KR20100078490A

KR20100078490A - 광 감지부를 포함하는 표시 장치

Info

Publication number: KR20100078490A
Application number: KR1020080136768A
Authority: KR
Inventors: 박현상; 한민구; 이동훈; 박성일; 김철호
Original assignee: 삼성전자주식회사; 서울대학교산학협력단
Priority date: 2008-12-30
Filing date: 2008-12-30
Publication date: 2010-07-08
Also published as: KR101500429B1

Abstract

본 발명은 광 감지부를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다. 상기 표시 장치는 표시 장치는 영상을 표시하는 표시 패널, 외부광을 감지하되 외부 온도에 따라 선택적으로 디스에이블되는 온도 의존적 서브 감지부를 포함하는 광 감지부 및 광 감지부의 감지 결과에 따라 표시 패널에서 표시되는 상기 영상의 휘도를 조절하는 휘도 제어부를 포함한다.

표시 장치. 광 감지부, 휘도

Description

광 감지부를 포함하는 표시 장치{Display including photo-detector}

본 발명은 표시 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광 감지부를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.

최근, 무겁고 큰 음극선관(cathode ray tube, CRT)을 대신하여 유기 전계 발광 표시 장치(organic light emitting diode display, OLED), 플라스마 표시 장치(plasma display panel, PDP), 액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD)와 같은 평판 표시 장치가 활발히 개발 중이다.

그 중에서도 액정 표시 장치는 화소 전극이 구비된 제1 표시판, 공통 전극이 구비된 제2 표시판, 제1 표시판과 제2 표시판 사이에 주입된 유전율 이방성(dielectric anisotropy)을 갖는 액정 분자들을 갖는 액정 패널을 포함한다.

화소 전극과 공통 전극 사이에 전계를 형성하고, 이 전계의 세기를 조절하여, 액정 패널을 투과하는 빛의 양을 제어함으로써, 원하는 영상을 표시한다. 액정 표시 장치는 자체 발광형 표시 장치가 아니므로, 액정 패널에 백라이트를 제공하는 백라이트 유닛을 액정 패널의 배면에 설치한다.

최근 백라이트 유닛의 소비 전력을 줄이기 위하여 외부광에 따라서 백라이트 의 휘도를 조절하는 기술이 개발되고 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 외부광의 휘도를 보다 정확히 측정하여 표시되는 영상의 휘도를 조절하는 표시 장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 태양에 따른 표시 장치는 영상을 표시하는 표시 패널, 외부광을 감지하되 외부 온도에 따라 선택적으로 디스에이블되는 온도 의존적 서브 감지부를 포함하는 광 감지부 및 광 감지부의 감지 결과에 따라 표시 패널에서 표시되는 상기 영상의 휘도를 조절하는 휘도 제어부를 포함한다.

본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알 려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

하나의 소자(elements)가 다른 소자와 "연결된(connected to)" 또는 "커플링된(coupled to)" 이라고 지칭되는 것은, 다른 소자와 직접 연결 또는 커플링된 경우 또는 중간에 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 하나의 소자가 다른 소자와 "직접 연결된(directly connected to)" 또는 "직접 커플링된(directly coupled to)"으로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자를 개재하지 않은 것을 나타낸다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

이하, 본 발명의 실시예들은 액정 표시 장치(liquid crystal display; LCD)를 이용하여 설명할 것이다. 그러나, 본 발명은 유기 전계 발광 표시 장치(organic light emitting diode display, OLED), 플라즈마 표시 장치(plasma display panel, PDP)와 같이 평판 표시 장치에 모두 적용될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술의 당업자에게 자명하다.

도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치를 설명하기 위한 블록도이다. 도 2는 도 1의 한 화소의 등가 회로도이다. 도면에서는 설명의 편의상 표시 패널에 4 개의 광 감지부가 배치되는 것으로 도시하였으나, 이에 한정하는 것은 아니다.

도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치는 표시 패널(300), 신호 제어부(1000), 게이트 구동부(400), 데이터 구동부(500), 백라이트 구동부(800) 및 발광부(850)를 포함한다.

표시 패널(300)은 다수의 게이트 라인(G1~Gn), 다수의 데이터 라인(D1~Dm) 및 다수의 화소(PX)를 포함하며, 영상이 표시되는 표시부(DA)와 영상이 표시되지 않는 비표시부(PA)로 구분된다.

표시부(DA)는 다수의 게이트 라인(G1~Gn), 다수의 데이터 라인(D1~Dm), 스위 칭 소자(Q) 및 화소 전극(PE)이 형성된 제1 기판(100)과, 컬러 필터(CF)와 공통 전극(CE)이 형성된 제2 기판(200), 제1 기판(100)과 제2 기판(200) 사이에 개재된 액정층(150)을 포함하여 영상을 표시한다. 게이트 라인(G1~Gn)은 대략 행 방향으로 연장되어 서로가 거의 평행하고, 데이터 라인(D1~Dm)은 대략 열 방향으로 연장되어 서로가 거의 평행할 수 있다.

도 2를 참조하여 도 1의 한 화소(PX)에 대해 설명하면, 제1 기판(100)의 화소 전극(PE)과 대향하도록 제2 기판(200)의 공통 전극(CE)의 일부 영역에 색필터(CF)가 형성될 수 있다. 예를 들어, i번째(i=1~n) 게이트 라인(Gi)과 j번째(j=1~m) 데이터 라인(Dj)에 연결된 화소(PX)는 신호선(Gi, Dj)에 연결된 스위칭 소자(Q)와 이에 연결된 액정 커패시터(liquid crystal capacitor, Clc) 및 유지 커패시터(storage capacitor, Cst)를 포함할 수 있다. 여기서, 유지 커패시터(Cst)는 필요에 따라 생략될 수 있다. 스위칭 소자(Q)는 예컨대, LTPS(Low Temperature Polycrystalline Silicon)로 이루어진 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor)이다. 도면에서는 색필터(CF)가 공통 전극(CE)을 포함하는 제2 기판(200)에 형성되어 있는 것으로 도시하였으나, 이에 한정하는 것은 아니며 제1 기판(100)에 형성될 수도 있다.

반면, 비표시부(PA)는 제1 기판(100)이 제2 기판(200)보다 더 넓게 형성되어 영상이 표시되지 않는 부분일 수 있다. 이러한 비표시부(PA)에는 광 감지부(600)가 실장되어, 감지된 광 신호를 광 데이터 신호 제어부(1000_2)에 제공할 수 있다. 이러한, 광 감지부(600)에 대해서는 도 8 내지 도 11을 참고하여 구체적으로 후술한 다.

신호 제어부(1000)는 원시 영상 데이터 신호(RGB), 이의 표시를 제어하는 입력 제어 신호 및 광 감지부(600)의 감지 결과를 제공받아, 영상 데이터 신호(IDAT), 데이터 제어 신호(CONT1), 게이트 제어 신호(CONT2) 및 광 데이터 신호(LDAT)를 제공한다. 이러한 신호 제어부(1000)는 도 1에 도시된 바와 같이 영상 데이터 신호 제어부(1000_1) 및 광 데이터 신호 제어부(1000_2)를 포함할 수 있다.

도 3은 도 1의 영상 데이터 신호 제어부를 설명하기 위한 예시적인 블록도이다. 도 4는 도 3의 영상 데이터 신호 처리부의 감마 변환을 설명하는 도면이다.

도 3을 참고하면, 영상 데이터 신호 제어부(1000_1)는 제어 신호 생성부(1110), 영상 데이터 신호 처리부(1120) 및 원시 휘도 신호 생성부(1130)를 포함할 수 있다.

제어 신호 생성부(1110)는 외부 제어 신호들을 입력받아 데이터 제어 신호(CONT1) 및 게이트 제어 신호(CONT2)를 출력한다. 여기서, 입력 제어 신호는 예컨대, 수직 동기 신호(Vsinc), 수평 동기 신호(Hsync), 메인 클럭 신호(Mclk), 데이터 인에이블 신호(DE) 등을 포함할 수 있다.

데이터 제어 신호(CONT1)는 데이터 구동부(500)에 제공되어 데이터 구동부(500)의 동작을 제어하는 신호로서 예컨대, 데이터 구동부(500)의 동작을 개시하는 수평 개시 신호, 데이터 라인(D1~Dm)에 데이터 전압의 출력을 지시하는 로드 신호, 데이터 공통 전압(Vcom)에 대한 데이터 전압의 극성을 반전시키는 반전 신호 등을 포함할 수 있다. 반면에, 게이트 제어 신호(CONT2)는 게이트 구동부(400)에 제공되어 게이트 구동부(400)의 동작을 제어하는 신호로서 예컨대, 각 프레임에서 게이트 구동부(400)의 동작을 개시하는 스캔 개시 신호, 게이트 온 전압의 출력 주기 등을 제어하는 적어도 하나의 게이트 클럭 신호, 게이트 온 전압의 지속 시간을 조절하는 출력 인에이블 신호 등을 포함할 수 있다.

영상 데이터 신호 처리부(1120)는 원시 영상 데이터 신호(RGB)를 영상 데이터 신호(IDAT)로 변환하여 출력한다. 이러한 영상 데이터 신호(IDAT)는 표시 패널에서 표시되는 영상의 화질을 향상시키기 위해서 원시 영상 데이터 신호(RGB)를 감마 변환된 신호일 수 있다. 즉, 원시 영상 데이터 신호(RGB)는 제1 계조를 가지며, 영상 데이터 신호(IDAT)는 제2 계조를 가질 수 있다.

구체적으로, 영상 데이터 신호 처리부(1120)는 도 4에 도시된 바와 같이 제1 계조를 가지는(구체적으로, 제1 감마 곡선(A)에 대응하는) 원시 영상 데이터 신호(RGB)를 제2 계조를 가지는(구체적으로, 제2 감마 곡선(B)에 대응하는) 영상 데이터 신호(IDAT)로 변환하여 제공할 수 있다, 여기서, 영상 데이터 신호 처리부(1120)는 제1 계조에 대응하는 제2 계조가 저장된 룩업 테이블(미도시)을 이용하여 원시 영상 데이터 신호(RGB)를 영상 데이터 신호(IDAT)로 변환할 수 있다.

원시 휘도 신호 생성부(1130)는 원시 영상 데이터 신호(RGB)를 제공받아 원시 휘도 신호(R_LB)를 제공한다. 구체적으로, 원시 휘도 신호 생성부(1130)는 원시 영상 데이터 신호(RGB)를 제공받아 이들을 평균하여 대표 영상 데이터 신호를 결정하고, 이를 이용하여 발광부(850)에서 제공되는 백라이트의 원시 휘도에 대응하는 원시 휘도 신호(R_LB)를 출력할 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 광 데이터 신호 제어부를 설명하는 예시적인 블록도이다.

도 5를 참조하면, 광 데이터 신호 제어부(1000_2)는 원시 휘도 신호(R_LB) 및 광 감지부(600)의 감지 결과를 이용하여 광 데이터 신호(LDAT)를 출력하며, 외부 휘도 검출부(1300) 및 휘도 제어부(1400)를 포함한다.

외부 휘도 검출부(1300)는 광 감지부(600)의 감지 결과를 이용하여 외부 휘도 신호(O_LB)를 제공한다. 구체적으로, 위부 휘도 검출부(1300)는 다수의 광 감지부(600)로부터 외부광에 대응하는 광전류 변화를 센싱하고, 이를 이용하여 외부광의 휘도(brightness)에 대응하는 외부 휘도 신호(O_LB)를 제공할 수 있다.

휘도 제어부(1400)는 광 감지부(600)의 감지 결과에 따라 표시 패널(300)에서 표시되는 영상의 휘도를 조절한다. 구체적으로, 휘도 제어부(1400)는 외부 휘도 검출부(1300)에서 제공된 외부 휘도 신호(O_LB)와 영상 데이터 신호 제어부(1000_1)에서 제공된 원시 휘도 신호(R_LB)를 이용하여, 표시 장치 외부광의 휘도에 따라 백라이트의 휘도가 달라지도록 광 데이터 신호(LDAT)를 백라이트 구동부(800)에 제공할 수 있다. 이에 대해서는 도 6을 참고하여 구체적으로 후술한다.

게이트 구동부(400)는 게이트 제어 신호(CONT2), 게이트 오프 전압(Voff) 등을 제공받아, 다수의 게이트 라인(G1~Gn)에 게이트 온 전압을 순차적으로 제공한다. 구체적으로, 게이트 구동부(400)는 각 프레임마다 스캔 개시 신호에 응답하여 인에이블되며, 게이트 클럭 신호에 응답하여 다수의 게이트 라인(G1~Gn)에 게이트 온 전압을 순차적으로 제공할 수 있다.

데이터 구동부(500)는 계조 전압 제공부(미도시)에서 제공된 다수의 계조 전압, 신호 제어부(1000)로부터 제공된 영상 데이터 신호(IDAT) 및 데이터 제어 신호(CONT1)를 이용하여, 영상 데이터 신호(IDAT)에 대응하는 데이터 전압을 다수의 데이터 라인(D1~Dm)에 제공할 수 있다.

백라이트 구동부(800)는 광 데이터 신호(LDAT)에 따라 발광부(850)에서 제공하는 백라이트의 휘도를 조절한다. 발광부(850)에서 제공되는 백라이트(back light)의 휘도는 광 데이터 신호(LDAT)의 펄스폭 또는 듀티비에 따라 달라질 수 있으며, 이에 대해서는 도 8을 참고하여 구체적으로 후술한다.

발광부(850)는 적어도 하나 이상의 광원을 포함하여 표시 패널(300)에 광을 제공한다. 구체적으로, 발광부(850)는 표시 패널(300)의 하측에 배치되어 표시 패널(300)의 하측으로부터 백라이트를 제공할 수 있다. 이러한 발광부(850)는 예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이 점광원의 하나인 발광 다이오드(LED)를 포함할 수 있다. 하지만, 이에 한정하는 것은 아니며 본 발명의 다른 실시에에서 발광부(850)의 광원은 선광원이나 면광원일 수도 있다.

도 6은 도 5의 휘도 제어부를 설명하기 위한 예시적인 블록도이다.

도 6을 참고하면, 휘도 제어부(1400)는 휘도 보상부(1420) 및 광 데이터 신호 생성부(1430)를 포함한다.

휘도 보상부(1420)는 원시 휘도 신호(R_LB)와 외부 휘도 신호(O_LB)를 이용하여, 휘도 신호(R_LB')를 제공한다. 구체적으로, 휘도 보상부(1420)는 백라이트의 원시 휘도에 대응하는 원시 휘도 신호(R_LB)를 외부광의 휘도에 대응하는 외부 휘 도 신호(O_LB)에 따라 보상하여 휘도 신호(R_LB')를 제공할 수 있다.

이에 의해, 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치는 외부광의 휘도에 따라 표시 패널에서 표시되는 영상의 휘도(구체적으로, 백라이트의 휘도)를 조절할 수 있다. 예를 들어, 외부광이 어두우면 백라이트의 휘도를 낮추는 반면 외부광이 밝을 경우 백라이트의 휘도를 높일 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치는 표시되는 영상의 화질을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 표시 장치에서 소비되는 소비 전력을 줄일 수 있다.

광 데이터 신호 생성부(1430)는 휘도 신호(R_LB')에 대응하는 광 데이터 신호(LDAT)를 제공한다. 구체적으로, 광 데이터 신호 생성부(1430)는 외부광의 휘도에 따라 보상된 휘도 신호(R_LB')를 제공받아, 이에 대응하는 광 데이터 신호(LDAT)를 백라이트 구동부(800)에 제공할 수 있다. 여기서, 광 데이터 신호 생성부(1430)에서 제공되는 광 데이터 신호(LDAT)의 펄스 폭은 휘도 신호(R_LB')에 따라 조절될 수 있다.

도 7은 도 1의 백라이트 구동부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 7을 참조하면, 백라이트 구동부(800)는 광 데이터 신호(LDAT)에 응답하여 인에이블되는 스위칭 소자(BLQ)를 포함하며, 광 데이터 신호(LDAT)에 따라 발광부(850)의 휘도를 제어할 수 있다. 여기서, 스위칭 소자(BLQ)는 예컨대, 접지 전압과 전원 전압(VADD) 사이에 개재되며, 게이트로 광 데이터 신호(LDAT)를 제공받는 트랜지스터일 수 있다.

백라이트 구동부(800)의 동작에 대하여 구체적으로 설명하면, 광데이터 신 호(LDAT)가 하이 레벨이 되면 백라이트 구동부(800)의 스위칭 소자(BLQ)가 턴-온(turn-on)되고 전원 전압(VADDD)이 발광부(850)에 제공되므로, 전류가 발광부(850) 및 인덕터(L)를 통해 흐르게 된다. 이때 인덕터(L)에는 전류에 의한 에너지가 저장된다. 광데이터 신호(LDAT)가 로우 레벨이 되면 스위칭 소자(BLQ)가 턴-오프(turn-off)되고, 발광부(850), 인덕터(L) 및 다이오드(D)가 폐회로를 이루어 전류가 흐르게 된다. 이때, 인덕터(L)에 저장된 에너지가 방전되면서 전류가 감소된다. 광데이터 신호(LDAT)의 듀티비에 따라 스위칭 소자(BLQ)가 턴온되는 시간이 조절되므로, 광데이터 신호(LDAT)의 듀티비에 따라서 발광 블록(LB)의 휘도가 제어될 수 있다.

그런데, 광 데이터 신호(LDAT)의 펄스 폭은 앞에서 설명한 바와 같이 외부광의 휘도에 대응하여 조절될 수 있으므로, 발광부(850)의 휘도 역시 외부광의 휘도에 대응하여 제어될 수 있다. 구체적으로, 외부광이 밝으면 광 데이터 신호(LDAT)의 펄스 폭이 넓어져서 발광부(850)에서 제공되는 백라이트의 휘도가 높아지는 반면, 외부광이 어두우면 광 데이터 신호(LDAT)의 펄스 폭이 좁아져서 발광부(850)에서 제공되는 백라이트의 휘도가 낮아질 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예들에 따른 광 감지부에 대하여 구체적으로 설명한다.

도 8는 도 1의 광감지부를 설명하는 예시적인 블록도이다. 도 9 및 도 10은 도 8의 광 감지부의 예시적인 회로도들이다. 도면에서는 설명의 편의상 광 감지부가 4개의 포토 다이오드를 포함하는 것으로 도시하였으나, 이에 한정하는 것은 아니다.

도 8 내지 도 10을 참고하면, 광 감지부(600)는 외부광을 감지하여 광전류를 제공하며, 온도 독립적 서브 감지부(601)와 온도 의존적 서브 감지부(602_1~602_3)를 포함한다.

온도 독립적 서브 감지부(601)는 외부 온도에 상관없이 인에이블되어 외부광에 응답하여 광전류를 제공한다. 이러한 온도 독립적 서브 감지부(601)는 제1 및 제2 노드(N1, N2)에 연결되어 외부광에 응답하여 제1 노드(N1)에서 제2 노드(N2) 방향으로 광전류를 제공하는 포토 다이오드(PD0)를 포함한다. 여기서, 제1 노드(N1)의 전압 레벨은 제2 노드(N2)의 전압 레벨보다 높을 수 있다.

온도 의존적 서브 감지부(602_1~602_3)는 외부 온도에 따라 선택적으로 인에이블되어 외부광에 응답하여 광전류를 제공하며, 포토 다이오드(PD1~PD3), 디스에이블 스위치(SW1~SW3) 및 디스에이블 신호 생성부(610_1~610_3)를 포함한다.

포토 다이오드(PD1~PD3)는 제1 노드(N1)와 디스에이블 스위치(SW1~SW3) 사이에 연결되어 외부 광에 응답하여 광전류를 제공할 수 있다. 여기서, 온도 의존적 서브 감지부(602_1~602_3)에 포함된 포토 다이오드(PD1~PD3)는 예컨대, 온도 독립적 서브 감지부(601)에 포함된 포토 다이오드(PD0)보다 저항이 클 수 있다. 즉, 동일한 온도에서 동일한 밝기의 외부광이 제공되더라도, 온도 의존적 서브 감지부(602_1~602_3)의 포토 다이오드(PD1~PD3)에서 제공되는 광전류의 양은 온도 독립적 서브 감지부(601)의 포토 다이오드(PD0)에서 제공되는 광전류의 양보다 작을 수 있다. 하지만, 이에 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 다른 실시예에서 온도 의존적 서브 감지부(602_1~602_3)의 포토 다이오드(PD1~PD3)와 온도 독립적 서브 감지 부(601)의 포토 다이오드(PD0)의 저항이 같을 수도 있다.

디스에이블 스위치(SW1~SW3)는 포토 다이오드(PD1~PD3)에 연결되며, 디스에이블 신호(DIS1~DIS3)에 응답하여 포토 다이오드(PD1~PD3)를 관통하는 전류 패스를 조절한다. 이에 의해, 온도 의존적 서브 감지부(602_1~602_3)는 디스에이블 신호(DIS1~DIS3)에 의해 제2 포토 다이오드(PD1~PD3)를 관통하는 전류 패스가 차단되어 외부광에 응답하여 광전류를 제공하지 못할 수 있다. 즉, 포토 다이오드(PD1~PD3)가 디스에이블될 수 있다.

이러한 디스에이블 스위치(SW1~SW3)는 포토 다이오드(PD1~PD3)와 제2 노드(N2) 사이에 연결되며, 디스에이블 신호(DIS1~DIS3)를 게이트로 인가받는 트랜지스터일 수 있다. 하지만, 이에 한정하는 것은 아니며 본 발명의 다른 실시예에서, 디스에이블 스위치(SW1~SW3)는 제1 노드(N1)와 포토 다이오드(PD1~PD3) 사이에 연결될 수도 있다.

디스에이블 신호 생성부(610_1~610_3)는 외부 온도를 이용하여 생성된 디스에이블 신호(DIS1~DIS3)를 디스에이블 스위치(SW1~SW3)에 제공한다. 여기서, 디스에이블 신호(DIS1~DIS3)의 레벨은 외부 온도를 이용하여 결정될 수 있다. 구체적으로, 디스에이블 신호(DIS1~DIS3)는 제1 온도에서 제1 레벨을 가지며, 제1 온도보다 높은 제2 온도에서는 제1 레벨보다 높은 제2 레벨을 가져서, 제1 온도에서 디스에이블 스위치(SW1~SW3)를 온시키고, 제2 온도에서 디스에이블 스위치(SW1~SW3)를 오프시킬 수 있다.

이러한 디스에이블 신호 생성부(610_1~610_3)는 디스에이블 신호(DIS1~DIS3) 를 출력하는 출력 노드(OUT1~OUT3), 출력 노드(OUT1~OUT3)와 제2 노드(N2)에 연결된 다이오드(D1~D3) 및 출력 노드(OUT1~OUT3)와 제1 노드(N1) 사이에 연결된 로드부(load)(650_1~650_3)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 디스에이블 신호 생성부(610_1~610_3)는 다이오드(D1~D3)의 저항이 외부 온도에 의해 변함에 따라 레벨이 결정되는 디스에이블 신호(DIS1~DIS3)를 출력 노드(OUT1~ OUT3)를 통하여 제공할 수 있다.

여기서, 다이오드(D1~D3)의 저항은 온도 의존적 서브 감지부(602_1~602_3)에 따라 변할 수 있다. 예를 들어, 제1 온도 의존적 서브 감지부(602_1)에 포함된 다이오드(D1)의 저항은 제2 온도 의존적 서브 감지부(602_3)에 포함된 다이오드(D3)의 저항보다 작을 수 있다. 즉, 동일한 온도에서 제1 온도 의존적 서브 감지부(602_1)의 디스에이블 신호(DIS1)의 레벨이 제2 온도 의존적 서브 감지부(602_3)의 디스에이블 신호(DIS3)의 레벨보다 더 작을 수 있다. 이에 의해, 제1 온도에서 제1 온도 의존적 서브 감지부(602_1)는 디스에이블되는 반면 제2 온도 의존적 서브 감지부(602_1~602_3)는 인에이블되고, 제1 온도보다 높은 제2 온도에서는 제1 및 제2 온도 의존적 서브 감지부(602_1, 602_3) 모두 디스에이블될 수 있다. 따라서, 외부 온도에 의한 광 감지부(600)의 광전류량 변화가 보다 효과적으로 감소할 수 있다. 이에 대해서는 도 11a 및 도 11c를 참고하여 구체적으로 후술한다.

한편, 광 감지부(600)의 다이오드(D1~D3)와 포토 다이오드(PD1~PD3)는 예컨대, 폴리실리콘 기판 상에 형성된 PIN 다이오드일 수 있다. 구체적으로, 다이오드(D1~D3)와 포토 다이오드(PD1~PD3)가 PIN 다이오드로 형성되어, 포토 다이오 드(PD1~PD3)에만 선택적으로 외부광이 제공될 수 있다.

광 감지부(600)의 구성에 대하여 좀 더 자세히 살펴보면, 디스에이블 신호 생성부(610_1~610_3)의 로드부(650_1~650_3)는 예컨대, 도 9 및 도 10과 같이 구현될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 광 감지부(600)의 디스에이블 신호 생성부(611_1~611_3)는 도 9에 도시된 바와 같이 디스에이블 신호(DIS1~DIS3)를 출력하는 출력 노드(OUT1~OUT3), 출력 노드(OUT1~OUT3)와 제2 노드(N2)에 연결된 다이오드(D1~D3) 및 출력 노드(OUT1~OUT3)와 제1 노드(N1) 사이에 연결된 트랜지스터(651_1~651_3)를 포함할 수 있다. 여기서, 트랜지스터(651_1~651_3)의 게이트는 제2 노드(N2)와 연결되어 다이오드(D1~D3)에 대한 로드부(650_1~650_3)로서 작용할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 감지부(600)의 디스에이블 신호 생성부(612_1~612_3)는 도 9에 도시된 바와 같이 출력 노드(OUT1~OUT3)와 제1 노드(N1) 사이에 연결된 트랜지스터(652_1~652_3)의 게이트가 출력 노드(OUT1~OUT3)에 연결되어 도 8의 로드부(650_1~650_3)를 형성하는 것을 제외하고는 도 9의 광 감지부(600)와 실질적으로 동일할 수 있다.

하지만, 이에 한정하는 것은 아니며 본 발명의 다른 실시예에서 로드부(650_1~650_3)는 예컨대, 저항으로 구현될 수도 있다.

이하 도 11a 내지 도 11c를 참고하여, 본 발명의 실시예들에 따른 광 감지부의 동작을 설명한다.

도 11a 내지 도 11c는 본 발명의 실시예들에 따른 광 감지부의 동작을 설명하는 도면들이다.

도 11a 내지 도 11c를 참고하면, 본 발명의 실시예들에 따른 광 감지부(600)는 외부 온도에 따라 인에이블되는 온도 의존적 서브 감지부(602_1~602_3)의 개수가 달라질 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예들에 따른 광 감지부(600)에서 외부광에 대응하여 광전류를 제공하는 포토 다이오드(PD0~PD3)의 개수가 외부 온도에 따라 달라질 수 있다.

구체적으로, 상대적으로 외부 온도가 낮을 경우에는 도 11a에 도시된 바와 같이 모든 온도 의존적 서브 감지부(602_1~602_3)가 인에이블되는 반면, 외부 온도가 올라감에 따라 도 11b 및 도 11c에 도시된 바와 같이 일부 온도 의존적 서브 감지부(602_1~602_3)가 디스에이블될 수 있다. 즉, 외부광에 대응하여 광전류를 제공하는 포토 다이오드(PD0~PD3)의 개수가 외부 온도가 올라감에 따라 줄어들 수 있다.

이에 의해, 본 발명의 실시예들에 따른 광 감지부(600)는 상대적으로 외부 온도 변화에 영향을 받지 않고 광전류를 제공할 수 있다. 구체적으로, 통상적인 포토 다이오드는 동일한 밝기(brightness)의 광이 제공되더라도 외부 온도가 올라감에 따라 더 많은 광전류를 제공할 수 있다. 특히, 상대적으로 어두운 광이 제공될 경우 포토 다이오드에서 제공되는 광전류의 양은 외부 온도에 영향을 더 많이 받을 수 있다.

하지만, 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치에서 광 감지부(600)는 외부 온도에 따라 인에이블되는 포토 다이오드(PD0~PD3)의 수가 변화므로, 외부 온도에 의한 광 감지부(600)의 광전류량 변화가 감소할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들에 의한 표시 장치는 외부광의 휘도를 보다 정확히 측정할 수 있다. 뿐만 아니라, 이에 의해 표시 장치에서 표시되는 영상의 휘도를 보다 정확히 제어할 수 있으므로 표시 패널에서 표시되는 영상의 화질을 개선할 수 있으며, 전력 소모를 줄일 수 있다.

한편 도면에는 도시하지 않았으나, 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 감지부는 온도 의존적 서브 감지부만 포함할 수도 있다. 구체적으로, 광 감지부에 포함된 모든 포토 다이오드에 디스에이블 스위치가 연결되어 외부 온도에 따라 인에이블되는 포토 다이오도의 개수를 조절함으로써, 외부 온도에 따른 광전류량의 변화를 제어할 수 있다.

본 발명에 관한 보다 상세한 내용은 다음의 구체적인 시뮬레이션예들을 통하여 설명하며, 여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 설명을 생략한다.

<시뮬레이션예>

본 발명의 실시예들에 의한 광 감지부(600)를 도 9의 회로도와 같이 구현하였다. 여기서, 제1 포토 다이오드(PD0) 및 제1 다이오드(D1)는 도 10에 도시된 바와 같은 특성을 가지는 소자를 사용하였다.

도 10에서 도면 부호 a는 제1 포토 다이오드(PD0)에 7000 lx의 광이 제공될 때 외부 온도 변화에 따른 광 전류 변화를 나타내며, 도면 부호 b는 외부 온도 변 화에 따른 제1 다이오드(D1)의 관통 전류량을 나타내었다. 도면에서 x 축은 외부 온도(단위, K)를 나타내고, y1 축은 제1 다이오드(D1)의 관통 전류량을 나타내며, y2 축은 제1 포토 다이오드(PD0)의 광전류를 나타낸다.

한편, 제2 내지 제4 포토 다이오드(PD1~PD3)는 제1 포토 다이오드(PD0)보다 1/10 사이즈를 가지는 것을 사용하였다. 즉, 제2 내지 제4 포토 다이오드(PD1~PD3)는 동일한 밝기의 외부광에 대응하여 1/10의 광전류를 제공하는 것을 사용하였다. 또한, 제2 및 제3 다이오드(D2~D3)는 제1 다이오드(D1)보다 각각 2, 4배 사이즈를 가지는 것을 사용하였다. 즉, 제2 및 제3 다이오드(D2~D3)는 제1 다이오드(D1~D3)에 비해 각각 1/2, 1/4배의 저항을 가지는 것을 사용하였다. 그리고, 디스에이블 스위치(SW1~SW3) 및 로드부(650_1~650_3)를 구성하는 각 트랜지스터는 채널 영역의 폭(Width; W)과 길이(Length; L)의 비, 즉 W/L이 10/4인 것을 사용하였다. 그리고, 제1 노드(N1)에는 5V의 전압을 인가하였으며, 제2 노드(N2)에는 0V의 전압을 인가하였다.

반면, 비교예의 광 감지부를 도 9의 회로도에서 디스에이블 스위치(SW1~SW3)와 디스에이블 신호 생성부(610_1~610_3)가 생략되어, 제1 내지 제4 포토 다이오드(PD0~PD3)가 제1 노드(N1) 및 제2 노드(N2)에 연결되게 구현하였다.

그리고, 실험예 및 비교예의 광 감지부에 7000 lx의 광이 제공될 경우 온도에 따른 광전류 양을 시뮬레이션 하였으며, 그 결과를 도 13에 나타내었다.

도 13에서, 도면 부호 C는 실험예의 광 감지부에서 온도에 따른 광전류 양을 나타내며, 도면 부호 D는 비교예의 광 감지부에서 온도에 따른 광전류 양을 나타낸 다. 도 13을 참고하면, 동일한 외부광이 제공되나 외부 온도가 변하는 경우, 외부 온도에 따라 인에이블되는 포토 다이오드의 개수가 달라지는 광 감지부에서의 광전류 변화량이 상대적으로 작은 것을 알 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치를 설명하기 위한 블록도이다.

도 2는 도 1의 한 화소의 등가 회로도이다.

도 3은 도 1의 영상 데이터 신호 제어부를 설명하기 위한 예시적인 블록도이다.

도 4는 도 3의 영상 데이터 신호 처리부의 감마 변환을 설명하는 도면이다.

도 8는 도 1의 광감지부를 설명하는 예시적인 블록도이다.

도 9 및 도 10은 도 8의 광 감지부의 예시적인 회로도들이다.

도 12 및 도 13은 시뮬레이션예에서 사용된 소자 특성 및 그 결과를 설명하는 도면들이다.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

100: 제1 표시판 150: 액정 분자들

200: 제2 표시판 300: 액정 패널

400: 게이트 구동부 500: 데이터 드라이버

600: 광 감지부 800: 백라이트 구동부

850: 발광부 1000: 신호 제어부

1000_1; 영상 데이터 신호 제어부

1000_2: 광 데이터 신호 제어부

Claims

영상을 표시하는 표시 패널;

외부광을 감지하되 외부 온도에 따라 선택적으로 인에이블되는 온도 의존적 서브 감지부를 포함하는 광 감지부; 및

상기 광 감지부의 감지 결과에 따라 상기 표시 패널에서 표시되는 상기 영상의 휘도를 조절하는 휘도 제어부를 포함하는 표시 장치.
제 1항에 있어서,

상기 광 감지부는 상기 외부광을 감지하며, 상기 외부 온도에 상관없이 인에이블되는 온도 독립적 서브 감지부를 더 포함하는 표시 장치.
제 2항에 있어서,

상기 온도 의존적 서브 감지부 및 상기 온도 독립적 서브 감지부는 각각 포토 다이오도를 포함하며,

상기 온도 의존적 서브 감지부에 포함된 상기 포토 다이오드의 저항은 상기 온도 독립적 서브 감지부에 포함된 상기 포토 다이오드의 저항보다 큰 표시 장치.
제 1항에 있어서,

상기 온도 의존적 서브 감지부는 제1 온도에서는 인에이블되며, 상기 제1 온 도보다 높은 제2 온도에서는 디스에이블되는 표시 장치.
제 1항에 있어서, 상기 온도 의존적 서브 감지부는

포토 다이오드와

상기 포토 다이오드에 연결되며, 디스에이블 신호에 응답하여 상기 포토 다이오드를 관통하는 전류 패스을 조절하여 상기 포토 다이오드를 디스에이블시키는 디스에이블 스위치와

외부 온도를 이용하여 상기 디스에이블 신호를 출력하는 디스에이블 신호 생성부를 더 포함하는 표시 장치.
제 5항에 있어서, 상기 디스에이블 신호 생성부는

상기 디스에이블 신호를 제공하는 출력 노드와,

상기 출력 노드에 연결된 다이오드와

상기 출력 노드 및 상기 다이오드에 연결된 로드부를 포함하는 표시 장치.
제 6항에 있어서,

상기 포토 다이오드와 상기 다이오드는 PIN 다이오드인 표시 장치.
제 6항에 있어서,

상기 로드부는 트랜지스터를 포함하는 표시 장치.
제 5항에 있어서,

상기 디스에이블 신호의 레벨은 외부 온도를 이용하여 결정되며,

상기 디스에이블 신호는 제1 온도에서 제1 레벨을 가지며, 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도에서 상기 제1 레벨보다 낮은 제2 레벨을 가지는 표시 장치.
제 1항에 있어서,

상기 온도 의존적 서브 감지부는 제1 및 제2 온도 의존적 서브 감지부를 포함하며,

제1 온도에서 상기 제1 온도 의존적 서브 감지부는 인에이블되는 반면 상기 제2 온도 의존적 서브 감지부는 디스에이블되며,

상기 제1 온도보다 높은 제2 온도에서 상기 제1 및 제2 온도 의존적 서브 감지부는 디스에이블되는 표시 장치.
제 1항에 있어서,

상기 광감지부는 상기 표시 패널에 실장되는 표시 장치.