KR101054343B1 - 표시 장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 표시 장치 및 그 구동 방법에 관한 것으로, 이 표시 장치는 표시판, 표시판에 광을 조사하는 백라이트, 외부 광 및 백라이트 광을 받아 제1 감지 신호를 생성하는 제1 광센서, 외부 광으로부터 차단되어 있으며 백라이트 광을 받아 제2 감지 신호를 생성하는 제2 광센서, 외부 광 및 백라이트 광을 받아 사용자의 접촉에 따른 제3 감지 신호를 생성하는 제3 광센서, 제1 내지 제3 감지 신호를 각각 받아 소정 신호 처리를 하는 신호 판독부, 그리고 처리된 제1 및 제2 감지 신호에 기초하여 제3 감지 신호를 조절하는 신호 제어부를 포함한다. 본 발명에 의하면, 제1 및 제2 광센서의 감지 신호를 이용하여 제3 광센서의 감지 신호를 조절함으로써 외부 환경이 변하더라도 사용자의 접촉에 따른 접촉 정보를 정확하게 판단할 수 있는 제3 광센서의 감지 신호를 얻을 수 있다.

표시 장치, 기준 광센서, 표시부 광센서, 감지 소자, 신호 제어부, 신호 판독부, 백라이트

Description

표시 장치 및 그 구동 방법 {DISPLAY DEVICE AND DRIVING METHOD THEREOF}

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이다.

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.

도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도의 한 예이다.

도 4 및 도 5는 각각 도 3의 액정 표시 장치를 IV-IV' 선 및 V-V' 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 기준 광센서를 도시한 개략도이다.

도 7은 도 6a 및 도 6b에 도시되어 있는 기준 광센서가 액정 표시판 조립체에 실장되는 위치를 도시한 개략도이다.

도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 신호 판독부 및 신호 제어부를 도시한 블록도이다.

도 9는 도 6a 및 도 6b에 도시되어 있는 기준 광센서의 감지 신호를 도시한 도면이다.

도 10은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 감지 상태를 판단하는 흐름도의 한 예이다.

도 11은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 감지 상태를 판단하는 흐름도의 다른 예이다.

도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 감지 모드에 따른 표시부 광센서의 감지 신호를 도시한 파형도이다.

도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 표시부 광센서의 감지 신호를 조절하는 흐름도의 한 예이다.

본 발명은 표시 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.

일반적인 액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD)는 화소 전극 및 공통 전극이 구비된 두 표시판과 그 사이에 들어 있는 유전율 이방성(dielectric anisotropy)을 갖는 액정층을 포함한다. 화소 전극은 행렬의 형태로 배열되어 있고 박막 트랜지스터(TFT) 등 스위칭 소자에 연결되어 한 행씩 차례로 데이터 전압을 인가 받는다. 공통 전극은 표시판의 전면에 걸쳐 형성되어 있으며 공통 전압을 인가 받는다. 화소 전극과 공통 전극 및 그 사이의 액정층은 회로적으로 볼 때 액정 축전기를 이루며, 액정 축전기는 이에 연결된 스위칭 소자와 함께 화소를 이루는 기본 단위가 된다.

이러한 액정 표시 장치에서는 두 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전계를 생성하고, 이 전계의 세기를 조절하여 액정층을 통과하는 빛의 투과율을 조절함으 로써 원하는 화상을 얻는다. 이때, 액정층에 한 방향의 전계가 오랫동안 인가됨으로써 발생하는 열화 현상을 방지하기 위하여 프레임별로, 행별로, 또는 화소별로 공통 전압에 대한 데이터 전압의 극성을 반전시킨다.

최근 이러한 액정 표시 장치에 광센서를 구비한 제품이 개발되어 왔다. 광센서는 사용자의 손 또는 터치 펜(touch pen) 등이 액정 표시 장치의 화면에 접촉하면 이에 따른 광의 변화를 감지하여 액정 표시 장치에 제공한다. 액정 표시 장치는 이로부터 접촉 여부 및 접촉 위치 등의 접촉 정보를 판단하여 외부 장치로 전송하며, 외부 장치는 접촉 정보에 기초한 영상 신호를 액정 표시 장치에 전송한다. 광센서는 액정 표시 장치에 별도의 터치 패널을 부착하여 형성할 수도 있으나 이러한 액정 표시 장치는 두께 및 무게가 증가되며, 정밀한 문자나 그림을 표현하기 어렵다.

따라서 박막 트랜지스터로 이루어진 광센서를 액정 표시 장치에서 영상을 표시하는 화소(pixel) 내부에 형성하는 기술이 개발되어 왔다. 그런데 이러한 광센서는 외부 환경, 즉 외부 광의 세기, 백라이트의 휘도, 온도 등에 따라 그 출력 특성이 변하므로 사용자의 접촉에 따른 광 감지에 많은 오차를 낼 수 있다. 이에 따라 액정 표시 장치는 사용자가 화면에 접촉하여도 접촉하지 않은 것으로 판단할 수 있으며, 접촉하지 않아도 접촉한 것으로 판단할 수 있다.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 외부 환경이 변하더라도 사용자의 접촉에 따른 접촉 정보를 정확하게 판단할 수 있도록 안정적인 광센서의 출 력 신호를 생성할 수 있는 표시 장치 및 그 구동 방법을 제공하는 것이다.

이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치는, 표시판, 상기 표시판에 광을 조사하는 백라이트, 외부 광 및 상기 백라이트 광을 받아 제1 감지 신호를 생성하는 제1 광센서, 상기 외부 광으로부터 차단되어 있으며 상기 백라이트 광을 받아 제2 감지 신호를 생성하는 제2 광센서, 상기 제1 및 제2 광센서로부터 상기 제1 및 제2 감지 신호를 받아 소정 신호 처리를 하는 신호 판독부, 그리고 상기 신호 판독부로부터의 상기 처리된 제1 및 제2 감지 신호에 기초하여 상기 외부 광의 세기에 따른 감지 상태를 판단하며, 상기 감지 상태에 따라 소정 제어 동작을 수행하는 신호 제어부를 포함한다.

상기 신호 제어부는 상기 처리된 제1 및 제2 감지 신호에 기초하여 적어도 하나의 상태 판단 신호를 생성하고, 상기 적어도 하나의 상태 판단 신호에 기초하여 상기 감지 상태를 판단하며, 상기 적어도 하나의 상태 판단 신호는 상기 처리된 제1 감지 신호와 상기 처리된 제2 감지 신호의 차인 제1 판단 신호를 포함할 수 있다.

상기 신호 제어부는 상기 신호 판독부의 이득을 조절하여 상기 제1 감지 신호의 크기를 조절할 수 있다.

상기 신호 제어부는 상기 감지 상태에 따라 상기 백라이트의 휘도를 조절할 수 있다.

상기 제1 광센서는 감지 소자를 포함하고, 상기 신호 제어부는 상기 감지 소 자의 제어 전압을 조절하여 상기 제1 광센서의 감도를 조절할 수 있다.

상기 신호 판독부는 상기 제1 및 제2 감지 신호를 증폭하고 상기 증폭된 제1 및 제2 감지 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다.

상기 적어도 하나의 상태 판단 신호는 상기 신호 판독부의 입력 허용 최대 신호와 상기 처리된 제1 감지 신호의 차인 제2 판단 신호와 상기 신호 판독부의 입력 허용 최소 신호와 상기 처리된 제2 감지 신호의 차인 제3 판단 신호를 더 포함할 수 있다.

상기 감지 상태는 제1 및 제2 상태를 포함하고, 상기 신호 제어부는, 상기 감지 상태의 초기 상태인 상기 제1 상태에서, 상기 제1 판단 신호가 제1 설정값보다 크고 상기 제2 판단 신호가 제2 설정값보다 작으면 상기 감지 상태를 상기 제1 상태에서 상기 제2 상태로 변경하고, 상기 제1 판단 신호가 상기 제1 설정값 이하이거나 상기 제2 판단 신호가 상기 제2 설정값 이상이면 상기 제1 상태를 유지하며, 상기 제2 상태에서, 상기 제1 판단 신호가 제3 설정값보다 작고 상기 제3 판단 신호가 제4 설정값보다 작으면 상기 감지 상태를 상기 제2 상태에서 상기 제1 상태로 변경하고, 상기 제1 판단 신호가 상기 제3 설정값 이상이거나 상기 제3 판단 신호가 상기 제4 설정값 이상이면 상기 제2 상태를 유지할 수 있다.

상기 감지 상태는 제1 내지 제3 상태를 포함하고, 상기 신호 제어부는, 상기 감지 상태의 초기 상태인 상기 제1 상태에서, 상기 제1 판단 신호가 제1 설정값 이상이고 상기 제2 판단 신호가 제2 설정값 이상이면 상기 감지 상태를 상기 제1 상태에서 상기 제2 상태로 변경하고, 상기 제1 판단 신호가 상기 제1 설정값 이상이 고 상기 제2 판단 신호가 상기 제2 설정값보다 작으면 상기 감지 상태를 상기 제1 상태에서 상기 제3 상태로 변경하며, 상기 제1 판단 신호가 상기 제1 설정값보다 작으면 상기 제1 상태를 유지하고, 상기 제2 상태에서, 상기 제1 판단 신호가 제3 설정값보다 작으면 상기 감지 상태를 상기 제2 상태에서 상기 제1 상태로 변경하고, 상기 제1 판단 신호가 상기 제3 설정값 이상이고 상기 제2 판단 신호가 제4 설정값 이상이면 상기 감지 상태를 상기 제2 상태에서 상기 제1 상태로 변경하며, 상기 제1 판단 신호가 상기 제3 설정값 이상이고 상기 제2 판단 신호가 상기 제4 설정값보다 작으면 상기 감지 상태를 상기 제2 상태에서 상기 제3 상태로 변경하며, 상기 제3 상태에서, 상기 제1 판단 신호가 제5 설정값보다 작으면 상기 감지 상태를 상기 제3 상태에서 상기 제1 상태로 변경하고, 상기 제1 판단 신호가 상기 제5 설정값 이상이면 상기 제3 상태를 유지할 수 있다.

상기 제1 및 제2 광센서는 비정질 규소 또는 다결정 규소 박막 트랜지스터로 이루어진 감지 소자를 포함할 수 있다.

상기 제1 광센서는 상기 표시판 중의 표시 영역 안에 위치하며, 상기 제2 광센서는 상기 표시 영역 밖에 위치할 수 있다.

상기 외부 광 및 상기 백라이트 광으로부터 차단되어 있으며 제3 감지 신호를 생성하는 온도 센서를 더 포함하며, 상기 제3 감지 신호에 더 기초하여 상기 소정 제어 동작을 수행할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른, 광을 조사하는 백라이트를 포함하는 표시 장치의 구동 방법은, 외부 광 및 상기 백라이트 광을 받아 제1 감지 신호를 생성하는 단계, 상기 외부 광을 차단하고 상기 백라이트 광을 받아 제2 감지 신호를 생성하는 단계, 상기 제1 및 제2 감지 신호에 기초하여 적어도 하나의 상태 판단 신호를 생성하는 단계, 그리고 상기 적어도 하나의 상태 판단 신호에 기초하여 상기 외부 광의 세기에 의존하는 감지 상태를 판단하는 단계를 포함하며, 상기 적어도 하나의 상태 판단 신호는 상기 제1 감지 신호와 상기 제2 감지 신호의 차 신호이다.

상기 감지 상태에 따라 상기 제1 감지 신호의 크기를 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 감지 상태에 따라 상기 백라이트의 휘도를 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치는, 표시판, 상기 표시판에 광을 조사하는 백라이트, 외부 광 및 상기 백라이트 광을 받아 제1 감지 신호를 생성하는 제1 광센서, 상기 외부 광으로부터 차단되어 있으며 상기 백라이트 광을 받아 제2 감지 신호를 생성하는 제2 광센서, 상기 외부 광 및 상기 백라이트 광을 받아 사용자의 접촉에 따른 제3 감지 신호를 생성하는 제3 광센서, 상기 제1 내지 제3 광센서로부터 상기 제1 내지 제3 감지 신호를 각각 받아 소정 신호 처리를 하는 신호 판독부, 그리고 상기 신호 판독부로부터의 상기 처리된 제1 및 제2 감지 신호에 기초하여 상기 제3 광센서의 상기 제3 감지 신호를 조절하는 신호 제어부를 포함한다.

상기 신호 제어부는 상기 처리된 제1 및 제2 감지 신호의 차이가 제1 설정값과 제2 설정값 사이에 들어오도록 상기 제3 감지 신호를 조절할 수 있다.

상기 신호 제어부는 상기 제3 광센서에 입력되는 제어 전압을 조절하여 상기 제3 감지 신호를 조절할 수 있다.

상기 신호 제어부는 상기 신호 판독부의 이득을 조절하여 상기 제3 감지 신호를 조절할 수 있다.

상기 신호 제어부는 상기 백라이트의 휘도를 조절하여 상기 제3 감지 신호를 조절할 수 있다.

상기 신호 제어부는 상기 처리된 제1 감지 신호가 제3 설정값과 제4 설정값 사이에 들어오도록 상기 제3 광센서에 입력되는 제어 전압을 조절할 수 있다.

상기 처리된 제1 감지 신호가 상기 제3 설정값 이하이면 상기 제어 전압에 전압 변동치를 더하고, 상기 처리된 제1 감지 신호가 상기 제4 설정값 이상이면 상기 제어 전압에서 상기 전압 변동치를 감할 수 있다.

상기 차이가 상기 제1 설정값 이하이면 상기 신호 판독부의 이득에 이득 변동치를 더하고, 상기 차이가 상기 제2 설정값 이상이면 상기 이득에 상기 이득 변동치를 감할 수 있다.

상기 이득이 이득 상한치이고 상기 차이가 상기 제1 설정값 이하이면 상기 백라이트 휘도를 소정 변동 단위로 높일 수 있다.

상기 백라이트 휘도가 변동 상한치이면 상기 이득을 이득 중앙치로 변경하고 상기 백라이트 휘도를 변동 하한치로 변경할 수 있다.

상기 제1 및 제2 광센서는 복수의 제1 및 제2 감지 소자를 각각 포함하며, 상기 처리된 제1 및 제2 감지 신호는 각각 상기 제1 및 제2 감지 소자의 출력 신호 의 평균값일 수 있다.

상기 제1 및 제3 광센서는 상기 표시판 중 표시 영역 안에 위치하며, 상기 제2 광센서는 상기 표시 영역 밖에 위치할 수 있다.

상기 외부 광으로부터 상기 제2 광센서를 차단하는 차광 부재를 더 포함할 수 있다.

상기 차광 부재는 상기 표시판의 빛샘을 방지하는 블랙 매트릭스일 수 있다.

상기 차광 부재는 상기 외부 광을 반사하는 반사판일 수 있다.

상기 신호 판독부 및 상기 신호 제어부는 단일 칩에 실장되어 있을 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 광을 조사하는 백라이트를 포함하는 표시 장치의 구동 방법은, 외부 광 및 상기 백라이트 광을 받아 제1 감지 신호를 생성하는 단계, 상기 외부 광을 차단하고 상기 백라이트 광을 받아 제2 감지 신호를 생성하는 단계, 상기 외부 광 및 상기 백라이트 광을 받고 사용자의 접촉에 따른 제3 감지 신호를 생성하는 단계, 그리고 상기 제1 및 제2 감지 신호에 기초하여 상기 제3 감지 신호를 조절하는 단계를 포함한다.

상기 조절 단계는 상기 제1 및 제2 감지 신호의 차이가 제1 설정값과 제2 설정값 사이에 들어오도록 상기 제3 감지 신호를 조절하는 단계를 포함할 수 있다.

첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나 타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.

이제 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치 및 그 구동 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 액정 표시판 조립체(liquid crystal panel assembly)(300) 및 이에 연결된 영상 주사부(400), 데이터 구동부(500), 감지 주사부(700), 신호 판독부(800), 액정 표시판 조립체(300)에 광을 조사하는 백라이트(900), 이들에 필요한 전압을 공급하는 구동 전압 생성부(950), 그리고 이들을 제어하는 신호 제어부(600)를 포함한다.

액정 표시판 조립체(300)는 등가 회로로 볼 때 복수의 신호선(G₁-G_n, D₁-D _m, S₁-S_N, P₁-P_M, P_SG, P_SD)과 이에 연결되어 있으며 대략 행렬의 형태로 배열된 복수의 화소(pixel)를 포함한다.

신호선(G₁-G_n, D₁-D_m)은 영상 주사 신호를 전달하는 복수의 영상 주사선(G₁-G_n)과 영상 데이터 신호를 전달하는 데이터선(D₁-D_m)을 포함한다. 영상 주사선(G₁- G_n)은 대략 행 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하고 데이터선(D₁-D_m)은 대략 열 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하다.

신호선(S₁-S_N, P₁-P_M)은 감지 주사 신호를 전달하는 복수의 감지 주사선(S₁-S_N)과 감지 신호를 전달하는 감지 신호선(P₁-P_M)을 포함한다. 감지 주사선(S ₁-S_N)은 대략 행 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하고 감지 신호선(P₁-P_M)은 대략 열 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하다.

신호선(P_SG, P_SD)은 제어 전압(V_SG)을 전달하는 제어 전압선(P_SG )과 입력 전압(V_SD)을 전달하는 입력 전압선(P_SD)을 포함하며, 행 또는 열 방향으로 뻗어 있다.

각 화소는 신호선(G₁-G_n, D₁-D_m)에 연결된 스위칭 소자(Q_S1 )와 이에 연결된 액정 축전기(liquid crystal capacitor)(C_LC) 및 유지 축전기(storage capacitor)(C_ST)를 포함한다. 유지 축전기(C_ST)는 필요에 따라 생략할 수 있다.

박막 트랜지스터 등 스위칭 소자(Q_S1)는 삼단자 소자로서 그 제어 단자 및 입력 단자는 각각 영상 주사선(G₁-G_n) 및 데이터선(D₁-D_m)에 연결되어 있으며, 출력 단자는 액정 축전기(C_LC) 및 유지 축전기(C_ST)에 연결되어 있다.

또한 화소는 광센서를 포함하는데, 이는 신호선(P_SG, P_SD)에 연결된 감지 소자(Q_P), 신호선(S₁-S_N, P₁-P_M)에 연결된 스위칭 소자(Q_S2)와 이들에 연결된 감지 신호 축전기(C_P)를 포함한다. 그러나 모든 화소가 이러한 광센서를 포함할 필요는 없고, 예를 들면, 복수의 화소 중 하나의 화소가 광센서를 포함하거나, 1∼2㎜ 간격으로 놓인 화소마다 광센서를 포함할 수도 있다. 즉, 광센서의 형성 밀도는 필요에 따라 조정될 수 있으며, 이에 따라 감지 주사선(S₁-S_N) 및 감지 신호선(P₁-P _M)의 수효도 조정될 수 있다.

감지 소자(Q_P)는 삼단자 소자로서 그 제어 단자 및 입력 단자는 각각 제어 전압선(P_SG)과 입력 전압선(P_SD)에 연결되어 있으며, 출력 단자는 감지 신호 축전기(C_P) 및 스위칭 소자(Q_S2)에 연결되어 있다. 감지 소자(Q_P)는 그 채널부 반도체에 빛이 조사되면 비정질 규소 또는 다결정 규소로 이루어진 채널부 반도체가 광전류를 형성하고, 입력 전압선(P_SD)에 인가된 입력 전압(V_SD)에 의해 광전류가 감지 신호 축전기(C_P) 및 스위칭 소자(Q_S2) 방향으로 흐른다.

감지 신호 축전기(C_P)는 감지 소자(Q_P)와 제어 전압선(P_SG) 사이에 연결되어 있고, 감지 소자(Q_P)로부터의 광전류에 따른 전하를 축적하여 소정 전압을 유지한다. 감지 신호 축전기(C_P)는 필요에 따라 생략할 수 있다.

스위칭 소자(Q_S2) 역시 삼단자 소자로서 그 제어 단자, 출력 단자 및 입력 단자는 각각 감지 주사선(S₁-S_N), 감지 신호선(P₁-P_M) 및 감지 소자(Q_P)에 연결되어 있다. 스위칭 소자(Q_S2)는 감지 주사선(S₁-S_N)에 스위칭 소자(Q_S2 )를 턴 온시키는 전압이 인가되면 감지 신호 축전기(C_P)에 저장되어 있는 전압 또는 감지 소자(Q_P)로부터의 광전류를 감지 신호(V_P1-V_PM)로서 감지 신호선(P₁-P_M)으로 출력한다.

여기서 스위칭 소자(Q_S1, Q_S2) 및 감지 소자(Q_P)는 비정질 규소(amorphous silicon) 또는 다결정 규소(poly crystalline silicon) 박막 트랜지스터로 이루어질 수 있다.

구동 전압 생성부(950)는 액정 표시 장치에서 필요한 각종 전압, 즉, 스위칭 소자(Q_S1, Q_S2)를 턴 온/오프시키는 게이트 온 전압(V_on)과 게이트 오프 전압(V_off), 입력 전압(V_SD)과 제어 전압(V_SG) 등을 생성한다.

영상 주사부(400)는 액정 표시판 조립체(300)의 영상 주사선(G₁-G_n)에 연결되어 구동 전압 생성부(950)로부터의 게이트 온 전압(V_on)과 게이트 오프 전압(V_off)의 조합으로 이루어진 영상 주사 신호를 영상 주사선(G₁-G_n)에 인가한다.

데이터 구동부(500)는 액정 표시판 조립체(300)의 데이터선(D₁-D_m)에 연결되어 영상 데이터 신호에 대응하는 데이터 전압을 화소에 인가한다.

감지 주사부(700)는 액정 표시판 조립체(300)의 감지 주사선(S₁-S_N)에 연결되어 구동 전압 생성부(950)로부터의 게이트 온 전압(V_on)과 게이트 오프 전압(V_off) 의 조합으로 이루어진 감지 주사 신호를 감지 주사선(S₁-S_N)에 인가한다.

신호 판독부(800)는 액정 표시판 조립체(300)의 감지 신호선(P₁-P_M)에 연결되어 감지 신호선(P₁-P_M)을 통하여 출력되는 감지 신호(V_P1-P_PM)를 입력받아 소정의 신호 처리를 행한다.

백라이트(900)는 액정 표시판 조립체(300)의 후면에 위치하여 액정 표시판 조립체(300)에 광을 조사하며, 통상 복수 개의 램프를 포함한다.

신호 제어부(600)는 영상 주사부(400), 데이터 구동부(500), 감지 주사부(700), 신호 판독부(800), 백라이트(900), 구동 전압 생성부(950) 등의 동작을 제어한다.

영상 주사부(400), 데이터 구동부(500), 감지 주사부(700) 또는 신호 판독부(800)는 복수의 구동 집적 회로 칩의 형태로 액정 표시판 조립체(300) 위에 직접 장착되거나, 가요성 인쇄 회로막(flexible printed circuit film)(도시하지 않음) 위에 장작되어 TCP(tape carrier package)의 형태로 액정 표시판 조립체(300)에 부착될 수도 있다. 이와는 달리, 영상 주사부(400), 데이터 구동부(500), 감지 주사부(700) 또는 신호 판독부(800)가 액정 표시판 조립체(300)에 집적될 수도 있다.

또는 영상 주사부(400), 데이터 구동부(500), 감지 주사부(700), 신호 판독부(800) 및 신호 제어부(600)는 원칩(one-chip)이라고도 하는 단일 칩(도시하지 않음)으로 이루어질 수 있다. 액정 표시 장치를 구동하는 처리 유닛들(400, 500, 600, 700, 800)을 단일 칩 안에 집적함으로써 실장 면적을 줄일 수 있으며, 소비 전력도 저감할 수 있다. 물론 필요에 따라, 각 처리 유닛 또는 각 처리 유닛에서 사용되는 회로 소자를 단일 칩 외부에 둘 수도 있다.

그러면 이러한 액정 표시 장치의 표시 동작 및 광 감지 동작에 대하여 좀더 상세하게 설명한다.

신호 제어부(600)는 외부의 그래픽 제어기(도시하지 않음)로부터 입력 영상 신호(R, G, B) 및 이의 표시를 제어하는 입력 제어 신호, 예를 들면 수직 동기 신호(V_sync)와 수평 동기 신호(H_sync), 메인 클록(MCLK), 데이터 인에이블 신호(DE) 등을 제공받는다. 신호 제어부(600)는 입력 영상 신호(R, G, B)와 입력 제어 신호를 기초로 영상 신호(R, G, B)를 액정 표시판 조립체(300)의 동작 조건에 맞게 적절히 처리하고 영상 주사 제어 신호(CONT1) 및 데이터 제어 신호(CONT2) 등을 생성한 후, 영상 주사 제어 신호(CONT1)를 영상 주사부(400)로 내보내고 데이터 제어 신호(CONT2)와 처리한 영상 신호(DAT)는 데이터 구동부(500)로 내보낸다. 또한 신호 제어부(600)는 입력 제어 신호를 기초로 감지 주사 제어 신호(CONT3)를 생성하여 감지 주사부(700)에 내보낸다.

영상 주사 제어 신호(CONT1)는 게이트 온 전압(V_on)의 주사 시작을 지시하는 주사 시작 신호(STV)와 게이트 온 전압(V_on)의 출력을 제어하는 적어도 하나의 클록 신호 등을 포함한다.

데이터 제어 신호(CONT2)는 한 화소행의 데이터 전송을 알리는 수평 동기 시작 신호(STH)와 데이터선(D₁-D_m)에 해당 데이터 전압을 인가하라는 로드 신호 (LOAD), 공통 전압(V_com)에 대한 데이터 전압의 극성(이하 "공통 전압에 대한 데이터 전압의 극성"을 줄여 "데이터 전압의 극성"이라 함)을 반전시키는 반전 신호(RVS) 및 데이터 클록 신호(HCLK) 등을 포함한다.

데이터 구동부(500)는 신호 제어부(600)로부터의 데이터 제어 신호(CONT2)에 따라 한 행의 화소에 대한 영상 데이터(DAT)를 입력받아 해당 데이터 전압으로 변환한 후 이를 해당 데이터선(D₁-D_m)에 인가한다.

영상 주사부(400)는 신호 제어부(600)로부터의 영상 주사 제어 신호(CONT1)에 따라 게이트 온 전압(V_on)을 영상 주사선(G₁-G_n)에 인가하여 이 영상 주사선(G₁-G_n)에 연결된 스위칭 소자(Q_S1)를 턴온시키며, 이에 따라 데이터선(D₁-D _m)에 인가된 데이터 전압이 턴온된 스위칭 소자(Q_S1)를 통하여 해당 화소에 인가된다.

화소에 인가된 데이터 전압과 공통 전압(V_com)의 차이는 액정 축전기(C_LC)의 충전 전압, 즉 화소 전압으로서 나타난다. 화소 전압의 크기에 따라 화소를 통과하는 빛의 투과율이 변하게 되어 원하는 영상을 표시할 수 있다.

1 수평 주기(또는 "1H")[수평 동기 신호(H_sync), 데이터 인에이블 신호(DE)의 한 주기]가 지나면 데이터 구동부(500)와 영상 주사부(400)는 다음 행의 화소에 대하여 동일한 동작을 반복한다. 이러한 방식으로, 한 프레임(frame) 동안 모든 영상 주사선(G₁-G_n)에 대하여 차례로 게이트 온 전압(V_on)을 인가하여 모든 화소에 데이터 전압을 인가한다. 한 프레임이 끝나면 다음 프레임이 시작되고 각 화소에 인 가되는 데이터 전압의 극성이 이전 프레임에서의 극성과 반대가 되도록 데이터 구동부(500)에 인가되는 반전 신호(RVS)의 상태가 제어된다("프레임 반전"). 이때, 한 프레임 내에서도 반전 신호(RVS)의 특성에 따라 한 데이터선을 통하여 흐르는 데이터 전압의 극성이 바뀌거나(보기: 행반전, 점반전), 한 화소행에 인가되는 데이터 전압의 극성도 서로 다를 수 있다(보기: 열반전, 점반전).

감지 주사부(700)는 신호 제어부(600)로부터의 감지 제어 신호(CONT3)에 따라 게이트 온 전압(V_on)을 감지 주사선(S₁-S_N)에 차례로 인가하고, 신호 판독부(800)는 감지 신호선(P₁-P_M)에 인가되어 있는 감지 신호(V_P1-V_PM)를 읽어 들인다. 신호 판독부(800)는 읽어 들인 감지 신호(V_P1-V_PM)를 증폭 및 필터링한 후 디지털 신호로 변환하여 신호 제어부(600)로 전송한다. 신호 제어부(600)는 이 디지털 신호에 대하여 적절한 연산 처리를 행하여 접촉 여부 및 접촉 위치를 알아내고 이에 대한 정보를 외부 장치로 전송하며, 외부 장치는 이러한 정보에 기초한 영상 신호를 액정 표시 장치에 전송한다.

그러면, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조에 대하여 도 3 내지 도 5를 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도의 한 예이고, 도 4 및 도 5는 각각 도 3의 액정 표시 장치를 IV-IV' 선 및 V-V' 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.

본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 박막 트랜지스터 표시판(100) 과 이와 마주보고 있는 공통 전극 표시판(200), 그리고 박막 트랜지스터 표시판(100)과 공통 전극 표시판(200) 사이에 들어 있는 액정층(3)으로 이루어진다.

먼저, 박막 트랜지스터 표시판(100)에는, 도 3 내지 도 5에 보이는 바와 같이, 절연 기판(110) 위에 복수의 영상 주사선(image scanning line)(121), 복수의 유지 전극선(131), 복수의 감지 주사선(sensing scanning line)(127), 그리고 복수의 제어 전압선(129)이 형성되어 있다.

주사선(121, 127) 및 제어 전압선(129)은 주로 가로 방향으로 뻗어 있고 서로 분리되어 있으며, 각각 영상 주사 신호, 감지 주사 신호 및 제어 전압(V_SG)을 전달하며, 각각 복수의 제어 단자 전극(control electrode)(124, 128, 126)을 포함한다. 제어 전압선(129)은 제어 전압선(129) 및 제어 단자 전극(126)으로부터 뻗어 나온 확장부(123)를 포함한다.

유지 전극선(131)은 주로 가로 방향으로 뻗어 있으며, 유지 전극(133)을 이루는 복수의 돌출부를 포함한다. 유지 전극선(131)에는 공통 전극 표시판(200)의 공통 전극(common electrode)(270)에 인가되는 공통 전압(common voltage) 따위의 미리 정해진 전압을 인가 받는다.

주사선(121, 127), 유지 전극선(131) 및 제어 전압선(129)은 알루미늄과 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열의 금속, 은과 은 합금 등 은 계열의 금속, 구리와 구리 합금 등 구리 계열의 금속, 몰리브덴과 몰리브덴 합금 등 몰리브덴 계열의 금속, 크롬, 티타늄, 탄탈륨 따위로 이루어지는 것이 바람직하다. 주사선(121, 127), 유지 전극선(131) 및 제어 전압선(129)은 물리적 성질이 다른 두 개의 막, 즉 하부막(도시하지 않음)과 그 위의 상부막(도시하지 않음)을 포함할 수 있다. 상부막은 주사선(121, 127), 유지 전극선(131) 및 제어 전압선(129)의 신호 지연이나 전압 강하를 줄일 수 있도록 낮은 비저항(resistivity)의 금속, 예를 들면 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열의 금속으로 이루어진다. 이와는 달리, 하부막은 다른 물질, 특히 ITO(indium tin oxide) 및 IZO(indium zinc oxide)와의 접촉 특성이 우수한 물질, 이를테면 몰리브덴(Mo), 몰리브덴 합금, 크롬(Cr) 등으로 이루어진다. 하부막과 상부막의 조합의 예로는 크롬/알루미늄-네오디뮴(Nd) 합금을 들 수 있다.

주사선(121, 127), 유지 전극선(131) 및 제어 전압선(129)은 단일막 구조를 가지거나 세 층 이상을 포함할 수 있다.

또한 주사선(121, 127), 유지 전극선(131) 및 제어 전압선(129)은 측면은 기판(110)의 표면에 대하여 경사져 있으며, 그 경사각은 기판(110)의 표면에 대하여 약 30-80°이다.

주사선(121, 127), 유지 전극선(131) 및 제어 전압선(129) 위에는 질화 규소(SiNx) 따위로 이루어진 절연막(insulating layer)(140)이 형성되어 있다.

절연막(140) 상부에는 수소화 비정질 규소(hydrogenated amorphous silicon)(비정질 규소는 약칭 a-Si로 씀) 등으로 이루어진 복수의 선형 반도체(151) 및 복수의 섬형 반도체(156, 158, 159)가 형성되어 있다. 선형 반도체(151)는 주로 세로 방향으로 뻗어 있으며 이로부터 복수의 돌출부(projection)(154)가 제어 단자 전극(124)을 향하여 뻗어 나와 있으며, 이로부터 복수의 확장부(157)가 연장되어 있다. 또한 선형 반도체(151)는 주사선(121, 127), 유지 전극선(131) 및 제어 전압선(129)과 만나는 지점 부근에서 폭이 커져서 주사선(121, 127), 유지 전극선(131) 및 제어 전압선(129)의 넓은 면적을 덮고 있다.

반도체(151)의 상부에는 실리사이드(silicide) 또는 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어진 복수의 선형 및 섬형 저항성 접촉 부재(ohmic contact)(161, 162, 164, 165, 166, 168)가 형성되어 있다. 선형 접촉 부재(161)는 복수의 돌출부(163)를 가지고 있으며, 이 돌출부(163)와 섬형 접촉 부재(165)는 쌍을 이루어 반도체(151)의 돌출부(154) 위에 위치한다. 또한 섬형 접촉 부재(162, 164) 및 섬형 접촉 부재(166, 168)도 쌍을 이루어 섬형 반도체(156, 158) 위에 각각 위치한다.

반도체(151, 156, 158, 159)와 저항성 접촉 부재(161, 162, 164, 165, 166, 168)의 측면 역시 기판(110)의 표면에 대하여 경사져 있으며 그 경사각은 30-80°이다.

저항성 접촉 부재(161, 162, 164, 165, 166, 168) 및 절연막(140) 위에는 복수의 데이터선(data line)(171), 복수의 입력 전압선(179a) 및 복수의 감지 신호선(179b), 복수의 출력 단자 전극(output electrode)(174, 175) 및 복수의 입력 단자 전극(input electrode)(176)이 형성되어 있다.

데이터선(171), 입력 전압선(179a) 및 감지 신호선(179b)은 주로 세로 방향으로 뻗어 주사선(121, 127), 유지 전극선(131) 및 제어 전압선(129)과 교차하며 각각 데이터 전압(data voltage), 감지 입력 전압 및 감지 신호를 전달한다.

각 출력 단자 전극(175)은 하나의 유지 전극(133)과 중첩하는 확장부(177)를 포함한다. 데이터선(171)의 세로부 각각은 복수의 돌출부를 포함하며, 이 돌출부를 포함하는 세로부가 출력 단자 전극(175)의 한쪽 끝 부분을 일부 둘러싸는 입력 단자 전극(173)을 이룬다. 하나의 제어 단자 전극(124), 하나의 입력 단자 전극(173) 및 하나의 출력 단자 전극(175)은 반도체(151)의 돌출부(154)와 함께 하나의 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)를 이루며, 박막 트랜지스터의 채널(channel)은 입력 단자 전극(173)과 출력 단자 전극(175) 사이의 돌출부(154)에 형성된다. 이 박막 트랜지스터가 스위칭 소자(Q_S1)로서 기능한다.

각 입력 전압선(179a)은 복수의 가로부와 복수의 세로부를 포함하며, 입력 전압선(179a)의 가로부 중 일부는 복수의 돌출부를 포함하며, 이 돌출부를 포함하는 가로부가 출력 단자 전극(174)의 한쪽 끝 부분을 일부 둘러싸는 입력 단자 전극(172)을 이룬다. 하나의 제어 단자 전극(126), 하나의 입력 단자 전극(172) 및 하나의 출력 단자 전극(174)은 반도체(156)와 함께 하나의 박막 트랜지스터(TFT)를 이루며, 박막 트랜지스터의 채널은 입력 단자 전극(172)과 출력 단자 전극(174) 사이의 반도체(156)에 형성된다. 이 박막 트랜지스터는 감지 소자(Q_P)로서 기능한다.

출력 단자 전극(174)과 입력 단자 전극(176)은 서로 연결되어 있다. 감지 신호선(179b)에서 입력 단자 전극(176)을 향하여 뻗은 가지가 출력 단자 전극(178)을 이룬다. 한 쌍의 입력 단자 전극(176)과 출력 단자 전극(178)은 각각 서로 분 리되어 있으며 제어 단자 전극(128)에 대하여 각각 서로 반대쪽에 위치한다. 하나의 제어 단자 전극(128), 하나의 입력 단자 전극(176) 및 하나의 출력 단자 전극(178)은 반도체(158)와 함께 하나의 박막 트랜지스터(TFT)를 이루며, 박막 트랜지스터의 채널은 입력 단자 전극(176)과 출력 단자 전극(178) 사이의 반도체(158)에 형성된다. 이 박막 트랜지스터는 스위칭 소자(Q_S2)로서 기능한다.

각 출력 단자 전극(174)은 하나의 제어 전압선(129)의 확장부(123)와 중첩하는 확장부(174a)를 포함하며, 감지 신호 축전기(C_P)는 이 두 확장부(123, 174a)가 중첩하여 만들어진다.

데이터선(171), 입력 전압선(179a), 감지 신호선(179b), 출력 단자 전극(174, 175) 및 입력 단자 전극(176)은 크롬 또는 몰리브덴 계열의 금속, 탄탈륨 및 티타늄 등 내화성 금속으로 이루어지는 것이 바람직하며, 몰리브덴(Mo), 몰리브덴 합금, 크롬(Cr) 따위의 하부막(도시하지 않음)과 그 위에 위치한 알루미늄 계열 금속인 상부막(도시하지 않음)으로 이루어진 다층막 구조를 가질 수 있다.

데이터선(171), 입력 전압선(179a), 감지 신호선(179b), 출력 단자 전극(174, 175) 및 입력 단자 전극(176)도 주사선(121, 127), 유지 전극선(131) 및 제어 전압선(129)과 마찬가지로 그 측면이 약 30-80°의 각도로 각각 경사져 있다.

저항성 접촉 부재(161, 162, 164, 165, 166, 168)는 그 하부의 반도체(151, 156, 158, 159)와 그 상부의 데이터선(171), 입력 전압선(179a), 감지 신호선(179b), 출력 단자 전극(174, 175) 및 입력 단자 전극(176) 사이에만 존재하며 접 촉 저항을 낮추어 주는 역할을 한다. 선형 반도체(151)는 입력 단자 전극(173)과 출력 단자 전극(175) 사이를 비롯하여 데이터선(171) 및 출력 단자 전극(175)에 가리지 않고 노출된 부분을 가지고 있으며, 대부분의 곳에서는 선형 반도체(151)의 폭이 데이터선(171)의 폭보다 작지만 주사선(121, 127), 유지 전극선(131) 및 제어 전압선(129)과 만나는 부분에서 폭이 커져서 주사선(121, 127), 유지 전극선(131) 및 제어 전압선(129)과 데이터선(171) 사이의 절연을 강화한다.

데이터선(171), 입력 전압선(179a), 감지 신호선(179b), 출력 단자 전극(174, 175) 및 입력 단자 전극(176)과 노출된 반도체(151) 부분의 위에는 무기 물질인 질화 규소나 산화 규소 따위로 이루어진 보호막(passivation layer)(180)이 형성되어 있으며, 보호막(180) 상부에는 평탄화 특성이 우수하며 감광성(photosensitivity)을 가지는 유기 물질로 이루어진 유기 절연막(187)이 형성되어 있다. 이때, 유기 절연막(187)의 표면은 요철 패턴을 가지고, 유기 절연막(187) 위에 형성되는 반사 전극(194)에 요철 패턴을 유도하여 반사 전극(194)의 반사 효율을 극대화한다.

보호막(180) 및 유기 절연막(187)에는 출력 단자 전극(175)의 확장부(177)를 드러내는 접촉 구멍(contact hole)(185)이 형성되어 있다. 접촉 구멍(185)은 다각형 또는 원 모양 등 다양한 모양으로 만들어질 수 있다. 접촉 구멍(185)의 측벽은 30-85°의 각도로 기울어져 있거나 계단형이다.

유기 절연막(187) 위에는 복수의 화소 전극(pixel electrode)(190)이 형성되어 있다.

화소 전극(190)은 투명 전극(192) 및 투명 전극(192) 상부에 형성되어 있는 반사 전극(194)을 포함한다. 투명 전극(192)은 투명한 도전 물질인 ITO 또는 IZO로 이루어져 있으며, 반사 전극(194)은 불투명하며 반사도를 가지는 알루미늄 또는 알루미늄 합금, 은 또는 은 합금 등으로 이루어질 수 있다. 화소 전극(190)은 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금, 크롬, 티타늄 또는 탄탈륨 등으로 이루어진 접촉 보조층(도시하지 않음)을 더 포함할 수 있다. 접촉 보조층은 투명 전극(192)과 반사 전극(194)의 접촉 특성을 확보하며, 투명 전극(192)이 반사 전극(194)을 산화시키지 못하도록 하는 역할을 한다.

하나의 화소는 크게 투과 영역(TA)과 반사 영역(RA)으로 구분되는데, 투과 영역(TA)(195)은 반사 전극(194)이 제거되어 있는 영역이며, 반사 영역(RA)은 반사 전극(194)이 존재하는 영역이다. 투과 영역(TA)(195)에는 유기 절연막(187)이 제거되어 있어서 투과 영역(TA)(195)의 셀 간격(cell gap)과 반사 영역(RA)의 셀 간격은 서로 다르다.

한편 반도체(156) 상부에는 유기 절연막(187) 및 화소 전극(190)이 제거되어 반도체(156)를 외부 광에 노출시키는 개구부(199)가 형성되어 있다.

화소 전극(190)은 접촉 구멍(185)을 통하여 출력 단자 전극(175)의 확장부(177)와 물리적·전기적으로 연결되어 출력 단자 전극(175)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다. 데이터 전압이 인가된 화소 전극(190)은 공통 전극(270)과 함께 전기장을 생성함으로써 둘 사이의 액정층(3)의 액정 분자들을 재배열시킨다.

또한 앞서 설명한 것처럼, 화소 전극(190)과 공통 전극(270)은 액정 축전기 (C_LC)를 이루어 박막 트랜지스터가 턴 오프된 후에도 인가된 전압을 유지하는데, 전압 유지 능력을 강화하기 위하여 액정 축전기(C_LC)와 병렬로 연결된 유지 축전기(C_ST)를 둔다. 유지 축전기(C_ST)는 출력 단자 전극(175)의 확장부(177)와 유지 전극(133)이 중첩 등으로 만들어진다. 유지 축전기(C_ST)는 화소 전극(190) 및 이와 이웃하는 영상 주사선(121)의 중첩 등으로 만들어질 수도 있으며, 이때 유지 전극선(131)은 생략할 수 있다.

화소 전극(190)은 주사선(121, 127) 및 이웃하는 데이터선(171)과 중첩되어 개구율(aperture ratio)을 높이고 있으나, 중첩되지 않을 수도 있다.

화소 전극(190)의 재료로 투명한 도전성 폴리머(polymer) 등을 사용할 수도 있으며, 반사형(reflective) 액정 표시 장치의 경우 불투명한 반사성 금속을 사용하여도 무방하다.

한편, 박막 트랜지스터 표시판(100)과 마주하는 공통 전극 표시판(200)에는 투명한 유리 등의 절연 물질로 이루어진 기판(210) 위에 블랙 매트릭스라고 하는 차광 부재(220)가 형성되어 있다. 차광 부재(220)는 화소 전극(190) 사이의 빛샘을 방지하고 화소 전극(190)과 마주 보는 개구 영역을 정의한다.

복수의 색필터(230)가 기판(210)과 차광 부재(220) 위에 형성되어 있으며, 차광 부재(220)가 정의하는 개구 영역 내에 거의 들어가도록 배치되어 있다. 이웃하는 두 데이터선(171) 사이에 위치하며 세로 방향으로 배열된 색필터(230)들은 서로 연결되어 하나의 띠를 이룰 수 있다. 각 색필터(230)는 적색, 녹색 및 청색 등 삼원색 중 하나를 나타낼 수 있다.

색필터(230) 및 차광 부재(220) 위에는 유기 물질 따위로 이루어진 덮개막(overcoat)(250)이 형성되어 색필터(230)를 보호하고 표면을 평탄하게 한다.

덮개막(250) 위에는 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질로 이루어져 있는 공통 전극(270)이 형성되어 있다.

액정 표시판 조립체(300)의 두 표시판(100, 200) 중 적어도 하나의 바깥 면에는 빛을 편광시키는 편광자(도시하지 않음)가 부착되어 있다.

한편, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 화소 내부에 있는 표시부 광센서의 감지 신호를 조절하기 위하여 외부 광 및/또는 백라이트 광을 감지하는 적어도 하나의 기준 광센서(PSA, PSB)를 포함하는데, 이러한 기준 광센서(PSA, PSB)에 대하여 도 6a 내지 도 8을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 기준 광센서를 도시한 개략도이고, 도 7은 도 6a 및 도 6b에 도시되어 있는 기준 광센서가 액정 표시판 조립체에 실장되는 위치를 도시한 개략도이며, 도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 신호 판독부 및 신호 제어부를 도시한 블록도이다.

도 6a에 도시한 기준 광센서(PSA)는 감지 주사선(S₁)에 연결되어 있는 표시부 광센서로서, 감지 소자(Q_P), 스위칭 소자(Q_S2) 및 감지 신호 축전기(C_P)를 포함한다. 따라서 기준 광센서(PSA)는, 도 7에 도시한 것처럼, 액정 표시판 조립체(300) 에서 영상을 표시하는 표시 영역(DA)의 최상단에 위치한다. 그러나 필요에 따라 기준 광센서(PSA)는 표시 영역(DA) 외부에 위치할 수 있으며, 표시부 광센서와 별개로 이루어질 수 있다. 기준 광센서(PSA)가 액정 표시판 조립체(300)의 최상단에 위치하면 사용자의 접촉에 따른 그림자 등의 영향을 최대한 덜 받을 수 있다.

도 6b에 도시한 기준 광센서(PSB)도 표시부 광센서와 같이 감지 소자(Q_P), 스위칭 소자(Q_S2) 및 감지 신호 축전기(C_P)를 포함한다. 기준 광센서(PSB)는, 도 7에 도시한 것처럼, 기준 광센서(PSA)와 달리 기준 광센서(PSA) 위의 표시 영역(DA) 외부에 위치하며, 감지 주사선(S₁-S_N) 이외의 별도의 감지 주사선(S₀)에 연결되어 있다.

한편, 필요에 따라 기준 광센서(PSA, PSB)는 액정 표시판 조립체(300)의 최하단에 위치할 수도 있으며, 이때 기준 광센서(PSA)는 감지 주사선(S_N)에 연결되고, 기준 광센서(PSB)는 기준 광센서(PSA) 아래의 표시 영역(DA) 외부에 위치한다.

기준 광센서(PSA)는 그 감지 소자(Q_P) 위의 차광 부재(220) 및 반사 전극(194)이 열려 있어서 이를 통하여 외부 광을 받으며, 기준 광센서(PSA) 하부 또는 주변의 개구부를 통하여 백라이트 광을 받는다. 이외에도, 기준 광센서(PSA)는 이를 이루는 막(layer) 또는 기준 광센서(PSA) 내부 및 외부에 함께 존재하는 막(layer)과 막 주변의 물질층에 의하여 가이드된 백라이트 광을 받을 수 있다. 기준 광센서(PSA)는 외부 광과 백라이트 광이 조사되면 이들에 의존하는 감지 신호를 생성한다.

이와 달리 기준 광센서(PSB)는 그 감지 소자(Q_P)의 상부가 차광 부재(220) 및/또는 반사 전극(194)에 의하여 닫혀 있어서 외부 광으로부터 감지 소자(Q_P)를 차단하며, 기준 광센서(PSB) 하부 또는 주변의 개구부를 통하여 백라이트 광을 받거나 앞서 기술한 것과 같이 가이드된 백라이트 광을 받을 수 있다. 또한 기준 광센서(PSB)는 기준 광센서(PSA)와 달리 반사 전극(194)에 반사된 백라이트 광을 더 받는다. 기준 광센서(PSB)는 백라이트 광이 조사되면 이에 의존하는 감지 신호를 생성한다.

본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 이러한 기준 광센서(PSA, PSB)를 복수 개 포함할 수 있으며, 기준 광센서(PSA, PSB)는, 표시부 광센서와 마찬가지로, 감지 신호선(P₁-P_M)에 연결되어 있어서 감지 주사 신호에 따라 감지 신호(V_P1 -V_PM)를 감지 신호선(P₁-P_M)에 내보낸다.

그러면, 기준 광센서(PSA, PSB)에 의한 감지 신호를 처리하는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 도 8 및 도 9를 참고로 하여 설명한다.

도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 신호 판독부 및 신호 제어부를 도시한 블록도이고, 도 9는 도 6a 및 도 6b에 도시되어 있는 기준 광센서의 감지 신호를 도시한 도면이다.

도 8에 도시한 것처럼, 이 액정 표시 장치는 신호 판독부(800), 신호 제어부(600), 백라이트(900), 그리고 구동 전압 생성부(950)를 포함한다.

신호 판독부(800)는 감지 신호선(P₁-P_M)을 통하여 기준 광센서(PSA, PSB)로부터 각각의 감지 신호(V_P1-V_PM)를 받아 이를 증폭 및/또는 필터링하는 감지 신호 조정부(810)와 감지 신호 조정부(810)로부터의 조정된 감지 신호(V_P1'-V_PM')를 디지털로 변환하는 아날로그-디지털 변환기(820)를 포함한다.

신호 제어부(600)는 차례로 연결되어 있는 신호 입력부(610), 연산부(620) 및 제어 신호 출력부(630)를 포함한다. 여기서 신호 입력부(610), 연산부(620) 및 제어 신호 출력부(630)는 디지털 로직으로 형성할 수 있다.

신호 입력부(610)는 아날로그-디지털 변환기(820)로부터 디지털로 변환된 감지 신호(DV_P1-DV_PM)를 받아 적절한 신호 처리를 행한다. 즉 신호 입력부(610)는 기준 광센서(PSA)의 감지 신호(DV_P1-DV_PM)로부터 평균을 구해 감지 신호(V_SA)를 생성하고, 기준 광센서(PSB)의 감지 신호(DV_P1-DV_PM)로부터 평균을 구해 감지 신호(V_SB )를 생성한다. 이외에도 신호 입력부(610)는 디지털 필터링의 동작을 수행할 수도 있다. 이와 같이 복수의 기준 광센서(PSA, PSB)의 출력 신호를 평균한 감지 신호(V_SA, V_SB)를 이용하면 단수의 기준 광센서(PSA, PSB)의 감지 신호를 이용하는 것에 비하여 감지 신호의 불균일(nonuniformity)을 방지할 수 있다.

연산부(620)는 신호 입력부(610)로부터의 감지 신호(V_SA, V_SB)를 기초로 하여 상태 판단 신호(V1, V2, V3)를 생성한다. 도 9에 도시한 것처럼, 상태 판단 신호 (V1)는 최대 신호(Vmax)에서 감지 신호(V_SA)를 뺀 값, 상태 판단 신호(V2)는 감지 신호(V_SA)와 감지 신호(V_SB)의 차이 값, 그리고 상태 판단 신호(V3)는 감지 신호(V _SB)에서 최소 신호(Vmin)를 뺀 값으로 정의한다. 여기서 최대 신호(Vmax) 및 최소 신호(Vmin)는 감지 신호 조정부(810)와 아날로그-디지털 변환기(820)에 의해 결정되며, 예를 들면 이들이 입력을 허용하는 최대값 및 최소값이다.

상태 판단 신호(V1)는 외부 광의 세기 및 백라이트의 휘도에 의존하는 신호로서 주로 외부 광의 세기가 클수록 그 값이 작아진다. 상태 판단 신호(V2)는 외부 광의 세기 및 백라이트의 휘도에 의존하는 신호로서 주로 외부 광의 세기가 클수록 그 값이 커진다. 상태 판단 신호(V3)는 백라이트의 휘도에 의존하는 신호로서 백라이트의 휘도가 높을수록 그 값이 커진다.

연산부(620)는 상태 판단 신호(V1, V2, V3)에 기초하여 액정 표시 장치의 외부 광의 세기에 의존하는 감지 상태(SM)를 판단한다. 즉, 연산부(620)는 상태 판단 신호(V1, V2, V3)를 소정 설정값들과 비교함으로써 현재 액정 표시 장치가 야외에 있는지, 실내에 있는지, 실내에 있더라도 밝은 실내에 있는지, 어두운 실내에 있는지 등을 판단할 수 있다. 감지 상태(SM)는 필요에 따라 2개 이상의 상태로 설정할 수 있는데, 이러한 상태 판단의 예를 도 10 및 도 11을 참고로 하여 설명한다.

도 10은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 감지 상태를 판단하는 흐름도의 한 예이고, 도 11은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 감 지 상태를 판단하는 흐름도의 다른 예이다.

도 10에 도시한 흐름도에서, 연산부(620)는 감지 상태(SM)를 "0"과 "1", 2개로 설정하여 판단한다.

우선 연산부(620)는 감지 상태(SM)를 "1"로 초기화한다(S10). 그러고 상태 판단 신호(V1)와 설정값(Vth1)을 비교하고 상태 판단 신호(V2)와 설정값(Vth2)을 비교한다(S20). 비교 결과, 상태 판단 신호(V1)가 설정값(Vth1)보다 작고 상태 판단 신호(V2)가 설정값(Vth2)보다 크면 감지 상태(SM)를 "0"으로 변경하고(S30), 그렇지 않으면 감지 상태(SM)를 "1"로 유지한다.

감지 상태(SM)가 "0"인 경우, 상태 판단 신호(V2)와 설정값(Vth3)을 비교하고 상태 판단 신호(V3)와 설정값(Vth4)을 비교한다(S40). 비교 결과, 상태 판단 신호(V2)가 설정값(Vth3)보다 작고 상태 판단 신호(V3)가 설정값(Vth4)보다 작으면 감지 상태(SM)를 "1"로 변경하고(S10), 그렇지 않으면 감지 상태(SM)를 "0"으로 유지한다.

여기서 감지 상태(SM)가 "1"이면 외부 광의 세기가 작거나 외부 광과 백라이트 광의 세기 차이가 작은 경우로서 실내에 해당할 수 있고, 감지 상태(SM)가 "0"이면 외부 광의 세기가 크고 외부 광과 백라이트 광의 세기 차이가 큰 경우로서 야외에 해당할 수 있다.

연산부(620)는 이러한 감지 상태(SM)를 판단한 결과를 제어 신호 출력부(630)에 보낸다. 제어 신호 출력부(630)는 감지 상태(SM)에 따라 백라이트(900), 구동 전압 생성부(950) 및 감지 신호 조정부(810)를 제어한다.

즉, 제어 신호 출력부(630)는 백라이트 제어 신호(BLC)를 백라이트(900)로 전송하여 백라이트의 휘도를 조절한다. 예를 들면, 감지 상태(SM)가 "0"이면 백라이트(900)를 끄고, "1"이면 백라이트(900)를 켜는 백라이트 온/오프 제어를 할 수 있다.

또한 제어 신호 출력부(630)는 이득 제어 신호(AG)를 감지 신호 조정부(810)로 전송하여 감지 신호 조정부(810)의 이득을 조절한다. 이에 따라 기준 광센서(PSA, PSB) 및 표시부 광센서로부터의 감지 신호(V_P1-V_PM)는 그 크기가 조정되어 아날로그-디지털 변환기(820)에 전달된다.

그리고 제어 신호 출력부(630)는 전압 제어 신호(SG)를 구동 전압 생성부(950)로 전송하여 제어 전압(V_SG)의 레벨을 변경한다. 제어 전압(V_SG)이 변경되면 기준 광센서(PSA, PSB) 및 표시부 광센서의 감지 신호(V_P1-V_PM)의 레벨이 변한다.

이렇게 감지 상태(SM)에 따라 백라이트(900), 구동 전압 생성부(950) 및 감지 신호 조정부(810)를 제어함으로써 표시부 광센서로부터 적절한 크기의 감지 신호(V_P1-V_PM)를 받아 사용자의 접촉에 따른 접촉 정보를 정확하게 판단할 수 있다.

한편, 도 11에 도시한 흐름도에서, 연산부(620)는 감지 상태(SM)를 "0", "1", 그리고 "2", 3개로 설정하여 판단한다.

우선 연산부(620)는 감지 상태(SM)를 "2"로 초기화한다(S50). 그러고 상태 판단 신호(V2)와 설정값(Vthi1)을 비교하여(S55) 상태 판단 신호(V2)가 설정값(Vthi1)보다 작으면 감지 상태(SM)를 "2"로 유지하고, 그렇지 않으면 상태 판단 신 호(V2)와 설정값(Vthi2)을 비교한다(S60). 단계(S60)에서 비교 결과, 상태 판단 신호(V2)가 설정값(Vthi2)보다 작으면 감지 상태(SM)를 "2"로 유지하고, 그렇지 않으면 상태 판단 신호(V1)와 설정값(Vthi3)을 비교한다(S65). 단계(S65)에서 비교 결과, 상태 판단 신호(V1)가 설정값(Vthi3)보다 작으면 감지 상태(SM)를 "0"으로 변경하고(S70), 그렇지 않으면 감지 상태(SM)를 "1"로 변경한다(S80).

감지 상태(SM)가 "0"인 경우, 상태 판단 신호(V2)와 설정값(Vths1)을 비교하여(S75) 상태 판단 신호(V2)가 설정값(Vths1)보다 작으면 감지 상태(SM)를 "2"로 변경하고 그렇지 않으면 감지 상태(SM)를 "0"으로 유지한다.

감지 상태(SM)가 "1"인 경우, 상태 판단 신호(V2)와 설정값(Vthw1)을 비교하여(S85) 상태 판단 신호(V2)가 설정값(Vthw1)보다 작으면 감지 상태(SM)를 "2"로 변경하고 그렇지 않으면 상태 판단 신호(V1)와 설정값(Vthw2)을 비교한다(S90). 단계(S90)에서 비교 결과, 상태 판단 신호(V1)가 설정값(Vthw2)보다 작으면 감지 상태(SM)를 "0"으로 변경하고 그렇지 않으면 감지 상태(SM)를 "2"로 변경한다.

이 예에서 감지 상태(SM)가 "0"이면 야외에 해당할 수 있고, "1"이면 밝은 실내에 해당할 수 있고, "2"이면 어두운 실내 또는 암실에 해당할 수 있다.

앞의 예에서와 같이 제어 신호 출력부(630)는 감지 상태(SM)에 따라 백라이트(900), 구동 전압 생성부(950), 그리고 감지 신호 조정부(810)를 제어한다. 예를 들면, 외부 광이 많은 경우 제어 전압(V_SG)을 내리거나, 감지 신호 조정부(810)의 이득값을 낮춘다. 특히, 이 경우 앞의 예에서와 달리 백라이트(900)의 휘도를 조절하는 디밍(dimming) 제어를 수행할 수 있으며, 구동 전압 생성부(950)의 제어 전압(V_SG)과 감지 신호 조정부(810)의 이득을 더욱 정교하게 조절할 수 있다.

한편 연산부(620)는 감지 상태(SM)를 4개 이상으로 설정할 수 있으며 상태 판단 신호(V1, V2, V3)에 따라 감지 상태(SM)를 판단할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 표시부 광센서와 동일한 구조로 되어 있으며 외부 광과 백라이트 광에 모두 차단되어 있는 센서(도시하지 않음)를 더 포함할 수도 있다. 이러한 센서는 광에 의존하는 것이 아니라 오로지 온도에 의존하는 감지 신호를 출력하는데, 이 감지 신호를 더 포함하여 감지 상태(SM)를 판단함으로써 표시부 광센서가 온도 영향을 고려한 더욱 안정적인 광 감지를 할 수 있게 한다.

그러면, 기준 광센서(PSA, PSB)를 이용하여 외부 광의 변화에 대응한 최적의 표시부 광센서의 감지 신호를 얻을 수 있는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 도 12 및 도 13을 도 8과 함께 상세하게 설명한다.

도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 감지 모드에 따른 표시부 광센서의 감지 신호를 도시한 파형도이고, 도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 표시부 광센서의 감지 신호를 조절하는 흐름도의 한 예이다.

본 실시예에 따른 액정 표시 장치는, 도 8에 도시되어 있는 이전 실시예에서와 마찬가지로, 신호 판독부(800), 신호 제어부(600), 백라이트(900), 그리고 구동 전압 생성부(950)를 포함한다.

신호 판독부(800)는 감지 신호 조정부(810)와 아날로그-디지털 변환기(820)를 포함하며, 신호 제어부(600)는 신호 입력부(610), 연산부(620) 및 제어 신호 출력부(630)를 포함한다. 이 중 신호 판독부(800)와 신호 입력부(610)의 동작은 이전 실시예에서와 실질적으로 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.

우선 도 12를 참고로 하여 사용자의 접촉에 따른 표시부 광센서의 감지 신호 파형에 대하여 설명한다.

도 12의 가로축은 액정 표시판 조립체(300)의 감지 신호선(P₁-P_M)에 대한 X 좌표를 나타내고, 세로축은 각 X 좌표에서의 감지 신호(V_P1-V_PM)의 전압 레벨을 나타낸다. 여기서 감지 신호(V_P1-V_PM)는 감지 주사선(S_i)에 연결되어 있는 표시부 광센서의 출력 신호이고, 감지 주사선(S_i)과 감지 신호선(P_T)이 교차하는 곳에서 사용자의 접촉이 있는 것으로 가정한다. 또한 설명의 편의를 위하여, 접촉된 위치[X(P_T)]에서의 표시부 광센서의 감지 신호(V_PT)를 접촉 전압(touch voltage)이라 하고, 접촉되지 않은 위치에서의 표시부 광센서의 감지 신호(V_B1, V_B2)를 백그라운드 전압(background voltage)이라 하자.

도 12의 파형(1)은 접촉 전압(V_PT)이 백그라운드 전압(V_B1)보다 낮은, 소위 쉐도우 모드(shadow mode)라 불리는 감지 모드에서의 감지 신호 파형이고, 도 12의 파형(2)은 접촉 전압(V_PT)이 백그라운드 전압(V_B2)보다 높은, 소위 백라이트 모드(backlight mode)라 불리는 감지 모드에서의 감지 신호 파형이다. 쉐도우 모드는 외부 광의 세기가 상대적으로 큰 경우(밝은 경우)에 나타나는데, 이 경우 사용자의 접촉에 의하여 반사된 백라이트 광보다 외부 광이 크므로 접촉 전압이 백그라운드 전압보다 작게 된다. 백라이트 모드는 외부 광의 세기가 작은 경우(어두운 경우)에 나타나는데, 이 경우 사용자의 접촉에 의하여 반사된 백라이트 광이 외부 광보다 크므로 접촉 전압이 백그라운드 전압보다 크게 된다. 백그라운드 전압은 주로 외부 광의 세기에 따라 결정되며, 접촉 전압은 백라이트의 휘도에 따라 결정된다.

신호 제어부(600)는 도 12의 파형(1) 또는 파형(2)에 대응하는 감지 신호를 입력받아 그 크기를 비교하여 접촉 여부 및 접촉 위치를 판단한다. 즉, 신호 제어부(600)는 백그라운드 전압 레벨에서 소정 범위를 벗어난 전압 레벨이 있으면 접촉된 것으로 판단하고, 접촉 위치를 추출한다.

그런데 액정 표시 장치가 쉐도우 모드와 백라이트 모드의 경계에 있는 경우, 즉, 백그라운드 전압과 접촉 전압의 차이(ΔV_S1, ΔV_S2)가 작은 경우에는 두 전압이 구별되지 않으므로 접촉 여부 및 접촉 위치를 검출하기 어렵다. 따라서 백그라운드 전압과 접촉 전압의 차이를 일정한 크기로 유지할 필요가 있다.

그러면, 이 차이를 유지할 수 있도록 표시부 광센서의 감지 신호를 조절하는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 연산부(620) 및 제어 신호 출력부(630)에 대하여 도 13을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

한편, 접촉 위치[X(P_T)]에서의 표시부 광센서는 사용자의 접촉에 따라 외부 광으로부터 차단되고 백라이트 광만을 인가 받으므로 외부 광으로부터 차단되어 있는 기준 광센서(PSB)와 실질적으로 동일한 상태에 놓이게 된다. 따라서 접촉 전압(V_PT)과 기준 광센서(PSB)의 감지 신호는 실질적으로 동일한 전압 레벨을 갖는다. 또한 접촉되어 있지 않은 위치에서의 표시부 광센서는 외부 광 및 백라이트 광을 인가 받으므로 기준 광센서(PSA)와 실질적으로 동일한 상태에 놓이게 된다. 따라서 백그라운드 전압과 기준 광센서(PSA)의 감지 신호는 실질적으로 동일한 전압 레벨을 갖는다. 결국 백그라운드 전압과 접촉 전압의 차이는 기준 광센서(PSA)와 기준 광센서(PSB)의 감지 신호의 차이(ΔV_S)와 실질적으로 동일하며, 본 실시예에서는 기준 광센서(PSA, PSB)를 이용하여 표시부 광센서의 제어 전압의 크기를 제어하고, 감지 신호 조정부(810)의 이득을 조절하며, 백라이트의 휘도를 조절하여 이 차이(ΔV_S)가 소정 범위 내에 들어오도록 제어한다.

본 실시예에서는 설명의 편의를 위하여 백라이트 제어 신호(BLC)와 이를 산출하기 위한 백라이트 제어 변수, 이득 제어 신호(AG)와 이득 제어 변수, 전압 제어 신호(SG)와 전압 제어 변수는 각각 동일한 부호를 사용하며, 제어 신호 출력부(630)는 산출된 제어 변수(BLC, AG, SG)의 값을 제어 신호로서 백라이트(900), 감지 신호 조정부(810), 구동 전압 생성부(950)에 각각 전송하는 것으로 한다.

먼저 동작이 시작되면(S100) 연산부(620) 및 제어 신호 출력부(630)는 백라이트(900) 및 감지 신호 조정부(810)를 초기화한다(S105). 제어 신호 출력부(630) 는 백라이트 제어 변수(BLC)에 백라이트 하한치(BLC_L)를 대입하여 백라이트(900)에 전송하고, 이득 제어 변수(AG)에 이득 중간치(AG_MID)를 대입하여 감지 신호 조정부(810)에 전송한다. 그러면 백라이트(900)는 백라이트 하한치(BLC_L)에 따라 표준 정전류, 예를 들면 15㎃로 구동한다.

그러고, 연산부(620)는 감지 신호(V_SA)를 설정값(V_BL, V_BH)과 비교한다(S110).

단계(S110)에서 비교 결과, 감지 신호(V_SA)가 설정값(V_BL) 이하이고 설정값(V_BH) 이상이면 다시 감지 신호(V_SA)를 설정값(V_BL)과 비교한다(S120).

단계(S120)에서 비교 결과, 감지 신호(V_SA)가 설정값(V_BL) 이하이면 전압 제어 변수(SG)에 전압 변동치(ΔSG)를 더하고(S125), 감지 신호(V_SA)가 설정값(V_BL)보다 크면 감지 신호(V_SA)를 설정값(V_BH)과 비교한다(S130).

단계(S130)에서 비교 결과, 감지 신호(V_SA)가 설정값(V_BH) 이상이면 전압 제어 변수(SG)에 전압 변동치(ΔSG)를 감하고(S135), 감지 신호(V_SA)가 설정값(V_BL)보다 작으면 다시 단계(S110)를 수행한다.

단계(S110) 내지 단계(S135)에서는 표시부 광센서 및 기준 광센서(PSA, PSB)의 제어 전압(V_SG)을 조절하여 기준 광센서(PSA)의 감지 신호(V_SA)가 설정값(V_BL )과 설정값(V_BH) 사이에 들어오도록 한다. 이와 같이 하면, 백그라운드 전압 및 접촉 전압이 소정 범위 내에 있게 되므로 표시부 광센서의 감지 신호가 왜곡되지 않고 신호 제어부(600)에 입력된다.

한편 표시부 광센서 및 기준 광센서(PSA, PSB)의 제어 전압(V_SG) 대신 입력 전압(V_SD)을 조절하여 기준 광센서(PSA)의 감지 신호(V_SA)가 설정값(V_BL)과 설정값(V_BH) 사이에 들어오도록 할 수도 있다.

단계(S110)에서 비교 결과, 감지 신호(V_SA)가 설정값(V_BL)과 설정값(V_BH) 사이에 있으면 감지 신호의 차이(ΔV_S)를 설정값(ΔV_SL, ΔV_SH)과 비교한다(S140).

단계(S140)에서 비교 결과, 차이(ΔV_S)가 설정값(ΔV_SL)과 설정값(ΔV_SH) 사이에 있으면 다시 단계(S110)를 수행하고, 차이(ΔV_S)가 설정값(ΔV_SL) 이하이거나 설정값(ΔV_SH) 이상이면 이득 제어 변수(AG)와 이득 상한치(AG_MAX)를 비교하고 차이(ΔV_S)와 설정값(ΔV_SL)을 비교한다(S150).

단계(S150)에서 비교 결과, 이득 제어 변수(AG)가 이득 상한치(AG_MAX)와 다르거나 차이(ΔV_S)가 설정값(ΔV_SL)보다 크면 차이(ΔV_S)와 설정값(ΔV_SL )을 비교한다(S160).

단계(S160)에서 비교 결과, 차이(ΔV_S)가 설정값(ΔV_SL) 이하이면 이득 제어 변수(AG)에 이득 변동치(ΔAG)를 더하고(S165), 차이(ΔV_S)가 설정값(ΔV_SL)보다 크 면 차이(ΔV_S)와 설정값(ΔV_SH)을 비교한다(S170).

단계(S170)에서 비교 결과, 차이(ΔV_S)가 설정값(ΔV_SH) 이상이면 이득 제어 변수(AG)에 이득 변동치(ΔAG)를 감하고(S175), 차이(ΔV_S)가 설정값(ΔV_SH)보다 작으면 다시 단계(S110)를 수행한다.

단계(S140) 내지 단계(S175)에서는 감지 신호 조정부(810)의 이득을 조절하여 기준 광센서(PSA, PSB)의 감지 신호 차이(ΔV_S)가 설정값(ΔV_SL)과 설정값(ΔV _SH) 사이에 들어오도록 한다. 즉, 차이(ΔV_S)가 작은 경우에는 감지 신호 조정부(810)의 이득을 키우고, 차이(ΔV_S)가 큰 경우에는 감지 신호 조정부(810)의 이득을 줄인다. 이와 같이 차이(ΔV_S)가 일정한 범위에 있으면 백그라운드 전압과 접촉 전압이 명확하게 구별되어 사용자의 접촉 여부를 용이하게 판단할 수 있다.

다시, 단계(S150)에서 비교 결과, 이득 제어 변수(AG)가 이득 상한치(AG_MAX)이고 차이(ΔV_S)가 설정값(ΔV_SL) 이하이면 백라이트 제어 변수(BLC)에 백라이트 변동치(ΔBLC)를 더하고(S180), 백라이트 제어 변수(BLC)와 백라이트 상한치(BLC_H)와 비교한다(S185).

단계(S185)에서 비교 결과, 백라이트 제어 변수(BLC)가 백라이트 상한치(BLC_H) 이하이면 다시 단계(S110)를 수행하고, 백라이트 제어 변수(BLC)가 백라이트 상한치(BLC_H)보다 크면 이득 제어 변수(AG)에 이득 하한치(AG_MIN)를 대입하고(S190), 백라이트 제어 변수(BLC)에 백라이트 하한치(BLC_L)를 대입한(S195) 후 다시 단계(S110)를 수행한다.

단계(S150) 및 단계(S165)에서 감지 신호 조정부(810)의 이득을 최대로 조절하여도 차이(ΔV_S)가 설정값(ΔV_SL)보다 커지지 않으면, 단계(S150) 및 단계(S180)에서는 백라이트(900)의 휘도를 조절하여 차이(ΔV_S)를 키운다. 즉, 외부 광이 어두워 감지 신호 조정부(810)의 이득을 아무리 조절하여도 백그라운드 전압과 접촉 전압이 구별되지 않으면 백라이트(900)의 휘도를 높여 기준 광센서(PSB)의 감지 신호(V_SB) 및 표시부 광센서의 접촉 전압을 키운다. 그러면 액정 표시 장치의 감지 모드는 쉐도우 모드에서 백라이트 모드로 전환을 하게 되고 백그라운드 전압과 접촉 전압이 구별된다.

한편 단계(S180) 및 단계(S185)에서 백라이트 제어 변수(BLC)가 백라이트 상한치(BLC_H)보다 크게 되어도 차이(ΔV_S)가 설정값(ΔV_SL)보다 커지지 않으면 다시 외부 광의 세기가 커진 경우라 판단하고 단계(S190) 및 단계(S195)에서 감지 신호 조정부(810)의 이득을 최소로 하고 백라이트(900)의 휘도를 하한치로 만든다. 그러면 액정 표시 장치의 감지 모드는 백라이트 모드에서 쉐도우 모드로 전환을 하게 되고 백그라운드 전압과 접촉 전압이 구별된다.

이와 같이, 기준 광센서(PSA, PSB)의 감지 신호(V_SA, V_SB) 및 이 두 신호의 차이(ΔV_S)를 이용하여 표시부 광센서의 제어 전압(V_SG), 감지 신호 조정부(810)의 이득, 그리고 백라이트(900)의 휘도를 조절함으로써 표시부 광센서의 백그라운드 전압과 접촉 전압을 구별되게 할 수 있다. 이에 따라 표시부 광센서의 감지 신호를 입력받아 접촉 여부 및 접촉 위치를 용이하게 판단할 수 있다.

본 발명의 실시예에서 신호 입력부(610), 연산부(620) 및 제어 신호 출력부(630)는 디지털 로직으로 구현될 수 있는데, 마이크로프로세서를 이용하여 프로그램되거나 ASIC으로 구현되어, 단일 칩(one-chip) 안에 실장되거나 신호 판독부를 이루는 칩 안에 실장될 수 있다.

이상에서는 백라이트를 구비하고 있는 액정 표시 장치에 대하여 설명하였으나 이에 한정되지 않으며 백라이트를 구비하는 수광형 표시 장치에 대하여도 동일하게 적용할 수 있다.

본 발명에 의하면, 액정 표시 장치가 외부 광과 백라이트 광에 의존하는 기준 광센서와 백라이트 광에만 의존하는 기준 광센서를 포함하여 이들 기준 광센서의 감지 신호로부터 외부 광의 세기를 판단함으로써 표시부 광센서의 광 감지를 정확하게 할 수 있으며, 백라이트의 휘도를 조정할 수 있다.

또한 이들 기준 광센서의 감지 신호를 이용하여 표시부 광센서의 감지 신호를 조절함으로써 외부 환경이 변하더라도 사용자의 접촉에 따른 접촉 정보를 정확하게 판단할 수 있는 표시부 광센서의 감지 신호를 얻을 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (33)

1. 사용자의 접촉을 감지하는 제1 광센서를 포함하는 화소를 포함하는 표시판,

   상기 표시판에 광을 조사하는 백라이트,

   외부 광 및 상기 백라이트 광을 받아 제1 감지 신호를 생성하는 제2 광센서,

   상기 외부 광으로부터 차단되어 있으며 상기 백라이트 광을 받아 제2 감지 신호를 생성하는 제3 광센서,

   상기 제2 및 제3 광센서로부터 상기 제1 및 제2 감지 신호를 받아 신호 처리를 하는 신호 판독부, 그리고

   상기 신호 판독부로부터의 상기 처리된 제1 및 제2 감지 신호에 기초하여 사용자의 접촉을 감지하는 상기 제1 광센서의 감지 상태를 판단하는 동작을 수행하는 신호 제어부

   를 포함하는 표시 장치.
2. 제1항에서,

   상기 신호 제어부는 상기 처리된 제1 및 제2 감지 신호에 기초하여 적어도 하나의 상태 판단 신호를 생성하고, 상기 적어도 하나의 상태 판단 신호에 기초하여 상기 감지 상태를 판단하며,

   상기 적어도 하나의 상태 판단 신호는 상기 처리된 제1 감지 신호와 상기 처리된 제2 감지 신호의 차인 제1 판단 신호를 포함하는

   표시 장치.
3. 제2항에서,

   상기 신호 제어부는 상기 신호 판독부의 이득을 조절하여 상기 제1 감지 신호의 크기를 조절하는 표시 장치.
4. 제2항에서,

   상기 신호 제어부는 상기 감지 상태에 따라 상기 백라이트의 휘도를 조절하는 표시 장치.
5. 제2항에서,

   상기 제2 광센서는 감지 소자를 포함하고,

   상기 신호 제어부는 상기 감지 소자의 제어 전압을 조절하여 상기 제2 광센서의 감도를 조절하는 표시 장치.
6. 제2항에서,

   상기 신호 판독부는 상기 제1 및 제2 감지 신호를 증폭하고 상기 증폭된 제1 및 제2 감지 신호를 디지털 신호로 변환하는 표시 장치.
7. 제2항에서,

   상기 적어도 하나의 상태 판단 신호는 상기 신호 판독부의 입력 허용 최대 신호와 상기 처리된 제1 감지 신호의 차인 제2 판단 신호와 상기 신호 판독부의 입력 허용 최소 신호와 상기 처리된 제2 감지 신호의 차인 제3 판단 신호를 더 포함하는 표시 장치.
8. 제7항에서,

   상기 감지 상태는 제1 및 제2 상태를 포함하고,

   상기 신호 제어부는, 상기 감지 상태의 초기 상태인 상기 제1 상태에서, 상기 제1 판단 신호가 제1 설정값보다 크고 상기 제2 판단 신호가 제2 설정값보다 작으면 상기 감지 상태를 상기 제1 상태에서 상기 제2 상태로 변경하고, 상기 제1 판단 신호가 상기 제1 설정값 이하이거나 상기 제2 판단 신호가 상기 제2 설정값 이상이면 상기 제1 상태를 유지하며,

   상기 제2 상태에서, 상기 제1 판단 신호가 제3 설정값보다 작고 상기 제3 판단 신호가 제4 설정값보다 작으면 상기 감지 상태를 상기 제2 상태에서 상기 제1 상태로 변경하고, 상기 제1 판단 신호가 상기 제3 설정값 이상이거나 상기 제3 판단 신호가 상기 제4 설정값 이상이면 상기 제2 상태를 유지하는

   표시 장치.
9. 제7항에서,

   상기 감지 상태는 제1 내지 제3 상태를 포함하고,

   상기 신호 제어부는, 상기 감지 상태의 초기 상태인 상기 제1 상태에서, 상기 제1 판단 신호가 제1 설정값 이상이고 상기 제2 판단 신호가 제2 설정값 이상이면 상기 감지 상태를 상기 제1 상태에서 상기 제2 상태로 변경하고, 상기 제1 판단 신호가 상기 제1 설정값 이상이고 상기 제2 판단 신호가 상기 제2 설정값보다 작으면 상기 감지 상태를 상기 제1 상태에서 상기 제3 상태로 변경하며, 상기 제1 판단 신호가 상기 제1 설정값보다 작으면 상기 제1 상태를 유지하고,

   상기 제2 상태에서, 상기 제1 판단 신호가 제3 설정값보다 작으면 상기 감지 상태를 상기 제2 상태에서 상기 제1 상태로 변경하고, 상기 제1 판단 신호가 상기 제3 설정값 이상이고 상기 제2 판단 신호가 제4 설정값 이상이면 상기 감지 상태를 상기 제2 상태에서 상기 제1 상태로 변경하며, 상기 제1 판단 신호가 상기 제3 설정값 이상이고 상기 제2 판단 신호가 상기 제4 설정값보다 작으면 상기 감지 상태를 상기 제2 상태에서 상기 제3 상태로 변경하며,

   상기 제3 상태에서, 상기 제1 판단 신호가 제5 설정값보다 작으면 상기 감지 상태를 상기 제3 상태에서 상기 제1 상태로 변경하고, 상기 제1 판단 신호가 상기 제5 설정값 이상이면 상기 제3 상태를 유지하는

   표시 장치.
10. 삭제
11. 제1항에서,

    상기 제2 광센서는 상기 표시판 중의 표시 영역 안에 위치하며, 상기 제3 광센서는 상기 표시 영역 밖에 위치하는 표시 장치.
12. 삭제
13. 삭제
14. 삭제
15. 삭제
16. 삭제
17. 삭제
18. 삭제
19. 삭제
20. 삭제
21. 삭제
22. 삭제
23. 삭제
24. 삭제
25. 삭제
26. 삭제
27. 삭제
28. 삭제
29. 삭제
30. 삭제
31. 삭제
32. 삭제
33. 삭제

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