KR100981970B1 - 광 감지 회로 및 이를 포함하는 평판 표시 장치 - Google Patents

광 감지 회로 및 이를 포함하는 평판 표시 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동 휘도 조절(Auto Brightness Control)에 사용되는 광 감지 회로 및 이를 포함하는 평판 표시 장치에 관한 것으로, 제1 포토 다이오드, 상기 제1 포토 다이오드와 전기적으로 연결되며, 외부로부터 입사되는 빛을 차단하는 차단막을 포함하는 제2 포토 다이오드, 상기 제1 포토 다이오드 및 제2 포토 다이오드에 연결되며, 상기 제1 포토 다이오드에 인가되는 전압을 일정하게 유지시키는 제1 전압 고정부 및 상기 제1 포토 다이오드 및 제2 포토 다이오드에 흐르는 전류에 따른 디지털 값을 생성하는 ADC를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 감지 회로를 제공하여 주변 환경의 밝기를 정확하게 감지하고 가장 적절한 휘도로 평판 표시 장치를 구동하는 것이 가능하게 된다.

Description

광 감지 회로 및 이를 포함하는 평판 표시 장치{Light sensing circuit and flat panel comprising the same}
본 발명은 광 감지 회로 및 이를 포함하는 평판 표시 장치에 관한 것으로, 특히 자동 휘도 조절(Auto Brightness Control)에 사용되는 광 감지 회로 및 이를 포함하는 평판 표시 장치에 관한 것이다.
CRT 이후 PDP, LCD, OLED 등 다양한 평판 표시 장치가 개발되어 많은 사람들에게 보급되었다. 이러한 평판 표시 장치는 TV, 컴퓨터 모니터, 휴대폰의 화면 등 다양한 제품에서 사용되고 있다.
그러나 TV나 컴퓨터 모니터 등의 제품이 사용되는 장소의 밝기에 따라서 화면이 잘 보이지 않는 경우가 있다. 예를 들어, 주변이 어두운 경우에는 평소와 같은 휘도로 데이터를 표시하면 사용자는 화면이 너무 밝아서 눈이 부시다고 생각하게 되며, 반대로 주변이 밝은 경우에는 평소와 같은 휘도로 데이터를 표시하면 사용자는 화면이 너무 어둡다고 생각하게 된다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 최근에는 평판 표시 장치에 자동 휘도 제어(Auto Brightness Controll) 기술을 적용시키고 있다. 자동 휘도 제어 기술이 란 평판 표시 장치가 사용되는 주변 환경의 밝기를 감지하고, 상기 감지한 주변 환경의 밝기에 따라서 평판 표시 장치에서 표시하는 데이터의 휘도를 조절하는 기술이다.
이러한 자동 휘도 제어 기술을 구현하기 위하여 광 감지 회로가 사용된다. 광 감지 회로에는 포토 다이오드가 포함되어 있다. 상기 포토 다이오드는 입사되는 빛의 휘도에 따라서 전류를 발생시고, 상기 발생한 전류에 의하여 입사된 빛의 휘도가 얼마인지를 판단할 수 있게 된다. 그러나 포토 다이오드는 입사되는 빛의 휘도뿐만 아니라 주변 온도에 따라서도 발생하는 전류의 크기가 달라지게 된다.
도 1은 포토 다이오드에 흐르는 전류를 나타내는 그래프이다. 도 1은 25℃ 및 40℃의 조건에서 측정한 것으로 포토 다이오드에 입사되는 빛의 휘도는 동일하게 O Lux로 하였다. 상기 그래프의 가로축은 전압을 나타내며, 상기 그래프의 세로축은 전류를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 동일한 전압이 포토 다이오드의 양단에 인가되고, 동일한 휘도의 빛이 입사되는 경우 온도가 높을수록 더 많은 전류가 흐른다는 것을 알 수 있다.
또한 도 1을 참조하면, 입사되는 빛 및 주변 온도가 동일한 경우 포토 다이오드의 양단에 인가되는 전압의 크기가 변하면 발생하는 전류의 크기도 변한다는 것을 알 수 있다. 더욱 자세하게는, 포토 다이오드의 양단에 인가되는 전압의 크기가 커질수록 발생하는 전류의 크기도 커진다.
이와 같이, 광 감지 회로에 포함되는 포토 다이오드는 입사되는 빛의 휘도뿐 만 아니라 주변 온도에 의하여도 발생하는 전류가 변하게 되므로 기존의 광 감지 회로에서는 TV나 모니터 등의 제품을 사용하는 장소의 밝기를 정확하게 측정하지 못하였다.
또한 포토 다이오드에서 전류가 발생하면 포토 다이오드의 애노드 전극 또는 캐소드 전극 중 어느 하나의 전극의 전위가 시간에 따라서 변하게 됨으로 인하여 포토 다이오드의 양단에 걸리는 전압의 크기가 변하게 되었다. 이로 인하여 동일한 장소에서도 시간이 지남에 따라서 광 감지 회로가 제품을 사용하는 장소의 밝기가 변하는 것으로 인식하게 되는 문제점이 있었다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 주변 환경의 밝기 측정를 정확하게 감지하고 가장 적절한 휘도로 평판 표시 장치를 구동하는 것이 가능한 광 감지 회로 및 이를 포함하는 평판 표시 장치를 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 입사되는 빛 및 주변 온도에 따라서 전류를 발생시키는 제1 감지 회로 및 주변 온도에 따라서 전류를 발생시키는 제2 감지 회로를 포함하며, 상기 제1 감지 회로 및 상기 제2 감지 회로 각각은, 포토 다이오드, 상기 포토 다이오드에 연결되는 OP앰프 및 상기 포토 다이오드에서 발생한 전류를 측정하여 디지털 값으로 변환하는 ADC를 포함하는 광 감지 히로를 제공한다.
이러한 본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 제1 감지 회로 및 상기 제2 감지 회로 중 적어도 어느 하나는, 상기 OP앰프의 제1 입력 단자가 상기 포토 다이오드에 연결되며, 상기 OP앰프의 제2 입력 단자에 기준 전압이 인가되며, 상기 OP앰프의 출력 단자가 상기 ADC와 연결될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 OP앰프의 제1 입력 단자와 상기 OP앰프의 출력 단자 사이에 연결되는 커패시터 및 상기 OP앰프의 제1 입력 단자와 상기 OP앰프의 출력 단자 사이에 연결되는 스위치를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제1 감지 회로 및 상기 제2 감지 회 로 중 적어도 어느 하나는, 상기 OP앰프의 제1 입력 단자에 기준 전압이 인가되고, 상기 OP앰프의 제2 입력 단자가 상기 포토 다이오드에 연결될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 포토 다이오드에 연결되는 제1 전극, 상기 ADC에 연결되는 제2 전극 및 상기 OP앰프의 출력 단자에 연결되는 게이트 전극을 구비하는 트랜지스터 및 상기 포토 다이오드에 연결되는 스위치를 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제1 감지 회로 및 상기 제2 감지 회로의 ADC에서 변환된 디지털 값들을 인가받아 입사되는 빛의 휘도를 측정하는 계산부를 더 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 또한 제1 포토 다이오드, 상기 제1 포토 다이오드와 전기적으로 연결되며, 외부로부터 입사되는 빛을 차단하는 차단막을 포함하는 제2 포토 다이오드, 상기 제1 포토 다이오드 및 제2 포토 다이오드에 연결되며, 상기 제1 포토 다이오드에 인가되는 전압을 일정하게 유지시키는 제1 전압 고정부, 및 상기 제1 포토 다이오드 및 제2 포토 다이오드에 흐르는 전류에 따른 디지털 값을 생성하는 ADC를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 감지 회로를 제공한다.
이러한 본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 제1 전압 고정부는, 기준 전압이 인가되는 제1 입력 단자, 상기 제1 포토 다이오드와 연결되는 제2 입력 단자, 및 출력 단자를 구비하는 제1 OP앰프 및 상기 제1 포토 다이오드에 연결되는 제1 전극, 상기 ADC에 연결되는 제2 전극, 및 상기 OP앰프의 출력 단자에 연결되는 게 이트 전극을 구비하는 제1 트랜지스터를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제1 전압 고정부는, 상기 제1 포토 다이오드에 연결되어 상기 기준 전압을 인가하는 제1 스위치를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면,상기 제1 전압 고정부는, 상기 제1 포토 다이오드와 연결되는 제1 입력 단자와, 기준 전압이 인가되는 제2 입력 단자와, 출력 단자를 구비하는 제2 OP앰프, 및 상기 제2 OP앰프의 제1 입력 단자와 연결되는 제1 전극과 상기 제2 OP앰프의 출력 단자와 연결되는 제2 전극을 구비하는 제1 커패시터를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제1 전압 고정부는, 상기 커패시터의 제1 전극과 제2 전극 사이에 연결되어 상기 커패시터를 단락시키는 제2 스위치, 및 상기 제1 포토 다이오드에 연결되어 상기 기준 전압을 인가하는 제3 스위치를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제2 포토 다이오드에 인가되는 전압을 일정하게 유지하는 제2 전압 고정부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제2 전압 고정부는, 상기 제2 포토 다이오드와 연결되는 제1 입력 단자와 상기 기준 전압이 인가되는 제2 입력 단자와 출력 단자를 구비하는 제3 OP앰프, 및 상기 제2 포토 다이오드와 연결되는 제1 전극과 상기 제1 포토 다이오드와 연결되는 제2 전극과 상기 제3 OP앰프의 출력 단자와 연결되는 게이트 전극을 구비하는 제2 트랜지스터를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제2 전압 고정부는, 상기 제2 포토 다이오드에 연결되는 제4 스위치를 더 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 복수의 화소들, 외부로부터 입사되는 빛의 휘도를 감지하는 것으로 이전에 기재된 광 감지 회로들 중 어느 하나의 광 감지 회로, 상기 복수의 화소들을 구동하는 복수의 구동부들 및 상기 구동부들을 제어하며, 상기 광 감지 회로에서 감지한 빛의 휘도에 따라서 상기 복수의 화소들에서 의하여 표시되는 데이터의 휘도를 제어하는 컨트롤러를 포함하는 평판 표시 장치를 제공한다.
이와 같이, 본 발명에 따른 광 감지 회로에서는 주변 온도에만 의존하는 전류를 휘도 계산에 고려하여 광 감지 회로가 좀 더 정확하게 주변 환경의 밝기를 감지할 수 있게 된다. 또한 포토 다이오드 양단의 전압을 일정하게 유지한 상태로 전류를 발생시킴으로 인하여 광 감지 회로에서의 감지 동작에 신뢰성을 갖을 수 있게 한다.
또한 본 발명에 따른 평판 표시 장치는 주변 환경의 밝기를 정확하게 감지하는 광 감지 회로를 적용함으로 인하여 자동 휘도 조절을 더욱 적절하게 수행할 수 있게 된다.
이하, 도 2 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 감지 회로를 나타내는 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 광 감지 회로(100)는 제1 감지 회로 및 제2 감지 회로를 포함한다. 상기 제1 감지 회로 및 상기 제2 감지 회로는 각각 포토 다이오드(110, 110-1), 전압 고정부(120, 120-1), ADC(130, 130-1) 및 계산부(140)를 포함할 수 있다.
포토 다이오드(110)는 외부로부터 입사되는 빛의 휘도 및 주변 온도에 따라서 전류를 발생시킨다. 한편, 제2 감지 회로에 포함된 포토 다이오드(110-1)는 외부로부터 입사되는 빛을 차단하는 차단막(111)을 더 포함한다. 따라서 제2 감지 회로에 포함된 포토 다이오드(110-1)는 주변 온도만 의존하는 전류를 발생시킨다.
전압 고정부(120, 120-1)는 상기 포토 다이오드(110, 110-1)에 인가되는 전압을 일정한 값으로 고정시킨다. 상기 제1 감지 회로 및 제2 감지 회로에 포함된 상기 전압 고정부(120, 120-1)는 각각 전압 비교부(121, 121-1)와 전압 조절부(122, 122-1)를 포함한다.
상기 전압 비교부(121, 121-1)는 기준 전압(Vref) 및 상기 포토 다이오드(110, 110-1)의 애노드 전극의 전압을 인가받아, 상기 양 전압을 비교한다. 상기 비교 결과에 해당하는 출력 전압을 전압 조절부(122, 122-1)에 인가한다.
상기 전압 조절부(122, 122-1)는 상기 전압 비교부(121, 121-1)로부터의 출력 전압을 인가받아 상기 포토 다이오드(110, 110-1)의 애노드 전극의 전압이 상기 기준 전압이 되도록 조절한다.
ADC(130, 130-1)는 상기 포토 다이오드(110, 110-1)에서 발생한 전류에 따른 전압 또는 전류 값을 인가받아 상기 전압 또는 전류 값에 해당하는 디지털 값으로 변환한다. 상기 ADC(130, 130-1)는 전압 고정부(120, 120-1)와 연결된다.
계산부(140)는 상기 제1 감지 회로에 포함된 ADC(130) 및 상기 제2 감지 회로에 포함된 ADC(130-1)로부터 출력되는 디지털 값을 인가받아 입사되는 빛의 휘도를 계산한다.
도 3 및 도 4를 참조하여, 상기 도 2에 따른 광 감지 회로의 구체적인 실시예들에 대하여 살펴본다.
도 3은 도 2에 따른 광 감지 회로의 일 실시예이다. 도 3에 따른 광 감지 회로는 제1 감지 회로 또는 제2 감지 회로 중 어느 하나일 수 있다. 또는 도 3에 따른 광 감지 회로는 제1 감지 회로 및 제2 감지 회로에 동시에 적용될 수 있다.
본 실시예에 따른 광 감지 회로는 포토 다이오드(110), OP앰프(121a), 커패시터(C3), 스위치(SW3) 및 ADC(130)를 포함할 수 있다.
포토 다이오드(110)는 외부로부터 입사되는 빛의 휘도 및 주변 온도에 따라서 전류를 발생시킨다. 상기 포토 다이오드(110)의 애노드 전극에는 기준 전압(Vref)이 인가되고, 캐소드 전극에는 제1 전압(VREV)이 인가된다. 상기 제1 전압(VREV)은 상기 기준 전압(Vref)보다 큰 전압이다. 따라서 상기 포토 다이오드(110)에는 역 바이어스 전압이 걸리게 된다. 한편, 여기서 상기 기준 전압(Vref)은 접지 전압일 수 있다.
OP앰프(121a)는 전압 비교부의 일 실시예로서, 반전 입력 단자, 비반전 입력 단자 및 출력 단자를 구비한다. 상기 OP앰프(121a)의 반전 입력 단자는 상기 포토 다이오드(110)의 애노드 전극과 연결되며, 상기 출력 단자는 상기 ADC(130)와 연결된다. 또한 상기 OP앰프(121a)의 비반전 입력 단자에는 상기 기준 전압(Vref)이 인가된다.
상기 OP앰프(121a)는 상기 기준 전압(Vref)과 상기 포토 다이오드(110)의 애노드 전극의 전압을 비교하고, 상기 양 전압의 차이에 해당하는 값을 출력 전압으로 출력한다.
커패시터(C3)는 전압 조절부의 일 실시예로서, 제1 전극 및 제2 전극을 구비한다. 상기 커패시터(C3)의 제1 전극은 상기 OP앰프(121a)의 반전 입력 단자와 연결되며, 제2 전극은 상기 OP앰프(121a)의 출력 단자와 연결된다.
상기 커패시터(C3)는 상기 OP앰프(121a)의 출력 단자의 출력 전압이 변화함에 따라서 상기 커패시터(C3)의 제1 전극과 제2 전극 사이의 전압을 일정하게 유지하기 위하여 상기 제2 전극의 전압을 시프트 시킨다.
스위치(SW3)는 상기 커패시터(C3)의 제1 전극 및 제2 전극 사이에 연결된다. 초기화 신호(INIT)에 의하여 상기 스위치(SW3)가 온 되면, 상기 커패시터(C3)가 단락된다.
ADC(130)는 상기 포토 다이오드(110)에서 발생한 전류에 해당하는 디지털 값을 생성한다. 더욱 구체적으로는 상기 OP앰프(121a)의 출력 단자와 연결되어 상기 출력 단자에서 출력되는 출력 전압을 인가받고, 상기 출력 전압을 아날로그-디지털 변환한 디지털 값을 생성한다.
도 3에 따른 광 감지 회로의 동작을 살펴보면, 포토 다이오드(110)에 외부로부터 빛이 입사되면 상기 포토 다이오드(110)에는 전류가 발생한다. 상기 전류는 상기 포토 다이오드(110)의 캐소드 전극으로부터 애노드 전극으로 흐른다.
상기 전류에 의하여 상기 포토 다이오드(110)의 애노드 전극의 전압이 상승하게 된다. 상기 애노드 전극의 전압의 상승으로 인하여 OP앰프(121a)의 비반전 입력 단자에 인가되는 전압보다 반전 입력 단자에 인가되는 전압이 더 크게 된다. 따라서 OP앰프(121a)의 출력 단자로 출력되는 출력 전압이 하강하게 되며, 상기 OP앰프(121a)의 반전 입력 단자와 출력 단자 사이에 연결된 커패시터(C3)가 제1 전극 및 제2 전극 사이의 전압을 유지하기 위하여 제1 전극의 전압이 시프트 된다.
이로 인하여 상기 포토 다이오드(110)는 캐소드 전극이 일정하게 제1 전압(VREV)으로 유지되며, 애노드 전극이 기준 전압(Vref)으로 유지되게 된다.
또한 광 감지 회로가 주기적으로 입사되는 빛의 휘도를 감지하는 경우, 초기화 신호(INIT)를 스위치(SW3)에 인가하여 상기 스위치(SW3)를 온 시킴으로 인하여 상기 포토 다이오드(110)의 애노드 전극뿐만 아니라 상기 OP앰프(121a)의 출력 단자의 전압도 기준 전압(Vref)으로 초기화시킬 수 있게 된다.
한편, 도 3의 광 감지 회로에서는 포토 다이오드(110)의 애노드 전극에 기준 전압(Vref)이 인가되고 캐소드 전극에 제1 전압(VREV)이 인가되는 것이 도시되었으나, 이에 한정되지 않는다. 즉, 상기 포토 다이오드(110)에 역 바이어스 전압이 걸리는 경우라면 상기 포토 다이오드(110)의 구성을 변경하는 것이 가능하다.
예를 들어, 상기 포토 다이오드(110)의 애노드 전극에 제2 전압(-VREV)이 인가되고, 캐소드 전극이 상기 OP앰프(121a)의 반전 입력 단자와 연결될 수 있다.
다음으로, 도 4는 도 2에 따른 광 감지 회로의 다른 실시예이다. 도 4에 따른 광 감지 회로도 또한 제1 감지 회로 또는 제2 감지 회로 중 어느 하나일 수 있다. 또는 도 4에 따른 광 감지 회로는 제1 감지 회로 및 제2 감지 회로에 동시에 적용될 수 있다. 상기 도 3에 따른 광 감지 회로와의 차이점을 중심으로 설명하도록 하며, 동일한 구성에 대한 설명은 생략하도록 한다.
본 실시예에 따른 광 감지 회로는 포토 다이오드(110), OP앰프(121a), 트랜지스터(Tr4), 스위치(SW4) 및 ADC(130)를 포함할 수 있다.
OP앰프(121a)는 전압 비교부의 일 실시예로서, 반전 입력 단자, 비반전 입력 단자 및 출력 단자를 구비한다. 상기 OP앰프(121a)의 비반전 입력 단자는 상기 포토 다이오드(110)의 애노드 전극과 연결되며, 상기 출력 단자는 상기 트랜지스터(Tr4)의 게이트 전극과 연결된다. 또한 상기 OP앰프(121a)의 반전 입력 단자에는 상기 기준 전압(Vref)이 인가된다.
트랜지스터(Tr4)는 전압 조절부의 일 실시예로서, 제1 전극, 제2 전극, 및 게이트 전극을 구비한다. 상기 트랜지스터(Tr4)의 제1 전극은 상기 포토 다이오드(110)의 애노드 전극과 연결되며, 제2 전극은 상기 ADC(130)와 연결되며, 게이트 전극은 상기 OP앰프(121a)의 출력 단자와 연결된다.
상기 트랜지스터(Tr4)는 상기 게이트 전극에 인가되는 OP앰프(121a)의 출력 전압에 따라서 온/오프를 조절하고, 이에 따라서 상기 포토 다이오드(110)의 애노드 전극의 전압이 일정하도록 조절한다.
스위치(SW4)는 상기 포토 다이오드(110)의 애노드 전극 및 기준 전압(Vref) 사이에 연결된다. 초기화 신호(INIT)에 의하여 상기 스위치(SW4)가 온 되면, 상기 포토 다이오드(110)의 애노드 전극 및 상기 OP앰프(121a)의 비반전 입력 단자에 인가되는 전압이 초기화된다. 본 실시예에서는 스위치(SW4)가 포토 다이오드(110)의 애노드 전극과 기준 전압(Vref)에 연결되는 것으로 도시하였으나 이에 한정되지 않으며, 상기 포토 다이오드(110)에 인가되는 전압을 초기화 시킬 수 있는 다른 구성으로 변경하는 것이 가능할 것이다. 즉, 예를 들어, 상기 트랜지스터(Tr4)의 제1 전극과 제2 전극 사이에 스위치(SW4)가 연결되는 구성으로 하는 것도 가능할 것이다.
도 4에 따른 광 감지 회로의 동작을 살펴보면, 포토 다이오드(110)에 외부로부터 빛이 입사되면 상기 포토 다이오드(110)에는 전류가 발생한다. 상기 전류는 상기 포토 다이오드(110)의 캐소드 전극으로부터 애노드 전극으로 흐른다.
상기 전류에 의하여 상기 포토 다이오드(110)의 애노드 전극의 전압이 상승하게 된다. 상기 애노드 전극의 전압의 상승으로 인하여 OP앰프(121a)의 반전 입력 단자에 인가되는 전압보다 비반전 입력 단자에 인가되는 전압이 더 크게 된다. 따라서 OP앰프(121a)의 출력 단자로 출력되는 출력 전압이 상승하게 된다. 또한 상기 출력 전압은 트랜지스터(Tr4)의 게이트 전극에 인가되므로, 상기 트랜지스터(Tr4)가 온 상태가 된다.
상기 트랜지스터(Tr4)가 온 됨에 따라서 상기 포토 다이오드(110)의 애노드 전극으로 이동하는 전하를 보충하여 줌으로 인하여, 즉, 포토 다이오드(110)에서 발생한 전류를 ADC(130)로 흘려줌으로 인하여 상기 포토 다이오드(110)의 애노드 전극의 전압이 상기 기준 전압(Vref)으로 일정하게 유지된다.
또한 광 감지 회로가 주기적으로 입사되는 빛의 휘도를 감지하는 경우, 초기화 신호(INIT)를 스위치(SW4)에 인가하여 상기 스위치(SW4)를 온 시킴으로 인하여 상기 포토 다이오드(110)의 애노드 전극뿐만 아니라 상기 OP앰프(121a)의 출력 단자의 전압도 초기화시킬 수 있게 된다.
한편, 도 3에서와 마찬가지로, 도 4의 광 감지 회로에서는 포토 다이오드(110)의 애노드 전극에 기준 전압(Vref)이 인가되고 캐소드 전극에 제1 전압(VREV)이 인가되는 것이 도시되었으나, 이에 한정되지 않는다. 즉, 상기 포토 다이오드(110)에 역 바이어스 전압이 걸리는 경우라면 상기 포토 다이오드(110)의 구성을 변경하는 것이 가능하다.
예를 들어, 상기 포토 다이오드(110)의 애노드 전극에 제2 전압(-VREV)이 인가되고, 캐소드 전극이 상기 OP앰프(121a)의 반전 입력 단자와 연결될 수 있다. 또한 이러한 경우 상기 OP앰프(121a)의 비반전 입력 단자에는 기준 전압(Vref)이 인가될 수 있다.
한편, 도 3 및 도 4에서 도시하지는 않았으나, 도 2에서 설명한 제2 감지회로로서 상기 도 3 또는 도 4에 따른 광 감지 회로가 적용되는 경우, 포토 다이오드(110)에 입사되는 빛을 차단하는 차단막(111)을 더 포함한다.
상기 언급한 바와 같이, 본 발명에 따른 광 감지 회로에서는 주변 온도에만 의존하는 전류를 휘도 계산에 고려하여 광 감지 회로가 좀 더 정확하게 주변 환경의 밝기를 감지할 수 있게 된다. 또한 포토 다이오드 양단의 전압을 일정하게 유지한 상태로 전류를 발생시킴으로 인하여 광 감지 회로에서의 감지 동작에 신뢰성을 갖을 수 있게 한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 감지 회로를 나타내는 블록도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 광 감지 회로(200)는 두 개의 포토 다이오드(210, 210-1), 제1 전압 고정부(220) 및 ADC(230)를포함한다.
두 개의 포토 다이오드들(210, 210-1)는 중 하나의 포토 다이오드(210)는 외부로부터 입사되는 빛의 휘도 및 주변 온도에 따라서 전류를 발생시킨다. 반면에, 나머지 하나의 포토 다이오드(210-1)는 외부로부터 입사되는 빛을 차단하는 차단막(211)을 더 포함한다. 따라서 상기 차단막(211)을 포함하는 포토 다이오드(210-1)는 주변 온도만 의존하는 전류를 발생시킨다. 상기 두 개의 포토 다이오들(210, 201-1)은 편의상 차단막이 없는 포토 다이오드(210)를 제1 포토 다이오드로, 차단막이 있는 포토 다이오드(210-1)를 제2 포토 다이오드라고 지칭하기로 한다.
제1 전압 고정부(220)는 상기 제1 포토 다이오드(210)의 애노드 전극 및 제2 포토 다이오드(210-1)의 캐소드 전극의 전압을 일정한 값으로 고정시킨다. 상기 제 1 전압 고정부(220)는 제1 전압 비교부(221)와 제1 전압 조절부(222)를 포함한다.
상기 제1 전압 비교부(221)는 기준 전압(Vref) 및 상기 제1 포토 다이오드(210)의 애노드 전극의 전압을 인가받아, 상기 양 전압을 비교한다. 상기 비교 결과에 해당하는 출력 전압을 제1 전압 조절부(222)에 인가한다.
상기 제1 전압 조절부(222)는 상기 제1 전압 비교부(221)로부터의 출력 전압을 인가받아 상기 제1 포토 다이오드(210)의 애노드 전극의 전압이 상기 기준 전압(Vref)이 되도록 조절한다.
ADC(230)는 상기 제1 포토 다이오드(210) 및 제2 포토 다이오드(210-1)에서 발생한 전류에 따른 전압 또는 전류 값을 인가받아 상기 전압 또는 전류 값에 해당하는 디지털 값으로 변환한다. 상기 ADC(230)는 상기 제1 전압 고정부(220)와 연결된다.
도 6 및 도 7을 참조하여, 상기 도 5에 따른 광 감지 회로의 구체적인 실시예들에 대하여 살펴본다.
도 6은 도 5에 따른 광 감지 회로의 일 실시예이다. 본 실시예에 따른 광 감지 회로는 제1 포토 다이오드(210), 제2 포토 다이오드(210-1), 차단막(211), OP앰프(221a), 트랜지스터(Tr6), 스위치(SW6) 및 ADC(230)를 포함할 수 있다.
제1 포토 다이오드(210)는 외부로부터 입사되는 빛의 휘도 및 주변 온도에 따라서 전류를 발생시킨다. 상기 제1 포토 다이오드(210)의 애노드 전극에는 기준 전압(Vref)이 인가되고, 캐소드 전극에는 제1 전압(VREV)이 인가된다. 상기 제1 전 압(VREV)은 상기 기준 전압(Vref)보다 큰 전압이다. 따라서 상기 제1 포토 다이오드(210)에는 역 바이어스 전압이 걸리게 된다.
제2 포토 다이오드(210-1)는 주변 온도에만 의존하는 전류를 발생시킨다. 상기 제2 포토 다이오드(210-1)의 애노드 전극에는 제2 전압(-VREV)이 인가되고, 캐소드 전극에는 기준 전압(Vref)이 인가된다. 상기 제2 전압(-VREV)은 상기 제1 전압(VREV)과 크기는 같고 극성이 반대인 전압이다. 따라서 상기 제2 포토 다이오드(210-1)에는 상기 제1 포토 다이오드(210)와 동일한 크기의 역 바이어스 전압이 걸리게 된다.
차단막(211)은 상기 제2 포토 다이오드(210-1)에 입사되는 빛을 차단한다.
OP앰프(221a)는 제1 전압 비교부의 일 실시예로서, 반전 입력 단자, 비반전 입력 단자 및 출력 단자를 구비한다. 상기 OP앰프(221a)의 비반전 입력 단자는 상기 제1 포토 다이오드(210)의 애노드 전극과 연결되며, 상기 출력 단자는 상기 트랜지스터(Tr6)의 게이트 전극과 연결된다. 또한 상기 OP앰프(221a)의 반전 입력 단자에는 상기 기준 전압(Vref)이 인가된다.
상기 OP앰프(221a)는 상기 기준 전압(Vref)과 상기 제1 포토 다이오드(210)의 애노드 전극의 전압을 비교하고, 상기 양 전압의 차이에 해당하는 값을 출력 전압으로 출력한다.
트랜지스터(Tr6)는 제1 전압 조절부의 일 실시예로서, 제1 전극, 제2 전극, 및 게이트 전극을 구비한다. 상기 트랜지스터(Tr6)의 제1 전극은 상기 제1 포토 다이오드(210)의 애노드 전극과 연결되며, 제2 전극은 상기 ADC(230)와 연결되며, 게이트 전극은 상기 OP앰프(221a)의 출력 단자와 연결된다.
상기 트랜지스터(Tr6)는 상기 게이트 전극에 인가되는 OP앰프(221a)의 출력 전압에 따라서 온/오프를 조절하고, 이에 따라서 상기 제1 포토 다이오드(210)의 애노드 전극 및 제2 포토 다이오드(210-1)의 캐소드 전극의 전압이 일정하도록 조절한다.
스위치(SW6)는 상기 제1 포토 다이오드(210)의 애노드 전극 및 기준 전압(Vref) 사이에 연결된다. 초기화 신호(INIT)에 의하여 상기 스위치(SW6)가 온 되면, 상기 제1 포토 다이오드(210)의 애노드 전극, 상기 제2 포토 다이오드(210-1)의 캐소드 전극 및 상기 OP앰프(221a)의 비반전 입력 단자에 인가되는 전압이 초기화된다. 본 실시예에서는 스위치(SW6)가 제1 포토 다이오드(210)의 애노드 전극과 기준 전압(Vref)에 연결되는 것으로 도시하였으나 이에 한정되지 않으며, 제1 상기 포토 다이오드(210)에 인가되는 전압을 초기화 시킬 수 있는 다른 구성으로 변경하는 것이 가능할 것이다. 즉, 예를 들어, 상기 트랜지스터(Tr6)의 제1 전극과 제2 전극 사이에 스위치(SW6)가 연결되는 구성으로 하는 것도 가능할 것이다.
ADC(230)는 상기 제1 포토 다이오드(210) 및 제2 포토 다이오드(210-1)에서 발생한 전류에 해당하는 디지털 값을 생성한다. 더욱 구체적으로는 상기 OP앰프(221a)의 출력 단자와 연결되어 상기 출력 단자에서 출력되는 출력 전압을 인가 받고, 상기 출력 전압을 아날로그-디지털 변환한 디지털 값을 생성한다.
도 6에 따른 광 감지 회로의 동작을 살펴보면, 제1 포토 다이오드(210)에 외부로부터 빛이 입사되면 상기 제1 포토 다이오드(210)에는 상기 입사된 빛의 휘도 및 주변 온도에 따른 제1 전류가 발생한다. 상기 제1 전류는 상기 제1 포토 다이오드(210)의 캐소드 전극으로부터 애노드 전극으로 흐른다.
이와 동시에 제2 포토 다이오드(210-1)에는 주변 온도에만 의존하는 제2 전류가 발생한다. 상기 제2 전류는 상기 제2 포토 다이오드(210-1)의 캐소드 전극으로부터 애노드 전극으로 흐른다. 상기 제1 전류는 입사되는 빛 및 주변 온도에 의하여 발생하는 전류이기 때문에 상기 제1 전류의 크기가 상기 제2 전류의 크기보다 크게 된다.
상기 발생한 제1 전류 중에서 상기 제2 전류에 해당하는 전류가 제2 포토 다이오드(210-1) 방향으로 빠져나간다. 따라서, 상기 제1 전류에서 상기 제2 전류만큼을 제외한 크기의 전류에 의하여 상기 제1 포토 다이오드(210)의 애노드 전극의 전압이 상승하게 된다.
상기 제1 포토 다이오드(210)의 애노드 전극 측의 전압의 상승으로 인하여 OP앰프(221a)의 반전 입력 단자에 인가되는 전압보다 비반전 입력 단자에 인가되는 전압이 더 크게 된다. 따라서 OP앰프(221a)의 출력 단자로 출력되는 출력 전압이 상승하게 된다. 또한 상기 출력 전압은 트랜지스터(Tr6)의 게이트 전극에 인가되므로, 상기 트랜지스터(Tr6)가 온 상태가 된다.
상기 트랜지스터(Tr6)가 온 됨에 따라서 상기 제1 포토 다이오드(210)의 애 노드 전극으로 이동하는 전하를 보충하여 줌으로 인하여, 즉, 제1 전류에서 제2 전류만큼을 제외한 크기의 전류를 ADC(230)로 흘려줌으로 인하여 상기 제1 포토 다이오드(210)의 애노드 전극의 전압이 상기 기준 전압(Vref)으로 일정하게 유지된다.
또한 광 감지 회로가 주기적으로 입사되는 빛의 휘도를 감지하는 경우, 초기화 신호(INIT)를 스위치(SW6)에 인가하여 상기 스위치(SW6)를 온 시킴으로 인하여 상기 제1 포토 다이오드(210)의 애노드 전극뿐만 아니라 상기 제2 포토 다이오드(210-1)의 캐소드 전극 및 상기 OP앰프(221a)의 출력 단자의 전압도 초기화시킬 수 있게 된다.
한편, 도 6의 광 감지 회로에서는 제1 포토 다이오드(210)의 애노드 전극에 기준 전압(Vref)이 인가되고 캐소드 전극에 제1 전압(VREV)이 인가되는 것이 도시되었다. 또한 제2 포토 다이오드(210-1)의 애노드 전극에 제2 전압(-VREV)이 인가되고 캐소드 전극에 기준 전압(Vref)이 인가되는 것이 도시되었다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 제1 포토 다이오드(210) 및 제2 포토 다이오드(210-1)에 역 바이어스 전압이 걸리는 경우라면 상기 제1 포토 다이오드(210) 및 제2 포토 다이오드(210-1)의 구성을 변경하는 것이 가능하다.
예를 들어, 상기 제1 포토 다이오드(210)의 애노드 전극에 제2 전압(-VREV)이 인가되고, 캐소드 전극이 상기 OP앰프(221a)의 반전 입력 단자와 연결될 수 있다. 또한 이러한 경우 상기 OP앰프(221a)의 비반전 입력 단자에는 기준 전압(Vref)이 인 가될 수 있다.
또한, 상기한 바와 같이 제1 포토 다이오드(210)의 구성이 변경되는 경우, 제2 포토 다이오드(210-1)의 캐소드 전극에 제1 전압(VREV)이 인가되고, 애노드 전극이 상기 제1 포토 다이오드(210)와 연결될 수 있다.
다음으로, 도 7은 도 5에 따른 광 감지 회로의 다른 실시예이다. 상기 도 6에 따른 광 감지 회로와의 차이점을 중심으로 설명하도록 하며, 동일한 구성에 대한 설명은 생략하도록 한다.
본 실시예에 따른 광 감지 회로는 제1 포토 다이오드(210), 제2 포토 다이오드(210-1), 차단막(211), OP앰프(221a), 커패시터(C7), 제1 스위치(SW7-1), 제2 스위치(SW7-2) 및 ADC(230)를 포함할 수 있다.
제1 포토 다이오드(210), 제2 포토 다이오드(210-1) 및 차단막(211)의 구성은 상기 도 6에 따른 광 감지 회로에서의 구성과 동일하므로 설명을 생략한다.
OP앰프(221a)는 제1 전압 비교부의 일 실시예로서, 반전 입력 단자, 비반전 입력 단자 및 출력 단자를 구비한다. 상기 OP앰프(221a)의 반전 입력 단자는 상기 제1 포토 다이오드(210)의 애노드 전극과 연결되며, 상기 출력 단자는 상기 ADC(230)와 연결된다. 또한 상기 OP앰프(221a)의 비반전 입력 단자에는 상기 기준 전압(Vref)이 인가된다.
상기 OP앰프(221a)는 상기 기준 전압(Vref)과 상기 제1 포토 다이오드(210)의 애노드 전극의 전압을 비교하고, 상기 양 전압의 차이에 해당하는 값을 출력 전압 으로 출력한다.
커패시터(C7)는 제1 전압 조절부의 일 실시예로서, 제1 전극 및 제2 전극을 구비한다. 상기 커패시터(C7)의 제1 전극은 상기 OP앰프(221a)의 반전 입력 단자와 연결되며, 제2 전극은 상기 OP앰프(221a)의 출력 단자와 연결된다.
상기 커패시터(C7)는 상기 OP앰프(221a)의 출력 단자의 출력 전압이 변화함에 따라서 상기 커패시터(C7)의 제1 전극과 제2 전극 사이의 전압을 일정하게 유지하기 위하여 상기 제2 전극의 전압을 시프트 시킨다.
제1 스위치(SW7-1)는 상기 커패시터(C7)의 제1 전극 및 제2 전극 사이에 연결된다. 초기화 신호(INIT)에 의하여 상기 제1 스위치(SW7)가 온 되면, 상기 커패시터(C7)가 단락된다.
제2 스위치(SW7-2)는 상기 제1 포토 다이오드(210)의 애노드 전극 및 기준 전압(Vref) 사이에 연결된다. 초기화 신호(INIT)에 의하여 상기 제2 스위치(SW7-2)가 온 되면, 상기 제1 포토 다이오드(210)의 애노드 전극 및 상기 제2 포토 다이오드(210-1)의 캐소드 전극에 인가되는 전압이 초기화된다.
ADC(230)의 구성은 상기 도 6에 따른 광 감지 회로에서의 구성과 동일하므로 설명을 생략한다.
도 7에 따른 광 감지 회로의 동작을 살펴보면, 도 6과 마찬가지로 외부로부터 입사된 빛의 휘도 및 주변 온도에 따른 제1 전류가 제1 포토 다이오드(210)에서 발생하고, 주변 온도에만 의존하는 제2 전류가 제2 포토 다이오드(210-1)에서 발생 한다. 또한 상기 제1 전류에서 상기 제2 전류만큼을 제외한 크기의 전류에 의하여 상기 제1 포토 다이오드(210)의 애노드 전극의 전압이 상승하게 된다.
상기 제1 포토 다이오드(210)의 애노드 전극의 전압의 상승으로 인하여 OP앰프(221a)의 비반전 입력 단자에 인가되는 전압보다 반전 입력 단자에 인가되는 전압이 더 크게 된다. 따라서 OP앰프(221a)의 출력 단자로 출력되는 출력 전압이 하강하게 되며, 상기 OP앰프(221a)의 반전 입력 단자와 출력 단자 사이에 연결된 커패시터(C7)가 제1 전극 및 제2 전극 사이의 전압을 유지하기 위하여 제1 전극의 전압이 시프트 된다.
이로 인하여 상기 제1 포토 다이오드(210)는 캐소드 전극이 일정하게 제1 전압(VREV)으로 유지되며, 애노드 전극이 기준 전압(Vref)으로 유지되게 된다. 또한 제2 포토 다이오드(210-1)는 애노드 전극이 일정하게 제2 전압(-VREV)으로 유지되며, 캐소드 전극이 기준 전압(Vref)으로 유지되게 된다.
또한 광 감지 회로가 주기적으로 입사되는 빛의 휘도를 감지하는 경우, 초기화 신호(INIT)를 제1 스위치(SW7-1)에 인가하여 상기 스위치(SW7-1)를 온 시킴으로 인하여 상기 제1 포토 다이오드(210)의 애노드 전극뿐만 아니라 상기 OP앰프(221a)의 출력 단자의 전압도 기준 전압(Vref)으로 초기화시킬 수 있게 된다.
또한 초기화 신호(INIT)를 제2 스위치(SW7-2)에 인가하여 상기 제2 스위치(SW7-2)를 온 시킴으로 인하여 상기 제1 포토 다이오드(210)의 애노드 전극뿐만 아니라 상기 제2 포토 다이오드(210-1)의 캐소드 전극도 초기화시킬 수 있게 된다.
한편, 도 6에서와 마찬가지로, 도 7의 광 감지 회로에서는 제1 포토 다이오드(210)의 애노드 전극에 기준 전압(Vref)이 인가되고 캐소드 전극에 제1 전압(VREV)이 인가되는 것이 도시되었다. 또한 제2 포토 다이오드(210-1)의 애노드 전극에 제2 전압(-VREV)이 인가되고 캐소드 전극에 기준 전압(Vref)이 인가되는 것이 도시되었다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 제1 포토 다이오드(210) 및 제2 포토 다이오드(210-1)에 역 바이어스 전압이 걸리는 경우라면 상기 제1 포토 다이오드(210) 및 제2 포토 다이오드(210-1)의 구성을 변경하는 것이 가능하다.
예를 들어, 상기 제1 포토 다이오드(210)의 애노드 전극에 제2 전압(-VREV)이 인가되고, 캐소드 전극이 상기 OP앰프(221a)의 반전 입력 단자와 연결될 수 있다.
또한, 상기한 바와 같이 제1 포토 다이오드(210)의 구성이 변경되는 경우, 제2 포토 다이오드(210-1)의 캐소드 전극에 제1 전압(VREV)이 인가되고, 애노드 전극이 상기 제1 포토 다이오드(210)와 연결될 수 있다.
상기 언급한 바와 같이, 본 발명에 따른 광 감지 회로에서는 주변 온도에만 의존하는 전류를 휘도 계산에 고려하여 광 감지 회로가 좀 더 정확하게 주변 환경의 밝기를 감지할 수 있게 된다. 또한 포토 다이오드 양단의 전압을 일정하게 유지한 상태로 전류를 발생시킴으로 인하여 광 감지 회로에서의 감지 동작에 신뢰성을 갖을 수 있게 한다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 감지 회로를 나타내는 블록도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 광 감지 회로(300)는 제1 포토 다이오 드(310), 제2 포토 다이오드(310-1), 차단막(311), 제1 전압 고정부(320), 제2 전압 고정부(330) 및 ADC(340)를포함한다.
제1 포토 다이오드(310), 제2 포토 다이오드(310-1) 및 차단막(311)의 구성은 도 5에 의한 광 감지 회로에서의 구성과 동일하므로 설명을 생략하도록 한다.
제1 전압 고정부(320)는 상기 제1 포토 다이오드(310)의 애노드 전극의 전압을 일정한 값으로 고정시킨다. 상기 제1 전압 고정부(320)는 제1 전압 비교부(321)와 제1 전압 조절부(322)를 포함한다.
상기 제1 전압 비교부(321)는 기준 전압(Vref) 및 상기 제1 포토 다이오드(310)의 애노드 전극의 전압을 인가받아, 상기 양 전압을 비교한다. 상기 비교 결과에 해당하는 출력 전압을 제1 전압 조절부(322)에 인가한다.
상기 제1 전압 조절부(322)는 상기 제1 전압 비교부(321)로부터의 출력 전압을 인가받아 상기 제1 포토 다이오드(310)의 애노드 전극의 전압이 상기 기준 전압(Vref)이 되도록 조절한다.
제2 전압 고정부(330)는 상기 제2 포토 다이오드(310-1)의 캐소드 전극의 전압을 일정한 값으로 고정시킨다. 상기 제2 전압 고정부(330)는 제2 전압 비교부(331) 및 제2 전압 조절부(332)를 포함한다.
상기 제2 전압 비교부(331)는 기준 전압(Vref) 및 상기 제2 포토 다이오드(310-1)의 캐소드 전극의 전압을 인가받아, 상기 양 전압을 비교한다. 상기 비교 결과에 해당하는 출력 전압을 제2 전압 조절부(332)에 인가한다.
상기 제2 전압 조절부(332)는 상기 제2 전압 비교부(331)로부터의 출력 전압을 인가받아 상기 제2 포토 다이오드(310-1)의 캐소드 전극의 전압이 상기 기준 전압(Vref)이 되도록 조절한다.
ADC(340)의 구성 및 기능은 상기 도 5에 따른 광 감지 회로에서의 구성 및 기능과 동일하므로 설명을 생략한다.
도 9를 참조하여, 상기 도 8에 따른 광 감지 회로의 구체적인 실시예들에 대하여 살펴본다.
도 9는 도 8에 따른 광 감지 회로의 일 실시예를 나타내는 회로도이다.
도 9는 도 7에 따른 광 감지 회로와 유사하므로, 상기 도 7에 따른 광 감지 회로와의 차이점을 중심으로 설명하도록 하며, 동일한 구성에 대한 설명은 생략하도록 한다.
본 실시예에 따른 광 감지 회로는 제1 포토 다이오드(310), 제2 포토 다이오드(310-1), 차단막(311), 두 개의 OP앰프(321a), 커패시터(C9), 트랜지스터(Tr9), 제1 내지 제3 스위치(SW9-1, SW9-2, SW9-3) 및 ADC(340)를 포함할 수 있다.
상기 두 개의 OP앰프(321a) 중에서 제1 포토 다이오드(310)와 연결된 OP앰프(321a)는 제1 OP앰프로, 제2 포토 다이오드(310-1)와 연결된 OP앰프(321a)를 제2 OP앰프로 지칭하기로 한다.
상기 제2 OP앰프(321a)는 제2 전압 비교부의 일 실시예로서, 반전 입력 단자, 비반전 입력 단자 및 출력 단자를 구비한다. 상기 제2 OP앰프(321a)의 반전 입 력 단자는 상기 제2 포토 다이오드(310-1)의 캐소드 전극과 연결되며, 상기 출력 단자는 상기 트랜지스터(Tr9)의 게이트 전극과 연결된다. 또한 상기 제2 OP앰프(321a)의 비반전 입력 단자에는 상기 기준 전압(Vref)이 인가된다.
상기 제2 OP앰프(321a)는 상기 기준 전압(Vref)과 상기 제2 포토 다이오드(310-1)의 캐소드 전극의 전압을 비교하고, 상기 양 전압의 차이에 해당하는 값을 출력 전압으로 출력한다.
트랜지스터(Tr9)는 제2 전압 조절부의 일 실시예로서, 제1 전극, 제2 전극, 및 게이트 전극을 구비한다. 상기 트랜지스터(Tr9)의 제1 전극은 상기 제2 포토 다이오드(310-1)의 캐소드 전극과 연결되며, 제2 전극은 상기 ADC(340)와 연결되며, 게이트 전극은 상기 제2 OP앰프(321a)의 출력 단자와 연결된다.
상기 트랜지스터(Tr9)는 상기 게이트 전극에 인가되는 제2 OP앰프(321a)의 출력 전압에 따라서 온/오프를 조절하고, 이에 따라서 상기 제2 포토 다이오드(310-1)의 캐소드 전극의 전압이 일정하도록 조절한다.
제3 스위치(SW9-3)는 상기 제2 포토 다이오드(310-1)의 캐소드 전극 및 기준 전압(Vref) 사이에 연결된다. 초기화 신호(INIT)에 의하여 상기 제3 스위치(SW9-3)가 온 되면, 상기 제2 포토 다이오드(310-1)의 캐소드 전극 및 상기 제2 OP앰프(321a)의 반전 입력 단자에 인가되는 전압이 초기화된다. 한편, 도 9에서는 제2 스위치(SW9-2) 및 제3 스위치(SW9-3)를 별도로 구비하고 있으나, 이에 한정되지 않는다. 즉, 도시하지는 않았으나 상기 제2 스위치(SW9-2) 및 제3 스위치(SW9-3)를 하나로 하여 상기 트랜지스터(Tr9)의 제1 전극과 제2 전극 사이에 연결하는 것도 가능하다. 이러한 경우, 상기 트랜지스터(Tr9)의 제1 전극과 제2 전극을 단락시키는 것에 의하여 제2 포토 다이오드(310-1)에 인가되는 전압을 초기화할 수 있게 된다.
도 9에 따른 광 감지 회로의 동작을 살펴보면, 도 7과 마찬가지로 외부로부터 입사된 빛의 휘도 및 주변 온도에 따른 제1 전류가 제1 포토 다이오드(310)에서 발생하고, 주변 온도에만 의존하는 제2 전류가 제2 포토 다이오드(310-1)에서 발생한다.
상기 제1 전류는 제1 포토 다이오드(310)의 애노드 전극으로부터 캐소드 전극으로 흐른다. 따라서 상기 전류에 의하여 상기 포토 다이오드(310)의 애노드 전극의 전압이 상승하게 된다. 상기 애노드 전극의 전압의 상승으로 인하여 제1 OP앰프(321a)의 출력 전압이 하강하게 되며, 상기 제1 OP앰프(321a)의 반전 입력 단자와 출력 단자 사이에 연결된 커패시터(C9)가 제1 전극 및 제2 전극 사이의 전압을 유지하기 위하여 제1 전극의 전압이 시프트 된다.
이로 인하여 상기 제1 포토 다이오드(310)는 캐소드 전극이 일정하게 제1 전압(VREV)으로 유지되며, 애노드 전극이 기준 전압(Vref)으로 유지되게 된다.
한편, 제2 전류는 제2 포토 다이오드(310-1)의 캐소드 전극으로부터 애노드 전극으로 흐른다. 따라서 상기 제2 전류에 의하여 상기 제2 포토 다이오드(310-1)의 캐소드 전극의 전압이 하강하게 된다. 상기 제2 OP앰프(321a)의 캐소드 전극의 전압의 하강으로 인하여 상기 제2 OP앰프(321a)의 반전 입력 단자에 인가되는 전압보다 비반전 입력 단자에 인가되는 전압이 더 크게 된다. 따라서 상기 제2 OP앰프(321a)의 출력 단자로 출력되는 출력 전압이 상승하게 된다. 또한 상기 출력 전압은 트랜지스터(Tr9)의 게이트 전극에 인가되므로, 상기 트랜지스터(Tr9)가 온 상태가 된다.
상기 트랜지스터(Tr9)가 온 됨에 따라서 상기 제2 포토 다이오드(310-1)의 캐소드 전극의 전압이 상기 기준 전압(Vref)으로 일정하게 유지되도록 한다.
또한 초기화 신호(INIT)를 제1 내지 제3 스위치(SW9-1, SW9-2, SW9-3)에 인가하여 상기 제1 내지 제3 스위치(SW9-1, SW9-2, SW9-3)를 온 시킴으로 인하여 상기 제1 포토 다이오드(310)의 애노드 전극, 상기 제2 포토 다이오드(310-1)의 캐소드 전극, 제1 및 제2 OP앰프(321a)의 출력 단자의 전압을 초기화시킬 수 있게 된다.
한편, 도 6 및 도 7과 마찬가지로, 도 9의 광 감지 회로에서는 제1 포토 다이오드(310)의 애노드 전극에 기준 전압(Vref)이 인가되고 캐소드 전극에 제1 전압(VREV)이 인가되는 것이 도시되었다. 또한 제2 포토 다이오드(310-1)의 애노드 전극에 제2 전압(-VREV)이 인가되고 캐소드 전극에 기준 전압(Vref)이 인가되는 것이 도시되었다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 제1 포토 다이오드(310) 및 제2 포토 다이오드(310-1)에 역 바이어스 전압이 걸리는 경우라면 상기 제1 포토 다이오드(310) 및 제2 포토 다이오드(310-1)의 구성을 변경하는 것이 가능하다.
예를 들어, 상기 제1 포토 다이오드(310)의 애노드 전극에 제2 전압(-VREV)이 인가되고, 캐소드 전극이 상기 OP앰프(321a)의 반전 입력 단자와 연결될 수 있다.
또한 상기한 바와 같이 제1 포토 다이오드(310)의 구성이 변경되는 경우, 제2 포토 다이오드(310-1)의 캐소드 전극에 제1 전압(VREV)이 인가되고, 애노드 전극이 상기 OP앰프(321a)의 비반전 입력 단자와 연결될 수 있다. 또한 이러한 경우 상기 OP앰프(121a)의 반전 입력 단자에는 기준 전압(Vref)이 인가될 수 있다.
상기 언급한 바와 같이, 본 발명에 따른 광 감지 회로에서는 주변 온도에만 의존하는 전류를 휘도 계산에 고려하여 광 감지 회로가 좀 더 정확하게 주변 환경의 밝기를 감지할 수 있게 된다. 또한 포토 다이오드 양단의 전압을 일정하게 유지한 상태로 전류를 발생시킴으로 인하여 광 감지 회로에서의 감지 동작에 신뢰성을 갖을 수 있게 한다.
한편, 도시하지는 않았으나 도 5 내지 도 9에 따른 광 감지 회로는 ADC에서 변환되어 생성된 디지털 값을 이용하여 주변 환경의 밝기를 계산하는 계산부를 더 포함할 수도 있다. 또는 상기 계산부는 광 감지 회로의 외부에 별도로 구비될 수도 있다. 상기 계산부에 대한 자세한 설명은 도 10에서 하도록 한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 감지 회로를 포함하는 평판 표시 장치를 나타내는 블록도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 평판 표시 장치(1000)는 복수의 화소들(Pixel), 광 감지 회로(1400), 구동부(1200, 1300), 콘트롤러(1100)를 포함할 수 있다.
콘트롤러(1100)는 구동부들을 제어하여 데이터들이 표시되도록 한다. 또한 상기 콘트롤러(1100)는 광 감지 회로에서 감지한 빛의 휘도에 따라서 상기 복수의 화소들에서 의하여 표시되는 데이터들의 휘도를 제어한다.
한편, 상기 콘트롤러(1100)는 계산부의 일 실시예일 수 있다. 즉, 광 감지 회로에서 생성한 디지털 값을 인가받아 주변 환경의 밝기를 계산할 수 있다. 상기 주변 환경의 밝기를 계산하는 방법은 다양한 알고리즘에 의하여 구현하는 것이 가능할 것이다. 예를 들어, 광 감지 회로에 포함된 ADC에서 감지하여 변환한 전압 값을 룩-업 테이블(look-up table)에 의하여 휘도 정보로 변환하는 것이 가능할 것이다. 또는 광 감지 회로에 포함된 ADC에서 감지하여 변환한 전압 값이 미리 설정된 특정 값까지 상승 또는 하강하는데 걸리는 시간을 측정하고, 상기 측정된 시간을 룩-업 테이블에 의하여 휘도 정보로 변환하는 것도 가능할 것이다. 이러한 주변 환경의 밝기를 계산하는 방법은 예시적인 것으로 이에 한정되지 않으며, 다양한 방법에 의하여 구현하는 것이 가능할 것이다.
구동부(1200, 1300)는 상기 콘트롤러(1100)로부터 제어 신호 및 데이터 신호를 인가받아 복수의 주사 라인들(S[1], S[2],...S[n])과 복수의 데이터 라인들(D[1], D[2],...D[m])에 상응하는 신호를 인가한다. 상기 신호의 인가에 의하여 복수의 화소들에서 데이터가 표시되도록 한다. 도 10에서는 상기 구동부의 실시예로서 주사 구동부(1200)와 데이터 구동부(1300)를 도시하였으나 이에 한정되지 않는다. 즉, 도 10에 의한 평판 표시 장치는 유기 발광 표시 장치를 나타내는 블록도 이나 이는 예시적인 것으로 PDP나 LCD 등이 될 수 있으며, 이처럼 도 10의 구성을 PDP나 LCD에 필요한 구동부로 수정 및 변경하는 것은 당업자에게 용이할 것이다.
복수의 화소들(Pixel)은 복수의 주사 라인들(S[1], S[2],...S[n])과 복수의 데이터 라인들(D[1], D[2],...D[m])이 교차하는 영역에 형성된다. 각 화소는 주사 신호, 데이터 신호 등에 따라서 데이터를 표시한다. 상기 표시되는 데이터는 콘트롤러에 의하여 휘도가 조절된 데이터일 수 있다.
광 감지 회로(1400)는 상기 복수의 화소들(Pixel)이 형성된 패널(Panel)의 일 측면에 형성될 수 있다. 상기 광 감지 회로(1400)는 도 2 내지 도 9에서 도시한 광 감지 회로들 중 어느 하나의 광 감지 회로일 수 있다.
한편, 도 10에서는 광 감지 회로(1400) 전체가 패널(Panel) 위에 형성되도록 도시되었으나 이에 한정되는 것은 아니며, 광 감지 회로(1400)에서 포토 다이오드 부분만 패널에 형성되어 있는 것도 가능하다. 이러한 경우, 광 감지 회로(1400)의 나머지 부분은 패널(Panel) 외부에 별도로 형성되어 부착될 수 있을 것이다.
상기 언급한 바와 같이, 본 발명에 따른 평판 표시 장치는 주변 환경의 밝기를 정확하게 감지하는 광 감지 회로를 적용함으로 인하여 자동 휘도 조절을 더욱 적절하게 수행할 수 있게 된다.
상기 발명의 상세한 설명과 도면은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 따라서 이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에 서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.
도 1은 포토 다이오드에 흐르는 전류를 나타내는 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 감지 회로를 나타내는 블록도이다.
도 3은 도 2에 따른 광 감지 회로의 일 실시예를 나타내는 회로도이다.
도 4는 도 2에 따른 광 감지 회로의 다른 실시예를 나타내는 회로도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 감지 회로를 나타내는 블록도이다.
도 6은 도 5에 따른 광 감지 회로의 일 실시예를 나타내는 회로도이다.
도 7은 도 5에 따른 광 감지 회로의 다른 실시예를 나타내는 회로도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 감지 회로를 나타내는 블록도이다.
도 9는 도 8에 따른 광 감지 회로의 일 실시예를 나타내는 회로도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 감지 회로를 포함하는 평판 표시 장치를 나타내는 블록도이다.

Claims (22)

  1. 입사되는 빛 및 주변 온도에 따라서 전류를 발생시키는 제1 감지 회로; 및
    주변 온도에 따라서 전류를 발생시키는 제2 감지 회로를 포함하며,
    상기 제1 감지 회로 및 상기 제2 감지 회로 각각은,
    포토 다이오드;
    상기 포토 다이오드에 연결되는 OP앰프; 및
    상기 포토 다이오드에서 발생한 전류를 측정하여 디지털 값으로 변환하는 ADC를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 감지 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 감지 회로 및 상기 제2 감지 회로 중 적어도 어느 하나는,
    상기 OP앰프의 제1 입력 단자가 상기 포토 다이오드에 연결되며,
    상기 OP앰프의 제2 입력 단자에 기준 전압이 인가되며,
    상기 OP앰프의 출력 단자가 상기 ADC와 연결되는 것을 특징으로 하는 광 감지 회로.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 OP앰프의 제1 입력 단자와 상기 OP앰프의 출력 단자 사이에 연결되는 커패시터; 및
    상기 OP앰프의 제1 입력 단자와 상기 OP앰프의 출력 단자 사이에 연결되는 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 감지 회로.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 감지 회로 및 상기 제2 감지 회로 중 적어도 어느 하나는,
    상기 OP앰프의 제1 입력 단자에 기준 전압이 인가되고,
    상기 OP앰프의 제2 입력 단자가 상기 포토 다이오드에 연결되는 것을 특징으로 하는 광 감지 회로.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 포토 다이오드에 연결되는 제1 전극, 상기 ADC에 연결되는 제2 전극 및 상기 OP앰프의 출력 단자에 연결되는 게이트 전극을 구비하는 트랜지스터; 및
    상기 포토 다이오드에 연결되는 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 감지 회로.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 감지 회로 및 상기 제2 감지 회로의 ADC에서 변환된 디지털 값들을 인가받아 입사되는 빛의 휘도를 측정하는 계산부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 감지 회로.
  7. 제1 포토 다이오드;
    상기 제1 포토 다이오드와 전기적으로 연결되며, 외부로부터 입사되는 빛을 차단하는 차단막을 포함하는 제2 포토 다이오드;
    상기 제1 포토 다이오드 및 제2 포토 다이오드에 연결되며, 상기 제1 포토 다이오드에 인가되는 전압을 일정하게 유지시키는 제1 전압 고정부; 및
    상기 제1 포토 다이오드 및 제2 포토 다이오드에 흐르는 전류에 따른 디지털 값을 생성하는 ADC를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 감지 회로.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 전압 고정부는,
    기준 전압이 인가되는 제1 입력 단자, 상기 제1 포토 다이오드와 연결되는 제2 입력 단자, 및 출력 단자를 구비하는 제1 OP앰프; 및
    상기 제1 포토 다이오드에 연결되는 제1 전극, 상기 ADC에 연결되는 제2 전극, 및 상기 OP앰프의 출력 단자에 연결되는 게이트 전극을 구비하는 제1 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 감지 회로.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 전압 고정부는,
    상기 제1 포토 다이오드에 연결되어 상기 기준 전압을 인가하는 제1 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 감지 회로.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 제1 전압 고정부는,
    상기 제1 포토 다이오드와 연결되는 제1 입력 단자, 기준 전압이 인가되는 제2 입력 단자, 및 출력 단자를 구비하는 제2 OP앰프; 및
    상기 제2 OP앰프의 제1 입력 단자와 연결되는 제1 전극, 및 상기 제2 OP앰프의 출력 단자와 연결되는 제2 전극을 구비하는 제1 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 감지 회로.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 전압 고정부는,
    상기 커패시터의 제1 전극 및 제2 전극 사이에 연결되어 상기 커패시터를 단락시키는 제2 스위치; 및
    상기 제1 포토 다이오드에 연결되어 상기 기준 전압을 인가하는 제3 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 감지 회로.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 제2 포토 다이오드에 인가되는 전압을 일정하게 유지하는 제2 전압 고정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 감지 회로.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제2 전압 고정부는,
    상기 제2 포토 다이오드와 연결되는 제1 입력 단자, 상기 기준 전압이 인가되는 제2 입력 단자, 및 출력 단자를 구비하는 제3 OP앰프; 및
    상기 제2 포토 다이오드와 연결되는 제1 전극, 상기 제1 포토 다이오드와 연결되는 제2 전극, 및 상기 제3 OP앰프의 출력 단자와 연결되는 게이트 전극을 구비하는 제2 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 감지 회로.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제2 전압 고정부는,
    상기 제2 포토 다이오드에 연결되는 제4 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 감지 회로.
  15. 복수의 화소들;
    외부로부터 입사되는 빛의 휘도를 감지하는 광 감지 회로;
    상기 복수의 화소들을 구동하는 복수의 구동부들; 및
    상기 구동부들을 제어하며, 상기 광 감지 회로에서 감지한 빛의 휘도에 따라서 상기 복수의 화소들에서 의하여 표시되는 데이터의 휘도를 제어하는 컨트롤러를 포함하며,
    상기 광 감지 회로는,
    제1 포토 다이오드;
    상기 제1 포토 다이오드와 전기적으로 연결되며, 외부로부터 입사되는 빛을 차단하는 차단막을 포함하는 제2 포토 다이오드;
    상기 제1 포토 다이오드 및 제2 포토 다이오드에 연결되며, 상기 제1 포토 다이오드에 인가되는 전압을 일정하게 유지시키는 제1 전압 고정부; 및
    상기 제1 포토 다이오드 및 제2 포토 다이오드에 흐르는 전류에 따른 디지털 값을 생성하는 ADC를 포함하는 것을 특징으로 하는 평판 표시 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 전압 고정부는,
    기준 전압이 인가되는 제1 입력 단자, 상기 제1 포토 다이오드와 연결되는 제2 입력 단자, 및 출력 단자를 구비하는 제1 OP앰프; 및
    상기 제1 포토 다이오드에 연결되는 제1 전극, 제2 전극, 및 상기 OP앰프의 출력 단자에 연결되는 게이트 전극을 구비하는 제1 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 평판 표시 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제1 전압 고정부는,
    상기 제1 포토 다이오드에 연결되어 상기 기준 전압을 인가하는 제1 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 평판 표시 장치.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 제1 전압 고정부는,
    상기 제1 포토 다이오드와 연결되는 제1 입력 단자, 기준 전압이 인가되는 제2 입력 단자, 및 출력 단자를 구비하는 제2 OP앰프; 및
    상기 제2 OP앰프의 제1 입력 단자와 연결되는 제1 전극, 및 상기 제2 OP앰프의 출력 단자와 연결되는 제2 전극을 구비하는 제1 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 평판 표시 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제1 전압 고정부는,
    상기 커패시터의 제1 전극 및 제2 전극 사이에 연결되어 상기 커패시터를 단락시키는 제2 스위치; 및
    상기 제1 포토 다이오드에 연결되어 상기 기준 전압을 인가하는 제3 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 평판 표시 장치.
  20. 제18항 또는 제19항에 있어서,
    상기 제2 포토 다이오드에 인가되는 전압을 일정하게 유지하는 제2 전압 고정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 평판 표시 장치.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 제2 전압 고정부는,
    상기 제2 포토 다이오드와 연결되는 제1 입력 단자, 상기 기준 전압이 인가되는 제2 입력 단자, 및 출력 단자를 구비하는 제3 OP앰프; 및
    상기 제2 포토 다이오드와 연결되는 제1 전극, 상기 제1 포토 다이오드와 연결되는 제2 전극, 및 상기 제3 OP앰프의 출력 단자와 연결되는 게이트 전극을 구비하는 제2 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 평판 표시 장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 제2 전압 고정부는,
    상기 제2 포토 다이오드에 연결되어 상기 기준 전압을 인가하는 제4 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 평판 표시 장치.
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