KR20080099594A

KR20080099594A - 광센서와, 이를 구비한 표시 패널 및 표시 장치

Info

Publication number: KR20080099594A
Application number: KR1020070045339A
Authority: KR
Inventors: 츠토무 우에모토
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2007-05-10
Filing date: 2007-05-10
Publication date: 2008-11-13
Also published as: US7834940B2; US20080278665A1

Abstract

광센서와, 이를 구비한 표시패널 및 표시장치에서, 광센서는 포토 스위칭소자와 칼라필터를 포함한다. 포토 스위칭소자는 제1 기판에 형성되고, 칼라필터는 제1 기판과 마주하는 제2 기판에 포토 스위칭소자의 채널부에 대응하여 형성되고 레드 또는 그린 색을 가진다. 이러한 레드 또는 그린 색을 가지는 칼라필터를 포함하는 광센서에 의하면, 사람의 시감도에 맞춘 광을 센싱할 수 있다.

광센서, 칼라필터, 아몰퍼스 실리콘

Description

광센서와, 이를 구비한 표시 패널 및 표시 장치{PHOTO SENSOR, DISPLAY PANEL HAVING THE SAME AND DISPLAY DEVICE HAVING THE DISPLAY PANEL}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광센서의 평면도이다.

도 2는 도 1의 I-I' 라인으로 절단한 단면도이다.

도 3은 사람의 비 시감도 곡선이다.

도 4는 칼라 필터 기판의 분광 감도 곡선이다.

도 5는 아몰퍼스 실리콘층(a-Si)의 두께에 따른 빛의 흡수율 곡선이다.

도 6은 도 1에 도시한 광센서의 분광 감도 곡선이다.

도 7은 도 1에 도시한 광센서를 구비하는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 패널의 평면도이다.

도 8은 도 7에 도시된 표시 패널의 부분 평면도이다.

도 9는 도 8의 II-II'라인으로 절단한 단면도이다.

도 10은 도 7에 도시한 표시 패널을 구비하는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치에 대한 개략적인 평면도이다.

도 11은 도 10에 도시된 광 감지부의 동작을 설명하기 위한 회로도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 제1 기판 200 : 제2 기판

110 : 포토 스위칭소자 111 : 게이트 전극

210 : 칼라필터층 112 : 반도체층

본 발명은 광센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사람의 시감도를 고려한 광센서와, 이를 구비한 표시 패널 및 상기 표시 패널을 구비한 표시 장치에 관한 것이다.

일반적으로 액정표시장치는 내부 광을 투과시켜 화상을 표시하는 투과형 액정표시장치와, 상기 내부 광을 투과시키거나 외부 광을 반사시켜 화상을 표시하는 반사-투과형 액정표시장치 등을 포함한다.

상기 반사-투과형 액정표시장치는 상기 외부광의 세기에 따라 백라이트의 전원 공급여부를 제어한다. 구체적으로, 상기 외부광의 세기가 약하면 상기 액정표시장치는 투과 모드로서, 상기 백라이트를 턴-온 시켜 상기 백라이트로부터 출사되는 내부 광을 투과시켜 화상을 표시한다. 한편, 외부광의 세기가 강하면 상기 액정표시장치는 반사 모드로서 상기 백라이트를 턴-오프 시키고 상기 외부 광을 반사시켜 화상을 표시한다. 또한, 상기 투과 모드와 반사 모드에 대응하여 감마 레벨을 자동적으로 전환하여 화질 향상을 도모한다.

이와 같이, 상기 외부 광의 세기를 감지하여 백라이트의 전원공급여부를 제어함으로써 전력소모를 줄이고, 더불어 동작모드에 따라 감마 레벨을 조정함으로써 화질 향상을 도모한다. 따라서, 액정표시장치의 표시 패널에 외부광의 세기를 감지하기 위한 광센서를 형성함으로써 상기와 같은 소비전력을 감소하는 액정표시장치가 가능하게 된다.

이에 본 발명의 목적은 사람의 시감도를 고려한 광센서를 제공하는 것이다.

상기 본 발명의 다른 목적은 상기 광센서를 구비한 표시 패널을 제공하는 것이다.

상기 본 발명의 또 다른 목적은 상기 표시 패널을 구비한 표시 장치를 제공하는 것이다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 실시예에 따른 광센서는 포토 스위칭소자 및 칼라필터를 포함한다. 상기 포토 스위칭소자는 제1 기판에 형성된다. 상기 칼라필터는 상기 제1 기판과 마주하는 제2 기판에 상기 포토 스위칭소자의 채널부에 대응하여 형성되고 레드 또는 그린 색을 가진다. 상기 포토 스위칭소자의 채널부는 아몰퍼스 실리콘층으로 형성되며 상기 아몰퍼스 실리콘층의 두께는 500-2000Å이다. 상기 광센서는 제 1기판에 형성된 스토리지 캐패시터를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 실시예에 따른 표시 패널은 어레이 기판, 액정층 및 대향 기판을 포함한다. 상기 어레이 기판의 액티브영역에는 화소부들을 구동하는 제1 스위칭소자들이 형성되고, 센싱영역에는 광을 센싱하는 제2 스 위칭소자들이 형성된다. 상기 대향 기판은 상기 어레이 기판과 결합되어 상기 액정층을 수용하고, 상기 센싱영역에 제 2 스위칭소자들에 대응하여 레드 또는 그린 칼라필터가 형성된다. 각각의 상기 제2 스위칭 소자의 채널부는 아몰퍼스 실리콘층을 포함하고, 상기 아몰퍼스 실리콘층의 두께는 500-2000Å이다. 상기 어레이 기판은 상기 제 2 스위칭 소자에 전압을 제공하는 스토리지 캐패시터를 더 포함할 수 있으며, 상기 대향 기판은 레드, 그린 및 블루 칼라필터를 포함하고, 화이트 칼라필터를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 목적을 실현하기 위한 실시예에 따른 표시 장치는 표시부, 광 감지부, 구동 제어부 및 광 발생부를 포함한다. 상기 표시부는 제1 기판에 복수의 화소 전극들이 형성되고 상기 제1 기판과 마주하는 제2 기판에 상기 화소 전극들에 대응하여 복수의 칼라필터들이 형성되어, 화상을 표시한다. 상기 광 감지부는 상기 제1 기판에 복수의 포토 스위칭소자들이 형성되고, 상기 제2 기판에 레드 또는 그린 칼라필터가 형성되어, 외부광의 광량을 감지한다. 상기 구동 제어부는 상기 광 감지부로부터 감지된 광량에 기초하여 구동제어신호를 출력한다. 광 발생부는 상기 구동제어신호에 기초하여 제어된 내부 광을 상기 표시부에 출사한다.

상기 포토 스위칭소자의 채널부는 아몰퍼스 실리콘층을 포함하고, 상기 아몰퍼스 실리콘층의 두께는 500-2000Å이다.

상기 표시 장치는 상기 제1 기판에 형성되어, 포토 스위칭소자에 전압을 제공하는 스토리지 캐패시터를 더 포함하며, 상기 복수의 칼라필터들은 레드, 그린 및 블루 칼라필터를 포함하며, 화이트 칼라필터를 더 포함할 수 있다.

이러한 광센서와, 이를 구비한 표시패널 및 표시장치에 의하면, 사람의 시감도에 맞춘 광센서를 제작할 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광센서의 평면도이고, 도 2는 도 1의 I-I' 라인으로 절단한 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 광센서는 제1 기판(100)에 형성된 포토 스위칭소자(110)와 상기 제1 기판(100)과 마주하는 제2 기판(200)에 형성된 칼라필터(220)를 포함한다. 또한, 상기 포토 스위칭소자(110)와 상기 칼라필터(220) 사이에 액정층(300)이 형성될 수 있다. 상기 액정층(300)은 전압 오프시 블랙을 표시하는 노멀리 블랙 모드(Normally Black Mode)인 것이 바람직하다.

구체적으로, 상기 제1 기판(100)은 제1 베이스 기판(101)상에 형성된 포토 스위칭소자(a-Si TFT)(110)를 포함한다.

상기 포토 스위칭소자(110)는 제1 금속층으로 형성된 게이트 전극(111)과, 제2 금속층으로 형성된 소스 전극(113) 및 드레인 전극(114)과 상기 게이트 전극(111)과 상기 소스 및 드레인 전극(113,114) 사이에는 반도체층(112)이 형성된다. 상기 반도체층(112)은 활성층(112a) 및 저항성 접촉층(112b)으로 이루어진다. 상기 반도체층(112)에는 상기 소스 및 드레인 전극(113,114)에 대응하여 상기 저항성 접촉층(112b)의 일부분이 제거되어 상기 활성층(112a)이 노출된 채널부(channel: CH)가 형성된다. 상기 포토 스위칭소자(110)는 상기 채널부(CH)에 입사되는 외부광(EL: External Light)의 에너지에 대응하여 상기 채널부(CH)의 저항 이 변화되고, 이에 의해 상기 채널부(CH)에 흐르는 전류량이 변화됨으로써 외부광량을 감지한다.

상기 반도체층(112)은 아몰퍼스 실리콘층을 포함하며, 상기 아몰퍼스 실리콘층의 두께는 2000Å이하인 것이 좋다. 바람직하게는 약 500~2000Å이다.

상기 게이트 전극(111) 위에는 게이트 절연층(102)이 형성되고, 상기 소스 및 드레인 전극(113,114) 위에는 패시베이션층(103)이 형성된다.

상기 제2 기판(200)은 제2 베이스 기판(201)과 상기 제2 베이스 기판(201) 상에 형성된 칼라필터(220)과 차광층(210)을 포함한다. 상기 포토 스위칭소자(112)에 대응하는 제2 베이스 기판(201) 상에는 그린(Green) 또는 레드(Red) 칼라필터(220)가 형성된다. 상기 레드 또는 그린 칼라필터(220)는 상기 제1 기판(100)의 상기 반도체층(112)에 대응하며, 그 크기는 상기 반도체층(112)의 크기 보다 크게 형성한다. 상기 차광층(210)은 제1 기판(100) 하부에 배치된 백라이트(미도시)로부터의 나오는 불필요한 빛을 막는데 사용된다.

도 3은 사람의 비시감도 곡선이다.

도 3을 참조하면, 상기 비시감도 곡선의 x축은 빛의 파장이고, y축은 비시감도를 나타낸다. 파장이 증가함에 따라, 사람의 눈이 감지하는 감도는 증가하다 감소하는 경향을 보인다. 사람의 눈이 인지할 수 있는 가시광선의 영역 중에 감도가 0.2 이상인 파장 영역은 약 500nm에서 630nm인 것을 알 수 있다. 또한 420nm이하의 빛과 670nm이상의 빛은 사람의 눈으로 감지할 수 없는 빛 임을 알 수 있다. 즉, 외부광 중에서 420nm 이하의 빛과 670nm 이상의 빛은 사람의 눈으로 감지되지 않으므 로, 이런 빛은 광센서에서 감지될 필요가 없는 빛이며, 감지가 되더라도 사람이 시인하지 못하는 빛이므로, 사용자의 환경에 적합하지 않게 된다.

예를 들어 자외선이 많은 빛(500nm 이하)이 광센서에 입사될 경우, 이는 사람의 눈에 시인이 잘 되지 않는다. 상기 시감도가 0.2 이상의 빛을 모두 감지하는 광센서를 포함하는 표시 장치의 경우, 사람의 눈에 시인되지 않는 빛에 의해 백라이트가 꺼지게 되는 경우가 생기므로 사용자 환경에 적합하지 않다. 또한 적외선이 풍부한 빛(635nm 이상)이 광센서에 입사될 경우에도 상기와 마찬가지로 사용자에게는 불편한 상태가 된다.

도 4는 칼라 필터의 분광 감도 특성 곡선이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 칼라필터 분광 감도 곡선은 빛의 파장에 따른 각 칼라 필터의 투과율을 보여준다. 레드(Red), 그린(Green) 및 블루(Blue) 칼라필터에 입력되는 광의 파장 대역이 400 ~ 500nm인 경우, 상기 블루 칼라필터를 투과한 청색광의 투과율이 상기 레드 및 그린 칼라필터들을 투과한 적색광 및 녹색광의 투과율보다 높다.

또한, 상기 입력광의 파장 대역이 500 ~ 600nm인 경우, 상기 그린 칼라필터를 투과한 녹색광의 투과율이 상기 레드 및 블루 칼라필터들을 투과한 적색광 및 청색광의 투과율보다 높다.

상기 입력광의 파장 대역이 600 ~ 700nm인 경우, 상기 레드 칼라필터를 투과한 적색광의 투과율이 상기 그린 및 블루 칼라필터들을 투과한 녹색광 및 청색광의 투과율 보다 높다.

여기서 도 3의 사람의 시감도 곡선과 도 4의 칼라필터의 분광 감도 곡선을 비교해 보면, 사람의 눈에 잘 감지되는 500nm에서 630nm의 빛은 그린 및 레드 칼라필터들을 투과할 경우에 80% 이상의 높은 투과율을 보임을 알 수 있다. 즉, 블루 칼라필터를 통과한 빛 중 투과율이 높은 빛은 대부분 사람의 눈에 잘 시인되지 않는 자외선영역에 가까운 빛(500nm 이하)일 확률이 높다. 따라서 상기 블루 칼라필터를 통과한 빛은 광센서로 사용시에 사람의 눈에 시인되지 않는 파장의 빛을 포함할 수 있으므로 이를 배제하는 것이 좋다. 즉 외부광 중에 자외선영역에 해당하는 빛이 표시 장치에 입사되었을 경우, 광센서는 이러한 빛을 감지하지 못하도록 해야 한다. 상기를 종합하면 블루 칼라필터 아래에는 광센서를 두지 않는 것이 사람의 시감도에 맞는 파장의 빛을 센싱할 수 있는 방법임을 알 수 있다.

또한, 도 3의 사람의 시감도 곡선과 도 4의 칼라필터의 분광 감도 곡선을 비교해 보면, 630nm 이상의 빛은 적외선에 가까운 빛으로, 사람의 눈에 시인되지 않는 빛이다. 따라서, 레드 칼라필터를 통과한 빛 중에 630nm이상의 빛은 광센서에 흡수되지 않도록 해야 사람의 시감도에 맞는 광센서가 된다. 만약 파장 630nm이상의 빛이 표시 장치로 입사될 때 이를 배제하지 않는 다면, 사람의 눈에 시인되지 않는 빛이 광센서로 입사되어, 광 전류가 흐르게 된다. 상기 광 전류는 표시 장치의 구동부 및 백라이트에 신호를 보내게 되므로 백라이트에 흐르는 전류가 감소하게 되므로, 사용자에게는 불편한 상황이 된다. 이를 해결하려면, 광센서의 채널부인 아몰퍼스 실리콘층(a-Si)의 두께를 조절하면 된다.

도 5는 아몰퍼스 실리콘층(a-Si)의 두께와 빛의 흡수 관계를 나타낸 그래프 이다.

도 5를 참조하면, 실선은 아몰퍼스 실리콘층(a-Si)의 두께가 2000Å일 때 이고, 점선은 아몰퍼스 실리콘층(a-Si)의 두께가 3000Å인 경우이다. 파장이 증가 할수록 빛의 흡수율이 낮아지는 경향을 보인다. 아몰퍼스 실리콘층(a-Si)의 두께가 2000Å인 경우가 3000Å일 때보다 흡수율이 더 낮다. 즉 두께가 더 얇을수록 흡수율이 낮아진다는 것을 의미한다. 장파장의 빛은 아몰퍼스 실리콘층(a-Si)을 투과하여 흡수되지 않는다.

즉, 레드 칼라필터를 통과한 빛 중 630nm이상의, 사람의 눈으로 시인이 되지 않는 빛의 흡수율을 낮추기 위해서는 도 5에서 살펴본 것과 같이 아몰퍼스 실리콘층(a-Si)의 두께를 낮추는 것이 좋다. 상기 아몰퍼스 실리콘층(a-Si)의 두께가 낮을수록 광센서에서 광 전류가 흐르지 않게 된다. 상기 아몰퍼스 실리콘층(a-Si)의 두께를 조절함으로써, 빛의 흡수율 및 투과율을 조절할 수 있다.

도 6은 도 1에 도시한 광센서의 분광 감도 특성을 나타낸다.

도 3 및 6을 참조하면, 포토 스위칭소자의 활성층인 아몰퍼스 실리콘층(a-Si)의 두께를 500~2000Å정도로 하고, 포토 스위칭소자에 대응하는 칼라 필터 기판에 레드 및 그린 칼라필터를 배치하게 되면, 도 6과 같은 분광감도 특성을 얻게 된다. 이는 도 3에 도시된 사람의 비시감도 곡선의 분포와 유사한 분포 특성을 갖는 것으로써, 사람의 눈에 시인되는 빛에 대하여 포토 스위칭소자가 반응하게 되므로 감도가 정확해진다.

도 7을 참조하면, 상기 표시 패널은 액티브 영역(AA) 및 광 센싱영역(SA)을 포함한다. 상기 액티브 영역(AA)은 실제 화면이 표시되는 영역이고, 상기 광 센싱영역(SA)은 실제 화면이 표시되는 영역이 아닌 더미 영역으로서, 외부의 빛이 투과되어 광센서로 빛이 입사되는 외부광 감지 영역이다.

상기 광 센싱영역(SA)에는 광센서가 배치된다. 상기 광센서는 제1 기판에 형성된 포토 스위칭소자와 상기 제1 기판과 마주하는 제2 기판에 형성되고 레드 또는 그린 색을 가지는 칼라필터를 포함한다. 상기 광 센싱영역(SA) 중 블루 칼라필터가 형성된 영역에 대응하여 상기 제1 기판에는 상기 포토 스위칭소자를 형성하지 않고, 금속막, 불투명 유기막 또는 광차단막 등을 형성하여 백라이트로부터의 빛과 외부 광을 막는다.

도 7에는 액티브 영역의 상하좌우의 네 부분에 상기 광센서를 배치하였으나, 이곳 중 일부에만 상기 광센서를 배치하여도 무방하다. 예를 들어 좌측 및 우측에 상기 광센서를 배치할 수도 있고, 상측 및 하측에 상기 광센서를 배치할 수도 있다. 또한, 상, 하, 좌 및 우측 중 한 부분에만 상기 광센서를 배치할 수도 있다.

도 8은 도 7에 도시된 표시 패널의 부분 평면도이며, 도 9는 도 8의 Ⅱ-Ⅱ을 따라 절단한 단면도이다.

도 8과 9를 참조하면, 상기 표시 패널은 어레이 기판(400)과, 칼라 필터 기판(500)을 포함한다.

상기 어레이 기판(400)은 액티브영역(AA)과 광 센싱영역(SA)을 포함한다. 상 기 액티브영역(AA)에는 복수의 데이터 라인(DL)과 복수의 게이트 라인(GL)과, 상기 데이터 라인(DL)과 게이트 라인(GL)에 연결된 복수의 스위칭소자(410)와, 상기 스위칭소자(410)에 연결된 화소 전극(430)이 형성된다. 도면에는 도시되지 않았지만, 반사전극을 포함하는 반사부를 더 포함할 수 있다.

상기 광 센싱영역(SA)은 복수의 리드아웃라인(ROL)과 센싱 게이트 라인(SGL), 전원 라인(VL)에 연결된 복수의 포토 스위칭소자들(450)을 포함한다. 상기 광 센싱영역은 상기 액티브 영역의 상, 하, 좌 및 우측에 다양하게 위치할 수 있다.

상기 칼라 필터 기판(500)은 상기 액티브영역(AA)에 대응하는 제1 영역에는 칼라 필터층(520)이 형성되고, 상기 광 센싱영역(SA)에 대응하는 제2 영역에는 더미 칼라필터층(521)이 형성된다.

상기 칼라 필터층(520)와 더미 칼라필터층(521)은 차광층(510)에 의해 정의되는 화소공간에 충전된다. 상기 칼라 필터층(520)은 입사되는 광에 응답하여 고유의 색을 발현하는 것으로, 레드, 그린 및 블루 칼라필터들을 포함하며, 화이트 를 더 포함할 수도 있고, 이외의 다른 색으로, 시안(Cyan), 마젠타(Magenta), 옐로(Yellow), 블랙(Black) 을 더 포함 할 수 있다.

상기 더미 칼라 필터층(521)은 사람의 눈에 잘 시인되는 500nm 이상 630nm 이하의 파장을 갖는 광을 발생하는 칼라필터를 포함한다. 예컨데, 사람의 눈에 잘 시인되는 파장의 빛을 발생하는 레드 및 그린 칼라필터로 형성되고, 반면, 사람의 눈에 잘 시인되지 않는 자외선영역에 가까운 빛을 발생하는 블루 칼라필터는 형성 하지 않는다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 상기 표시 패널은 어레이 기판(400)과 상기 어레이 기판에 대향하는 칼라 필터 기판(500)과, 상기 어레이 기판(400)과 상기 칼라 필터 기판(500)에 개재된 액정층(600)을 포함한다.

상기 어레이 기판(400)은 투명 기판(401)과, 스위칭소자(410)와, 액정 캐패시터(CLC)용 화소 전극(430) 및 포토 스위칭소자(450), 포토 스위칭소자용 스토리지 캐패시터(CST1)를 포함한다. 도면에는 도시 되지 않았지만, 화소전극(430)에 연결된 스토리지 캐패시터(미도시)를 더 포함 할 수도 있다.

상기 스위칭소자(410)는 제1 게이트 전극(411), 제1 반도체층(412), 제1 소스 전극(413) 및 제1 드레인 전극(414)을 갖는다. 상기 제1 게이트 전극(411)은 상기 투명 기판(401)상에 형성되고, 상기 제1 게이트 전극(411) 위에는 게이트 절연층(403)이 형성된다. 상기 제1 반도체층(412)은 상기 제1 게이트 전극(411)이 형성된 영역에 대응하여 상기 게이트 절연층(403) 위에 형성된다.

상기 제1 반도체층(412)은 상기 게이트 절연층(403) 위에 형성된 제1 활성층(412a)과, 상기 제1 활성층(412a) 위에 형성된 제1 저항성 접촉층(412b)을 포함한다. 상기 제1 반도체층(412)은 상기 제1 소스 전극 및 제1 드레인 전극(413, 414)에 대응하여 상기 제1 저항성 접촉층(412b)의 일정부분이 제거된 제1 채널부(CH1)가 형성된다. 상기 제1 소스 전극 및 제1 드레인 전극(413,414) 위에는 패시베이션층(405)이 형성된다.

화소 전극(430)은 상기 제1 드레인 전극(414)의 일정 영역 위에 형성된 상기 패시베이션층(405)을 제거한 콘택홀(416)을 통해 상기 드레인 전극(414)과 전기적으로 연결된다.

상기 포토 스위칭소자(450)는 제2 게이트 전극(451), 제2 반도체층(452), 제2 소소 전극(454) 및 제2 드레인 전극(453)을 갖는다. 상기 제2 게이트 전극(451)은 상기 투명 기판(401)상에 형성되고, 상기 제2 게이트 전극(451) 위에는 게이트 절연층(403)이 형성된다. 상기 제2 반도체층(452)은 상기 제2 게이트 전극(451)이 형성된 영역에 대응하여 상기 게이트 절연층(403) 위에 형성된다. 상기 제 2 반도체층(452)은 아몰퍼스 실리콘층을 포함하며, 상기 아몰퍼스 실리콘층의 두께는 500-2000Å이다. 상기 제2 반도체층(452)은 제1 반도체층(412)과 동일한 공정으로 형성 할 수 있으며, 제1 반도체층(412)과 제2 반도체층(452)는 서로 다른 두께를 가질 수 있다. 상기 제1 및 제2 반도체층(412, 452)은 화학기상 증착법 등의 방법으로 형성 된다. 액티브 영역(AA)의 상기 제1 반도체층(412)은 2000-4000Å의 두께로 형성할 수 있고, 광 센싱영역(SA)의 상기 재2 반도체층(452)은 500-2000Å의 두께로 형성할 수 있다.

상기 제2 반도체층(452)은 상기 게이트 절연층(402) 위에 형성된 상기 아몰퍼스 실리콘층으로 형성된 제2 활성층(452a)과, 상기 제2 활성층(452a) 위에 형성된 제2 저항성 접촉층(452b)을 포함한다. 상기 제2 반도체층(452)은 상기 제2 저항성 접촉층(452b)의 일정부분이 제거된 제2 채널부(CH2)가 형성된다. 상기 제2 소스 전극 및 제2 드레인 전극(453,454) 위에는 패시베이션층(405)이 형성된다.

센싱 게이트 라인(SGL)은 가로 방향(X)으로 신장되어, 외부로부터 제공되는 센싱 게이트 신호를 포토 스위칭소자(450)에 제공한다. 전원 라인(VL)은 가로 방향(X)으로 신장되어, 외부로부터 제공되는 전원전압(Von)을 스토리지 캐패시터(CST1)를 통하여 포토 스위칭소자(450)에 제공하고, 포토 스위칭소자(450)의 제2 채널부(CH2)를 통해 외부광이 입사됨에 따라, 광유도 전류(Photo induced current)가 제2 소스 전극(453)를 통해 리드 아웃 라인(ROL)에 전달된다. 상기 광유도 전류는 일종의 광감지 신호로서, 외부의 광에 대응하는 정보이다.

리드 아웃 라인(ROL)은 세로 방향(Y)으로 신장되어, 포토 스위칭소자(450)의 광유도 전류를 광감지 신호로서 외부의 구동 IC(미도시)측에 출력한다.

포토 스위칭소자용 스토리지 캐패시터(CST1)는 전원 라인(VL) 형성시 형성된 스토리지 하부전극(CST1a)과 포토 스위칭소자(450)의 제2 드레인 전극(454) 형성시 형성된 스토리지 상부전극(CST1b)에 의해 정의된다.

여기서, 상기 제1 게이트 전극(411), 제2 게이트 전극(451), 제 1 소스 전극(413), 제1 드레인 전극(414), 제 2 소스 전극(453), 제2 드레인 전극(454), 센싱게이트라인(SGL), 전원라인(VL) 및 리드아웃라인(ROL)는 단일 금속층으로 형성되거나, 다중 금속층으로 형성될 수 있다. 상기 금속층은 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열의 금속, 은(Ag)이나 은 합금계열의 금속, 구리(Cu)나 구리 합금 등 구리 계열의 금속, 몰리브덴(Mo)이나 몰리브덴 합금 등 몰리브덴 계열의 금속, 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta) 또는 티타늄(Ti)을 포함하는 금속을 포함한다.

상기 칼라 필터 기판(500)은 투명 기판(501)과 차광층(510)과, 칼라필터층(520)과 더미 칼라필터층(521), 보호층(530) 및 공통 전극층(540)이 형성된다.

구체적으로 상기 차광층(510)은 광을 차단하기 위한 층으로, 상기 화소 전극(430)에 대응하는 단위 화소 영역의 내부 공간을 정의한다.

상기 칼라필터층(520)은 레드, 그린 및 블루 칼라 필터를 포함하며, 상기 차광층(510)에 의해 정의된 상기 내부 공간에 충전된다. 상기 칼라 필터층은 화이트(White), 시안(Cyan), 마젠타(Magenta), 옐로(Yellow), 블랙(Black)을 더 포함 할 수도 있다.

상기 보호층(530)은 상기 차광층(510)과 칼라필터층(520) 위에 형성되어, 평탄화막 및 보호막 역할을 한다. 상기 공통전극층(540)은 투명 도전층으로, 액정 캐패시터(CLC)의 제2 전극으로 공통 전압이 인가된다.

상기 포토 스위칭소자(450)의 상부에는 레드 및 그린 칼라의 더미 칼라필터(521)가 위치한다. 더미 칼라필터(521)의 크기는 어레이 기판(400)의 포토 스위칭소자(450)의 제2 채널층(452)의 크기보다 크게 형성하는 것이 좋다.

도 10을 참조하면, 액정표시패널(700)은 영상을 표시하는 표시영역(DA) 및 상기 표시영역(DA)에 인접하는 제1 및 제2 주변영역(PA1, PA2)을 포함한다. 상기 표시영역(DA)에는 실질적으로 화상을 표시하는 액티브영역(AA)과, 외부광의 세기를 감지하는 광 센싱영역(SA)을 포함한다.

상기 액티브영역(AA)에는 복수의 게이트 라인들(GL1,GL2,..,GLn-1,GLn)과 복수의 데이터 라인((DL1,DL2,..DLm-1,DLm)에 연결되는 복수의 스위칭소자(TR1)가 형 성된다. 상기 광 센싱영역(SA)에는 외부광(EL)의 세기에 따라 제1 전압(V1)을 출력하는 포토 스위칭소자(TR2)들을 포함하는 광 감지부(730)와 상기 광 감지부(730)를 리셋시키는 리셋부(740)가 형성된다.

제1 주변영역(PA1)에는 상기 복수의 게이트 라인들(GL1,GL2,..,GLn-1,GLn)에 게이트 신호를 출력하는 게이트 구동회로(710)가 형성된다. 상기 게이트 구동회로(710)는 복수의 스테이지(SRC1,SRC2,...SRCn,SRCn+1)가 종속적으로 연결된 하나의 쉬프트 레지스터로 형성된다. 상기 복수의 스테이지(SRC1,SRC2,...SRCn)는 복수의 게이트 라인들(GL1 ~ GLn)에 각각 연결되어 대응하는 게이트 라인에 게이트 신호를 출력한다. 한편, 상기 마지막 스테이지(SRCn+1)는 n번째 스테이지(SRCn)를 구동하기 위하여 구비된 제1 더미 스테이지이다.

상기 게이트 구동회로(710)에 인접하여 상기 제1 주변영역(PA1)에는 제1 구동전압(VON)이 인가되는 제1 구동전압배선(VONL) 및 상기 제1 구동전압(VON)과 반전된 위상을 가지는 제2 구동전압(VOFF)이 인가되는 제2 구동전압배선(VOFFL)이 구비된다. 또한, 상기 제1 구동전압배선(VONL)에 인접하고, 첫 번째 스테이지(SRC1)에 개시신호(ST)를 제공하는 개시신호배선(STL)이 더 구비된다.

제2 주변영역(PA2)에는 복수의 데이터 라인((DL1,DL2,..DLm-1, DLm)에 데이터 신호를 출력하는 데이터 구동회로(720)가 배치된다. 또한, 상기 광 감지부(730)로부터 제1 전압(V1)을 제2 전압(V2)으로 변환하여 출력하는 리드아웃부(750)가 형성된다.

도 11는 도 10에 도시된 광 감지부의 동작을 설명하기 위한 회로도이다.

도 10 및 도 11를 참조하면, 표시 장치(700)는 광 감지부(730)와, 리셋부(740)와, 리드아웃부(750), 구동제어부(760) 및 광 발생부(800)를 포함한다.

상기 광 감지부(730)는 복수의 상기 포토 스위칭소자(TR2)들과, 복수의 스토리지 캐패시터(CS1)를 포함한다. 상기 포토 스위칭소자(TR2)는 각각 제1 구동전압배선(VONL)에 연결된 드레인 전극(DE2), 상기 제1 스토리지 캐패시터(CS1)에 연결된 소스 전극(SE2) 및 제2 구동전압(VOFF)이 제공되는 제2 구동전압배선(VOFFL)에 연결된 게이트 전극(GE2)으로 이루어진다.

상기 스토리지 캐패시터(CS1)는 상기 제2 구동전압배선(VOFFL)에 연결된 제1 전극(LE1) 및 상기 제1 리드아웃배선(RL1)에 연결되고 상기 제1 전극과 절연층을 사이에 두고 마주하는 제2 전극(UE1)으로 이루어진다. 상기 스토리지 캐패시터(CS1)는 대응하는 상기 포토 스위칭소자(TR2)로부터 출력된 상기 광 전류(IPH)에 대응하는 제1 전압(V1)을 충전한다.

상기 제1 리드아웃배선(RL1)은 상기 스토리지 캐패시터(CS1)들에 공통적으로 연결되고, 상기 스토리지 캐패시터들(CS1)에 충전된 상기 제1 전압(V1)은 상기 제1 리드아웃배선(RL1)을 통해 리드아웃된다.

상기 리드아웃부(750)는 리드아웃 스위칭소자(TR3)와 제2 스토리지 캐패시터(CS2)를 포함한다. 상기 리드아웃 스위칭소자(TR3)는 리드아웃신호를 수신하는 게이트 전극(GE3), 제1 리드아웃배선(RL1)에 연결된 드레인 전극(DE3) 및 상기 제2 스토리지 캐패시터(CS2)에 연결된 소스 전극(SE3)으로 이루어진다. 상기 리드아웃신호에 응답하여 상기 리드아웃 스위칭소자(TR3)가 턴-온 되면, 상기 제1 리드아웃 배선(RL1)으로부터 제공된 제1 전압(V1)은 상기 리드아웃 스위칭소자(TR3)를 통과하여 제2 전압(V2)으로 변환된다.

상기 제2 스토리지 캐패시터(CS2)의 제1 전극(LE2)은 상기 제2 구동전압배선(VOFFL)에 연결되고, 제2 전극(UE2)은 상기 제1 전극(LE2)과 절연층을 사이에 두고 마주하며 상기 제2 리드아웃배선(RL2)에 연결된다. 상기 제2 스토리지 캐패시터(CS2)에는 상기 리드아웃 스위칭소자(TR3)를 통과한 상기 제2 전압(V2)이 충전된다.

상기 리셋부(740)는 소정의 시간 간격으로 상기 광 감지부(730)를 초기화시킨다. 상기 리셋부(740)는 리셋신호를 수신하는 게이트 전극(GE4), 상기 제1 리드아웃배선(RL1)에 연결된 드레인 전극(DE4) 및 상기 제2 구동전압배선(VOFFL)에 연결된 소스 전극(SE4)으로 이루어진 리셋 스위칭소자(TR4)를 포함한다.

상기 리셋 스위칭소자(TR4)는 상기 리셋신호에 응답하여 상기 제1 스토리지 캐패시터(CS1)에 충전된 전하를 상기 제2 구동전압배선(VOFFL)을 통해 상기 제2 구동전압(VOFF)으로 방전시킨다. 따라서, 상기 리셋 스위칭소자(TR4)는 상기 제1 스토리지 캐패시터(CS1)를 주기적으로 초기화할 수 있다.

구동제어부(760)는 상기 리드아웃부(750)와 전기적으로 연결된 하나의 오피-엠프(이하, 비교기)(761)로 이루어진다. 상기 비교기(761)는 기설정된 기준전압(VREF)과 상기 제2 리드아웃배선(RL2)으로부터 출력된 제2 전압(V2)을 비교한다. 상기 비교기(761)는 상기 기준전압(VREF)과 제2 전압(V2)의 비교 결과에 따라서 상기 제1 제어전압(V+) 또는 제2 제어전압(V-)을 출력한다.

상기 구동제어부(760)의 출력전압(VOUT)에 대응하여 상기 광 발생부(800)의 동작을 제어한다. 구체적으로, 상기 출력전압(VOUT)이 상기 제1 제어전압(V+)일 경우, 상기 광 발생부(800)는 상기 내부광(IL)을 차단한다. 또한, 상기 출력전압(VOUT)이 상기 제2 제어전압(V-)일 경우, 상기 광 발생부(800)는 상기 내부광(IL)을 출사한다. 따라서, 상기 표시 장치(700)는 외부광(EL)에 대응하여 상기 내부광(IL)의 출사 여부 또는 밝기 정도를 제어하여 소비전력을 감소시킨다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 레드 및 그린 칼라 필터 하부에 설치된 포토 스위칭소자의 반도체층 두께를 조절하여 사람의 시감도에 맞는 광센서를 제작할 수 있다.

이상에서는 실시예를 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.

Claims

제1 기판에 형성된 포토 스위칭소자; 및

상기 제1 기판과 마주하는 제2 기판에 상기 포토 스위칭소자의 채널부에 대응하여 형성된 레드 또는 그린 색을 가지는 칼라필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 광센서.
제1항에 있어서, 상기 채널부는 아몰퍼스 실리콘층을 포함하는 것을 특징으로 하는 광센서.
제2항에 있어서, 상기 아몰퍼스 실리콘층의 두께는 500-2000Å인 것을 특징으로 하는 광센서.
제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 기판 사이에 개재되어 상기 포토 스위칭소자와 상기 칼라필터 사이에 형성된 액정층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광센서.
제4항에 있어서, 상기 액정층은 노멀리 블랙 모드(normally black mode)인 것을 특징으로 하는 광센서.
액티브영역에는 화소부들을 구동하는 제1 스위칭소자들이 형성되고, 센싱영역에는 광을 센싱하는 제2 스위칭소자들이 형성된 어레이 기판;

액정층; 및

상기 어레이 기판과 결합되어 상기 액정층을 수용하고, 상기 센싱영역에 형성된 각각의 제 2 스위칭소자에 대응하여 레드 또는 그린 칼라필터가 형성된 대향 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 패널.
제6항에 있어서, 상기 제2 스위칭 소자의 채널부는 아몰퍼스 실리콘층을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 패널.
제7항에 있어서, 상기 아몰퍼스 실리콘층의 두께는 500-2000Å인 것을 특징으로 하는 표시 패널.
제6항에 있어서, 상기 어레이 기판은 상기 제 2 스위칭 소자에 전압을 제공하는 스토리지 캐패시터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 패널.
제6항에 있어서, 상기 액티브 영역에 대응하는 상기 대향 기판에는 레드, 그린 및 블루 칼라필터들을 포함하는 칼라필터층이 형성된 것을 특징으로 하는 표시 패널.
제10항에 있어서, 상기 칼라필터층은 화이트 칼라필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 패널.
제1 기판에 복수의 화소 전극들이 형성되고 상기 제1 기판과 마주하는 제2 기판에 상기 화소 전극들에 대응하여 복수의 칼라필터들이 형성되어, 화상을 표시하는 표시부;

상기 제1 기판에 복수의 포토 스위칭소자들이 형성되고, 상기 제2 기판에 상기 포토 스위칭소자들에 대응하여 레드 또는 그린 칼라필터가 형성되어, 외부광의 광량을 감지하는 광 감지부;

상기 광 감지부로부터 감지된 광량에 기초하여 구동제어신호를 출력하는 구동제어부; 및

상기 구동제어신호에 기초하여 제어된 내부 광을 상기 표시부에 출사하는 광 발생부를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제12항에 있어서, 각각의 상기 포토 스위칭소자의 채널부는 아몰퍼스 실리콘층을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제13항에 있어서, 상기 아몰퍼스 실리콘층의 두께는 500-2000Å인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제12항에 있어서, 상기 제1 기판에 형성되어, 상기 포토 스위칭소자에 전압을 제공하는 스토리지 캐패시터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제12항에 있어서, 상기 복수의 칼라필터들은 레드, 그린 및 블루 칼라필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제16항에 있어서, 상기 복수의 칼라필터들은 화이트 칼라필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.