KR101003170B1 - 광 검출기 어레이 - Google Patents

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    • G02F1/13306—Circuit arrangements or driving methods for the control of single liquid crystal cells
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Abstract

광 검출기 장치는 영상 성분과 백그라운드 성분을 포함하는 옵티컬 신호를 검출할 수 있고 상기 옵티컬 신호를 상기 영상 성분에 대응하는 영상 전류와 상기 백그라운드 성분에 대응하는 백그라운드 전류를 포함하는 전류로 변환할 수 있는 감광성 트랜지스터, 상기 백그라운드 전류를 상쇄할 수 있고 상기 영상 전류를 증폭할 수 있는, 상기 감광성 트랜지스터에 전기적으로 연결된 제 1 증폭기 모듈, 및 상기 영상 전류의 직류(dc) 부분을 검출할 수 있는, 상기 제 1 증폭기 모듈에 전기적으로 연결된 제 2 증폭기 모듈을 포함한다.
광 검출, 영상 전류, 옵티컬 신호, 증폭기 모듈

Description

광 검출기 어레이{Photo Detector Array}
도 1a는 본 발명의 실시예에 따른 광 검출기 어레이의 간략한 회로를 나타내는 도면.
도 1b는 도 1a에 도시된 광 검출기 어레이의 감광성 트랜지스터의 확대된 회로를 나타내는 도면.
도 1c는 도 1a에 도시된 광 검출기 어레이의 제 1 증폭기 모듈의 확대된 회로를 나타내는 도면.
도 1d는 도 1a에 도시된 광 검출기 어레이의 제 2 증폭기 모듈의 확대된 회로를 나타내는 도면.
도 1e는 도 1a에 도시된 광 검출기 어레이의 제 3 증폭기 모듈의 확대된 회로를 나타내는 도면.
도 2a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 검출기 어레이의 개략도.
도 2b는 도 2a에 도시된 광 검출기 어레이의 감광성 트랜지스터와 스위칭 트랜지스터의 확대된 회로를 나타내는 도면.
도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(TFT LCD)에 통합된 광 검출기 어레이의 횡단면 개략도.
도 3a와 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 광 검출기 장치의 횡단면도와 평 면도를 각각 나타내는 도면.
도 3c는 종래의 광 검출기 장치의 평면도를 나타내는 도면.
도 4a와 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 광 검출기 장치의 횡단면도와 평면도를 각각 나타내는 도면.
도 4c는 종래의 다른 광 검출기 장치의 평면도.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
11 : 제 1 증폭기 모듈 12 : 제 2 증폭기 모듈
13 : 제 3 증폭기 모듈 14 : 감광성 트랜지스터 어레이
본 발명은 이미지 센서에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스타일러스, 펜, 토치 또는 그림자로부터의 이미지 입력을 검출할 수 있는 광 검출기 장치에 관한 것이다.
하이 테크 산업의 급격한 발전과 더불어, 펜 테블렛은 PDA, PC, 및 우리들의 일상 생활에서 사용되는 다른 전자 제품들에 광범위하게 적용되어 왔다. 일반적으로, 펜 테블렛은 저항 타입, 전자기 인덕턴스 타입, 캐피시터 타입, 및 광학 전자 타입의 쓰기 패널 중 하나를 포함한다. 통상적인 광학 전자 타입의 펜 테블렛의 예로서, 옵티컬 신호는 전하로 변환되고, 이것은 차례로, 옵티컬 신호가 읽혀지기 전에, 캐피시터들, 광전자 요소들, 및 스위치 트랜지스터들을 포함하는 검출기 어레 이의 캐피시터에 저장된다. 상기 캐피시터는 부가적인 공간을 필요로 할 수 있으므로 역으로 패널 대비율을 감소시킬 수 있다. 또한, 백그라운드 광원과 입력 신호에 의해 발생되는 상기 전하들은 동일하게 상기 캐피시터에 저장되며, 역으로 비교적으로 좁은 동적 범위를 야기시킨다. 그러므로 옵티컬 신호를 광 전류로 변환할 수 있어서 종래의 패널에서 사용된 저장 캐피시터를 제거하는 광 검출기 장치가 요구된다.
본 발명은 옵티컬 신호를 광 전류로 변환하는 광 검출기를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 광 검출기 장치는 영상 성분과 백그라운드 성분을 포함하는 옵티컬 신호를 검출할 수 있고 상기 옵티컬 신호를 상기 영상 성분에 대응하는 영상 전류와 상기 백그라운드 성분에 대응하는 백그라운드 전류를 포함하는 전류로 변환할 수 있는 감광성 트랜지스터,
상기 백그라운드 전류를 상쇄할 수 있고 상기 영상 전류를 증폭할 수 있는, 상기 감광성 트랜지스터에 전기적으로 연결된 제 1 증폭기 모듈, 및 상기 영상 전류의 직류(dc) 부분을 검출할 수 있는, 상기 제 1 증폭기 모듈에 전기적으로 연결된 제 2 증폭기 모듈을 포함한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 광 검출기 장치는 서로 병렬로 연장된 다수의 제 1 전도선, 서로 병렬로 연장되고 상기 다수의 제 1 전도선에 직교하는 다수의 제 2 전도선, 및 상기 다수의 제 1 전도선 중 하나와 상기 다수의 제 2 전도선 중 하나와 가까이 배치된 옵티컬 검출기의 어레이를 포함하며, 상기 옵티컬 검출기는, 영상 성분과 백그라운드 성분을 포함하는 옵티컬 신호를 검출할 수 있고 상기 옵티컬 신호를 상기 영상 성분에 대응하는 영상 전류와 상기 백그라운드 성분에 대응하는 백그라운드 전류를 포함하는 전류로 변환할 수 있는 감광성 트랜지스터, 상기 백그라운드 전류를 상쇄할 수 있고 상기 영상 전류를 증폭할 수 있는, 상기 감광성 트랜지스터에 전기적으로 연결된 제 1 증폭기 모듈, 및 상기 영상 전류의 직류(dc) 성분을 검출할 수 있는, 상기 제 1 증폭기 모듈에 전기적으로 연결된 제 2 증폭기 모듈을 더 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
삭제
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 가능한 한 어디서나, 같은 부분을 참조하도록 도면들 전체에 동일한 참조 번호가 사용될 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도 1a는 본 발명의 실시예에 따른 광 검출기 어레이(10)의 간략한 회로를 나타내는 도면이다.
도 1a를 참조하면, 광 검출기 어레이(10)은 감광성 트랜지스터 어레이(14)와 상기 감광성 트랜지스터 어레이(14)의 각 행에 전기적으로 연결된 제 1 증폭기 모듈(11), 제 2 증폭기 모듈(12), 및 제 3 증폭기 모듈(13)을 포함한다. 상기 감광성 트랜지스터 어레이(14)는 행과 열로 형성된 다수의 감광성 트랜지스터(14-1)를 포함한다. 대표적인 감광성 트랜지스터(14-1)는 다수의 게이트 라인(14-G) 중 하나와 상기 게이트 라인(14-G)에 직교하는 다수의 데이터 라인(14-D) 중 하나의 교차점 부근에 배치되어 있다. 다수의 데이터 라인(14-D) 각각은 제 1 증폭기 모듈(11)에 전기적으로 연결되어 있으며, 이것은 차례로, 제 2 증폭기(12)와 제 2 증폭기(12)에 병렬로 연결된 제 3 증폭기(13)에 전기적으로 연결되어 있다. 광 검출기 어레 이(10)는 제 1 검출기(15-1)와 제 2 검출기(15-2)를 더 포함할 수 있으며, 이들은 제 2 증폭기 모듈(12)과 제 3 증폭기 모듈(13)에 각각 전기적으로 연결되어 있다.
도 1b는 도 1a에서 설명된 광 검출기 어레이(10)의 감광성 트랜지스터(14-1)의 확대된 회로를 나타내는 도면이다.
감광성 트랜지스터(14-1)는 빛을 검출하고 스위치로서 기능을 한다.
도 1b를 참조하면, 상기 감광성 트랜지스터(14-1)는 제 1 전극(141), 제 2 전극(142), 및 게이트 전극(143)을 포함한다. 제 1 전극(141)은 상기 감광성 트랜지스터(14-1)의 드레인 역할을 하며, 게이트 라인(14-G)에 연결되어 있다. 제 2 전극(142)은 상기 감광성 트랜지스터(14-1)의 소스 역할을 하며, 데이터 라인(14-D)에 연결되어 있다. 상기 게이트 전극(143)은 게이트 라인(14-G)에 연결되어 제 1 전극(14-1)에 단락되어 있으며, 그들 간의 기생 캐패시턴스(parasitic capacitance)가 축적되는 것을 방지한다. 예를 들어, 스타일러스, 토치와 같은 광원, 일반적인 펜 또는 손가락 끝과 같이 힘을 줄 수 있는 압력원, 또는 사물의 그림자로부터 발생되는 입력 옵티컬 신호가 없을 경우에는, 게이트 라인(14-G)이 선택된다면, 상기 감광성 트랜지스터(14-1)에 의해 백그라운드 빛만이 검출될 것이다. 백그라운드 빛은 광 전류 IB 로 변환되며, 이는 일반적으로 비교적 적은 전류이다. 입력 옵티컬 신호가 있는 경우에, 게이트 라인(14-G)이 선택된다면, 감광성 트랜지스터(14-1)는 전류 I를 발생한다. 전류 I는 입력 옵티컬 신호에 의한 영상 전류 IM와 백그라운드 빛에 의한 광 전류 IB를 포함한다. 상기 전류 I는 제 1 증폭기 모듈(11)로 제공된다.
도 1c는 도 1a에 도시된 광 검출기 어레이(10)의 제 1 증폭기 모듈(11)의 확대된 회로를 나타내는 도면이다.
도 1c를 참조하면, 제 1 증폭기 모듈(11)은 제 1 가변 저항(111), 제 2 가변 저항(112), 축전지(113), 연산 증폭기(114), 및 저항(115)를 포함한다.
제 1 증폭기 모듈(11)은 광 전류 IB를 제거함으로 전류 I로부터 영상 전류 IM를 획득하는 기능을 한다. 제 1 가변 저항(111)의 저항은 광 전류 IB가 변함에 따라, 변화한다. 특히, 제 1 가변 저항(111)의 저항은 차분 신호 보상(differential signal compensation)을 제공하도록 백그라운드 빛의 강도의 변화에 따라 자동적으로 조절된다. 그러므로 차분 증폭기 회로 기능으로 인해 연산 증폭기(114)에서 광 전류 IB가 상쇄된다. 결과적으로, 백그라운드 빛으로 인한 간섭은 최소화되며, 이는 시스템 감도를 향상시키며 광 검출기 어레이(10)의 동적 범위를 확장한다.
입력 옵티컬 신호가 없을 경우에, 제 1 가변 저항(111)은 안정적인 레벨에서 제 1 증폭기 모듈(11)의 출력 전압을 유지한다. 다시 말해서, 제 1 증폭기 모듈(11)의 이득은 현저히 큰 값으로(무한대는 아니지만), 디자인될 수 있어서, 신호 반응은 입력 옵티컬 신호가 빛인지 그림자인지 결정할 수 있을 만큼 민감하게 된다. 본 발명의 실시예에 있어서, 출력 값이 상기 레벨보다 작은 경우에, 입력 옵티컬 신호는 스타일러스에 의해 제공되는 것으로 판단된다. 또한, 출력 값이 상기 레벨보다 큰 경우에, 입력 옵티컬 신호는 그림자에 의해 제공되는 것으로 판단된다. 본 발명의 다른 실시예에서, 출력 값이 상기 레벨보다 큰 경우에, 입력 옵티컬 신호는 스타일러스에 의해 제공되는 것으로 판단된다. 또한 출력 값이 상기 레벨보다 작은 경우에, 입력 옵티컬 신호는 그림자에 의해 제공되는 것으로 판단된다. 본 발명의 또 다른 실시예에서, 안정적인 레벨은 픽셀 당 8 비트로 주어진, 그레이 스케일 값 128이다. 상대적으로 흰색 옵티컬 입력 신호는 128부터 255까지 범위의 그레이 스케일 값을 가지며, 상대적으로 검은색 옵티컬 입력 신호는 0부터 128까지 범위의 그레이 스케일 값을 가진다. 그러므로, 보상 처리는 백그라운 빛의 변이(variation)와 다수의 감광성 트랜지스터(14-1)의 광 전자 특징의 차이까지도 보상한다. 결과적으로, 광 검출기 어레이(10)의 다수의 감광성 트랜지스터(14-1) 각각의 출력 전압은 입력 옵티컬 신호가 없는 안정적인 레벨에서 유지된다. 그러므로 스타일러스는 엔트리 툴로 사용될 수 있다. 비슷하게, 손가락의 그림자, 젓가락, 또는 일반적인 펜도 엔트리 툴로 사용될 수 있다. 예를 들어, 약 3 밀리미터 또는 이 보다 큰 직경을 가진 입력 옵티컬 신호는 상기 광 검출기 어레이(10)에 의해 검출될 수 있다.
도 1d는 도 1a에 도시된 광 검출기 어레이(10)의 제 2 증폭기 모듈(12)의 확대된 회로를 나타내는 도면이다.
도 1d를 참조하면, 제 2 증폭기 모듈(12)은 제 1 저항(121), 제 2 저항(122), 축전지(123), 및 연산 증폭기(124)를 포함한다. 제 2 저항(122)과 축전지(123)는 로우 패스 필터를 형성한다. 제 2 증폭기 모듈(12)은 제 1 증폭기 모듈(11)에 의해 제공되는 신호의 직류(dc) 성분을 처리하는 기능을 한다. 특히, 제 2 증폭기 모듈(12)은 로우 패스 필터의 차단 주파수보다 더 높은 주파수를 제거하거나 감소시키므로, 직류(dc) 성분 내 고주파수 노이즈를 감소시킨다. 직류(dc) 성분은, 예를 들어, 일반적인 스타일러스, 펜, 토치, 손가락 또는 젓가락 등을 통한 옵티컬 입력으로 인해 생성된다. 본 발명의 실시예에서, 광 검출기 어레이(10)는 직류(dc) 성분을 추가 처리하기 위한 후속 단(stage)에서 제 2 증폭기 모듈(12)에 전기적으로 연결된 멀티플렉서(미도시)의 아나로그-디지털 변환기(미도시)를 포함한다.
도 1e는 도 1a에 도시된 광 검출기 어레이(10)의 제 3 증폭기 모듈(13)의 확대된 회로를 나타내는 도면이다.
도 1e를 참조하면, 제 3 증폭기 모듈(13)은 제 1 저항(131), 제 2 저항(132), 제 1 캐패시터(133), 제 2 캐패시터(135), 및 연산 증폭기(134)를 포함한다. 제 3 증폭기 모듈(13)은 밴드 패스 필터의 역할을 하고 제 1 증폭기 모듈(11)에 의해 제공된 신호의 교류(ac) 성분을 처리한다. 교류(ac) 성분은, 예를 들어, 주파수와 같은 특정 출력 상세를 갖고 있는 전용 스타일러스의 옵티컬 입력으로 인해 생성된다. 제 3 증폭기 모듈(13)은 전용 스타일러스로부터 변조된 옵티컬 신호를 검출할 수 있으며, 이것은 패널 상으로 인가된 힘을 주파수로 변환한다. 본 발명의 실시예에서, 광 검출기 어레이(10)는 다음 단에서 제 3 증폭기 모듈(13)에 전기적으로 연결된 PLL(phase-locked-loop) 회로(미도시)를 포함하며, 전용 스타일러스의 주파수를 전압 신호로 변환한다.
도 1a를 참조하면, 제 1 검출기(15-1)와 제 2 검출기(15-2) 각각은 다이오드 와 다이오드에 병렬로 연결된 로우 패스 필터를 포함한다. 제 2 검출기(15-2)는 제 3 증폭기 모듈(13)로부터의 신호의 진폭을 검출할 수 있다.
도 2a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 검출기 어레이(20)의 개략도이다.
도 2a를 참조하면, 광 검출기 어레이(20)은 감광성 트랜지스터 어레이(24)를 제외하면 도 1a에서 도시된 광 검출기 어레이(10)와 비슷한다. 감광성 트랜지스터 어레이(24)는 행과 열로 형성된 다수의 감광성 트랜지스터(24-1)와 다수의 스위칭 트랜지스터(24-2)를 포함한다. 대표적인 감광성 트랜지스터(24-1)와 대표적인 스위칭 트랜지스터(24-2)는 다수의 게이트 라인(24-G) 중 하나와 상기 게이트 라인(24-G)에 직교하는 다수의 데이터 라인(24-D) 중 하나의 교차점 부근에 배치되어 있다.
도 2b는 도 2a에 도시된 광 검출기 어레이(20)의 감광성 트랜지스터(24-1)와 스위칭 트랜지스터(24-2)의 확대된 회로를 나타내는 도면이다.
도 2b를 참조하면, 감광성 트랜지스터(24-1)은 제 1 전극(241), 제 2 전극(242), 및 게이트 전극(243)을 포함하는 데, 각각, 감광성 트랜지스터(24-1)의 드레인, 소스, 및 게이트의 역할을 한다. 제 1 전극(241)과 게이트 전극(243)은 단락되어 그 사이에 기생 캐패시턴스(parasitic capacitance)가 축적되는 것을 방지한다. 스위칭 트랜지스터(24-2)는 제 1 전극(242), 제 2 전극(244), 및 게이트 전극(245)를 포함하는 데, 각각, 스위칭 트랜지스터(24-2)의 드레인, 소스, 및 게이트의 역할을 한다. 게이트 전극(245)은 게이트 라인(24-G)에 연결되어 있고, 제 2 전극(244)은 데이터 라인(24-D)에 연결되어 있다.
예를 들어, 스타일러스, 일반적인 펜, 토치, 손가락 끝 또는 사물의 그림자 로부터 제공되는 입력 옵티컬 신호가 없을 경우에는, 상기 게이트 라인(24-G)이 선택된다면, 상기 감광성 트랜지스터(24-1)에 의해 백그라운드 빛만이 검출 되는데, 이는 스위칭 트랜지스터(24-2)와 감광성 트랜지스터(24-1)을 작동시킨다. 백그라운드 빛은 광 전류 IB로 변환된다. 입력 옵티컬 신호가 있는 경우, 게이트 라인(24-G)가 선택된다면 감광성 트랜지스터(24-1)은 전류 I를 발생시킨다. 전류 I는 상기 입력 옵티컬 신호에 의한 영상 전류 IM와 백그라운드 빛에 의한 광 전류 IB를 포함한다. 상기 전류 I는 상기 제 1 증폭기 모듈(11)로 공급된다.
도 2c는 도 2a를 참조하여 설명한 본 발명의 실시예에 따른 광 검출기 어레이(24)를 포함하는 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(TFT LCD)(21)의 횡단면 개략도이다.
도 2c를 참조하면, 패널(21)은 편광판 한 쌍(201, 202), 유리 기판 한 쌍(203, 204), 배향막 한 쌍(205, 206), 컬러 필터 막(207), 공통 전극(208), 액정 셀(209), 백라이트 유닛(210), 및 TFT(thin film transistor)층(211)을 포함한다. 광 검출기 어레이(24)는 TFT층(211)에 형성된다. 본 발명의 실시예에서, 도 2b에 도시된 게이트 라인(24-G)은 TFT층(211) 내 스위칭 트랜지스터를 위한 게이트 라인의 일부로서 역할을 한다.
도 3a와 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 광 검출기 장치(30)의 횡단면도와 평면도를 각각 나타내는 도면이다.
도 3a를 참조하면, 광 검출기 장치(30)는 기판(31), 기판(31) 위에 있는 게이트 전극 "G", 게이트 전극 G 위에 있는 절연층(32), 절연층(32) 위에 있는 반도 체층(33), 및 반도체층(33) 위에 있는 제 1 소스 전극 "S1", 드레인 전극 "D", 및 제 2 소스 전극 "S2"를 포함한다. 기생 캐패시턴스(parasitic capacitance)의 축적을 방지하기 위해, 드레인 전극 D와 게이트 전극 G는 도 1a에 도시한 바와 같이 서로 연결된다. 본 실시예에서, 게이트 전극 G는 제 1 소스 전극 S1와 제 2 소스 전극 S2에 정렬된다. 다른 실시예에서, 게이트 전극 G는 제 1 소스 전극 S1의 일부분 또는 전체를 넘어 가로지른다. 비슷하게, 게이트 전극 G는 제 2 소스 전극 S2의 일부분 또는 전체를 넘어 가로지를 수 있다.
도 3b를 참조하면, 광 검출기 장치(30)는 5 개 단위 구역에서 2 개의 채널 너비 W 및 너비 대 길이 비율 채널의 2 개층, 다시 말해서, 2(W/L)을 포함하고, 여기에서 L은 채널 길이이며, 이는 각각 소스 또는 드레인 구역과 실질적으로 동일하다.
도 3c는 종래의 광 검출기 장치(31)의 평면도를 나타내는 도면이다.
동일한 너비 대 길이 비율 채널의 2 개층을 얻기 위해서, 소스, 드레인, 및 게이트 전극인 S', D', 및 G' 각각의 제 1 세트에 의해 정의된 제 1 채널 너비와 소스, 드레인, 및 게이트 전극인 S'', D'', 및 G'' 각각의 제 2 세트에 의해 정의된 제 2 채널 너비를 포함하는 총 6 개 단위 구역이 종래의 광 검출기 장치(31)에서 요구된다. 비교 시, 도 3a 및 도 3b에 도시된 광 검출기 장치(30)가 종래의 광 검출기 장치(31)보다 더욱 효율적이다.
도 4a와 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 광 검출기 장치(40)의 횡단면도와 평면도를 각각 나타내는 도면이다.
도 4a를 참조하면, 광 검출기 장치(40)는 기판(41), 기판(41) 위에 있는 제 1 게이트 전극 "G1", 및 제 2 게이트 전극 "G2", 게이트 전극 G1과 G2 위에 있는 절연층(42), 절연층(42) 위에 있는 반도체층(43), 및 상기 반도체층(43) 위에 있는 제 1 소스 전극 "S1", 제 1 드레인 전극 "D1", 제 2 드레인 전극 "D2", 및 제 2 소스 전극 "S2"을 포함한다. 제 1 게이트 전극 G1과 제 2 게이트 전극 G2은 각각 감광성 트랜지스터와 스위칭 트랜지스터의 게이트이다. 기생 캐패시턴스(parasitic capacitance)의 축적을 방지하기 위해, 제 1 드레인 전극 D1과 제 1 게이트 전극 G1은 도 2a에 도시한 바와 같이 서로 연결된다. 제 1 게이트 전극 G1은 제 1 소스 전극 S1 또는 제 2 드레인 전극 D2 또는 둘 모두에 겹쳐질 수 있다. 제 2 게이트 전극은 제 2 소스 전극 S2과 제 2 드레인 전극 D2와 정렬 된다. 본 발명의 다른 실시예로서, 제 2 게이트 전극 G2은 제 2 소스 전극 S2의 일부분 또는 전체를 넘어 가로 지른다. 유사하게, 제 2 게이트 전극 G2은 제 2 드레인 전극 D2의 일부분 또는 전체를 넘어 가로지른다.
도 4b를 참조하면, 광 검출기 장치(40)는, 7 개 단위 구역에서, 2 개의 채널 너비 "W"와 너비 대 길이 비율 채널의 2 개층, 다시 말해서, 2(W/L)을 포함한다.
도 4c는 종래의 다른 광 검출기 장치(41)의 평면도이다.
동일한 너비 대 길이 비율 채널의 2 개층을 얻기 위해서, 소스, 드레인, 및 게이트 전극인 S', D', 및 G' 각각의 제 1 세트에 의해 정의된 제 1 채널 너비와 소스, 드레인, 및 게이트 전극인 S'', D'', 및 G'' 각각의 제 2 세트에 의해 정의된 제 2 채널 너비를 포함하는 총 8 개 단위 구역이 종래의 광 검출기 장치(41)에서 요구된다. 제 3 트랜지스터는 S''', D''', 및 G'''을 포함하며 스위칭 트랜지스터의 역할을 한다. 비교 시, 도 4a 또는 4b에 도시된 광 검출기 장치(40)가 종래의 광 검출기 장치(41)보다 더욱 효율적이다.
본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 예시적인 것이며 제한 받지 않는 것으로 이해되지만, 후술된 청구항에서 정의된 본 발명의 범위 내에서 변경될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예를 설명에 있어서, 상세한 처리 단계의 특별한 순서로서 본 발명의 방법 및 처리를 제시한다. 그러나 그 방법 및 처리는 여기에 개시된 처리 단계의 특별한 순서의 범위에 한정되지 않는다. 본 발명이 속하는 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이해할 수 있도록, 단계의 다른 순서들도 가능하다. 그러므로, 상세한 단계들의 특별한 순서는 청구항에 대한 한정으로 파악되지 않는다. 그리고, 본 발명의 방법 및 처리에 관한 청구항은 기재된 순서에서 단계의 성능에 제한되지 않으며, 본 발명의 본 발명의 정신과 범주 내에서 다양하게 구현되는 순서들을 이해할 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 광 검출기 장치에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
본 발명에 따르면, 기생 캐패시턴스(parasitic capacitance)의 축적을 방지하는 광 검출기가 제공된다.

Claims (25)

  1. 박막 트랜지스터 액정 디스플레이의 TFT층에 형성되고, 영상 성분과 백그라운드 성분을 포함하는 옵티컬 신호를 검출할 수 있고 상기 옵티컬 신호를 상기 영상 성분에 대응하는 영상 전류와 상기 백그라운드 성분에 대응하는 백그라운드 전류를 포함하는 전류로 변환할 수 있는 감광성 트랜지스터;
    상기 백그라운드 전류를 상쇄할 수 있고 상기 영상 전류를 증폭할 수 있는, 상기 감광성 트랜지스터에 전기적으로 연결된 제 1 증폭기 모듈; 및
    상기 영상 전류의 직류(dc) 부분을 검출할 수 있는, 상기 제 1 증폭기 모듈에 전기적으로 연결된 제 2 증폭기 모듈을 포함하는 광 검출기 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 영상 전류의 교류(ac) 부분을 검출할 수 있는, 상기 제 1 증폭기 모듈에 전기적으로 연결된 제 3 증폭기 모듈을 더 포함하는 광 검출기 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 증폭기 모듈은,
    상기 제 1 증폭기 모듈의 이득을 조절하도록 저항이 조절 가능한 저항을 포함하는 광 검출기 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 증폭기 모듈은,
    상기 백그라운드 성분의 강도에 따라 저항이 조절 가능한 저항을 포함하는 광 검출기 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 증폭기 모듈은,
    안정적인 레벨에서 상기 제 1 증폭기 모듈의 출력 신호를 유지하도록 저항이 조절 가능한 저항을 포함하는 광 검출기 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 옵티컬 신호는,
    빛을 방출하는 광원, 힘을 가하는 압력원 및 물체의 그림자 중 하나에 의해 발생되는 광 검출기 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 증폭기 모듈은,
    로우 패스 필터 회로를 포함하는 광 검출기 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 옵티컬 신호의 주파수를 검출할 수 있는 제 3 증폭기 모듈을 더 포함하 는 광 검출기 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 3 증폭기 모듈은 밴드 패스 필터 회로를 포함하는 광 검출기 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 감광성 트랜지스터를 구동할 수 있는 스위칭 트랜지스터를 더 포함하는 광 검출기 장치.
  11. 서로 병렬로 연장된 다수의 게이트 라인;
    서로 병렬로 연장되고 상기 다수의 게이트 라인에 직교하는 다수의 데이터 라인; 및
    박막 트랜지스터 액정 디스플레이의 TFT층에 형성되고, 상기 다수의 게이트 라인 중 하나와 상기 다수의 데이터 라인 중 하나와 가까이 배치된 옵티컬 검출기의 어레이를 포함하며, 상기 옵티컬 검출기는,
    상기 다수의 게이트 라인 중 어느 하나와 연결된 게이트 전극을 포함하는 스위칭 트랜지스터;
    상기 스위칭 트랜지스터에 연결되고, 영상 성분과 백그라운드 성분을 포함하는 옵티컬 신호를 검출할 수 있고 상기 옵티컬 신호를 상기 영상 성분에 대응하는 영상 전류와 상기 백그라운드 성분에 대응하는 백그라운드 전류를 포함하는 전류로 변환할 수 있는 감광성 트랜지스터;
    상기 백그라운드 전류를 상쇄할 수 있고 상기 영상 전류를 증폭할 수 있는, 상기 스위칭 트랜지스터에 전기적으로 연결된 제 1 증폭기 모듈; 및
    상기 영상 전류의 직류(dc) 성분을 검출할 수 있는, 상기 제 1 증폭기 모듈에 전기적으로 연결된 제 2 증폭기 모듈을 포함하는 광 검출기 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 영상전류의 교류 부분을 검출할 수 있는, 상기 제 1 증폭기 모듈에 전기적으로 연결된 제 3 증폭기 모듈을 더 포함하는 광 검출기 장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 증폭기 모듈은,
    상기 제 1 증폭기 모듈의 이득을 조절하도록 저항이 조절 가능한 저항을 포함하는 광 검출기 장치.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 증폭기 모듈은,
    상기 백그라운드 성분의 강도에 따라 저항이 조절 가능한 저항을 포함하는 광 검출기 장치.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 증폭기 모듈은,
    안정적인 레벨에서 상기 제 1 증폭기 모듈의 출력 신호를 유지하도록 저항이 조절 가능한 저항을 포함하는 광 검출기 장치.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 옵티컬 신호는,
    빛을 방출하는 광원, 힘을 가하는 압력원 및 물체의 그림자 중 하나에 의해 발생되는 광 검출기 장치.
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 2 증폭기 모듈은,
    로우 패스 필터 회로를 포함하는 광 검출기 장치.
  18. 제 11 항에 있어서,
    상기 옵티컬 신호의 주파수를 검출할 수 있는 제 3 증폭기 모듈을 더 포함하는 광 검출기 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 3 증폭기 모듈은 밴드 패스 필터 회로를 포함하는 광 검출기 장치.
  20. 제 11 항에 있어서,
    상기 감광성 트랜지스터는 제1 전극, 제2 전극 및 상기 제1 전극과 단락된 게이트 전극을 포함하는 광 검출기 장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 스위칭 트랜지스터는 제3 전극, 제4 전극을 더 포함하고,
    상기 제3 전극은 상기 감광성 트랜지스터의 제2 전극과 연결되고, 상기 제4 전극은 상기 다수의 데이터 라인 중 어느 하나와 연결되는 광 검출기 장치.
  22. 서로 병렬로 연장된 다수의 게이트 라인;
    서로 병렬로 연장되고 상기 다수의 게이트 라인에 직교하는 다수의 데이터 라인;
    박막 트랜지스터 액정 디스플레이의 TFT층에 형성되고 다수의 감광성 트랜지스터를 포함하는 감광성 트랜지스터 어레이로서, 상기 각 감광성 트랜지스터는 상기 다수의 게이트 라인 중 하나와 상기 다수의 데이터 라인 중 하나와 가까이 배치되고, 상기 다수의 게이트 라인 중 하나가 선택되면 영상 성분과 백그라운드 성분을 포함하는 옵티컬 신호를 검출할 수 있고, 상기 옵티컬 신호를 상기 영상 성분에 대응하는 영상 전류와 상기 백그라운드 성분에 대응하는 백그라운드 전류를 포함하는 전류로 변환할 수 있는 감광성 트랜지스터 어레이; 및
    다수의 제1 증폭기 모듈을 포함하는 제1 증폭기 모듈 어레이로서, 상기 각 제1 증폭기 모듈은 상기 다수의 데이터 라인 중 어느 하나를 통해 상기 다수의 감광성 트랜지스터 중 어느 하나와 전기적으로 연결되고, 상기 백그라운드 전류를 상쇄할 수 있고 상기 영상 전류를 증폭할 수 있는 제 1 증폭기 모듈 어레이를 포함하는 광 검출기 장치.
  23. 제 22 항에 있어서,
    다수의 제2 증폭기 모듈을 포함하는 제2 증폭기 모듈 어레이로서, 상기 각 제2 증폭기 모듈은 상기 다수의 제1 증폭기 모듈 중 어느 하나와 전기적으로 연결되고, 상기 영상 전류의 직류(dc) 성분을 검출할 수 있는 제2 증폭기 모듈 어레이를 더 포함하는 광 검출기 장치.
  24. 제 22 항에 있어서,
    다수의 제3 증폭기 모듈을 포함하는 제3 증폭기 모듈 어레이로서, 상기 각 제3 증폭기 모듈은 상기 다수의 제1 증폭기 모듈 중 어느 하나와 전기적으로 연결되고, 상기 영상전류의 교류 부분을 검출할 수 있는 제3 증폭기 모듈 어레이를 더 포함하는 광 검출기 장치.
  25. 제 22 항에 있어서,
    상기 각 감광성 트랜지스터는 제1 전극, 제2 전극 및 게이트 전극을 포함하고,
    상기 제1 전극과 상기 게이트 전극은 상기 다수의 게이트 라인 중 어느 하나와 연결되고, 상기 제2 전극은 상기 다수의 데이터 라인 중 어느 하나와 연결되는 광 검출기 장치.
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