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KR100957947B1 - 광센서 및 그를 이용한 평판표시장치 - Google Patents

광센서 및 그를 이용한 평판표시장치 Download PDF

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KR100957947B1
KR100957947B1 KR1020080002611A KR20080002611A KR100957947B1 KR 100957947 B1 KR100957947 B1 KR 100957947B1 KR 1020080002611 A KR1020080002611 A KR 1020080002611A KR 20080002611 A KR20080002611 A KR 20080002611A KR 100957947 B1 KR100957947 B1 KR 100957947B1
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Abstract

본 발명의 목적은, 광센서의 출력을 향상시키도록 하여 광센서가 패널에 내장될 수 있도록 하는 광센서 및 그를 이용한 평판표시장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 포토다이오드; 제 1 전극은 제 1 전원에 연결되며 제 2 전극은 제 1 노드에 연결되며 게이트는 제 2 노드에 연결되는 제 1 트랜지스터; 제 1 전극은 상기 포토다이오드의 애노드전극에 연결되고 제 2 전극은 상기 제 2 노드에 연결되며 게이트는 제 1 제어선에 연결되는 제 2 트랜지스터; 제 1 전극은 상기 제 2 노드에 연결되고 제 2 전극은 상기 제 1 노드에 연결되며 게이트는 리셋신호선에 연결되는 제 3 트랜지스터; 제 1 전극은 상기 제 1 노드에 연결되고 제 2 전극은 제 1 출력단에 연결되며 게이트는 상기 리셋신호선에 연결되는 제 4 트랜지스터; 제 1 전극은 상기 제 1 노드에 연결되고 제 2 전극은 제 2 출력단에 연결되며 게이트는 제 2 제어선에 연결되는 제 5 트랜지스터; 및 제 1 전극은 상기 제 1 전원과 상기 포토다이오드의 캐소드전극에 연결되고 제 2 전극은 상기 제 2 노드에 연결되는 제 1 캐패시터를 포함하는 광센서 및 그를 이용한 평판 표시장치를 제공하는 것이다.

Description

광센서 및 그를 이용한 평판표시장치{PHOTO SENSOR AND PLAT PANEL DISPLAY USING THE SAME}
본 발명은 광센서 및 그를 이용한 평판표시장치에 관한 것으로, 더욱 상세히 설명하면, 주변광에 대응하여 휘도가 조절되도록 하는 광센서 및 그를 이용한 평판표시장치에 관한 것이다.
최근, 음극선관(Cathode Ray Tube)의 단점인 무게와 부피를 줄일 수 있는 각종 평판 표시장치들이 개발되고 있다. 평판 표시장치로는 액정 표시장치(Liquid Crystal Display), 전계방출 표시장치(Field Emission Display), 플라즈마 표시패널(Plasma Display Panel) 및 유기전계발광표시장치(Organic Light Emitting Display) 등이 있다.
평판표시장치 중 유기전계발광표시장치는 전자와 정공의 재결합에 의하여 빛을 발생하는 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode : OLED)들을 이용하여 화상을 표시한다.
이와 같은 상기 유기전계발광표시장치는 색 재현성의 뛰어남과 얇은 두께 등 의 여러 가지 이점으로 응용분야에서 휴대폰용 이외에도 PDA, MP3, DSC 등으로 시장이 크게 확대되고 있다.
상기와 같은 평판표시장치에서 표시되는 화상은 주변광의 휘도에 따라 시인성이 다르게 된다. 즉, 동일한 휘도로 화상이 표현될 때 주변광의 휘도가 높으면 표현되는 화상이 더 어둡게 느껴지고 주변광의 휘도가 낮으면 표현되는 화상이 더 밝게 느껴진다.
즉, 시인성을 좋게 하기 위해 주변광의 휘도를 감지하여 주변광의 휘도가 높으면 표현되는 화상의 휘도를 높이고 주변광의 휘도가 낮으면 표현되는 화상의 휘도를 낮게 한다. 또한, 화상의 휘도가 주변광의 휘도에 따라 조절되게 되면, 불필요하게 화상의 휘도를 높게 할 필요가 없어 소비전력을 줄일 수 있다.
따라서, 주변광을 감지하는 광센서를 평판 표시장치에 부착하여 주변광에 대응하여 표현되는 화상의 휘도를 조절할 수 있도록 하는 방안이 고안되고 있다.
하지만, 광센서를 별도의 칩의 형태로 구현하여 외부에 위치하도록 하면, 광센서에 별도의 전원이 전달되며 광센서의 소비전력이 큰 단점이 있고, 광센서를 내장하면 광센서의 출력이 작아 사용이 어려운 단점이 있다.
본 발명의 목적은, 광센서를 패널에 내장하되, 광센서의 출력을 향상시켜 광센서가 안정적으로 동작할 수 있도록 하는 광센서 및 그를 이용한 평판표시장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제 1 측면은, 포토다이오드; 제 1 전극은 제 1 전원에 연결되며 제 2 전극은 제 1 노드에 연결되며 게이트는 제 2 노드에 연결되는 제 1 트랜지스터; 제 1 전극은 상기 포토다이오드의 애노드전극에 연결되고 제 2 전극은 상기 제 2 노드에 연결되며 게이트는 제 1 제어선에 연결되는 제 2 트랜지스터; 제 1 전극은 상기 제 2 노드에 연결되고 제 2 전극은 상기 제 1 노드에 연결되며 게이트는 리셋신호선에 연결되는 제 3 트랜지스터; 제 1 전극은 상기 제 1 노드에 연결되고 제 2 전극은 제 1 출력단에 연결되며 게이트는 상기 리셋신호선에 연결되는 제 4 트랜지스터; 제 1 전극은 상기 제 1 노드에 연결되고 제 2 전극은 제 2 출력단에 연결되며 게이트는 제 2 제어선에 연결되는 제 5 트랜지스터; 및 제 1 전극은 상기 제 1 전원과 상기 포토다이오드의 캐소드전극에 연결되고 제 2 전극은 상기 제 2 노드에 연결되는 제 1 캐패시터를 포함하는 광센서를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제 2 측면은, 데이터신호와 주사신호에 대응하여 화상을 표현하는 화소부; 영상신호를 전달받아 상기 데이터신호를 생성하여 상기 화소부에 전달하는 데이터구동부; 상기 주사신호를 생성하여 상기 화소부에 전달하는 주사구동부; 및 주변광의 휘도를 감지하여 상기 화상의 휘도가 주변광의 휘도에 대응하여 조절되도록 하는 광센서부를 포함하되, 상기 광센서부는, 포토다이오드; 제 1 전극은 제 1 전원에 연결되며 제 2 전극은 제 1 노드에 연결되며 게이트는 제 2 노드에 연결되는 제 1 트랜지스터; 제 1 전극은 상기 포토다이오드의 애노드전극에 연결되고 제 2 전극은 상기 제 2 노드에 연결되며 게이트는 제 1 제어선에 연결되는 제 2 트랜지스터; 제 1 전극은 상기 제 2 노드에 연결되고 제 2 전극은 상기 제 1 노드에 연결되며 게이트는 리셋신호선에 연결되는 제 3 트랜지스터; 제 1 전극은 상기 제 1 노드에 연결되고 제 2 전극은 제 1 출력단에 연결되며 게이트는 상기 리셋신호선에 연결되는 제 4 트랜지스터; 제 1 전극은 상기 제 1 노드에 연결되고 제 2 전극은 제 2 출력단에 연결되며 게이트는 제 2 제어선에 연결되는 제 5 트랜지스터; 및 제 1 전극은 상기 제 1 전원과 상기 포토다이오드의 캐소드 전극에 연결되고 제 2 전극은 상기 제 2 노드에 연결되는 제 1 캐패시터를 포함하는 평판 표시장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 광센서 및 그를 이용한 평판표시장치에 의하면, 광센서에서 출력되는 전류를 증폭하여 전류량을 높여 광센서의 다이나믹 레인지를 높일 수 있게 된다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 평판 표시장치의 일례인 유기전계발광표시장치의 구조를 나타내는 구조도이다. 도 1을 참조하여 설명하면, 유기전계발광표시장치는 화소부(100), 광센서부(200), 데이터구동부(300) 및 주사구동부(400)를 포함한다.
화소부(100)에는 복수의 화소(101)가 배열되고 각 화소(101)는 전류의 흐름에 대응하여 빛을 발광하는 유기발광다이오드(미도시)를 포함한다. 그리고, 화소부(100)는 행방향으로 형성되며 주사신호를 전달하는 n 개의 주사선(S1,S2,...Sn-1,Sn)과 열방향으로 형성되며 데이터신호를 전달하는 m 개의 데이터선(D1, D2,....Dm-1, Dm)이 배열된다.
또한, 화소부(100)는 제 1 전원(ELVDD)과 제 2 전원(ELVSS)를 외부에서 전달받아 구동한다. 따라서, 화소부(100)는 주사신호, 데이터신호, 제 1 전원(ELVDD) 및 제 2 전원(ELVSS)에 의해 유기발광다이오드가 발광하여 영상을 표시한다.
광센서부(200)는 주변광을 감지하여 주변광의 휘도의 세기에 대응하여 화소부(100)에서 표현되는 화상의 휘도가 조절될 수 있도록 하는 광감지신호(ls)를 생성한다. 광감지신호(ls)는 데이터구동부(300)에 전달되어 데이터구동부(300)에서 광감지신호(ls)에 대응된 데이터신호를 생성하도록 한다.
데이터구동부(300)는 데이터신호를 생성하는 수단으로, 적색, 청색, 녹색의 성분을 갖는 영상신호(R,G,B data)와 광감지신호(ls)를 전달받아 데이터신호를 생 성한다. 그리고, 데이터구동부(300)는 화소부(100)의 데이터선(D1, D2,....Dm-1, Dm)과 연결되어 생성된 데이터 신호를 화소부(100)에 인가한다.
주사구동부(400)는 주사신호를 생성하는 수단으로, 주사선(S1,S2,...Sn-1,Sn)에 연결되어 주사신호를 화소부(100)의 특정한 행에 전달한다. 주사신호가 전달된 화소(101)에는 데이터구동부(300)에서 출력된 데이터신호가 전달되어 구동전류가 생성되어 유기발광다이오드로 흐르게 된다.
도 2는 도 1에 도시된 유기전계발광표시장치에서 채용된 광센서부의 일례를 나타내는 구조도이다. 도 2를 참조하면, 광센서부(200)는 광감지부(211), A/D 변환기(212), 카운터(213), 변환 처리부(214), 레지스터 생성부(215), 제 1 선택부(216), 제 2 선택부(217)를 포함하며, 광센서부(200)는 감마 보정 회로(600)에 연결되어 있다.
광감지부(211)는 주변광의 밝기를 측정하고, 주변광의 밝기를 복수의 단계로 구분하여 각 단계의 밝기에 대응하는 아날로그 감지 신호를 출력한다. 여기서, 아날로그 감지신호는 전류의 양에 따라 각 단계의 밝기에 대응된다.
A/D 변환기(212)는 광감지부(211)에서 출력된 아날로그 감지 신호를 설정된 기준 전류와 비교하고, 이에 대응하는 디지털 감지 신호를 출력한다. 예를 들어, 주변의 밝기가 가장 밝은 단계에서는 '11'의 디지털감지 신호를 출력하고, 주변의 밝기가 다소 밝은 단계에서는 '10'의 디지털감지 신호를 출력한다. 또한, 주변의 밝기가 다소 어두운 단계에서는 '01'의 디지털감지 신호를 출력하며, 주변의 밝기 가 가장 어두운 단계에서는 '00'의 디지털감지 신호를 출력한다.
카운터(213)는 외부로부터 공급되는 수직 동기 신호(Vsync)에 의해 일정 시간 동안 소정의 수를 카운팅하여 이에 대응되는 카운팅 신호(Cs)를 출력한다. 예를 들어, 2bit의 2진수 값을 참조한 카운터(213)의 경우, 카운터(213)는 수직 동기 신호(Vsync)가 입력될 때 '00'으로 초기화되고, 이후 클록 (CLK) 신호를 차례로 쉬프트 시키면서 '11'까지의 수를 카운팅한다. 그리고 다시 카운터(213)에 수직 동기 신호(Vsync)가 입력되면 초기화 상태로 재설정된다. 이와 같은 동작으로 카운터(213)는 한 프레임 기간 동안 '00'부터 '11'까지의 수를 차례로 카운팅 하게 된다. 그리고 카운팅 된 수에 대응되는 카운팅 신호(Cs)를 변환 처리부(214)로 출력한다.
변환 처리부(214)는 카운터(213)로부터 출력된 카운팅 신호(Cs)와 A/D 변환기(212)로 부터 출력된 감지 신호를 이용하여 각 레지스터의 설정값을 선택할 제어 신호를 출력한다. 즉, 변환처리부(214)는 카운터(213)가 소정의 신호를 출력할때 선택된 디지털감지 신호에 대응하는 제어 신호를 출력하고 카운터에 의해 한 프레임의 구간동안 출력된 제어신호를 유지한다. 그리고, 다음 프레임이 되면 출력된 제어신호를 리셋하고 다시 A/D 변환기(212)에서 출력된 감지 신호에 대응하는 제어신호를 출력하여 한 프레임 구간동안 유지한다. 예를 들어, 변환 처리부(214)는 주변광이 가장 밝은 상태라면 '11'의 감지 신호에 대응하는 제어신호를 출력하고 카운터(213)가 카운팅 하는 한 프레임 구간 동안에 제어신호를 유지한다. 주변광이 가장 어두운 상태라면 '00'의 감지 신호에 대응하는 제어신호를 출력하고 카운 터(213)가 카운팅 하는 한 프레임 구간 동안에 제어신호를 유지한다. 또한, 주변광이 다소 밝은 상태 또는 주변광이 다소 어두운 상태일 때에도 상술한 동작과 마찬가지로 각각 '10', '01'의 감지 신호에 대응하는 제어신호를 출력하고 한 프레임 구간 동안 유지한다.
레지스터 생성부(215)는 주변광의 밝기를 복수의 단계로 나누고 각 단계에 대응하는 복수의 레지스터 설정값을 저장한다.
제 1 선택부(216)는 레지스터 생성부(215)에 저장된 복수의 레지스터 설정값 중 변환 처리부(214)에 의해 설정된 제어신호에 대응하는 레지스터 설정값을 선택하여 레지스터 설정값에 대응하는 광감지신호(ls)를 출력한다.
제 2 선택부(217)는 외부로부터 온, 오프를 조절하는 1 비트의 설정값을 입력받고, '1'이 선택되면 제 1 선택부(216)로부터 전달받은 광감지신호(ls)를 출력하고 '0'이 선택되면 광센서(200)를 오프 상태로 인식한다.
감마 보정 회로(600)는 레지스터 설정값에 대응하여 생성되는 광감지신호(ls)에 대응하는 복수의 감마 보정신호를 생성한다. 이때, 광감지신호(ls)는 광감지부(211)에서 출력되는 감지 신호에 대응하게 되어 감마 보정신호는 주변광의 밝기에 따라 다른 값을 갖게 된다. 상기와 같은 동작은 R,G,B 별로 각각 발생한다. 여기서 감마보정회로(600)은 광센서부(200)에 포함되어 있는 것으로 도시되어 있지만 감마보정회로(600)는 광센서부(200)과 별도의 구성부분으로 형성될 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 광감지부의 제 1 실시예를 나타내는 회로도이다. 도 3을 참조하여 설명하면, 광감지부(211)는 포토다이오드(PD1), 제 1 트랜지스터(M11), 제 2 트랜지스터(M21), 제 3 트랜지스터(M31), 제 4 트랜지스터(M41), 제 5 트랜지스터(M51) 및 캐패시터(Cst1)를 포함한다.
포토다이오드(PD1)는 캐소드 전극이 제 1 전원(VDD)에 연결되고 애노드 전극은 제 2 트랜지스터(M21)의 소스에 연결된다. 포토다이오드(PD1)는 빛이 입사되면 캐소드 방향에서 애노드 전극 방향으로 전류가 흐르게 되며, 흐르는 전류의 양은 입사되는 빛의 휘도에 따라 조절된다. 따라서, 포토다이오드(PD1)의 캐소드 전극에서 애노드 전극 방향으로 흐르는 전류를 이용하여 주변광의 세기를 감지할 수 있게 된다.
제 1 트랜지스터(M11)는 소스가 제 1 전원(VDD)에 연결되고 드레인이 제 1 노드(N11)에 연결되며 게이트는 제 2 노드(N21)에 연결된다.
제 2 트랜지스터(M21)는 소스는 포토다이오드(PD1)의 애노드 전극에 연결되고 드레인은 제 2 노드(N21)에 연결되며 게이트는 제 1 제어선(HOLD)에 연결된다.
제 3 트랜지스터(M31)는 소스는 제 2 노드(N21)에 연결되고 드레인은 제 4 트랜지스터(M41)의 소스에 연결되며, 게이트는 리셋신호선(RESET)에 연결된다. 제 3 트랜지스터(M31)는 누설전류를 줄이기 위해 듀얼게이트 구조를 갖는 것도 가능하다.
제 4 트랜지스터(M41)는 소스는 제 3 트랜지스터(M31)의 드레인에 연결되고 드레인은 제 1 출력단자(Iref)로 연결되며 게이트는 리셋신호선(RESET)에 연결된 다. 제 4 트랜지스터(M41)는 누설전류를 줄이기 위해 듀얼게이트 구조를 갖는 것도 가능하다.
제 5 트랜지스터(M51)는 소스는 제 1 트랜지스터(M11)의 드레인에 연결되고 드레인은 제 2 출력단자(Iout)로 연결되며 게이트는 리셋바신호선(RESETB)에 연결된다.
캐패시터(Cst1)는 제 1 전극은 제 1 전원(VDD)에 연결되고 제 2 전극은 제 2 노드(N21)에 연결된다.
도 4는 도 3에 도시된 광감지부의 동작을 나타내는 파형도이다. 도 4를 참조하여 설명하면, 광감지부는 리셋신호선(RESET)을 통해 전달되는 리셋신호(reset)가 로우상태이고 리셋바신호선(RESETB)을 통해 전달되는 리셋바신호(resetb)가 하이 상태이며 제 1 제어선(HOLD)을 통해 전달되는 제 1 제어신호(hold)가 하이 상태인 리셋구간(T11)과, 리셋신호(reset)가 하이상태이고 리셋바신호(resetb)와 제 1 제어신호(hold)가 로우상태인 적산구간(T21)과, 리셋신호(reset)와 제 1 제어신호(hold)가 하이상태이고 리셋바신호(resetb)는 로우상태인 샘플링구간(T31)으로 구분되어 동작한다.
리셋구간(T11)에서는 리셋신호(reset)가 로우상태이고 리셋바신호(resetb)와 제 1 제어신호(hold)가 하이상태이므로, 제 3 트랜지스터(M31)와 제 4 트랜지스터(M41)가 온 상태가 된다. 이때, 제 4 트랜지스터(M41)의 드레인에 연결된 제 1 출력단자(Iref)를 통해 참조전류(iref)가 흐르게 되면, 제 2 노드(N22)에는 참조전 류(iref)의 전류량에 대응하는 소정의 전압을 갖게 되며 캐패시터(Cst1)에 의해 소정의 전압이 유지된다. 또한, 제 2 트랜지스터(M21)는 오프상태이기 때문에 포토다이오드(PD1)에 빛이 입사되어도 캐소드에서 애노드 전극 방향으로 전류의 흐름은 나타나지 않는다.
적산구간(T21)에서는 제 1 제어신호(hold)와 리셋바신호(resetb)가 로우상태가 되고 리셋신호(reset)가 하이상태가 되어 제 2 트랜지스터(M21)와 제 5 트랜지스터(M51)가 온상태가 된다. 따라서, 포토다이오드(PD1)에 입사되는 빛에 의해 포토다이오드(PD1)의 캐소드 전극에서 애노드전극 방향으로 전류가 흐르게 되어 포토다이오드(PD1)의 캐소드 전극과 연결되어 있는 제 2 노드(N22)의 전압이 변하게 된다.
샘플링구간(T31)에서는 리셋신호(reset)와 제 1 제어신호(hold)가 하이상태이고, 리셋바신호(resetb)가 로우상태이므로, 제 5 트랜지스터(M51)가 온상태가 된다. 따라서, 포토다이오드(PD1)는 제 2 노드(N22)와의 연결이 끊어져 제 2 노드(N22)의 전압은 더 이상 변하지 않게 되며 캐패시터(Cst1)에 의해 전압을 유지하게 된다. 그리고, 제 5 트랜지스터(M51)에 의해 제 2 출력단(Iout)과 제 1 트랜지스터(M11)의 드레인은 연결관계를 유지하게 된다. 따라서, 제 1 트랜지스터(M11)의 소스에서 드레인 방향으로 흐르는 전류는 제 2 노드(N22)의 전압에 대응하여 제 2 출력단(Iout)을 통해 외부로 흐르도록 한다. 그리고, 제 2 출력단(Iout)을 통해 흐르는 전류를 감지신호로 사용한다.
상기와 같이 형성된 감지신호는 포토다이오드(PD1)에서 출력되는 신호가 아 니라 제 1 전원(VDD)에서 직접 흐르는 전류에 의한 것이므로, 전류가 안정적으로 흐르게 된다. 또한, 참조전류(iref)의 크기를 이용하여 감지신호의 전류량이 조절될 수 있어 감지신호의 전류량을 충분히 크게 조절할 수 있다. 따라서, 포토다이오드(PD1)의 다이나믹레인지가 더 커지게 된다.
도 5는 도 2에 도시된 광감지부의 제 2 실시예를 나타내는 회로도이다. 도 5를 참조하여 설명하면, 광감지부는 포토다이오드(PD2), 제 1 트랜지스터(M12), 제 2 트랜지스터(M22), 제 3 트랜지스터(M32), 제 4 트랜지스터(M42), 제 5 트랜지스터(M52) 및 캐패시터(Cst2)를 포함한다.
포토다이오드(PD2)는 캐소드 전극이 제 1 전원(VDD)에 연결되고 애노드 전극은 제 2 트랜지스터의 소스에 연결된다. 포토다이오드(PD2)는 빛이 입사되면 캐소드 전극 방향에서 애노드 전극 방향으로 전류가 흐르게 되며, 흐르는 전류의 양은 입사되는 빛의 휘도에 따라 조절된다. 따라서, 포토다이오드(PD2)의 캐소드에서 애노드 전극 방향으로 흐르는 전류를 이용하여 주변광의 세기를 감지할 수 있게 된다.
제 1 트랜지스터(M12)는 소스가 제 1 전원(VDD)에 연결되고 드레인이 제 1 노드(N12)에 연결되며 게이트는 제 2 노드(N22)에 연결된다.
제 2 트랜지스터(M22)는 소스는 포토다이오드(PD2)의 애노드 전극에 연결되고 드레인은 제 2 노드(N22)에 연결되며 게이트는 제 1 제어선(HOLD)에 연결된다.
제 3 트랜지스터(M32)는 소스는 제 2 노드(N22)에 연결되고 드레인은 제 4 트랜지스터(M42)의 소스에 연결되며, 게이트는 리셋신호선(RESET)에 연결된다. 제 3 트랜지스터(M32)는 누설전류를 줄이기 위해 듀얼게이트 구조를 갖는 것도 가능하다.
제 4 트랜지스터(M42)는 소스는 제 3 트랜지스터(M32)의 드레인에 연결되고 드레인은 제 1 출력단자(Iref)로 연결되며 게이트는 리셋신호선(RESET)에 연결된다. 제 4 트랜지스터(M42)는 누설전류를 줄이기 위해 듀얼게이트 구조를 갖는 것도 가능하다.
제 5 트랜지스터(M52)는 소스는 제 1 트랜지스터(M12)의 드레인에 연결되고 드레인은 제 2 출력단자로 연결되며 게이트는 제 2 제어신호(TX)에 연결된다.
캐패시터(Cst2) 제 1 전극은 제 1 전원(VDD)에 연결되고 제 2 전극은 제 2 노드(N22)에 연결된다.
도 6은 도 5에 도시된 광감지부의 동작을 나타내는 파형도이다. 도 6을 참조하여 설명하면, 광감지부는 리셋신호선(RESET)을 통해 전달되는 리셋신호(reset)가 로우상태이고 제 2 제어선(TX)을 통해 전달되는 제 2 제어신호(tx)가 하이상태이며 제 1 제어선(HOLD)을 통해 전달되는 제 1 제어신호(hold)가 하이 상태인 리셋구간(T12)과, 리셋신호(reset)가 하이상태이고 제 2 제어신호(tx)가 하이상태이며 제 1 제어신호(hold)가 로우상태인 적산구간(T22)과, 리셋신호(reset)가 하이상태이고 제 2 제어신호(tx)는 로우상태이며 제 1 제어신호(hold)가 하이상태인 샘플링구간(T32)으로 구분되어 동작한다.
리셋구간(T12)에서는 리셋신호(reset)가 로우상태이고 제 1 제어신호(hold)와 제 2 제어신호(tx)가 하이상태이므로, 제 3 트랜지스터(M32)와 제 4 트랜지스터(M42)가 온 상태가 된다. 이때, 제 4 트랜지스터(M42)의 드레인에 연결된 제 1 출력단자(Iref)를 통해 참조전류(iref)가 흐르게 되면, 제 2 노드(N22)는 참조전류(iref)의 전류 양에 대응하는 소정의 전압을 갖게 되며 캐패시터(Cst2)에 의해 소정의 전압이 유지된다. 그리고, 제 2 트랜지스터(M22)는 오프상태이기 때문에 포토다이오드(PD1)에 빛이 입사되어도 포토다이오드(PD2)에서 캐소드에서 애노드 전극 방향으로 전류의 흐름은 나타나지 않는다.
적산구간(T22)에서는 제 1 제어신호(hold)가 로우 상태가 되며, 제 2 제어신호(tx)와 리셋신호(reset)가 하이상태가 되어 제 2 트랜지스터(M22)가 온상태가 된다. 따라서, 포토다이오드(PD2)에 입사되는 빛에 의해 포토다이오드(PD2)의 캐소드 전극에서 애노드 전극 방향으로 전류가 흐르게 되어 포토다이오드(PD2)의 캐소드 전극에 연결되어 있는 제 2 노드(N22)의 전압이 변하게 된다. 이때, 제 5 트랜지스터(M52)가 제 2 제어신호(tx)에 의해 오프상태이므로 제 2 출력단(Iout)을 통해 전류가 흐르는 것을 방지한다.
샘플링구간(T32)에서는 리셋신호(reset)와 제 1 제어신호(hold)가 하이상태이며 제 2 제어신호(tx)가 로우상태이므로, 제 5 트랜지스터(M52)가 온상태가 된다. 따라서, 포토다이오드(PD2)는 제 2 노드(N22)의 연결이 끊어져 제 2 노드(N22)의 전압은 더 이상 변하지 않게 되며, 캐패시터(Cst2)에 의해 제 2 노드(N22)의 전압이 유지되게 된다. 그리고, 제 5 트랜지스터(M52)에 의해 제 2 출 력단(Iout)과 제 1 트랜지스터(M52)의 드레인은 연결관계를 유지한다. 따라서, 제 1 트랜지스터(M12)의 소스에서 드레인 방향으로 흐르는 전류는 제 2 노드(N22)의 전압에 대응하여 제 2 출력단(Iout)을 통해 외부로 흐르도록 한다. 그리고, 제 2 출력단(Iout)을 통해 흐르는 전류를 감지신호로 사용한다.
도 7은 도 2에 도시된 광감지부의 제 3 실시예를 나타내는 회로도이다. 도 7을 참조하여 설명하면, 광감지부는 포토다이오드(PD3), 제 1 트랜지스터(M13), 제 2 트랜지스터(M23), 제 3 트랜지스터(M33), 제 4 트랜지스터(M43), 제 5 트랜지스터(M53), 제 6 트랜지스터(M63), 제 1 캐패시터(Cst3) 및 제 2 캐패시터(Cboost3)를 포함한다.
포토다이오드(PD3)는 캐소드 전극이 제 1 전원(VDD)에 연결되고 애노드 전극은 제 3 노드(N33)을 통해 제 2 트랜지스터(M23)의 소스에 연결된다. 포토다이오드(PD3)는 빛이 입사되면 캐소드 전극 방향에서 애노드 방향으로 전류가 흐르게 되며, 전류의 양은 입사되는 빛의 휘도에 따라 조절된다. 따라서, 포토다이오드(PD3)의 캐소드 전극에서 애노드 전극 방향으로 흐르는 전류를 이용하여 주변광의 세기를 감지할 수 있게 된다.
제 1 트랜지스터(M13)는 소스가 제 1 전원(VDD)에 연결되고 드레인이 제 1 노드(N13)에 연결되며 게이트는 제 2 노드(N23)에 연결된다.
제 2 트랜지스터(M23)는 소스는 포토다이오드(PD3)의 애노드 전극에 연결되고 드레인은 제 4 노드(N43)에 연결되며 게이트는 제 1 제어선(HOLD)에 연결된다.
제 3 트랜지스터(M33)는 소스는 제 2 노드(N23)에 연결되고 드레인은 제 4 트랜지스터(M43)의 소스에 연결되며, 게이트는 리셋신호선(RESET)에 연결된다. 제 3 트랜지스터(M33)는 누설전류를 줄이기 위해 듀얼게이트 구조를 갖는 것도 가능하다.
제 4 트랜지스터(M43)는 소스는 제 3 트랜지스터(M33)의 드레인에 연결되고 드레인은 제 1 출력단자(Iref)로 연결되며 게이트는 리셋신호선(RESET)에 연결된다. 제 4 트랜지스터(M43)는 누설전류를 줄이기 위해 듀얼게이트 구조를 갖는 것도 가능하다.
제 5 트랜지스터(M53)는 소스는 제 1 트랜지스터(M13)의 드레인에 연결되고 드레인은 제 2 출력단자(Iout)로 연결되며 게이트는 제 2 제어신호선(TX)에 연결된다.
제 6 트랜지스터(M63)는 소스는 초기화신호선(Vinit)에 연결되고 드레인은 포토다이오드(PD3)의 애노드 전극에 연결되며 게이트는 리셋신호선(RESET)에 연결된다.
제 1 캐패시터(Cst3)는 제 1 전극은 제 1 전원(VDD)에 연결되고 제 2 전극은 제 4 노드(N43)에 연결된다.
제 2 캐패시터(Cboost3)는 제 1 전극은 제 4 노드(N43)에 연결되고 제 2 전극은 제 2 노드(N23)에 연결된다.
도 8은 도 7에 도시된 광감지부의 동작을 나타내는 파형도이다. 도 8을 참조하여 설명하면, 광감지부는 리셋신호선(RESET)을 통해 전달되는 리셋신호(reset) 가 로우상태이고 제 2 제어선(TX)을 통해 전달되는 제 2 제어신호(tx)가 하이상태이며 제 1 제어선(HOLD)을 통해 전달되는 제 1 제어신호(hold)가 로우 상태인 리셋구간(T13)과, 리셋신호(reset)가 하이상태이고 제 2 제어신호(tx)가 하이상태이며 제 1 제어신호가 로우상태인 적산구간(T23)과, 리셋신호(reset)가 하이상태이고 제 2 제어신호(tx)는 로우상태이며 제 1 제어신호(hold)가 하이상태인 샘플링구간(T33)으로 구분되어 동작한다.
리셋구간(T13)에서는 리셋신호(reset)와 제 1 제어신호(hold)가 로우상태이고 제 2 제어신호(tx)가 하이상태이므로, 제 2 트랜지스터(M23), 제 3 트랜지스터(M33)와 제 4 트랜지스터(M43)와 제 6 트랜지스터(M63)가 온 상태가 된다. 따라서, 제 3 노드(N33)에 초기화전압이 전달되어 제 1 캐패시터(Cst3)와 제 2 캐패시터(Cboost3)가 초기화전압에 의해 초기화된다. 그리고, 제 4 트랜지스터(M43)의 드레인에 연결된 제 1 출력단자(Iref)를 통해 참조전류(iref)가 흐르게 되면, 제 2 노드(N23)는 참조전류(iref)의 전류 양에 대응하는 소정의 전압(Vref)을 갖게 되며 제 1 캐패시터(Cst3)와 제 2 캐패시터(Cboost3)에 의해 소정의 전압(Vref)이 유지된다. 이때, 소정의 전압(Vref)는 참조전류(iref)가 흐르도록 제 1 트랜지스터(M13)의 게이트에 인가되는 전압이므로, 제 1 트랜지스터(M13)의 소스에서 드레인으로 흐르는 전류는 제 1 트랜지스터(M13)의 문턱전압은 고려하지 않아도 된다.
적산구간(T23)에서는 제 1 제어신호(hold)가 로우 상태이고 제 2 제어신호(tx)와 리셋신호(reset)가 하이상태여서 제 2 트랜지스터(M23)는 온상태를 유지한다. 따라서, 포토다이오드(PD3)에 입사되는 빛에 의해 포토다이오드(PD3)의 캐소드전극에서 애노드 전극 방향으로 전류가 흐르게 되어 포토다이오드(PD3)의 애노드 전극과 연결된 제 4 노드(N43)로 전류가 흐르게 되어 제 3 노드(N33)의 전압이 초기화전압+ΔV 만큼 변화하게 된다. 그리고, 이에 대응하여 제 2 노드(N23)의 전압도 ΔV 만큼 변하게 된다. 따라서, 제 2 노드(N23)에는 Vref+ΔV 의 전압이 인가된다. 그리고, 제 5 트랜지스터(M53)가 오프상태이므로 제 2 출력단(Iout)을 통해 전류가 흐르는 것을 방지할 수 있다.
샘플링구간(T33)에서는 리셋신호(reset)와 제 1 제어신호(hold)가 하이상태이며 제 2 제어신호(tx)가 로우상태이므로, 제 5 트랜지스터(M53)가 온상태가 된다. 따라서, 포토다이오드(PD3)는 제 3 노드(N33)와의 연결이 끊어지게 되고 제 1 캐패시터(Cst3)와 제 2 캐패시터(Cboost3)에 의해 제 2 노드(N23)의 전압은 더 이상 변하지 않게 된다. 그리고, 제 5 트랜지스터(M53)에 의해 제 2 출력단(Iout)과 제 1 트랜지스터(M13)의 드레인은 연결관계를 유지하기 때문에 제 1 트랜지스터(M13)의 소스에서 드레인 방향으로 흐르는 전류는 제 2 노드(N23)의 전압에 대응하여 제 2 출력단(Iout)을 통해 외부로 흐르게 되며 감지신호로 사용한다.
도 9는 도 2에 도시된 감마보정회로의 구조를 나타내는 구조도이다. 도 9를 참조하여 설명하면, 감마 보정 회로(600)는 래더 저항(61), 진폭 조절 레지스터(62), 커브 조절 레지스터(63), 제 1 선택기(64) 내지 제 6 선택기(69) 및 계조 전압 증폭기(70)를 포함하여 동작한다.
래더 저항(61)은 외부로부터 공급되는 최상위 레벨 전압(VHI)을 기준 전압으 로 정하고, 최하위 레벨 전압(VLO)과 기준 전압 사이에 포함된 복수의 가변 저항이 직렬로 연결된 구성으로 되어있으며, 래더 저항(61)을 통해 복수의 계조 전압을 생성한다. 또한, 래더 저항(61)값을 작게 하는 경우 진폭 조정 범위는 좁아지지만, 조정 정밀도는 향상된다. 반면 래더 저항(61)값을 크게 하는 경우 진폭 조정 범위는 넓어지나, 조정 정밀도는 낮아진다.
진폭 조절 레지스터(62)는 제 1 선택기(64)에 3비트의 레지스터 설정 값을 출력하고, 제 2 선택기(65)에 7비트의 레지스터 설정 값을 출력한다. 이때 설정 비트 수를 증가시켜 선택할 수 있는 계조수를 늘릴 수 있고, 레지스터 설정 값을 변경하여 계조 전압을 다르게 선택할 수도 있다.
커브 조절 레지스터(63)는 제 3 선택기(66) 내지 제 6 선택기(69) 각각에 4비트의 레지스터 설정 값을 출력한다. 이때, 레지스터 설정 값은 변경될 수 있으며 레지스터 설정 값에 따라 선택할 수 있는 계조 전압을 조절할 수 있다.
레지스터 생성부(515)에서 생성된 레지스터 값 중 상위 10비트는 진폭 조절 레지스터(62)에 입력되고, 하위 16비트는 커브 조절 레지스터(63)에 각각 입력되어, 레지스터 설정 값으로써 선택된다.
제 1 선택기(64)는 래더 저항(61)을 통해 분배된 복수의 계조 전압 중 진폭 조절 레지스터(62)에서 설정된 3비트의 레지스터 설정 값에 대응하는 계조 전압을 선택하여 이를 최상위 계조 전압으로써 출력한다.
제 2 선택기(65)는 래더 저항(61)을 통해 분배된 복수의 계조 전압 중 진폭 조절 레지스터(62)에서 설정된 7비트의 레지스터 설정 값에 대응하는 계조 전압을 선택하여 최하위 계조 전압으로써 출력한다.
제 3 선택기(66)는 제 1 선택기(64)에서 출력된 계조 전압과 제 2 선택기(65)에서 출력된 계조 전압 사이의 전압을 복수의 저항 열을 통해 복수의 계조 전압으로 분배하고 4비트의 레지스터 설정 값에 대응하는 계조 전압을 선택하여 출력한다.
제 4 선택기(67)에서는 제 1 선택기(64)에서 출력된 계조 전압과 제 3 선택기(66)에서 출력된 계조 전압 사이의 전압을 복수의 저항 열을 통해 분배하고 4비트의 레지스터 설정 값에 대응하는 계조 전압을 선택하여 출력한다.
제 5 선택기(68)에서는 제 1 선택기(64)와 제 4 선택기(67) 사이의 계조 전압 중 4비트의 레지스터 설정 값에 대응하는 계조 전압을 선택하여 출력한다.
제 6 선택기(69)에서는 제 1 선택기(64)와 제 5 선택기(68) 사이의 복수의 계조 전압 중 4비트의 레지스터 설정 값에 대응하는 계조 전압을 선택하여 출력한다. 상기와 같은 동작으로 커브 조절 레지스터(63)의 레지스터 설정 값에 따라 중간 계조부의 커브를 조절하여, 발광 소자 각각의 특성에 맞춰 감마 특성의 조정을 쉽게 할 수 있다. 또한, 감마 커브 특성을 아래로 볼록하게 하려면 작은 계조를 표시할수록 각계조간의 전위차가 커지도록 설정하고, 반면에 감마 커브 특성을 위로 볼록하게 조절하려면, 작은 계조를 표시할수록 각 계조간의 전위차가 작아지도록 각 래더 저항(61)의 저항값을 설정하면 된다.
계조전압 증폭기(70)는 화소부(100)에 표시할 복수의 계조 각각에 대응하는 복수의 계조 전압을 출력한다. 도 5에서는 64계조분에 대응하는 계조 전압의 출력 을 나타내었다.
상기 상술한 동작은 R,G,B 각각의 발광 소자 자체 특성의 변동을 고려하여, R,G,B 가 거의 동일한 휘도 특성을 얻도록 R,G,B 그룹별로 감마 보정 회로를 설치하여 커브 조절 레지스터(63) 및 진폭 조절 레지스터(62)를 통한 진폭 및 커브를 R,G,B 별로 다르게 설정할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예가 특정 용어들을 사용하여 기술되어 왔지만, 그러한 기술은 단지 설명을 하기 위한 것이며, 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범위로부터 이탈되지 않고 여러 가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것으로 이해되어져야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 평판 표시장치의 일례인 유기전계발광표시장치의 구조를 나타내는 구조도이다.
도 2는 도 1에 도시된 유기전계발광표시장치에서 채용된 광센서부의 일례를 나타내는 구조도이다.
도 3은 도 2에 도시된 광감지부의 제 1 실시예를 나타내는 회로도이다.
도 4는 도 3에 도시된 광감지부의 동작을 나타내는 파형도이다.
도 5는 도 2에 도시된 광감지부의 제 2 실시예를 나타내는 회로도이다.
도 6은 도 5에 도시된 광감지부의 동작을 나타내는 파형도이다.
도 7은 도 2에 도시된 광감지부의 제 3 실시예를 나타내는 회로도이다.
도 8은 도 7에 도시된 광감지부의 동작을 나타내는 파형도이다.
도 9는 도 2에 도시된 감마보정회로의 구조를 나타내는 구조도이다.

Claims (16)

  1. 포토다이오드;
    제 1 전극은 제 1 전원에 연결되며 제 2 전극은 제 1 노드에 연결되며 게이트는 제 2 노드에 연결되는 제 1 트랜지스터;
    제 1 전극은 상기 포토다이오드의 애노드전극에 연결되고 제 2 전극은 상기 제 2 노드에 연결되며 게이트는 제 1 제어선에 연결되는 제 2 트랜지스터;
    제 1 전극은 상기 제 2 노드에 연결되고 제 2 전극은 상기 제 1 노드에 연결되며 게이트는 리셋신호선에 연결되는 제 3 트랜지스터;
    제 1 전극은 상기 제 1 노드에 연결되고 제 2 전극은 제 1 출력단에 연결되며 게이트는 상기 리셋신호선에 연결되는 제 4 트랜지스터;
    제 1 전극은 상기 제 1 노드에 연결되고 제 2 전극은 제 2 출력단에 연결되며 게이트는 제 2 제어선에 연결되는 제 5 트랜지스터; 및
    제 1 전극은 상기 제 1 전원과 상기 포토다이오드의 캐소드 전극에 연결되고 제 2 전극은 상기 제 2 노드에 연결되는 제 1 캐패시터를 포함하는 광센서.
  2. 제 1 항에 있어서,
    제 1 전극은 상기 제 3 노드에 연결되고 제 2 전극은 초기화신호선에 연결되 며 게이트는 리셋신호선에 연결되는 제 6 트랜지스터; 및
    제 1 전극은 상기 제 1 캐패시터의 제 2 전극과 상기 제 2 트랜지스터의 제 2 전극 및 상기 제 2 노드 사이에 연결되는 제 2 캐패시터를 더 포함하는 광센서.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 리셋신호선은 리셋신호를 전달하며, 상기 리셋신호는 상기 제 3 트랜지스터와 상기 제 4 트랜지스터가 온상태가 되도록 하는 제 1 구간과 상기 제 3 트랜지스터와 상기 제 4 트랜지스터가 오프상태가 되도록 하는 제 2 구간 및 제 3 구간을 갖는 광센서.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 제어선은 제 1 제어신호를 전달하며, 상기 제 1 제어신호는 상기 제 1 구간과 상기 제 3 구간에서 상기 제 2 트랜지스터가 오프 상태가 되고 상기 제 2 구간에서는 상기 제 2 트랜지스터가 온상태가 되도록 하는 광센서.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 제어선은 제 1 제어신호를 전달하며, 상기 제 1 제어신호는 상기 제 1 및 제 제 2 구간에서는 상기 제 2 트랜지스터가 온상태가 되고 상기 제 3 구간에서 상기 제 2 트랜지스터가 오프 상태가 되도록 하는 광센서.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 제어선은 제 2 제어신호를 전달하며, 상기 제 2 제어신호는 상기 리셋신호의 부신호인 광센서.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 제어선은 제 2 제어신호를 전달하며, 상기 제 2 제어신호는 상기 제 1 구간과 상기 제 2 구간에서 상기 제 5 트랜지스터가 오프상태가 되도록 하고 상기 제 3 구간에서 상기 제 5 트랜지스터가 온 상태가 되도록 하는 광센서.
  8. 데이터신호와 주사신호에 대응하여 화상을 표현하는 화소부;
    영상신호를 전달받아 상기 데이터신호를 생성하여 상기 화소부에 전달하는 데이터구동부;
    상기 주사신호를 생성하여 상기 화소부에 전달하는 주사구동부; 및
    주변광의 휘도를 감지하여 상기 화상의 휘도가 주변광의 휘도에 대응하여 조절되도록 하는 광센서부를 포함하되,
    상기 광센서부는,
    포토다이오드;
    제 1 전극은 제 1 전원에 연결되며 제 2 전극은 제 1 노드에 연결되며 게이트는 제 2 노드에 연결되는 제 1 트랜지스터;
    제 1 전극은 상기 포토다이오드의 애노드전극에 연결되고 제 2 전극은 상기 제 2 노드에 연결되며 게이트는 제 1 제어선에 연결되는 제 2 트랜지스터;
    제 1 전극은 상기 제 2 노드에 연결되고 제 2 전극은 상기 제 1 노드에 연결되며 게이트는 리셋신호선에 연결되는 제 3 트랜지스터;
    제 1 전극은 상기 제 1 노드에 연결되고 제 2 전극은 제 1 출력단에 연결되며 게이트는 상기 리셋신호선에 연결되는 제 4 트랜지스터;
    제 1 전극은 상기 제 1 노드에 연결되고 제 2 전극은 제 2 출력단에 연결되며 게이트는 제 2 제어선에 연결되는 제 5 트랜지스터; 및
    제 1 전극은 상기 제 1 전원과 상기 포토다이오드의 캐소드전극에 연결되고 제 2 전극은 상기 제 2 노드에 연결되는 제 1 캐패시터를 포함하는 평판표시장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    제 1 전극은 상기 제 3 노드에 연결되고 제 2 전극은 초기화신호선에 연결되 며 게이트는 리셋신호선에 연결되는 제 6 트랜지스터; 및
    제 1 전극은 상기 제 1 캐패시터의 제 2 전극과 상기 제 2 트랜지스터의 제 2 전극 및 상기 제 2 노드 사이에 연결되는 제 2 캐패시터를 더 포함하는 평판표시장치.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 리셋신호선은 리셋신호를 전달하며, 상기 리셋신호는 상기 제 3 트랜지스터와 상기 제 4 트랜지스터가 온상태가 되도록 하는 제 1 구간과 상기 제 3 트랜지스터와 상기 제 4 트랜지스터가 오프상태가 되도록 하는 제 2 구간 및 제 3 구간을 갖는 평판표시장치.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 제어선은 제 1 제어신호를 전달하며, 상기 제 1 제어신호는 상기 제 1 구간과 상기 제 3 구간에서 상기 제 2 트랜지스터가 오프 상태가 되고 상기 제 2 구간에서는 상기 제 2 트랜지스터가 온상태가 되도록 하는 평판표시장치.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 제어선은 제 1 제어신호를 전달하며, 상기 제 1 제어신호는 상기 제 1 및 제 제 2 구간에서는 상기 제 2 트랜지스터가 온상태가 되고 상기 제 3 구간에서 상기 제 2 트랜지스터가 오프 상태가 되도록 하는 평판표시장치.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 제어선은 제 2 제어신호를 전달하며, 상기 제 2 제어신호는 상기 리셋신호의 부신호인 평판표시장치.
  14. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 제어선은 제 2 제어신호를 전달하며, 상기 제 2 제어신호는 상기 제 1 구간과 상기 제 2 구간에서 상기 제 5 트랜지스터가 오프상태가 되도록 하고 상기 제 3 구간에서 상기 제 5 트랜지스터가 온 상태가 되도록 하는 평판표시장치.
  15. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 데이터구동부는 감마보정회로를 더 구비하며, 상기 광센서부에서 파악된 상기 주변광의 휘도에 대응하여 감마보정값을 달리하는 평판표시장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 감마보정회로는 감마보정값을 저장하는 복수의 감마레지스터를 포함하며, 상기 주변광의 휘도에 대응하여 상기 복수의 감마레지스터 중 하나의 감마레지스터를 선택하는 평판 표시장치.
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