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KR101473307B1 - 광 센싱 회로, 이의 구동 방법 및 광 센싱 회로를 포함하는 터치 패널 - Google Patents

광 센싱 회로, 이의 구동 방법 및 광 센싱 회로를 포함하는 터치 패널 Download PDF

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KR101473307B1
KR101473307B1 KR1020110062491A KR20110062491A KR101473307B1 KR 101473307 B1 KR101473307 B1 KR 101473307B1 KR 1020110062491 A KR1020110062491 A KR 1020110062491A KR 20110062491 A KR20110062491 A KR 20110062491A KR 101473307 B1 KR101473307 B1 KR 101473307B1
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KR
South Korea
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light
sensing
current
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time
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박용성
김도엽
안순성
최인호
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명은 광 센싱 회로, 이의 구동 방법 및 광 센싱 회로를 포함하는 터치 패널에 관한 것이으로, 포토 다이오드에 인가되는 빛을 감지하고, 상기 감지한 빛의 휘도에 상응하는 전류를 발생시키며, 상기 전류를 구동 트랜지스터를 사용하여 증폭하는 광 센싱 회로의 구동방법에 있어서, 주변 온도를 감지하고, 상기 감지한 온도에 따라서 상기 포토 다이오드에서 상기 빛을 감지하는 시간 또는 상기 증폭된 전류를 출력하는 시간을 조절하는 것을 특징으로 하는 광 센싱 회로의 구동방법을 제공하여 광 센싱 회로의 감도가 주변 온도에 영향을 받지 않고 일정하게 유지될 수 있게 한다.

Description

광 센싱 회로, 이의 구동 방법 및 광 센싱 회로를 포함하는 터치 패널{Light sensing circuit, controlling method of the same, and touch panel comrprising the light sensing circuit}
본 발명은 광 센싱 회로, 이의 구동방법 및 광 센싱 회로를 포함하는 터치 패널에 관한 것으로, 특히 광 센싱 회로의 감도가 주변 온도에 영향을 받지 않고 일정하게 유지되는 광 센싱 회로, 이의 구동 방법 및 광 센싱 회로를 포함하는 터치 패널에 관한 것이다.
광 센싱 회로는 포토 다이오드에 인가되는 빛에 의하여 발생하는 전류를 감지하는 회로로서, 이미지 센서 또는 터치 패널 등에 사용되고 있다. 상기 발생하는 전류를 감지하여 인가되는 빛의 휘도를 판단하거나, 혹은 손가락 등이 디스플레이 화면에 터치 되었는지 여부를 판단할 수 있다.
도 1은 일반적인 광 센싱 회로를 나타내는 회로도이다. 도 1을 참조하면, 종래의 광 센싱 회로는 포토 다이오드(D), 구동 트랜지스터(Tr_dr), 스위칭 트랜지스터(Tr_sw), 초기화 트랜지스터(Tr_init) 및 리셋 트랜지스터(Tr_rst) 등을 포함한다.
포토 다이오드(D)는 외부로부터 인가되는 빛을 감지하여, 상기 인가되는 광의 휘도에 따른 전류를 발생시킨다. 상기 포토 다이오드(D)는 애노드 전극과 캐소드 전극을 구비한다. 상기 포토 다이오드(D)의 애노드 전극은 제1 전압(VSS)을 갖는 제1 전원에 연결되고, 캐소드 전극은 센싱 노드(SN)에 연결된다. 상기 포토 다이오드(D)에는 역바이어스(reverse bias) 전압이 걸린다. 따라서 애노드 전극의 전위가 캐소드 전극의 전위보다 낮아야 한다. 상기 포토 포토 다이오드(D)에 역바이어스 전압이 걸린 상태에서 외부로부터 광이 입사되면 상기 광의 휘도에 따라서 전류가 발생한다.
초기화 트랜지스터(Tr_init)는 상기 센싱 노드(SN)에 주기적으로 초기화 전압(Vinit)을 인가한다. 상기 초기화 전압(Vinit)은 상기 포토 다이오드(D)를 역바이어스 상태로 만들 수 있는 전압으로서, Vinit > VSS 를 만족시켜야 한다. 상기 초기화 트랜지스터(Tr_init)의 제1 전극은 상기 센싱 노드(SN)에 연결되고, 제2 전극은 상기 초기화 전압(Vinit)을 공급하는 제2 전원에 연결되고, 게이트 전극은 상기 초기화 트랜지스터(Tr_init)에 초기화 신호를 인가하는 초기화 라인(INIT)에 연결된다.
구동 트랜지스터(Tr_dr)는 상기 포토 다이오드(D)에 입사된 광의 휘도에 해당하는 휘도 전류를 출력한다. 이 때, 상기 휘도 전류는 상기 포토 다이오드(D)에서 발생한 전류를 증폭한 전류에 해당한다. 상기 구동 트랜지스터(Tr_dr)는 제1 전극에 제3 전압(VDD)을 공급하는 제3 전원에 연결되고, 게이트 전극이 상기 센싱 노드(SN)에 연결된다. 또한 상기 구동 트랜지스터(Tr_dr)의 제2 전극은 데이터 출력 라인(D_out)과 전기적으로 연결된다.
스위칭 트랜지스터(Tr_sw)는 상기 구동 트랜지스터(Tr_dr)에서 생성되는 전류가 데이터 출력 라인(D_out)에 흐르도록 한다. 상기 스위칭 트랜지스터(Tr_sw)의 제1 전극은 상기 구동 트랜지스터(Tr_dr)의 제2 전극에 연결되고, 제2 전극은 상기 데이터 출력 라인(D_out)에 연결된다. 또한 상기 스위칭 트랜지스터(Tr_sw)의 게이트 전극은 집광 신호가 인가되는 집광 제어 라인(Integ)에 연결된다.
리셋 트랜지스터(Tr_rst)는 상기 데이터 출력 라인(D_out)이 주기적으로 접지되도록 제어한다. 상기 리셋 트랜지스터(Tr_rst)의 제1 전극은 상기 데이터 출력 라인(D_out)에 연결되고, 제2 전극은 접지된다. 또한 상기 리셋 트랜지스터(Tr_rst)의 게이트 전극은 리셋 신호가 인가되는 리셋 라인(Reset)에 연결된다. 상기 리셋 트랜지스터(Tr_rst)는 주기적으로 인가되는 상기 리셋 신호에 따라서 온 되어 상기 데이터 출력 라인(D_out)의 전위가 주기적으로 0V가 되도록 한다.
이하, 도 1에 따른 광 센싱 회로의 구동방법을 살펴보도록 한다.
먼저, 초기화 신호에 의하여 초기화 트랜지스터(Tr_init)이 온 되면, 상기 센싱 노드(SN)의 전위가 초기화 전압(Vinit)으로 설정된다. Vinit > Vss 이므로 포토 다이오드(D)에는 역바이어스 전압이 걸린다.
이러한 상태에서 상기 포토 다이오드(D)에 빛이 인가되면, 상기 인가되느 빛의 휘도에 따라서 전류가 발생한다. 상기 빛의 휘도가 클수록 상기 포토 다이오드(D)에서 발생하는 전류의 크기는 크다. 상기 발생한 전류에 의하여 전하가 상기 센싱 노드(SN)로 유입되며, 따라서 상기 센싱 노드(SN)의 전위는 내려간다.
구동 트랜지스터(Tr_dr)는 상기 센싱 노드(SN)의 전위가 내려감으로 인하여 게이트-드레인간 전압이 low level이 되어 온 되며, 상기 게이트-소스 전극간 전압에 해당하는 전류를 발생시킨다.
상기 스위칭 트랜지스터(Tr_sw)가 집광 신호에 의하여 온 될때, 상기 구동 트랜지스터(Tr_dr)에서 발생한 전류가 데이터 출력 라인(D_out)을 통하여 흐르게 된다. 상기 데이터 출력 라인(D_out)의 말단에서는 출력 감지부가 구비될 수 있다. 상기 출력 감지부는 상기 데이터 출력 라인(D_out)에서 흐르는 전류를 사용하여 상기 인가된 빛의 휘도가 얼마인지를 판단한다. 예를 들어, 상기 출력 감지부는 커패시터를 포함할 수 있다. 이러한 경우, 상기 커패시터에는 상기 데이터 출력 라인(D_out)에 흐르는 전류에 의하여 전하가 축적되며, 상기 전하에 의하여 발생하는 상기 커패시터 양단의 전압을 측정함으로 인하여 인가된 빛의 휘도를 판단할 수 있게 된다.
그러나 이러한 광 센싱 회로의 동작은 온도에 따라서 감도가 변할 수 있다는 것이 문제가 된다. 즉, 온도에 따라서 포토 다이오드에서 발생하는 전류에 차이가 발생하기 때문에 일률적인 방법으로 상기 데이터 출력 라인(D_out)에 흐르는 전류를 사용하여 인가되는 빛의 휘도를 판단하는 경우, 그 판단 결과가 부정확하게 된다.
도 2(a) 내지 도 2(c)를 참조하여, 상기 문제점들에 대하여 좀 더 구체적으로 살펴보도록 한다.
도 2(a)는 포토 다이오드에서 발생하는 전류를 나타내는 그래프이다. 도 2(a)의 그래프에서, 가로축은 포토 다이오드에 인가되는 빛의 휘도를 나타내며, 세로축은 포토 다이오드에 흐르는 전류의 크기를 나타낸다. 상기 그래프에 표시된 두 개의 곡선 중에서, 위쪽에 위치한 곡선은 온도가 40℃일 때, 아래쪽에 위치한 곡선은 온도가 25℃일 때에 측정한 것이다. 도 2(a)를 참조하면, 온도가 높을수록 동일한 휘도에서 더 많은 전류가 흐른다는 것을 알 수 있다.
한편, 포토 다이오드에서 빛을 인가받는 시간이 길어질수록 구동 트랜지스터의 게이트 전극의 전위도 점점 내려간다. 이에 의하여 게이트-소스 전극간 전압에 해당하는 전류가 구동 트랜지스터의 소스 전극으로부터 드레인 전극으로 흐르게 된다. 그러나 구동 트랜지스터의 게이트-소스 전극간 전압이 일정 값 이상으로 증가하면, 상기 구동 트랜지스터에 흐르는 전류가 포화되어 더이상 증가하지 않는다. 이러한 특성은 트랜지스터의 V-I 곡선에서 알 수 있다. 즉, 서로 다른 휘도의 빛이 포토 다이오드에 인가되어도, 데이터 출력 라인(D_out)에 흐르는 전류의 크기가 동일한 경우가 발생할 수 있다.
상기 언급한 문제점 외에, 다른 한편으로 데이터 출력 라인(D_out)에 흐르는 전류의 크기는 휘도에 따라서 다르더라도 이를 측정하는 부분, 예를 들어 출력 감지부에서 출력 값이 포화되는 경우가 있다. 이에 대하여는 도 2(b) 및 도 2(c)를 사용하여 자세히 설명한다.
도 2(b) 및 도 2(c)는 종래 기술에 따른 광 센싱 회로의 구동 방법에서 집광시간에 따른 광 센싱 회로의 분해능을 나타내는 그래프이다. 도 2(b) 및 도 2(c)에서 도시한 그래프의 가로축은 집광 시간을 나타낸다. 또한 세로축은 데이터 출력 라인에 흐른 전류를 사용하여 측정한 출력값이다. 상기 출력값은 커패시터 양단의 전압이 될 수 있다. 여기서 도 2(b)는 광 센싱 회로가 상온에 있는 경우이며, 상기 도 2(c)는 광 센싱 회로가 도 2(b)의 경우보다 높을 때이다.
도 2(b)를 참조하면, 집광 시간이 t1인 경우에는 휘도 값에 비례한 출력값을 측정할 수 있다. 즉, 인가되는 휘도가 크면 큰 출력값이 측정되며, 인가되는 휘도가 낮으면 작은 출력값이 측정되어, 인가되는 빛의 휘도를 정확하게 판단할 수 있다.
한편, 도 2(c)를 참조하면, 집광 시간이 t2인 경우에는 출력값이 휘도에 비례하므로 인가되는 빛의 휘도를 정확하게 판단할 수 있다. 그러나 집광 시간이 t1인 경우에는 출력값이 포화되어 인가되는 빛의 휘도와 무관하게 동일한 출력값을 가지게 된다. 즉, 상기 데이터 출력 라인(D_out)의 말단에 구비된 커패시터의 한계 용량에 다다르게 되어 휘도에 따라서 서로 다른 크기의 전류가 생성되어도 출력값이 동일하게 되는 것이다.
따라서, 광 센싱 회로의 감도가 주변 온도에 영향을 받지 않고 일정하게 유지될 수 있는 광 센싱 회로의 구동방법이 요구된다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 주변 온도에 따라서 광 센싱 회로의 감도가 영향을 받지 않는 광 센싱 회로, 이의 구동 방법 및 광 센싱 회로를 포함하는 터치 패널을 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 포토 다이오드에 인가되는 빛을 감지하고, 상기 감지한 빛의 휘도에 상응하는 전류를 발생시키며, 상기 전류를 구동 트랜지스터를 사용하여 증폭하고, 상기 증폭된 전류를 출력하는 광 센싱 회로의 구동방법에 있어서, 주변 온도를 감지하고, 상기 상기 감지한 온도에 따라서 상기 포토 다이오드에서 상기 빛을 감지하는 시간 또는 상기 증폭된 전류를 출력하는 시간을 조절하는 것을 특징으로 하는 광 센싱 회로의 구동방법을 제공한다.
이러한 본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 감지한 온도가 높을수록 상기 빛을 감지하는 시간을 짧게 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 빛을 감지하는 시간이 상기 구동 트랜지스터에서 증폭되는 전류가 포화 전류에 도달하는데 걸리는 시간보다 짧을 수 있다. 또는 상기 빛을 감지하는 시간이 상기 포토 다이오드의 캐소드 전극의 전압이 제1 전압에 도달하는 시간보다 짧을 수 있다.
또한 본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 감지한 온도가 높을수록 상기 증폭된 전류를 출력하는 시간을 짧게 할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 인가되는 빛을 감지하여 전류를 발생시키는 포토 다이오드, 상기 전류를 증폭하는 구동 트랜지스터, 상기 증폭된 전류를 출력하는 스위칭 트랜지스터, 주변 온도를 감지하는 온도 감지부, 및 상기 감지한 온도에 따라서 상기 포토 다이오드가 상기 빛을 감지하는 시간 또는 상기 증폭된 전류를 출력하는 시간을 조절하는 제어부를 포함하는 광 센싱 회로를 제공할 수 있다.
이러한 본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 제어부는 상기 감지한 온도가 높을수록 상기 빛을 감지하는 시간을 짧게 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 빛을 감지하는 시간이 상기 구동 트랜지스터에서 증폭되는 전류가 포화 전류에 도달하는데 걸리는 시간보다 짧을 수 있다. 또는 상기 빛을 감지하는 시간이 상기 포토 다이오드의 캐소드 전극의 전압이 제1 전압에 도달하는 시간보다 짧을 수 있다.
또한 본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제어부는 상기 감지한 온도가 높을수록 상기 증폭된 전류를 출력하는 시간을 짧게 할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 복수의 픽셀 회로와, 복수의 광 센싱 회로와, 주변 온도를 감지하는 온도 감지부를 포함하며, 상기 광 센싱 회로는, 제1 전압 전원과 센싱 노드 사이에 연결되어 인가되는 빛을 감지하여 제1 전류를 발생시키는 포토 다이오드, 제1 전극과 상기 센싱 노드에 연결되는 게이트 전극과 제2 전압 전원에 연결되는 제2 전극을 구비하며 상기 전류를 증폭하여 제2 전류를 생성하는 구동 트랜지스터, 데이터 출력 라인에 연결되는 제1 전극과 상기 구동 트랜지스터의 제1 전극에 연결되는 제2 전극과 제2 주사 라인에 연결되어 제2 주사 신호가 인가되는 게이트 전극을 구비하며 상기 제2 전류의 인가 및 차단을 제어하는 스위칭 트랜지스터, 및 상기 감지한 온도에 따라서 상기 포토 다이오드가 상기 빛을 감지하는 시간 또는 상기 증폭된 전류를 출력하는 시간을 조절하는 제어부를 포함하는 광 센싱 터치 패널을 제공한다.
이러한 본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 제어부는 상기 감지한 온도가 높을수록 상기 빛을 감지하는 시간을 짧게 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 빛을 감지하는 시간이 상기 구동 트랜지스터에서 증폭되는 전류가 포화 전류에 도달하는데 걸리는 시간보다 짧을 수 있다. 또는 상기 빛을 감지하는 시간이 상기 포토 다이오드의 캐소드 전극의 전압이 제1 전압에 도달하는 시간보다 짧을 수 있다.
또한 본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제어부는 상기 감지한 온도가 높을수록 상기 증폭된 전류를 출력하는 시간을 짧게 할 수 있다.
또한 본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 픽셀 회로는 유기 발광 다이오드(OLED)를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 픽셀 회로는 제1 주사 라인에 인가되는 제1 주사 신호에 따라서 데이터 라인으로부터 데이터 신호를 수신하며, 상기 픽셀 회로에 상기 제1 주사 신호를 인가하는 제1 주사 구동부, 상기 광 센싱 회로에 상기 제2 주사 신호를 인가하는 제2 주사 구동부, 및 상기 데이터 출력 라인으로부터 상기 제2 전류를 수신하여 상기 제2 전류를 휘도 데이터로 변환하는 출력 감지부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 센싱 노드를 초기화 하는 초기화 수단을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 초기화 수단에 초기화 신호를 인가하는 초기화 구동부를 더 포함할 수 있다.
상기 언급한 바와 같이, 광 센싱 회로의 감도가 주변 온도에 영향을 받지 않고 일정하게 유지될 수 있게 한다.
도 1은 일반적인 광 센싱 회로를 나타내는 회로도이다.
도 2(a)는 포토 다이오드에서 발생하는 전류를 나타내는 그래프이다.
도 2(b) 및 도 2(c)는 종래 기술에 따른 광 센싱 회로의 구동 방법에서 집광시간에 따른 광 센싱 회로의 분해능을 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 센싱 회로의 구동방법을 나타내는 타이밍도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 센싱 회로의 구동방법을 나타내는 타이밍도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 센싱 회로의 구동방법을 채용한 터치 패널의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 센싱 회로의 구동방법을 채용한 터치 패널의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 7은 도 6에 따른 터치 패널에서 광 센싱 회로를 구동하는 방법을 나타내는 타이밍도이다.
이하, 도 3 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 센싱 회로의 구동방법을 나타내는 타이밍도이다.
광 센싱 회로의 초기화 라인(INIT)에 인가되는 초기화 신호, 리셋 라인(Reset)에 인가되는 리셋 신호 및 제2 주사 라인(Integ)에 인가되는 집광 신호의 타이밍도가 도시되어 있다.
초기화 라인(INIT)에는 제1 초기화 라인(INIT[1])부터 제n 초기화 라인(INIT[n])까지 순차적으로 초기화 신호가 인가된다. 상기 초기화 신호에 의하여 각 광 센싱 회로의 센싱 노드(SN)의 전위가 초기화 전압(Vinit)으로 설정된다.
리셋 라인(Reset)라인에는 리셋 신호가 주기적으로 인가된다. 이로 인하여 데이터 출력 라인(D_out)의 말단에 구비된 출력 감지부가 주기적으로 초기화 되어 광 센싱 회로로부터 출력되는 전류를 정확하게 측정할 수 있게 된다.
한편, 제2 주사 라인(Integ)에는 초기화 신호가 인가되기 바로 이전 타이밍에 집광 신호가 주기적으로 인가된다. 이 때, 도 3의 집광 신호에서 점선으로 표시한 바와 같이, 외부 온도를 감지하여 상기 감지한 온도에 따라서 상기 집광 신호가 인가되는 구간의 길이가 조절 가능하다. 종래에는 리셋 신호 사이의 전체 구간(예를 들면 도 2(c)에서 t1)에서 집광 신호가 인가되었다면, 본 실시예에서는 온도에 따라서 상기 집광 신호가 인가되는 구간의 길이를 조절(예를 들면 도 2(c)에서 t2)한다.
즉, 포토 다이오드에 인가되는 빛을 감지하고, 상기 감지한 빛의 휘도에 상응하는 전류를 발생시키며, 상기 전류를 구동 트랜지스터를 사용하여 증폭하고, 상기 증폭된 전류를 출력하는 광 센싱 회로의 구동방법에 있어서, 주변 온도를 감지하고, 상기 감지한 온도에 따라서 상기 증폭된 전류를 출력하는 시간을 조절한다.
한편, 상기 언급한 바와 같이 주변 온도를 감지하기 위하여 광 센싱 회로는 온도 감지부를 더 포함할 수 있다.
또한 상기 온도 감지부에서 감지한 온도에 따라서 증폭된 전류를 출력하는 시간을 조절하는 제어부를 더 포함할 수 있다. 이 때, 상기 제어부는 상기 온도부에서 감지한 온도가 높을수록 상기 증폭된 전류를 출력하는 시간을 짧게 할 수 있다. 즉, 도 2(c)에서 도시한 바와 같이 전류를 출력하는 시간을 t1에서 t2로 변경할 수 있다.
이와 같이, 주변 온도에 따라서 증폭된 전류를 출력하는 시간을 조절함으로 인하여 광 센싱 회로의 감도를 주변 온도에 영향을 받지 않고 일정하게 유지될 수 있게 한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 센싱 회로의 구동방법을 나타내는 타이밍도이다.
도 4에서도 도 3에서와 마찬가지로, 광 센싱 회로의 초기화 라인(INIT)에 인가되는 초기화 신호, 리셋 라인(Reset)에 인가되는 리셋 신호 및 제2 주사 라인(Integ)에 인가되는 집광 신호의 타이밍도가 도시되어 있다.
도 4에 따른 타이밍도를 살펴보면, 초기화 신호 및 리셋 신호는 도 3에 따른 타이밍도와 동일하다. 도 3의 타이밍도와의 차이점은 제2 주사 라인(Integ)의 각 라인에서 집광 신호가 인가되는 타이밍이 변경된 것이다. 즉, 도 3에 따른 타이밍도에서는 동일한 라인의 광 센싱 회로는 집광 신호가 인가된 직후에 초기화 신호가 인가되었으며, 상기 집광 신호가 인가되는 구간의 길이를 조절하는 것에 특징이 있었다. 반면에, 도 4에 따른 타이밍도에서는 집광 신호가 인가되는 구간의 길이 자체는 동일하나, 제2 주사 라인(Integ)의 각 라인에 집광 신호가 인가되는 타이밍이 변경되었다.
즉, 주변 온도를 감지하고, 상기 감지한 온도에 따라서 상기 빛을 감지하는 시간을 조절한다. 이를 위하여, 도 3에서와 마찬가지로 온도 감지부 및 제어부를 더 포함할 수 있다.
한편, 제어부는 상기 빛을 감지하는 시간을 조절함에 있어서, 상기 구동 트랜지스터에서 증폭되는 전류가 포화 전류에 도달하는데 걸리는 시간보다 짧도록 하는 것이 바람직하다.
또는 상기 제어부는 상기 빛을 감지하는 시간을 조절함에 있어서, 포토 다이오드의 캐소드 전극의 전압이 제1 전압에 도달하는 시간보다 짧도록 하는 것이 바람직하다. 상기 제1 전압은 구동 트랜지스터의 게이트-소스 전극간 전압이 상기 구동 트랜지스터에서 발생하는 전류가 포화 전류가 되도록 하는 전압인 것이 바람직하다.
이와 같이 주변 온도에 따라서 빛을 감지하는 시간을 조절하여 증폭되는 전류가 포화 전류에 도달하기 전에 집광 신호를 인가하고, 상기 증폭되는 전류를 출력함으로 인하여 광 센싱 회로의 감도를 유지할 수 있게 된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 센싱 회로의 구동방법을 채용한 터치 패널의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 5를 참조하면, 터치 패널(500)은 표시부(510), 제어부(520), 제1 주사 구동부(530), 데이터 구동부(540), 제2 주사 구동부(550), 초기화 구동부(560), 출력 감지부(570) 및 온도 감지부(580)를 포함할 수 있다. 또한 상기 터치 패널(500)은 표시부(510)에 n×m 행렬의 복수의 픽셀(Pixel)들을 포함할 수 있다. 또한 행 방향으로 형성된 n개의 제1 주사 라인들(Scan[1]…S[n]) 및 n개의 제2 주사 라인들(Integ[1]…Integ[n]), 열 방향으로 형성된 m개의 데이터 라인들(D[1]…D[m]) 및 m개의 데이터 출력 라인들(D_out[1]…D_out[m])을 포함할 수 있다.
각 픽셀(Pixel)은 표시 회로(511) 및 광 센싱 회로(512)를 포함할 수 있다.
상기 표시 회로(511)는 유기 발광 표시 장치의 표시 회로일 수 있다. 상기 표시 회로의 일 실시예로 2 트랜지스터, 1 커패시터 및 OLED를 포함하는 형태의 화소 회로가 적용될 수 있다. 상기 표시 회로(511)에서는 종래의 유기 발광 표시 장치의 표시 회로와 동일한 방식으로 데이터를 표시할 수 있으며, 그 자세한 동작에 대한 설명은 생략한다. 또한 상기 표시 회로(511)는 예시적인 것으로 기존에 공지된 다양한 형태의 표시 회로를 사용하는 것이 가능할 것이다.
한편, 상기 광 센싱 회로(512)는 상기 도 1에 따른 광 센싱 회로일 수 있다.
제어부(520)는 상기 제1 주사 구동부(530), 데이터 구동부(540), 제2 주사 구동부(550), 초기화 구동부(560) 및 출력 감지부(570)의 동작을 제어한다. 또한 상기 출력 감지부(570)로부터 인가되는 휘도 데이터를 제공받아 접촉이 일어난 위치를 판단할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부(520)는 전체 휘도 데이터들 중에서 특별히 휘도가 낮은 부분 또는 특별히 휘도가 높은 부분을 접촉이 일어난 위치로 판단할 수 있다. 이와 같이, 제어부(520)를 이용하여 접촉이 일어난 위치를 판단함으로 인하여 터치 패널로서의 역할을 수행할 수 있게 된다.
제1 주사 구동부(530)는 제1 주사 라인들(Scan[1]…Scan[n])에 주사 신호를 인가한다. 상기 주사 신호는 제1 주사 라인들(Scan[1]…Scan[n])에 순차적으로 인가되며, 상기 주사 신호들에 맞춰 데이터 신호가 표시 회로(511)에 인가된다.
데이터 구동부(540)는 데이터 라인들(D[1]…D[m])에 데이터 신호를 인가한다. 데이터 신호는 데이터 구동부(540) 내의 전압원 또는 전류원으로부터 출력될 수 있다. 상기 데이터 신호에 의하여 표시 회로(511)에서 데이터의 표시가 이루어질 수 있다.
제2 주사 구동부(550)는 제2 주사 라인들(Integ[1]…Integ[n])에 집광 신호를 인가한다. 상기 집광 신호는 상기 제2 주사 라인들(Integ[1]…Integ[n])에 순차적으로 인가되며, 상기 집광 신호들에 맞춰 광 센싱 회로(512)의 스위칭 트랜지스터(Tr_sw)가 온(ON) 된다. 상기 집광 신호에 의하여 스위칭 트랜지스터(Tr_sw)가 온 되면 상기 구동 트랜지스터(Tr_dr)에 의하여 증폭된 전류가 후술할 출력 감지부(570)에 제공된다.
초기화 구동부(560)는 광 센싱 회로(512)의 초기화 라인들(INIT[1]…INIT[n])에 초기화 신호를 인가한다. 상기 초기화 신호는 상기 초기화 라인들(INIT[1]…INIT[n])에 순차적으로 인가되며, 상기 초기화 신호에 의하여 광 센싱 회로(512)의 센싱 노드(SN)가 주기적으로 초기화 전압(Vinit)으로 설정될 수 있다.
출력 감지부(570)는 데이터 출력 라인들(D_out[1]…D_out[m])을 통하여 광 센싱 회로(512)에서 증폭된 전류를 제공받는다. 상기 제공받은 전류는 상기 집광 신호에 의하여 선택된 행의 광 센싱 회로(512)들로부터 출력되는 전류이다. 상기 제공된 전류들은 상기 출력 감지부(570)에서 상기 전류들에 해당하는 휘도 데이터로 다시 변환된다. 예를 들면, 커패시터에 전류를 인가하여 상기 커패시터 양단의 전압을 검출하고, 상기 검출한 전압에 해당하는 휘도 데이터로 변환하는 것이 가능하다. 또는 상기 제공받은 전류 자체의 크기를 검출하여 휘도 데이터로 변환하는 것도 가능할 것이다. 상기 휘도 데이터로 변환하는 방법은 예시적인 것으로 다양하게 변경하는 것이 가능할 것이다. 상기 변환된 휘도 데이터는 상기 제어부(520)로 제공되어 손가락의 접촉 여부를 판단할 수 있도록 한다.
온도 감지부(580) 터치 패널 또는 광 센싱 회로의 주변 온도를 감지한다. 상기 온도 감지부(580)는 온도 센서 등을 포함할 수 있다. 상기 온도 감지부(580)는 감지한 주변 온도 데이터를 제어부(520)에 제공한다.
한편, 상기 제어부(520)는 상기 온도 감지부(580)에서 감지한 주변 온도 데이터를 제공받아 제2 주사 구동부(550)를 제어하여 상기 감지한 온도가 높을수록 상기 빛을 감지하는 시간 또는 상기 증폭된 전류를 출력하는 시간을 조절하도록 한다. 상기 빛을 감지하는 시간 또는 상기 증폭된 전류를 출력하는 시간은 도 3 및 도 4에서 자세히 설명하였는바, 여기서는 그 설명을 생략한다.
이와 같이, 주변 온도를 감지하고, 상기 주변 온도에 따라서 빛을 감지하는 시간 또는 증폭된 전류를 출력하는 시간을 조절함으로 인하여 광 센싱 회로의 감도가 주변 온도에 영향을 받지 않고 일정하게 유지될 수 있게 한다.
또한 이와 같이, 표시 회로와 광 센싱 회로를 동시에 형성하여 동일한 공정으로 형성하는 것에 의하여 터치 패널의 제조 공정을 단순화 할 수 있 있으며, 별도의 패널을 필요로 하지 않아 두께를 줄일 수 있게 된다.
한편, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 센싱 회로의 구동방법을 채용한 터치 패널의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 6을 참조하면, 도 5에 따른 터치 패널과 비교하여 초기화 구동부(560)가 생략된 것을 제외하고는 모든 구성 요소가 동일하다.
이 경우, 광 센싱 회로(612)의 센싱 노드(SN)를 초기화 하기 위하여 초기화 신호 대신에 제1 주사 신호를 공유한다. 이를 위하여, 광 센싱 회로(612)의 초기화 트랜지스터(Tr_init)의 게이트 전극은 표시 회로(611)에 제1 주사 신호를 인가하는 제1 주사 라인(Scan[1]…Scan[n])에 연결될 수 있다. 이와 같이, 제1 주사 라인을 초기화 라인으로 사용함으로 인하여 필요한 배선 및 구동부의 개수를 줄일 수 있게 된다.
도 7은 도 6에 따른 터치 패널에서 광 센싱 회로를 구동하는 방법을 나타내는 타이밍도이다.
도 7에 따른 타이밍도와 도 3에 따른 타이밍도를 살펴보면, 초기화 라인에 인가되는 초기화 신호 대신에 제1 주사 라인(Scan)에 인가되는 제1 주사 신호가 사용된 것을 확인할 수 있다.
즉, 제1 주사 구동부(630)에서 생성된 제1 주사 신호가 제1 주사 라인(Scan)을 통하여 순차적으로 인가되고, 상기 제1 주사 신호에 의하여 각 행의 광 센싱 회로(612)의 센싱 노드(SN)는 초기화 전압으로 설정된다.
이와 같이, 제1 주사 라인을 초기화 라인으로 사용함으로 인하여 필요한 배선 및 구동부의 개수를 줄일 수 있으며, 도 5에 따른 터치 패널과 마찬가지로 주변 온도를 감지하고, 상기 주변 온도에 따라서 빛을 감지하는 시간 또는 증폭된 전류를 출력하는 시간을 조절함으로 인하여 광 센싱 회로의 감도가 주변 온도에 영향을 받지 않고 일정하게 유지될 수 있게 한다.
상기 발명의 상세한 설명과 도면은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 따라서 이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.

Claims (14)

  1. 포토 다이오드에 인가되는 빛을 감지하고, 상기 감지한 빛의 휘도에 상응하는 전류를 발생시키며, 상기 전류를 구동 트랜지스터를 사용하여 증폭하고, 상기 증폭된 전류를 출력하는 광 센싱 회로의 구동방법에 있어서,
    상기 포토 다이오드를 초기화시키는 단계;
    상기 광 센싱 회로의 주변 온도를 감지하는 단계; 및
    상기 감지한 온도에 따라서, 상기 포토 다이오드가 초기화된 시점과 상기 구동 트랜지스터에서 증폭된 전류를 출력하는 시점 사이의 시간 간격을 조절하여, 상기 포토 다이오드에서 상기 빛을 감지하는 시간을 조절하는 단계를 포함하는 광 센싱 회로의 구동방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 감지한 온도가 증가할수록 상기 빛을 감지하는 시간을 감소시키는 광 센싱 회로의 구동방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 빛을 감지하는 시간이 상기 구동 트랜지스터에서 증폭되는 전류가 포화 전류에 도달하는데 걸리는 시간보다 짧은 광 센싱 회로의 구동방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 빛을 감지하는 시간은 상기 포토 다이오드의 캐소드 전극의 전압이 제1 전압에 도달하는 시간보다 짧고, 상기 제1 전압은, 상기 구동 트랜지스터의 게이트-소스 전극간 전압이 상기 구동 트랜지스터에서 발생하는 전류가 포화 전류가 되도록 하는 전압인, 광 센싱 회로의 구동방법.
  5. 인가되는 빛을 감지하여 전류를 발생시키는 포토 다이오드;
    상기 전류를 증폭하는 구동 트랜지스터;
    상기 증폭된 전류를 출력하는 스위칭 트랜지스터;
    광 센싱 회로의 주변 온도를 감지하는 온도 감지부;
    상기 포토 다이오드를 초기화시키기 위한 초기화 신호를 상기 포토 다이오드 또는 상기 구동 트랜지스터에 출력하는 초기화 구동부; 및
    상기 감지한 온도에 따라서 상기 초기화 신호가 출력된 시점과, 상기 스위칭 트랜지스터를 통해 상기 증폭된 전류를 출력하는 시점 사이의 시간 간격을 조절하여, 상기 포토 다이오드가 빛을 감지하는 시간을 조절하는 제어부를 포함하는 광 센싱 회로.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 감지한 온도가 증가할수록 상기 빛을 감지하는 시간을 감소시키는 광 센싱 회로.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 빛을 감지하는 시간이 상기 구동 트랜지스터에서 증폭되는 전류가 포화 전류에 도달하는데 걸리는 시간보다 짧은 광 센싱 회로.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 빛을 감지하는 시간은 상기 포토 다이오드의 캐소드 전극의 전압이 제1 전압에 도달하는 시간보다 짧고, 상기 제1 전압은, 상기 구동 트랜지스터의 게이트-소스 전극간 전압이 상기 구동 트랜지스터에서 발생하는 전류가 포화 전류가 되도록 하는 전압인, 광 센싱 회로.
  9. 복수의 픽셀 회로들;
    복수의 광 센싱 회로들;
    패널의 주변 온도를 감지하는 온도 감지부;
    상기 복수의 광 센싱 회로들 각각에 구비된 포토 다이오드를 초기화시키기 위한 초기화 신호를 상기 복수의 광 센싱 회로에 출력하는 초기화 구동부; 및
    상기 감지한 온도에 따라서 상기 초기화 신호가 출력된 시점과, 상기 복수의 광 센싱 회로들로부터 전류를 출력하는 시점 사이의 시간 간격을 조절하여, 상기 복수의 광 센싱 회로들의 포토 다이오드가 빛을 감지하는 시간을 조절하는 제어부를 포함하며,
    상기 광 센싱 회로는,
    제1 전압 전원 및 센싱 노드 사이에 연결되어 인가되는 빛을 감지하여 제1 전류를 발생시키는 포토 다이오드;
    제1 전극, 상기 센싱 노드에 연결되는 게이트 전극, 및 제2 전압 전원에 연결되는 제2 전극을 구비하며, 상기 전류를 증폭하여 제2 전류를 생성하는 구동 트랜지스터; 및
    데이터 출력 라인에 연결되는 제1 전극, 상기 구동 트랜지스터의 제1 전극에 연결되는 제2 전극, 및 제2 주사 라인에 연결되어 제2 주사 신호가 인가되는 게이트 전극을 구비하며, 상기 제2 전류의 인가 및 차단을 제어하는 스위칭 트랜지스터를 포함하는 광 센싱 터치 패널.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 감지한 온도가 증가할수록 상기 빛을 감지하는 시간을 감소시키는 광 센싱 터치 패널.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 빛을 감지하는 시간이 상기 구동 트랜지스터에서 증폭되는 전류가 포화 전류에 도달하는데 걸리는 시간보다 짧은 광 센싱 터치 패널.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 빛을 감지하는 시간은 상기 포토 다이오드의 캐소드 전극의 전압이 제1 전압에 도달하는 시간보다 짧고, 상기 제1 전압은, 상기 구동 트랜지스터의 게이트-소스 전극간 전압이 상기 구동 트랜지스터에서 발생하는 전류가 포화 전류가 되도록 하는 전압인, 광 센싱 회로 터치 패널.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 픽셀 회로는 유기 발광 다이오드(OLED)를 포함하는 광 센싱 터치 패널.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 픽셀 회로는 제1 주사 라인에 인가되는 제1 주사 신호에 따라서 데이터 라인으로부터 데이터 신호를 수신하며,
    상기 픽셀 회로에 상기 제1 주사 신호를 인가하는 제1 주사 구동부;
    상기 광 센싱 회로에 상기 제2 주사 신호를 인가하는 제2 주사 구동부; 및
    상기 데이터 출력 라인으로부터 상기 제2 전류를 수신하여 상기 제2 전류를 휘도 데이터로 변환하는 출력 감지부를 더 포함하는 광 센싱 터치 패널.
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