KR20070042803A - 감마 기준 전압 회로 및 이를 구비한 액정 표시 장치 - Google Patents

감마 기준 전압 회로 및 이를 구비한 액정 표시 장치 Download PDF

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이재복
박종현
김정윤
정관욱
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은 감마 기준 전압 회로 및 이를 구비한 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 노이즈 마진을 확보한 광 센서 출력 신호에 따라, 반사 모드 또는 투과 모드 감마 전압을 선택할 수 있도록 하기 위하여, 화상을 디스플레이 하기 위한 LCD 패널과, 외부 광을 측정하기 위하여, LCD 패널에 내장된 박막 트랜지스터형 광 센서와, 광 센서의 출력 신호의 노이즈 마진을 확보하기 위한 노이즈 마진 제공부와, 노이즈 마진 제공부의 출력 신호에 따라 소정의 감마 기준 전압을 생성하기 위한 감마 기준 전압 생성부를 포함하며, 노이즈 마진 제공부는 LCD 패널상에 형성되는 액정 표시 장치가 제공된다.
액정 표시 장치, 광센서, 슈미트 트리거, 감마 기준 전압, 반사 모드, 투과 모드

Description

감마 기준 전압 회로 및 이를 구비한 액정 표시 장치 {GAMMA REFERENCE VOLTAGE CIRCUIT AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY HAVING THE SAME}
도 1은 일반적인 액정 표시 장치의 개략 구성도이다.
도 2는 반투과형 액정 표시 장치의 동작을 설명하기 위한 개략도이다.
도 3은 종래 기술에 따른 이중 감마 방식의 반투과형 액정 표시 장치의 개략 구성도이다.
도 4는 상기 도 3의 반투과형 액정 표시 장치의 주변 휘도에 따른 모드 전환 관계를 나타낸 도이다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 감마 기준 전압 회로를 포함한 액정 표시 장치의 블록 구성도이며, 도 5b는 상기 감마 기준 전압 회로가 LCD 패널 상에 형성된 상태를 도시한 블록도이다.
도 6은 본 발명에 따른 액정 표시 장치에 이용된 박막 트랜지스터형 광 센서의 개략 구성도이다.
도 7은 본 발명에 따른 액정 표시 장치에 이용된 슈미트 트리거 회로의 일 예를 도시한 회로도이다.
도 8은 도 7의 슈미트 트리거의 출력 전압을 도시한 도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
100: LCD 패널 200: 게이트 구동부
300: 데이터 구동부 400: 감마 기준 전압 회로
410: 광 센서 420: 노이즈 마진 제공부
430: 감마 기준 전압 생성부 431: 모드 제어부
433: 스위칭부
435: 반사 모드 감마 기준 전압 생성부
437: 투과 모드 감마 기준 전압 생성부
본 발명은 감마 기준 전압 회로 및 이를 구비한 액정 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 노이즈 마진을 확보한 광 센서 출력 신호에 따라, 반사 모드 또는 투과 모드 감마 전압을 선택할 수 있는 감마 기준 전압 회로 및 이를 구비한 액정 표시 장치에 관한 것이다.
도 1은 일반적인 액정 표시 장치의 개략 구성도이다. 상기 도 1에 도시된 액정 표시 장치는 LCD 패널(1), 게이트 구동부(2), 데이터 구동부(3) 및 감마 기준 전압 생성부(4)를 포함한다.
상기 LCD 패널(1)은 복수개의 게이트 라인이 일정 간격을 갖고 일 방향으로 형성되고, 복수개의 데이터 라인이 일정 간격을 갖고, 상기 게이트 라인과 교차되 게 형성되어, 매트릭스 형태의 화소 영역을 형성하도록 구성된다. 상기 게이트 구동부(2)는 상기 LCD 패널(1)의 화소를 순차적으로 스캐닝하는 펄스 신호를 출력하며, 상기 데이터 구동부(3)는 RGB 신호에 따라, 상기 감마 기준 전압 생성부(4)에서 출력되는 기준 전압에 대한 디지털/아날로그 변환을 수행하여, 액정 구동 전압을 생성하며, 생성된 액정 구동 전압을 상기 LCD 패널의 데이터 라인에 인가하며, 상기 감마 기준 전압 생성부(4)는 액정 구동 전압을 생성하는데 기준이 되는 전압을 생성하는 역할을 한다.
도 2는 반투과형 액정 표시 장치의 동작을 설명하기 위한 개략도이다.
액정 표시 장치는 백라이트의 구비 여부에 따라, 투과형, 반투과형, 반사형 등으로 구분되며, 그 중에, 반투과형 액정 표시 장치는 조건에 따라 주변 광원을 이용하는 반사 모드와 백라이트를 이용하는 투과 모드의 두 가지 동작을 수행한다.
상기 도 2에 도시된 일반적인 반투과형 액정 표시 장치는 투과 영역(12)과 반사 영역(14)이 존재하며, 투과 모드에서는 투과 영역의 색이 LCD 패널 상에 디스플레이되며, 반사 모드에서는 반사 영역의 색이 LCD 패널 상에 디스플레이된다. 투과 모드에서는 백라이트광(16)이 컬러 필터(18)의 투과 영역(12)을 투과하며, 반사 모드에서는 외부 광(20)이 입사와 반사를 통하여 컬러 필터(18)의 반사 영역(14)을 투과하게 된다.
도 3은 종래 기술에 따른 이중 감마 방식의 반투과형 액정 표시 장치의 개략 구성도이다. 상기 반투과형 액정 표시 장치의 투과 모드에 대응하는 인가 전압 대 투과율 곡선과 반사 모드에 대응하는 인가 전압 대 투과율 곡선의 액정 전압의 범위가 상이하므로, 투과 모드에 대응하는 감마 기준 전압과 반사 모드에 대응하는 감마 기준 전압을 각각 별도로 공급할 필요가 있다.
상기 도 3에 도시된 바와 같이, 이중 감마 방식의 반투과형 액정 표시 장치는 LCD 패널(31), 게이트 구동부(32), 데이터 구동부(33), 반사 모드 감마 기준 전압 생성부(34), 투과 모드 감마 기준 전압 생성부(35), 스위칭부(36) 및 외부광을 측정하기 위한 광 센서(37)를 포함한다. 상기 이중 감마 방식의 반투과형 액정 표시 장치는 상기 광 센서(37)를 통한 측정 결과에 따라 액정 표시 장치를 반사 모드 또는 투과 모드로 동작하게 되며, 해당 모드에 상응하여 반사 모드 감마 기준 전압 생성부(34) 또는 투과 모드 감마 기준 전압 생성부(35)중 하나를 선택하게 된다.
도 4는 상기 도 3의 반투과형 액정 표시 장치의 주변 휘도에 따른 모드 전환 관계를 나타낸 도이다. 상기 도 4에 도시된 바와 같이, 광 센서의 출력 전압은 광 센서의 외부 휘도가 증가함에 따라 증가하게 된다. 한편, 광 센서 출력 전압이 소정 값(이하에서는 '모드 전환 전압'이라 함)보다 클 경우에는 액정 표시 장치는 반사 모드로 동작되며, 반사 모드 감마 기준 전압 생성부로부터 출력된 감마 기준 전압을 데이터 구동부에 인가하게 되며, 광 센서 출력 전압이 모드 전환 전압 보다 작을 경우에는 액정 표시 장치는 투과 모드로 동작되며, 투과 모드 감마 기준 전압 생성부로부터 출력된 감마 기준 전압을 데이터 구동부에 인가하게 된다.
그러나, 상기와 같이 모드 전환 전압이 고정되어 있을 때, 광 센서 출력 전압이 상기 모드 전환 전압 근처에서 계속적으로 변화되는 상황이 발생하게 되면, 액정 표시 장치는 모드 전환이 계속적으로 이루어지기 때문에 화면이 깜박이는 문제점이 발생하게 된다.
본 발명은 감마 기준 전압 회로 및 이를 구비한 액정 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 노이즈 마진을 확보한 광 센서 출력 신호에 따라, 반사 모드 또는 투과 모드 감마 전압을 선택할 수 있는 감마 기준 전압 회로 및 이를 구비한 액정 표시 장치에 관한 것이다.
도 1은 일반적인 액정 표시 장치의 개략 구성도이다. 상기 도 1에 도시된 액정 표시 장치는 LCD 패널(1), 게이트 구동부(2), 데이터 구동부(3) 및 감마 기준 전압 생성부(4)를 포함한다.
상기 LCD 패널(1)은 복수개의 게이트 라인이 일정 간격을 갖고 일 방향으로 형성되고, 복수개의 데이터 라인이 일정 간격을 갖고, 상기 게이트 라인과 교차되게 형성되어, 매트릭스 형태의 화소 영역을 형성하도록 구성된다. 상기 게이트 구동부(2)는 상기 LCD 패널(1)의 화소를 순차적으로 스캐닝하는 펄스 신호를 출력하며, 상기 데이터 구동부(3)는 RGB 신호에 따라, 상기 감마 기준 전압 생성부(4)에서 출력되는 기준 전압에 대한 디지털/아날로그 변환을 수행하여, 액정 구동 전압을 생성하며, 생성된 액정 구동 전압을 상기 LCD 패널의 데이터 라인에 인가하며, 상기 감마 기준 전압 생성부(4)는 액정 구동 전압을 생성하는데 기준이 되는 전압을 생성하는 역할을 한다.
도 2는 반투과형 액정 표시 장치의 동작을 설명하기 위한 개략도이다.
액정 표시 장치는 백라이트의 구비 여부에 따라, 투과형, 반투과형, 반사형 등으로 구분되며, 그 중에, 반투과형 액정 표시 장치는 조건에 따라 주변 광원을 이용하는 반사 모드와 백라이트를 이용하는 투과 모드의 두 가지 동작을 수행한다.
상기 도 2에 도시된 일반적인 반투과형 액정 표시 장치는 투과 영역(12)과 반사 영역(14)이 존재하며, 투과 모드에서는 투과 영역의 색이 LCD 패널 상에 디스플레이되며, 반사 모드에서는 반사 영역의 색이 LCD 패널 상에 디스플레이된다. 투과 모드에서는 백라이트광(16)이 컬러 필터(18)의 투과 영역(12)을 투과하며, 반사 모드에서는 외부 광(20)이 입사와 반사를 통하여 컬러 필터(18)의 반사 영역(14)을 투과하게 된다.
도 3은 종래 기술에 따른 이중 감마 방식의 반투과형 액정 표시 장치의 개략 구성도이다. 상기 반투과형 액정 표시 장치의 투과 모드에 대응하는 인가 전압 대 투과율 곡선과 반사 모드에 대응하는 인가 전압 대 투과율 곡선의 액정 전압의 범위가 상이하므로, 투과 모드에 대응하는 감마 기준 전압과 반사 모드에 대응하는 감마 기준 전압을 각각 별도로 공급할 필요가 있다.
상기 도 3에 도시된 바와 같이, 이중 감마 방식의 반투과형 액정 표시 장치 는 LCD 패널(31), 게이트 구동부(32), 데이터 구동부(33), 반사 모드 감마 기준 전압 생성부(34), 투과 모드 감마 기준 전압 생성부(35), 스위칭부(36) 및 외부광을 측정하기 위한 광 센서(37)를 포함한다. 상기 이중 감마 방식의 반투과형 액정 표시 장치는 상기 광 센서(37)를 통한 측정 결과에 따라 액정 표시 장치를 반사 모드 또는 투과 모드로 동작하게 되며, 해당 모드에 상응하여 반사 모드 감마 기준 전압 생성부(34) 또는 투과 모드 감마 기준 전압 생성부(35)중 하나를 선택하게 된다.
도 4는 상기 도 3의 반투과형 액정 표시 장치의 주변 휘도에 따른 모드 전환 관계를 나타낸 도이다. 상기 도 4에 도시된 바와 같이, 광 센서의 출력 전압은 광 센서의 외부 휘도가 증가함에 따라 증가하게 된다. 한편, 광 센서 출력 전압이 소정 값(이하에서는 '모드 전환 전압'이라 함)보다 클 경우에는 액정 표시 장치는 반사 모드로 동작되며, 반사 모드 감마 기준 전압 생성부로부터 출력된 감마 기준 전압을 데이터 구동부에 인가하게 되며, 광 센서 출력 전압이 모드 전환 전압 보다 작을 경우에는 액정 표시 장치는 투과 모드로 동작되며, 투과 모드 감마 기준 전압 생성부로부터 출력된 감마 기준 전압을 데이터 구동부에 인가하게 된다.
그러나, 상기와 같이 모드 전환 전압이 고정되어 있을 때, 광 센서 출력 전압이 상기 모드 전환 전압 근처에서 계속적으로 변화되는 상황이 발생하게 되면, 액정 표시 장치는 모드 전환이 계속적으로 이루어지기 때문에 화면이 깜박이는 문제점이 발생하게 된다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 화상을 디스플레이하기 위한 LCD 패널; 외부 광을 측정하기 위하여, 상기 LCD 패널에 내장된 박막 트랜지스터형 광 센서; 상기 광 센서의 출력 신호의 노이즈 마진을 확보하기 위한 노이즈 마진 제공부; 상기 노이즈 마진 제공부의 출력 신호에 따라 소정의 감마 기준 전압을 생성하기 위한 감마 기준 전압 생성부를 포함하며, 상기 노이즈 마진 제공부는 상기 LCD 패널상에 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치가 제공된다.
상기 액정 표시 장치는 외부 광에 따라, 백라이트를 이용하여 LCD 패널을 디스플레이 하는 투과 모드 또는 외부광을 이용하여 LCD 패널을 디스플레이하는 반사 모드로 동작하는 것을 특징으로 한다.
상기 감마 기준 전압 생성부는 소정의 감마 기준 전압을 생성하기 위한 제1 모드 감마 기준 전압 생성부; 소정의 감마 기준 전압을 생성하기 위한 제2 모드 감마 기준 전압 생성부; 상기 노이즈 마진 제공부에 의해 노이즈 마진을 확보한 광 센서의 출력 신호에 따라, 상기 제1 모드 및 제2 모드 감마 기준 전압 생성부 중 하나를 선택하기 위한 모드 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 감마 기준 전압 생성부는 상기 모드 제어부의 제어 신호에 따라, 상기 제1 모드 또는 제2 모드 감마 기준 전압 생성부를 스위칭하기 위한 스위칭부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 모드는 백라이트를 이용하여 LCD 패널을 디스플레이 하는 투과 모드이며, 상기 제2 모드는 외부광을 이용하여 LCD 패널을 디스플레이하는 반사 모드 인 것을 특징으로 한다.
상기 감마 기준 전압 생성부는 상기 LCD 패널 상에 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 노이즈 마진 제공부는 슈미트 트리거 회로를 이용하여 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 LCD 패널은 복수개의 게이트 라인들과 복수개의 데이터 라인들이 서로 교차되도록 형성되고, 이들 게이트 라인과 데이터 라인들의 교차영역에는 스위칭 소자인 박막 트랜지스터와 화소 전극이 형성된 박막 트랜지스터 기판; 상기 박막 트랜지스터 기판과 대향하는 컬러 필터 기판 및 양 기판 사이에 주입된 액정을 포함하며, 상기 박막 트랜지스터는 폴리 실리콘을 이용하여 형성하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 외부 광을 측정하기 위한 박막 트랜지스터형 광 센서; 상기 광 센서의 출력 신호의 노이즈 마진을 확보하기 위한 노이즈 마진 제공부; 상기 노이즈 마진 제공부의 출력 신호에 따라 소정의 감마 기준 전압을 생성하기 위한 감마 기준 전압 생성부를 포함하며, 상기 박막 트랜지스터형 광 센서, 노이즈 마진 제공부 및 감마 기준 전압 생성부는 상기 액정 표시 장치의 LCD 패널 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 감마 기준 전압 회로가 제공된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 감마 기준 전압 회로를 포함한 액정 표시 장치의 블록 구성도이며, 도 5b는 상기 감마 기준 전압 회로가 LCD 패널 상에 형성된 상태를 도시한 블록도이다.
상기 도 5a에 도시된 액정 표시 장치는 LCD 패널(100), 게이트 구동부(200), 데이터 구동부(300) 및 감마 기준 전압 회로(400)를 포함하며, 상기 감마 기준 전압 회로는 광 센서(410), 노이즈 마진 제공부(420) 및 감마 기준 전압 생성부(430)로 구성되며, 상기 감마 기준 전압 생성부(430)는 모드 제어부(431), 스위칭부(433), 반사 모드 감마 기준 전압 생성부(435) 및 투과 모드 감마 기준 전압 생성부(437)를 포함한다.
상기 LCD 패널(100)은 컬러 필터 기판과 박막 트랜지스터(thin firm transistor; TFT) 기판 및 양 기판 사이에 개재된 액정을 포함한다. 이때, 컬러 필터 기판은 광이 통과하면서 소정의 색이 발현되는 색화소인 RGB 화소가 박막 공정에 의해 형성된 기판이다. 컬러 필터 기판의 전면에는 인듐 틴 옥사이드(indium tin oxide: ITO) 또는 인듐 징크 옥사이드(indium zinc oxide: IZO) 등의 투명한 도전체로 이루어진 공통전극이 도포되어 있다.
상기 박막 트랜지스터 기판은 매트릭스 형태의 박막 트랜지스터가 형성되어 있는 투명한 유리 기판이다. TFT들의 소스 단자에는 데이터 라인이 연결되며, 게이트 단자에는 게이트 라인이 연결된다. 또한, 드레인 단자에는 투명한 도전성 재질인 투명 전극으로 이루어진 화소 전극이 형성된다. 데이터 라인 및 게이트 라인에 전기적 신호를 입력하면 각각의 박막 트랜지스터가 턴-온(turn-on) 또는 턴-오프 (turn-off)되어 드레인 단자의 화소 형성에 필요한 전기적 신호를 인가한다. TFT의 게이트 단자 및 소스 단자에 전원을 인가하여, TFT를 턴-온시키면 화소 전극과, 컬러 필터 기판의 공통 전극 사이에는 전계가 형성되고, 이로 인해 박막 트랜지스터 기판과 컬러 필터 기판 사이에 주입된 액정의 배열이 변화되고, 변화된 배열에 따라 광투과도가 변경되어 원하는 화상을 얻게 된다.
상기 게이트 구동부(200)는 스캔 동작을 통하여 한 프레임 주기 동안에 LCD 패널에 형성된 게이트 신호 배선에 순차적으로 Von 전압을 가하고, 선택되지 않은 모드 게이트 신호 배선에는 Voff 전압을 가하며, 데이터 구동부(300)는 외부 RGB 신호에 따라, 상기 감마 기준 전압 회로에서 출력되는 기준 전압에 대한 디지털/아날로그 변환을 수행하여 액정 구동 전압을 생성하고, 생성된 액정 구동 전압을 매 스캐닝마다 LCD 패널의 데이터 라인에 인가하게 된다.
상기 광 센서(410)는 액정 표시 장치의 주위 환경의 휘도를 감지하는 기능을 수행하며, 상기 광 센서의 측정 결과에 따라, 액정 표시 장치는 반사 모드로 동작할 것인지 또는 투과 모드로 동작할 것인지를 결정하게 된다. 즉, 액정 표시 장치의 주위가 밝은 경우에는 반사 모드로 동작하게 되며, 주위가 어두운 경우에는 투과 모드로 동작하게 된다.
본 실시예에서, 상기 광 센서(410)는 박막 트랜지스터형 광 센서가 사용되며, 이러한 박막 트랜지스터형 광 센서는 LCD 패널의 박막 트랜지스터 기판의 스위칭 소자를 제조시 함께 형성되며, LCD 패널의 비표시 영역 상에 형성된다. 이러한 박막 트랜지스터형 광 센서는 이하의 도 6에서 상세히 상술한다.
상기 노이즈 마진 제공부(420)는 상기 광 센서(410)에서 출력된 신호가 잡음에 둔감하게 작용하도록, 소정 크기의 노이즈 마진을 확보하는 역할을 수행한다. 본 발명의 실시예에서는 상기 노이즈 마진 제공부(420)로서 슈미트 트리거 회로를 이용하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 노이즈 마진을 확보하기 위한 다양한 회로 구성이 가능하다. 상기 슈미트 트리거 회로에 대해서는 이하의 도 7 및 8에서 상세히 설명한다.
상기 감마 기준 전압 생성부(430)는 모드 제어부(431), 스위칭부(433), 반사 모드 감마 기준 전압 생성부(435) 및 투과 모드 감마 기준 전압 생성부(437)를 포함한다.
상기 반사 모드 감마 기준 전압 생성부(435)에서는 반사 모드에 적합한 감마 기준 전압을 출력하며, 투과 모드 감마 기준 전압 생성부(437)에서는 투과 모드에 적합한 감마 기준 전압을 출력한다.
상기 모드 제어부(431)는 상기 광 센서(410)와 노이즈 마진 제공부(420)를 통하여 출력된 노이즈 마진이 확보된 광 센서 출력 신호에 따라, 액정 표시 장치의 반사 모드 또는 투과 모드를 선택하는 기능을 수행하게 되며, 이를 위하여, 상기 모드 제어부(431)는 스위칭부(433)를 통하여 상기 반사 모드 감마 기준 전압 생성부(435) 또는 투과 모드 감마 기준 전압 생성부(437)를 선택할 수 있도록 한다. 즉, 종래의 모드 전환 전압값보다 소정 크기 큰 전압 또는 소정 크기 작은 전압이 광 센서로부터 출력되어야, 모드 전환이 이루어지게 된다.
상기와 같은 구성의 감마 기준 전압 회로에 의하면, 상기 광 센서(410)와 상기 노이즈 마진 제공부(420)를 통하여, 소정 크기의 노이즈 마진을 확보한 광 센서 출력 신호에 따라, 액정 표시 장치의 모드를 전환하기 때문에, 외부 환경의 변화에 민감하게 모드 전환이 이루어지는 것을 방지하여, 화면 깜박임을 개선할 수 있게 된다.
도 5b를 참조하면, 상기 게이트 구동부(200), 데이터 구동부(300), 광 센서(410), 노이즈 마진 제공부(420) 및 감마 기준 전압 생성부(430)는 LCD 패널(100) 상에 내장된다. 본 실시예에서는 데이터 구동부와 게이트 구동부 및 주변 회로 모두가 내장되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, LCD 패널 상에 내장되는 구성요소는 달라질 수 있다.
상기 LCD 패널에서 스위칭 소자로서 사용되는 TFT의 활성층 재료에 따라, 비정질 실리콘 TFT와 다결정 실리콘 TFT로 구분되며, 이때, 다결정 실리콘은 단결정 실리콘과 동일한 결정질이며, 비정질 실리콘이 가질 수 없는 이동도와 소자 특성을 갖기 때문에, 기판 내에 구동 회로 및 주변 회로를 내장할 수 있으므로, 본 실시예에서는 폴리 실리콘 TFT를 이용하여, 박막 트랜지스터 기판을 형성하는 것이 바람직하다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, 비정질 실리콘 TFT를 이용하여 박막 트랜지스터 기판을 형성할 수도 있다.
도 6은 본 발명에 따른 액정 표시 장치에 이용된 박막 트랜지스터형 광 센서의 개략 구성도이다. 일반적으로, 박막트랜지스터형 광센서는 외부에서 입사된 빛 의 세기에 따라 광전류를 발생시키는 센서 박막 트랜지스터와, 전달받은 전하량을 정보로서 저장하는 스토리지 커패시터와, 외부 제어신호에 따라 상기 스토리지 커패시터에 저장된 전하량 형태의 정보를 스위칭하는 스위치 박막 트랜지스터로 구성된다. 이러한 박막 트랜지스터형 광 센서의 어레이 제조 공정은 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 어레이 제조 공정과 유사하므로, 액정 표시 패널의 박막 트랜지스터 기판 어레이 형성시에, 상기 박막 트랜지스터형 광센서를 동시에 형성하여, 광센서를 액정 표시 패널의 내부에 형성시킨다.
상기 도 6을 참조하면, 기판(610)상의 영역을 센서 TFT 영역, 스토리지커패시터 영역, 스위치 TFT 영역으로 정의하고, 기판(610)상에 도전성 금속을 증착한다. 증착된 도전성금속을 소정의 패턴에 따라 패터닝하여 센서 TFT 영역의 기판(610)상에는 센서 게이트(612)를 형성하고, 스토리지 커패시터 영역의 기판(610)상에는 제1 스토리지 전극(614)을 형성하며, 스위치 TFT 영역의 기판(610)상에는 스위치 게이트(616)를 각각 형성한다. 상기와 같이 형성된 기판상에 실리콘산화막(SiO2), 실리콘 질화막(SiNx)과 같은 제1 절연막(618)을 전면에 걸쳐 형성한다. 상기 제1 절연막(618)상에 반도체물질을 증착하고, 소정 패턴에 따라 패터닝하여 센서 TFT 영역의 제1 절연막(618)상에 센서 반도체층(620a)을 형성하고, 스위치 TFT 영역의 제1 절연막(618)상에 스위치 반도체층(620b)을 각각 형성한다. 상기 센서 및 스위치 반도체층(620a)(620b)이 형성된 제1 절연막(618)상에 도전성 금속을 증착하고, 이를 소정 패턴에 따라 패터닝하여 센서 -드레인(622a) 및 센서 소스 (622b), 제2 스토리지전극(622c), 스위치 드레인(622d) 및 스위치 소스(622e)를 각각 형성한다. 여기서, 상기 센서 게이트(612), 센서 소스(622b), 센서 드레인(622a), 센서 반도체층(620a)이 센서 박막트랜지스터로서 기능한다.
또한, 상기 제1 스토리지전극(614), 제2 스토리지전극(622c)이 스토리지 커패시터로서 기능하고, 상기 스위치 게이트(616), 스위치 드레인(622d) 및 스위치 소스(622e), 스위치 반도체층(620b)이 스위치 박막트랜지스터로서 기능한다.
상기와 같이 형성된 기판(610)상에 제2 절연막(624)을 전면에 걸쳐 형성한다. 상기 제2 절연막(624)상에 도전성금속을 증착하고, 이를 소정 패턴에 따라 패터닝하여 상기 스위치 영역의 제2 절연막(624)상에 차광막(626)을 형성한다. 이때, 상기 차광막(626)은 외부의 빛이 스위치 반도체층(620b)으로 입사되지 않게 하여 외부의 빛이 스위치 박막트랜지스터의 스위칭 동작에 영향을 미치지 않도록 하는 기능을 수행한다. 한편, 본 발명에 이용되는 광 센서는 상기 도 6에 도시된 박막 트랜지스터형 광 센서 이외에도, 다양한 형태로 구성될 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 액정 표시 장치에 이용된 슈미트 트리거 회로의 일 예를 도시한 회로도이며, 도 8은 도 7의 슈미트 트리거의 출력 전압을 도시한 도이다.
상기 슈미트 트리거 회로는 히스테리시스 특성을 갖도록 한 비교기로서, 비교기의 입력측에 나타나는 잡음 전압은 출력측에 오차를 유발하기 때문에, 비교기가 잡음에 둔감하게 작용하도록 히스테리시스 정궤환법을 사용하게 된다. 히스테리 시스는 입력 전압이 높은 값에서 낮은 값으로 갈 때보다 낮은 값에서 높은 값으로 갈 때 높은 레벨이 되므로, 2개의 트리거 레벨이 절체 동작에서 오프셋 또는 지연되는 특성을 이용하여 입력에 포함된 소정 크기의 잡음은 출력에 영향을 미치지 못하도록 한다.
상기 도 7에 도시된 슈미트 트리거 회로는 제1 인버터(710), 제2 인버터(720) 및 피드백부(730)를 포함한다.
상기 제1 인버터(710)는 입력 신호를 반전시켜 출력하며, 상기 제2 인버터(720)는 상기 제1 인버터의 출력 단자에 접속되어, 상기 제1 인버터의 출력 신호를 반전시켜 출력한다. 상기 피드백부(730)는 상기 제2 인버터의 출력 신호를 상기 제2 인버터의 입력으로 피드백시킨다.
이때, 상기 제1 인버터(710)는 PMOS 트랜지스터와 NMOS 트랜지스터로 구성되며, 상기 피드백부(730)는 PMOS 트랜지스터와 NMOS 트랜지스터로 구성된다.
상기 도 8에는 도 7의 슈미트 트리거 회로의 출력인 히스테리시스 곡선이 도시된다. 상기에서 살펴본 바와 같이, 광 센서의 출력이 상기 슈미트 트리거 회로를 통하여 출력되면, 상기와 같은 히스테리시스 특성을 갖기 때문에, 광 센서 출력 전압에 포함된 소정 크기의 잡음은 액정 표시 장치의 모드 전환시 영향을 미치지 못하게 된다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 감마 기준 전압 회로 및 이를 구비한 액정 표시 장치의 예시적인 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 광 센서로부터 출력된 신호의 노이즈 마진을 확보하기 위한 노이즈 마진 제공부 예를 들면, 슈미트 트리거 회로를 LCD 패널 상에 형성함으로써, 외부 휘도에 따른 광 센서 출력 신호가 모드 전환 전압 근처에서 변화하더라도, 모드 전환이 이루어 지지 않으며, 그 결과 화질이 깜박이는 문제점을 해결할 수 있게 된다.

Claims (15)

  1. 액정 표시 장치에 있어서,
    화상을 디스플레이 하기 위한 LCD 패널;
    외부 광을 측정하기 위하여, 상기 LCD 패널에 내장된 박막 트랜지스터형 광 센서;
    상기 광 센서의 출력 신호의 노이즈 마진을 확보하기 위한 노이즈 마진 제공부;
    상기 노이즈 마진 제공부의 출력 신호에 따라 소정의 감마 기준 전압을 생성하기 위한 감마 기준 전압 생성부를 포함하며, 상기 노이즈 마진 제공부는 상기 LCD 패널상에 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 액정 표시 장치는 외부 광에 따라, 백라이트를 이용하여 LCD 패널을 디스플레이 하는 투과 모드 또는 외부광을 이용하여 LCD 패널을 디스플레이하는 반사 모드로 동작하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 감마 기준 전압 생성부는,
    소정의 감마 기준 전압을 생성하기 위한 제1 모드 감마 기준 전압 생성부;
    소정의 감마 기준 전압을 생성하기 위한 제2 모드 감마 기준 전압 생성부;
    상기 노이즈 마진 제공부에 의해 노이즈 마진이 확보된 광 센서의 출력 신호에 따라, 상기 제1 모드 및 제2 모드 감마 기준 전압 생성부 중 하나를 선택하기 위한 모드 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 감마 기준 전압 생성부는,
    상기 모드 제어부의 제어 신호에 따라, 상기 제1 모드 또는 제2 모드 감마 기준 전압 생성부를 스위칭하기 위한 스위칭부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1 모드는 백라이트를 이용하여 LCD 패널을 디스플레이 하는 투과 모드이며, 상기 제2 모드는 외부광을 이용하여 LCD 패널을 디스플레이하는 반사 모드인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 감마 기준 전압 생성부는 상기 LCD 패널 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 노이즈 마진 제공부는 슈미트 트리거 회로를 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 LCD 패널은,
    복수개의 게이트 라인들과 복수개의 데이터 라인들이 서로 교차되도록 형성되고, 이들 게이트 라인과 데이터 라인들의 교차영역에는 스위칭 소자인 박막 트랜지스터와 화소 전극이 형성된 박막 트랜지스터 기판;
    상기 박막 트랜지스터 기판과 대향하는 컬러 필터 기판 및
    양 기판 사이에 주입된 액정을 포함하며, 상기 박막 트랜지스터는 폴리 실리콘을 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  9. 액정 표시 장치용 감마 기준 전압 회로에 있어서,
    외부 광을 측정하기 위한 박막 트랜지스터형 광 센서;
    상기 광 센서의 출력 신호의 노이즈 마진을 확보하기 위한 노이즈 마진 제공부;
    상기 노이즈 마진 제공부의 출력 신호에 따라 소정의 감마 기준 전압을 생성하기 위한 감마 기준 전압 생성부를 포함하며, 상기 박막 트랜지스터형 광 센서, 노이즈 마진 제공부 및 감마 기준 전압 생성부는 상기 액정 표시 장치의 LCD 패널 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 감마 기준 전압 회로.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 감마 기준 전압 생성부는,
    소정의 감마 기준 전압을 생성하기 위한 제1 모드 감마 기준 전압 생성부;
    소정의 감마 기준 전압을 생성하기 위한 제2 모드 감마 기준 전압 생성부;
    상기 노이즈 마진 제공부에 의해 노이즈 마진이 확보된 광 센서의 출력 신호에 따라, 상기 제1 모드 및 제2 모드 감마 기준 전압 생성부 중 하나를 선택하기 위한 모드 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 감마 기준 전압 회로.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 감마 기준 전압 생성부는,
    상기 모드 제어부의 제어 신호에 따라, 상기 제1 모드 또는 제2 모드 감마 기준 전압 생성부를 스위칭하기 위한 스위칭부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 감마 기준 전압 회로.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제1 모드는 백라이트를 이용하여 LCD 패널을 디스플레이 하는 투과 모드이며, 상기 제2 모드는 외부광을 이용하여 LCD 패널을 디스플레이하는 반사 모드인 것을 특징으로 하는 감마 기준 전압 회로.
  13. 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 노이즈 마진 제공부는 슈미트 트리거 회로를 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 감마 기준 전압 회로.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 슈미트 트리거 회로는,
    입력 신호를 반전시켜 출력하는 제1 인버터;
    상기 제1 인버터의 출력 단자에 접속되어, 상기 제1 인버터의 출력 신호를 반전시켜 출력하는 제2 인버터 및
    상기 제2 인버터의 출력 신호를 상기 제2 인버터의 입력으로 피드백시키는 피드백부를 포함하는 것을 특징으로 하는 감마 기준 전압 회로.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 인버터는 PMOS 트랜지스터와 NMOS 트랜지스터로 구성되며, 상기 피드백부는 PMOS 트랜지스터와 NMOS 트랜지스터로 구성되는 것을 특징으로 하는 감마 기준 전압 회로.
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