KR100938025B1 - 표시 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 표시 패널과, 표시 패널을 구동하는 구동 회로와, 표시 패널을 조광하는 조광 수단과, 외광의 명암을 검지하는 광센서 Ts 및 제1 스위치 수단(S1)을 통하여 소정의 기준 전압이 충전되는 컨덴서 Cw를 갖는 광검출부 Ls와, 광검출부의 검출치를 독취하는 광센서 독취부 Re1과, 광센서 독취부의 출력에 의해 조광 수단을 제어하는 제어 수단을 구비한 표시 장치에 있어서, 광센서 독취부는 구동 회로의 동작시에 발생하는 노이즈에 의해서 유발되는 광검출부의 오검출을 회피하는 노이즈 회피 수단이 마련되어 있다. 이와 같은 구성을 구비한 것에 의해, 광센서와 표시 패널의 전극이나 배선과의 사이에 형성되는 기생(寄生) 용량에 따라 발생하는 노이즈의 영향을 받는 일 없이 외광의 명암을 검지할 수 있도록 한 표시 장치를 제공할 수 있게 된다.

Description

표시 장치{DISPLAY DEVICE}

본 발명은 표시 장치와 관련한 것으로서, 보다 상세하게 외광의 밝기를 검지하는 광센서를 표시 패널에 조립(incorporate)하여, 이 광센서 출력에 의해서, 표시 패널을 조광하는 광원을 제어하는 표시 장치에 관한 것이다.

최근, 정보 통신 기기뿐만 아니라 일반 전자 기기에는 평면 타입의 표시 패널이 사용되고, 그 중에 액정 표시 패널이 가장 많이 사용되고 있다. 이 액정 표시 패널은 액정이 비발광체이기 때문에 암소(暗所)에서 표시 화상이 보이기 힘들기 때문에, 백라이트 등을 마련하여 이 백라이트를 외광이 어두울 때에 점등시켜 표시 화면을 조사(照射)하도록 하고 있다. 그런데, 수동에 의한 백라이트의 점등 조작은 외광의 명암에 따라 그 때마다 백라이트 등을 온/오프(on/off)해야 하므로 그 조작이 번거로워진다는 점에서, 액정 표시 패널에 외광을 검출하는 광센서를 조립하고, 이 광센서에 의해서 외광의 명암을 검지하여, 그 검지 결과에 기초하여 백라이트를 온/오프하는 기술이 개발되고 있다(예를 들어, 하기 특허 문헌 1 참조).

도 8은 공지된 광검출 회로 및 그 신호 파형도를 나타낸 것이다. 이 광검출 회로 LS는 광센서를 갖는 광검출부 Ls 및 이 광검출부의 출력을 독취하는 광센서 독취부 Re로 구성되어 있다. 또, 광검출부 Ls의 광센서에는 광검출 부재로서 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, 이하 「TFT」라고 함)를 사용한 TFT 광센서 Ts가 사용되고 있다. 이 광검출 회로의 동작은 미리, TFT 광센서 Ts의 게이트 전극 G에 역바이어스의 전압 GV가 인가되고, 이 상태에서 먼저 스위치 S1이 온되어 소정의 기준 전압 Vs가 컨덴서 Cw에 충전된다. 계속하여, 이 스위치 S1이 오프되면, 이 컨덴서 Cw에 비축된 전하가 TFT 광센서 Ts를 통하여 방전된다. 이 때, TFT 광센서 Ts는 빛이 들면 누설 전류가 흐르고, 그 누설량은 수광량에 의해서 변화하므로, 조사되는 광량이 크면 방전이 빨라지고 적으면 방전이 늦어져, 컨덴서 Cw의 충전 전압은 도 8B의 단자 T2의 전압 파형에 나타난 바와 같이, 밝기에 따라 시간과 함께 저하된다. 그리하여, 광검출부 Ls의 출력, 즉 컨덴서 Cw의 전압을 소정의 기준 전압치 Vth와 비교하여, 이 컨덴서 Cw의 전압이 이 기준 전압 Vth 이하로 되었을 때에, 컴퍼레이터(comparator) CP의 출력을 반전시키고, 이 반전 출력 P의 반전시간을 계측하는 것에 의해 외광의 밝기가 판정되고, 이 판정 결과에 의해 도시하지 않은 백라이트가 점등 제어되도록 되어 있다.

특허 문헌 1 : 일본 특개 2006－243655호 공보

그런데, 이와 같은 광검출 회로가 도시하지 않은 액정 표시 패널에 조립되면, 액정 표시 패널을 구성하는 기판에는 이미 액정을 구동하는 TFT 등의 각종 반도체 부품 및 이들 부품을 연결하는 전극 등의 구동 회로가 다수 배설(配設)되어 있으므로, 액정 표시 패널의 구동시에, 광검출 회로의 TFT 광센서의 전극 및 배선과 이들 구동 회로의 사이에 기생 용량이 형성된다. 이 기생 용량은 예를 들어 소스 전극 S 및 드레인 전극 D와 커먼 전극 Vcom 사이에 형성되는 기생 용량 Cvs, Cvd 및 소스 전극 S 및 드레인 전극 D와 게이트 전극 G간의 기생 용량 Cs, Cd로 되어 나타난다. 이와 같은 기생 용량이 발생하면, 커먼 전극에는 통상, 도 8B의 VCOM 전압에 나타난 바와 같이, 구형파(矩形波)로 이루어지는 VCOM 전압이 인가되고 있으므로, 광센서 Ts의 출력은 이 VCOM 전압이 변화, 즉 하이 레벨 H 및 로우 레벨 L로 될 때 이 변화에 따라 수염 형상의 단펄스 N₁, N₂가 발생하여, 이들 단펄스 N₁, N₂가 컨덴서 Cw의 전압에 중첩, 즉 VCOM 전압이 하이 레벨 H일 때에는 정(正)의 단펄스 N₁, VCOM 전압이 로우 레벨 L일 때에는 부(負)의 단펄스 N₂가 컨덴서 Cw의 전압에 중첩된다. 그런데 이들 단펄스 N₁, N₂는 외광의 명암을 검지한 검출치가 아닌 일종의 노이즈에 해당하는 것이다. 따라서, 예를 들어 단펄스 N₂가 컨덴서 Cw의 전압치에 중첩되면, 외광의 명암에 반응한 컨덴서 Cw의 전압치가 기준 전압(Vth)에 도달하지 않음에 관계없이, 이 단펄스 N₂에 의해 기준 전압(Vth)보다 낮아져 버린다. 그 결과, 도 8B의 일점 쇄선 K₀로 표시된 바와 같이, 컴퍼레이터 CP가 반전하여, 그 출력 P에 의해 백라이트가 점등되어 백라이트가 오점등하게 된다.

본 발명은 이와 같은 종래 기술이 갖는 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 표시 패널에 광센서를 조립한 표시 장치에 있어서, 광검출 회로와 표시 패널 구동용의 구동 회로 사이에 형성되는 기생 용량에 의해서 생기는 노이즈의 영향을 받는 일 없이 외광의 명암을 검지할 수 있는 표시 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 제1의 양상에 관한 표시 장치는, 표시 패널과, 상기 표시 패널을 구동하는 구동 회로와, 상기 표시 패널을 조광하는 조광 수단과, 상기 표시 패널에 조립되어 외광의 명암을 검지하는 광센서 및 제1 스위치 수단을 통하여 소정의 기준 전압이 충전되는 컨덴서를 갖는 광검출부와, 해당 광검출부의 검출치를 독취하는 광센서 독취부와, 상기 광센서 독취부의 출력에 의해 상기 조광 수단을 제어하는 제어 수단을 구비한 표시 장치에 있어서, 상기 광센서 독취부는 상기 구동 회로의 동작시에 발생하는 노이즈에 의해서 유발되는 상기 광검출부의 오검출을 회피하는 노이즈 회피 수단이 마련되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 발명에 의하면, 광검출부가 표시 패널에 조립된 것에 의해 이 광검출부 와 구동 회로 사이에 노이즈가 유발되고, 광검출부에 있어서 오검출이 발생해도, 광센서 독취부에서는 이 노이즈를 포함한 오검출이 노이즈 회피 수단에 의해서 회피되므로, 노이즈에 영향받는 일 없이 정확한 외광의 명암에 대응한 광센서 출력을 독취하는 것이 가능하게 된다. 따라서 표시 패널을 조광하는 조광 수단의 오동작을 방지할 수 있다.

또, 본 발명의 제1의 양상에 관한 표시 장치에 있어서, 상기 노이즈 회피 수단은, 상기 광검출부와 상기 광센서 독취부를 접속하는 제2 스위치 수단과; 상기 제2 스위치 수단을 제어하는 스위치 제어 수단을 갖고, 상기 스위치 제어 수단은 상기 구동 회로가 상기 노이즈를 발생하지 않은 상태일 때에 상기 제2 스위치 수단을 온하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

상기 발명에 의하면, 표시 패널의 전극에, 예를 들어 구형파로 이루어지는 신호가 인가되면, 이 신호가 변화할 때에 광검출부와 구동 회로 사이에 생기는 기생 용량에 의해서 노이즈가 발생하기 쉬워지고 있지만, 이 타이밍에서는 제2 스위치 수단이 오프되어 광센서 독취부가 광검출부에 비접속 상태가 되어 있으므로 노이즈의 영향을 회피할 수 있다. 또, 상기 노이즈 회피 수단은 광검출부와 광센서 독취부를 접속하는 제2 스위치 수단 및 이 제2 스위치 수단을 제어하는 스위치 제어 수단으로 형성할 수 있으므로, 그 구성이 극히 간단하게 형성 가능하다.

또, 본 발명의 제1의 양상에 관한 표시 장치에 있어서, 상기 표시 패널의 전극에는 로우 레벨 신호 및 하이 레벨 신호가 소정 주기로 번갈아 인가되어 있고, 상기 스위치 제어 수단은, 상기 로우 레벨 신호 인가시에 상기 제1 스위치 수단을 온하여 상기 컨덴서에 상기 기준 전압을 충전한 경우에는, 상기 로우 레벨 신호의 인가 기간 중에 상기 제2 스위치 수단을 온하도록 제어하고, 상기 하이 레벨 신호 인가시에 상기 제1 스위치 수단을 온하여 상기 컨덴서에 기준 전압을 충전한 경우에는, 상기 하이 레벨 신호의 인가 기간 중에 상기 제2 스위치 수단을 온하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

상기 발명에 의하면, 회로 설계에 있어서 광센서 주위에 형성되는 기생 용량이 현저하게 커져도, 노이즈에 영향받는 일 없이 정확한 외광의 명암에 대응한 광센서 출력을 독취하는 것이 가능하게 된다.

본 발명의 제2의 양상에 관한 표시 장치는, 표시 패널과, 상기 표시 패널을 구동하는 구동 회로와, 상기 표시 패널을 조광하는 조광 수단과, 상기 표시 패널에 조립되어 외광의 명암을 검지하는 광센서 및 제1 스위치 수단을 통하여 소정의 기준 전압이 충전되는 컨덴서를 갖는 광검출부와, 해당 광검출부의 검출치를 독취하는 광센서 독취부와, 상기 광센서 독취부의 출력에 의해 상기 조광 수단을 제어하는 제어 수단을 구비한 표시 장치에 있어서, 상기 광센서 독취부는 상기 광검출부의 출력을 소정의 기준치와 비교하여 소정의 디지털 신호를 출력하는 제1 비교 회로와; 상기 제1 비교 회로로부터의 디지털 신호를 입력하여, 해당 디지털 신호가 소정 기간보다도 짧은 기간에 변화할 때는 해당 디지털 신호를 노이즈로 판단하여 무시하는 노이즈 캔슬(cancel) 회로를 갖고 있는 것을 특징으로 한다.

상기 발명에 의하면, 제1 비교 회로로부터의 디지털 신호를 입력하고, 이 디지털 신호가 소정 기간보다도 짧은 기간에 변화할 때는 이 디지털 신호를 노이즈로 판단하여 무시하는 노이즈 캔슬 회로를 마련하는 것에 의해, 노이즈를 간단하게 제거할 수 있다.

또, 본 발명의 제2의 양상에 관한 표시 장치에 있어서, 상기 노이즈 캔슬 회로는 상기 제1 비교 회로로부터의 상기 디지털 신호를 소정 기간 지연시키는 지연 회로와; 상기 지연 회로로부터의 지연 디지털 신호와 상기 제1 비교 회로로부터의 비지연 디지털 신호를 비교하는 제2 비교 회로를 마련하고, 상기 제2 비교 회로에서는 상기 지연 디지털 신호와 상기 비지연 디지털 신호가 일치했을 때에 출력을 송출하는 것을 특징으로 한다.

상기 발명에 의하면, 제1 비교 회로로부터 출력되는 디지털 신호 중 소정 시간보다 좁은 출력 신호가 제2 비교 회로에 의해 출력되지 않게 되므로, 노이즈 성분을 정확하게 제거하는 것이 가능하게 된다.　

또, 본 발명의 제2의 양상에 관한 표시 장치에 있어서는 상기 노이즈 캔슬 회로는 인에이블(enable) 회로를 갖고, 상기 인에이블 회로는 상기 구동 회로가 상기 노이즈를 발생하지 않은 상태일 때에 인에이블 신호를 발생시키고, 상기 노이즈 캔슬 회로는 상기 인에이블 신호를 검지하고 있는 동안 출력을 송출하는 것을 특징으로 한다.

상기 발명에 의하면, 노이즈 캔슬 회로를 극히 간단한 회로로 형성할 수 있다.

본 발명의 제3의 양상에 관한 표시 장치는, 표시 패널과, 상기 표시 패널을 구동하는 구동 회로와, 상기 표시 패널을 조광하는 조광 수단과, 상기 표시 패널에 조립되어 외광의 명암을 검지하는 광센서 및 제1 스위치 수단을 통하여 소정의 기준 전압이 충전되는 컨덴서를 갖는 광검출부와, 해당 광검출부의 검출치를 독취하는 광센서 독취부와, 상기 광센서 독취부의 출력에 의해 상기 조광 수단을 제어하는 제어 수단을 구비한 표시 장치에 있어서, 상기 광센서 독취부는 상기 광검출부의 출력선과 상기 표시 패널의 전극과의 사이에 형성되는 기생 용량과 동일한 용량의 컨덴서를 마련하고, 상기 컨덴서에 상기 전극에 인가되는 신호와 역위상인 신호가 인가되는 것을 특징으로 한다.

상기 발명에 의하면, 광검출부의 출력선과 구동 회로의 사이에 형성되는 기생 용량과 동일한 용량의 컨덴서를 마련하고, 상기 컨덴서에 전극에 인가되는 신호와 역위상인 신호를 인가하는 것에 의해, 기생 용량에 의해서 생기는 노이즈를 상쇄시킬 수 있다.

본 발명에 의하면, 광검출 회로와 표시 패널 구동용의 구동 회로 사이에 형성되는 기생 용량에 의해서 생기는 노이즈의 영향을 받는 일 없이 외광의 명암을 검지할 수 있는 표시 장치를 제공할 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태를 설명한다. 단, 이하에 나타내는 실시 형태는 본 발명의 기술 사상을 구체화하기 위한 표시 장치로서의 액정 표시 장치를 예시하는 것으로서, 본 발명을 상기 액정 표시 장치에 특정하는 것을 의도하는 것이 아니고, 특허 청구의 범위에 포함되는 그 외의 실시 형태에도 동일하게 적응할 수 있는 것이다.

실시예 1

도 1은 본 발명의 실시예 1에 관한 액정 표시 장치의 TFT 배열 기판을, 컬러 필터 기판을 투시하여 도시한 평면도이다. 또, 도 2는 광검출부를 나타내고, 도 2A는 도 1의 액정 표시 장치에 있어서 광검출부의 단면 구조도, 도 2B는 도 1의 IIB－IIB선의 단면도, 도 3은 광검출 회로를 나타내고, 도 3A는 광검출 회로의 등가 회로도, 도 3B는 커먼 전극에 인가되는 VCOM 전압과 센서 출력과의 관계를 설명하는 파형도이다.

액정 표시 장치(1)는 액정 표시 패널과 백라이트 BL로 이루어지고, 이 중 액정 표시 패널은 서로 대향 배치되는 직사각형 형상의 투명 재료, 예를 들어 유리 판으로 이루어지는 한 쌍의 TFT 배열 기판(이하, TFT 기판이라고 함)(2) 및 컬러 필터 기판(이하, CF 기판이라고 함)(7)을 갖고 있다. 이 액정 표시 패널은 TFT 기판(2) 및 CF 기판(7)의 바깥 둘레에 액자 형상의 씰(seal)재를 개재(介在)하고 첩합(貼合)하여, 내부에 공간을 형성하고, 이 공간내에 액정이 봉입(封入)된 구성으로 되어 있다. TFT 기판(2)은 CF 기판(7)과 대향 배치시켰을 때에 소정 스페이스의 돌출부(2b')가 형성되도록 CF 기판(7)보다 사이즈가 큰 것이 사용되고 있다. 또, TFT 기판(2) 및 CF 기판(7)상의 대향면측에는 여러 가지의 배선 등이 형성되어 있다.

CF 기판(7)에는 TFT 기판(2)의 화소 영역에 맞추어 매트릭스 상태로 마련된 블랙 매트릭스와, 이 블랙 매트리스로 둘러싸인 영역에 마련된, 예를 들어 적(R), 녹(G), 청(B) 등의 컬러 필터(8)와, 이 컬러 필터(8)를 덮도록 마련된 커먼(공통) 전극(9)이 마련되어 있다(도 2A 참조).

또, TFT 기판(2)의 배면에는 액정 표시 패널을 조광하는 광원, 즉 백라이트 BL이 마련되고, 광검출부 Ls의 출력 신호에 의해서 제어되도록 되어 있다. TFT 기판(2)은 각각 대향하는 단변(2a, 2b) 및 장변(2c, 2d)을 갖고, 한 쪽의 단변(2b)측이 돌출부(2b')로 되어 있고, 이 돌출부(2b')에 소스 드라이버 및 게이트 드라이버용 반도체 칩 Dr이 탑재되어 있다.

이 TFT 기판(2)은 그 표면, 즉 액정과 접촉하는 면에, 도 1의 행 방향(가로 방향)에 소정 간격을 두고 배열된 복수 개의 게이트선 GW₁ ~ GW_n(n=2, 3, 4,ㆍㆍㆍ)와 이러한 게이트선 GW₁ ~ GW_n과 절연되어 열 방향(세로 방향)으로 배열된 복수 개의 소스선 SW₁ ~ SW_m(m=2, 3, 4,ㆍㆍㆍ)를 갖고, 이러한 소스선 SW₁ ~ SW_m과 게이트선 GW₁ ~ GW_n이 매트릭스 상태로 배선되어, 서로 교차하는 게이트선 GW₁ ~ GW_n과 소스선 SW₁ ~ SW_m으로 둘러싸인 각 영역에 게이트선 GW₁ ~ GW_n로부터의 주사(走査) 신호에 의해서 온되는 스위칭 소자(도시 생략) 및 소스선 SW₁ ~ SW_m로부터의 영상 신호가 스위칭 소자를 통하여 공급되는 화소 전극(도시 생략)이 형성되어 있다.

이러한 게이트선 GW1 ~ GW_n과 소스선 SW₁ ~ SW_m으로 둘러싸인 각 영역은 이른바 각각의 화소를 구성하고, 이러한 화소가 형성된 에어리어가 표시 영역 DA, 즉 영상 표시부로 되어 있다. 스위칭 소자에는 예를 들어 박막 트랜지스터(TFT)가 사 용되고 있다. 각 게이트선 GW₁ ~ GW_n 및 각 소스선 SW₁ ~ SW_m 은 표시 영역 DA의 밖으로 뻗어 표시 영역 DA 밖의 바깥 둘레의 영역에 둘러쳐져 소스 드라이버 및 게이트 드라이버용 반도체 칩 Dr에 접속되어 있다. 또, TFT 기판(2)은 한 쪽의 단변(2a)측에 광검출 회로 LS1이 마련되고, 또 장변(2d)에 이 광검출부 Ls로부터 도출된 인출 배선(전원선 L₁, 출력선 L₂)이 배설되어 있고, 이러한 인출 배선 L₁, L₂는 단자 T₁, T₂에 접속되어 있다. 단자 T₁, T₂에는 도시하지 않은 외부 제어 회로가 접속된다.

다음으로 도 2 및 도 3을 참조하여, 광검출 회로 LS1 및 인출 배선 L₁, L₂의 구조를 설명한다.

광 검출 회로 LS1은 도 3A에 나타난 바와 같이, 광검출부 Ls와 광센서 독취부 Re1을 갖고, 이러한 광검출부 Ls와 광센서 독취부 Re1가 제2 스위칭 소자 S2로 접속된 구성으로 되어 있다.

광 검출부 Ls는 TFT 광센서 Ts의 드레인 전극 D과 소스 전극 S간에 컨덴서 Cw가 접속되어, 소스 전극 S와 컨덴서 Cw의 한 쪽 단자가 제1 스위칭 소자 S1을 통하여 제1 기준 전압원 Vs에 접속되고, 드레인 전극 D와 컨덴서 Cw의 다른 쪽 단자가 제2 기준 전압원 Vref에 접속된 구조를 구비하고 있다. 이 제2 기준 전압원 Vref는 일정한 직류 전압을 공급하는 직류 전압 공급원으로 되어 있다. 또, 게이트 전극 G는 바이어스 전압 공급원에 접속되고, 소정의 바이어스 전압 GV가 인가된다. 광검출부 Ls의 출력은 컨덴서 Cw의 한 쪽 단자인 소스 전극 S로부터 도출되고 있 다.

광 센서 독취부 Re1은 광검출부 Ls의 컨덴서 Cw의 전하를 축적하는 컨덴서 Cr과, 이 컨덴서 Cr의 출력 전압과 제3 기준 전압(쓰레쉬홀드(threshold) 전압) Vth를 비교하는 제1 비교 회로로서의 컴퍼레이터 CP로 구성되어 있다. 그리고 광검출부 Ls와 광센서 독취부 Re1은 제2 스위칭 소자 S2를 통하여 접속되어 있다.

각 제1 , 제2 스위칭 소자 S1, S2는 스위치 제어 수단 SWC에 의해서 소정의 타이밍으로 온, 오프 제어되도록 되어 있다. 이 제2 스위칭 소자 S2는 후술하는 바와 같이 노이즈 회피 수단이 된다.

TFT 광센서 Ts 및 제1 스위칭 소자 S1은 도 2A에 나타난 바와 같이, 모두 TFT로 구성되고 TFT 기판(2)상에 형성되어 있다. 이 TFT 기판(2)상에는 TFT 광센서 Ts의 게이트 전극 G, 컨덴서 Cw의 한 쪽 단자 C₁ 및 제1 스위칭 소자 S1의 한 쪽 전극을 구성하는 TFT의 게이트 전극 Gs가 형성되고, 이러한 표면을 덮도록 하여 질화 실리콘이나 산화 실리콘 등으로 이루어지는 게이트 절연막(3)이 적층되고 있다. TFT 광센서 Ts의 게이트 전극 G의 상부 및 제1 스위칭 소자 S1을 구성하는 TFT의 게이트 전극 Gs의 상부에는 게이트 절연막(3)을 통하여 비정질 실리콘이나 다결정 실리콘 등으로 이루어지는 반도체층(4_L, 4_S)이 각각 형성되어 있다. 또, 게이트 절연막(3)상에는 알루미늄이나 몰리브덴 등의 금속으로 이루어지는 TFT 광센서 Ts의 소스 전극 S 및 드레인 전극 D, 한 쪽의 제1 스위칭 소자 S1을 구성하는 TFT의 소스 전극 S_s 및 드레인 전극 Ds가 각각의 반도체층(4_L, 4_S)와 접촉하도록 마련되어 있다. 이 중, TFT 광센서 Ts의 소스 전극 S 및 제1 스위칭 소자 S1을 구성하는 TFT의 드레인 전극 Ds는 서로 뻗어서 접속되어 컨덴서 Cw의 다른 쪽 단자 C₂를 형성하고 있다. 또한, TFT 광센서 Ts, 컨덴서 Cw 및 TFT로 이루어지는 제1 스위칭 소자 S1의 표면을 덮도록 하여, 예를 들어 투명한 무기 절연 재료로 이루어지는 보호 절연막(5)이 적층되어 있다. 또, 제1 스위칭 소자 S1의 반도체층(4_S)은 그 상면이 블랙 매트릭스 등으로 이루어지는 차광층(6)으로 덮여 있다. 이 TFT 광센서 Ts 및 제1 스위칭 소자 S1의 TFT는 액정 표시 패널의 제조 공정에 있어서 액정 구동용 스위칭 소자로서의 TFT와 동시에 형성된다. 이것에 의해, 광검출부 Ls를 마련하기 위해서 특별히 제조 공정수를 증가시킬 필요가 없게 된다.

또, 도 1, 도 2B 및 도 3A에 나타난 바와 같이, 광검출부 Ls의 제1 스위칭 소자 S1로부터는 배선이 인출되어 단자 T4에 접속되고, 이 단자 T4는 액정 표시 패널밖에 마련된 제1 기준 전압원 Vs에 접속되어 있다. 또, 광검출부 Ls의 소스 전극 S로부터는 출력선 L₂가 인출되어 단자 T2에 접속되고, 이 단자 T2는 액정 표시 패널밖에 마련된 제2 스위칭 소자 S2를 통하여 광센서 독취부 Re1에 접속되어 있다. 또한, 광검출부 Ls의 게이트 전극 G로부터도 배선이 인출되어 단자 T3에 접속되고, 이 단자 T3은 바이어스 전압 공급원에 접속되어 있다. 또한, 드레인 전극 D로부터는 전원선 L₁이 인출되어 단자 T1에 접속되고, 이 단자 T1은 액정 표시 패널밖에 마련된 제2 기준 전압 Vref에 접속되어 있다. 전원선 L₁은 액정 표시 패널의 스위칭 소자로서 TFT의 게이트 전극 재료와 동일한 재료로 형성되어 있다. 또, 출력선 L₂는 소스 전극 재료와 동일한 재료로 형성되어 있다. 이것에 의해, 이들 인출 배선 L₁, L₂를 형성할 때 소스선 SW₁ ~ SW_m 및 게이트선 GW₁ ~ GW_n의 형성 공정과 동시에 형성할 수 있기 때문에, 공정수를 증가시키는 일 없이 간단하게 형성할 수 있다. 또, 도 2B에 나타난 바와 같이, 출력선 L₂와 전원선 L₁을 게이트 절연막(3)을 통하여 적층 배치하면 컨덴서 Cw를 크게 취할 수 있다. 또한, 단자 T3 및 T4에 접속된 배선에 대해서도, 적절히 소스선 또는 게이트선과 동일한 재료로 형성하면, 제조 공정수를 증가시키는 일 없이 이러한 배선을 형성할 수 있다.

다음으로, 도 3을 참조하여 광검출 회로 LS1의 동작을 설명한다.

액정 표시 장치(1)가 작동하고 있을 때는 커먼 전극 Vcom에 구형파로 이루어지는 VCOM 전압이 인가된다. 한편, TFT 광센서 Ts의 게이트 전극 G에는 바이어스 전압 공급원으로부터 바이어스 전압 GV, 상세하게는 일정한 부 전압(예를 들어 -10V)을 인가하고, 드레인 전극 D에는 제2 기준 전압원 Vref로부터 일정한 직류 전압(예를 들어, 0V)을 인가해 둔다. 이 상태에서, 먼저, 제1 스위칭 소자 S1을 소정 시간(도 3B 참조) 온하여 제1 기준 전압원 Vs로부터 소정의 전압(예를 들어 ＋2V)을 컨덴서 Cw에 인가하고, 이 컨덴서 Cw에 소정의 전하를 충전한다. 이 상태에서 TFT 광센서 Ts에 외광이 조사되면, 이 TFT 광센서 Ts에 누설 전류가 흘러 컨덴서 Cw의 충전 전압의 일부가 방전하고, 이 방전량은 주위의 밝기에 따라 시간과 함께 증가한다. 즉, 이 충전 전압은 밝기에 따라 시간과 함께 방전하여 저하된다(도 3B 의 T2 참조).

한편, 이 광검출부 Ls는 소스 전극 S 및 드레인 전극 D와 커먼 전극 Vcom의 사이에 기생 용량 Cvs, Cvd(도 2B 및 도 3A 참조), 소스 전극 S 및 드레인 전극 D와 게이트 전극 G 간에 기생 용량 Cs, Cd(도 3A 참조)가 각각 형성되어 있다. 이와 같은 기생 용량이 발생하면, 커먼 전극 Vcom에는 이미 도 3B의 VCOM에 나타난 구형파로 이루어지는 VCOM 전압이 인가되어 있으므로, TFT 광센서 Ts의 출력은 이 VCOM 전압의 변화, 즉 VCOM 전압이 하이 레벨 H로 상승할 때 정의 단펄스 N₁, VCOM 전압이 로우 레벨 L로 하강할 때 부의 단펄스 N₂가 발생한다. 이러한 단펄스는 VCOM 전압이 변화할 때에 발생하고 있다. 따라서 이 단펄스의 발생 시점과 동기한 타이밍으로 제2 스위칭 소자 S2를 온시키면, VCOM 전압의 변화시, 예를 들어 이 전압이 로우 레벨로 하강할 때 제3 기준 전압, 즉 쓰레쉬홀드 전압(Vth)보다 낮아져 버리므로, 컴퍼레이터 CP가 반전 출력되고, 그 출력에 의해 백라이트가 오점등되게 된다. 또, VCOM 전압이 하이 레벨로 상승할 때도, 동양(同樣)으로 오점등을 일으키게 된다.

이 오출력 및 오점등은 도 8에서 도시한 종래 기술(도 8B의 일점 쇄선 K₀)의 과제로 되고 있다. 그리하여, 이와 같은 오작동을 없애기 위해서, 이 광검출 회로 LS1에서는 VCOM 전압이 노이즈를 발생하지 않은 상태일 때, 상세하게는 VCOM 전압의 변화 시점, 즉 상승 및 하강 시점을 제외한 안정된 기간의 타이밍에 맞추어 제2 스위칭 소자 S2를 온하여, 센서 출력을 광센서 독취부 Re1로 독취하도록 한다. 구 체적으로는 스위치 제어 수단 SWC에 의해, VCOM 전압이 로우 레벨 L의 VCOML 기간에 맞추어 이 제2 스위칭 소자 S2를 온(도 3B 참조)하여, 이 때의 컨덴서 Cw의 전압을 광센서 독취부 Re1로 독취하고, 이 컨덴서 Cw의 전압이 쓰레쉬홀드 전압(Vth) 이하로 되었을 때에, 컴퍼레이터 CP의 출력을 반전시켜서, 이 반전 출력 P에 의해 백라이트를 점등 제어한다. 이 타이밍에서의 제2 스위칭 소자 S2의 온 작동에 의해, VCOM 전압이 로우 레벨 L로 하강할 때 부의 단펄스 N₂의 영향이 없어져 정확한 외광 검출할 수 있으므로, 백라이트의 오점등을 없앨 수 있다(도 3B의 일점 쇄선 K1 참조). 또한, 제2 스위칭 소자 S2는 VCOML의 타이밍에 맞추어 온하였으나, 쓰레쉬홀드 전압치와의 관계에서, VCOMH의 타이밍에 맞추어, 제2 스위칭 소자 S2를 온해도 된다. 따라서 제2 스위칭 소자 S2를 VCOM 전압이 변화, 즉 로우 레벨 L 및 하이 레벨 H로 변화하는 시점을 제외하는 안정된 기간에 온하는 것에 의해, 단펄스 N₁, N₂의 영향을 없앨 수 있다. 이상과 같은 구성에 의해, 이 제2 스위칭 소자 S2는 단펄스 N₁, N₂의 영향, 즉 노이즈를 회피하는 노이즈 회피 수단으로 되어 있다.

기생 용량 Cvs, Cvd는 광검출부 Ls의 액정 표시 패널로의 조립에 의해서 발생하지만, 이것들에 기생 용량 Cvs, Cvd는 광검출부 Ls의 액정 표시 패널로의 조립시의 회선 설계에 의해서 정해지고, 그러한 값은 현저하게 커져 버리는 경우가 있다. 이 기생 용량 Cvs, Cvd의 값이 현저하게 커지면, 상기의 타이밍에서 제2 스위칭 소자 S2를 온한 것만으로는 단펄스 N₁, N₂의 영향을 없애지 못하는 경우가 있다.

도 4는 도 3A의 광검출 회로에 있어서 기생 용량이 큰 경우의 동작 파형도이 다. 이하에는 도 4를 참조하여, 상기의 점을 고려한 기생 용량이 큰 경우 노이즈 회피에 대해서 설명한다.

　기생 용량 Cvs, Cvd가 현저하게 커지면, 이들 기생 용량 Cvs, Cvd에 축적 되는 전하량이 많아지고, 이러한 전하량에 의해서, 컨덴서 Cw의 전압이 크게 변동, 즉 충전된 제1 기준 전압 Vs가 전하량에 의해서 ΔVs 증감한 전압 Vs'로 변화해 버린다. 이 때문에, 단펄스 N₁, N₂도 VCOM 전압의 변화 시점, 즉 상승 및 하강 시점에 있어서, 이러한 전압 Vs'에 중첩된 값(ΔVs＋Vs)으로 되어, VCOM 전압의 안정된 기간의 타이밍에 맞추어 제2 스위칭 소자 S2를 온한 것만으로는 정확한 외광 검출을 할 수 없게 된다. 그리하여, TFT 광센서 Ts 출력을 VCOML 기간에 출력시키는 경우는 먼저 제1 스위칭 소자 S1은 이 VCOML의 기간에 온하여, 컨덴서 Cw에 제1 기준 전압 Vs를 충전한다. 그 후, 같은 VCOML 기간에 제2 스위칭 소자 S2를 온하여, 광검출부 Ls를 광센서 독취부 Re1에 접속하고 독취한다(도 4의 K₂ 참조).

또, TFT 광센서 Ts 출력을 VCOMH 기간에 출력시키는 경우는 동양으로, 먼저 제1 스위칭 소자 S1을 이 VCOMH의 기간에 온하여, 컨덴서 Cw에 제1 기준 전압 Vs를 충전한다. 그 후, 같은 VCOMH 기간에 제2 스위칭 소자 S2를 온하여, 광검출부 Ls를 광센서 독취부 Re1에 접속하고, 이 독취부에서 검출부의 출력을 독취한다. 이것에 의해, 기생 용량이 현저하게 커지고, 이에 영향을 받아 컨덴서 Cw의 전압이 변동해도 정확한 외광 검출을 할 수 있다. 상기의 제2 스위칭 소자 S2의 제어는 스위치 제어 수단 SWC에 의해서 행해진다.

실시예 2

도 5는 본 발명의 실시예 2와 관련된 액정 표시 장치에 탑재되는 광검출 회로로서, 도 5A는 광검출 회로도, 도 5B는 도 5A의 광검출 회로에 사용되고 있는 노이즈 캔슬 회로도, 도 5C는 도 5A의 동작 파형도이다.

이 광검출 회로 LS2는 광검출부 Ls와, 이 출력을 독취하는 광센서 독취부 Re2를 갖고, 광센서 독취부 Re2에 노이즈 캔슬 회로 NC1이 마련된 구성으로 되어 있다. 이 광검출 회로 LS2의 광검출부 Ls 및 광센서 독취부 Re2의 컴퍼레이터 CP는 상기 광검출 회로 LS1과 동일한 구성으로 되어 있으므로, 광검출 회로 LS1과 공통되는 구성에는 동일한 부호를 붙여서 중복 설명을 생략하고, 다른 구성에 대해서만 설명한다.

본 실시예에 관한 광검출 회로 LS2의 노이즈 캔슬 회로 NC1은 도 5B에 나타난 바와 같이, 제1 비교 회로를 구성하는 컴퍼레이터 CP의 출력 P를 입력하고, 이 출력 P를 소정 시간 지연시키는 지연 회로 DE와, 이 지연 회로 DE의 출력 P₁과 컴퍼레이터 CP의 출력 P를 비교하는 제2 비교 회로 CP1을 갖고 있다. 지연 회로 DE는 복수 개의 플립ㆍ플롭 FF을 직렬 접속한 직렬 회로로 구성되고, 제2 비교 회로 CP1은 논리 회로 및 JK 플립ㆍ플롭으로 구성되어 있다.

이 노이즈 캔슬 회로 NC1의 동작은 단펄스를 포함한 광검출부 Ls의 출력이 컴퍼레이터 CP에 입력되면, 컴퍼레이터 CP로부터 출력 P가 송출되고, 이 출력 P는 지연 회로 DE 및 제2 비교 회로 CP1에 입력되어 지연 회로 DE를 통과한 출력 P는 소정 시간 지연된 출력 P₁로 되고, 제2 비교 회로 CP1에서 각 출력 P, P₁이 비교되어, 이 제2 비교 회로로부터 출력 Q가 송출된다(도 5C의 K₃ 참조). 이와 같이 노이즈 캔슬 회로에 의해서 출력 P와 출력 P₁을 비교하여 최적의 출력 Q로서 출력할 수 있으므로, VCOM의 변화에 의한 노이즈가 무시된다.

광 검출 회로 LS2의 노이즈 캔슬 회로 NC1에는 지연 회로 및 비교 회로를 사용하였으나, 그 대신에 인에이블 플립ㆍ플롭을 사용해도 된다.

도 6은 도 5의 노이즈 캔슬 회로의 변형예를 나타내고, 도 6A는 노이즈 캔슬 회로도, 도 6B는 도 6A의 동작 파형도이다.

이 노이즈 캔슬 회로 NC2는 지연 회로 DE 및 비교 회로 CP1로 이루어지는 노이즈 캔슬 회로 NC1 대신에 인에이블 플립ㆍ플롭 FF1을 사용하고, 이 인에이블 플립ㆍ플롭 FF1을 컴퍼레이터 CP에 접속한 구성을 갖고 있다. 이 노이즈 캔슬 회로 NC2의 작동은 상기 광검출 회로 LS1의 제어 수단 SWC로부터 송출되는 제2 스위칭 소자 S2를 온시키는 신호를 플립ㆍ플롭 FF1에 인에이블 신호로서 추가로 작동시킨다. 이것에 의해, 광검출부 Ls의 출력, 구체적으로는 컴퍼레이터 CP의 출력 P에 단펄스가 중첩되고 있어도, 제어 수단 SWC로부터 제2 스위칭 소자 S2를 온시키는 신호와 동일한 신호로 플립ㆍ플롭 FF1을 작동시키는 것에 의해, 단펄스 노이즈를 제거할 수 있다.

실시예 3

도 7은 본 발명의 실시예 3에 관한 액정 표시 장치에 탑재되는 광검출 회로 로서, 도 7A는 광검출 회로도, 도 7B는 도 7A의 검출 회로의 동작 파형도 이다.

　이 광검출 회로 LS3은 광검출부 Ls와 광센서 독취부 Re3을 갖고, 광검출부 Ls의 출력단에 기생 용량 Cvs와 동일한 용량의 컨덴서 Cvsx의 일단(一端)이 접속되고, 타단(他端)이 Vcom 전압과 역위상의 Vcomx 전압원에 접속된 구성으로 되어 있다. 이 컨덴서 Cvsx의 용량은 소스 전극 S와 커먼 전극 Vcom간의 기생 용량 Cvs와 동가(同價) 또는 거의 동일한 용량값으로 설정되어, 회선 설계시에 결정되어 조립된다.

이 광검출 회로 LS3의 작동은 Vcomx 전압원에 있어서 커먼 신호, 즉 VCOM와 역위상의 신호 Vcomx를 형성하고, 광검출부 Ls의 출력단에 접속된 컨덴서 용량 Cvsx에 더해진다. 이 역위상의 신호 Vcomx가 더해지면, 이미 도 3B의 VCOM에 나타난 바와 같이 구형파로 이루어지는 VCOM 전압이 인가되어 있으므로, TFT 광센서 Ts의 출력은 이 VCOM 전압의 변화, 즉 VCOM 전압이 하이 레벨 H로 상승할 때 정의 단펄스 N₁, VCOM 전압이 로우 레벨 L로 하강할 때 부의 단펄스 N₂가 발생한다. 이러한 단펄스는 VCOM 전압이 변화할 때에 발생하므로, 이 단펄스의 발생 시점과 동기한 타이밍에서 제2 스위칭 소자 S2를 온시키면, Vcomx는 컨덴서 Cw의 전압이 단펄스로 상승할 때는 하강하고, 컨덴서 Cw의 전압이 단펄스에 의해 하강할 때는 상승하기 때문에, 노이즈를 상쇄할 수 있다. 따라서 노이즈를 없애고, 광센서의 오검출을 없앨 수 있다.

이상, 본 발명을 상기의 실시 형태에서 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 본 발명이 속하는 기술 분야에 있어서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 사상 및 정신을 벗어나지 않는 범위에서 정정 또는 변경할 수 있다. 예를 들어, 표시 장치는 액정 표시 장치 외에 일반적으로 알려져 있는 표시 장치이어도 된다. 또, 광센서는 박막 트랜지스터가 아니라 다른 광센서, 예를 들어 포토다이오드를 사용할 수 있다. 또한, TFT 광센서의 작동 회로는 도 3에 나타난 것에 한정되지 않으며, 예를 들어 소스 전극을 제1 구동 전압원에 접속하는 동시에 게이트 전극 및 컨덴서를 각각 제2 구동 전압원에 접속하여, TFT 광센서로부터 출력된 광전류를 컨덴서에 충전하도록 한 회로로 해도 된다.

도 1은 실시예 1의 액정 표시 장치의 액정 표시 패널을 나타내는 평면도.

도 2에서 도 2A는 광검출 회로의 단면 구조도, 도 2B는 IIB－IIB선의 단면도.

도 3에서 도 3A는 광검출 회로의 등가 회로도, 도 3B는 센서 출력을 설명하는 파형도.

도 4는 도 3A의 광검출 회로에 있어서 기생 용량이 큰 경우의 동작 파형도.

도 5는 실시예 2의 액정 표시 장치에 탑재되는 광검출 회로를 나타내는 도면.

도 6은 도 5의 노이즈 캔슬 회로의 변형예를 나타내는 도면.

도 7은 실시예 3의 액정 표시 장치에 탑재되는 광검출 회로를 도시한 도면.

도 8은 종래 기술의 광검출 회로 및 그 동작 파형도.

Claims (7)

1. 삭제
2. 삭제
3. 표시 패널과, 상기 표시 패널을 구동하는 구동 회로와, 상기 표시 패널을 조광하는 조광 수단과, 상기 표시 패널에 조립되어 외광의 명암을 검지하는 광센서 및 제1 스위치 수단을 통하여 소정의 기준 전압이 충전되는 컨덴서를 갖는 광검출부와, 해당 광검출부의 검출치를 독취하는 광센서 독취부와, 상기 광센서 독취부의 출력에 의해 상기 조광 수단을 제어하는 제어 수단을 구비한 표시 장치에 있어서,

   상기 광센서 독취부는 상기 구동 회로의 동작시에 발생하는 노이즈에 의해서 유발되는 상기 광검출부의 오검출을 회피하는 노이즈 회피 수단이 마련되어 있고,

   상기 노이즈 회피 수단은 상기 광검출부와 상기 광센서 독취부를 접속하는 제2 스위치 수단과, 해당 제2 스위치 수단을 제어하는 스위치 제어 수단을 갖고,

   상기 스위치 제어 수단은 상기 구동 회로가 상기 노이즈를 발생하지 않은 상태일 때에 상기 제2 스위치 수단을 온(on)하도록 제어하며,

   상기 표시 패널의 전극에는 로우 레벨 신호 및 하이 레벨 신호가 소정 주기로 번갈아 인가되어 있고,

   상기 스위치 제어 수단은, 상기 로우 레벨 신호 인가시에 상기 제1 스위치 수단을 온하여 상기 컨덴서에 상기 기준 전압을 충전한 경우에는, 상기 로우 레벨 신호의 인가 기간 중에 상기 제2 스위치 수단을 온하도록 제어하고, 상기 하이 레벨 신호 인가시에 상기 제1 스위치 수단을 온하여 상기 컨덴서에 기준 전압을 충전한 경우에는, 상기 하이 레벨 신호의 인가 기간 중에 상기 제2 스위치 수단을 온하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
4. 삭제
5. 표시 패널과, 상기 표시 패널을 구동하는 구동 회로와, 상기 표시 패널을 조광하는 조광 수단과, 상기 표시 패널에 조립되어 외광의 명암을 검지하는 광센서 및 제1 스위치 수단을 통하여 소정의 기준 전압이 충전되는 컨덴서를 갖는 광검출부와, 해당 광검출부의 검출치를 독취하는 광센서 독취부와, 상기 광센서 독취부의 출력에 의해 상기 조광 수단을 제어하는 제어 수단을 구비한 표시 장치에 있어서,

   상기 광센서 독취부는 상기 광검출부의 출력을 소정의 기준치와 비교하여 소정의 디지털 신호를 출력하는 제1 비교 회로와, 상기 제1 비교 회로로부터의 디지털 신호를 입력하여, 해당 디지털 신호가 소정 기간보다도 짧은 기간에 변화할 때는 해당 디지털 신호를 노이즈로 판단하여 무시하는 노이즈 캔슬(cancel) 회로를 갖고,

   상기 노이즈 캔슬 회로는 상기 제1 비교 회로로부터의 상기 디지털 신호를 소정 기간 지연시키는 지연 회로와, 상기 지연 회로로부터의 지연 디지털 신호와 상기 제1 비교 회로로부터의 비지연 디지털 신호를 비교하는 제2 비교 회로를 마련하고,

   상기 제2 비교 회로로부터는 상기 지연 디지털 신호와 상기 비지연 디지털 신호가 일치했을 때에 출력을 송출하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
6. 청구항 5에 있어서,　

   상기 노이즈 캔슬 회로는 인에이블(enable) 회로를 갖고, 상기 인에이블 회로는 상기 구동 회로가 상기 노이즈를 발생하지 않은 상태일 때에 인에이블 신호를 발생시키고,

   상기 노이즈 캔슬 회로는 상기 인에이블 신호를 검지하고 있는 동안 출력을 송출하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
7. 청구항 3에 있어서,

   상기 광센서 독취부는 상기 광검출부의 출력선과 상기 표시 패널의 전극 사이에 형성되는 기생(寄生) 용량과 동일한 용량의 컨덴서를 마련하고, 상기 컨덴서에 상기 전극에 인가되는 신호와 역위상인 신호가 인가되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.

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