KR101451293B1 - Backlight illumination control method, backlight illumination control circuit and display device comprising the backlight illumination control circuit - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 백라이트 조도 조절 방법은 온도 변화에 의존성이 없는 순광전류 신호를 생성한 후 이를 바탕으로 생성된 조도 조절 신호를 통해 백라이트 조도를 조절하거나, 온도 변화에 의존성이 있는 광전류 신호 또는 순광전류 신호를 생성한 후 상기 광전류 신호 또는 상기 순광전류 신호와 표본 추출 타이밍 신호를 통해 온도 의존성을 제거한 조도 조절 신호를 생성한 다음 이를 통해 백라이트 조도를 조절한다.
본 발명에 따른 백라이트 조도 조절 회로는 광전류 감지 소자 및 암전류 감지 소자를 포함하며 상기 백라이트 조도 조절 방법을 가능하게 하는 구성이다.
본 발명에 따른 표시 장치는 상기 백라이트 조도 조절 회로를 포함하는 표시 패널 및 상기 백라이트 조도 조절 회로에 의해 조도가 조절되는 백라이트를 포함하며 상기 표시 패널은 오픈부가 형성된 광차단 영역을 포함하여 광전류 감지 소자는 오픈부를 통해 외부광에 노출되고 암전류 감지 소자는 외부광과 차단되도록 구성된다.
본 발명에 따른 백라이트 조도 조절 방법 또는 백라이트 조도 조절 회로를 표시 장치에 적용하는 경우 외부 조도가 아닌 기타 다른 변수에 의한 백라이트 조도의 변동폭이 최소화되어 높은 신뢰성 확보가 가능하다.
액정 표시 장치, 백라이트, 광센서, 광감지, 조도 조절, 교정
The method of controlling the backlight illuminance according to the present invention is a method of adjusting the backlight illuminance by generating a sinusoidal current signal that does not depend on a temperature change, adjusting a backlight illuminance based on the generated illuminance signal, And generates a light intensity control signal by removing the temperature dependency through the photocurrent signal or the sample light extraction current signal and the sampled timing signal, and adjusts the backlight illuminance through the light intensity control signal.
The backlight illuminance control circuit according to the present invention includes a photocurrent sensing element and a dark current sensing element, and is configured to enable the backlight illuminance adjustment method.
The display device according to the present invention includes a display panel including the backlight illuminance adjusting circuit and a backlight whose illuminance is adjusted by the backlight illuminance adjusting circuit, and the display panel includes a light blocking area formed with an open part, Is exposed to external light through the open portion and the dark current sensing element is configured to be shielded from external light.
When the backlight illuminance control method or the backlight illuminance control circuit according to the present invention is applied to a display device, the fluctuation of the backlight illuminance by the other parameters other than the external illuminance is minimized, and high reliability can be ensured.
Liquid crystal display, backlight, photo sensor, photo sensing, illumination control, calibration
Description
본 발명은 백라이트 조도 조절 방법, 백라이트 조도 조절 회로 및 백라이트 조도 조절 회로를 포함하는 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 온도 변화, 제품간 편차, 센서 열화에 의한 동작점의 이동 등과 같은 외부 조도 변화가 아닌 기타 변수에 의한 조도 변동폭을 최소화하는 백라이트 조도 조절 방법, 백라이트 조도 조절 회로 및 백라이트 조도 조절 회로를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
최근 들어, 패널에 내장된 광감지부를 통해 외부광의 조도를 측정하여 백라이트 모듈에서 나오는 빛의 조도를 제어함으로써 최적의 화면표시 특성을 확보하고 전력 소비를 최소화하는 액정 표시 장치가 제시되고 있다.2. Description of the Related Art Recently, a liquid crystal display device has been proposed in which an illuminance of external light is measured through a light sensing unit built in a panel to control light intensity emitted from a backlight module, thereby ensuring optimal display characteristics and minimizing power consumption.
도 1은 종래 기술에 따른 백라이트 조도 조절 회로 구성을 간략히 도시한 것이며, 도 2a, 도2b, 도3a 및 도3b는 종래 기술에 따른 광센서 및 광센서에 입력되는 신호 파형을 도시한 것이다. FIG. 1 is a schematic diagram of a conventional backlight illuminance control circuit, and FIGS. 2A, 2B, 3A, and 3B illustrate signal waveforms input to the optical sensor and the optical sensor according to the related art.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 백라이트 조도 조절 회로는 다수개의 광센서(411~414)로 구성된 광 센싱부(410), 증폭기(420), 표본기(430), 신호 변환기(440) 및 연산기(450)로 구성된다. 이때 상기 광센서(411~414)는 도 2a에 도시된 바와 같이 광전류 감지 소자(QLT)와 스위칭 소자(QSW)로 구성될 수 있으며 도 3a에 도시된 바와 같이 스위칭 소자(QSW) 없이 광전류 감지 소자(QLT)만으로 구성될 수도 있다. 1, the backlight illuminance control circuit according to the related art includes an
도1, 도 2a 및 도2b를 참고하여 종래 기술에 따른 백라이트 조도 조절 회로의 작동 과정을 간략히 설명하면 다음과 같다.Referring to FIGS. 1, 2A, and 2B, the operation of the conventional backlight illuminance adjusting circuit will be briefly described below.
최초, 광전류 감지 소자(QLT)의 채널부 반도체에 빛이 조사되면 가전자대의 전자 일부가 전도대로 올라가 자유 전자가 된다. 이때, 스위칭 소자 제어 신호(VSW)가 스위칭 소자(QSW)의 제어 전극으로 입력되면 스위칭 소자(QSW)의 채널이 열리게 되고 광 센싱부 출력 제어 스위치(SLO)가 턴온 되면 입력 전압(VI)에 따른 기전력으로 인해 광전류(I(Temp, Lux))가 감지 신호로 출력된다.When light is first applied to the channel semiconductor of the photocurrent sensing device (QLT), a part of electrons of the valence band rise to the conduction band and become free electrons. At this time, when the switching element control signal VSW is inputted to the control electrode of the switching element QSW, the channel of the switching element QSW is opened and when the light sensing part output control switch SLO is turned on, Due to the electromotive force, the photocurrent (I (Temp, Lux)) is output as a detection signal.
증폭기(420)는 광 센싱부(410)로부터 전달되는 감지 신호를 통해 표본기(430)에 증폭된 표본 전압(VS)이 생성되도록 한다. 표본기(430)는 표본 추출 타이밍 신호(τ)에 따라 표본 전압(VS)을 적절히 추출한 다음 신호 변환기로(440)로 출력한다.The
신호 변환기(440)는 복수의 비교기를 포함하며, 표본기(430)로부터 추출된 아날로그 상태의 표본 전압(VS)를 받아 디지털 표본 신호(SDS)로 변환한 후 연산기(450)로 출력한다. 연산기(450)는 각 광 감지소자(411-414)의 감지 신호에 대응 하는 4개의 디지털 표본 신호(SDS)를 소정 시간 단위마다 차례로 받아 레지스터 등의 메모리 소자에 저장한 후 저장된 4개의 디지털 표본 신호(SDS)를 참조하여 우세한 값을 현재의 외부 조도로 판단하여 밝기 제어 신호(VDim)의 레벨 또는 상태를 변경하여 백라이트 제어부로 내보낸다. 백라이트 제어부는 상기 밝기 제어 신호(VDim)에 따라 백라이트의 밝기를 조절함으로써 외부 조도 변화에 따라 최적의 시인성을 확보하고 전력 소비를 줄인다.The
그러나 이러한 종래 기술은 온도을 변수로 광센서의 출력값이 변동하는 현상을 전혀 고려하지 않았고, 제품마다 광센서 출력값의 편차가 존재한다는 점도 고려하지 않았으며, 시간이 지남에 따라 광센서의 박막 트랜지스터가 열화되어 출력값이 변하는 현상 또한 고려하지 않은 문제점이 있다.However, this prior art does not take into consideration the fact that the output value of the optical sensor fluctuates with the temperature as a variable, and the deviation of the output value of the optical sensor from each product is not taken into consideration. As time passes, There is a problem that a phenomenon in which the output value is changed is not considered.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 외부 온도 변화, 제품 편차, 시간 경과 등 외부 조도 변화가 아닌 기타 변수에 의한 백라이트 조도의 변동을 최소화하는 백라이트 조도 조절 방법, 백라이트 조도 조절 회로 및 이를 포함하는 표시 장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a backlight illuminance adjusting method, a backlight illuminance illuminance adjusting circuit, and a backlight illuminance adjusting circuit that minimizes variations in backlight illuminance caused by other variables such as external temperature change, product deviation, And a display device.
본 발명에 따른 백라이트 조도 조절 방법은, 온도 변화에 의존성이 없는 순광전류 신호를 생성한 후 이를 바탕으로 생성된 조도 조절 신호를 통해 백라이트 조도를 조절하거나, 온도 변화에 의존성이 있는 광전류 신호 또는 순광전류 신호를 생성한 후 광전류 신호 또는 순광전류 신호와 표본 추출 타이밍 신호를 통해 온도 의존성을 제거한 조도 조절 신호를 생성한 다음 이를 통해 백라이트 조도를 조절한다.The backlight illuminance adjusting method according to the present invention is a method for adjusting a backlight illuminance by controlling a backlight illuminance based on a light intensity signal generated based on a light intensity signal that does not depend on a temperature change, After the signal is generated, the light intensity signal is generated by removing the temperature dependency through the photocurrent signal or the photocurrent signal and the sampled timing signal, and the backlight illuminance is adjusted through the generated light intensity signal.
온도 변화에 의존성이 없는 순광전류 신호를 이용하는 경우, 본 발명에 따른 백라이트 조도 조절 방법은, 기준 전압을 설정하는 단계, 광전류 감지 소자 및 암전류 감지 소자에 의해 형성된 온도 의존성 없는 순광전류 신호를 통해 상기 기준 전압을 기초로 표본 전압을 생성하는 단계, 상기 표본 전압을 바탕으로 조도 조절 신호를 생성하는 단계, 및 상기 조도 조절 신호를 이용하여 백라이트의 조도를 조절하는 단계를 포함한다.In the case of using a forward light current signal which does not depend on a temperature change, the backlight illuminance adjusting method according to the present invention includes the steps of setting a reference voltage, Generating a sample voltage based on the voltage, generating a roughness adjustment signal based on the sampled voltage, and adjusting the roughness of the backlight using the roughness adjustment signal.
이때, 상기 조도 조절 신호를 생성하는 단계는, 상기 아날로그 상태의 표본 전압을 변환하여 디지털 표본 신호를 생성하는 단계, 상기 디지털 표본 신호를 저장하는 단계, 및 상기 저장된 디지털 표본 신호 중 우세한 값 또는 그 평균값을 조도 조절 신호로 생성하는 단계를 포함할 수 있으며, 이 경우, 상기 기준 전압을 설정하는 단계, 상기 표본 전압을 생성하는 단계, 상기 디지털 표본 신호를 생성하는 단계 및 상기 디지털 표본 신호를 저장하는 단계가 수 차례 반복된 후 상기 조도 조절 신호를 생성하는 단계가 진행된다.The step of generating the illumination control signal may include generating a digital sample signal by converting the sampled voltage of the analog state, storing the digital sample signal, and outputting a dominant value or an average value The method comprising the steps of: setting the reference voltage; generating the sampled voltage; generating the digital sample signal; and storing the digital sample signal. Is repeated a plurality of times, and the step of generating the illuminance adjustment signal is performed.
온도 변화에 의존성이 있는 광전류 신호 또는 순광전류 신호를 이용하는 경우, 본 발명에 따른 백라이트 조도 조절 방법은, 표본 추출 타이밍 신호를 교정하는 단계, 기준 전압을 설정하는 단계, 광전류 감지 소자 및/또는 암전류 감지 소자에 의해 형성된 광전류 신호 또는 순광전류 신호를 통해 상기 기준 전압을 기초로 표본 전압을 생성하는 단계, 상기 표본 전압과 상기 표본 추출 타이밍 신호를 이용하여 조도 조절 신호를 생성하는 단계, 및 상기 조도 조절 신호를 이용하여 백라이트의 조도를 조절하는 단계를 포함한다.In the case of using a photocurrent signal or a pure current signal depending on a temperature change, the method of adjusting the backlight illuminance according to the present invention includes the steps of calibrating a sampling timing signal, setting a reference voltage, setting a photocurrent sensing element and / Generating a sample voltage based on the reference voltage through a photocurrent signal or a positive current signal formed by the device, generating a roughness control signal using the sampled voltage and the sampling timing signal, To adjust the illuminance of the backlight.
이때, 상기 조도 조절 신호를 생성하는 단계는, 상기 아날로그 상태의 표본 전압을 변환하여 디지털 표본 신호를 생성하는 단계, 상기 디지털 표본 신호를 저장하는 단계, 및 상기 저장된 디지털 표본 신호 중 우세한 값 또는 그 평균값을 조도 조절 신호로 생성하는 단계를 포함할 수 있으며, 이 경우, 상기 기준 전압을 설정하는 단계, 상기 표본 전압을 생성하는 단계, 상기 디지털 표본 신호를 생성하는 단계 및 상기 디지털 표본 신호를 저장하는 단계가 수 차례 반복된 후 상기 조도 조절 신호를 생성하는 단계가 진행된다.The step of generating the illumination control signal may include generating a digital sample signal by converting the sampled voltage of the analog state, storing the digital sample signal, and outputting a dominant value or an average value The method comprising the steps of: setting the reference voltage; generating the sampled voltage; generating the digital sample signal; and storing the digital sample signal. Is repeated a plurality of times, and the step of generating the illuminance adjustment signal is performed.
한편, 상기 표본 추출 타이밍 신호를 교정하는 단계는, 기준 전압을 설정하는 단계, 암전류 감지 소자에 의해 형성된 암전류 신호를 이용하여 상기 기준 전압을 바탕으로 교정 전압을 생성하는 단계, 상기 아날로그 상태의 교정 전압을 변환하여 디지털 교정 신호를 생성하는 단계, 상기 디지털 교정 신호를 부호화하여 부호화 신호를 생성하는 단계 및 상기 부호화 신호에 대응하는 표본 추출 타이밍 신호를 생성하는 단계를 포함한다.The step of calibrating the sampling timing signal may include the steps of: setting a reference voltage; generating a calibration voltage based on the reference voltage using a dark current signal formed by the dark current sensing element; Generating a digital calibration signal, generating a coded signal by encoding the digital calibration signal, and generating a sample extraction timing signal corresponding to the coded signal.
다음으로, 본 발명에 따른 백라이트 조도 조절 회로는, 온도 변화에 의존성이 없는 순광전류 신호를 생성한 후 이를 바탕으로 생성된 조도 조절 신호를 통해 백라이트 조도를 조절하도록 구성되거나, 온도 변화에 의존성이 있는 광전류 신호 또는 순광전류 신호를 생성한 후 광전류 신호 또는 순광전류 신호와 표본 추출 타이밍 신호를 통해 온도 의존성을 제거한 조도 조절 신호를 생성한 다음 이를 통해 백라이트 조도를 조절하도록 구성된다.Next, the backlight illuminance adjusting circuit according to the present invention may be configured to adjust the illuminance of the backlight through the illuminance adjusting signal generated on the basis of the generated negative light-emitting current signal which does not depend on the temperature change, A photocurrent signal or a photocurrent signal is generated, and then a photocurrent signal or a photocurrent signal and a sampling timing signal are used to generate a roughness adjustment signal from which the temperature dependency is removed, and then the backlight roughness is adjusted through this.
온도 변화에 의존성이 없는 순광전류 신호를 이용하도록 구성되는 경우, 본 발명에 따른 백라이트 조도 조절 회로는, 광전류 감지 소자 및 암전류 감지 소자를 포함하며 온도 의존성이 없는 순광전류 신호를 출력하는 광 센싱부, 상기 광 센싱부의 출력단의 전압을 고정시키며 광 센싱부의 출력 신호를 받아 이를 증폭하는 증폭기, 상기 증폭기의 출력단과 연결되어 표본 전압을 생성 유지 및 출력하는 표본기, 상기 표본기로부터 아날로그 상태의 표본 전압을 받아 디지털 표본 신호로 변환 출력하는 아날로그-디지털 변환기를 포함한다.The backlight illuminance control circuit according to the present invention includes a light sensing unit including a photocurrent sensing element and a dark current sensing element and outputting a non-temperature- An amplifier for fixing the voltage of the output terminal of the optical sensing unit and receiving the output signal of the optical sensing unit and amplifying the amplified output signal, a sampler connected to the output terminal of the amplifier for generating and outputting a sampled voltage, And an analog-to-digital converter for receiving and outputting the digital sample signal.
이때, 상기 디지털 표본 신호를 저장하고 저장된 디지털 표본 신호 중 우세 한 값 또는 그 평균값을 조도 조절 신호로 생성하는 연산기를 더 포함할 수 있으며, 이 경우, 상기 광 센싱부는 광전류 감지 소자 및 암전류 감지 소자로 이루어진 복수의 광센서를 포함한다.The optical sensing unit may include a photocurrent sensing unit and a dark current sensing unit. The photocurrent sensing unit may include a photocurrent sensing unit and a dark current sensing unit. The photocurrent sensing unit may include a photocurrent sensing unit and a dark current sensing unit. And a plurality of optical sensors.
온도 변화에 의존성이 있는 광전류 신호 또는 순광전류 신호를 이용하도록 구성되는 경우, 본 발명에 따른 백라이트 조도 조절 회로는, 광전류 감지 소자 및 암전류 감지 소자를 포함하며 광전류 신호, 암전류 신호, 또는 순광전류 신호를 출력하는 광 센싱부, 상기 광 센싱부의 출력단의 전압을 고정시키며 광 센싱부의 출력 신호를 받아 이를 증폭하는 증폭기, 상기 증폭기의 출력단과 연결되어 교정 전압 또는 표본 전압을 생성 유지 및 출력하는 표본기, 상기 표본기로부터 아날로그 상태의 교정 전압 또는 표본 전압을 받아 이를 각각 디지털 교정 신호와 디지털 표본 신호로 변환 출력하는 아날로그-디지털 변환기를 포함한다. 이때, 상기 아날로그-디지털 변환기는 상기 표본기로부터 아날로그 상태의 교정 전압을 받아 디지털 교정 신호로 변환 출력하는 제1 아날로그-디지털 변환기와 상기 표본기로부터 아날로그 상태의 표본 전압을 받아 디지털 표본 신호로 변환 출력하는 제2 아날로그-디지털 변환기로 구분될 수 있다.The backlight illuminance control circuit according to the present invention includes a photocurrent sensing element and a dark current sensing element and is provided with a photocurrent signal, a dark current signal, or a forward light current signal An amplifier for fixing the voltage of the output terminal of the optical sensing unit and receiving an output signal of the optical sensing unit, amplifying the output signal of the optical sensing unit, a sampling unit connected to an output terminal of the amplifier to generate and maintain a calibration voltage or a sampled voltage, And an analog-to-digital converter that receives a calibration voltage or a sampled voltage in the analog state from the sampler and converts it into a digital calibration signal and a digital sample signal, respectively. The analog-to-digital converter includes a first analog-to-digital converter for receiving a calibration voltage in the analog state from the sampler and converting the analog calibration signal into a digital calibration signal, And a second analog-to-digital converter.
한편, 본 발명에 따른 백라이트 조도 조절 회로는, 상기 디지털 표본 신호를 저장하고 저장된 디지털 표본 신호 중 우세한 값 또는 그 평균값을 조도 조절 신호로 생성하는 연산기를 더 포함할 수 있으며, 이 경우, 상기 광 센싱부는 광전류 감지 소자 및 암전류 감지 소자로 이루어진 복수의 광센서를 포함한다.The backlight illuminance adjusting circuit may further include a calculator for storing the digital sample signal and generating a predominant value or an average value of the digital sample signal as a luminance adjustment signal. In this case, The photoelectric sensor includes a plurality of photosensors including a photocurrent sensing element and a dark current sensing element.
또한, 온도 변화에 의존성이 있는 광전류 또는 순광전류 신호를 이용하도록 구성되는 경우, 본 발명에 따른 백라이트 조도 조절 회로는, 상기 아날로그-디지털 변환기로부터 n bit 의 디지털 교정 신호를 받아 이를 m bit 부호화 신호로 변환하여 출력하는 부호기, 및 상기 부호기로부터 부호화 신호를 받아 이에 상응하는 표본 추출 타이밍 신호를 발생하는 계수기를 더 포함하며, 상기 표본기는 상기 표본 추출 타이밍 신호에 따라 상기 표본 전압을 생성하도록 구성될 수 있다.Further, in the case where it is configured to use a photocurrent or a pure light current signal which is dependent on a temperature change, the backlight luminance adjustment circuit according to the present invention receives an n bit digital calibration signal from the analog- And a counter for receiving the coded signal from the encoder and generating a corresponding sampled timing signal, wherein the sampler can be configured to generate the sampled voltage according to the sampled timing signal .
다음으로, 본 발명에 따른 표시 장치는 상기 백라이트 조도 조절 회로를 포함하는 표시 패널 및 상기 백라이트 조도 조절 회로에 의해 조도가 조절되는 백라이트를 포함하며 상기 표시 패널은 오픈부가 형성된 광차단 영역을 포함하여 광전류 감지 소자는 오픈부를 통해 외부광에 노출되고 암전류 감지 소자는 외부광과 차단되도록 구성된다.Next, a display device according to the present invention includes a display panel including the backlight illuminance adjusting circuit and a backlight whose illuminance is adjusted by the backlight illuminance adjusting circuit, and the display panel includes a light shielding area formed with an open portion, The sensing element is configured to be exposed to external light through the open portion and the dark current sensing element to be shielded from external light.
이와 같은 본 발명에 따른 백라이트 조도 조절 방법 또는 백라이트 조도 조절 회로를 표시에 장치에 적용 하는 경우 외부 조도가 아닌 기타 다른 변수에 의한 백라이트 조도의 변동폭이 최소화 되어 높은 신뢰성 확보가 가능하다.When the backlight illuminance adjusting method or the backlight illuminance adjusting circuit according to the present invention is applied to a display device, fluctuation of the backlight illuminance by the parameters other than the external illuminance is minimized, and high reliability can be ensured.
이하, 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도4 는 특정 설계치를 가진 박막 트랜지스터 형태의 광 감지 소자에 대하여 세가지 Vgs 값을 기준으로 온도를 변수로 한 광전류(I(Temp, Lux)), 암전류(I(Temp)) 및 광전류(I(Temp, Lux))에서 암전류(I(Temp))를 뺀 순 광전류(I(Lux))의 변동을 도시한 그래프이다. 본 그래프는 외부 조도 10000Lux를 기준 으로 작성되었다. FIG. 4 is a graph showing photocurrent (I (Temp, Lux), dark current (I (Temp)), and photocurrent (I (Temp)) based on three values of Vgs for a thin film transistor type photo- (Lux) obtained by subtracting the dark current (I (Temp)) from the dark current (I (Lux)). This graph is based on an external illumination of 10000 Lux.
그래프를 참조하면 온도가 증가함에 따라 광전류(I(Temp, Lux))와 암전류(I(Temp)) 모두 전반적으로 증가함을 알 수 있다. 그러나, 광전류(I(Temp, Lux))에서 암전류(I(Temp))를 뺀 순 광전류(I(Lux))의 경우는 Vgs에 따라 다른 변화를 보인다. Vgs=-7V의 경우 순 광전류(I(Lux))는 온도의 증가와 함께 증가하고 Vgs=0V 의 경우는 순 광전류(I(Lux))가 온도의 변화와 무관하게 거의 일정하게 유지되며 Vgs=15V 의 경우에는 온도의 증가와 함께 순 광전류(I(Lux))가 감소하는 현상을 보인다. 따라서, Vgs를 0V로 한 후 순 광전류(I(Lux))를 이용하면 온도 변화가 있는 경우에도 외부 조도를 비교적 큰 오차 없이 측정할 수 있음을 알 수 있다. 그러나, Vgs를 0V로 하는 경우 순 광전류(I(Lux)) 크기가 -11승 차수에 불과하여 이후 신호 증폭 등의 과정에서 오차가 커질 확률이 높은 문제가 있다. 또한, 순광전류((I(Lux))의 크기는 개별 광센서 편차에 의존성이 있으며 시간에 따른 광센서 채널부의 열화에 의해서도 그 크기가 변동될 수 있다. 따라서 더 높은 Vgs를 이용할 수 있도록 할 필요가 있으며 개별 광센서 편차 및 시점 의존성을 제거하는 방안을 고려할 필요가 있다. 더 높은 Vgs를 이용할 경우 순광전류(I(Lux))에 온도에 대한 의존성이 발생하므로 결과값에 대한 교정 과정이 필요하다. 교정은 다음과 같은 방식으로 가능하다. 먼저 외부 조도에 의한 영향을 제거한 암전류(I(Temp))를 측정하여 온도를 파악한다. 다음, 이를 바탕으로 순광전류(I(Lux)) 누적 시간을 표준화한다. 그 다음, 표준화된 누적 시간 동안 누적된 순광전류(I(Lux)) 누적량을 측정한 후 이를 바탕으로 조도 조절 신호를 생성한다. 이러한 교정 과정을 거치는 경우 온 도, 제품, 시점에 따라 매번 새롭게 표준화된 누적 시간이 적용되므로 외부 조도 변화가 아닌 온도, 제품 편차, 시점 등 기타 변수에 따른 조도 조절 오차가 최소화될 수 있다. 또한, 교정 과정을 적용하는 경우 온도 의존성 있는 출력값을 이용하여 외부 조도를 측정할 수 있게 되므로 반드시 순광전류(I(Lux))를 이용하여 외부 조도를 측정할 필요가 없으며 광전류(I(Temp, Lux))를 이용하여 외부 조도를 측정할 수도 있게 된다.Referring to the graph, it can be seen that both the photocurrent (I (Temp, Lux)) and the dark current (I (Temp)) increase as the temperature increases. However, the net photocurrent (I (Lux)) obtained by subtracting the dark current (I (Temp)) from the photocurrent (I (Temp, Lux) In the case of Vgs = 0V, the net photocurrent (I (Lux)) is kept almost constant irrespective of the temperature change, and Vgs = 15V, the net photocurrent (I (Lux)) decreases with increasing temperature. Therefore, it can be seen that the external illuminance can be measured with a relatively large error even when there is a temperature change by using the pure photocurrent I (Lux) after setting Vgs to 0V. However, when Vgs is set to 0 V, the magnitude of the net photocurrent (I (Lux)) is only -11 order, and there is a high probability that the error will increase in the process of signal amplification and the like thereafter. In addition, the magnitude of the forward current (I (Lux)) depends on the individual photosensor deviation, and the size of the photosensor can be varied by the deterioration of the optical sensor channel portion over time. It is necessary to consider a method to eliminate the deviation of individual photosensors and the time dependence. If higher Vgs is used, the dependence of temperature on the photocurrent (I (Lux)) will depend on the result. Calibration can be done in the following way: First, the dark current (I (Temp)) is subtracted from the influence of the external illuminance and the temperature is measured. (Lux) accumulation amount accumulated during the standardized cumulative time, and then generates a roughness adjustment signal based on the measurement result. Since the standardized cumulative time is applied every time, it is possible to minimize the error in adjusting the illuminance according to other variables such as temperature, product deviation, and time, rather than the external illuminance change. It is not necessary to measure the external illuminance by using the forward light current (I (Lux)) and the external illuminance can be measured using the photocurrent (I (Temp, Lux)).
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 광센서의 구성을 도시한 것이며, 도 5b는 도 5a의 광센서를 구성하는 감지 소자의 게이트 전극에 입력되는 신호 파형을 도시한 것이다.FIG. 5A illustrates a configuration of an optical sensor according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 5B illustrates a signal waveform input to a gate electrode of a sensing element included in the optical sensor of FIG. 5A.
본 실시예의 광센서는 광전류 감지 소자(QLT), 암전류 감지 소자(QT) 및 스위칭 소자(Qsw)로 구성된다. 광전류 감지 소자(QLT), 암전류 감지 소자(QT), 및 스위칭 소자(Qsw)는 비정질 규소(amorphous silicon) 또는 다결정 규소(poly crystalline silicon)로 이루어진 반도체 채널영역을 갖는 박막 트랜지스터일 수 있으며 상기 반도체 채널영역은 채널영역으로 유입되는 광량 및 온도에 따라 캐리어의 개수가 변하는 특성을 갖는다. The optical sensor of this embodiment is composed of a photocurrent sensing element QLT, a dark current sensing element QT and a switching element Qsw. The photocurrent sensing device QLT, the dark current sensing device QT and the switching device Qsw may be thin film transistors having a semiconductor channel region made of amorphous silicon or poly crystalline silicon, Region has a characteristic in which the number of carriers varies depending on the amount of light and the temperature flowing into the channel region.
광전류 감지 소자(QLT)의 드레인 전극에는 입력 전압(VI)이 인가되고 게이트 전극에는 광전류 감지 소자 제어 신호(VLT)가 인가되며 소스 전극은 스위칭 소자(Qsw)의 드레인 전극과 연결된다. 스위칭 소자(Qsw)의 게이트 전극에는 스위칭 소자 제어 신호(Vsw)가 인가되며 소스 전극은 제1 노드(N1)를 거쳐 광센서 출력단(S_OUT) 및 암전류 감지 소자(QT)의 드레인 전극과 연결된다. 암전류 감지 소 자(QT)의 게이트 전극에는 암전류 감지 소자 제어 신호(VT)가 인가되고 소스 전극은 고정단에 연결된다.The input voltage VI is applied to the drain electrode of the photocurrent sensing device QLT, the photocurrent sensing device control signal VLT is applied to the gate electrode, and the source electrode is connected to the drain electrode of the switching device Qsw. The switching element control signal Vsw is applied to the gate electrode of the switching element Qsw and the source electrode thereof is connected to the drain electrode of the dark sensor output terminal S_OUT and the dark current sensing element QT via the first node N1. The dark current sensing element control signal VT is applied to the gate electrode of the dark current sensing element QT and the source electrode is connected to the fixed end.
한편, 블랙 매트릭스 등의 광차단 영역은 광전류 감지 소자(QLT)의 채널 영역 상부에 오픈부(X)를 포함하고 있어서 광전류 감지 소자(QLT)의 채널 영역에 생성되는 캐리어수는 외부광과 자체 온도에 의한 영향을 포함하여 결정된다. 반면, 암전류 감지 소자(QT)의 채널 영역 상부는 블랙 매트릭스에 가려져 있으므로 암전류 감지 소자(QT)의 채널 영역에 생성되는 캐리어수는 외부광에 의한 영향은 포함하지 않으며 자체 온도에 의한 영향만을 포함한다. 따라서, 도 5b에 도시된 바와 같이 광전류 감지 소자(QLT)의 드레인 전극에 일정한 입력전압(VI)이 인가된 상태에서 광전류 감지 소자(QLT)의 게이트 전극 및 암전류 감지 소자(QT)의 게이트 전극 각각에 일정한 광전류 감지 소자 제어 신호(VLT) 및 암전류 감지 소자 제어 신호(VT)가 인가되고 스위칭 소자(Qsw)의 게이트 전극에 하이 레벨의 스위칭 소자 제어 신호(Vsw)가 입력되면 광전류 감지 소자(QLT)의 채널 영역으로 입사되는 외부광에 의한 영향과 광전류 감지 소자(QLT)의 채널 영역 자체 온도에 의한 영향을 포함하는 광전류(I(Temp, Lux))가 제1 노드(N1) 방향으로 흐르게 되며 제1 노드(N1)와 고정단 사이에는 암전류 감지 소자(QT)의 채널 영역 자체 온도에 의한 영향을 포함하는 암전류(I(Temp))가 흐르게 된다. 따라서 광전류 감지 소자(QLT)와 암전류 감지 소자(QT)를 동일하게 설계하고 양 박막 트랜지스터의 드레인 전극과 소스간 전압(Vds) 및 게이트 전압과 소스간 전압(Vgs)을 동일하게 설계하면 출력단(S_OUT)으로 빠져나가는 전류는 광전류(I(Temp, Lux))에서 광전류 감지 소자(QLT)의 채널 영 역 자체 온도에 의한 영향을 제거한 순광전류(I(Lux))가 된다.On the other hand, the light blocking region such as the black matrix includes the open portion X above the channel region of the photocurrent sensing device QLT, so that the number of carriers generated in the channel region of the photocurrent sensing device QLT is equal to the number of carriers Including the influence by the < / RTI > On the other hand, since the upper portion of the channel region of the dark current sensing element QT is covered by the black matrix, the number of carriers generated in the channel region of the dark current sensing element QT does not include the influence of external light but includes only the influence by its own temperature . 5B, in a state where a constant input voltage VI is applied to the drain electrode of the photocurrent sensing device QLT, the gate electrode of the photocurrent sensing device QLT and the gate electrode of the dark current sensing device QT When a constant photocurrent sensing element control signal VLT and a dark current sensing element control signal VT are applied to the gate electrode of the switching element Qsw and a high level switching element control signal Vsw is input to the gate electrode of the switching element Qsw, A photocurrent I (Temp, Lux) including the influence of the external light incident on the channel region of the photodiode and the influence of the channel region self temperature of the photocurrent sensing element QLT flows in the direction of the first node N1, A dark current I (Temp) including the influence of the channel region self-temperature of the dark current sensing element QT flows between one node N1 and the fixed node. Therefore, if the photocurrent sensing element QLT and the dark current sensing element QT are designed to be the same and the drain electrode and the source voltage Vds of the thin film transistor and the gate voltage and the source voltage Vgs are designed to be the same, ) Is the photocurrent (I (Lux)) which removes the influence of the channel region self-temperature of the photocurrent sensing device (QLT) at the photocurrent (I (Temp, Lux)).
도 6a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광센서의 구성을 도시한 것이며, 도 6b는 도 6a의 광센서에 입력되는 신호 파형을 도시한 것이다.FIG. 6A illustrates a configuration of an optical sensor according to another embodiment of the present invention, and FIG. 6B illustrates a signal waveform input to the optical sensor of FIG. 6A.
본 실시예의 광센서는 도 5a의 실시예에서 스위칭 소자(QSW)을 제거하고 광전류 감지 소자(QLT)의 소스전극을 제1 노드(N1)를 통해 출력 단자(S_OUT)와 암전류 감지 소자(QT)의 드레인 전극에 직접 연결하도록 구성된다. 이에 따라 도 5a 및 도 5b의 실시예와 같이 일정한 광전류 감지 소자 제어 신호(VLT) 및 암전류 감지 소자 제어 신호(VT)를 인가한 상태에서 스위칭 소자(QSW)에 펄스형 스위칭 소자 제어 신호(VSW)를 인가하여 출력 신호를 발생시키지 않고 도 6b에 도시된 바와 같이 펄스형의 광전류 감지 소자 제어 신호(VLT)와 암전류 감지 소자 제어 신호(VT)를 통해 직접 출력 신호를 발생시키도록 구성된다.5A, the switching element QSW is removed and the source electrode of the photocurrent sensing element QLT is connected to the output terminal S_OUT and the dark current sensing element QT through the first node N1, To the drain electrode of the transistor. 5A and FIG. 5B, a pulse-type switching element control signal VSW is applied to the switching element QSW while a constant photocurrent sensing element control signal VLT and a dark current sensing element control signal VT are applied, To generate a direct output signal through the pulse-type photocurrent sensing device control signal VLT and the dark current sensing device control signal VT as shown in FIG. 6B without applying an output signal.
도 7a는 본 발명에 따른 백라이트 조도 조절 회로가 적용된 표시 장치의 평면 개략도이며, 도 7b는 상기 도 7a의 표시 장치가 실제로 화면을 표시하는 상태를 도시한 것이다.FIG. 7A is a schematic plan view of a display device to which a backlight intensity control circuit according to the present invention is applied, and FIG. 7B shows a state in which the display device of FIG. 7A actually displays a screen.
본 실시예는 표시 영역이 고정 표시 영역(A)과 일반 표시 영역(B)으로 구분되는 이른바 섹션 디스플레이(Section display) 방식의 표시 장치에 본 발명에 따른 백라이트 조도 조절 회로를 적용한 경우이다. The present embodiment is a case in which the backlight illuminance adjusting circuit according to the present invention is applied to a so-called section display type display device in which the display area is divided into the fixed display area A and the general display area B.
본 발명에 따른 백라이트 조도 조절 회로에 포함되는 광센서는 아포퍼스 실리콘 또는 폴리 실리콘으로 형성된 채널 영역을 갖는 박막 트랜지스터로 구성되어 액정 표시 장치 제조 공정을 통해 기판 상에 동시에 형성될 수 있으며 이 경우 화 면 표시와 무관한 광 차단 영역(100) 또는 반사전극(RE) 아래에 형성되는 것이 바람직하다. 반면, 백라이트 조도 조절 회로의 나머지 부분은 구동집적회로(200) 등에 내장될 수 있다. 물론, 백라이트 조도 조절 회로 전체가 기판의 광 차단 영역(100) 상에 형성될 수도 있고 전체가 구동집적회로(200)에 내장될 수도 있다. The optical sensor included in the backlight illuminance control circuit according to the present invention may be formed of a thin film transistor having a channel region formed of apolar or silicon or polysilicon and formed simultaneously on a substrate through a liquid crystal display manufacturing process, Is preferably formed under the
상기 광 차단 영역(100) 또는 상기 반사 전극(RE)은 오픈부(미도시)를 포함하며 상기 광전류 감지 소자(QLT)는 오픈부를 통해 노출되고 상기 암전류 감지 소자(QT )는 노출 되지 않도록 구성된다. 본 실시예와 같은 섹션 디스플레이의 경우 특히 고정 표시 영역(A)에 위치한 반사 전극(RE) 아래에 광센서를 형성하는 것이 바람직하다. 고정 표시 영역(A)은 일반적으로 시간, 음량, 모드, 밧데리 잔량 등을 표시하므로 높은 해상도를 요구하지 않으며 이 때문에 일반 표시 영역(B)에 비해 화소가 훨씬 크게 설계된다. 또한, 고정 표시 영역(A)은 별도의 조작 없이 사용자가 언제든지 확인 할 수 있도록 하기 위해 일반적으로 화소에 반사 영역을 포함하도록 구성된다. 따라서, 백라이트 조도 조절 회로를 고정 표시 영역(A)에 위치한 반사 전극 아래에 형성하는 것이 설계 관점에서 유리하다.The
한편, 본 발명에 따른 백라이트 조도 조절 방법 및 회로를 투과모드의 표시 장치에 적용하는 경우에는 외부 조도가 높아질수록 백라이트 조도도 높아지게 하는 것이 시인성 관점에서 유리하며 반사 모드의 표시 장치에 적용하는 경우에는 외부 조도가 높아질수록 백라이트 조도는 낮아지게 하는 것이 시인성 및 소비전력 관점에서 바람직하다.Meanwhile, when the method and circuit for controlling backlit light intensity according to the present invention are applied to a display device of a transmission mode, it is advantageous from the viewpoint of visibility that the backlight illuminance increases as the external illuminance increases, It is preferable from the viewpoint of visibility and power consumption that the backlight illuminance is lowered as the illuminance increases.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 조도 조절 회로의 전체 구성을 도시한 것이다. FIG. 8 illustrates an overall configuration of a backlight illumination control circuit according to an embodiment of the present invention.
본 실시예의 백라이트 조도 조절 회로는 크게 광 센싱부(light sensing part:310), 증폭기(amplifier:320), 표본기(sampler:330), 아날로그-디지털 변환기(A-D converter:340), 부호기(encoder:350) 및 계수기(counter:360)로 구성된다.The backlight illuminance control circuit of this embodiment mainly includes a
본 실시예의 광 센싱부(310)는 상술한 도 6a의 광센서 다수개가 병렬로 연결된 경우이다.The
도 5a의 광센서 다수개를 병렬로 연결한 형태로 구성할 수도 있음은 물론이다.It is needless to say that a plurality of optical sensors of FIG. 5A may be connected in parallel.
본 실시예와 같이 광 센싱부(310)의 출력단에는 광센싱부 출력 제어 스위치(SLO)가 추가될 수 있으나 광센서의 제어 신호(VLT, VT)를 적절히 조절하여 생략 할 수도 있다. 광 센싱부(310)는 상술한 광전류(I(Temp, Lux)), 암전류(I(Temp)) 또는 순광전류(I(Lux))를 선택적으로 출력하여 증폭기(320)에 전달한다.The optical sensing unit output control switch SLO may be added to the output terminal of the
증폭기(320)의 제1 입력단에는 광 센싱부(310)의 출력 신호가 입력 되고 제2 입력단에는 기준 전압(VREF)이 입력되며 증폭기(320)의 출력단은 표본기(330)의 입력 제어 스위치(SSI)와 연결된다. 증폭기(320)는 광 센싱부(310)로부터 전달되는 미약한 출력 신호를 증폭하여 표본기(330)에 증폭된 표본 전압(VS) 또는 교정 전압(VCAL)이 생성되도록 하는 역할을 한다. 한편, 본 실시예의 증폭기(320)는 표본기(330)의 표본 전압(VS) 또는 교정 전압(VCAL)을 기준 전압(VREF)으로 리셋하는 리셋 스위치(SR)를 포함한다.An output signal of the
표본기(330)는, 일단이 증폭기(320)의 출력 단자와 연결되고 다른 일단은 고 정 전압 단자에 연결된 축전기(CS)와, 입력을 제어하는 표본기 입력 제어 스위치(SSI) 및 출력을 제어하는 표본기 출력 제어 스위치(SSO)를 포함하여 구성된다. 상기 축전기는 증폭기(320)의 출력 신호를 받아 표본 전압(VS) 또는 교정 전압(VCAL)을 생성하고 유지하는 역할을 하며 상기 표본기 입, 출력 제어 스위치(SSI, SSO)를 통해 입출력이 제어된다. 표본기(330)는 아날로그 상태의 표본 전압(VS) 또는 교정 전압(VCAL)을 생성하여 아날로그-디지털 변환기(340)로 전달하는 역할을 한다.The
아날로그-디지털 변환기(340)는 아날로그 상태의 표본 전압(VS) 또는 교정 전압(VCAL)을 입력 받아 이를 각각 디지털 표본 신호(SDS)와 디지털 교정 신호(SDCAL)로 변환하는 역할을 한다. 변환된 디지털 표본 신호(SDS)는 출력 제어 스위치(SOC)를 거쳐 백라이트 제어부로 전달되며 변환된 디지털 교정 신호(SDCAL)는 출력 제어 스위치(SOC)를 거쳐 부호기(350)로 전달된다. 본 발명의 아날로그-디지털 변환기(340)는 다수의 비교기를 조합하여 구성할 수 있으며 기타 공지된 다양한 형태의 아날로그-디지털 변환기가 적용될 수 있다.The analog-to-
부호기(350)는 아날로그-디지털 변환기(340)로부터 n bit 디지털 교정 신호(SDCAL)를 입력 받아 표본 추출 타이밍 신호(τ) 생성을 위한 m bit 부호화 신호(SE)를 생성하여 계수기(360)로 출력하는 역할을 한다. 공지된 다양한 형태의 부호기(350)가 본 발명에 적용될 수 있음은 물론이다. The
계수기(360)는 부호기(350)로부터 부호화 신호(SE)를 입력 받아 표본 추출 타이밍 신호(τ)를 생성하며 표본 추출 타이밍 신호(τ)에 따라 표본기 입력 제어 스위치(SSI)의 턴온 시간이 결정된다. 공지된 다양한 형태의 계수기(360)가 본 발명에 적용될 수 있음은 물론이다.The
본 실시예에서는 표본기(330)의 표본 전압(VS)과 교정 전압(VCAL)이 아날로그-디지털 변환기(340)로 입력되고 이를 바탕으로 생성된 디지털 표본 신호(SDS)와 디지털 교정 신호(SDCAL)가 출력 제어 스위치(SOC)를 통해 백라이트 제어 시스템 또는 부호기(350)에 선택적으로 전달되도록 구성하였으나, 표본기(330)의 표본 전압(VS)과 교정 전압(VCAL)이 제어 신호를 통해 각각 별도의 아날로그-디지털 변환기로 입력되고 각각의 아날로그-디지털 변환기의 출력이 각각 백라이트 제어 시스템 및 부호기로 입력되는 형태가 더욱 바람직하다. 구체적인 구성은 백라이트 제어의 정밀도 및 표본 추출 타이밍 신호의 정밀도 등에 따라 다양하게 달라질 수 있으나 일반적으로는 디지털 표본 신호(SDS)의 경우 수 bit 정도의 크기로 충분하고 디지털 교정 신호(SDCAL)는 표본 추출 타이밍 신호 (τ)의 정밀한 변환을 위해 충분히 높은 bit 수가 필요하므로 표본 전압(VS)이 입력되는 아날로그-디지털 변환기의 경우 수개의 비교기의 병렬 조합으로 충분한 반면, 교정 전압(VCAL)이 입력되는 아날로그-디지털 변환기의 경우 충분한 분해능을 갖는 아날로그-디지털 변환기가 필요하다.The sampled voltage VS and the calibration voltage VCAL of the
이하 도 8 및 도 9의 입력 신호 파형도를 참고하여 본 실시예에 따른 백라이트 조도 조절 회로의 작동 과정을 설명한다. 여기서, VLO, VR, VSI, VSO, VLT, VT는 각각 광 센싱부 출력 제어 스위치(SLO), 리셋 스위치(SR), 표본기 입력 제어 스위치(SSI), 표본기 출력 제어 스위치(SSO), 광전류 감지 소자(QLT), 암전류 감지 소자(QT)에 입력되는 제어 신호이다.Hereinafter, the operation of the backlight illuminance adjusting circuit according to the present embodiment will be described with reference to the input signal waveform diagrams of FIGS. 8 and 9. FIG. Here, VLO, VR, VSI, VSO, VLT, and VT are optical sensing unit output control switches SLO, SR, SSI, SSO, The control signal input to the sensing element QLT and the dark current sensing element QT.
먼저, 교정 구간 동안의 동작을 설명한다. 교정 구간은 최종 출력 신호의 온도 의존성, 제품 편차 및 시점 의존성을 제거하기 위한 표본 추출 타이밍 신호(τ)를 생성하는 구간이다. First, the operation during the calibration period will be described. The calibration section is a section that generates a sampling timing signal (τ) for eliminating the temperature dependency, the product deviation, and the time dependency of the final output signal.
최초, 기준 전압 설정 단계에서는 광 센싱부 출력 제어 스위치(SLO) 및 표본기 출력 제어 스위치(SSO)가 턴오프된 상태에서 리셋 스위치(SR) 및 표본기 입력 제어 스위치(SSI)가 턴온 되어 표본기(330)에 저장된 표본 전압(VS)이 방전되고 기준 전압(VREF)이 저장 된다.First, in the reference voltage setting step, the reset switch SR and the sample unit input control switch SSI are turned on while the optical sensing unit output control switch SLO and the sample unit output control switch SSO are turned off, The sample voltage VS stored in the
다음, 교정 전압 추출 단계에서는 광전류 감지 소자(QLT), 표본기 출력 제어 스위치(SSO) 및 리셋 스위치(SR)는 턴오프를 유지한 상태에서 광 센싱부 출력 제어 스위치(SLO)와 표본기 입력 제어 스위치(SSI)는 턴온 되고 암전류 감지 소자(QT)에는 하이 레벨의 암전류 감지 소자 제어 신호(VT)가 입력되어 광 센싱부(310)의 출력 신호를 통해 표본기(330)의 기준 전압(VREF)이 교정 전압(VCAL)으로 교정된다. 이 경우 표본기 입력 제어 스위치(SSI)는 기 설정된 교정 전압 추출 기간(τ˚) 동안 턴온 상태를 유지하며 암전류(I(Temp))가 고정단 방향으로 흐른다고 가정하면 이때 얻어지는 교정 전압(VCAL)은 아래 수학식에 따라 결정된다.Next, in the calibration voltage extracting step, the photocurrent sensing unit QLT, the specimen group output control switch SSO, and the reset switch SR are turned off while the optical sensing unit output control switch SLO and the specimen input control The switch SSI is turned on and the dark current sensing element control signal VT of the high level is inputted to the dark current sensing element QT to output the reference voltage VREF of the
다음, 표본 추출 타이밍 신호 생성 단계에서는 광 센싱부 출력 제어 스위 치(SLO)와 리셋 스위치(SR) 및 표본기 입력 제어 스위치(SSI)는 모두 오프 되며, 표본기 출력 제어 스위치(SSO)가 턴온 되어 교정 전압(VCAL)을 아날로그-디지털 변환기(340)로 전달한다.Next, in the sampling timing signal generating step, the optical sensing unit output control switch (SLO), the reset switch (SR) and the sample unit input control switch (SSI) are both off, and the sample unit output control switch (SSO) And transmits the calibration voltage VCAL to the analog-to-
아날로그-디지털 변환기(340)는 아날로그 상태인 교정 전압(VCAL)을 n bit 디지털 교정 신호(SDCAL)으로 변환한 후 출력 제어 스위치(SOC)를 통해 부호기(350)로 전달한다. The analog-to-
부호기(350)는 기 정해진 알고리즘에 따라 n bit 디지털 신호를 m bit 디지털 신호로 부호화하여 생성한 부호화 신호(SE)를 계수기(360)로 전달한다. 아날로그-디지털 변환기(340)의 n bit 디지털 출력 신호 값과 부호기(350)의 m bit 디지털 출력 신호 값의 대응은 온도에 따른 광전류(I(Temp, Lux)), 암전류(I(Temp)) 및 순광전류(I(Lux))의 변화에 대한 실험 데이터를 고려하여 최적화 할 수 있으며 이를 바탕으로 부호기(350)를 설계할 수 있다.The
계수기(360)는 부호기(350)로부터 암호화 신호(SE)를 받아 이에 따른 표본 추출 타이밍 신호(τ)를 생성한다.The
한편, 광센서의 편차 또는 광센서 불량에 따른 표본 추출 타이밍 신호(τ)의 오차를 줄이기 위해 상술한 표본 추출 타이밍 신호(τ) 추출 과정을 병렬로 연결된 광센서마다 순차적으로 수행한 후 그 결과의 평균값 또는 우세값을 최종 표본 추출 타이밍 신호(τ)로 결정할 수 있다. 이 경우 광센서 개수만큼 생성되는 표본 추출 타이밍 신호를 저장하는 메모리 및 간단한 연산회로가 추가된다.Meanwhile, in order to reduce the error of the sampling timing signal (tau) due to the deviation of the optical sensor or the optical sensor failure, the above-described sample extraction timing signal (tau) extraction process is sequentially performed for each optical sensor connected in parallel, The average value or the dominant value can be determined as the final sampling timing signal?. In this case, a memory and a simple arithmetic circuit for storing a sampling timing signal generated as many as the number of optical sensors are added.
다음으로, 작동 구간에서의 회로의 동작을 설명한다. 작동 구간은 외부 조도 를 감지 하여 백라이트에 조도 조절 신호(VDim)를 제공하는 구간이다.Next, the operation of the circuit in the operation section will be described. The operation period is an interval for sensing the external illuminance and providing the illuminance adjustment signal VDim to the backlight.
최초 기준 전압 설정 단계의 동작은 상술한 교정 구간에서의 기준 전압 설정 단계의 동작과 동일하므로 설명을 생략한다. The operation of the initial reference voltage setting step is the same as the operation of the reference voltage setting step in the above-described calibration period, and thus description thereof will be omitted.
표본 전압 생성 단계에서는 리셋 스위치(SR) 및 표본기 출력 제어 스위치(SSO)는 차단되고 광 센싱부 출력 제어 스위치(SLO) 및 표본기 입력 제어 스위치(SSI)는 턴온된 상태에서 하이 레벨의 광 감지 소자 제어 신호(VLT) 및 암 감지 소자 제어 신호(VT)가 입력된다. 이때 표본기 입력 제어 스위치(SSI)의 턴온 기간은 상술한 교정 구간에서 생성된 표본 추출 타이밍 신호(τ)에 따라 결정된다. 광 센싱부(310)에서 발생한 순광전류(I(Lux))가 증폭기(320) 방향으로 흐른다고 가정하면 표본 전압 생성 구간을 통해 표본기(330)의 축전기(CS)에 저장되는 표본 전압(VS)은 다음 수학식에 따라 결정된다.In the sample voltage generating step, the reset switch SR and the sampler output control switch SSO are cut off, and the optical sensing unit output control switch SLO and the sample unit input control switch SSI are turned on, An element control signal VLT and a dark-sensing element control signal VT are input. At this time, the turn-on period of the sample unit input control switch SSI is determined according to the sampling timing signal? Generated in the above-described calibration period. Assuming that the forward light current I (Lux) generated in the
조도 조절 신호 생성 단계의 경우 표본기 입력 제어 스위치(SSI)는 턴오프되고 표본기 출력 제어 스위치(SSO)는 턴온된다. 기타 나머지 스위치도 전력 소모를 최소화 하기 위해 턴오프되는 것이 바람직하다. 본 구간에서 아날로그-디지털 변환기(340)는 표본기(330)로부터 아날로그 상태의 표본 전압(VS)을 받아 디지털 표본 신호(SDS)을 생성한다. 생성된 디지털 표본 전압(VDS)는 디지털 표본 전압 출력 제어 스위치(SOC)의 제어를 통해 연산부(370)로 전달된다. 이러한 과정은 나머지 광 센서에 대해 시분할 방식으로 진행되며 연산부(370)는 순차적으로 전달되는 디지털 표본 전압(VDS)을 레지스터 등의 메모리 소자에 저장했다가 마지막 디지털 표본 전압(VDS)이 전달된 다음 전체 평균값 또는 우세한 값을 조도 조절 신호(VDim)로 출력하여 백라이트 제어부에 전달한다. 복수의 광센서에 대해 시분할 방식으로 상기 과정을 반복하는 것은 광센서에 따른 편차 및 광센서 불량 등을 고려하기 위함이다.In the case of the illuminance control signal generation step, the sample unit input control switch SSI is turned off and the sample unit output control switch SSO is turned on. Other remaining switches are preferably turned off to minimize power consumption. In this interval, the analog-to-
조도 조절 신호(VDim)는 구동 보드에 기 존재하는 직렬 외부 인터페이스(SPI: Serial Peripheral Interface) 또는 내부 통합 회로 버스(I2C: Internal Integrated Circuit bus)와 같은 저속 직렬 인터페이스(Low Speed Serial Interface)를 통해 별도의 출력핀 없이 명령(command) 형식으로 백라이트 제어 시스템에 전달될 수 있다.VDim can be separately connected through a low speed serial interface such as Serial Peripheral Interface (SPI) or Internal Integrated Circuit bus (I2C) existing on the driving board. To the backlight control system in the form of a command without an output pin.
한편, 조도 조절 신호(VDim)는 외부 조도 변화 대응도 및 전력 소비를 고려하여 적절한 간격을 두고 변환되는 것이 바람직하며, 조도 조절 회로의 교정 과정은 발생할 수 있는 온도 변화의 정도를 고려하여 적절한 간격을 두고 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.Meanwhile, it is preferable that the illuminance adjustment signal (VDim) is converted at appropriate intervals in consideration of the external illuminance change correspondence degree and the power consumption, and the calibration process of the illuminance adjustment circuit may be performed at appropriate intervals It is preferable to carry out the process.
도 8의 실시예는 온도 의존성이 있는 순광전류(I(Lux)) 신호를 이용하여 조도 조절하는 경우의 바람직한 실시예이다. 순광전류(I(Lux)) 신호가 아닌 광전류(I(Temp, Lux)) 신호를 이용하는 것도 가능하다. 광전류(I(Temp, Lux)) 신호를 이용하고자 하는 경우 단지 광 센싱부(310)에 입력되는 제어 신호 및 부호기(350)의 설계를 변경하는 것으로 순광전류(I(Lux)) 신호를 이용하는 것과 동일한 효과를 얻을 수 있다.The embodiment of FIG. 8 is a preferred embodiment in the case of adjusting the illuminance by using the temperature dependence of the light-leading current (I (Lux)) signal. It is also possible to use a photocurrent (I (Temp, Lux)) signal instead of a forward light current I (Lux) signal. (I (Lux)) signal by changing the control signal input to the
한편, 감지 소자의 Vgs 값을 조절하여 온도 의존성이 없는 순광전류(I(Lux)) 신호를 이용하는 경우에는 도 8의 실시예 처럼 부호기(350), 계수기(360) 등이 필요 없으며 표본 추출 타이밍 신호(τ)를 생성하는 교정 구간이 불필요하다. 정해진 표본 추출 타이밍 신호(τ)를 교정 없이 사용하는 것으로 충분하다.Meanwhile, when the Vgs value of the sensing element is adjusted to use a positive current (I (Lux)) signal having no temperature dependency, the
이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention as defined by the following claims. You will understand.
도 1은 종래 기술에 따른 백라이트 조도 조절 회로의 구성을 도시한 것이다.FIG. 1 shows a configuration of a conventional backlight illuminance adjusting circuit.
도 2a는 종래 기술에 따른 광센서의 구성을 도시한 것이다.2A shows a configuration of a conventional optical sensor.
도 2b는 도 2a의 종래 기술에 따른 광센서에 입력되는 신호 파형도이다.FIG. 2B is a signal waveform diagram input to the optical sensor according to the prior art of FIG. 2A.
도 3a는 종래 기술에 따른 광센서의 또 다른 구성을 도시한 것이다.Fig. 3A shows another configuration of the optical sensor according to the prior art.
도 3b는 도 3a의 종래 기술에 따른 광센서에 입력되는 신호 파형도이다.FIG. 3B is a signal waveform diagram input to the optical sensor according to the prior art of FIG. 3A.
도 4a, 도 4b 및 도 4c는 박막 트랜지스터 감지 소자의 Vgs 및 온도에 따른 광전류, 암전류 및 순광전류의 변동을 도시한 그래프이다.FIGS. 4A, 4B, and 4C are graphs showing changes in photocurrent, dark current, and positive light current according to Vgs and temperature of the thin film transistor sensing element.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 광센서의 구성을 도시한 것이다.5A illustrates a configuration of an optical sensor according to an embodiment of the present invention.
도 5b는 도 5a의 실시예에 따른 광센서에 입력되는 신호 파형도이다.5B is a signal waveform diagram input to the optical sensor according to the embodiment of FIG. 5A.
도 6a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광센서의 구성을 도시한 것이다.6A shows a configuration of an optical sensor according to another embodiment of the present invention.
도 6b는 도 6a의 실시예에 따른 광센서에 입력되는 신호 파형도이다.6B is a signal waveform diagram input to the optical sensor according to the embodiment of FIG. 6A.
도 7a는 본 발명에 따른 백라이트 조도 조절 전기 회로를 표시 장치에 적용한 일례를 도시한 것이다.FIG. 7A illustrates an example in which the backlight illuminance control electric circuit according to the present invention is applied to a display device.
도 7b는 도 7a의 표시 장치가 화면을 표시하는 일례를 도시한 것이다.Fig. 7B shows an example in which the display device of Fig. 7A displays a screen.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 조도 조절 회로의 전체 구성을 도시한 것이다.FIG. 8 illustrates an overall configuration of a backlight illumination control circuit according to an embodiment of the present invention.
도 9는 도8의 백라이트 조도 조절 회로에 입력되는 신호 파형도이다.FIG. 9 is a signal waveform diagram input to the backlight illumination control circuit of FIG. 8. FIG.
<주요 도면 부호의 설명> Description of Main Drawings:
310 : 광 센싱부 320 : 증폭기 310: optical sensing unit 320: amplifier
330 : 표본기 330: Sample machine
340 : 아날로그-디지털 변환기 350 : 부호기340: Analog-to-digital converter 350:
360 : 계수기 370 : 연산기360: Counter 370: Operator
QLT : 광전류 감지 소자 QT : 암전류 감지 소자QLT: Photocurrent sensing device QT: Dark current sensing device
QSW : 스위칭 소자 QSW: Switching element
SLO : 광 센싱부 출력 제어 스위치SLO: Optical sensing part output control switch
SR : 리셋 스위치 SR: Reset switch
SSI : 표본기 입력 제어 스위치SSI: specimen input control switch
SSO : 표본기 출력 제어 스위치 SOC : 출력 제어 스위치SSO: Sampling machine output control switch SOC: Output control switch
VREF : 기준 전압 VCAL : 교정 전압VREF: Reference voltage VCAL: Calibration voltage
VS : 표본 전압 SDCAL : 디지털 교정 신호VS: Sample voltage SDCAL: Digital calibration signal
SDS : 디지털 표본 신호 VDim : 조도 조절 신호SDS: digital sample signal VDim: illuminance adjustment signal
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