(C3)에 제1전원(VDD)이 공급되어 충전 동작이 수행되고, 이어서 상기 제3용량성 소자(C3)는 상기 제1용량성 소자(C1) 즉, 수광 소자(PD)에 병렬로 연결된다.
따라서, 수광 소자(PD)에는 두개의 제1용량성 소자(C1) 및 제3용량성 소자(C3)가 병렬로 연결됨으로써, 역바이어스 용량이 증가한다. 다르게 말하면, 수광 소자(PD)를 통하여 흘려 보낼 수 있는 용량이 증가한다.
이에 따라, 주변광을 충분히 감지할 수 있는 시간동안 상기 수광 소자(PD)를 통해 전류가 흐르게 된다. 물론, 상기 제1용량성 소자(C1) 및 제3용량성 소자(C3)에 남게 되는 잔존 전압이 상기 트랜지스터(T1)의 동작에 기여하게 된다.
따라서, 상기 트랜지스터(T1)가 신뢰성 있는 동작 구간에서 동작하게 되고, 이에 따라 출력 전압도 안정해진다. 즉, 주변광 감지가 원할히 이루어진다.
도 7은 본 발명에 따른 주변광 감지 회로에서 에러 보상 분석을 위한 용량성 소자의 등가 회로도이다.
상술한 도 1a를 다시 참조하면, 제1용량성 소자(C1), 제2용량성 소자(C2) 및 트랜지스터(T1)의 등가 기생 용량성 소자(Cpara)를 등가 회로로 도시하면 도 7과 같이 된다.
이를 참조하여, 트랜지스터(T1)의 제어 전극에 인가되는 전압(Vgate = Q/C)을 계산하면 아래의 수학식과 같다.
Figure 112006097190859-pat00001
여기서, Vintegrate는 제1용량성 소자(C1)의 전압, Vth는 제2용량성 소자(C2)의 전압, Cpara는 트랜지스터(T1)중 기생 용량성 소자의 용량이다.
위의 수학식에 기재된 바와 같이 트랜지스터(T1)의 제어 전극(Vgate)에 인가되는 전압은 제1용량성 소자(C1)의 전압과 관련된 함수에서 제2용량성 소자(C2)에 저장된 문턱 전압값을 뺀 값이 된다. 따라서, 본 발명은 주변광 감지 회로(100)의 출력 전압이 상기 제1용량성 소자(C1)의 전압에 비례할 뿐만 아니라, 상기 제2용량성 소자(C2)에 의해 트랜지스터(T1)의 문턱 전압도 보상됨을 알 수 있다.
다르게 표현하면, 버퍼링 과정(T4)중 제4용량성 소자(C4)가 방전하여 수렴하는 전압은 상기 트랜지스터(T1)의 제어 전극 전압(Vgate = Q/C)이 작으면 상대적으로 작고, 상기 트랜지스터의 제어 전극 전압이 크면 상대적으로 크다.
물론, 상기 트랜지스터의 제어 전극 전압이 작다는 것은 상기 수광 소자에 많은 빛이 입사되어 많은 전류가 흘렀음을 의미하고, 상기 트랜지스터의 제어 전극 전압이 크다는 것은 상기 수광 소자에 적은 빛이 입사되어 작은 전류가 흘렀음을 의미한다.
도 8은 본 발명에 따른 주변광 감지 회로의 주변광 변화에 따른 출력 전압의 변화를 시뮬레이션한 그래프이다. 여기서, 상기 도 8의 그래프는 버퍼링 과정(T4) 동안 얻은 결과로서, X축은 시간(ms)을, Y축은 전압(V)을 의미한다.
상술한 바와 같이 버퍼링 과정(T4)에서는 주변광에 따라 상기 트랜지스터(T1)의 제어 전극에 인가되는 전압이 달라지고, 출력 부하(110)를 통해 출력되는 아날로그 전압값도 달라진다. 즉, 수광 소자(PD)를 통해 입사되는 주변광이 작으면 그것에 흐르는 전류가 상대적으로 작고, 출력 전압은 상대적으로 높게 나타난다.
또한, 상기 수광 소자(PD)를 통해 입사되는 주변광이 크면 그것에 흐르는 전류는 상대적으로 크고, 출력 전압은 상대적으로 작게 나타난다.
예를 들어, 수광 소자(PD)를 통해서 대략 11pA의 작은 전류가 흐를 경우, 출력 전압은 대략 7.9961~7.9965V 사이의 값으로 수렴된다. 이때, 출력 전압의 편차는 대략 400nV가 된다.
더불어 수광 소자(PD)를 통해서 대략 1881pA의 큰 전류가 흐를 경우, 출력 전압은 대략 3.0938~3.11849V 사이의 값으로 수렴된다. 이때, 출력 전압의 편차는 대략 24.7mV가 된다.
여기서, 인간은 통상 주변광을 로그 스케일(log scale) 단위로 인식하는 것으로 알려져 있다. 즉, 주변광이 작은 상태(예를 들면, 어두운 실내)에서는 약간의 주변광 변화도 쉽게 인식하지만, 주변광이 상대적으로 큰 상태(예를 들면, 태양광 아래)에서는 작은 주벼광 변화를 잘 느끼지 못한다.
따라서, 본 발명에서와 같이 주변광이 상대적으로 작은 상태에서는 작은 편차를 갖는 출력 전압이 출력됨이 바람직하다. 또한, 주변광이 상대적으로 큰 상태에서는 비교적 큰 편차를 갖는 출력 전압이 출력되어도, 어차피 이를 인간이 잘 느끼지 못하므로 그 출력 전압을 이용하는데 큰 문제가 없음을 알 수 있다.
도 9는 본 발명에 따른 주변광 감지 회로에 주변광 제어 처리부가 더 연결된 상태를 도시한 블록도이다.
도시된 바와 같이 본 발명은 상기 주변광 감지 회로(100)로부터의 신호 처리를 위해 주변광 제어 처리부(200)를 더 포함할 수 있다. 상기 주변광 제어 처리부(200)는 아날로그 디지털 컨버터(210), 제1메모리(220), 제어부(230) 및 제2메모 리(240)를 포함한다.
상기 아날로그 디지털 컨버터(210)는 상기 트랜지스터(T1)의 제1전극을 통하여 전기적으로 연결되어 있다. 물론, 상술한 출력 부하(110) 및 제4용량성 소자(C4) 등은 상기 아날로그 디지털 컨버터(210)에 내장될 수 있다. 실질적으로 상기 출력 부하는 아날로그 디지털 컨버터의 내부 부하이고, 상기 제4용량성 소자는 배선에 형성되는 용량성 성분일수 있다고 상술한 바 있다. 이러한 아날로그 디지털 컨버터(210)는 상기 아날로그 출력 전압값을 디지털값으로 변환하여 출력하는 역할을 한다.
상기 제1메모리(220)는 상기 아날로그 디지털 컨버터(210)에 전기적으로 연결되어 있으며, 이는 현재 감지된 주변광 상태에 따른 디지털 값을 임시로 저장하는 역할을 한다.
상기 제어부(230)는 상기 제1메모리(220)에 전기적으로 연결되어 현재 감지된 주변광의 밝기를 계산하여 출력하는 역할을 한다.
상기 제2메모리(240)는 상기 제어부(230)에 전기적으로 연결되어 여러 밝기의 주변광으로부터 얻은 디지털 값들을 미리 저장하는 역할을 한다.
이러한 구성에 의해 본 발명은 제1메모리(220)로부터 입력되는 감지된 주변광 데이터 및 제2메모리(240)에 저장된 여러 밝기의 주변광 데이터를 상호 비교하여, 현재의 주변광 밝기를 계산하게 된다.
한편, 도면에서 상기 제3스위치(S3)는 주변광 제어 처리부(200)에 형성된 것으로 도시되어 있으나, 이러한 구성으로 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 즉, 상 기 제3스위치(S3)는 주변광 감지 회로(100)에 형성될 수 있다. 실질적으로, 상기 주변광 감지 회로(100)는 유기 전계 발광 패널과 같은 기판에 형성되는 반면, 상기 주변광 제어 처리부(200)는 원칩(one chip) 형태로서 별개로 형성될 수도 있다. 물론, 이러한 원칩 형태로 상기 주변광 제어 처리부(200)를 한정하는 것은 아니며, 이는 유기 전계 발광 패널과 같은 기판에 형성될 수 있다.
여기서, 상기 제3스위치(S3)는 설계의 편의상 원칩 형태의 주변광 제어 처리부(200)에 형성하거나, 또는 기판에 형성되는 상기 주변광 감지 회로(100)에 형성할 수 있다.
도 10은 본 발명에 따른 주변광 감지 회로를 갖는 평판 표시 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
상기 주변광 감지 회로(100) 및 주변광 제어 처리부(200)는 설명의 편의상 블록도로 표시하였다.
도시된 바와 같이 본 발명에 의한 평판 표시 장치는 상술한 주변광 감지 회로(100), 주변광 제어 처리부(200) 외에 타이밍 제어부(300), 데이터 구동부(400), 유기 전계 발광 패널(500), 주사 구동부(600) 및 발광 제어 구동부(700)를 더 포함하여 이루어질 수 있다. 물론, 상기 주변광 감지 회로(100) 및 주변광 제어 처리부(200)의 구성 및 동작에 대해서는 위에서 상세히 설명하였으므로, 여기서는 그 설명을 최소화한다.
더불어, 상기 유기 전계 발광 패널(500)에는 회로부와 유기 발광층이 하나의 화소를 이루며, 이러한 화소는 매트릭스 형태로 배열되어 정지 영상 또는 동영상을 표시하게 된다. 즉, 상기 유기 전계 발광 패널(500)에는 데이터 구동부(400)로부터 연장된 다수의 데이터선(D1~Dm)이 형성되고, 상기 주사 구동부(600)로부터 연장된 다수의 주사선(S1~Sn)이 형성되며, 상기 발광 제어 구동부(700)로부터 연장된 다수의 발광 제어선(E1~En)이 형성될 수 있다. 또한, 상기 데이터선, 주사선 및 발광 제어선의 상호 교차 영역에 소정 화소(P)가 형성될 수 있다.
상기 타이밍 제어부(300)는 밝기 선택부(310) 및 룩업 테이블(320)을 포함할 수 있다. 이러한 타이밍 제어부(300)는 상기 밝기 선택부(310)가 상기 주변광 제어 처리부(200)로부터 입력되는 디지털값을 룩업 테이블(320)에 미리 저장된 값과 비교하여, 그것에 알맞은 제어 신호를 상기 발광 제어 구동부(700)에 출력한다. 물론, 상기 룩업 테이블(320)에는 R,G,B별로 상기 주변광 제어 처리부(200)로부터 입력되는 디지털값과 매칭되는 최적의 제어 신호가 미리 저장되어 있음은 당연하다.
그러면, 상기 발광 제어 구동부(700)는 유기 발광 패널(500)에 외부 주변광에 따른 알맞은 발광 제어 신호를 출력하게 된다. 예를 들어, 감지된 주변광이 상대적으로 밝을 경우에는 상대적으로 긴 시간의 발광 제어 신호를 출력함으로써, 강한 밝기의 화면이 유기 전계 발광 패널(500)을 통해 표시되도록 한다. 또한 감지된 주변광이 상대적으로 어두울 경우에는 상대적으로 작은 시간의 발광 제어 신호를 출력함으로써, 약한 밝기의 화면이 유기 전계 발광 패널(500)을 통해 표시되도록 한다.
이와 같이 하여, 본 발명은 외부의 주변광에 따라 자동적으로 화면의 밝기가 조정되는 표시 장치를 제공하게 된다.
여기서, 상기 데이터 구동부(400)는 상기 유기 전계 발광 패널(500)에 데이터 전압을 공급하는 역할을 하며, 상기 주사 구동부(600)는 상기 유기 전계 발광 패널(500)에서 켜고자 하는 화소와 끄고자 하는 화소를 선택할 수 있도록 주사 신호를 공급하는 역할을 한다. 이러한 데이터 구동부(400) 및 주사 구동부(600)는 당업자에게 이미 주지된 사항이므로 여기서는 자세한 설명을 생략한다.
한편, 여기까지 설명한 주변광 감지 회로(100), 주변광 제어 처리부(200), 타이밍 제어부(300), 데이터 구동부(400), 유기 전계 발광 패널(500), 주사 구동부(600) 및 발광 제어 구동부(700)는 모두 하나의 공통 기판에 반도체 공정 및 후막 공정 등을 통하여 형성될 수 있음은 당연하다. 물론, 본 발명은 상기 주변광 감지 회로(100), 주변광 제어 처리부(200), 타이밍 제어부(300), 데이터 구동부(400), 주사 구동부(600) 및 발광 제어 구동부(700)중 적어도 어느 하나가 상기 유기 전계 발광 패널(500)이 형성된 기판과 다른 기판 또는 칩에 형성될 수도 있으며, 이러한 각 구성 요소의 형성 위치를 한정하는 것은 아니다.
도 11a는 평판 표시 장치의 유기 전계 발광 패널중 한 화소 회로의 일례를 도시한 회로도이고, 도 11b는 그 타이밍 다이아그램이다.
도 11a에 도시된 바와 같이 화소 회로는 주사 신호를 공급하는 주사선(Sn), 데이터 전압을 공급하는 데이터선(Dm), 제1전압을 공급하는 제1전원선(VDD), 제2전압을 공급하는 제2전원선(VSS), 오토 제로 신호를 공급하는 오토 제로선(An), 발광 제어 신호를 공급하는 발광제어선(En), 제1트랜지스터 내지 제4트랜지스터(T1,T2,T3,T4), 제1,2용량성 소자(C1,C2) 및 유기 전계 발광 소자(OLED)를 포함한다. 여기서, 상기 제1전원선(VDD)의 전압은 상기 제2전원선(VSS)의 전압에 비해 상대적으로 높은 레벨이다. 또한, 일부 도면 부호가 도 1 내지 도 10에 사용된 것과 중복되지만, 여기에 표시된 도면 부호는 도 11a 및 도 11b로만 한정됨을 유의한다.
도 11b에 도시된 바와 같이 이러한 화소 회로는 제3트랜지스터(T3)의 제어 전극에 오토 제로선(An)으로부터 로우 레벨의 제어 신호가 공급되면 상기 제3트랜지스터(T3)가 턴온된다. 이어서, 제4트랜지스터(T4)의 제어 전극에 발광 제어선(En)으로부터 하이 레벨의 제어 신호가 공급되면 상기 제4트랜지스터(T4)가 턴오프된다. 그러면, 상기 제1트랜지스터(T1)는 다이오드 형태로 연결되면서 제1용량성 소자(C1)에 상기 제1트랜지스터(T1)의 문턱 전압이 저장된다. 다시 상기 오토 제로 신호가 하이 레벨이 되고, 이어서 데이터선(Dm)으로부터 로우 레벨의 데이터 전압이 인가되면, 상기 제1용량성 소자(C1)와 제2용량성 소자(C2)의 비(ratio)에 의하여 문턱 전압이 보상된 형태의 데이터 전압이 제1트랜지스터(T1)의 제어 전극에 공급된다.(데이터 기입 동작) 이어서 상기 발광 제어 신호가 로우 레벨이 되면, 소정 전류가 유기 전계 발광 소자(OLED)로 흘러 발광이 이루어진다.
이러한 화소 회로에 의하면 유기 전계 발광 소자에 흐르는 전류는 제1트랜지스터의 문턱 전압에 관계없이 데이터선으로부터 공급되는 데이터 전압에만 대응하여 흐른다.
한편, 본 발명은 상술한 바와 같이 주변 밝기에 따라 화면의 밝기가 자동적으로 조절된다고 하였다. 좀더 구체적으로, 본 발명은 상기 화소 회로중 발광 제어선(En)을 통한 발광 제어 시간을 조절함으로써, 상기 유기 전계 발광 소자(OLED)의 발광 시간을 조절하게 된다.
즉, 도 11b에 도시된 발광 제어 신호(En)중 시간(T)의 길이를 조절함으로써, 유기 전계 발광 소자(OLED)의 발광 시간을 조절한다. 예를 들어, 주변 밝기가 어두울 경우 상대적으로 짧은 시간의 발광 제어 시간(T)을 공급함으로써, 유기 전계 발광 소자(OLED)의 발광 시간이 상대적으로 짧아지도록 하여 어두운 화면이 표시되도록 한다. 또한, 주변 밝기가 밝을 경우 상대적으로 긴 시간의 발광 제어시간(T)을 공급함으로써, 유기 전계 발광 소자(OLED)의 발광 시간이 상대적으로 길어지도록 하여 밝은 화면이 표시되도록 한다.
상기와 같이 하여 본 발명에 의한 주변광 감지 회로를 갖는 평판 표시 장치는 주변광에 따라 여러 레벨의 출력 전압을 얻고, 이를 이용하여 표시 장치를 통한 화면의 밝기를 자동적으로 조정함으로써, 밝은 곳에서나 어두운 곳에서 모두 평판 표시 장치의 시인성이 우수해진다.
또한, 상기와 같이 하여 본 발명에 의한 주변광 감지 회로를 갖는 평판 표시 장치는 주변광에 따라 소비 전력이 자동적으로 조절됨으로써, 최적의 소비 전력을 유지하게 되고 이에 따라 휴대형 평판 표시 장치의 사용 가능 시간이 길어지게 된다.
또한, 상기와 같이 하여 본 발명에 의한 주변광 감지 회로를 갖는 평판 표시 장치는 주변광 감지 회로, 주변광 제어 처리부, 타이밍 제어부, 발광 제어 구동부 및 유기 전계 발광 패널 등을 모두 하나의 기판에 저온 결정화 폴리 실리콘 박막 트랜지스터 공정을 이용하여 형성할 수 있음으로써, 평판 표시 장치의 두께를 더욱 얇게 할 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 주변광 감지 회로를 갖는 평판 표시 장치를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

Claims (16)

  1. 주변광에 비례하여 전류를 흘려보내는 수광 소자와, 제1전원의 전압으로 충전된 후, 상기 수광 소자에 연결되어 방전되는 제1용량성 소자와, 상기 제1용량성 소자에 연결된 제2용량성 소자와, 상기 제2용량성 소자에 연결된 후, 상기 제1용량성 소자 및 제2용량성 소자의 커플링을 통해 변화된 제2용량성 소자의 전압에 대응하여 상기 제1전원으로부터 전류를 흘려 보내는 트랜지스터로 이루어진 주변광 감지 회로;
    상기 주변광 감지 회로의 출력 신호를 입력 신호로 하여 현재의 주변광을 계산하여 디지털 값으로 출력하는 주변광 제어 처리부;
    상기 주변광 제어 처리부의 출력 신호를 입력 신호로 하여 현재의 주변광에 알맞은 제어 신호를 출력하는 타이밍 제어부;
    상기 타이밍 제어부의 출력 신호를 입력 신호로 하여 현재의 주변광에 알맞은 발광 제어 신호를 출력하는 발광 제어 구동부; 및,
    상기 발광 제어 구동부의 발광 제어 신호를 입력 신호로 하여 자발광하는 유기 전계 발광 패널을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 평판 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 타이밍 제어부는
    현재의 조명에 알맞은 데이터를 저장하고 있는 룩업 테이블; 및,
    상기 주변광 제어 처리부로부터 얻은 데이터를 상기 룩업 테이블에 저장된 데이터와 비교하여, 현재의 조명에 알맞은 제어 신호를 선택하여 상기 발광 제어 구동부에 출력하는 밝기 선택부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 평판 표시 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 주변광 감지 회로, 주변광 제어 처리부, 타이밍 제어부, 발광 제어 구동부 및 유기 전계 발광 패널은 하나의 기판에 형성된 것을 특징으로 하는 평판 표시 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 발광 제어 구동부는 상기 주변광 감지 회로로부터 얻은 주변광에 비례하는 시간동안 발광 제어 신호를 출력함을 특징으로 하는 평판 표시 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 주변광 감지 회로의 제1용량성 소자에는 상기 수광 소자의 역바이어스 용량을 증가시키는 제3용량성 소자가 더 연결된 것을 특징으로 하는 평판 표시 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 주변광 감지 회로의 수광 소자, 제1용량성 소자 및 제2용량성 소자는 제1전원과 제2전원 사이에 연결되어 초기화되고,
    상기 수광 소자에 상기 제1용량성 소자가 연결되어, 상기 수광 소자에 입사되는 주변광에 따라 상기 제1용량성 소자가 방전되며,
    상기 제2용량성 소자 및 트랜지스터가 제1전원에 연결되어, 상기 트랜지스터의 문턱 전압을 상기 제2용량성 소자가 저장하며,
    상기 제1용량성 소자 및 제2용량성 소자가 연결되어, 상기 제1용량성 소자 및 제2용량성 소자의 커플링을 통해 변화된 제2용량성 소자의 전압에 대응하여 상기 트랜지스터가 전류를 출력함을 특징으로 하는 평판 표시 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 주변광 감지 회로의 수광 소자는 PIN 다이오드, PN 다이오드 및 포토 커플러중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 평판 표시 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 주변광 감지 회로의 수광 소자에는 상기 수광 소자를 제1전원 또는 제1용량성 소자에 연결하는 제1스위치가 더 연결된 것을 특징으로 하는 평판 표시 장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 주변광 감지 회로의 제1용량성 소자에는 상기 제1용량성 소자를 제1전원 또는 제2용량성 소자에 연결하는 제2스위치가 더 연결된 것을 특징으로 하는 평판 표시 장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 주변광 감지 회로중 트랜지스터의 제1전극에는 제1전원을 공급하는 제3스위치가 연결되고,
    상기 트랜지스터의 제2전극과 제어 전극 사이에는 제4스위치가 연결되며,
    상기 트랜지스터의 제2전극에는 제2전원을 공급하는 제5스위치가 연결되며,
    상기 트랜지스터의 제1전극과 상기 제3스위치 사이에 전류를 출력하는 출력단자가 형성된 것을 특징으로 하는 평판 표시 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 제5스위치가 턴온되어 상기 출력 단자를 통해 연결된 출력 부하에 충전된 전압이 상기 트랜지스터 및 제5스위치를 통하여 제2전원으로 방전됨을 특징으로 하는 평판 표시 장치.
  12. 제 5 항에 있어서, 상기 주변광 감지 회로중 제3용량성 소자의 제1전극은 제6스위치를 통하여 상기 제1용량성 소자에, 제7스위치를 통하여 제1전원에 연결되고, 제2전극은 제2전원에 연결된 것을 특징으로 하는 평판 표시 장치.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 주변광 감지 회로중 상기 제1전원에는 상기 수광 소자, 제1용량성 소자 및 제2용량성 소자에 제1전원의 공급을 위한 제8스위치가 더 연결된 것을 특징으로 하는 평판 표시 장치.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 주변광 제어 처리부는 상기 주변광 감지 회로중 트랜지스터의 출력 단자에 연결된 것을 특징으로 하는 평판 표시 장치.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 주변광 제어 처리부는
    상기 트랜지스터의 제1전극에 연결된 아날로그 디지털 컨버터;
    상기 아날로그 디지털 컨버터에 연결되어 현재의 주변광 상태에따른 디지털 값을 저장하는 제1메모리;
    상기 제1메모리에 연결되어 현재 주변광의 밝기를 계산하여 출력하는 제어부; 및,
    상기 제어부에 연결되어 여러 밝기의 주변광으로부터 얻은 디지털 값들을 미리 저장하고 있는 제2메모리를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 평판 표시 장치.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 아날로그 디지털 컨버터는
    상기 트랜지스터의 제1전극에 연결된 출력 부하; 및,
    상기 출력 부하와 제2전원 사이에 연결된 제4용량성 소자를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 평판 표시 장치.
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