KR101420437B1 - 광 센서의 온도 보상 장치 - Google Patents
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Abstract
광 센서의 온도 보상 장치가 개시된다.
본 발명은 광 센서와 온도 센서를 동일한 구조를 갖도록 하여 준다. 이를 위해, 온도 센서에서 광을 차단하여 주는 광 차단층이 온도 센서가 배치된 제1 기판이나 제2 기판에 배치될 수 있다. 이에 따라, 온도 센서에 의한 온도 관련 신호만이 검출되어 광 센서의 온도 성분을 완전하게 상쇄시켜 주어 정확한 광 휘도 제어가 가능하다.
광 센서, 온도 센서, 광 휘도 제어, 액정표시장치, 블랙 매트릭스
Description
본 발명은 광 센서에 관한 것으로, 특히 온도 보상을 통해 정확한 휘도 제어가 가능한 광 센서의 온도 보상 장치에 관한 것이다.
정보화 사회의 발달로 인해, 정보를 표시할 수 있는 표시 장치가 활발히 개발되고 있다. 표시 장치는 액정표시장치(liquid crystal display device), 유기전계발광 표시장치(organic electro-luminescence display device), 플라즈마 표시장치(plasma display panel) 및 전계 방출 표시장치(field emission display device)를 포함한다.
이 중에서, 액정표시장치는 경박 단소, 저 소비 전력 및 풀 컬러 동영상 구현과 같은 장점이 있어, 모바일 폰, 네비게이션, 모니터, 텔레비전에 널리 적용되고 있다.
액정표시장치는 액정 패널 상의 액정셀들의 광 투과율을 조절함으로써 비디오신호에 해당하는 영상을 표시한다.
액정표시장치는 스스로 광을 발광하지 못하는 수광 소자이므로, 광을 발광하 기 위한 백라이트 유닛이 구비된다.
백라이트 유닛에서 발광된 광은 주변 환경, 예를 들어 온도에 따라 휘도가 가변된다. 이러한 휘도 가변을 제어하기 위해 광의 휘도를 감지하기 위한 광 센서(photo sensor)가 채용된다.
초기에 이러한 광 센서가 단품으로 액정표시장치에 부착되었지만, 부착의 어려움과 광 감지 성능의 저하로 인해, 최근에는 광 센서를 액정표시장치의 액정패널에 직접 형성되고 있다.
하지만, 액정패널에 형성된 광 센서 또한 온도에 영향을 받게 되므로, 이러한 온도 영향을 받는 광 센서를 보상하기 위해 온도 센서가 추가될 수 있다.
광 센서에서 감지된 신호 중에서 온도 성분을 온도 센서에서 감지된 신호에 의해 상쇄시켜 주어, 광 센서에서 오로지 광의 휘도만을 감지하도록 하여 정확한 휘도 제어가 가능하게 된다.
도 1은 종래의 광 센서의 온도 보상 장치를 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 액정표시장치의 액정패널은 제1 기판(101), 제2 기판(130) 및 제1 및 제2 기판(101, 130) 사이에 게재된 액정층(135)을 포함한다.
제1 기판(101)에는 도시되지 않은 게이트라인들, 데이터라인들, 박막트랜지스터들 및 화소전극들이 배치된다. 각 게이트라인과 각 데이터라인에 의해 화소 영역들이 정의된다. 화소 영역들을 포함하는 영역이 표시 영역이 되고, 화소 영역들이 포함되지 않은 영역이 비표시 영역이 된다. 각 화소 영역에 박막트랜지스터와 화소전극이 배치된다. 박막트랜지스터는 각 화소 영역에 데이터 전압의 공급 여부 를 스위칭한다.
상기 제1 기판(101)의 비표시 영역에 광 센서(110)와 온도 센서(120)가 배치될 수 있다.
상기 제1 기판(101) 상에 버퍼층(103)이 형성되고, 상기 버퍼층(103) 상에 제1 반도체층(105)과 제2 반도체층(112)이 각각 형성된다.
상기 제1 반도체층(105) 상에 이격되어 제1 소오스/드레인 전극들(107, 109)이 형성되고, 상기 제2 반도체층(112) 상에 이격되어 제2 소오스/드레인 전극들(114, 116)이 형성된다.
상기 제1 소오스/드레인 전극들(107, 109)과 상기 제2 소오스/드레인 전극들(114, 116)을 포함하는 상기 제1 기판(101) 상에 절연층(124)이 형성된다.
상기 제2 반도체층(112)에 대응하는 상기 절연층(124) 상에 상기 제2 소오스 전극(114)과 상기 제2 드레인 전극(116) 사이에 게이트 전극(118)이 형성된다.
상기 제1 반도체층(105)과 상기 제1 소오스/드레인 전극들(107, 109)에 의해 광 센서(110)가 형성되고, 상기 제2 반도체층(112) 및 상기 제2 소오스/드레인 전극들(114, 116)에 의해 온도 센서(120)가 형성된다.
상기 제2 기판(130)에는 상기 표시 영역에 대응하여 적색 컬러필터, 녹색 컬러필터 및 청색 컬러필터를 포함하는 컬러필터층이 배치되고, 각 컬러필터 사이에 블랙 매트릭스가 배치된다.
상기 제2 기판(130)에는 상기 비표시 영역에는 컬러필터층과 블랙 매트릭스가 형성되지 않는다.
상기 제1 기판(101)을 통해 입사된 광은 상기 광 센서(110)의 제1 반도체층(105)에 인가되어 광 전류(photo current)를 발생시킨다. 이에 반해, 상기 제1 기판(101)을 통해 입사된 광은 상기 온도 센서(120)의 게이트 전극에 의해 제2 반도체층(112)으로 인가되지 않게 된다.
따라서, 상기 광 센서(110)는 상기 광에 따른 광 전류를 감지하여 광의 휘도를 검출한다. 이에 반해, 상기 온도 센서(120)는 광 전류를 감지하지 못하지만, 주변의 온도에 따른 신호를 검출한다. 상기 광 센서(110)에 의한 광 전류에는 주변의 온도에 의한 온도 성분도 포함될 수 있다.
상기 광 센서(110)에 의한 광 전류와 상기 온도 센서(120)에 의한 신호가 신호 처리기(미도시)로 공급되어, 신호 처리기에서 광 전류에 포함된 온도 성분을 온도 센서(120)에 의한 신호에 의해 상쇄시켜, 순수한 광의 휘도만이 검출되어, 정확한 광의 휘도 제어가 가능하게 된다.
하지만, 종래의 광 센서의 온도 보상 장치는 온도 센서(120)에 게이트 전극(118)이 배치되는데 반해, 광 센서(110)에는 어떠한 게이트 전극도 배치되지 않게 되어, 광 센서(110)의 구조와 온도 센서(120)의 구조가 대칭되지 않게 됨에 따라 정확한 온도 보상이 이루어지지 않는 문제점이 있다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 광이 발생되지 않거나(도 2a) 광이 발생되는 것(도 2a)에 관계없이 온도 센서(120)에 의한 불량 파형이 발생되게 된다. 도 2a와 도 2b는 온도 센서(120)의 다크(dark)에서의 초기 특성치를 보여주는 도면들이다.
따라서, 종래의 광 센서의 온도 보상 장치는 온도 센서(120)에 의한 완전한 온도 보상이 이루어지지 않게 되어, 궁극적으로 정확한 광 휘도 제어가 어려운 문제가 있다.
본 발명은 광 센서와 온도 센서를 동일한 구조가 되도록 함으로써, 완전한 온도 보상에 의한 정확한 광 휘도 제어가 가능한 광 센서의 온도 보상 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따르면, 광 센서의 온도 보상 장치는, 광 센서; 및 상기 광 센서의 온도 성분을 보상하기 위한 온도 센서를 포함하고, 상기 온도 센서는, 제1 기판; 상기 제1 기판 상에 배치된 제1 반도체층; 상기 제1 반도체층 상에 이격되어 배치된 제1 소오스/드레인 전극들; 및 상기 제1 소오스/드레인 전극들 상에 배치된 절연층을 포함하고, 상기 제1 기판에 대향된 제2 기판 상에 광 차단층이 배치된다.
본 발명의 제2 실시예에 따르면, 광 센서의 온도 보상 장치는, 광 센서; 및 상기 광 센서의 온도 성분을 보상하기 위한 온도 센서를 포함하고, 상기 온도 센서는, 기판; 상기 기판 상에 배치된 제1 반도체층; 상기 제1 반도체층 상에 이격되어 배치된 제1 소오스/드레인 전극들; 및 상기 제1 소오스/드레인 전극들 상에 배치된 절연층을 포함하고, 상기 제1 소오스 전극과 상기 제1 드레인 전극 사이의 상기 절 연층 상에 광 차단층이 배치된다.
본 발명은 광 센서와 온도 센서를 동일한 구조를 갖도록 하여 줌으로써, 온도 센서에 의한 온도 관련 신호만이 검출되어 광 센서의 온도 성분을 완전하게 상쇄시켜 주어 정확한 광 휘도 제어가 가능하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 센서의 온도 보상 장치를 도시한 도면이다.
본 실시예의 광 센서의 온도 보상 장치는 액정표시장치의 액정패널에 채용될 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 액정패널은 제1 기판(1), 제2 기판(30) 및 제1 및 제2 기판(1, 30) 사이에 게재된 액정층(35)을 포함한다.
상기 제1 기판(1)에는 도시되지 않은 게이트라인들, 데이터라인들, 박막트랜지스터들 및 화소전극들이 배치된다. 각 게이트라인과 각 데이터라인에 의해 화소 영역들이 정의된다. 화소 영역들을 포함하는 영역이 표시 영역이 되고, 화소 영역들이 포함되지 않은 영역은 비표시 영역이 된다. 각 화소 영역에 박막트랜지스터와 화소전극이 배치된다. 박막트랜지스터는 각 화소 영역에 데이터 전압의 공급 여부를 스위칭한다.
상기 제1 기판(1)의 비표시 영역에 광 센서(10)와 온도 센서(20)가 배치될 수 있다. 광 센서(10)가 배치된 영역이 광 센서 영역으로 정의되고, 온도 센서(20)가 배치된 영역이 온도 센서 영역으로 정의된다.
상기 제1 기판(1) 상에 버퍼층(3)이 형성되고, 상기 버퍼층(3) 상에 제1 반도체층(5)과 제2 반도체층(12)이 각각 형성된다. 상기 버퍼층(3)은 상기 제1 및 제2 반도체층들(5, 12)이 상기 제1 기판(1)과의 접촉을 강화하기 위해 형성될 수 있다. 상기 버퍼층(3)은 가능한 얇게 형성될 수 있다. 상기 제1 및 제2 반도체층(5, 12) 각각은 도시되지 않은 액티브층과 오믹 컨택층을 포함할 수 있다.
상기 제1 반도체층(5) 상에 이격되어 제1 소오스/드레인 전극들(7, 9)이 형성되고, 상기 제2 반도체층(12) 상에 이격되어 제2 소오스/드레인 전극들(14, 16)이 형성된다.
상기 제1 및 제2 반도체층들(5, 12)은 상기 박막트랜지스터의 반도체층과 동일한 물질로 형성될 수 있다. 상기 제1 소오스 전극들(7, 14) 및 제2 드레인 전극들(9, 16)은 상기 박막트랜지스터의 소오스/드레인 전극들과 동일한 물질로 형성될 수 있다.
상기 제1 소오스/드레인 전극들(7, 9)과 상기 제2 소오스/드레인 전극들(14, 16)을 포함하는 상기 제1 기판(1) 상에 절연층(18)이 형성된다. 상기 절연층(18)은 상기 박막트랜지스터의 게이트 절연층과 동일한 물질로 형성될 수 있다.
상기 제1 반도체층(5) 및 상기 제1 소오스/드레인 전극들(7, 9)에 의해 광 센서(10)가 형성되고, 상기 제2 반도체층(12) 및 상기 제2 소오스/드레인 전극들(14, 16)에 의해 온도 센서(20)가 형성될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 광 센서(10)와 상기 온도 센서(20)는 동일한 구조를 가질 수 있다. 이와 같이, 상기 광 센서(10)와 상기 온도 센서(20)가 동일한 구조를 가지게 됨에 따라, 상기 광 센서(10)에 의해 검출된 신호에 포함된 온도 성분이 상기 온도 센서(20)에 의해 검출된 신호(오로지 온도 성분만 검출됨)에 의해 상쇄됨에 따라, 완전한 온도 보상에 따른 정확한 광 휘도 제어가 가능하다.
본 실시예는 온도 센서(20)가 광이 조사되지 않도록 하기 위해, 온도 센서 영역에 대응하는 제2 기판(30) 상에 광 차단층(32)이 배치될 수 있다. 상기 광 차단층(32)은 블랙 매트릭스일 수 있다.
상기 제2 기판(30)에는 상기 표시 영역에 대응하여 적색 컬러필터, 녹색 컬러필터 및 청색 컬러필터를 포함하는 컬러필터층이 배치되고, 각 컬러필터 사이에 블랙 매트릭스가 배치된다.
상기 블랙 매트릭스는 상기 표시 영역뿐만 아니라 상기 비표시 영역의 상기 온도 센서 영역에 대응하는 상기 제2 기판(30) 상에 배치될 수 있다. 따라서, 상기 온도 센서 영역에 배치된 광 차단층(32)에 의해 상기 제2 기판(30)을 통해 입사된 광이 차단되어 상기 온도 센서(20)로 조사되지 않게 된다.
상기 제2 기판(30)의 상기 비표시 영역에는 상기 온도 센서 영역에만 블랙 매트릭스(32)가 형성되고, 그 이외의 비표시 영역에는 컬러필터층과 블랙 매트릭스가 배치되지 않는다.
상기 광 센서(10)가 광을 감지하기 위해서는 광이 조사될 수 있어야 하고, 상기 온도 센서(20)가 온도를 감지하기 위해서는 광이 조사되지 않아야 한다.
상기 온도 센서(20)는 제2 기판(30)을 통해 입사된 광이 액정층(35)을 경유하여 제1 반도체층(5)으로 조사될 수 있다. 상기 광에 의해 제1 반도체층(5)에서 광 전류가 흐르게 되고, 이러한 광 전류가 감지되게 된다.
도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 광이 발생되지 않거나(도 4a) 광이 발생되는 것(도 4b)에 관계없이 온도 센서(20)에 의한 불량 파형이 발생되지 않고 정상 파형만이 발생되게 된다. 도 4a와 도 4b는 온도 센서의 다크(dark)에서의 초기 특성치를 보여주는 도면들이다.
이상에서와 같이, 본 실시예는 상기 광 센서(10)와 상기 온도 센서(20)를 동일한 구조를 갖도록 함으로써, 온도 센서(20)의 온도 감지 성능 저하를 방지하여 광 센서(10)의 완전한 온도 보상을 통해 정확한 온도 제어가 가능하게 할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 센서의 온도 보상 장치를 도시한 도면이다.
본 발명의 다른 실시예에서 본 발명의 일 실시예와 동일한 기능을 갖는 동일한 구성 요소들에 대해서는 동일한 도면 번호를 부여하고, 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 다른 실시예는 COT(Color filter on transistor) 구조의 액정패널이다. COT 구조의 액정패널은 제2 기판(30)에 배치되었던 컬러필터와 블랙 매트릭스를 제1 기판(1)에 배치하는 구조이다.
즉, 상기 제1 기판(1)에 다수의 게이트라인들과 다수의 데이터라인들에 의해 화소 영역들이 정의된다. 상기 화소 영역들이 포함된 영역이 표시 영역으로 정의되 고, 상기 화소 영역들이 포함되지 않은 영역이 비표시 영역으로 정의될 수 있다.
각 화소 영역에 박막트랜지스터와 화소 전극이 배치될 수 있다.
각 화소 영역의 화소전극 상에 적색 컬러필터, 녹색 컬러필터 및 청색 컬러필터를 포함하는 컬러필터층이 배치된다. 각 컬러필터 사이의 게이트라인, 데이터라인 및 박막트랜지스터 상에 블랙 매트릭스가 배치될 수 있다.
상기 비표시 영역은 광 센서 영역과 온도 센서 영역을 포함할 수 있다.
상기 광 센서 영역의 제1 기판(1)에 광 센서(10)가 배치되고, 상기 온도 센서 영역의 제1 기판(1)에 온도 센서(20)가 배치될 수 있다.
상기 온도 센서(20)의 절연층(18) 상에 제2 소오스 전극(14)을 포함하는 제1 끝단(14a)으로부터 제2 드레인 전극(16)을 포함하는 제2 끝단(16a)의 범위에 광 차단층(43)이 배치될 수 있다. 상기 광 차단층(43)은 상기 제1 기판(1)에 배치된 블랙 매트릭스와 동일한 물질로 형성될 수 있다.
상기 광 차단층(43)은 상기 제2 소오스 전극(14)의 제1 끝단(14a)으로부터 상기 제2 소오스 전극(14), 상기 제2 소오스/드레인 전극들(14, 16) 사이에 배치된 제2 반도체층(12) 및 상기 제2 드레인 전극(16)을 포함하여 상기 제2 드레인 전극(16)의 제2 끝단(16a)까지 형성될 수 있다.
종래의 온도 센서의 제2 소오스 전극과 제2 드레인 전극 사이에 금속 물질로 이루어진 게이트 전극이 배치되었다.
하지만, 본 실시예에서는 금속 물질이 아닌 유기 물질이나 무기 물질로 이루어진 블랙 매트릭스(43)가 상기 제2 소오스 전극(14)으로부터 상기 제2 드레인 전 극(16)까지의 범위에 걸쳐 형성될 수 있다.
이에 따라, 종래의 게이트 전극에 의한 온도 센서의 다크에서의 온도 검출 불량이 본 실시예의 블랙 매트릭스(43)에 의해 해소될 수 있다. 그러므로, 온도 센서(20)에 의해 완전한 온도 관련 신호만이 검출됨에 따라 광 센서(10)에 의해 검출된 신호에 포함된 온도 성분을 완전하게 상쇄하여 줌으로써, 정확한 광 휘도 제어가 가능하다.
도 1은 종래의 광 센서의 온도 보상 장치를 도시한 도면.
도 2a 및 도 2b는 종래의 광 센서의 온도 보상 장치에서 온도 센서에서 발생 되는 불량을 도시한 파형도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 센서의 온도 보상 장치를 도시한 도면.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 광 센서의 온도 보상 장치에서 온도 센서에서 정상 상태를 도시한 파형도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 센서의 온도 보상 장치를 도시한 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1, 30: 기판 3: 버퍼층
5, 12: 반도체층 7, 14: 소오스 전극
9, 16: 드레인 전극 10: 광 센서
18: 절연층 20: 온도 센서
32, 43: 광 차단층 35: 액정층
Claims (10)
- 제1 기판;상기 제1 기판과 마주하고 상기 제1 기판과 이격되어 배치된 제2 기판;상기 제1 기판 상에 형성된 광 센서; 및상기 광 센서의 온도 성분을 보상하기 위한 온도 센서;를 포함하고,상기 광 센서는,상기 제1 기판 상에 배치된 제1 반도체층; 및상기 제1 반도체층 상에 이격되어 배치된 제1 소오스/드레인 전극들;을 포함하고,상기 온도 센서는상기 제1 기판 상에 배치된 제2 반도체층;상기 제2 반도체층 상에 이격되어 배치된 제2 소오스/드레인 전극들; 및상기 제2 반도체층과 대응되는 상기 제2 기판 상에 형성된 블랙 매트릭스를 포함하고,상기 제2 반도체층 및 제2 소오스/드레인 전극들은 상기 제1 반도체층 및 제1 소오스/드레인 전극들과 동일 구조를 가진 광 센서의 온도 보상 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 광 센서와 상기 온도 센서는 액정패널의 비표시 영역에 배치되는 것을 특징으로 하는 광 센서의 온도 보상 장치.
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