KR20090119742A - 주변 광 검출 디바이스 - Google Patents

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KR20090119742A
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다이스께 이또
요시또시 기다
다께야 다께우찌
데이비드 푸세이
피터 샤드웰
순스께 노이찌
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소니 가부시끼 가이샤
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Abstract

주변 광 검출 디바이스는 액정 셀의 어레이를 갖는 액정 디스플레이를 이용하며, 각각의 액정 셀은 신호선에 선택적으로 연결하기 위한 적어도 하나의 트랜지스터를 갖고, 각각의 트랜지스터는 게이트선에 연결된 게이트를 가지며, 상기 게이트를 턴오프하기 위해 상기 게이트선에 선택적으로 연결가능한 게이트 공급선을 갖는다. 주변 광 검출 디바이스는 게이트 공급선이 연결된 상기 게이트에서의 게이트 누설 전류로 인해 상기 게이트 공급선에 흐르는 전류를 측정하도록 구성되는 전류 측정 회로와 측정 회로에 연결되고 측정 전류로부터 게이트에 도달하는 주변 광의 레벨을 계산하도록 구성되는 컨트롤러를 포함한다.
액정 디스플레이, 액정 셀, 전류 측정 회로, 컨트롤러, 게이트선, 신호선

Description

주변 광 검출 디바이스{AMBIENT LIGHT DETECTION DEVICE}
본 발명은 주변 광 검출 디바이스와 특히, 액정 디스플레이 모듈을 사용하여 주변 광 레벨을 검출하는 방법에 관한 것이며, 이러한 디바이스 및 방법을 구현하는 액정 디스플레이 모듈 자체에 관한 것이기도 하다.
셀이 한 방향의 복수의 신호선을 공유하고 직교 방향의 게이트선에 의해 선택적으로 인에이블링되는 액정 셀들의 2차원 어레이를 사용하는 액정 디스플레이가 공지되어 있다. 액정 셀들의 각각의 세트를 인에이블링하는데 게이트선을 사용하는 구동 회로가 제공된다. 신호선은 인에이블링된 셀에 비디오 신호 레벨을 제공하도록 사용되어 셀에 원하는 밝기를 제공하는데 필요한 레벨로 셀을 충전한다.
이미지 픽셀을 형성하기 위해 액정 셀을 함께 그룹핑하는 것이 통상적이다. 각각의 이미지 펙셀은 적색, 녹색 및 청색 각각에 대응하는 3개의 액정 셀을 통상적으로 포함한다. 픽셀의 적색, 녹색 및 청색 액정 셀은 동일한 게이트선에 제공되고, 실제로는 동일한 비디오 신호에 의해 구동될 수 있다. 특히, 픽셀의 모든 액정 셀을 인에이블링하는 게이트선을 사용함으로써, 비디오 신호는 신호선에 의해 적색 액정 셀에 우선 제공되고 신호선에 의해 녹색 액정 셀에 제공되며, 마지막으 로 신호선에 의해 청색 액정 셀에 제공된다.
이전에, 액정 디스플레이 주위에 광 다이오드를 갖는 액정 디스플레이 모듈을 제공한다고 알려졌다. 광 다이오드는 모듈과는 별도로 제공되거나 예를 들면 액정 디스플레이 패널 자체 내에서 모듈의 일부로서 구성될 수도 있다. 광 다이오드는 주변 광의 레벨의 표시를 제공하고 액정 디스플레이 모듈의 향상된 제어를 할 수 있게 한다. 예를 들면, 액정 디스플레이 모듈은 액정 디스플레이의 액정 디스플레이 셀을 통해 광을 제공하기 위한 백라이트를 포함하고, 이 백라이트의 밝기는 검출된 주변 광의 레벨에 따라 변경될 수 있다.
본 발명은 추가적인 광 다이오드를 필요로 하지 않고 액정 디스플레이의 일부만을 사용하여 주변 광을 검출할 수 있는 가능성을 처음으로 생각해냈다. 특히, 본 발명은 액정 디스플레이에서 트랜지스터의 채널에 형성된 전자-호울(hole) 쌍의 결과로서, 입사광이 액정 디스플레이의 게이트선에서의 게이트 누설 전류를 야기할 것이라는 인식에 적어도 부분적으로 기초한다.
본 발명에 따르면, 액정 디스플레이 상의 주변 광의 레벨을 검출하는 방법이 제공되고,
상기 액정 디스플레이는 액정 픽셀의 어레이를 포함하는 활성 영역을 갖고,
상기 방법은
상기 활성 영역에 흐르는 전류를 측정하는 단계; 및
측정 전류로부터, 상기 액정 디스플레이에 가해지는 주변 광의 레벨을 계산하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 액정 픽셀의 어레이를 포함하는 활성 영역을 갖는 액정 디스플레이를 이용하는 주변 광 검출 디바이스가 또한 제공되고,
상기 디바이스는
상기 활성 영역에 흐르는 전류를 측정하도록 구성된 전류 측정 회로; 및
상기 측정 회로에 연결되고 상기 측정 전류로부터 상기 액정 디스플레이에 가해지는 주변 광의 레벨을 계산하도록 구성된 컨트롤러
를 포함한다.
이러한 방식으로, 추가적인 광 검출기를 필요로하지 않고서 액정 디스플레이 상에 입사하는 주변 광의 레벨을 계산할 수 있다. 주변 광의 검출이 액정 디스플레이 자체의 적어도 한 영역에 걸쳐 수행되기때문에, 측정의 정확성은 잠재적으로 향상된다. 더욱이, 액정 디스플레이 영역의 외부 주위에 광 검출기를 둘 필요가 없기 때문에, 공간 효율성이 향상된다. 광 검출기의 사용의 필요를 방지함으로써, 전반적인 제조가 간략해질 수 있고 비용이 감소될 수 있다. 또한, 전반적인 전력 소비도 감소될 수 있다.
바람직하게는, 상기 방법에 대해, 측정 단계는 활성 영역에서 하나 이상의 액정 픽셀에 흐르는 전류를 측정하는 단계를 포함한다. 유사하게, 주변의 광 검출 디바이스에 대해, 전류 측정 회로는 활성 영역에서 하나 이상의 액정 픽셀에 흐르 는 전류를 측정하도록 구성될 수도 있다.
이러한 방식으로, 픽셀은 주변 광을 검출하는데 사용되어 활성 영역에서 추가적인 구성요소를 포함할 필요가 없고 공간의 사용을 나쁘게 하지 않는다.
바람직하게는, 액정 픽셀 각각은 각각의 액정 셀을 포함하고, 각각의 액정 셀은 신호선에 상기 액정 셀을 선택적으로 연결하기 위한 적어도 하나의 트랜지스터를 갖고, 각각의 트랜지스터는 게이트선에 접속된 게이트를 가지며, 상기 게이트를 턴오프하기 위해 상기 게이트선에 선택적으로 연결가능한 게이트 공급선을 갖는다. 이러한 구성으로, 게이트 공급선에 연결된 게이트에서의 게이트 누설 전류로 인해 게이트 공급선에 흐르는 전류를 측정함으로써 전류가 측정된다. 이러한 방식으로, 컨트롤러는 게이트에 도달하는 주변 광의 레벨을 계산할 수도 있다.
동일한 효과를 달성하는 다른 누설 전류를 측정하는 것이 또한 가능하다는 것을 인식될 것이다.
액정 디스플레이에는 활성 영역 내에 구동 회로가 제공될 수도 있다. 이러한 경우에, 전류는 활성 영역에서 하나 이상의 구동 회로에 흐르는 전류를 측정함으로써 측정될 수도 있다.
본 발명에 따르면, 액정 디스플레이 상에서 주변 광의 레벨을 검출하는 방법이 제공되고, 액정 디스플레이는 액정 셀의 어레이를 구비하고, 상기 액정 셀 각각은 신호선에 액정 셀을 선택적으로 연결하기 위한 적어도 하나의 트랜지스터를 구비하고, 상기 트랜지스터 각각은 게이트선에 연결된 게이트를 갖고; 상기 게이트를 턴오프하기 위해 상기 게이트선에 선택적으로 연결가능한 게이트 공급선을 가지고, 상기 방법은 상기 게이트 공급선이 연결되는 상기 게이트에서의 게이트 누설 전류로 인해 상기 게이트 공급선에서 흐르는 전류를 측정하는 단계; 및
상기 측정 전류로부터 상기 게이트에 도달하는 주변 광의 레벨을 계산하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 액정 디스플레이 모듈을 사용하는 주변 광 검출 디바이스가 또한 제공되고, 상기 액정 디스플레이는 액정 셀의 어레이를 구비하고, 상기 액정 셀 각각은 신호선에 액정 셀을 선택적으로 연결하기 위한 적어도 하나의 트랜지스터를 구비하고, 상기 트랜지스터 각각은 게이트선에 연결된 게이트를 갖고; 상기 게이트를 턴오프하기 위해 상기 게이트선에 선택적으로 연결가능한 게이트 공급선을 가지고, 상기 디바이스는 상기 게이트 공급선이 연결된 게이트에서의 게이트 누설 전류로 인해 상기 게이트 공급선에 흐르는 전류를 측정하도록 구성된 상기 전류 측정 회로; 및
상기 측정 전류로부터, 상기 게이트에 도달하는 주변 광의 레벨을 계산하도록 구성되고 상기 측정 회로에 연결된 컨트롤러
를 포함한다.
바람직하게는, 컨트롤러는 주변 광의 레벨을 계산할 때 액정 디스플레이의 온도에서의 변화를 보상하도록 구성된다.
온도가 변함에 따라, 게이트 누설 전류는 변할 수 있다. 또한, 입사광으로 인하지 않은 배경 게이트 누설 전류도 변할 수도 있다. 이를 보상함으로써, 컨트롤러는 주변 광의 정확한 레벨을 더 정확히 표시할 수 있다.
본 발명은 액정 셀을 조명하는 백라이트를 갖는 액정 디스플레이와 관련하여 사용될 수 있다. 바람직하게는, 이 경우에서, 컨트롤러는 주변 광의 레벨을 계산할 때 백라이트의 영향을 보상하도록 구성된다.
따라서, 게이트 누설 전류가 백라이트에 노광되는 액정 셀의 트랜지스터로부터 측정되는 경우에, 백라이트에 의해 야기된 게이트 누설 전류량을 판단함으로써, 측정된 게이트 누설 전류가 더 정확한 주변 광의 레벨의 표시를 제공하도록 보상될 수 있다.
컨트롤러는 계산된 주변 광의 레벨에 따라 백라이트의 밝기를 또한 조정할 수 있다.
이러한 방식으로, LCD 디스플레이의 전반적인 밝기는 예를 들면 주변 조건이 밝을 때 증가되는 측정된 주변 광에 따라 변경될 수 있다.
본 발명에 따르면, 주변 광 검출 디바이스 뿐만아니라 액정 디스플레이도 포함하는 디스플레이 모듈이 제공될 수도 있다.
액정 디스플레이 모듈은 게이트선을 게이트 공급선에 선택적으로 연결하는 직렬의 스위치를 포함한다. 알려진 바와 같이, 게이트 공급은 액정 디스플레이의 픽셀/서브픽셀의 게이트를 턴오프하는데 적절한 전압을 공급받는다.
액정 디스플레이 모듈의 컨트롤러는 어떤 지점, 예를 들면 디스플레이의 필드/프레임 사이에서 모든 트랜지스터를 턴오프하도록 구성될 수 있다. 당시에, 주변 광 검출 디바이스는 게이트 누설 전류로 인해 게이트 공급선에 흐르는 전류를 측정하는데 사용될 수 있다.
바람직하게는, 액정 디스플레이는 적어도 하나의 참조 트랜지스터와 주변 광으로부터 적어도 하나의 트랜지스터를 차폐하도록 구성된 마스킹을 포함한다.
전류 측정 회로는 적어도 하나의 참조 트랜지스터에서의 누설 전류를 측정하도록 더 구성될 수도 있다. 컨트롤러는 적어도 하나의 참조 트랜지스터로부터 측정된 전류를 사용하여 계산된 주변 광의 레벨을 보상하도록 구성될 수도 있다.
마스킹된 참조 트랜지스터가 입사하는 주변 광을 받지 않기 때문에, 참조 트랜지스터에 의해 생성된 임의의 게이트 누설 전류는 배경 노이즈의 표시로서 사용될 수 있고 입사하는 주변 광에 노광된 액정 셀의 다른 트랜지스터로부터의 전류 측정치에서 적절하게 차감될 수 있다.
액정 디스플레이 모듈은 모바일 전화기 또는 카메라와 같은 다수의 상이한 디바이스들에 제공될 수도 있다.
본 발명은 예를 들면, 도 1과 도 2 각각에 도시된 바와 같이, 모바일 전화기 디바이스 또는 디지털 카메라에 사용되는 LCD(Liquid Crystal Display) 모듈에 적용가능하다. 본 발명은 LCD 모듈 자체의 디스플레이 패널 상에 형성된 LCD 구동 회로를 갖는 것을 포함하는 임의의 LCD에 적용될 수 있다.
도 1의 모바일 전화기 디바이스(2)와 도 2의 디지털 카메라(4)에서, LCD 모듈(6)과 LCD 모듈(8) 각각은 필요에 따라 이미지를 디스플레이하기 위해 제공된다.
도 3은 본 발명을 구현하고 모바일 전화기 디바이스와 디지털 카메라에 사용하는데 적절한 LCD 모듈(10)을 도시한다.
LCD 모듈(10)은 액정 디스플레이(16)가 공지된 방법으로 형성되는 유리(또는 다른 적절한 투명한 재료)로 만들어진 적어도 하나의 플레이트(12)를 포함한다. 설명된 실시예에서, 구동 회로(14)는 유리 플레이트(12) 상에 또한 형성된다. 주변 광 검출을 통합할 수 있는 LCD 구동 회로(14)는 디스플레이 모듈(10)의 하부에 도시되어 있다. 유사한 구동 회로는 디스플레이 영역(16) 주위에 유리 플레이트(12)의 일부에 제공되거나, 실제로는 디스플레이 영역(16) 주위에 분산된 방식으로 제공될 수 있다.
도 4는 디스플레이 영역(16)이 어떻게 구현될 수 있는 지의 일례를 도시한다.
디스플레이 영역(16)은 픽셀의 2차원 어레이로 분할된다. 픽셀은 제1 방향의 수평 로우(row)와 제2 방향의 수직 컬럼(column)으로 확장한다. 원하는 색과 밝기를 갖는 각각의 픽셀을 활성화함으로써, 적절한 이미지가 디스플레이(16) 상에 디스플레이될 수 있다.
다양한 다른 색을 생성하기 위해, 각각의 픽셀은 적색, 녹색 및 청색을 생성하는 각각의 3개의 픽셀 유닛(20R, 20G, 20B)(서브 픽셀이라고도 알려짐)을 포함한다. 도 4는 제1(수평) 방향에 나란히 배열된 픽셀의 3개의 픽셀 유닛(20R, 20G, 20B)을 도시한다. 이에 대해, 3개의 픽셀 유닛(20R, 20G, 20B)은 원하는 시각적 결합 색을 제공하기 위해 서로 가깝게 위치해야 하지만, 픽셀 유닛의 정확한 위치는 중요하지 않다.
각각의 픽셀 유닛(20R, 20G, 20B)은 대응하는 액정 셀(22R, 22G, 22B)을 포 함한다. 모든 액정 셀(22R, 22G, 22B)의 한 측은 바람직한 실시예에서 유리 플레이트(12)의 일부로 형성된 공통선 COM에 연결된다. 각각의 액정 셀(22R, 22G, 22B)의 반대 측은 각각의 제어 트랜지스터 또는 스위치(24R, 24G, 24B)에 연결된다.
도시한 바와 같이, 로우에 있는 모든 스위치(24R, 24G, 24B)는 제어되며, 바꾸어 말하자면, 공통 게이트선(26)에 의해 스위치 온 또는 오프된다. 각각의 게이트선은 디스플레이(16)의 각각의 로우에 제공된다. 한편, 스위치(24R, 24G, 24B)에 대한 입력은 신호선(28R, 28G, 28B)에 연결된다. 특히, 동일한 컬럼에 있는 모든 적색 픽셀 유닛(20R)은 각각의 단일 신호선(28R)에 연결되고, 동일한 컬럼에 있는 모든 녹색 픽셀 유닛(20G)은 각각의 단일 신호선(28G)에 연결되며, 동일한 컬럼에 있는 모든 청색 픽셀 유닛(20B)은 각각의 단일 신호선(28B)에 연결된다.
LCD 모듈(10)의 디스플레이 영역(16)에서 이미지를 디스플레이하기 위해, 이미지는 로우 단위로(row by row) 제공된다. 특정 게이트선(26)은 소정 전압에 구동되어 각각의 로우에 있는 모든 스위치 또는 트랜지스터(24R, 24G, 24B)를 턴온(turn on)한다. 게이트선이 특정 로우 또는 수평선을 인에이블링하는 동안, 우선 모든 적색 신호선(28R)은 그 로우에서의 모든 적색 액정 셀(22R)을 구동하는데 사용된 다음, 모든 녹색 신호선(28G)은 특정 로우에서의 모든 녹색 LCD 셀(22G)을 구동하는데 사용되며, 마지막으로, 모든 청색 신호선(28B)은 그 특정 로우에서의 모든 청색 액정 셀(22B)을 구동하는데 사용된다. 바람직하게는, 특정 색의 모든 픽셀 유닛(20R, 20G, 20B)은 동시에 구동된다. 그러나, 다른 배열도 가능하다.
기입된 하나의 로우 또는 수평선을 사용함으로써, 대응하는 게이트선(26)은 소정 전압에 구동되어 그에 대응하는 모든 스위치 또는 트랜지스터(24R, 24G, 24B)를 턴오프(turn off)하고, 다른 게이트선은 소정 전압에 구동되어 그에 대응하는 스위치를 턴온한다. 인접한 게이트선(26)은 교대로 구동될 수 있지만, 다른 배열도 가능하다. 동일한 효과를 달성하기 위해 픽셀 유닛 어레이의 상이한 배열이 제공될 수 있다는 것이 또한 인식될 것이다.
실제로, 액정 용량은 다소 가변적이어서 상술한 배열만으로는, 적절한 또는 원하는 밝기 레벨으로 액정 셀(22R, 22G, 22B)을 신뢰할 만하게 구동하는데 곤란하다. 액정 셀(22R, 22G, 22B)의 가변성을 보상하는 것을 돕기 위해, CS 캐패시터(30)가 액정 셀(22R, 22G, 22B)과 병렬로 제공된다. 도시된 바와 같이, CS 캐패시터(30)가 액정 셀(22R, 22G, 22B)의 신호 구동 말단과 CS선(32) 사이에 제공된다. 상술한 배열에 대해, CS선(32)은 각각의 로우 또는 수평선에 대해 제공된다. 따라서, 각각의 로우 또는 수평선의 모든 픽셀 유닛(20R, 20G, 20B)의 CS 캐패시터(30)는 대응하는 각각의 CS선(32)에 연결된다.
CS선(32)은 공통 전압 COM의 전압에 가까이 대응하는 전압으로 구동된다. 이러한 방식으로, 액정 셀(22R, 22G, 22B)의 용량의 변화는 액정 셀(22R, 22G, 22B)의 구동에 영향을 덜 미친다.
도 5는 디스플레이(16)의 제1의 2개 수평선을 구동하는 다양한 신호를 도시한다. 이에 대해, 액정 디스플레이(16)의 진행중인 동작에 대해, 액정 셀(22R, 22G, 22B)이 사용될 때 마다 그들에 적용되는 극성을 반전할 필요가 있다는 것은 주목할 가치가 있으며; 이는 인버젼(inversion)으로 알려져 있다. 따라서, 각각의 프레임이 디스플레이(16) 상에 디스플레이된 후에, 달리말하면, 각각의 수직 기간 후에, 극성은 반전된다. 또한, 인접한 수평선 또는 로우는 반대의 극성으로 구동된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 하나의 수평 타이밍 길이를 갖는 수직 동기 펄스는 새 프레임을 나타낸다. 또한, 짧은 수평 동기 펄스는 각각의 새로운 수평선 또는 로우를 표시하기 위해 제공된다.
게이트 펄스는 제1 수평선과 제2 수평선에 대해 도시된다. 각각의 게이트 펄스는 수평선 주기 내에 있고, 게이트 펄스 동안, 픽셀 유닛(20R, 20G, 20B)의 각각의 로우 또는 수평선은 상술한 방식으로 인에이블링된다. 따라서, 제1 수평선에 대한 게이트 펄스 동안, 제1 수평선의 모든 스위치/트랜지스터(24R, 24G, 24B)는 인에이블링되는 한편, 다른 것들은 인에이블링되지 않는다. 유사하게, 제2 수평의 게이트 펄스에 대해 제2 로우 또는 수평선의 스위치/트랜지스터만이 인에이블링된다.
도 5에서, 적색 픽셀 유닛(20R), 녹색 픽셀 유닛(20G), 청색 픽셀 유닛(20B)에 대한 전압은 제1 수평선과 제2 수평선에 대해 표시된다. 픽셀 유닛(20R, 20G, 20B)의 액정 셀(22R, 22G, 22B)에 대해 설명된 전압을 중첩하는 COM 신호가 점선으로 도시된다. 설명된 바와 같이, 하나의 수평선에서 다음 수평선으로, COM 신호는 하나의 전압 상태에서 다른 상태로 변한다. 이러한 방식으로, 픽셀의 인접한 수평의 로우에 적용된 극성은 반전된다. 또한 설명된 바와 같이, 제2 수직 주기에 대 해(도 5의 오른쪽에서), COM 신호는 전체적으로 반전되어 수평선의 픽셀이 프레임에서 프레임까지 반대 극성으로 구동된다.
CS 신호는 일반적으로 동일한 전압으로 COM 신호를 뒤잇는다.
COM 신호와 CS 신호 변화는 제로 볼트와 대략 5 볼트 간에 지정할 수 있다.
각각의 수평 주기 내에서, 각각의 선택 펄스가 적색 픽셀 유닛(20R), 녹색 픽셀 유닛(20G) 및 청색 픽셀 유닛(20B)에 대해 제공된다. 이러한 방식으로, 동일한 픽셀의 적색 픽셀 유닛(20R), 녹색 픽셀 유닛(20G) 및 청색 픽셀 유닛(20B)에 요구되는 구동 신호를 연속하여 포함하는 공통 비디오선은 하나의 픽셀에 대해 제공될 수 있다. 도 5에 도시된 선택 펄스는 적색, 녹색 및 청색 픽셀 유닛(20R, 20G, 20B) 각각에 적절한 비디오선 신호의 일부를 적용하는데 사용된다. 그 결과, 각각의 특정 선택 펄스 동안, 픽셀 유닛(20R, 20G, 20B) 각각에 대한 신호선이 당시 공통 비디오선 신호에 의해 제공된 요구 전압으로 구동된다.
도 6은 액정 디스플레이 영역(16)을 포함하는 도 3과 같이 액정 디스플레이 모듈(10)을 개략적으로 도시한다. 도시한 바와 같이, 도 3의 구동 회로(14)는 수직 구동기(30), 수평 스캐너(32), 레벨 시프터(34) 및 DC-DC 컨버터(36)를 포함한다.
도 6은 실제로, 액정 디스플레이 셀용 스위치(24)가 트랜지스터 쌍(38A, 38B)으로서 구현될 수 있다는 사실을 개략적으로 또한 도시한다.
일반적으로, 디스플레이 모듈에는 도 6에 개략적으로 도시된 바와 같이 주변 광이 입사될 것이다. 주변 광량을 결정하는데 유용할 수 있다. 예를 들면, 낮은 주변 광 조건에서 디스플레이 이미지의 밝기를 감소시키는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 방식으로 밝기를 감소시키는 것은 전력 소비를 감소시키는데 이로울 수 있다.
도 7은 액정 디스플레이 셀(22)을 구동하기 위해 한 쌍의 TFT(thin film transistor)(38A, 38B)를 갖는 개별 픽셀 또는 서브 픽셀을 더 상세히 도시한다.
본 발명은 액정 디스플레이의 활성 영역 상에 입사하는 광이 TFT 픽셀 트랜지스터(38A, 38B)에 전자-호울 쌍을 생성할 것을 인지한다.
도 8은 TFT 트랜지스터(38A, 38B) 중 하나의 NMOS 채널(40)을 도시한다. 광이 채널(40)에 도달할 때, 전자-호울 쌍(42)이 형성되고 이는 TFT 트랜지스터의 게이트 컨택트(44)를 통한 누설 전류로서 명백해진다.
도 9는 구동 회로(14)에 연결된 하나의 픽셀(또는 서브 픽셀)을 개략적으로 도시한다.
이미지를 디스플레이하는 액정 디스플레이를 사용하는 동안, 구동 회로(14)는 필요할 때 적절한 게이트선(26)을 구동하기 위해 직렬의 시프트 레지스터(50)와 로직 게이트(52)를 사용한다. 게이트선(26)이 TFT들 각각을 턴오프하기 위해 요구될 때, 게이트선은 미리정해진 전위 VSS3(도시된 바와 같이)로 구동된다. 일련의 레벨 시프트 스위치(54) 각각은 선택적으로 게이트선(26)의 모든 트랜지스터를 턴오프하기 위해 VSS3선에 게이트선(26)을 연결하거나, 게이트선(26) 상의 트랜지스터를 턴온하기 위해 구동 회로의 일부에 게이트선(26)을 연결한다.
VSS3 전위가 게이트를 턴오프하기 위해 게이트에 인가될 때, 입사광으로부터 기인하는 게이트 누설 전류를 검출할 수 있게 된다.
도 9에 개략적으로 도시한 바와 같이, 전류 측정 회로(60)는 VSS3선을 통해 흘린 전류를 모니터링하기 위해 제공된다.
전류 측정 회로(60)는 개별 게이트선이 턴오프될 때 전류 흐름을 모니터링하기 위해 연결될 수 있다. 그러나, 바람직한 실시예에서, 디스플레이의 필드/프레임 사이클에서의 미리정해진 점들, 예를 들면 연속적인 필드/프레임 사이에서, 구동 회로(14)는 모든 게이트를 턴오프하기 위해 모든 게이트선(26)을 VSS3에 연결한다. 이 때, 전류 측정 회로는 모든 연결된 게이트에서 게이트 누설 전류를 측정하는데 사용될 수 있다.
전류 측정 회로(60)는 그 자신의 컨트롤러(70) 또는 구동 회로(14)의 컨트롤러에 연결되고 측정된 게이트 누설 전류에서 입사하는 주변 광의 레벨을 계산하도록 구성된다. 이러한 방식으로, 주변 광 검출 디바이스는 추가적인 광 다이오드 검출기 등을 필요로하지 않고서 단지 액정 디스플레이 셀의 트랜지스터를 사용함으로써 액정 디스플레이 모듈에서 구현될 수 있다.
입사하는 주변 광의 측정을 하기 위해 다른 누설 전류가 액정 디스플레이의 활성 영역 내에서 검출되고 측정될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 특히, COM선 또는 CS선에서 게이트 소스 누설 또는 전류가 측정될 수 있다. 입사광의 측정을 제공하기 위해 개별 픽셀(서브픽셀) 상의 입사광은 검출될 수 있는 다양한 타입의 누설 전류를 야기할 수도 있다.
더욱이, 상술한 바와 같이, 픽셀에 대해 하나 이상의 구동 회로가 디스플레 이의 활성 영역 내에 분산될 수 있다. 이 구성으로, 구동 회로는 주변 광으로 인해 누설 전류에 영향을 받을 수도 있다. 따라서, 유사하게, 디스플레이의 활성 영역에서 하나 이상의 구동 회로에 흐르는 전류의 측정은 입사하는 주변 광량의 표시를 유사하게 제공할 수 있다. 디바이스는 패널의 뷰어에 광 간섭을 야기하지 않을 만큼 작은 활성 영역에 통합될 수 있다. 그러한 디바이스는 감광성 트랜지스터와 광 다이오드를 포함할 수 있다. 활성 영역에서 이러한 디바이스로부터의 전류 또는 전압은 상술한 바와 같이 측정과 결합 또는 분리하여 사용될 수 있다.
검출된 주변 광 레벨은 필요에 따라 임의 방식으로 사용될 수 있다. 상술한 바와 같이, 액정 디스플레이 모듈의 컨트롤러가 액정 디스플레이의 밝기를 제어하게 하는데 특히 유용할 수 있다.
도 6에 개략적으로 도시된 바와 같이, 액정 디스플레이 모듈에는 액정 디스플레이 셀에 광을 제공하는 백라이트(80)가 제공될 수 있다. 주변의 입사광의 레벨을 결정하면, 백라이트를 제어하여 밝기의 광을 제공할 수 있다.
바람직한 실시예에서, 액정 디스플레이 모듈은 주변의 광 검출을 재조정하고 온도와 같은 변화를 보상하는 특성을 포함한다.
일 실시예에서, 주변의 광에서 마스크오프(mask off)된 액정 디스플레이의 일부를 제공하는 것이 제안되었다. 이러한 방식으로, 임의의 입사광 없이 존재하는 배경 게이트 누설 전류를 판정할 수 있다. 이 측정은 주변의 광 검출을 조정하고 본래의 배경 누설 전류를 보상하는데 사용될 수 있다. 또한, 액정 디스플레이 셀 자체에 의해 디스플레이되는 이미지가 게이트 누설 전류에 영향을 미칠 수 있는 것이 가능하다. 그러나, 당시 디스플레이된 실제 이미지를 알면, 게이트 누설 전류를 보상할 수 있다.
백라이트(80)가 제공되고 턴온되어, 백라이트에서 발생한 광은 TFT 채널에 전자-호울 쌍을 생성시킬 것이다. 이는 당시 백라이트(80)가 구동된 밝기를 판단함으로써 보상될 수 있다.
도 10에 도시된 실시예에서, 백라이트가 픽셀 트랜지스터(38a, 38b)에 대해 누설 전류 측정에 영향을 미치는 것을 방지하기 위해, 차폐층(90)은 패널 백라이트와 모든 픽셀 트랜지스터(38a, 38b) 사이에 제공된다.
도시된 바와 같이, 개별 마스크(90a, 90b)는 트랜지스터(38a, 38b) 각각에 대해 제공된다. 차폐층(90)과 그 각각의 마스크(90a, 90b)는 백라이트의 광이 픽셀 트랜지스터(38a, 38b)에 들어가는 것을 방지하여 누설 전류가 백라이트의 광에서 기인하지 않게 한다.
도 11a와 도 11b는 도 11a에 도시된 바와 같이, 일부 픽셀들에는 주변 광에서 대응하는 픽셀 트랜지스터(38a, 38b)를 차폐하기 위한 마스크(100a, 100b)를 포함하는 표면 차폐층(100)이 제공되는 대안적인 실시예를 도시한다. 도 11b에 도시된 바와 같이, 나머지 픽셀들에는 그들의 픽셀 트랜지스터(38a, 38b)를 위한 외부 차폐가 제공되지 않는다.
도 11a에 도시된 차폐된 픽셀 트랜지스터와 도 11b에 도시된 차폐되지 않은 픽셀 트랜지스터에서 측정된 누설 전류를 차감함으로써, 주변의 광에서만 기인하는 누설 전류의 표시가 제공된다.
이러한 접근법은 온도와 전기 노이즈 효과가 크게 자체 취소(self-canceling)된다는 점에서 유리하다. 마스크(100a, 100b)는 통상적인 색 필터 마스크에 대한 수정으로서만 생성될 수 있다.
바람직하게는, 교호 수평선 예를 들면, 홀수 수평선에는 마스킹된 픽셀 트랜지스터가 제공되고, 인터레이스된 선 예를 들면, 짝수 선은 마스킹되지 않는다. 이러한 방식으로 마스킹되고 마스킹되지 않은 픽셀 트랜지스터에서 취해진 측정은 디스플레이의 전체 표면에 걸쳐 골고루 분포된다. 더욱이, 다른 픽셀 트랜지스터보다 한 타입 이상의 픽셀 트랜지스터가 존재하는 것을 보상하기 위해 요구되는 임의의 보상 팩터도 필요없이 다른 측정값에서 하나의 측정값을 차감시키는 것이 가능하게 된다.
도 10과 도 11a 및 도 11b의 실시예 모두에서, 개별 마스크(90a, 90b, 100a, 100b)는 픽셀 트랜지스터 쌍 각각을 덮는 각각의 마스크로 대체될 수 있다.
본 발명은 첨부한 도면들을 참조하여 단지 예로써 주어진 다음의 설명으로 더 명확히 이해될 것이다.
도 1은 본 발명이 구현할 수 있는 모바일 전화기를 도시하는 도면;
도 2는 본 발명이 구현할 수 있는 카메라를 도시하는 도면;
도 3은 본 발명의 구현할 수 있는 액정 디스플레이 모듈을 도시하는 도면;
도 4는 액정 디스플레이의 한 픽셀의 3개의 픽셀 유닛을 개략적으로 도시하는 도면;
도 5는 도 4의 픽셀 유닛을 구동하기 위한 신호의 타이밍을 도시하는 도면;
도 6은 본 발명을 구현한 액정 디스플레이 모듈을 개략적으로 도시하는 도면;
도 7은 도 6의 디스플레이 모듈의 각각의 픽셀을 도시하는 도면;
도 8은 액정 디스플레이의 트랜지스터의 채널을 개략적으로 도시하는 도면;
도 9는 본 발명을 구현한 액정 디스플레이 모듈의 일부를 개략적으로 도시하는 도면;
도 10은 백라이트로부터 픽셀 트랜지스터의 마스킹을 개략적으로 도시하는 도면; 및
도 11a 및 도 11b는 주변 광으로부터 픽셀 트랜지스터의 선택적 마스킹을 개략적으로 도시하는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
2: 모바일 전화기 디바이스
4: 디지털 카메라
6, 8, 10: LCD 모듈
12: 유리 플레이트
14: LCD 구동 회로
16: 액정 디스플레이

Claims (21)

  1. 액정 픽셀의 어레이를 포함하는 활성 영역을 갖는 액정 디스플레이를 이용하는 주변 광 검출 디바이스로서,
    상기 활성 영역에 흐르는 전류를 측정하도록 구성된 전류 측정 회로; 및
    상기 측정 회로에 연결되고 상기 측정 전류로부터 상기 액정 디스플레이에 가해지는 주변 광의 레벨을 계산하도록 구성된 컨트롤러
    를 포함하는 주변 광 검출 디바이스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전류 측정 회로는 상기 활성 영역에서 하나 이상의 액정 픽셀에 흐르는 전류를 측정하도록 구성되는 주변 광 검출 디바이스.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 주변 광 검출 디바이스는 액정 디스플레이를 이용하며,
    액정 픽셀 각각은 각각의 액정 셀을 포함하고,
    각각의 액정 셀은 신호선에 상기 액정 셀을 선택적으로 연결하기 위한 적어도 하나의 트랜지스터를 갖고, 각각의 트랜지스터는 게이트선에 접속된 게이트를 가지며; 상기 게이트를 턴오프하기 위해 상기 게이트선에 선택적으로 연결가능한 게이트 공급선을 가지고,
    상기 전류 측정 회로는 상기 게이트 공급선이 연결된 게이트에서의 게이트 누설 전류로 인해 상기 게이트 공급선에 흐르는 전류를 측정하도록 구성되고;
    상기 컨트롤러는 상기 측정 전류로부터, 상기 게이트에 도달하는 주변 광의 레벨을 계산하도록 구성되는 주변 광 검출 디바이스.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 주변 광 검출 디바이스는 상기 액정 픽셀용 구동 회로를 갖는 액정 디스플레이를 이용하고,
    상기 전류 측정 회로는 상기 활성 영역에서 하나 이상의 상기 구동 회로에 흐르는 전류를 측정하도록 구성되는 주변 광 검출 디바이스.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 주변 광 검출 디바이스는 액정 픽셀용 구동 회로를 갖는 액정 디스플레이를 이용하고,
    상기 전류 측정 회로는 상기 활성 영역에서 하나 이상의 상기 구동 회로에 흐르는 전류를 측정하도록 구성되는 주변 광 검출 디바이스.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 주변 광 검출 디바이스는 상기 액정 셀을 뒤에서 조명하는 백라이트를 더 포함하는 액정 디스플레이를 이용하고,
    상기 컨트롤러는 주변 광 레벨을 계산할 때 상기 백라이트의 영향을 보상하도록 구성되는 주변 광 검출 디바이스.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 주변 광 검출 디바이스는 상기 액정 셀을 뒤에서 조명하는 백라이트를 더 포함하는 액정 디스플레이를 이용하고,
    상기 컨트롤러는 주변 광의 계산된 레벨에 따라 상기 백라이트의 밝기를 조정하도록 구성되는 주변 광 검출 디바이스.
  8. 액정 디스플레이를 이용하는 주변 광 검출 디바이스로서,
    상기 액정 디스플레이는 액정 셀의 어레이를 구비하고, 상기 액정 셀 각각은 신호선에 액정 셀을 선택적으로 연결하기 위한 적어도 하나의 트랜지스터를 구비하고, 상기 트랜지스터 각각은 게이트선에 연결된 게이트를 갖고; 상기 게이트를 턴오프하기 위해 상기 게이트선에 선택적으로 연결가능한 게이트 공급선을 가지고,
    상기 주변 광 검출 디바이스는 상기 게이트 공급선이 연결된 상기 게이트에서의 게이트 누설 전류로 인해 상기 게이트 공급선에 흐르는 전류를 측정하도록 구성되는 전류 측정 회로; 및
    상기 측정 회로에 연결되고 상기 측정 전류로부터 상기 게이트에 도달하는 주변 광의 레벨을 계산하도록 구성되는 컨트롤러
    를 포함하는 주변 광 검출 디바이스.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 주변 광 레벨을 계산할 때 상기 액정 디스플레이의 온도의 변화를 보상하도록 구성되는 주변 광 검출 디바이스.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 주변 광 검출 디바이스는 상기 액정 셀을 뒤에서 조명하는 백라이트를 더 포함하는 액정 디스플레이를 이용하고,
    상기 컨트롤러는 주변 광 레벨을 계산할 때 상기 백라이트의 영향을 보상하도록 구성되는 주변 광 검출 디바이스.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 주변 광 검출 디바이스는 상기 액정 셀을 뒤에서 조명하는 백라이트를 더 포함하는 액정 디스플레이를 이용하고,
    상기 컨트롤러는 계산된 주변 광의 레벨에 따라 상기 백라이트의 밝기를 조정하도록 구성되는 주변 광 검출 디바이스.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주변 광 검출 디바이스는
    액정 셀의 어레이를 갖는 액정 디스플레이와 결합하며, 상기 액정 셀 각각은 신호선에 액정 셀을 선택적으로 연결하기 위한 적어도 하나의 트랜지스터를 구비하고, 상기 트랜지스터 각각은 게이트선에 연결된 게이트를 갖고, 상기 게이트를 턴오프하기 위해 상기 게이트선에 선택적으로 연결가능한 게이트 공급선을 가지고;
    상기 액정 디스플레이는 적어도 하나의 참조 트랜지스터와 상기 적어도 하나의 참조 트랜지스터를 주변 광으로부터 차폐하도록 구성되는 마스킹을 더 포함하고;
    상기 전류 측정 회로는 상기 적어도 하나의 참조 트랜지스터에서 누설 전류를 측정하도록 구성되며;
    상기 컨트롤러는 상기 적어도 하나의 참조 트랜지스터로부터 측정된 전류를 사용하여 계산된 주변 광의 레벨을 보상하도록 구성되는 주변 광 검출 디바이스.
  13. 제12항에 따른 상기 주변 광 검출 디바이스와 액정 디스플레이를 포함하는 모바일 전화기.
  14. 제12항에 따른 상기 주변 광 검출 디바이스와 액정 디스플레이를 포함하는 카메라.
  15. 액정 디스플레이 상의 주변 광의 레벨을 검출하는 방법으로서,
    상기 액정 디스플레이는 액정 픽셀의 어레이를 포함하는 활성 영역을 갖고,
    상기 방법은
    상기 활성 영역에 흐르는 전류를 측정하는 단계; 및
    측정 전류로부터, 상기 액정 디스플레이에 가해지는 주변 광의 레벨을 계산하는 단계
    를 포함하는 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 측정 단계는 상기 활성 영역에서 하나 이상의 액정 픽셀에 흐르는 전류를 측정하는 단계를 포함하는 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 방법은 액정 디스플레이 상의 주변 광의 레벨을 검출하기 위한 것이며,
    각각의 액정 픽셀은 각각의 액정 셀을 포함하고, 상기 각각의 액정 셀은 신호선에 액정 셀을 선택적으로 연결하기 위한 적어도 하나의 트랜지스터를 구비하고, 각각의 트랜지스터는 게이트선에 연결된 게이트를 갖고; 상기 게이트를 턴오프하기 위해 상기 게이트선에 선택적으로 연결가능한 게이트 공급선을 가지고,
    상기 측정 단계는 상기 게이트 공급선이 연결되는 상기 게이트에서의 게이트 누설 전류로 인해 상기 게이트 공급선에서 흐르는 전류를 측정하는 단계를 포함하고,
    상기 계산 단계는 상기 측정 전류로부터 상기 게이트에 도달하는 주변 광의 레벨을 계산하는 단계
    를 포함하는 방법.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 방법은 상기 액정 픽셀용 구동 회로를 갖는 액정 디스플레이 상의 주변 광의 레벨을 검출하기 위한 것이며,
    상기 측정 단계는 상기 활성 영역에서 하나 이상의 구동 회로에 흐르는 전류를 측정하는 단계를 포함하는 방법.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 방법은 상기 액정 픽셀용 구동 회로를 갖는 액정 디스플레이 상의 주변 광의 레벨을 검출하기 위한 것이며,
    상기 측정 단계는 상기 활성 영역에서 하나 이상의 구동 회로에 흐르는 전류를 측정하는 단계를 포함하는 방법.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 방법은 상기 액정 픽셀용 구동 회로를 갖는 액정 디스플레이 상의 주변 광의 레벨을 검출하기 위한 것이며,
    상기 측정 단계는 상기 활성 영역에서 하나 이상의 구동 회로에 흐르는 전류를 측정하는 단계를 포함하는 방법.
  21. 액정 디스플레이 상의 주변 광의 레벨을 검출하는 방법으로서,
    상기 액정 디스플레이는 액정 셀의 어레이를 구비하고, 상기 액정 셀 각각은 신호선에 액정 셀을 선택적으로 연결하기 위한 적어도 하나의 트랜지스터를 구비하고, 상기 트랜지스터 각각은 게이트선에 연결된 게이트를 갖고; 상기 게이트를 턴오프하기 위해 상기 게이트선에 선택적으로 연결가능한 게이트 공급선을 가지고,
    상기 방법은
    상기 게이트 공급선이 연결되는 상기 게이트에서의 게이트 누설 전류로 인해 상기 게이트 공급선에서 흐르는 전류를 측정하는 단계; 및
    상기 측정 전류로부터 상기 게이트에 도달하는 주변 광의 레벨을 계산하는 단계
    를 포함하는 방법.
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