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KR101174015B1 - 평판 표시장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

평판 표시장치 및 그 제조 방법 Download PDF

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KR101174015B1
KR101174015B1 KR1020060089054A KR20060089054A KR101174015B1 KR 101174015 B1 KR101174015 B1 KR 101174015B1 KR 1020060089054 A KR1020060089054 A KR 1020060089054A KR 20060089054 A KR20060089054 A KR 20060089054A KR 101174015 B1 KR101174015 B1 KR 101174015B1
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엘지전자 주식회사
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Abstract

카메라 모듈용 이미지 센서 또는 이미지 처리 프로세서를 평판 표시패널의 기판 상에 형성함으로써, 카메라 모듈의 두께를 줄일 수 있고, 카메라 모듈의 이미지 처리 속도를 향상시킬 수 있는 평판 표시장치 및 그 제조 방법이 개시된다. 이미지 센서를 구비한 평판 표시장치는, 투명한 기판 상에 복수의 제1 화소 및 스위칭 소자가 형성된 표시부 및 제1 화소가 형성되지 않은 비표시부로 이루어지고, 스위칭 소자의 제어에 따라 복수의 제1 화소를 통해 디스플레이 데이터를 표시하는 평판 표시패널; 평판 표시패널용 기판의 비표시부 상에 복수의 제2 화소가 형성되며, 제2 화소를 통해 피사체를 감지하여 전기적인 이미지 신호로 변환하는 이미지 센서; 및 이미지 센서에 의해 변환된 이미지 신호를 평판 표시패널을 통해 표시할 이미지 데이터로 변환하는 이미지 처리 프로세서를 포함한다.
평판 표시장치, 카메라 모듈, 이미지 센서, LCD, OLED

Description

평판 표시장치 및 그 제조 방법 {PLAT DISPLAY DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서가 표시패널 상에 구현된 이동통신 단말기의 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1에 따른 이동통신 단말기의 외관을 나타내는 도면이다.
도 3은 카메라 모듈의 이미지 처리를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서를 구비하는 평판 표시장치의 개략적인 구성도이다.
도 5a는 액정 표시장치의 단위 화소 구조를 나타내는 도면이고, 도 5b는 카메라 모듈용 이미지 센서의 단위 화소 구조를 나타내는 도면이다.
도 6은 액정 표시장치의 사시도이다.
도 7은 도 3의 I-I'의 수직 단면도이다.
도 8은 이미지 센서를 구비하는 카메라 모듈의 구성도이다.
도 9는 카메라 모듈용 이미지 센서의 수직 단면도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 표시패널의 결합 형태를 예시하는 도면이다.
도 11은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이미지 센서를 구비하는 평판 표시장 치의 개략적인 구성도이다.
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 이미지 센서를 구비하는 평판 표시장치의 개략적인 구성도이다.
도 13은 본 발명의 제3 실시예에 따른 이미지 센서를 구비하는 평판 표시장치의 개략적인 구성도이다.
도 14는 카메라 모듈의 이미지 신호 처리를 예시하는 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서를 구비하는 평판 표시장치의 이미지 신호 처리를 나타내는 도면이다.
도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이미지 센서 및 이미지 처리 프로세서를 구비하는 평판 표시장치의 이미지 신호 처리를 나타내는 도면이다.
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서를 구비하는 평판 표시장치의 수직 단면도이다.
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서 및 이미지 처리 프로세서를 구비하는 액정 표시장치의 분해 사시도이다.
본 발명은 카메라 모듈을 구비한 이동통신 단말기의 평판 표시장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
전자결합소자(Charge Coupled Device: CCD) 이미지 센서 또는 상보성 금속 산화막 반도체(Complementary Metal Oxide Semiconductor: CMOS) 이미지 센서가 디지털 카메라, 비디오 카메라, 카메라를 구비한 이동통신 단말기, 스캐너, 디지털 복사기, 팩시밀리 등의 다양한 장치에 이용되고 있다.
특히, 이동통신 단말기 시장에서 멀티미디어 수요가 증가함에 따라 카메라 모듈의 화소수가 VGA, 2 메가, 3 메가, 5 메가 등으로 증가하고 있다. 카메라 모듈은 이미지 센서, 구동 집적회로(LSI), 렌즈, 셔터, 신호처리회로 등으로 구성된다.
이러한 이미지 센서의 화소수가 증가할수록 이에 대응하여 카메라 모듈의 크기가 커지기 때문에 이동통신 단말기 설계에 많은 제약을 주고 있다. 또한, 카메라 모듈로부터 이미지 처리 프로세서를 경유하는 이미지 처리 과정에서 이미지 처리 속도를 향상시킬 필요가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 카메라 모듈용 이미지 센서를 평판 표시패널의 기판 상에 형성할 수 있는 평판 표시장치 및 그 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 카메라 모듈용 이미지 처리 프로세서를 평판 표시패널 상에 구현함으로써 이미지 처리 속도를 향상시킬 수 있는 평판 표시장치 및 그 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 카메라 모듈을 평판 표시패널 상에 구현함으로써 카메라 모듈의 두께를 줄일 수 있는 이동통신 단말기 를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 평판 표시장치는, 투명한 기판 상에 복수의 제1 화소 및 스위칭 소자가 형성된 표시부 및 상기 제1 화소가 형성되지 않은 비표시부로 이루어지고, 상기 스위칭 소자의 제어에 따라 상기 복수의 제1 화소를 통해 디스플레이 데이터를 표시하는 제1 평판 표시패널; 상기 제1 평판 표시패널용 기판의 비표시부 상에 복수의 제2 화소가 형성되며, 상기 제2 화소를 통해 피사체를 감지하여 전기적인 이미지 신호로 변환하는 이미지 센서; 및 상기 이미지 센서에 의해 변환된 이미지 신호를 상기 제1 평판 표시패널을 통해 표시할 이미지 데이터로 변환하는 이미지 처리 프로세서를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 이미지 센서는 상보성 금속산화물반도체(Complementary Metal Oxide Semiconductor: CMOS) 또는 전하결합소자(Charge Coupled Device: CCD)일 수 있다.
여기서, 상기 이미지 센서는 상기 제1 평판 표시패널의 스위칭 소자에 연결된 게이트 라인, 소스/데이터 라인을 공유하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제1 평판 표시패널의 배면에 배치되며, 상기 이미지 처리 프로 세서에 의해 처리된 이미지 데이터를 표시하는 제2 평판 표시패널을 추가로 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1 평판 표시패널은 액정 표시장치(Liquid Crystal Display: LCD), 플라즈마 표시장치(Plasma Display Panel: PDP), 유기발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode: OLED) 표시장치 중 어느 하나에 사용되는 표시패널일 수 있다.
여기서, 상기 이미지 처리 프로세서는 상기 제1 평판 표시패널의 비표시부 상에 실장되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 이미지 처리 프로세서의 이미지 데이터는 상기 제1 평판 표시패널의 디스플레이 데이터가 전달되는 데이터 버스를 공유하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 평판 표시장치는, 투명한 기판 상에 복수의 제1 화소 및 스위칭 소자가 형성된 표시부 및 상기 제1 화소가 형성되지 않은 비표시부로 이루어지고, 상기 스위칭 소자의 제어에 따라 상기 복수의 제1 화소를 통해 디스플레이 데이터를 표시하는 제1 평판 표시패널; 상기 제1 평판 표시패널용 기판의 표시부 전면에 상기 복수의 제1 화소와 함께 복수의 제2 화소가 형성되며, 상기 제2 화소를 통해 피사체를 감지하여 전기적인 이미지 신호로 변환하는 이미지 센서; 및 상기 이미지 센서에 의해 변환된 이미지 신호를 상기 평판 표시패널을 통해 표시할 이미지 데이터로 변환하는 이미지 처리 프로세서를 포함하여 구성된다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 평판 표시장치는, 투명한 기판 상에 복수의 제1 화소 및 스위칭 소자가 형성된 표시부 및 상기 제1 화소가 형성되지 않은 비표시부로 이루어지고, 상기 스위칭 소자의 제어에 따라 상기 복수의 제1 화소를 통해 디스플레이 데이터를 표시하는 제1 평판 표시패널; 상기 제1 평판 표시패널용 기판의 표시부 전면에 상기 복수의 제1 화소와 함께 복수의 제2 화소가 형성되며, 상기 제2 화소를 통해 피사체를 감지하여 전기적인 이미지 신호로 변환하는 이미지 센서; 상기 이미지 센서에 의해 변환된 이미지 신호를 상기 평판 표시패널을 통해 표시할 이미지 데이터로 변환하는 이미지 처리 프로세서; 및 상기 제1 평판 표시패널의 배면에 배치되며, 상기 이미지 처리 프로세서에 의해 처리된 이미지 데이터를 표시하는 제2 평판 표시패널을 포함하여 구성된다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 평판 표시장치는, 투명한 기판 상에 복수의 제1 화소 및 스위칭 소자가 형성된 표시부 및 상기 제1 화소가 형성되지 않은 비표시부로 이루어지고, 상기 스위칭 소자의 제어에 따라 상기 복수의 제1 화소를 통해 디스플레이 데이터를 표시하는 제1 평판 표시패널; 상기 제1 평판 표시패널용 기판의 표시부 전면에 상기 복수의 제1 화소와 함께 복수의 제2 화소가 형성되며, 상기 제2 화소를 통해 피사체를 감지하여 전기적인 이미지 신호로 변환하는 이미지 센서; 상기 이미지 센서에 의해 변환된 이미지 신호를 상기 평판 표시패널을 통해 표시할 이미지 데이터로 변환하는 이미지 처리 프로세서; 및 상기 제1 평판 표시패널의 배면에 배치되며, 상기 이미지 처리 프 로세서에 의해 처리된 이미지 데이터를 표시하는 제2 평판 표시패널을 포함하여 구성된다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 이동통신 단말기는, 사용자가 소정의 키 버튼을 누를 때 눌려진 키 버튼에 대응되는 키 데이터를 생성하는 입력부; 상기 사용자 선택에 대응하는 키 입력에 따라 데이터를 디스플레이하거나 촬상된 이미지 데이터를 디스플레이하는 디스플레이부; 상기 디스플레이부를 형성하기 위한 기판 상에 형성되며, 피사체의 이미지를 촬상하여 전기적인 신호로 변환하는 이미지 센서; 상기 이미지 센서에 의해 변환된 이미지 신호를 상기 디스플레이부를 통해 표시할 이미지 데이터로 변환하는 이미지 처리 프로세서; 및 상기 키 입력에 대응하는 디스플레이 데이터 또는 상기 촬상된 이미지 데이터를 디스플레이되도록 제어하며, 입출력 데이터 및 각종 신호 처리를 제어하는 제어부를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 디스플레이부는, 투명한 기판 상에 복수의 제1 화소 및 스위칭 소자가 형성된 표시부 및 상기 제1 화소가 형성되지 않은 비표시부로 이루어지고, 상기 스위칭 소자의 제어에 따라 상기 복수의 제1 화소를 통해 디스플레이 데이터를 표시하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 이미지 센서는 상기 디스플레이부의 비표시부 상에 형성되거나, 상기 디스플레이부의 표시부 전면에 형성될 수 있다.
여기서, 상기 이미지 센서는 상보성 금속산화물반도체(CMOS) 또는 전하결합소자(CCD)일 수 있다.
여기서, 상기 이미지 처리 프로세서는 상기 디스플레이부의 비표시부 상에 실장되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 디스플레이부의 배면에 배치되며, 상기 이미지 처리 프로세서에 의해 처리된 이미지 데이터를 표시하는 제2 디스플레이부를 추가로 포함할 수 있다.
여기서, 상기 디스플레이부는 액정 표시장치(LCD), 플라즈마 표시장치(PDP), 유기발광 다이오드(OLED) 표시장치 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 평판 표시장치의 제조 방법은, 투명한 기판 상의 표시부에 평판 표시패널용 스위칭 소자와 화소를 형성하는 단계; 상기 투명한 기판 상의 비표시부에 이미지 센서를 형성하는 단계; 및 상기 이미지 센서용 화소 상에 마이크로 렌즈를 형성하는 단계를 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 이미지 센서를 형성하는 단계는, 상기 투명한 기판 상에 상기 이미지 센서의 화소에 각각 대응하는 광전변환부를 형성하는 단계; 상기 투명한 기판 상에 상기 광전변환부의 스위칭을 제어하는 스위칭 소자를 형성하는 단계; 및 상기 광전변환부 상에 컬러필터를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 광전변환부는 포토다이오드 또는 포토트랜지스터일 수 있다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 평판 표시장치의 제조 방법은, 투명한 기판 상의 표시부에 평판 표시패널용 스위칭 소자와 화소를 형성하는 단계; 상기 투명한 기판 상의 표시부 전면에 상기 평판 표시패널용 화소에 대응하는 이미지 센서를 각각 형성하는 단계; 및 상기 이미지 센서용 화소 상에 렌즈를 형성하는 단계를 포함하여 이루어진다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 평판 표시장치 및 그 제조 방법을 상세히 설명한다.
본 발명의 실시예는 평판 표시패널의 구조와 카메라 모듈의 이미지 센서 구조가 유사하다는 점을 이용하여, 평판 표시패널의 투명한 기판 상에 카메라 모듈용 이미지 센서를 구현함으로써 카메라 모듈의 크기를 평판 표시패널만큼 줄이고, 이에 따라 이동통신 단말기의 크기를 최적화할 수 있는 것을 개시한다. 또한, 본 발명의 실시예는 평판 표시패널의 투명한 기판 상에 카메라 모듈용 이미지 처리 프로세서를 실장함으로써, 카메라 모듈의 이미지 처리 속도를 향상시킬 수 있는 것을 개시한다.
본 발명의 실시예에 따른 평판 표시패널은 이동통신 단말기에 사용되는 것에 국한되지 않고, 모니터, 디지털 카메라, 비디오 카메라, 카메라를 구비한 이동통신 단말기, 스캐너, 디지털 복사기, 팩시밀리, TV 등의 다양한 장치에 이용될 수 있다는 점은 당업자에게 자명하다.
이하, 편의상 평판 표시패널이 액정 표시패널이고, 상기 액정 표시패널이 이동통신 단말기에 적용되는 것을 본 발명의 실시예로 하여 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서가 표시패널 상에 구현된 이동 통신 단말기의 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서가 표시패널 상에 구현된 이동통신 단말기는, 디스플레이부(100), 제어부(300), 송수신부(400), 입력부(500), 단자부(600), 오디오 처리부(700) 및 메모리부(800)를 포함하며, 이미지 센서(210) 및 이미지 처리 프로세서(220)로 이루어진 카메라 모듈을 포함하여 구성된다.
먼저, 디스플레이부(100)는 액정 표시장치(Liquid Crystal Display: LCD), 유기발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode: OLED), 터치스크린 등과 같은 평판 표시장치(Flat Panel Display: FPD)로서, 제어부(300)의 제어에 따라 이동통신 단말기의 사용자가 선택하는 메뉴 화면과 이에 따른 실행 화면 또는 결과 화면을 표시하거나, 카메라 모듈에 의해 촬상된 이미지를 디스플레이하게 된다. 본 발명의 실시예에서, 디스플레이부(100)의 제조 시에 카메라 모듈용 이미지 센서(210)가 함께 형성되거나, 카메라 모듈용 이미지 처리 프로세서(220)가 실장될 수 있다.
카메라 모듈은 이미지 센서(210), 상기 이미지 센서(210)를 구동시키기 위한 구동 집적회로(LSI), 렌즈, 셔터, 이미지 처리 프로세서(220)등으로 이루어지며, 본 발명의 실시예에서, 이미지 센서(210) 또는 이미지 처리 프로세서(220)가 디스플레이부(100) 상에 구현되며, 실질적으로 평판 표시패널의 투명한 기판 상에 형성된다.
제어부(300)는 이동통신 단말기에서 구현되는 여러 기능을 제어하며, 다른 구성요소와 입출력되는 데이터 및 각종 신호 처리를 제어한다.
송수신부(400)는 이동통신 단말기의 통신 기능을 수행하기 위한 것으로, 송신되는 신호의 주파수를 상승 변환 및 증폭하는 RF 송신기, 및 수신되는 신호를 저잡음 증폭하고 주파수를 하강 변환하는 RF 수신기 등을 포함할 수 있다.
입력부(500)는 이동통신 단말기에서 입력으로 사용되는 숫자 버튼(0~9)과, 특수키 버튼(*, #, ...), 한글자모 또는 알파벳이 새겨진 문자키 버튼, 방향을 표시하는 방향키 버튼 등으로 이루어지며, 사용자의 지시를 제어부(300)에 전송하는 인터페이스 역할을 수행한다. 따라서 키패드뿐만 아니라 터치 방식 등도 가능하며, 키패드, 조그 다이얼, 터치 스크린, 조이스틱 등으로 구현될 수 있다. 다시 말하면, 입력부(500)는 사용자가 소정의 키 버튼을 누를 때 눌려진 키 버튼에 대응되는 키 데이터를 생성하여 제어부(300)로 전송한다.
단자부(600)는 외부기기를 연결하기 위한 단자로서, 디스플레이부(100)에 표시된 화면을 이동하기 위한 조이스틱, 마우스 등을 연결할 수 있다.
메모리부(800)는 플래쉬메모리, 램(RAM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) 등과 같은 저장장치로 구성되며, 이동통신 단말기의 운용을 위한 OS(Operating System), 소프트웨어, 프로그램, 게임 등이 저장된다. 다시 말하면, 메모리부(800)는 프로그램 메모리 및 데이터 메모리들을 포함할 수 있다. 여기서, 이동통신 단말기의 일반적인 동작을 제어하기 위한 프로그램들이 프로그램 메모리 내에 저장된다.
이외에도 벨소리 또는 음성정보를 처리하도록 스피커 및 마이크로폰과 연결되는 오디오 처리부(700)를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 이동통신 단말기는 PDA(Personal Digital Assistant), 셀룰러폰, PCS(Personal Communication Service)폰, GSM(Global System for Mobile)폰, W-CDMA(Wideband CDMA)폰, CDMA-2000폰, MBS(Mobile Broadband System)폰을 포함할 수 있다.
도 2는 도 1에 따른 이동통신 단말기의 외관을 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 이동통신 단말기의 외관은 디스플레이부(100), 카메라 모듈용 이미지 센서(210) 및 입력부(500)로 나타낼 수 있는데, 상기 입력부(500)는, 예를 들어, 키패드일 수 있고, 상기 입력부(500)에는 카메라 기능 선택 버튼(510)이 구비된다. 상기 디스플레이부(100)는 디스플레이 화면으로서, 표시부(101) 및 비표시부(102)로 이루어지고, 비표시부(102) 상에 카메라 모듈용 이미지 센서(210)가 구현된 것을 나타내고 있다. 이때, 상기 이미지 센서(210)가 디스플레이부(100)의 좌측 하단에 형성된 것으로 도시되었지만, 상기 이미지 센서(210)는 비표시부(102) 상의 다른 곳에 형성될 수 있고, 또한, 표시부(101)의 전면에 형성될 수도 있다.
한편, 도 3은 카메라 모듈의 이미지 처리를 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 피사체의 이미지는 카메라 모듈의 이미지 센서(210)에 의해 촬상되어 전기적인 신호로 변환되고, 이미지 처리 프로세서(220)는 카메라 렌즈(도시되지 않음)를 통하여 디스플레이부(100)를 통해 디스플레이되도록 상기 촬상된 이미지를 처리하며, 디스플레이부(100)는 촬상된 이미지를 디스플레이하게 된다. 상기 카메라 모듈의 이미지 센서(210)의 세부 구성 및 동작은 후술하기로 한 다.
한편, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서를 구비하는 평판 표시장치의 개략적인 구성도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서를 구비하는 평판 표시장치는, 디스플레이부인 평판 표시패널(100), 이미지 센서(210) 및 이미지 처리 프로세서(220)를 포함하여 구성된다. 여기서, 이미지 센서(210) 및 이미지 처리 프로세서(220)는 카메라 모듈의 구성요소로서, 상기 이미지 센서(210)는 상기 평판 표시패널(100)의 표시부 또는 비표시부 상에 형성될 수 있고, 상기 이미지 처리 프로세서(220)는 상기 평판 표시패널(100)의 비표시부, 예를 들면, 패드 영역 상에 형성될 수 있다.
평판 표시패널(100)은 투명한 기판 상에 복수의 제1 화소 및 스위칭 소자가 형성된 표시부 및 상기 제1 화소가 형성되지 않은 비표시부로 이루어지고, 상기 스위칭 소자의 제어에 따라 상기 복수의 제1 화소를 통해 디스플레이 데이터를 표시하게 된다.
이미지 센서(210)는 상기 평판 표시패널(100)의 비표시부 상에 복수의 제2 화소가 형성되며, 상기 제2 화소를 통해 피사체를 감지하여 전기적인 이미지 신호로 변환한다.
여기서, 상기 제1 화소는 디스플레이를 위한 것으로, 상기 평판 표시패널(100)에 형성되어 외부 시스템으로부터 전달된 데이터를 디스플레이하거나, 상기 이미지 처리 프로세서(220)로부터 전달된 이미지 데이터를 디스플레이하게 된다. 또한, 상기 제2 화소는 피사체를 감지하여 전기적인 신호로 변환하기 위한 것이다.
이미지 처리 프로세서(220)는 상기 이미지 센서(210)에 의해 변환된 이미지 신호를 상기 평판 표시패널(100)을 통해 표시할 이미지 데이터로 변환한 후, 상기 이미지 데이터를 평판 표시패널(100)로 전달한다.
한편, 도 5a는 액정 표시장치의 단위화소 구조를 나타내는 도면이고, 도 5b는 카메라 모듈용 이미지 센서의 단위화소 구조를 나타내는 도면이다.
도 5a는 액정 표시장치(LCD)의 단위화소 구조로서, 액정 표시장치는 각각의 화소에 TFT와 커패시터(Cst)가 연결되어 있는 구조로 되어 있다.
도 5b는 카메라 모듈용 이미지 센서의 단위화소로서, 1개의 트랜지스터(1-Tr) 화소 구조를 나타내며, 액정 표시장치의 화소 구조와 유사한 형태로 이루어져 있다. 이때, 상기 카메라 모듈용 이미지 센서의 단위화소는 복수 개의 트랜지스터를 사용할 수도 있는데, 스위칭 소자로서 TFT를 사용하는 점은 동일하다.
1-Tr 화소 구조의 경우, 1 픽셀을 구성하는 요소가 MOSFET 1개, 포토다이오드 1개로 구성되므로, 동일한 픽셀 크기에 대해서 2개 내지 4개의 TR 구조의 픽셀보다 수광부 면적을 크게 할 수 있다. 이때, 신호 증폭용 감지 증폭기(S/A) 및 신호 저장용 캐패시턴스가 버스 라인 끝단에 존재하게 된다.
1-Tr 화소 구조의 동작은 수광부에 빛이 입사하게 되면, 이에 대응하는 EHP(Electron-Hole Pair)가 생성되고, 이렇게 생성된 신호 전하는 트랜지스터의 게이트 바이어스에 따라 출력단으로 전달되는 방식으로 되어 있다.
따라서 액정 표시패널에 카메라 모듈용 광학 다이오드(PD)를 추가함으로써, 카메라 모듈의 이미지 센서를 액정 표시패널 상에 실장할 수 있다.
실질적으로, 상기 카메라 모듈 및 액정 표시장치는 모두 컬러 필터를 사용하며, 스위칭 소자로서 TFT를 사용하고, 커패시터를 통해 데이터를 저장하는 구조가 동일한 것을 알 수 있다. 즉 카메라 모듈의 이미지 센서 화소와 액정 표시패널의 화소 구조가 유사함을 알 수 있다.
본 발명의 실시예에서는, 액정 표시패널 구조에 카메라 모듈의 이미지 센서 화소를 실장하고, 동일한 게이트 라인, 소스 라인 및 드레인 라인을 사용하며, 액정 표시패널 화소와 카메라 모듈의 이미지 센서의 화소를 각각 제어할 수 있게 된다. 또한, 상기 카메라 모듈의 이미지 센서는 OLED 패널에 적용할 수도 있다.
구체적으로, 평판 표시장치의 일종인 액정 표시장치는 액정 분자의 광학적 이방성과 복굴절 특성을 이용하여 화상을 표현하는 장치이다. 액정 표시장치는 전계 생성 전극이 각각 형성되어 있는 두 기판을 두 전극이 형성되어 있는 면이 마주 대하도록 배치하고, 두 기판 사이에 액정 물질을 주입하며, 이후, 두 전극에 전압을 인가하여 생성되는 전기장에 의해 상기 액정 분자 배열을 변경시키고, 이를 통하여 투명 절연 기판에 투과되는 빛의 양을 조절함으로써, 원하는 화상을 표현하게 된다.
이러한 액정 표시장치로는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor: TFT)를 스위칭 소자로 이용하는 박막 트랜지스터 액정 표시장치(TFT LCD)가 주로 사용되고 있다. TFT LCD는 백색광인 백라이트가 액정 화소를 통과하면서 광투과율이 조절된 후, 각 액정 화소 상에 1:1로 배치된 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 컬러필터층을 투과해 나오는 빛의 가법 혼색을 통해 TFT-LCD의 컬러 화면이 만들어진다.
도 6은 액정 표시장치의 사시도이고, 도 7은 도 3의 I-I'의 수직 단면도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 액정 표시장치 내에 구비된 액정 패널은, 일정 공간을 갖고 합착된 제1 기판(110), 제2 기판(120), 및 상기 제1 기판(110)과 제2 기판 (120) 사이에 주입된 액정층(130)으로 구성된다. 이때, 제1 기판(110)은 스위칭 영역인 TFT 영역(TFT), 화소 영역(Pixel) 및 스토리지 영역(CST)으로 정의될 수 있다.
제1 기판(110)은 투명한 글래스 기판(111), 게이트층(112a, 112b), 층간 절연막(113), 액티브층(114), 오믹 접촉층(115a, 115b), 데이터층(116a, 116b, 116c), 패시베이션층(117) 및 화소전극(118) 등을 포함하여 구성된다.
또한, 컬러필터 기판(120)은 투명한 글래스 기판(121), 블랙 매트릭스(122), 컬러필터(23) 및 공통 전극(24)을 포함하여 구성된다.
구체적으로 설명하면, 상기 제1 기판(110)에는 투명한 글래스 기판(111) 상에 일정한 간격을 갖고 일 방향으로 복수개의 게이트 라인(112), 및 상기 게이트 라인(112)에 수직한 방향으로 일정한 간격을 갖고 복수개의 데이터 라인(116)이 배열됨으로써, 화소 영역(Pixel)을 정의하게 된다. 본 발명의 실시예에서, 화소 영역은 표시부 상에 형성되고, 게이트 패드 및 데이터 패드 등이 형성되는 패드부는 비표시부 상에 형성된다.
그리고 상기 각 화소 영역(Pixel)에는 화소 전극(118)이 형성되고, 상기 각 게이트 라인(112)과 데이터 라인(116)이 교차하는 부분에 박막 트랜지스터(TFT)가 형성되어, 상기 박막 트랜지스터가 상기 게이트 라인(112)을 통해 인가되는 스캔 신호에 따라 상기 데이터 라인(116)의 데이터 신호를 상기 각 화소 전극(118)에 인가한다.
그리고 상기 제2 기판(120)에는 투명한 글래스 기판(121) 상에 상기 화소 영역(Pixel)을 제외한 부분의 빛을 차단하기 위한 블랙 매트릭스층(122)이 형성되고, 상기 각 화소 영역에 대응되는 부분에는 색상을 표현하기 위한 R, G, B 칼라 필터층(123)이 형성되며, 상기 칼라 필터층(123) 위에는 공통 전극(124)이 형성되어 있다.
상기 화소 전극(118)과 병렬로 연결된 충전 커패시터(CST)가 게이트 라인(112)의 상부에 구성되며, 충전 커패시터(CST)의 제1 전극으로는 게이트 라인(112)의 일부를 사용하고, 제2 전극으로는 소스 및 드레인 전극과 동일층 동일 물질로 형성된 섬(island) 형상의 금속 패턴을 사용한다.
상기 제1 기판(110)과 액정층(130)을 사이에 두고 이격된 제2 기판(120)의 마주보는 일면에는 상기 박막 트랜지스터(TFT)와 게이트 라인(112a, 112b) 및 데이터 라인(116a, 116b, 116c)에 대응하여 블랙 매트릭스(122)가 구성되고, 상기 화소 영역(Pixel)에 대응하는 면에는 컬러필터(123)가 구성된다. 또한, 상기 컬러필터(123)와 블랙매트릭스(122)가 구성된 제2 기판(120)의 전면에는 투명한 공통 전 극(124)이 구성된다. 여기서, 상기 공통 전극(124)은 상기 제2 기판(120) 상에 형성되지 않고 상기 제1 기판(110) 상에 형성될 수도 있다.
또한, 어레이 기판인 제1 기판(110)과 컬러필터 기판인 제2 기판(120) 사이에는 두 기판 사이의 갭(gap)을 유지하기 위해 스페이서(spacer: 125)를 형성할 수 있다.
이러한 액정 표시장치는 상기 화소 전극(118)과 공통 전극(124) 사이의 전계에 의해 상기 제1 기판(110) 및 제2 기판(120) 사이에 형성된 액정층(130)이 배향되고, 상기 액정층(130)의 배향 정도에 따라 액정층(130)을 투과하는 빛의 양을 조절함으로써 원하는 화상을 표현할 수 있다.
한편, 도 8은 이미지 센서를 구비하는 카메라 모듈의 구성도이다.
도 8을 참조하면, 카메라 모듈(200)은 픽셀 어레이 형태의 이미지 센서(210), CDS(Correlated Double Sample: 221), ADC(Analog Digital Converter: 222), 컬럼 디코더(223), 로우 디코더(224), 바이어스/ADC 제어부(225), 타이밍 컨트롤러(226), 디지털 신호 프로세서(227) 및 메모리(228) 등을 포함하여 구성될 수 있지만, 이에 국한되는 것은 아니다.
이미지 센서(210)는 피사체의 이미지를 촬상하여 전기적인 신호로 변환하고, CDS(221)는 카메라 모듈의 이미지 센서(210)에서 출력되는 전기 신호에 포함된 노이즈를 제거하며, ADC(222)는 상기 노이즈가 제거된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한다. 이때, 바이어스/ADC 제어부(225)는 상기 ADC(222)의 동작을 제어한다.
컬럼 디코더(223) 및 로우 디코더(224)는 픽셀 어레이 형태의 이미지 센서(210)에서 촬상된 이미지를 상기 타이밍 컨트롤러(226)로부터 제공되는 디지털 제어신호에 따라 각각 컬럼 방향 및 로우 방향으로 해독하게 된다.
디지털 신호 프로세서(227)는 상기 타이밍 컨트롤러(226)로부터 제공되는 클럭(PCLK), 수직동기신호(Vsync), 수평동기신호(Hsync) 및 색상 데이터(RGB)를 디지털 처리하여 출력하며, 상기 디지털 처리된 데이터는 메모리(228) 상에 저장된다.
본 발명의 실시예에서, 상기 이미지 센서(210)가 평판 표시패널의 기판 상에 구현된다.
한편, 도 9는 카메라 모듈용 이미지 센서의 수직 단면도이다.
도 9를 참조하면, 카메라 모듈용 이미지 센서(210)는 전술한 평판 표시패널의 기판 상에 구현되는데, 기판(211) 상에 광전변환부인 포토다이오드 또는 포토트랜지스터(212)가 형성되고, 상기 광전변환부(212) 상에 컬러필터(214)가 형성되는데, 상기 컬러필터(214)는 각각 분리층(213)에 의해 분리된다. 상기 컬러필터(214)의 상부에는 각각의 컬러필터에 대응하는 마이크로 렌즈(215)가 형성된다.
따라서 도 9와 같은 구조를 갖는 이미지 센서는 피사체의 이미지를 마이크로 렌즈(215)를 통해 촬상하고, 컬러필터(214)를 경유하여 각 색상별로 분리된 후, 광전변환부인 포토다이오드(212)에 의해 전기적인 신호로 변환된다. 이러한 전기적인 신호는 커패시터(도시되지 않음)에 저장된 후, 후속적으로 이미지 처리 프로세서(220)에 의해 처리된다.
실질적으로, 상기 카메라 모듈(200)은 이미지 센서(210)가 전술한 평판 표시 장치의 기판 상에 픽셀 어레이 형태로 실장되어 있다. 그리고 이미지 센서(210)의 상측에 외부로부터 광을 모으는 렌즈와 적외선을 차단하는 필터가 하우징에 고정되어 있다.
상기 이미지 센서(210)는 카메라 모듈에서 매우 중요한 역할을 담당하는 것으로서, 피사체의 정보를 감지하여 전기적인 이미지 신호로 변환하는 장치이다. 이와 같은 이미지 센서는 촬상관과 고체 이미지 센서로 구분할 수 있다.
여기서, 이미지 센서(210)는 필요에 따라 VGA, SVGA, SXGA에 해당하는 화소를 갖는 CMOS 이미지 센서 칩이거나 CCD 이미지 센서 칩이다. 이미지 센서(210)는 외부로부터 이미지신호를 포토다이오드 또는 포토트랜지스터를 통하여 받아들인 후, 아날로그-디지털 변환기(Analog-Digital Convertor: ADC)를 이용하여 전기적인 디지털 이미지신호로 변환시키는 소자를 말한다. 이미지 센서(210)는 제조 공정에 따라 전술한 바와 같이 상보성 금속산화물반도체(CMOS)와 전하결합소자(CCD)로 구분할 수 있다.
상기 CMOS 센서는 광전변환 반도체와 CMOS 스위치로 구성되어 빛 에너지에 의해 발생된 전하를 반도체 스위치로 판독하는 동작을 수행한다. 또한, CCD 이미지 센서는 광전변환 반도체와 전하결합소자로 구성되어 빛 에너지에 의해 발생된 전하를 축적 후 전송하는 역할을 수행한다.
본 발명의 실시예에서 평판 표시패널 및 이미지 센서(210)의 스위칭 소자는 모두 LTPS(Low Temperature Poly Silicon) TFT가 사용된다. 상기 LTPS는 레이저기술을 이용해 600도 이하의 낮은 온도에서 TFT를 유리기판 위에 형성, 기존 비정 질(a-Si)계와 같은 대면적 TFT LCD를 만드는 기술을 말한다.
한편, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 표시패널의 결합 형태를 예시하는 도면이다.
일반적으로, 카메라 모듈은 카메라 경통을 통해 2개 또는 3개의 렌즈를 적층하게 된다. 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈의 경우, 평판 표시패널의 상판 글래스와 외부 하우징 윈도우(103) 기구물를 이용하여 렌즈를 구현하게 된다.
다시 말하면, 상부 및 하부 기판의 합착에 의해 형성된 디스플레이부(100)는 외부 하우징(103) 내에 실장되며, 상기 외부 하우징(103)에 결합되는 외부 하우징 윈도우(103)의 일측을 이미지 센서(210) 상에서 렌즈(105) 처리할 수 있고, 이에 따라 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈은 기존의 카메라 모듈보다 이동통신 단말기의 두께를 줄일 수 있다. 이때, 이미지 센서(210) 상에 형성되는 렌즈(215)와 외부 하우징 윈도우(103) 상에 형성되는 렌즈(105)가 렌즈군을 형성하게 된다.
한편, 도 11은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이미지 센서를 구비하는 평판 표시장치의 개략적인 구성도이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 이미지 센서를 구비하는 평판 표시장치는 제1 디스플레이부(100), 이미지 센서(210) 및 이미지 처리 프로세서(220)를 포함하여 구성된다.
제1 디스플레이부(100)는 투명한 기판 상에 복수의 제1 화소 및 스위칭 소자가 형성된 표시부 및 상기 제1 화소가 형성되지 않은 비표시부로 이루어지고, 상기 스위칭 소자의 제어에 따라 상기 복수의 제1 화소를 통해 디스플레이 데이터를 표 시한다. 상기 제1 디스플레이부(100)는 액정 표시장치(LCD), 플라즈마 표시장치(PDP), 유기발광 다이오드(OLED) 표시장치 중 어느 하나에 사용되는 표시패널이다.
이미지 센서(210)는 상기 제1 디스플레이부(100)용 기판의 비표시부 상에 복수의 제2 화소가 형성되며, 상기 제2 화소를 통해 피사체를 감지하여 전기적인 이미지 신호로 변환한다. 상기 이미지 센서(210)는 전술한 바와 같이, 상보성 금속산화물반도체(CMOS) 또는 전하결합소자(CCD)일 수 있다. 또한, 상기 이미지 센서(210)는 상기 제1 디스플레이부(100)의 스위칭 소자에 연결된 게이트 라인, 소스/데이터 라인을 공유할 수 있다.
이미지 처리 프로세서(220)는 상기 이미지 센서(210)에 의해 변환된 이미지 신호를 상기 제1 디스플레이부(100)를 통해 표시할 이미지 데이터로 변환한다.
한편, 도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 이미지 센서를 구비하는 평판 표시장치의 개략적인 구성도이다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 이미지 센서를 구비하는 평판 표시장치는 제1 디스플레이부(100), 및 이미지 처리 프로세서(220)를 포함하여 구성된다.
제1 디스플레이부(100)는 투명한 기판 상에 복수의 제1 화소 및 스위칭 소자가 형성된 표시부 및 상기 제1 화소가 형성되지 않은 비표시부로 이루어지고, 상기 스위칭 소자의 제어에 따라 상기 복수의 제1 화소를 통해 디스플레이 데이터를 표시한다.
이미지 센서(210)는 상기 제1 디스플레이부(100)용 기판의 표시부 전면에 상기 복수의 제1 화소와 함께 복수의 제2 화소가 형성되며, 상기 제2 화소를 통해 피사체를 감지하여 전기적인 이미지 신호로 변환한다.
이미지 처리 프로세서(220)는 상기 이미지 센서(210)에 의해 변환된 이미지 신호를 상기 디스플레이부(100)를 통해 표시할 이미지 데이터로 변환한다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 이미지 센서를 구비하는 평판 표시장치는 전술한 제1 실시예와 비교하면, 이미지 센서(210)가 상기 제1 디스플레이부(100)용 기판의 표시부 전면에 형성된다는 점이다. 즉, 제1 디스플레이부(100)에 형성되는 화소에 대응하여 카메라 모듈용 이미지 센서 화소를 함께 형성함으로써, 제1 디스플레이부(100)가 이미지 센서(210) 역할을 하게 된다.
한편, 도 13은 본 발명의 제3 실시예에 따른 이미지 센서를 구비하는 평판 표시장치의 개략적인 구성도이다.
도 13을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 이미지 센서를 구비하는 평판 표시장치는 제1 디스플레이부(100a), 이미지 센서(210), 이미지 처리 프로세서(220) 및 제2 디스플레이부(100b)를 포함하여 구성된다.
제1 디스플레이부(100a)는 투명한 기판 상에 복수의 제1 화소 및 스위칭 소자가 형성된 표시부 및 상기 제1 화소가 형성되지 않은 비표시부로 이루어지고, 상기 스위칭 소자의 제어에 따라 상기 복수의 제1 화소를 통해 디스플레이 데이터를 표시한다. 상기 제1 디스플레이부(100a)는 액정 표시장치(LCD), 플라즈마 표시장치(PDP), 유기발광 다이오드( OLED) 표시장치 중 어느 하나에 사용되는 표시패널이 다.
이미지 센서(210)는 상기 제1 디스플레이부(100a)용 기판의 비표시부 상에 복수의 제2 화소가 형성되며, 상기 제2 화소를 통해 피사체를 감지하여 전기적인 이미지 신호로 변환한다. 상기 이미지 센서(210)는 전술한 바와 같이, 상보성 금속산화물반도체(CMOS) 또는 전하결합소자(CCD)일 수 있다. 또한, 상기 이미지 센서(210)는 상기 제1 디스플레이부(100a)의 스위칭 소자에 연결된 게이트 라인, 소스/데이터 라인을 공유할 수 있다.
이미지 처리 프로세서(220)는 상기 이미지 센서(210)에 의해 변환된 이미지 신호를 상기 제1 디스플레이부(100)를 통해 표시할 이미지 데이터로 변환한다.
제2 디스플레이부(100b)는 상기 제1 디스플레이부(100a)의 배면에 배치되며, 상기 이미지 처리 프로세서(220)에 의해 처리된 이미지 데이터를 표시하는 역할을 한다. 마찬가지로, 제2 디스플레이부(100b)는 액정 표시장치(LCD), 플라즈마 표시장치(PDP), 유기발광 다이오드( OLED) 표시장치 중 어느 하나에 사용되는 표시패널일 수 있다.
예를 들면, 제1 디스플레이부(100a)는 OLED일 수 있고, 제2 디스플레이부(100b)는 LCD일 수 있다. 다시 말하면, 디스플레이부 화소당 이미지 센서 화소를 동시에 구현하고, 이동통신 단말기의 폴더를 오픈한 후에, 카메라 동작 시에는 제1 디스플레이부(100a)인 OLED를 카메라 모듈의 이미지 센서(210)처럼 구동하여, 촬상된 이미지를 제2 디스플레이부(100b)인 LCD 화면에 디스플레이할 수 있다.
한편, 도 14는 카메라 모듈의 이미지 신호 처리를 예시하는 도면이고, 도 15 는 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서를 구비하는 평판 표시장치의 이미지 신호 처리를 나타내는 도면이다.
도 14를 참조하면, 일반적인 카메라 모듈의 이미지 신호 처리시 카메라 모듈의 이미지 센서(210)를 통해 촬상된 이미지는 이미지 처리 프로세서(220)를 경유하여 디스플레이부(100) 상에 디스플레이 되므로, 이미지의 업데이트 속도가 느리고, 잡음이 많이 발생하여 이미지 품질을 떨어뜨릴 수 있다.
도 15를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서를 구비하는 평판 표시장치의 이미지 신호 처리시, 상기 이미지 처리 프로세서의 이미지 데이터는 상기 제1 평판 표시패널의 디스플레이 데이터가 전달되는 데이터 버스를 공유할 수 있다.
구체적으로, 카메라 모듈의 0~7 비트 데이터 라인 8개를 평판 표시패널의 0~15 비트 데이터를 공유하여 사용함으로써 하드웨어적으로 가용성 인쇄회로기판(FPCB) 배선을 줄일 수 있다. 예를 들면, 카메라 데이터를 사용할 때는 0~7비트 데이터를 사용하고, LCD 데이터 업데이트 시 0~15 비트 데이터를 사용할 수 있다.
한편, 도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이미지 센서 및 이미지 처리 프로세서를 구비하는 평판 표시장치의 이미지 신호 처리를 나타내는 도면이다.
도 16을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이미지 센서 및 이미지 처리 프로세서를 구비하는 평판 표시장치의 이미지 신호 처리시, 상기 이미지 처리 프로세서(220)를 상기 제1 평판 표시패널(100)의 비표시부 상에 실장할 수 있다.
LCD 또는 OLED 패널에 카메라 모듈의 이미지 센서 구현시, 이미지 처리 프로 세서(ISP), ADC, 디지털 신호 처리기(Digital signal processor) 등과 같은 이미지 처리 부분을 실장하여, 카메라 이미지를 이미지 처리 프로세서(220)까지 전달하지 않고, 바로 평판 표시패널에서 이미지 처리하고, 평판 표시패널에 이미지를 디스플레이할 수 있다.
따라서, 기존 인터페이스 시 이미지 처리 프로세서(220)에서 이미지 센서(210)로 이미지 관련 신호를 연결하여 제어하였으나, 본 발명의 실시예에 따르면 이미지 처리 프로세서(220)에 카메라 제어신호만 연결하면 된다. 이에 따라 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서를 구비하는 평판 표시장치는 이미지 업데이트 속도를 향상시킬 수 있고, 이미지의 잡음 제거로 인한 이미지 품질을 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 도 17은 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서를 구비하는 평판 표시장치의 수직 단면도로서, 편의상 우측은 액정 표시패널을 나타내며, 좌측은 이미지 센서를 나타낸다.
도 17을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서를 구비하는 평판 표시장치는, 투명한 기판(111) 상의 표시부에 평판 표시패널용 스위칭 소자와 화소를 형성하고, 상기 투명한 기판 상의 비표시부에 이미지 센서를 형성하며, 이후, 상기 이미지 센서용 화소 상에 마이크로 렌즈(215)를 형성하게 된다.
이때, 상기 투명한 기판(111) 상에 상기 이미지 센서의 화소에 각각 대응하는 광전변환부(212)를 형성하고, 상기 투명한 기판(111) 상에 상기 광전변환부(212)의 스위칭을 제어하는 스위칭 소자를 형성하며, 상기 광전변환부(212) 상에 분리부(213)로 분리되는 RGB 컬러필터(214)를 각각 형성하게 된다. 이후, 상기 RGB 컬러필터(214) 상에 각각 마이크로 렌즈(215)를 형성하게 된다.
여기서, 투명한 기판(111)이 동시에 사용하는 것만을 예시하였지만, 기타, LCD의 박막트랜지스터 기판(110) 및 컬러필터 기판(120)의 제조와 관련하여, 유사하거나 동일한 물질 또는 공정을 이용할 수 있다.
한편, 도 18은 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서 및 이미지 처리 프로세서를 구비하는 액정 표시장치의 분해 사시도로서, 이미지 센서(210) 및 이미지 처리 프로세서(220)가 평판 표시패널에 구현되는 것을 구체적으로 나타내고 있다.
도 18을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 이미지 센서를 구비하는 액정 표시장치는 전체적으로 보면 액정 표시패널(100), 백라이트 유닛(1800) 및 탑 샤시(192) 등을 포함하여 구성되며, 이미지 센서(210) 및 이미지 처리 프로세서(220)가 액정 표시패널(100)의 상부 및 하부 기판(110, 120) 상에 형성된 것을 나타내고 있다.
액정 표시 패널(100)은 하부 기판(110), 상부 기판(120), 액정(미도시), 게이트 테이프 캐리어 패키지(Tape Carrier Package: TCP)(131), 게이트 인쇄회로기판(printed circuit board: PCB)(133), 데이터 TCP(132) 및 데이터 PCB(134) 등으로 구성된다.
하부 기판(110)은 게이트 라인, 데이터 라인, 박막 트랜지스터 및 화소 전극 등을 포함하고, 상부 기판(120)은 하부 기판(110)의 상부에 이와 대향하도록 위치되며 공통 전극 및 컬러 필터 등을 포함하지만, 이를 도시하지는 않았다. 여기서 공통 전극이 IPS 모드 등의 경우 하부 기판(110)에 형성될 수 있음은 당업자에 있어 자명할 것이다.
게이트 TCP(131)는 하부 기판(110)에 형성된 각 게이트 라인에 접속되고, 데이터 TCP(132)는 하부 기판(110)에 형성된 각 데이터 라인에 접속된다.
한편, 게이트 PCB(133) 및 데이터 PCB(134)에는, 게이트 TCP(131)에 게이트 구동신호, 데이터 TCP(132)에 데이터 구동 신호가 입력 가능하도록, 게이트 구동신호 및 데이터 구동신호를 모두 처리할 수 있는 여러 회로부품이 실장된다.
한편, 백라이트 유닛(180)은 광학 시트(181), 확산판(182), 몰드 프레임(183), 램프(184) 및 반사판(185) 등으로 구성된다.
즉, 램프(184)는 광을 조사(助射)하며, 반사판(185)은 램프(184)의 하부에 설치되어 램프(184)의 하부로 방출되는 빛을 반사판(185)의 상부 확산판(182) 방향으로 반사한다.
램프(184)로부터 조사된 광과 반사판(185)에 의해 반사된 광은 확산판(182)에 의해 동일한 휘도를 갖도록 확산된 후 프리즘 등의 광학 시트(181)에 의해 집광된다.
몰드 프레임(183)과 바텀 샤시(191)의 결합에 의해 구획되는 내부 공간에, 앞서 설명한 백 라이트 유닛(180)의 구성 요소들이 수납되며, 바텀 샤시(191)는 다시 탑 샤시(192)와 결합되어 액정 표시 장치의 전체 틀을 형성한다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수 적인 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 이해되어야만 한다.
본 발명에 따르면, 카메라 모듈용 이미지 센서를 평판 표시패널의 기판 상에 형성함으로써, 카메라 모듈의 두께를 줄일 수 있고, 이에 따라 이동통신 단말기의 카메라 모듈의 두께를 줄일 수 있다. 또한, 카메라 모듈용 이미지 처리 프로세서를 평판 표시패널 상에 구현함으로써 카메라 모듈의 이미지 처리 속도를 향상시킬 수 있다.

Claims (28)

  1. 투명한 기판 상에 복수의 제1 화소 및 스위칭 소자가 형성된 표시부 및 상기 제1 화소가 형성되지 않은 비표시부로 이루어지고, 상기 스위칭 소자의 제어에 따라 상기 복수의 제1 화소를 통해 디스플레이 데이터를 표시하는 제1 평판 표시패널;
    상기 제1 평판 표시패널용 기판의 비표시부 상에 복수의 제2 화소가 형성되며, 상기 제2 화소를 통해 피사체를 감지하여 전기적인 이미지 신호로 변환하는 이미지 센서;
    상기 이미지 센서에 의해 변환된 이미지 신호를 이미지 데이터로 변환하는 이미지 처리 프로세서; 및
    상기 제1 평판 표시패널의 배면에 배치되며, 상기 이미지 처리 프로세서에 의해 처리된 이미지 데이터를 표시하는 제2 평판 표시패널
    을 포함하는 평판 표시 장치.
  2. 투명한 기판 상에 복수의 제1 화소 및 스위칭 소자가 형성된 표시부 및 상기 제1 화소가 형성되지 않은 비표시부로 이루어지고, 상기 스위칭 소자의 제어에 따라 상기 복수의 제1 화소를 통해 디스플레이 데이터를 표시하는 제1 평판 표시패널;
    상기 제1 평판 표시패널용 기판의 비표시부 상에 복수의 제2 화소가 형성되며, 상기 제2 화소를 통해 피사체를 감지하여 전기적인 이미지 신호로 변환하는 이미지 센서; 및
    상기 이미지 센서에 의해 변환된 이미지 신호를 상기 제1 평판 표시패널을 통해 표시할 이미지 데이터로 변환하는 이미지 처리 프로세서를 포함하며,
    상기 이미지 센서는 상기 제1 평판 표시패널의 스위칭 소자에 연결된 게이트 라인, 소스/데이터 라인을 공유하는 것을 특징으로 하는 평판 표시장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 평판 표시장치는 상기 제1 평판 표시패널의 배면에 배치되며, 상기 이미지 프로세서에 의해 처리된 이미지 데이터를 표시하는 제2 평판 표시패널을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 평판 표시장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 이미지 센서는 상보성 금속산화물반도체(Complementary Metal Oxide Semiconductor: CMOS) 또는 전하결합소자(Charge Coupled Device: CCD)인 것을 특징으로 하는 평판 표시장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 평판 표시패널은 액정 표시장치(Liquid Crystal Display: LCD), 플라즈마 표시장치(Plasma Display Panel: PDP), 유기발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode: OLED) 표시장치 중 어느 하나에 사용되는 표시패널인 것을 특징으로 하는 평판 표시장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 이미지 처리 프로세서는 상기 제1 평판 표시패널의 비표시부 상에 실장되는 것을 특징으로 하는 평판 표시장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 이미지 처리 프로세서의 이미지 데이터는 상기 제1 평판 표시패널의 디스플레이 데이터가 전달되는 데이터 버스를 공유하는 것을 특징으로 하는 평판 표시장치.
  8. 투명한 기판 상에 복수의 제1 화소 및 스위칭 소자가 형성된 표시부 및 상기 제1 화소가 형성되지 않은 비표시부로 이루어지고, 상기 스위칭 소자의 제어에 따라 상기 복수의 제1 화소를 통해 디스플레이 데이터를 표시하는 평판 표시패널;
    상기 평판 표시패널용 기판의 표시부 전면에 상기 복수의 제1 화소와 함께 복수의 제2 화소가 형성되며, 상기 제2 화소를 통해 피사체를 감지하여 전기적인 이미지 신호로 변환하는 이미지 센서; 및
    상기 이미지 센서에 의해 변환된 이미지 신호를 상기 평판 표시패널을 통해 표시할 이미지 데이터로 변환하는 이미지 처리 프로세서를 포함하며,
    상기 이미지 센서는 상기 평판 표시패널의 스위칭 소자에 연결된 게이트 라인, 소스/데이터 라인을 공유하는 것을 특징으로 하는 평판 표시장치.
  9. 사용자가 소정의 키 버튼을 누를 때 눌려진 키 버튼에 대응되는 키 데이터를 생성하는 입력부;
    투명한 기판 상에 복수의 제1 화소 및 스위칭 소자가 형성된 표시부 및 상기 제1 화소가 형성되지 않은 비표시부로 이루어지고, 상기 스위칭 소자의 제어에 따라 상기 복수의 제1 화소를 통해 디스플레이 데이터를 표시하는 제1 디스플레이부;
    상기 제1 디스플레이부를 형성하기 위한 기판의 비표시부 상에 복수의 제2 화소가 형성되며, 상기 제2 화소를 통해 피사체를 감지하여 전기적인 이미지 신호로 변환하는 이미지 센서;
    상기 이미지 센서에 의해 변환된 이미지 신호를 이미지 데이터로 변환하는 이미지 처리 프로세서;
    상기 제1 디스플레이부의 배면에 배치되며, 상기 이미지 처리 프로세서에 의해 처리된 이미지 데이터를 표시하는 제2 디스플레이부; 및
    상기 사용자의 선택에 대응하는 키 입력에 따른 디스플레이 데이터를 디스플레이하도록 상기 제1 디스플레이부를 제어하고, 상기 이미지 처리 프로세서에 의해 처리된 이미지 데이터를 디스플레이하도록 상기 제2 디스플레이부를 제어하는 제어부
    를 포함하는 이동통신 단말기.
  10. 사용자가 소정의 키 버튼을 누를 때 눌려진 키 버튼에 대응되는 키 데이터를 생성하는 입력부;
    투명한 기판 상에 복수의 제1 화소 및 스위칭 소자가 형성된 표시부 및 상기 제1 화소가 형성되지 않은 비표시부로 이루어지고, 상기 스위칭 소자의 제어에 따라 상기 복수의 제1 화소를 통해 디스플레이 데이터를 표시하는 디스플레이부;
    상기 디스플레이부를 형성하기 위한 기판의 비표시부 상에 복수의 제2 화소가 형성되며, 상기 제2 화소를 통해 피사체를 감지하여 전기적인 이미지 신호로 변환하며, 상기 디스플레이부의 스위칭 소자에 연결된 게이트 라인 및 소스/데이터 라인을 공유하는 이미지 센서;
    상기 이미지 센서에 의해 변환된 이미지 신호를 상기 디스플레이부를 통해 표시할 이미지 데이터로 변환하는 이미지 처리 프로세서; 및
    상기 사용자의 선택에 대응하는 키 입력에 따른 디스플레이 데이터 또는 상기 이미지 처리 프로세서에 의해 처리된 이미지 데이터를 디스플레이하도록 상기 디스플레이부를 제어하는 제어부
    를 포함하는 이동통신 단말기.
  11. 사용자가 소정의 키 버튼을 누를 때 눌려진 키 버튼에 대응되는 키 데이터를 생성하는 입력부;
    투명한 기판 상에 복수의 제1 화소 및 스위칭 소자가 형성된 표시부 및 상기 제1 화소가 형성되지 않은 비표시부로 이루어지고, 상기 스위칭 소자의 제어에 따라 상기 복수의 제1 화소를 통해 디스플레이 데이터를 표시하는 디스플레이부;
    상기 디스플레이부를 형성하기 위한 기판의 표시부 전면에 복수의 제1 화소와 함께 복수의 제2 화소가 형성되며, 상기 제2 화소를 통해 피사체를 감지하여 전기적인 이미지 신호로 변환하며, 상기 디스플레이부의 스위칭 소자에 연결된 게이트 라인 및 소스/데이터 라인을 공유하는 이미지 센서;
    상기 이미지 센서에 의해 변환된 이미지 신호를 상기 디스플레이부를 통해 표시할 이미지 데이터로 변환하는 이미지 처리 프로세서; 및
    상기 사용자의 선택에 대응하는 키 입력에 따른 디스플레이 데이터 또는 상기 이미지 처리 프로세서에 의해 처리된 이미지 데이터를 디스플레이하도록 상기 디스플레이부를 제어하는 제어부
    를 포함하는 이동통신 단말기.
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