KR20090072779A - 포토센서와 그 구동방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광양을 검출하기 위한 트랜지스터 소자의 문턱전압을 보상하도록 한 포토센서에 관한 것이다.
이 포토센서는 고전위 전압을 발생하는 고전위 전압원; 기저전압을 발생하는 기저전압원; 제1 제어신호, 제2 제어신호, 및 제3 제어신호를 순차적으로 발생하는 제어신호 발생부; 제1 노드, 제2 노드 및 상기 기저전압원 사이에 접속된 센서 트랜지스터소자; 제1 노드를 경유하여 상기 센서 트랜지스터소자에 접속되어 상기 센서 트랜지스터소자의 문턱전압을 충전하기 위한 커패시터; 상기 제1 제어신호에 따라 턴온되어 상기 고전위 전압을 제1 노드에 공급하는 제1 트랜지스터소자; 상기 제2 제어신호에 따라 턴-온되어 상기 제1 노드와 상기 제2 노드를 단락시켜 상기 커패시터에 상기 센서 트랜지스터소자의 문턱전압을 충전시키는 제2 트랜지스터소자; 및 상기 제3 제어신호에 따라 턴-온되어 상기 센서 트랜지스터소자에 상기 고전위 전압을 공급하는 제3 트랜지스터소자를 구비한다.
포토센서, 문턱전압, 편차

Description

포토센서와 그 구동방법{Photo-sensor and Driving Method thereof}
본 발명은 광양을 검출하기 위한 트랜지스터 소자의 문턱전압을 보상하도록 한 포토센서와 그 구동방법에 관한 것이다.
포토센서는 트랜지스터소자의 반도체층에 빛이 조사될 때 그 트랜지스터에서 광전류(photo current)가 흐르는 현상을 이용하여 광양을 감지한다. 이러한 포토센서는 다양한 분야에 응용되고 있으며, 최근에는 각종 표시장치에도 적용되고 있다.
액티브 매트릭스(Active Matrix) 구동방식의 액정표시장치는 스위칭 소자로서 박막트랜지스터(Thin Film Transistor : 이하 "TFT"라 함)를 이용하여 영상을 표시하고 있다. 이 액정표시장치는 음극선관(Cathode Ray Tube, CRT)에 비하여 소형화가 가능하여 휴대용 정보기기, 사무기기, 컴퓨터 등에서 표시기에 응용됨은 물론, 텔레비젼에도 응용되어 빠르게 음극선관을 대체하고 있다. 이러한 액정표시장치의 유리기판에 포토센서를 형성하는 경우에 그 유리기판의 막질이 비교적 불균일 하기 때문에 유리기판에 따라 그리고, 포토센서가 형성될 유리기판의 위치에 따라 포토센서의 구동특성이 달라질 수 있다.
도 1은 종래의 포토센서를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 포토센서는 TFT와, TFT에 접속된 연산증폭기(OPamp) 및 가변저항(R)을 구비한다. TFT의 반도체층에 빛이 수광되면 그 TFT는 수광양에 비례하는 출력전압을 발생한다. 연산증폭기(OPamp)는 자신의 이득(gain)만큼 TFT의 출력을 증폭한다.
이러한 포토센서가 액정표시장치의 유리기판에 형성되면, 유리기판에 따라, 그리고 유리기판의 위치에 따라 도 2와 같이 TFT의 문턱전압(Threshold voltage, Vth)이 달라진다. 그 결과, TFT의 문턱전압의 편차가 있는 포토센서들 간에 출력 편차가 발생될 수 있다. 이러한 편차를 보상하기 위하여, 종래 기술은 TFT의 게이트-소스간 전압(Vgs)을 제1 가변저항(R1)으로 조정하거나, 연산 증폭기(OPamp)의 이득을 제2 가변저항(R2)으로 조정하고 있다.
그러나 포토센서 TFT의 문턱전압을 가변저항으로 보상하는 경우에 그 작업시간이 과도하여 액정표시장치의 생산성을 떨어뜨리게 되며, 포토센서 특성의 편차가 만족할만한 수준만큼 보상되기가 어렵다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기 종래 기술의 문제점들을 해결하고자 안출된 발명으로써 포토센서에서 광을 감지하는 TFT의 문턱전압을 자동 보상하도록 한 포토센서와 그 구동방법에 관한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 포토센서는 고전위 전압을 발생하는 고전위 전압원; 기저전압을 발생하는 기저전압원; 제1 제어신호, 제2 제어신호, 및 제3 제어신호를 순차적으로 발생하는 제어신호 발생부; 제1 노드, 제2 노드 및 상기 기저전압원 사이에 접속된 센서 트랜지스터소자; 제1 노드를 경유하여 상기 센서 트랜지스터소자에 접속되어 상기 센서 트랜지스터소자의 문턱전압을 충전하기 위한 커패시터; 상기 제1 제어신호에 따라 턴온되어 상기 고전위 전압을 제1 노드에 공급하는 제1 트랜지스터소자; 상기 제2 제어신호에 따라 턴-온되어 상기 제1 노드와 상기 제2 노드를 단락시켜 상기 커패시터에 상기 센서 트랜지스터소자의 문턱전압을 충전시키는 제2 트랜지스터소자; 및 상기 제3 제어신호에 따라 턴-온되어 상기 센서 트랜지스터소자에 상기 고전위 전압을 공급하는 제3 트랜지스터소자를 구비한다.
상기 제어신호 발생부는 상기 제3 제어신호의 후반부에 중첩되도록 제4 제어신호를 발생하고, 상기 제4 제어신호를 상기 커패시터에 인가한다.
본 발명의 실시예에 따른 포토센서의 구동방법은 제1 기간 동안, 상기 센서 트랜지스터소자의 게이트전극에 접속된 제1 노드를 상기 고전위 전압원에 접속시켜 상기 고전위 전압으로 상기 센서 트랜지스터소자의 게이트전압을 초기화하고 상기 제1 노드에 접속된 커패시터를 충전하는 단계; 제2 기간 동안, 상기 제1 노드를 상기 센서 트랜지스터소자의 드레인단자에 접속된 제2 노드에 접속시켜 상기 센서 트랜지스터소자를 통해 상기 커패시터의 방전을 유도하여 상기 커패시터에 상기 센서 트랜지스터소자의 문턱전압을 저장하는 단계; 및 제3 기간 동안, 상기 제2 노드에 상기 고전위전압을 공급하여 상기 센서 트랜지스터소자를 구동시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 포토센서의 구동방법은 상기 제3 기간의 후기 일부기간 동안, 상기 커패시터에 외부전압을 공급하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 포토센서와 그 구동방법은 센서 트랜지스터소자의 문턱전압을 검출한 후에, 그 문턱전압으로 센서 트랜지스터소자를 구동함으로써 유리기판이나 유리기판의 위치에 따라 발생하는 문턱전압의 편차를 자동 보상할 수 있다.
이하, 도 3 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 포토센서(100)는 제1 내지 제4 TFT(T1 내지 T4), 및 커패시터(C)를 구비한다. TFT들 각각은 n 타입 MOS-FET로 구현된다.
제1 TFT(T1)는 제4 TFT(T1)의 게이트전압을 고전위 전압원(VDD)으로 리셋(reset)시킨다. 제1 TFT(T1)의 게이트단자에는 리셋신호(RESET)가 인가된다. 제1 TFT(T1)의 드레인단자는 고전위 전압원(VDD)에 접속되고, 제1 TFT(T1)의 소스단자는 제1 노드(n1)에 접속된다.
제2 TFT(T2)는 고전위전압(VDD)에 제4 TFT(T4)의 게이트전압-소스간 전압(Vgs)을 커패시터(C)에 충전시킨다. 제2 TFT(T2)의 게이트단자에는 문턱전압 센싱신호(VTH-SEN)가 인가된다. 제2 TFT(T2)의 드레인단자는 제2 노드(n2)에 접속되고, 제2 TFT(T2)의 소스단자는 제1 노드(n1)에 접속된다.
제3 TFT(T3)는 제4 TFT(T4)의 드레인전극에 고전위 전압(VDD)을 공급한다. 제3 TFT(T3)의 게이트단자에는 구동신호(DRV)가 인가된다. 제3 TFT(T3)의 드레인단자는 고전위 전압원(VDD)에 접속되고, 제3 TFT(T3)의 소스단자는 제2 노드(n2)에 접속된다. 제3 TFT(T3)의 소스단자는 센싱된 전압이 출력되는 출력단자에 접속된다.
제4 TFT(T4)는 제3 TFT(T3)의 턴-온시에 구동되어 광을 센싱한다. 제4 TFT(T4)의 게이트단자는 제1 노드(n1)에 접속되고, 제4 TFT(T4)의 드레인단자는 제2 노드(n2)에 접속된다. 제4 TFT(T4)의 소스단자는 기저전압원(GND)에 접속된다.
제1 내지 제3 TFT(T1 내지 T3)는 외부 광에 노출되어 오동작하지 않도록 차광부재에 의해 가려지고, 제4 TFT(T4)는 외부 광을 센싱하여야 하므로 외부 광에 노출된다.
커패시터(C)의 일측 단자는 제1 노드(n1)에 접속되고, 타측 단자는 기저전압원(GND)에 접속된다. 이 커패시터(C)는 제2 TFT(T2)에 의해 제4 TFT(T2)의 문턱전압을 충전함으로써 제4 TFT(T4)의 문턱전압을 검출하는 역할을 한다.
이 포토센서(100)의 동작을 도 3을 결부하여 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 포토센서(100)의 구동방법을 보여 주는 파형도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 제1 TFT(T1)는 제1 기간(t1)의 시작과 동시에 리셋신호(RESET)에 응답하여 턴-온(turn-on)되고 제1 기간(t1) 동안 온 상태를 유지하여 고전위 전압(VDD)을 제1 노드(n1)에 공급한다. 제1 기간 동안, 제2 및 제3 TFT(TFT2, TFT3)는 오프 상태를 유지한다. 제1 기간(t1) 동안, 제4 TFT(T4)의 게이트전압은 고전위 전압(VDD)까지 상승하여, 커패시터(C)는 고전위 전압(VDD)을 충전한다. 제1 기간(t1)의 종료시에 제1 TFT(T1)는 턴-오프(turn-off)된다. 제1 기간(t1) 동안, 제4 TFT(T4)의 게이트전압은 고전위 전압으로 초기화된다.
제1 기간(t1)에 이이서, 제2 기간(t2)의 시작시에 제2 TFT(T2)는 문턱전압 센싱신호(VTH-SEN)에 응답하여 턴-온된다. 그리고 제2 TFT(T2)는 제2 기간(t2) 동안 온 상태를 유지한다. 제2 기간 동안, 제1 및 제3 TFT(TFT1, TFT3)는 오프 상태를 유지한다. 제2 TFT(T2)의 온 동작으로 인하여, 제1 노드(n1)는 제2 노드(n2)와 단락되고, 제4 TFT(T4)는 커패시터(C)에 충전된 전압으로 턴-온된다. 그리고 커패시터(C)의 전압이 제4 TFT(T4)의 게이트-소스간 전압으로 될 때까지 제4 TFT(T4)의 드레인-소스 단자를 통해 커패시터(C)의 전압이 방전된 후, 커패시터(C)의 전압이 제4 TFT(T4)의 게이트-소스간 전압 이하로 되면 제4 TFT(T4)는 턴-오프된다. 따라서, 제2 기간(T2) 동안 커패시터(C)에는 방전 후에 제4 TFT(T4)의 게이트-소스간 전압 즉, 문턱전압만을 충전한다.
제2 기간(t2)에 이이서, 제3 기간(t3)의 시작시에 제3 TFT(T3)는 구동신호(DRV)에 응답하여 턴-온된다. 그리고 제3 TFT(T3)는 제3 기간(t3) 동안 온 상태를 유지한다. 제3 기간 동안, 제1 및 제2 TFT(TFT1, TFT2)는 오프 상태를 유지한다. 제3 TFT(T3)의 온 동작으로 인하여, 제4 TFT(T4)의 게이트-소스간 전압은 커패시터(C)에 충전된 전압으로 인하여 제4 TFT(T4)의 문턱전압이 되고, 제4 TFT(T4)의 드레인-소스간 채널에는 수광양에 따라 증가되는 전류가 흐른다. 따라서, 제3 기간 동안 제4 TFT(T4)의 소스단자에는 제4 TFT(T4)의 수광양에 따라 변하는 전압이 인가된다.
결과적으로, 본 발명의 제1 실시예에 따른 포토센서(100)와 그 구동방법은 센서 TFT(T4)의 게이트전압을 주기적으로 초기화시킨 후, 초기화에 이어서 센서 TFT(T4)의 문턱전압을 검출하여 그 전압을 커패시터(C)에 저장한 다음, 커패시터(C)에 저장된 센서 TFT(T4)의 문턱전압으로 센서 TFT(T4)를 구동시킨다. 따라서, 센서 TFT(T4)에 따라 문턱전압특성이 다르더라도 모든 센서 TFT(T4)가 자신의 문턱전압으로 턴-온된 상태에서 수광양을 감지하므로 센서 TFT들(T4)의 구동전압 편차가 자동 보상된다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 포토센서(100)를 나타낸다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 포토센서(100)는 제1 내지 제4 TFT(T1 내지 T4), 및 커패시터(C)를 구비한다. TFT들 각각은 n 타입 MOS-FET로 구현된다. 이 실시예에서 각 소자들의 접속관계는 전술한 제1 실시예와 실질적으로 동일하므로 그에 대한 상세한 설명을 생략하기로 한다.
제4 TFT(T4)는 고전위 전압(VDD)이 자신의 드레인단자에 인가될 때 드레인전압의 상승으로 인하여 제4 TFT(T4)가 턴-온될 수 있는 게이트전압이 상승할 수 있다. 이를 고려하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 포토센서(100)는 제4 TFT(T4)의 문턱전압 편차와 드레인전압의 상승을 보상하기 위하여 고전위 전압(VDD)을 제4 TFT(T4)에 공급한 후에 그 전압을 상승시키는 커패시터 제어신호(CON)를 커패시터(C)에 인가한다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 포토센서(100)의 구동방법을 보여 주는 파형도이다. 이 도 6은 문턱전압 특성이 서로 다른 3 개의 TFT들을 본 발명의 제2 실시예에 따른 포토센서(100)의 센서 TFT인 제4 TFT(T4)로 적용하였을 때의 실험 결과를 함께 보여 준다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 제1 TFT(T1)는 제1 기간(t1)의 시작과 동시에 리셋신호(RESET)에 응답하여 턴-온(turn-on)되고 제1 기간(t1) 동안 온 상태를 유지하여 고전위 전압(VDD)을 제1 노드(n1)에 공급한다. 제1 기간 동안, 제2 및 제3 TFT(TFT2, TFT3)는 오프 상태를 유지한다. 제1 기간(t1) 동안, 제4 TFT(T4)의 게이트전압은 고전위 전압(VDD)까지 상승하여, 커패시터(C)는 고전위 전압(VDD)을 충전한다. 제1 기간(t1)의 종료시에 제1 TFT(T1)는 턴-오프(turn-off)된다. 제1 기 간(t1) 동안, 제4 TFT(T4)의 게이트전압은 고전위 전압으로 초기화된다.
제1 기간(t1)에 이이서, 제2 기간(t2)의 시작시에 제2 TFT(T2)는 문턱전압 센싱신호(VTH-SEN)에 응답하여 턴-온된다. 그리고 제2 TFT(T2)는 제2 기간(t2) 동안 온 상태를 유지한다. 제2 기간 동안, 제1 및 제3 TFT(TFT1, TFT3)는 오프 상태를 유지한다. 제2 TFT(T2)의 온 동작으로 인하여, 제1 노드(n1)는 제2 노드(n2)와 단락되고, 제4 TFT(T4)는 커패시터(C)에 충전된 전압으로 턴-온된다. 그리고 커패시터(C)의 전압이 제4 TFT(T4)의 게이트-소스간 전압으로 될 때까지 제4 TFT(T4)의 드레인-소스 단자를 통해 커패시터(C)의 전압이 방전된 후, 커패시터(C)의 전압이 제4 TFT(T4)의 게이트-소스간 전압 이하로 되면 제4 TFT(T4)는 턴-오프된다. 따라서, 제2 기간(T2) 동안 커패시터(C)에는 방전 후에 제4 TFT(T4)의 게이트-소스간 전압 즉, 문턱전압만을 충전한다.
제2 기간(t2)에 이이서, 제3a 기간(t3a)의 시작시에 제3 TFT(T3)는 구동신호(DRV)에 응답하여 턴-온된다. 그리고 제3 TFT(T3)는 제3a 및 제3b 기간(t3) 동안 온 상태를 유지한다. 제3a 및 제3b 기간 동안, 제1 및 제2 TFT(TFT1, TFT2)는 오프 상태를 유지한다. 제3a 기간(t3a)에 이어서, 제3b 기간(t3b) 동안 제3 TFT(T3)는 온 상태를 유지하고, 커패시터 제어신호(CON)가 커패시터(C)에 공급된다. 그 결과, 제4 TFT(T4)의 게이트-소스간 전압은 커패시터(C)에 충전된 전압으로 인하여 제4 TFT(T4)의 문턱전압이 되고, 제4 TFT(T4)의 드레인-소스간 채널에는 수광양에 따라 증가되는 전류가 흐른다. 따라서, 제3 기간 동안 제4 TFT(T4)의 소스단자에는 제4 TFT(T4)의 수광양에 따라 변하는 전압이 인가된다.
도 6의 실험 결과에서 알 수 있는 바와 같이, 문턱전압 특성이 서로 다른 3 개의 TFT들(tran7, tran8, tran9)을 본 발명의 제2 실시예에 따른 포토센서(100)의 제4 TFT(T4)로 적용하였을 때 그 TFT들의 문턱전압이 서로 다르더라도 각각의 센서 출력전압(Vds)이 일정하게 되어 TFT의 문턱전압 편차가 보상되는 사실을 확인할 수 있다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정표시장치를 나타낸다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정표시장치는 액정표시패널(70), 타이밍 콘트롤러(71), 데이터 구동회로(72), 게이트 구동회로(73), 포토센서(100), 센서 구동회로(77), 휘도 제어회로(78), 인버터(79), 및 백라이트 유닛(80)을 구비한다.
액정표시패널(70)은 화소 어레이가 형성된 표시영역(70A)과, 그 표시영역(70A) 밖의 비표시영역(70B)을 포함한다. 표시영역(70A)에는 m 개의 데이터라인들(74)과 n 개의 게이트라인들(75)의 교차 구조에 의해 매트릭스 형태로 배치된 m×n 개의 액정셀들(Clc)이 형성된다.
액정표시패널(70)의 하부 유리기판에서 표시영역(70A)에는 다수의 데이터라인들(74), 다수의 게이트라인들(75), TFT들, 및 스토리지 커패시터(Cst)가 형성된다. 액정셀(Clc)은 TFT에 접속되어 화소전극들(1)과 공통전극(2) 사이의 전계에 따라 백라이트 유닛(80)으로부터의 입사광의 투과율을 조절하여 화상을 표시한다. 액정표시패널의 하부(70)의 하부 유리기판에서 비표시영역(70B)에는 표시영역(70A)의 화소 어레이의 제조공정에서 함께 형성되는 포토센서(100)가 형성된다. 포토센 서(100)는 전술한 도 3 또는 도 5의 실시예와 같은 회로 구성을 갖는다.
액정표시패널(70)의 상부 유리기판 상에는 블랙매트릭스, 컬러필터 등이 형성된다.
공통전극(2)은 TN(Twisted Nematic) 모드와 VA(Vertical Alignment) 모드와 같은 수직전계 구동방식에서 상부 유리기판 상에 형성되며, IPS(In Plane Switching) 모드와 FFS(Fringe Field Switching) 모드와 같은 수평전계 구동방식에서 화소전극(1)과 함께 하부 유리기판 상에 형성된다.
액정표시패널의 상부 유리기판과 하부 유리기판 상에는 광축이 직교하는 편광판이 부착되고 액정과 접하는 계면에 액정의 프리틸트각(pre-tilt angle)을 설정하기 위한 배향막이 형성된다.
타이밍 콘트롤러(71)는 수직/수평 동기신호(Vsync, Hsync), 데이터 인에이블 신호(Data Enable), 도트클럭신호(DCLK), 고정클럭신호(FCLK) 등의 타이밍신호를 입력받아 데이터 구동회로(72), 및 게이트 구동회로(73)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 제어신호들을 발생한다. 이러한 제어신호들은 게이트 타이밍 제어신호(GDC)와 데이터 타이밍 제어신호(DDC)를 포함한다. 또한, 타이밍 콘트롤러(71)는 데이터 구동회로(72)에 디지털 비디오 데이터(RGB)를 공급한다.
데이터 구동회로(72)는 다수의 데이터 드라이브 IC들을 포함한다. 이 데이터 구동회로(72)는 데이터 타이밍 제어시호(DDC)에 응압하여 디지털 비디오 데이터(RGB)를 래치한 후, 그 디지털 비디오 데이터(RGB)를 아날로그 정극성/부극성 감마보상전압으로 변환하여 데이터라인들(74)에 공급한다.
게이트 구동회로(73)는 게이트 타이밍 제어신호들에 응답하여 게이트펄스를 게이트라인들(75)에 순차적으로 공급한다.
센서 구동회로(77)는 도 4 및 도 5와 같이 포토센서(77)의 TFT들을 제어하기 위한 제어신호들(RESET, VTH_SEN, DRV, CON)를 발생하여 포토센서(100)를 구동한다.
포토센서(100)에는 고전위 전압원(VDD)과 기저전압원(GND)이 공급되고 또한, 센서 구동회로(77)로부터 제어신호들이 공급된다. 이 포토센서(100)는 센서 제어회롤(77)로부터의 제어 하에 주변환경의 밝기를 감지하여 그 주변 밝기를 지시하는 센서신호를 출력한다. 휘도 제어회로(78)는 포토센서(100)의 출력을 증폭하고 디지털 데이터로 변환한다. 그리고 휘도 제어회로(78)는 포토센서(100)의 출력에 따라 주변환경의 밝기를 판단하여 주변환경의 밝기가 높을 수록 백라이트 유닛(80)의 휘도를 제어하기 위한 휘도 제어값을 높인다. 인버터(79)는 휘도 제어회로(78)로부터의 휘도 제어값에 따라 밝기를 조절한다.
따라서, 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정표시장치는 포토센서(100)에 의해 감지되는 주변의 밝기에 따라 백라이트 유닛(20)의 휘도를 조절하여 주변환경의 밝기에 따라 화질이 저하되는 현상을 줄일 수 있다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정표시장치를 나타낸다. 도 8에 있어서, 전술한 도 7의 실시예와 실질적으로 동일한 구성요소에 대하여는 동일한 도면부호를 붙이고 그에 대한 상세한 설명을 생략하기로 한다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정표시장치는 액정표시패 널(70), 타이밍 콘트롤러(81), 데이터 구동회로(72), 게이트 구동회로(73), 포토센서(100), 센서 구동회로(77), 데이터 변조회로(82), 인버터(83), 및 백라이트 유닛(80)을 구비한다.
타이밍 콘트롤러(71)는 수직/수평 동기신호(Vsync, Hsync), 데이터 인에이블 신호(Data Enable), 도트클럭신호(DCLK), 고정클럭신호(FCLK) 등의 타이밍신호를 입력받아 데이터 구동회로(72), 및 게이트 구동회로(73)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 제어신호들을 발생한다. 또한, 타이밍 콘트롤러(71)는 디지털 비디오 데이터(RGB)를 데이터 변조회로(82)에 공급하고, 데이터 변조회로(82)에 의해 변조된 디지털 비디오 데이터(RGB')를 데이터 구동회로(72)에 공급한다. 또한, 타이밍 콘트롤러(71)는 디지털 비디오 데이터(RGB)를 분석하여 밝은 화상의 휘도를 어두운 화상에 비하여 높이기 위한 디밍(dimming)신호를 발생한다.
인버터(79)는 타이밍 콘트롤러(81)로부터의 디밍신호에 따라 백라이트 유닛의 광원의 구동신호에 따라 PWM(Pulse Width Modulation) 변조 방식으로 백라이트 유닛(80)의 광원을 구동한다.
데이터 변조회로(82)는 포토센서(100)의 출력을 증폭하고 디지털 데이터로 변환한다. 그리고 데이터 변조회로(82)는 포토센서(100)의 출력에 따라 주변환경의 밝기를 판단하여 주변환경의 밝기가 높을 수록 디지털 비디오 데이터(RGB)의 값을 높여 변조된 디지털 비디오 데이터(RGB')를 발생한다. 이 데이터 변조회로(82)는 주변 환경의 밝기신호 즉, 센서의 출력에 따라 변조된 데이터를 자동 선택하는 룩업 테이블(Look-up table)을 내장할 수 있다.
따라서, 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정표시장치는 포토센서(100)에 의해 감지되는 주변의 밝기에 따라 액정표시패널(70)에 표시되는 데이터값을 높여 주변환경의 밝기에 따라 화질이 저하되는 현상을 줄일 수 있다.
한편, 본 발명의 제3 실시예에 따른 액정표시장치는 도 7 및 도 8의 회로들을 조합하여 포토센서(100)에 의해 감지되는 주변의 밝기에 따라 액정표시패널(70)에 표시되는 데이터값을 높여줌과 동시에백라이트 유닛(80)의 휘도를 높인다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들면, 전술한 포토센서의 실시예들은 n 타입 MOS-FET를 중심으로 설명되었지만, 포토센서를 구성하는 트랜지스터소자들은 p 타입 MOS-FET로 구현될 수 있다. 이 경우, 포토센서의 트랜지스터소자들을 제어하기 위한 제어신호는 도 4 또는 도 6과 반대로 로우논리전압으로 발생되어야 한다. 또한, 포토센서를 구성하는 트랜지스터소자들은 p 타입 MOS-FET와 n 타입 MOS-FET의 조합 즉, CMOS 트랜지스터들로 구현될 수도 있다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
도 1은 종래의 포토센서를 나타내는 회로도.
도 2는 문턱전압 편차가 존재하는 3 개의 TFT들의 문턱전압 특성을 보여 주는 파형도.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 포토센서를 나타내는 회로도.
도 4는 도 3에 도시된 포토센서의 제어신호들을 나타내는 파형도.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 포토센서를 나타내는 회로도.
도 6은 도 5에 도시된 포토센서의 제어신호들을 나타내는 파형도.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정표시장치를 나타내는 블록도.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정표시장치를 나타내는 블록도.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
70 : 액정표시패널 71, 81 : 타이밍 콘트롤러
72 : 데이터 구동회로 73 : 게이트 구동회로
77 : 센서 구동회로 78 : 휘도 제어회로
79 : 인버터 80 : 백라이트 유닛
82 : 데이터 변조회로 83 : 인버터

Claims (9)

  1. 고전위 전압을 발생하는 고전위 전압원;
    기저전압을 발생하는 기저전압원;
    제1 제어신호, 제2 제어신호, 및 제3 제어신호를 순차적으로 발생하는 제어신호 발생부;
    제1 노드, 제2 노드 및 상기 기저전압원 사이에 접속된 센서 트랜지스터소자;
    제1 노드를 경유하여 상기 센서 트랜지스터소자에 접속되어 상기 센서 트랜지스터소자의 문턱전압을 충전하기 위한 커패시터;
    상기 제1 제어신호에 따라 턴온되어 상기 고전위 전압을 제1 노드에 공급하는 제1 트랜지스터소자;
    상기 제2 제어신호에 따라 턴-온되어 상기 제1 노드와 상기 제2 노드를 단락시켜 상기 커패시터에 상기 센서 트랜지스터소자의 문턱전압을 충전시키는 제2 트랜지스터소자; 및
    상기 제3 제어신호에 따라 턴-온되어 상기 센서 트랜지스터소자에 상기 고전위 전압을 공급하는 제3 트랜지스터소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 포토센서.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 트랜지스터소자의 게이트단자에 상기 제1 제어신호가 인가되며, 상기 제1 트랜지스터소자의 드레인단자는 상기 고전위 전압원에 접속되고, 상기 제1 트랜지스터소자의 소스단자는 상기 제1 노드에 접속되는 것을 특징으로 하는 포토센서.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제2 트랜지스터소자의 게이트단자에는 상기 제2 제어신호가 인가되며, 상기 제2 트랜지스터소자의 드레인단자는 상기 제2 노드에 접속되고, 상기 제2 트랜지스터소자의 소스단자는 상기 제1 노드에 접속되는 것을 특징으로 하는 포토센서.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제3 트랜지스터소자의 게이트단자에는 상기 제3 제어신호가 인가되며, 상기 제3 트랜지스터소자의 드레인단자는 상기 고전위 전압원에 접속되고, 상기 제3 TFT(T3)의 소스단자는 상기 제2 노드(n2)와 출력단자에 접속되는 것을 특징으로 하는 포토센서.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 센서 트랜지스터소자의 게이트단자는 상기 제1 노드에 접속되고, 상기 센서 트랜지스터소자의 드레인단자는 상기 제2 노드에 접속되며, 상기 센서 트랜지스터소자의 소스단자는 상기 기저전압원에 접속되는 것을 특징으로 하는 포토센서.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 트랜지스터소자들을 차광하는 차광부재를 더 구비하고;
    상기 센서 트랜지스터소자는 외부광에 노출되는 것을 특징으로 하는 포토센서.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어신호 발생부는,
    상기 제3 제어신호의 후반부에 중첩되도록 제4 제어신호를 발생하고, 상기 제4 제어신호를 상기 커패시터에 인가하는 것을 특징으로 하는 포토센서.
  8. 고전위 전압을 발생하는 고전위 전압원, 기저전압을 발생하는 기저전압원, 및 광을 감지하기 위한 센서 트랜지스터소자를 포함하는 포토센서의 구동방법에 있 어서,
    제1 기간 동안, 상기 센서 트랜지스터소자의 게이트전극에 접속된 제1 노드를 상기 고전위 전압원에 접속시켜 상기 고전위 전압으로 상기 센서 트랜지스터소자의 게이트전압을 초기화하고 상기 제1 노드에 접속된 커패시터를 충전하는 단계;
    제2 기간 동안, 상기 제1 노드를 상기 센서 트랜지스터소자의 드레인단자에 접속된 제2 노드에 접속시켜 상기 센서 트랜지스터소자를 통해 상기 커패시터의 방전을 유도하여 상기 커패시터에 상기 센서 트랜지스터소자의 문턱전압을 저장하는 단계; 및
    제3 기간 동안, 상기 제2 노드에 상기 고전위전압을 공급하여 상기 센서 트랜지스터소자를 구동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로하는 포토센서의 구동방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제3 기간의 후기 일부기간 동안, 상기 커패시터에 외부전압을 공급하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 포토센서의 구동방법.
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