KR101509764B1 - 액정 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로, 상하로 배치된 제1, 2 기판; 제1, 2 기판 사이에 형성된 액정층; 및 제2 기판상에 형성된 복수의 광 센서들을 포함하며, 광 센서들의 출력 신호를 이용하여 물체의 접촉 여부, 근접 여부 및 외부광의 조도를 감지한다.
액정표시장치, 광 센서

Description

액정 표시 장치{Liquid crystal display device}
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 이동통신 단말기, 디지털 카메라, 노트북, 모니터, TV 등 여러가지 전자기기는 영상을 표시하기 위한 영상표시장치를 포함한다. 영상표시장치로는 다양한 종류가 사용될 수 있으나, 평판 형상을 갖는 평판표시장치가 주로 사용되며, 평판표시장치 중에서도 특히 액정표시장치(Liquid Cryatal Display: LCD)가 널리 사용되고 있다.
최근, 키보드 등의 별도의 입력수단을 사용하지 않고 액정표시패널의 화면에 나타난 문자나 특정위치에 사람의 손 또는 물체를 접촉시켜, 그 위치를 파악하여 저장된 소프트웨어에 의해 처리할 수 있는 터치형 액정표시장치가 많이 개발되고 있다.
물체의 접촉 여부 등을 감지할 수 있는 액정 표시 장치를 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는, 상하로 배치된 제1, 2 기판; 상기 제1, 2 기판 사이에 형성된 액정층; 및 상기 제2 기판상에 형성된 복수의 광 센서들을 포함하고, 상기 복수의 광 센서들 중 임계 영역에 형성된 복수개의 광 센서들로부터 출력되는 신호들을 이용하여 물체의 근접 여부를 감지한다.
본 발명의 실시예에 따른 또 다른 액정 표시 장치는, 상하로 배치된 제1, 2 기판; 상기 제1, 2 기판 사이에 형성된 액정층; 및 상기 제2 기판상에 형성된 복수의 광 센서들을 포함하고, 상기 복수의 광 센서들로부터 출력되는 신호들을 이용하여 외부광의 조도를 감지한다.
본 발명에 따르면, 액정 패널에 형성된 복수의 센서들을 이용하여 물체의 접촉 뿐 아니라 물체의 근접 여부 또는 외부광의 조도를 감지할 수 있으며, 그에 따라 별도의 근접 센서 또는 조도 센서를 구비하지 아니하고 물체의 근접 또는 외부광의 조도 변화에 따른 특정 기능을 수행하도록 할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 액정 표시 장치에 관하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구성을 단면도로 도시한 것으로, 액정 표시 장치는 액정 패널(100) 및 백라이트 유닛(200)을 포함할 수 있다.
도 1을 참조하면, 액정 패널(100)은 자체 발광력이 없어, 액정 표시 장치는 화상 표시를 위한 광원으로서 발광 소자를 포함하는 백라이트 유닛(200)을 포함할 수 있다. 백라이트 유닛(200)은 액정 패널(100)의 하측에 배치되어, 상측 방향, 즉 액정 패널(100) 방향으로 광을 방출한다.
액정패널(100)은 통과하는 광의 세기를 픽셀 단위로 조절하여 영상을 표시한다. 액정패널(100)은 플레이트 형상을 가질 수 있으며, TFT기판(110), 컬러필터기판(120) 및 액정층(130)을 포함할 수 있다.
TFT기판(110)은 플레이트 형상을 가지며, 투명한 유리기판 및 TFT층을 포함할 수 있다. 상기 TFT층은 상기 유리기판 상에 형성되며, 다수 개의 게이트 배선들, 데이터(RGB) 배선들, 박막트랜지스터들 및 화소전극들을 포함하여, 픽셀 단위로 전계를 형성할 수 있다.
컬러필터기판(120)은 TFT기판(110) 상에 배치되는 투명 기판으로 컬러필터층을 포함할 수 있다. 상기 컬러필터층은 상기 투명 기판 아래에 배치되며, 블랙 매트릭스, 컬러필터 및 공통전극 등을 포함할 수 있다. 컬러필터층은 통과하는 광을 필터링하여, 컬러를 가지는 광으로 변환시킨다.
액정층(130)은 TFT기판(110)과 컬러필터기판(120) 사이에 배치된다.
또한, 액정 패널(100)의 상측 면과 하측 면, 즉 컬러필터기판(120)의 상측 면과 TFT기판(110)의 하측면에 각각 상측 편광판(300)과 하측 편광판(310)이 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 복수의 광 센서들(140, 141, 142)을 포함할 수 있으며, 예를 들어 복수의 광 센서들(140, 141, 142)은 도 1에 도시된 바와 같이 액정 패널(100)의 TFT기판(110) 상에 형성될 수 있다.
복수의 광 센서들(140, 141, 142)은 외부로부터 입사되는 외부광(점선으로 표시됨)을 감지하여, 상기 감지된 광의 세기에 상응하는 크기를 가지는 신호를 출력할 수 있다.
도 2는 액정 패널(100)에 광 센서들(140, 141, 142)을 형성하는 방법에 대한 일실시예를 도시한 것으로, 도 2에 도시된 바와 같이 액정패널(100)의 픽셀(pixel) 영역에 광 센서가 형성될 수 있다.
도 2를 참조하면, 액정 표시 장치는 다수의 게이트 라인(GL), 다수의 데이터 라인(DL), 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL) 간에 연결된 제1 스위칭 소자(Q1), 제1 스위칭 소자(Q1)에 연결된 액정캐패시터(Clc) 및 제1스토리지 캐패시터(Cst1)를 포함할 수 있다.
또한, 제1 전원라인(VL1), 제2 전원라인(VL2), 외부광의 세기를 검출하여 전하로 변환시키는 제2 스위칭 소자(Q2), 제2 스위칭 소자(Q2)로부터 제공된 전하를 저장하는 제2 스토리지 캐패시터(CST2), 제2 스토리지 캐패시터(CST2)에 저장된 전하들을 출력하는 제2 스위칭 소자(Q3) 및 리드아웃 라인(ROL)을 포함할 수 있다.
상기 제2 스위칭 소자(Q2), 제2 스토리지 캐패시터(CST2) 및 제3 스위칭 소 자(Q3)는 광 센서로 동작할 수 있다.
즉, 제2 스위칭 소자(Q2)에 외부광이 입사되면, 제2 스위칭 소자(Q2)의 게이트 전극에 연결된 제2전원라인(VL2)에 음의 전압을 인가하고, 제2 스위칭 소자(Q2)의 드레인 전극에 연결된 제1 전원라인(VL1)에 양의 전압을 인가하여 제2 스위칭소자(Q2)를 오프(OFF) 상태로 만들 수 있다.
그러면, 외부광이 입사된 제2 스위칭 소자(Q2)에는 외부광이 입사되지 않은 제3 스위칭 소자(Q3)에 비해 상당한 크기의 광누설 전류가 생성되게 된다. 이와 같이 생성된 광누설 전류는 제3 스위칭 소자(Q3)가 온(ON)되어 있지 않은 상태에서 제2 스토리지 캐패시터(CST2)를 충전시키게 되고, 제2 스토리지 캐패시터(CST2)에 충전된 전하는 제3스위칭 소자(Q3)가 턴-온될 때까지 유지될 수 있다.
상기 제3 스위칭 소자(Q3)의 게이트 전극에 연결된 다음 게이트 라인(GQ+1)에 하이 레벨의 게이트 신호를 인가함에 따라, 제2 스토리지 캐패시터(CST2)에 충전된 전하들은 제3 스위칭 소자(Q3)를 경유하여 리드 아웃 라인(ROL)을 따라 출력될 수 있다.
상기 리드 아웃 라인(ROL)을 따라 출력되는 신호는 해당 픽셀 영역에서 감지된 외부광의 세기를 나타내는 것으로, 상기 픽셀 영역에 형성된 광 센서의 출력 신호가 된다.
이하, 도 3을 참조하여 액정 패널(100)에 형성된 광 센서를 이용하여 물체의 접촉 여부을 감지하는 방법에 대한 일실시예를 설명하기로 한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 액정 패널(100)의 전체 영역에는 복수의 광 센서 들이 균일하게 형성되어 있을 수 있다. 도 3에 도시된 광 센서들의 개수 또는 위치는 본 발명에 따른 일실시예이므로, 본 발명에 따른 액정 표시 장치는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 액정 패널(100)이 480×640 개의 픽셀들로 구성되는 경우, 액정 패널(100)의 상기 픽셀 영역들 각각에 하나의 광 센서가 형성되어, 전체 480×640 개의 광 센서들이 형성되어 있을 수도 있다.
액정 패널(100)에 형성된 광 센서(151)는 외부광을 감지하여 감지된 외부광의 세기에 비례하는 크기를 가지는 신호를 출력하며, 상기 광 센서(151)의 출력 신호를 이용하여 광 센서(151)가 형성된 영역(150)에 대한 물체의 접촉 여부를 감지할 수 있다.
예를 들어, 광 센서(151)로부터 출력되는 신호의 크기가 미리 설정된 기준치보다 작은 경우, 광 센서(151)가 형성된 영역(150)에 물체가 접촉한 것으로 판단할 수 있다.
또한, 광 센서(151)로부터 출력되는 신호는 아날로그 신호일 수 있으므로, 상기 출력 신호를 디지털 신호로 변환한 후, 상기 변환된 디지털 신호의 값과 상기 기준치를 비교하여 물체의 접촉 여부를 판단할 수 있다.
광 센서(151)로부터 출력되는 신호를 입력받아 물체 접촉 여부를 감지하기 위한 회로는 액정 표시 장치의 드라이버 IC(미도시)에 포함되거나, 액정 표시 장치 외부에 위치할 수도 있다.
광 센서(151)가 형성된 영역(150)에 물체가 접촉된 것으로 판단되는 경우, 액정 표시 장치 또는 상기 액정 표시 장치를 포함하는 휴대용 단말기 등은 상기 영 역(150)의 접촉 상태에 대응되어 미리 설정된 특정 기능을 수행할 수 있다.
또한, 액정 패널(100)에 형성된 복수의 광 센서들 각각에 대해, 상기한 바와 같은 방법으로 광 센서의 출력 신호를 이용하여 액정 패널(100) 중 상기 광 센서가 형성된 위치로의 물체의 접촉 여부를 감지할 수 있다.
도 4는 액정 패널(100)의 임계 영역에 형성된 복수개의 광 센서들을 이용하여 액정 패널(100)의 사용 여부를 감지하는 방법에 대한 일실시예를 설명하기 위해 도시한 것이다.
도 4를 참조하면, 액정 패널(100)의 전체 영역에 형성된 복수개의 광 센서가 포함된 임계영역(160)으로부터 출력되는 신호들을 이용하여 액정패널의 온(On)/오프(Off)를 제어 할 수 있다.
예를 들어, 임계영역(160)으로부터 출력되는 신호들의 크기의 합이 미리 설정된 기준치보다 작은 경우, 액정 패널(100)에 사용자의 얼굴 등이 근접한 통화상태이거나, 단말기가 외부광에 노출되지 않은 미사용 상태로 판단하여 액정표시장치를 오프(Off) 상태로 전환할 수 있다.
또한, 임계 영역(160)에 형성된 광 센서들 각각으로부터 출력되는 신호는 아날로그 신호일 수 있으므로, 상기 출력 신호들을 각각 디지털 신호로 변환한 후, 상기 변환된 디지털 신호들의 합과 상기 기준치를 비교하여 단말기의 미사용 여부를 판단할 수 있다.
임계 영역(160)에 형성된 광 센서들부터 출력되는 신호를 입력받아 액정 패널(100)으 미사용 여부를 감지하기 위한 회로는 액정 표시 장치의 드라이버 IC(미 도시)에 포함되거나, 액정 표시 장치 외부에 위치할 수도 있다.
상기 물체의 근접 여부를 감지하기 위한 임계 영역(160)의 위치 및 그에 포함된 광 센서들의 개수는 가변될 수 있으며, 휴대용 단말기의 경우 상기 임계 영역(160)은 액정 패널(100) 중 사용자의 얼굴 등이 가장 최초로 근접하게 되는 액정 패널(100)의 하부 영역에 위치할 수 있다.
도 5는 액정 패널(100)에 형성된 복수의 광 센서들을 이용하여 외부광의 조도를 감지하는 방법에 대한 일실시예를 설명하기 위해 도시한 것이다.
도 5를 참조하면, 액정 패널(100)의 전체 영역(170)에 형성된 복수의 광 센서들들로부터 출력되는 신호들을 이용하여 액정 패널(100)에 입사되는 외부광의 조도를 감지할 수 있다.
예를 들어, 액정 패널(100)의 전체 영역(170)에 형성된 광 센서들 각각으로부터 출력되는 신호들을 디지털 신호로 변환한 후, 상기 변환된 디지털 신호들의 합을 이용하여 외부광의 조도를 감지할 수 있다. 즉, 상기 변환된 디지털 신호들의 합은 외부광의 조도에 비례할 수 있으며, 상기 비례 관계에 따라 미리 설정된 수식을 계산하여 외부광의 조도를 측정할 수 있다.
액정 패널(100)의 전체 영역(170)에 형성된 광 센서들부터 출력되는 신호를 입력받아 외부광의 조도를 감지하기 위한 회로는 액정 표시 장치의 드라이버 IC(미도시)에 포함되거나, 액정 표시 장치 외부에 위치할 수도 있다.
상기와 같이 감지된 외부광의 조도는 액정 표시 장치의 제어를 위해 이용될 수 있으며, 예를 들어 전력 소모를 감소시키기 위한 백라이트 유닛(200)의 디 밍(dimming) 제어에 이용될 수 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 2는 액정 패널에 광 센서를 형성하는 방법에 대한 일실시예를 나타내는 회로도이다.
도 3은 액정 패널에 형성된 광 센서를 이용하여 물체의 접촉 여부을 감지하는 방법에 대한 일실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 액정 패널의 임계 영역에 형성된 복수개의 광 센서들을 이용하여 물체의 근접 여부를 감지하는 방법에 대한 일실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 액정 패널에 형성된 복수의 광 센서들을 이용하여 외부광의 조도를 감지하는 방법에 대한 일실시예를 설명하기 위한 도면이다.

Claims (10)

  1. 상하로 배치된 제1, 2 기판;
    상기 제1, 2 기판 사이에 형성된 액정층; 및
    상기 제2 기판상에 형성된 복수의 광 센서들을 포함하고,
    상기 복수의 광 센서들 중 임계 영역에 형성된 복수개의 광 센서들로부터 출력되는 신호들을 이용하여 물체의 근접 여부를 감지하며,
    상기 복수의 광 센서 각각은,
    외부 광의 세기를 검출하여 전하로 변환시키는 제 1 스위칭 소자와,
    상기 제 1 스위칭 소자로부터 제공된 전하를 저장하는 캐패시터와,
    상기 캐패시터에 저장된 전하를 출력하는 제 2 스위칭 소자를 포함하는 액정 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 임계 영역에 형성된 복수개의 광 센서들로부터 출력되는 신호들의 크기의 합이 제1 기준치보다 작은 경우, 상기 액정표시장치를 사용하지 않는 상태로 판단하는 액정 표시 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 광 센서들 중 제1 센서로부터 출력되는 신호를 이용하여, 액정 패널 중 상기 제1 센서가 형성된 위치에 물체가 접촉하였는지 여부를 감지하는 액정 표시 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 센서로부터 출력되는 신호의 크기가 제2 기준치보다 작은 경우, 액 정 패널 중 상기 제1 센서가 형성된 위치에 물체가 접촉한 것으로 감지하는 액정 표시 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 센서들은 액정 패널의 픽셀 영역들 각각에 형성되는 액정 표시 장치.
  6. 상하로 배치된 제1, 2 기판;
    상기 제1, 2 기판 사이에 형성된 액정층; 및
    상기 제2 기판상에 형성된 복수의 광 센서들을 포함하고,
    상기 복수의 광 센서들로부터 출력되는 신호들을 이용하여 외부광의 조도를 감지하며,
    상기 복수의 광 센서 각각은,
    외부 광의 세기를 검출하여 전하로 변환시키는 제 1 스위칭 소자와,
    상기 제 1 스위칭 소자로부터 제공된 전하를 저장하는 캐패시터와,
    상기 캐패시터에 저장된 전하를 출력하는 제 2 스위칭 소자를 포함하는 액정 표시 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 광 센서들로부터 출력되는 신호들의 크기의 합을 이용하여 상기 외부광의 조도를 감지하는 액정 표시 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 센서들은 액정 패널의 픽셀 영역들 각각에 형성되는 액정 표시 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 스위칭 소자는,
    외부 광이 입사됨에 따라 드레인 전극에 연결된 제 1 전원 라인에 인가되는 양의 전압 및 게이트 전극에 연결된 제2 전원 라인에 인가되는 음의 전압에 의해 오프 상태가 되며,
    상기 캐패시터에 저장된 전하는 상기 제 2 스위칭 소자의 턴-온이 이루어질 때까지 유지되며,
    상기 제 2 스위칭 소자는,
    다음 게이트 라인에 연결된 게이트 전극을 통해 인가되는 하이 레벨의 게이트 신호에 따라 상기 캐패시터에 저장된 전하를 리드 아웃 라인으로 출력하는
    액정 표시 장치.
  10. 제 6항에 있어서,
    상기 제 1 스위칭 소자는,
    외부 광이 입사됨에 따라 드레인 전극에 연결된 제 1 전원 라인에 인가되는 양의 전압 및 게이트 전극에 연결된 제2 전원 라인에 인가되는 음의 전압에 의해 오프 상태가 되며,
    상기 캐패시터에 저장된 전하는 상기 제 2 스위칭 소자의 턴-온이 이루어질 때까지 유지되며,
    상기 제 2 스위칭 소자는,
    다음 게이트 라인에 연결된 게이트 전극을 통해 인가되는 하이 레벨의 게이트 신호에 따라 상기 캐패시터에 저장된 전하를 리드 아웃 라인으로 출력하는
    액정 표시 장치.
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