KR20080096131A

KR20080096131A - 이미지센서 내장형 액정표시장치의 시분할 구동방법

Info

Publication number: KR20080096131A
Application number: KR1020070041172A
Authority: KR
Inventors: 안충환
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2007-04-27
Filing date: 2007-04-27
Publication date: 2008-10-30
Also published as: KR101350886B1

Abstract

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로서, 특히 이미지 센서 박막트랜지스터를 내장한 액정표시장치의 시분할 구동방법에 관한 것이다.

본 발명은, 1 프레임을 1/3 프레임으로 나누고 순차적으로 시분할 구동함으로써, 표시구동시에는 보다 고 콘트라스트를 얻을 수 있으며, 스캔구동시에는 스캔대상물의 R,G,B 색을 순차적으로 스캔하며, R,G,B 색에 해당하는 화소 중, 일 화소를 먼저 스캔하여 저장수단에 입력하고, 나머지 두 화소에 생성되는 노이즈-데이터(noise-data)를 방전한다. 따라서, 상기 노이즈-데이터(noise-data)에 의한 스캔영상의 왜곡을 방지하여 보다 안정적인 스캔동작을 구현하는 효과가 있다.

이미지 센서, 시분할(field sequential color)

Description

이미지센서 내장형 액정표시장치의 시분할 구동방법{Field sequential color driving method of LCD device with built-in image sensor}

도 1은 일반적인 액정표시장치의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 2는 종래의 이미지 센서 내장형 액정표시장치의 액정패널의 구조를 설명하기 위한 도면이다.

도 3은 본 발명의 이미지 센서 내장형 액정표시장치의 시분할 구동 타이밍을 설명하기 위한 도면이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 의한 이미지 센서 내장형 액정표시장치의 액정패널의 일 화소에 대한 등가회로도이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 의한 이미지센서 내장형 액정표시장치의 시분할 구동방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 6은 본 발명의 실시예에 의한 이미지 센서 내장형 액정표시장치의 시분할 구동방법을 설명하기 위한 순서도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

P : 단위화소 100 : 액정패널

180 : 백라이트 장치 190 : 제어부

200 : 스캔대상물

일반적인 액정표시장치의 화상구현원리는 액정(Liquid Crystal)의 광학적 이방성과 분극성질을 이용하는 것으로, 이 액정은 분자구조가 가늘고 길며 배열방향에 따라 굴절율이 다른 광학적 이방성과, 전계내에 놓일 경우에 그 크기에 따라 분자배열 방향이 변화되는 분극성질을 띤다. 이에 액정표시장치는 액정층을 사이에 두고 서로 소정거리 이격되어 대향하는 면으로 각각 전계생성전극이 형성되는 한 쌍의 투명기판으로 이루어진 액정패널을 필수적인 구성요소로 하며, 이는 두 전극간의 전계변화를 통해서 액정분자의 배열방향을 인위적으로 조절하고 이에 따른 광 투과율을 변화하여 여러 가지 화상을 표시하게 된다.

도시한 바와 같이, 액정표시장치는 박막트랜지스터 및 화소전극이 형성되는 어레이 기판과, 컬러필터 및 공통전극이 형성되는 컬러필터 기판을 소정거리 이격하여 합착하고 상기 두 기판 사이에 액정물질을 주입하여 구성되는 액정패널(1)과, 이 액정패널의 전기적 구동을 위한 복수개의 구동회로를 포함하는 제어부(9)로 구 성된다.

또한, 상기 액정패널은 일반적으로 자체 발광요소를 갖지 않는 수광형 소자로 구성되므로 별도의 광원이 구비되어야 하며, 이를 위해 액정패널의 배면으로 백라이트 장치(Backlight Device)(8)가 구비된다.

여기서, 상기 백라이트 장치에는 CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp), EEFL(External Electrode Fluorescent Lamp)과 같은 형광램프가 널리 사용되나, 최근에는 소형화, 경량화, 박막화 및 저소비전력화에 유리한 LED(Light Emitting Diode)를 백라이트 장치에 사용하는 방식이 제안되고 있다.

한편, 최근의 전자제품은 다양한 복합된 기능을 구비함으로써 하나의 제품으로 여러 제품을 동시에 사용하는 효과를 갖도록 하는 것이 추세이며, 이러한 추세에 맞추어 액정표시장치에서 있어서도 디스플레이 장치로서의 기능 뿐만 아니라 이미지 스캐너(image scanner)로서 활용하는 액정표시장치가 제안되었다.

이는, 박막트랜지스터를 스위칭 소자로서의 기능뿐만 아니라 이미지 센서(image sensor)로서 활용하는 이미지 센서 내장형 액정표시장치로서, 디스플레이 기능 이외에 문서나 이미지 또는 위치정보 입력기능이 추가되어 디스플레이 기능과 이미지 입력 기능을 일체화하여 입력장치와 표시장치를 각각 별도로 구비해야 하는 종래에 대비하여 공간 활용적 측면과 제조 비용적 측면에 있어 보다 효율적인 장점을 갖는다.

이러한 이미지 센서 내장형 액정표시장치는, 일반적으로 액정패널의 박막트랜지스터 이미지 센서를 통해 빛의 세기에 따른 전하량을 정보로써 검출하고, 이 정보를 외부 제어신호에 따라 전달하는 장치로서, 스캐너, 디지털 복사기 등과 같은 이미지 처리기기의 이미지 리더에 장착되어 사용된다.

이하, 종래의 이미지 센서 내장형 액정표시장치를 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

이하의 설명에서는 보다 직관적인 예시를 위하여 일 단위화소의 구조로서 설명하지만, 실제 구현에 있어서 하나의 액정패널에는 도시한 구조의 단위화소가 다수개 구비된다.

도 2는 종래의 이미지 센서 내장형 액정표시장치의 액정패널 구조를 설명하기 위한 도면이다.

도시한 바와 같이, 이미지 센서 내장형 액정표시장치 액정패널의 단위화소(P)는, 제1 게이트라인(GLa)과 제1 데이터라인(DLa)이 교차하는 지점에 정의되어 표시구동을 수행하는 표시화소(DP)와, 제2 게이트라인(GLb)과 제2 데이터라인(DLb )이 교차하는 지점에 정의되어 스캔구동을 수행하는 센서화소(SP)인 두 개의 서브화소로 구성된다.

여기서, 표시화소(DP)는 영상을 표시하는 화소로서, 상술한 일반적인 액정표시장치의 일 화소와 유사한 형태이며, 제1 게이트라인(GLa)으로부터 순차적으로 입력되는 표시구동신호에 동기하여 표시화소(DP)에 구비되는 스위칭소자(미도시)를 턴-온/오프(Turn-on/off)하고, 제1 데이터라인(DLa)으로부터 입력되는 데이터신호를 통해 액정의 분자배열을 변화하여 영상을 표시한다.

또한, 센서화소(SP)는 외부의 스캔 대상물을 데이터화 하는 화소로서, 스캔 하고자 하는 대상물로부터 반사되어 나오는 빛의 크기를 내장된 이미지센서를 통해 감지하고, 제2 게이트라인(GLb)으로부터 순차적으로 입력되는 스캔구동신호에 동기하여 센서화소(SP)에 구비되는 스위칭소자(미도시)를 턴-온/오프(Turn-on/off)하고, 제2 데이터라인(DLb)을 통해 상기 감지된 결과를 제어부(미도시)에 공급한다.

상술한 이미지 센서 내장형 액정표시장치는, 표시구동과 스캔구동을 별도로 구현하기 위해 표시화소(DP)와 센서화소(SP)가 각각 별도의 제1 및 제2 게이트라인(GLa, GLb)과 연결되는 형태이다.

그러나, 이러한 형태의 이미지 센서 내장형 액정표시장치는 스캔구동시, 표시화소(DP)를 통하여 스캔 대상물에 조사된 빛이 다시 반사되어 센서화소(SP)로 입사될 때 소정량이 산란되고, 이렇게 산란된 빛은 이웃하는 다른 색에 해당하는 센서화소(SP)에서 감지되게 된다.

이는 스캔결과의 품질을 떨어뜨리는 주요원인이 된다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 이미지 센서 박막트랜지스터를 내장한 액정표시장치에 시분할 구동방법을 적용하여, 표시구동시에는 보다 높은 휘도를 확보하고, 스캔구동시에는 이웃한 센서화소로 유입되는 타 센서화소에 해당하는 빛으로 인하여 스캔된 영상신호가 왜곡되는 문제점을 해결한 이미지 센서 내장형 액정표시장치의 시분할 구동방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 바람직한 이미지 센서 내장형 액정표시장치의 시분할 구동방법은, 각각은 제1 게이트라인과 연결되는 표시화소와, 제2 게이트라인과 연결되는 센서화소로 이루어진 제1 내지 제3 단위화소를 포함하는 액정패널과, 상기 액정패널에 서로 다른 제1 내지 제3 색의 빛을 공급하여 백색빛을 구현하는 제1 내지 제3 광원을 포함하는 백라이트 장치와, 상기 액정패널 및 상기 백라이트 장치를 제어하는 제어부를 포함하는 이미지 센서 내장형 액정표시장치의 구동방법에 있어서, 상기 액정패널의 상부에 스캔대상물을 배치하는 단계와; 상기 제1 내지 제3 단위화소 각각을 순차적으로 통과하는 상기 제1 내지 제3 색의 빛에 대응하여 상기 스캔대상물의 형태를 스캔하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 스캔대상물의 형태를 스캔하는 단계는, 상기 제1 단위화소의 표시화소를 통해 상기 제1 색의 빛을 투과시키는 단계와; 상기 투과된 제1 색의 빛을 상기 스캔대상물에서 반사시키는 단계와; 상기 제1 내지 제3 단위화소의 센서화소에서 상기 반사된 제1 색의 빛을 감지하는 단계와; 상기 제1 단위화소의 센서화소를 통해 상기 감지된 제1 색의 빛을 스캔데이터로서 저장하고, 상기 제2, 제3 단위화소의 센서화소를 통해 상기 감지된 제1 색의 빛을 노이즈-데이터(noise-data)로서 방전하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 단위화소의 표시화소를 통해 상기 제1 색의 빛을 투과시키는 단계는, 상기 제1 게이트라인에 하이(High)신호를 공급하는 단계와; 상기 제1 단위화소 의 표시화소에 최대계조의 데이터신호를 공급하는 단계와; 상기 제2, 제3 단위화소의 표시화소에 최소계조의 데이터신호를 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 단위화소의 센서화소에서 상기 감지된 제1 색의 빛을 스캔데이터로서 저장하고, 상기 제2, 제3 단위화소의 센서화소에서 상기 감지된 제1 색의 빛을 노이즈-데이터(noise-data)로서 방전하는 단계는, 상기 제2 게이트라인에 하이(High)신호를 공급하는 단계와; 상기 제1 단위화소의 센서화소에 의해 감지된 상기 스캔데이터를 상기 제어부에서 저장하는 단계와; 상기 제2, 제3 단위화소의 센서화소에 의해 감지한 상기 노이즈 데이터(noise-data)를 상기 제어부에서 방전하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 스캔대상물의 형태를 스캔하는 단계는, 상기 제2 단위화소의 표시화소를 통해 상기 제2 색의 빛을 투과시키는 단계와; 상기 투과된 제2 색의 빛을 상기 스캔대상물에서 반사시키는 단계와; 상기 제1 내지 제3 단위화소의 센서화소에서 상기 반사된 제2 색의 빛을 감지하는 단계와; 상기 제2 단위화소의 센서화소에서 상기 감지된 제2 색의 빛을 스캔데이터로서 저장하고, 상기 제1, 제3 단위화소의 센서화소에서 상기 감지된 제2 색의 빛을 노이즈-데이터(noise-data)로서 방전하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 스캔대상물의 형태를 스캔하는 단계는, 상기 제3 단위화소의 표시화소를 통해 상기 제3 색의 빛을 투과시키는 단계와; 상기 투과된 제3 색의 빛을 상기 스캔대상물에서 반사시키는 단계와; 상기 제1 내지 제3 단위화소의 센서화소에서 상기 반사된 제3 색의 빛을 감지하는 단계와; 상기 제3 단위화소의 센서화소를 통해 상기 감지된 제3 색의 빛을 스캔데이터로서 저장하고, 상기 제1, 제2 단위화소의 센서화소를 통해 상기 감지된 제3 색의 빛을 노이즈-데이터(noise-data)로서 방전하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 스캔대상물의 형상 전체를 스캔하는 기간을 1 프레임이라고 할 때, 상기 제1 내지 제3 색의 빛에 대하여 각각 1/3 프레임 기간동안 스캔하는 것을 특징으로 한다.

상기 표시화소 각각은, 제1 전극이 접지된 액정캐패시터 및 제1 저장캐패시터와, 게이트전극이 상기 제1 게이트라인과 연결되고, 상기 소스전극이 제1 데이터라인과 연결되며, 드레인전극이 상기 액정캐패시터 및 제1 저장캐패시터의 제2 전극에 연결되는 제1 스위칭트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 센서화소 각각은, 제1 전극이 접지된 제2 저장캐패시터와, 게이트전극이 상기 제2 게이트라인과 연결되고, 드레인전극이 제2 데이터라인과 연결되며, 소스전극이 상기 제2 저장 캐패시터와 연결되는 제2 스위칭트랜지스터와; 게이트전극이 접지되고, 소스전극이 구동전원단과 연결되고, 드레인전극이 상기 제2 스위칭트랜지스터의 소스전극과 연결되는 포토트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 내지 제3 색의 빛은 각각 R색, G색, B색에 해당하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 내지 제3 광원은 각각 R색, G색, B색의 빛을 발광하는 LED 램프인 것을 특징으로 한다.

본 발명에서는 상술한 종래의 이미지 센서 내장형 액정표시장치와 유사한 구조이며, 다만 액정패널에 컬러필터가 구비되지 않는 차이점이 있다. 또한, 백라이트 장치에 사용되는 램프는 R,G,B 삼원색의 빛으로 발광하는 LED가 적용되는 것이 바람직하다. 이는 R,G,B 삼원색의 LED를 각각 다른 기간에 온 하여 시분할(Field sequential color)방식으로 액정표시장치를 구동하기 위함이다.

상기 컬러필터는 백라이트 장치에서 조사되는 빛의 양 대비 투과율이 대략 33% 정도로써, 액정패널에서 이를 생략할 경우, 보다 높은 휘도를 얻을 수 있는 등의 잇점이 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 의한 이미지 센서 내장형 액정표시장치의 시분할 구동방법을 설명하면 다음과 같다.

도시한 바와 같이, 액정 패널의 R,G,B 삼원색에 대한 데이터 신호가 한 수직 동기 주기 내에서 같은 비율(R:G:B=1:1:1)로 한번씩 순차적으로 발생하고, 이에 대응되는 백라이트 장치의 광원 또한 같은 방법으로 동기되어 적색(R) 광원, 녹색(G) 광원, 청색(B) 광원이 순차적으로 점등된다. 이때, 각 광원은 LED이고, 상기 각각의 적, 녹, 청 LED는 순차 배열된다.

또한, 패널 상의 전체 프레임(1 Frame = 16.7ms)을 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 3개의 서브 프레임(1 Sub-frame = 5.56ms)으로 분리한다.

여기서, 상기 각 서브 프레임은 박막트랜지스터 스캔을 통한 데이터 기입시 간(AP = 1.69ms), 액정응답시간(WP = 1.5ms) 및, LED 발광시간(FP = 2.37ms)으로 구분되며, 실제 각 색에 따른 LED 램프를 켤 수 있는 시간(FP)은 데이터 기입 시간(AP)과 액정응답시간(WP)을 제외한 시간이 된다. 따라서 시분할 구동방식의 백라이트 장치는 하나의 프레임에 의해 구성되는 것보다 빠른 액정응답속도를 가지는 액정패널을 필요로 하며, 상기 액정패널은 각 서브 프레임 단위로 구동하게 된다.

도시한 바와 같이, 본 발명의 이미지 센서 내장형 액정표시장치의 액정패널의 일 단위화소(P)는, 제1 게이트라인(GLa)과 제1 데이터라인(DLa)이 교차하는 지점에 정의되어 표시구동을 수행하는 표시화소(DP)와, 제2 게이트라인(GLb)과, 구동전압라인(V_DD)및 제2 데이터라인(DLb)이 교차하는 지점에 정의되어 스캔구동을 수행하는 센서화소(SP)인 두 개의 서브화소로 구성된다.

보다 상세하게는, 표시화소(DP)는 영상을 표시하는 화소로서, 제1 스위칭 트랜지스터(T1)와, 액정캐패시터(C_LC)와, 제1 저장캐패시터(Cst1)로 구성된다.

제1 스위칭트랜지스터(T1)는, 게이트전극이 제1 게이트라인(GLa)과 연결되고 소스전극이 제1 데이터라인(DLa)과 연결된다. 또한, 액정캐패시터(C_LC) 및 제1 저장캐패시터(Cst1)는, 일 전극이 제1 스위칭 트랜지스터(T1)의 드레인 전극과 연결되며, 나머지 일 전극이 접지되는 구조이다.

또한 센서화소(SP)는, 외부의 스캔 대상물을 데이터화 하는 화소로서, 포토 트랜지스터(TP)와, 제2 스위칭트랜지스터(T2)와, 제2 저장캐패시터(Cst2)로 구성된다.

포토트랜지스터(TP)는 이미지 센서로서, 게이트전극이 접지되고, 소스전극이 구동전압라인(V_DD)과 연결되고, 드레인전극이 제2 스위칭트랜지스터(T2)의 소스전극과 연결된다.

제2 스위칭트랜지스터(T2)는, 게이트전극이 제2 게이트라인(GLb)과 연결되고, 소스전극이 상기 포토트랜지스터(TP)의 드레인전극과 연결되고, 드레인전극이 제2 데이터라인(DLb)과 연결된다.

또한, 제2 저장캐패시터(Cst2)는, 일 전극이 접지되고, 나머지 전극이 상기 포토트랜지스터(TP)의 드레인전극 및 제2 스위칭트랜지스터(T2)의 소스전극과 연결되는 구조이다.

이러한 이미지 센서 내장형 액정표시장치의 액정패널은, 표시구동과 스캔구동을 별도로 구현하기 위해, 표시화소(DP)와 센서화소(SP)가 별도의 제1 및 제2 게이트라인(GLa, GLb)과 연결되는 형태이나, 표시화소(DP)와 센서화소(SP)가 하나의 게이트라인에 연결되어 표시구동과 스캔구동을 동시에 구현하는 형태일 수도 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 의한 이미지 센서 내장형 액정표시장치의 시분할 구동방법을 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저 표시구동시에는, 제1 게이트라인(GLa)으로부터 하이(High)레벨의 표시구동신호가 순차적으로 인가되어 제1 스위칭트랜지스터(T1)가 턴-온(Turn-On)되고, 이에 동기하여 제1 데이터라인(DLb)으로 데이터신호가 입력된다. 이에 따라 액정캐패시터(C_LC) 및 제1 저장캐패시터(Cst1)에 상기 데이터신호에 대응하는 전압이 충전되어 액정캐패시터(C_LC)에 개재된 액정층의 굴절율을 계조표현이 가능한 상태로 제어한다.

그리고, 도시하지는 않았지만, 배면으로 구비되는 백라이트 장치(미도시)로부터 입사되는 빛이 상기 액정층을 통과하여 영상을 구현하게 된다.

이후, 제1 게이트라인(GLa)으로부터 로우(Low)레벨의 표시구동신호가 인가되면, 상기 제1 스위칭트랜지스터(T1)가 턴-오프(Turn-Off)되고, 상기 제1 저장캐패시터(Cst1)에 저장된 전하를 통해 상기 액정캐패시터(C_LC)의 전압을 유지하게 된다.

또한, 스캔구동시에는 상기 표시화소(DP)를 통과한 빛이 스캔대상물에 대하여 반사되어 다시 액정패널의 센서화소(SP)로 입사되며, 이 센서화소(SP)에 구비되는 포토트랜지스터(TP)를 통해 상기 입사되는 빛의 크기에 대응하는 전류가 흐르게 되고, 이에 대응하는 전하가 제2 저장캐패시터(Cst2)에 저장됨으로서 스캔대상물의 형태에 대응하는 스캔 데이터를 생성한다.

이후, 상기 스캔 데이터를 읽기 위하여, 제2 게이트라인(GLb)을 통해 하이(High)레벨의 스캔구동신호가 인가되면, 제2 스위칭트랜지스터(T2)가 턴-온(Turn-On)되고, 이에 동기하여 상기 제2 저장캐패시터(Cst2)에 저장되는 스캔된 데이터가 제2 데이터라인(DLb)을 통해 제어부(미도시)로 입력된다.

여기서, 상기 스캔된 데이터는 경우에 따라 별도로 구비되는 메모리에 저장 될 수 있다.

이러한 동작을 통해, 본 발명의 실시예에 의한 이미지센서 내장형 액정표시장치의 일 화소는 표시동작과 스캔동작을 수행하게 된다.

이하, 도 5를 참조하여, 전술한 구성을 통해 종래의 문제점을 해결하는 본 발명의 실시예에 의한 이미지센서 내장형 액정표시장치의 시분할 구동방법을 설명하도록 한다. 이하의 설명에서는 별도의 지정이 없다면, 구체적인 표시동작 및 스캔동작에 있어서 도 4에 도시한 단위화소의 부호를 편의상 그대로 사용하며, 도 4 및 도 5를 모두 참조하여 설명하도록 한다.

도시한 바와 같이, 본 발명의 이미지센서 내장형 액정표시장치는 영상을 표시하는 액정패널(100)과, 이에 빛을 공급하는 백라이트 장치(180)와, 이를 제어하는 제어부(190)로 구성된다.

이러한 구조에서 액정패널(100)은, 도 4에 도시한 구조의 다수의 단위화소(P)가 매트릭스 형태로 구비되며, 백라이트 장치(180)는 액정패널(100)의 배면으로 위치하고, R,G,B 삼원색을 표시하는 다수의 LED(180a 내지 180c) 및, 이에 동작 전원을 공급하는 인버터(미도시)를 구비한다. 또한, 제어부(190)는 액정패널(100) 및 백라이트 장치(180)를 제어하는 다수의 구동회로(미도시)를 구비한다.

표시구동시에는, 먼저 외부로부터 제어신호 및 데이터신호가 제어부(190)에 입력된다. 제어부(190)는 상기 제어신호에 따라 액정패널(100)을 인에이블하고, 상 기 데이터신호에 따라 각 단위화소(P)의 빛 투과율을 조절하여 영상의 계조를 표시한다. 또한, 상기 제어신호에 따라 백라이트 장치(180)를 통해 R,G,B 삼원색에 해당하는 LED(180a 내지 180c)를 순차적으로 온/오프(On/Off)하도록 제어한다.

스캔구동시에는, 액정패널(100)의 정면으로 소정거리에 스캔대상물(200)을 위치하고, 상기 백라이트 장치(180)로부터 입사되는 빛을 반사하여 이를 통해 스캔대상물(200)의 형상을 감지하게 된다.

보다 상세하게는, 상술한 바와 같이 각각의 단위화소(P)는 표시화소(DP) 및 센서화소(SP)를 포함하며, 첫번째 수평라인부터 N(N은 자연수)번째 수평라인까지 하나의 수평라인씩 순차적으로 인에이블 한다.

여기서, 상기 단위화소(P)는 설계자의 의도에 따라 R,G,B 삼원색 중 하나의 색을 할당받게 된다.

또한, 스캔대상물(200)의 형상 전체를 1회 스캐닝하는 기간을 1 프레임으로 정의하고 이를 소정의 기간으로 나누어 처리한다. 바람직하게는 1/3 프레임에 스캔대상물의 R,G,B 삼원색을 각각 별도로 스캔하는 것이다.

이때, 단위화소(P)의 인에이블 기간에 동기하여, LED(180a 내지 180c) 각각은 1/3 프레임 동안 온(On)한다.

예를 들어, R-G-B 색 순으로 스캔한다고 하면, 먼저 제어부(190)는 액정패널(100)의 제N 수평라인에 해당하는 단위화소(P) 중, R 색에 대응하는 표시화소(DP)의 제1 스위칭트랜지스터(T1)를 턴-온(Turn-On)시키고, 최대계조에 해당하는 제1 데이터신호를 R 색에 대응하는 표시화소(DP)와 연결된 제1 데이터라인(DLa)을 통해 공급하여 빛이 R 색에 대응하는 표시화소(DP)를 통해 투과될 수 있도록 한다.

동시에, 상기 제N 수평라인에 해당하는 단위화소(P) 중, G, B색에 대응하는 표시화소(DP)의 제1 스위칭트랜지스터(T1)도 턴-온(Turn-On)되는데, 이때 최소계조에 해당하는 제2 데이터신호를 G, B 색에 대응하는 표시화소(DP)와 연결된 제1 데이터라인(DLa)을 통해 각각 공급하여 빛이 G, B 색에 대응하는 표시화소(DP)를 통해 투과되지 않도록 한다.

그리고, 백라이트 장치(180)의 R색 LED(180a)를 온(On)하여 액정패널(100)에 공급한다.

이에 따라, 하나의 수평라인에서 R색 빛이 표시화소(DP)를 통해 스캔대상물(200)에 조사되고, 이 빛은 스캔대상물(200)을 이루는 R색의 계조에 해당하는 빛의 크기에 비례하는 양만큼 반사되어 다시 액정패널(100)로 입사된다.

이때, 상기 반사된 빛은 R색에 대응하는 센서화소(SP)로 입사되어지고, 이에 따라 반사된 빛의 크기에 대응하는 전하가 제2 저장캐패시터(Cst2)에 저장된다.

이후, 액정패널(100)에서 R색에 대응하는 센서화소(SP)의 제2 스위칭트랜지스터(T2)를 턴-온(Turn-On)하여 제2 데이터라인(DLb)을 통해 R색에 해당하는 스캔된 데이터를 공급한다. 또한, 제어부(190)는 구비되는 저장수단(미도시)에 쓰기동작(data-writing)을 수행하여 상기 스캔된 데이터를 저장한다.

여기서, 상기 R색에 해당하는 빛은 산란되며, 이에 따라 G, B색에 해당하는 센서화소(SP)의 포토트랜지스터(TP)에도 소정량이 입사될 수 있다. 이는 제2 저장캐패시터(Cst2)에 저장되며, R색 스캔데이터를 제어부(190)의 저장수단(미도시)에 쓰기동작(data-writing)을 수행하기 위해 제2 게이트라인(GLb)의 인에이블시 노이즈-데이터(noise-data)로서 제어부(190)의 저장수단(미도시)에 동시에 입력되게 되어, 결국 스캔 데이터의 신뢰성을 떨어뜨리게 된다.

이를 극복하기 위해, R색 스캔데이터의 쓰기동작(data-writing)이 종료되면, 제어부(190)는 제2 데이터라인(DLb)을 통하여 G, B색에 해당하는 센서화소(SP)의 제2 저장캐패시터(Cst2)에 저장된 노이즈-데이터(noise-data)를 방전시킨다.

이러한 동작은 모든 수평라인에 대하여 순차적으로 수행되고, 이후 상술한 동작과 동일하게 G, B색에 해당하는 센서화소(SP)를 인에이블하여 G, B색에 해당하는 스캔데이터를 생성하고, 이를 제어부(190)의 저장수단(미도시)에 기록한다.

따라서, 각 R,G,B 삼원색 별로 이웃한 센서화소(SP)에 유입되는 노이즈-데이터(noise-data)로 인한 신호왜곡문제를 제거하여 보다 안정적인 스캔동작을 수행할 수 있게 된다.

도시한 바와 같이, 먼저 N번째 수평라인을 인에이블하는 단계(ST1)는, 한 화면의 형상을 표시하는 기간을 1 프레임이라고 할 때, 상기 R,G,B 삼원색 각각을 1/3프레임동안 1번째 수평라인부터 N번째 수평라인까지 하나의 수평라인씩 순차적으로 인에이블 하는 단계로서, N번째 수평라인에 해당하는 게이트라인에 하이(High)신호를 공급하여 표시화소(DP)의 제1 스위칭트랜지스터(T1)를 턴-온(Turn-On)하는 단계이다.

삼원색 중 하나의 색을 스캔하는 단계(ST2)는, R,G,B 삼원색 중 선택되어지는 하나에 색에 해당하는 화소를 먼저 스캔하고 이후, 나머지 색에 해당하는 화소를 순차적으로 스캔하는 단계로서, R-G-B 순으로 스캔대상물을 스캔한다고 할 경우, 먼저 R 색에 해당하는 표시화소(DP)와 연결되는 제1 데이터라인에 최대계조의 데이터신호를 공급하고, 나머지 G,B 색에 해당하는 표시화소(DP)와 연결되는 제1 데이터라인에 최소계조의 데이터신호를 공급한다.

LED를 온 하는 단계(ST3)는 상기 센서화소(SP)에 동기하여 해당 색의 LED를 온 하는 단계로서, 상기의 경우에는 R 색 LED를 온 하는 단계이다.

이러한 동작을 통해 스캔대상물에서 R 색에 해당하는 부분만을 감지하고 스캔데이터를 생성한다.

데이터를 저장 및 방전하는 단계(ST4)는 제2 게이트라인에 하이(High)신호를 공급하여, 제2 스위칭트랜지스터를 턴-온하고, 제2 데이터라인을 통하여 제어부의 저장수단에 상기 스캔데이터를 데이터 저장수단에 쓰는(writing) 단계이다.

이와 동시에, 상기 제어부는 나머지 G, B 색에 해당하는 센서화소(SP)가 감지한 노이즈-데이터(noise-data)를 방전(discharging)하는 단계를 수행하게 된다.

상술한 동작은 R,G,B삼원색에 대하여 전부 실시하여야 하며, 모든 R,G,B삼원색의 스캔여부에 따라(S5-1), 나머지 2/3 프레임동안 상기 ST1 단계 내지 ST4 단계를 반복하여 G, B 색 각각에 해당하는 형상을 스캔하고, 이 결과인 G, B색 스캔데이터를 각각 제어부의 저장수단에 저장하는 단계를 수행하게 된다(ST5-2).

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 실시예에 의한 이미지 센서 내장형 액정표시장치의 시분할 구동방법은, 1 프레임을 1/3 프레임으로 나누고 순차적으로 시분할 구동하므로써, 표시구동시에는 보다 고 콘트라스트를 얻을 수 있으며, 스캔구동시에는 스캔대상물의 R,G,B 색을 순차적으로 스캔하며, R,G,B 색에 해당하는 화소 중, 일 화소를 먼저 스캔하여 저장수단에 입력하고, 나머지 두 화소에 생성되는 노이즈-데이터(noise-data)를 방전한다. 따라서, 상기 노이즈-데이터(noise-data)에 의한 스캔영상의 왜곡을 방지하여 보다 안정적인 스캔동작을 구현하는 효과가 있다.

Claims

각각은 제1 게이트라인과 연결되는 표시화소와, 제2 게이트라인과 연결되는 센서화소로 이루어진 제1 내지 제3 단위화소를 포함하는 액정패널과, 상기 액정패널에 서로 다른 제1 내지 제3 색의 빛을 공급하여 백색빛을 구현하는 제1 내지 제3 광원을 포함하는 백라이트 장치와, 상기 액정패널 및 상기 백라이트 장치를 제어하는 제어부를 포함하는 이미지 센서 내장형 액정표시장치의 구동방법에 있어서,

상기 액정패널의 상부에 스캔대상물을 배치하는 단계와;

상기 제1 내지 제3 단위화소 각각을 순차적으로 통과하는 상기 제1 내지 제3 색의 빛에 대응하여 상기 스캔대상물의 형태를 스캔하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 내장형 액정표시장치의 시분할 구동방법.
제 1 항에 있어서,

상기 스캔대상물의 형태를 스캔하는 단계는,

상기 제1 단위화소의 표시화소를 통해 상기 제1 색의 빛을 투과시키는 단계와;

상기 투과된 제1 색의 빛을 상기 스캔대상물에서 반사시키는 단계와;

상기 제1 내지 제3 단위화소의 센서화소에서 상기 반사된 제1 색의 빛을 감 지하는 단계와;

상기 제1 단위화소의 센서화소를 통해 상기 감지된 제1 색의 빛을 스캔데이터로서 저장하고, 상기 제2, 제3 단위화소의 센서화소를 통해 상기 감지된 제1 색의 빛을 노이즈-데이터(noise-data)로서 방전하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 내장형 액정표시장치의 시분할 구동방법.
제 2 항에 있어서,

상기 제1 단위화소의 표시화소를 통해 상기 제1 색의 빛을 투과시키는 단계는,

상기 제1 게이트라인에 하이(High)신호를 공급하는 단계와;

상기 제1 단위화소의 표시화소에 최대계조의 데이터신호를 공급하는 단계와;

상기 제2, 제3 단위화소의 표시화소에 최소계조의 데이터신호를 공급하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 내장형 액정표시장치의 시분할 구동방법.
제 2 항에 있어서,

상기 제1 단위화소의 센서화소에서 상기 감지된 제1 색의 빛을 스캔데이터로서 저장하고, 상기 제2, 제3 단위화소의 센서화소에서 상기 감지된 제1 색의 빛을 노이즈-데이터(noise-data)로서 방전하는 단계는,

상기 제2 게이트라인에 하이(High)신호를 공급하는 단계와;

상기 제1 단위화소의 센서화소에 의해 감지된 상기 스캔데이터를 상기 제어부에서 저장하는 단계와;

상기 제2, 제3 단위화소의 센서화소에 의해 감지한 상기 노이즈 데이터(noise-data)를 상기 제어부에서 방전하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 내장형 액정표시장치의 시분할 구동방법.
제 2 항에 있어서,

상기 스캔대상물의 형태를 스캔하는 단계는,

상기 제2 단위화소의 표시화소를 통해 상기 제2 색의 빛을 투과시키는 단계와;

상기 투과된 제2 색의 빛을 상기 스캔대상물에서 반사시키는 단계와;

상기 제1 내지 제3 단위화소의 센서화소에서 상기 반사된 제2 색의 빛을 감지하는 단계와;

상기 제2 단위화소의 센서화소에서 상기 감지된 제2 색의 빛을 스캔데이터로 서 저장하고, 상기 제1, 제3 단위화소의 센서화소에서 상기 감지된 제2 색의 빛을 노이즈-데이터(noise-data)로서 방전하는 단계

를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 내장형 액정표시장치의 시분할 구동방법.
제 5 항에 있어서,

상기 스캔대상물의 형태를 스캔하는 단계는,

상기 제3 단위화소의 표시화소를 통해 상기 제3 색의 빛을 투과시키는 단계와;

상기 투과된 제3 색의 빛을 상기 스캔대상물에서 반사시키는 단계와;

상기 제1 내지 제3 단위화소의 센서화소에서 상기 반사된 제3 색의 빛을 감지하는 단계와;

상기 제3 단위화소의 센서화소를 통해 상기 감지된 제3 색의 빛을 스캔데이터로서 저장하고, 상기 제1, 제2 단위화소의 센서화소를 통해 상기 감지된 제3 색의 빛을 노이즈-데이터(noise-data)로서 방전하는 단계

를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 내장형 액정표시장치의 시분할 구동방법.
제 1 항에 있어서,

상기 스캔대상물의 형상 전체를 스캔하는 기간을 1 프레임이라고 할 때, 상기 제1 내지 제3 색의 빛에 대하여 각각 1/3 프레임 기간동안 스캔하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 내장형 액정표시장치의 시분할 구동방법.
제 1 항에 있어서,

상기 표시화소 각각은, 제1 전극이 접지된 액정캐패시터 및 제1 저장캐패시터와,

게이트전극이 상기 제1 게이트라인과 연결되고, 상기 소스전극이 제1 데이터라인과 연결되며, 드레인전극이 상기 액정캐패시터 및 제1 저장캐패시터의 제2 전극에 연결되는 제1 스위칭트랜지스터

를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 내장형 액정표시장치의 시분할 구동방법.
제 8 항에 있어서,

상기 센서화소 각각은, 제1 전극이 접지된 제2 저장캐패시터와,

게이트전극이 상기 제2 게이트라인과 연결되고, 드레인전극이 제2 데이터라인과 연결되며, 소스전극이 상기 제2 저장 캐패시터와 연결되는 제2 스위칭트랜지 스터와;

게이트전극이 접지되고, 소스전극이 구동전원단과 연결되고, 드레인전극이 상기 제2 스위칭트랜지스터의 소스전극과 연결되는 포토트랜지스터

를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 내장형 액정표시장치의 시분할 구동방법.
제 1 항에 있어서,

상기 제1 내지 제3 색의 빛은 각각 R색, G색, B색에 해당하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 내장형 액정표시장치의 시분할 구동방법.
제 1 항에 있어서,

상기 제1 내지 제3 광원은 각각 R색, G색, B색의 빛을 발광하는 LED 램프인 것을 특징으로 하는 이미지 센서 내장형 액정표시장치의 시분할 구동방법.