KR101750990B1

KR101750990B1 - 표시장치 및 이의 구동방법

Info

Publication number: KR101750990B1
Application number: KR1020100096502A
Authority: KR
Inventors: 김희태; 장현룡; 양병춘; 김동권; 이영근; 김호영
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2010-10-04
Filing date: 2010-10-04
Publication date: 2017-07-12
Anticipated expiration: 2030-10-04
Also published as: US20120081412A1; KR20120035034A; JP5882656B2; US9417732B2; CN102446495A; JP2012079316A; CN102446495B

Abstract

표시장치는 표시패널, 백라이트 유닛, 백라이트 제어회로, 복수의 센서, 리드아웃 회로, 및 센서 보조회로를 포함한다. 표시패널은 복수의 화소를 갖고 영상을 표시한다. 백라이트 유닛은 가시광선 영역에 속하는 제1 광을 방출하는 제1 광원 및 적외선 영역에 속하는 제2 광을 방출하는 제2 광원을 포함하여 제1 및 제2 광을 표시패널로 제공한다. 백라이트 제어회로는 제1 및 제2 광원의 휘도를 제어한다. 센서들은 외부 신호를 센싱하여 제1 센싱 신호들을 출력한다. 리드아웃 회로는 상기 제1 센싱 신호들을 충전하고 소정의 시점에 충전된 제1 센싱 신호들을 제2 센싱 신호들로서 출력한다. 센서 보조회로는 제2 센싱 신호들을 수신하고, 제2 센싱 신호들 중 최대값과 최소값을 비교하고, 그 비교 결과에 근거하여 제2 광원의 휘도를 제어하는 휘도 제어신호를 백라이트 제어회로로 제공한다.

Description

표시장치 및 이의 구동방법{DISPLAY APPARATUS AND METHOD OF DRIVING THE SAME}

본 발명은 표시장치 및 이의 구동방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 센서의 노화를 감지하여 적외선 광원의 휘도를 제어하는 표시장치 및 이의 구동방법에 관한 것이다.

일반적으로 터치 패널은 표시장치의 화면 상에 표시된 지시 내용을 사람의 손 또는 물체로 선택할 수 있는 것이다. 터치 패널을 갖는 표시장치는 키보드, 마우스, 스캐너 등과 같은 별도의 입력 장치를 필요로 하지 않기 때문에 최근 사용이 증대되고 있다.
터치 패널에 사용되는 센서는 표시패널의 상측에 구비되는 경우와 표시패널의 내부에 구비되는 경우가 있다. 그런데, 표시패널의 상측 또는 내부에 구비되는 센서는 백라이트 유닛에서 제공된 광 또는 표시장치의 외부에서 제공된 광을 이용하여 외부 신호를 센싱하는데, 표시장치의 사용 시간이 경과함에 따라 센서가 외부 신호를 센싱하는 능력은 감소한다.

따라서, 본 발명의 목적은 센서의 노화를 감지하여 적외선 광원의 휘도를 제어하는 표시장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 표시장치의 구동방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 표시패널, 백라이트 유닛, 백라이트 제어회로, 복수의 센서, 리드아웃 회로, 및 센서 보조회로를 포함한다.
상기 표시패널은 복수의 화소를 갖고 영상을 표시한다. 상기 백라이트 유닛은 가시광선 영역에 속하는 제1 광을 방출하는 제1 광원 및 적외선 영역에 속하는 제2 광을 방출하는 제2 광원을 포함하여 상기 제1 및 제2 광을 상기 표시패널로 제공한다. 상기 백라이트 제어회로는 상기 제1 및 제2 광원의 휘도를 제어한다.
상기 센서들은 외부 신호를 센싱하여 제1 센싱 신호들을 출력한다. 상기 리드아웃 회로는 상기 제1 센싱 신호들을 충전하고 소정의 시점에 상기 충전된 제1 센싱 신호들을 제2 센싱 신호들로서 출력한다. 상기 센서 보조회로는 상기 제2 센싱 신호들을 수신하고, 상기 제2 센싱 신호들 중 최대값과 최소값을 비교하고, 그 비교 결과에 근거하여 상기 제2 광원의 휘도를 제어하는 휘도 제어신호를 상기 백라이트 제어회로로 제공한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 표시장치의 구동방법은 다음과 같다.
외부 신호에 대응하여 제1 센싱 신호들을 수신한다. 이후, 상기 제1 센싱 신호들을 충전하고 소정의 시점에 상기 충전된 제1 센싱 신호들을 제2 센싱 신호들로서 출력한다.
다음, 상기 제2 센싱 신호들 중 최대값과 최소값의 차를 기 설정된 기준값과 비교한다. 상기 비교 결과에 근거하여 백라이트 유닛에 포함된 적외선 광원의 휘도를 제어한다.
이하, 본 발명의 구체적인 설명에 있어서, 상기 제1 센싱 신호를 센싱된 신호로 기재하고, 상기 제2 센싱 신호를 센싱 신호로 기재한다.

이와 같은 표시장치 및 이의 구동방법에 따르면, 표시장치에 포함된 센서의 노화를 감지하여 적외선 광원의 휘도를 제어함으로써, 센서의 노화에 따른 센싱 능력의 저하를 감소시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 블록도이다.
도 2는 도 1의 표시장치의 일 실시예에 따른 평면도이다.
도 3은 도 1의 센서들의 일 실시예에 따른 도면이다.
도 4는 도 1의 리드아웃 회로의 일 실시예에 따른 회로도이다.
도 5는 도 1의 센서 보조회로의 일 실시예에 따른 블록도이다.
도 6은 도 1의 백라이트 유닛의 일 실시예에 따른 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 구동방법을 설명하는 도면이다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 블록도이고, 도 2는 도 1의 표시장치의 일 실시예에 따른 평면도이며, 도 3은 도 1의 센서들의 일 실시예에 따른 도면이다.
도 1을 참조하면, 표시장치(100)는 표시패널(110), 게이트 드라이버(120), 데이터 드라이버(130), 스캔 드라이버(140), 리드아웃 회로(150), 타이밍 컨트롤러(160), 백라이트 유닛(170), 백라이트 제어회로(180), 및 센서 보조회로(190)를 포함한다.
상기 타이밍 컨트롤러(160)는 상기 표시장치(100)의 외부로부터 영상신호(RGB) 및 제어신호(CS)를 수신한다. 상기 타이밍 컨트롤러(160)는 상기 데이터 드라이버(130)와의 인터페이스 사양에 맞도록 상기 영상신호들(RGB)의 데이터 포맷을 변환하고, 변환된 영상신호들(R'G'B')을 상기 데이터 드라이버(130)로 제공한다. 또한, 상기 타이밍 컨트롤러(160)는 데이터 제어신호(DCS), 예를 들어, 출력개시신호, 수평개시신호, 및 극성반전신호 등을 상기 데이터 드라이버(130)로 제공한다.
상기 타이밍 컨트롤러(160)는 게이트 제어신호(GCS), 예를 들어, 수직개시신호, 수직클럭신호, 및 수직클럭바신호 등을 상기 게이트 드라이버(120)로 제공한다. 상기 타이밍 컨트롤러(160)는 센서 제어신호(SCS), 예를 들어, 개시신호, 제1 및 제2 클럭신호 등을 상기 스캔 드라이버(140)로 제공한다. 또한, 상기 타이밍 컨트롤러(160)는 리드아웃 제어신호(RCS), 예를 들어, 센싱 클럭 신호(SCK) 등을 상기 리드아웃 회로(150)로 제공한다.
상기 게이트 드라이버(120)는 상기 타이밍 컨트롤러(160)로부터 제공되는 상기 게이트 제어신호(GCS)에 응답해서 게이트 신호들(G1~Gn)을 순차적으로 출력한다.
상기 데이터 드라이버(130)는 상기 타이밍 컨트롤러9160)로부터 제공되는 상기 데이터 제어신호(DCS)에 응답해서 상기 영상신호들(R'G'B')을 데이터 전압들(D1~Dm)로 변환하여 출력한다. 상기 출력된 데이터 전압들(D1~Dm)은 상기 표시패널(110)로 인가된다.
상기 스캔 드라이버(140)는 상기 타이밍 컨트롤러(160)로부터 상기 센서 제어신호(SCS)를 수신하여 상기 스캔 신호들(S1~Sn)을 순차적으로 출력한다. 상기 센서 제어신호(SCS)는 상기 게이트 제어신호(GCS)에 동기하는 신호일 수 있다.
상기 백라이트 유닛(170)은 상기 표시패널(110)에 인접하게 배치되어 상기 표시패널(110)로 광을 공급한다. 도 1에 도시되지 않았으나, 상기 백라이트 유닛(110)은 가시광선 영역의 광을 방출하는 복수의 가시광선 광원 및 적외선 영역의 광을 방출하는 복수의 적외선 광원을 포함한다.
상기 백라이트 제어회로(180)는 상기 백라이트 유닛(170)의 광원들의 발광 세기 및 발광 타이밍을 제어하는 백라이트 제어신호(BCS)를 상기 백라이트 유닛(170)에 제공한다. 따라서, 상기 백라이트 제어회로(180)는 상기 백라이트 유닛(170)에서 방출되는 가시광선 및/또는 적외선의 휘도를 제어할 수 있다.
도 2를 참고하면, 상기 표시패널(110)은 제1 기판(111), 상기 제1 기판(111)과 마주하는 제2 기판(112), 및 상기 제1 기판(111)과 상기 제2 기판(112) 사이에 개재된 액정층(미도시)을 포함한다.
상기 표시패널(110)은 영상을 표시하는 표시영역(DA) 및 상기 표시영역(DA)을 감싸는 주변영역(PA)으로 구분될 수 있다. 다수의 화소(R, G, B) 및 다수의 센서(SNI, SNV)는 상기 표시영역(DA)에 구비된다. 설명의 편의를 위해, 도 2에는 소수의 화소 및 센서만을 도시하였으나, 상기 표시패널(110)에 포함될 수 있는 화소 및 센서의 수는 실시형태에 따라 다를 수 있다.
상기 화소들은 적색 영상을 표시하는 적색 화소(R), 녹색 영상을 표시하는 녹색 화소(G), 및 청색 영상을 표시하는 청색 화소(B)를 포함한다. 또한, 상기 센서들은 가시광선 영역의 광을 센싱하는 가시광선 센서(SNV) 및 적외선 영역의 광을 센싱하는 적외선 센서(SNI)를 포함한다.
상기 센서들(SNV, SNI)은 개구율을 감소시키지 않기 위해, 인접한 두 화소 사이 영역, 즉 블랙 매트릭스가 형성되는 영역에 구비될 수 있는데, 도 2에는 적색, 녹색, 및 청색 화소(R, G, B)의 세 개의 화소에 대응하여 하나의 가시광선 센서(SNV) 또는 적외선 센서(SNI)가 구비되는 것으로 도시하였다.
상기 게이트 드라이버(120)는 박막 공정을 통해 상기 제1 기판(111)의 주변영역(PA)에 구비되고, 상기 스캔 드라이버(140)는 박막 공정을 통해 상기 제2 기판(112)의 주변영역(PA)에 구비된다.
상기 제1 기판(111)과 상기 제2 기판(112)은 부분적으로 오버랩되도록 결합된다. 따라서, 상기 제1 기판(111)의 일단부는 상기 제2 기판(112)과 마주하지 않고, 상기 제2 기판(112)의 일단부는 상기 제1 기판(111)과 마주하지 않는다. 따라서, 상기 제1 기판(111)의 일단부에는 상기 데이터 드라이버(130)가 칩 온 글라스의 형태로 실장되고, 상기 제2 기판(112)의 일단부에는 상기 리드아웃 회로(150)가 칩 온 글라스의 형태로 실장된다. 그러나, 상기 데이터 드라이버(130) 및 상기 리드아웃 회로(150)는 칩 온 필름의 형태로 구비될 수도 있다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 상기 표시패널(110)은 다수의 게이트 라인(GL), 상기 게이트 라인들(GL)과 교차하는 다수의 데이터 라인(DL), 및 화소들(PX)을 포함한다. 상기 게이트 라인들(GL), 상기 데이터 라인들(DL), 및 상기 화소들(PX)은 상기 제1 기판(111)에 구비될 수 있다.
상기 화소들은 동일한 구성 및 기능을 가지므로, 설명의 편의를 위하여 도 1에는 하나의 화소를 예로서 도시하였다.
도시되지 않았지만, 각 화소(PX)는 박막 트랜지스터, 액정 커패시터, 및 스토리지 커패시터를 포함한다. 상기 박막 트랜지스터의 게이트 전극은 상기 게이트 라인들(GL) 중 대응하는 게이트 라인에 연결되고, 소스 전극은 상기 데이터 라인들(DL) 중 대응하는 데이터 라인에 연결되며, 드레인 전극은 상기 액정 커패시터 및 상기 스토리지 커패시터에 연결된다.
상기 게이트 라인들(GL)은 상기 게이트 드라이버(120)에 연결되며, 상기 데이터 라인들(DL)은 상기 데이터 드라이버(130)에 연결된다. 상기 게이트 라인들(GL)은 상기 게이트 드라이버(120)로부터 제공되는 게이트 신호들(G1~Gn)을 수신하고, 상기 데이터 라인들(DL)은 상기 데이터 드라이버(130)로부터 제공되는 데이터 전압들(D1~Dm)을 수신한다.
각 화소(PX)의 박막 트랜지스터는 대응하는 게이트 라인으로 공급되는 게이트 신호에 응답하여 턴-온되고, 대응하는 데이터 라인으로 공급된 데이터 전압은 턴-온된 박막 트랜지스터를 통해 상기 액정 커패시터의 제1 전극(이하, "화소전극"이라 한다)에 인가된다. 한편, 상기 액정 커패시터의 제2 전극(이하, "공통전극"이라 한다)에는 공통전압이 인가된다.
따라서, 상기 액정 커패시터에는 상기 공통전압과 상기 데이터 전압의 전위차에 해당하는 전압이 충전된다. 각 화소(PX)는 상기 액정 커패시터에 충전된 전압의 크기에 따라 광 투과율을 제어하여 영상을 표시할 수 있다.
상기 표시패널(110)은 다수의 스캔 라인(SL), 상기 스캔 라인들(SL)과 교차하는 다수의 리드아웃 라인(RL), 및 센서들(SN)을 더 포함한다. 상기 스캔 라인들(SL), 상기 리드아웃 라인들(RL), 및 상기 센서들(SN)은 상기 제2 기판(112)에 구비될 수 있다.
상기 센서들은 일부 구성을 제외하면 동일한 구성 및 기능을 가지므로, 설명의 편의를 위하여 도 1에는 하나의 화소를 예로서 도시하였다. 상기 센서들의 구체적인 구성은 도 3을 참조하여 아래에 설명한다.
상기 스캔 라인들(SL)은 상기 스캔 드라이버(140)에 연결되어 다수의 스캔 신호(S1~Sn)를 각각 순차적으로 수신한다.
상기 리드아웃 라인들(RL)은 상기 리드아웃 회로(150)에 연결되어 대응하는 센서(SN)에 충전된 전압을 상기 리드아웃 회로(150)로 제공한다.
도 3을 참조하면, 각 센서(SN)는 센싱 트랜지스터(VTR, ITR), 스위칭 트랜지스터(STR), 및 센싱 커패시터(Cs)를 포함한다. 설명의 편의를 위해, 도 3에는 4개의 센서만을 도시하였다.
상기 스위칭 트랜지스터(STR)의 제1 전극은 상기 스캔 라인들(SL) 중 대응하는 스캔 라인에 연결되고, 제2 전극은 상기 리드아웃 라인들(RL) 중 대응하는 리드아웃 라인에 연결되며, 제3 전극은 상기 센싱 커패시터(Cs)와 상기 센싱 트랜지스터(VTR, ITR)에 연결된다.
상기 센싱 트랜지스터(VTR, ITR)는 적외선 영역의 광을 센싱하는 적외선 센싱 트랜지스터(ITR)와 가시광선 영역의 광을 센싱하는 가시광선 센싱 트랜지스터(VTR)로 구분된다. 상기 적외선 센싱 트랜지스터(ITR)는 실리콘게르마늄(SiGe)을 포함할 수 있고, 상기 가시광선 센싱 트랜지스터(VTR)는 실리콘(Si)을 포함할 수 있다.
상기 센싱 커패시터(Cs)의 제1 전극은 상기 스위칭 트랜지스터(STR)의 제3 전극에 연결되고, 제2 전극에는 소스 전압(Vs)이 인가된다. 예를 들어, 상기 소스 전압(Vs)은 -4V일 수 있다. 또한, 상기 센싱 트랜지스터(VTR, ITR)의 제1 전극에는 게이트 전압(Vg)이 인가되고, 제2 전극에는 상기 소스 전압(Vs)이 인가되며, 제3 전극은 상기 센싱 커패시터(Cs)의 제1 전극에 연결된다. 예를 들어, 상기 게이트 전압(Vg)은 -9V일 수 있다.
상기 센싱 트랜지스터(VTR, ITR)는 외부로부터 입사되는 광을 센싱하고, 센싱된 광의 광량에 대응하는 신호를 출력한다. 상기 센싱 트랜지스터(VTR, ITR)는 아몰퍼스 실리콘을 포함할 수 있다.
상기 센싱 트랜지스터(VTR, ITR)로부터 출력된 상기 포토 전류에 의해 상기 센싱 커패시터(Cs)에 전하가 충전된다. 상기 센싱 트랜지스터(VTR, ITR)로 입사되는 광의 광량이 증가할수록, 상기 센싱 커패시터(Cs)에 충전되는 전하의 양이 증가한다. 따라서, 상기 센싱 트랜지스터(VTR, ITR)로 입사되는 광의 광량이 증가할수록, 상기 센싱 커패시터(Cs)에 높은 전압이 형성된다.
각 센서(SN)에 대응하는 스캔신호가 입력되면, 상기 스위칭 트랜지스터(STR)가 턴-온되어, 상기 센싱 커패시터(Cs)에 형성된 전압은 상기 턴-온된 스위칭 트랜지스터를 통해 대응하는 리드아웃 라인으로 제공한다.
상기 리드아웃 회로(150)는 상기 타이밍 컨트롤러(160)로부터 공급되는 리드아웃 제어신호(RCS)에 응답하여 상기 리드아웃 라인들(RL)로부터 수신된 센싱 전압들(R1~Rm)을 충전하였다가, 소정 시점에 상기 충전된 전압들, 즉 센싱 신호(SS)를 순차적으로 상기 타이밍 컨트롤러(160)로 제공한다.
상기 타이밍 컨트롤러(160)는 상기 센싱 신호(SS)를 이용한 데이터 처리를 위해 상기 센싱 신호(SS)를 외부 기기로 전송한다. 또한, 상기 타이밍 컨트롤러(160)는 외부에서 입력된 또는 내부에서 생성된 센서 시험신호(STS)에 따라 상기 센싱 신호(SS)를 상기 센서 보조회로(190)로 전송한다.
상기 센서 보조회로(190)는 상기 센싱 신호(SS)를 수신하여, 상기 충전된 전압들의 최대값과 최소값을 추출한다. 상기 센서 보조회로(190)는 상기 최대값과 상기 최소값을 비교하고, 그 비교 결과에 따라 상기 적외선 광원의 휘도를 제어하도록 휘도 제어신호(BRS)를 상기 백라이트 제어회로(180)로 제공한다.
구체적으로, 상기 센서 보조회로(190)는 상기 최대값과 상기 최소값의 차가 기 설정된 기준값보다 작은 경우 상기 적외선 광원의 휘도를 이전의 휘도보다 증가시키는 휘도 제어신호(BRS)를 상기 백라이트 제어회로(180)로 제공할 수 있다.
한편, 상기 센서 보조회로(190)는 상기 최대값과 상기 최소값의 차가 기 설정된 기준값보다 크거나 같은 경우 상기 적외선 광원의 휘도를 이전의 휘도로 유지하는 휘도 제어신호(BRS)를 상기 백라이트 제어회로(180)로 제공할 수 있다. 상기 센서 보조회로(190)에 대한 구체적인 설명은 도 5를 참고하여 아래에 설명한다.
도 4는 도 1의 리드아웃 회로의 일 실시예에 따른 회로도이다.
도 4를 참조하면, 상기 리드아웃 회로(150)는 다수의 오피 엠프(OP1~OPm), 리드아웃부(153), 및 쉬프트 레지스터(155)를 포함한다.
상기 오피 엠프들(OP1~OPm) 각각은 제1 입력 단자를 통해 상기 리드아웃 라인들(RL1~RLm)에 각각 연결되어 대응하는 센서(SN)로부터 센싱된 전압을 수신한다. 또한, 상기 오피 엠프들(OP1~OPm) 각각은 제2 입력 단자를 통해 기준 전압(Vref)를 수신한다. 예를 들어, 상기 기준 전압(Vref)은 1.2V일 수 있다.
상기 오피 엠프들(OP1~OPm) 각각은 상기 센싱된 전압이 상기 기준 전압(Vref)보다 크면 센싱 전압(R1~Rm)을 출력한다. 각 오피 엠프(OP1~OPm)는 대응하는 센서(SN)에 스캔신호가 공급된 후에 대응하는 리드아웃 라인(RL1~RLm)으로부터 센싱 전압(R1~Rm)을 수신할 수 있다.
각 오피 엠프(OP1~OPm)의 출력단자와 상기 제1 입력 단자 사이에는 리드아웃 커패시터(Cr)가 병렬 연결된다. 실시형태에 따라, 상기 리드아웃 커패시터(Cr)와 병렬로 스위칭 소자가 연결될 수 있다.
상기 리드아웃부(153)는 상기 오피 엠피들(OP1~OPm)의 출력단자에 각각 연결된 다수의 리드아웃 스위칭 소자(ROS1~ROSm)를 포함한다.
상기 쉬프트 레지스터(155)는 다수의 스테이지(SR1~SRm)를 포함하고, 상기 리드아웃 스위칭 소자들(ROS1~ROSm)을 컨트롤하기 위한 스위칭 신호(SW1~SWm)들을 순차적으로 출력한다. 구체적으로, 상기 쉬프트 레지스터(155)는 상기 타이밍 컨트롤러(160)로부터 제공되는 센싱 클럭 신호(SCK)에 응답하여 상기 스테이지들(SR1~SRm)을 통해 순차적으로 스위칭 신호들(SW1~SWm)을 출력한다.
상기 쉬프트 레지스터(155)로부터 순차적으로 출력된 상기 스위칭 신호들(SW1~SWm)에 응답하여 상기 리드아웃 스위칭 소자들(ROS1~ROSm)은 순차적으로 도통되어 상기 오피 엠프들(OP1~OPm)의 출력단의 전압, 즉 상기 센싱 신호(SS)를 상기 타이밍 컨트롤러(160)로 순차적으로 공급한다. 따라서, 상기 타이밍 컨트롤러(160)는 상기 표시패널(110)에서 한 행에 포함된 센서들(SN)에 의해 센싱된 전압들(R1~Rm)을 순차적으로 수신할 수 있다.
도 5는 도 1의 센서 보조회로의 일 실시예에 따른 블록도이다.
상기 센서 보조회로(190)는 데이터 선택부(191), 비교부(193), 및 제어신호 생성부(195)를 포함한다.
상기 데이터 선택부(191)는 상기 타이밍 컨트롤러(160)로부터 상기 센싱 신호(SS)를 수신하여, 상기 센싱된 전압들(R1~Rm) 중 최대값과 최소값을 추출하여 상기 최대값과 상기 최소값에 대응하는 신호(MMS)를 상기 비교부(193)로 전송한다. 상기 최대값 및 상기 최소값은 한 프레임에 대응하는 시간 구간 내의 센싱된 전압들 중에서 선택될 수 있다.
상기 비교부(193)는 상기 최대값과 상기 최소값을 이용하여 상기 적외선 광원의 휘도를 조절할 필요가 있는지 결정하여, 비교 신호(CPS)를 출력한다. 구체적으로, 상기 비교부(193)는 상기 최대값과 상기 최소값의 차를 상기 기 설정된 기준값과 비교하여 상기 최대값과 상기 최소값의 차가 상기 기 설정된 기준값보다 크거나 같은 경우 상기 적외선 광원의 휘도를 기존의 휘도로 유지하는 제1 제어신호를 출력하고, 상기 최대값과 상기 최소값의 차가 상기 기 설정된 기준값보다 작은 경우 상기 적외선 광원의 휘도를 기존의 휘도에서 증가시키는 제2 제어신호를 출력한다.
상기 제어신호 생성부(195)는 상기 비교부(193)로부터 상기 비교 신호(CPS)를 받아, 상기 적외선 광원의 휘도를 유지 또는 변경시키는 신호, 즉 휘도 제어신호(BRS)를 출력한다. 구체적으로, 상기 제어신호 생성부(195)는 상기 비교부(193)로부터 상기 제1 제어신호에 응답하여 상기 적외선 광원의 휘도를 기존의 휘도로 유지시키는 제1 휘도 제어신호를 출력한다. 또한, 상기 제어신호 생성부(195)는 상기 비교부(193)로부터 상기 제2 제어신호에 응답하여 상기 적외선 광원의 휘도를 기존의 휘도보다 증가시키는 제2 휘도 제어신호를 출력한다.
상기 제어신호 생성부(195)는 상기 최대값과 상기 최소값의 차와 상기 기 설정된 기준값에 기초하여 상기 적외선 광원의 휘도 제어량, 특히 상기 적외선 광원의 휘도 증가량을 포함하는 휘도 제어신호(BRS)를 전송할 수 있다.
상기 백라이트 제어회로(180)가 상기 제어신호 생성부(195)로부터 제1 휘도 제어신호를 수신하는 경우, 상기 백라이트 제어회로(180)는 상기 백라이트 유닛(170)의 광원들의 발광 세기 및 발광 타이밍을 기존의 발광 세기 및 발광 타이밍과 동일하게 유지하도록 제어한다.
반면에, 상기 백라이트 제어회로(180)가 상기 제어신호 생성부(195)로부터 제2 휘도 제어신호를 수신하는 경우, 상기 백라이트 제어회로(180)는 상기 백라이트 유닛(170)의 광원들의 발광 세기를 증가시키거나 발광 타이밍의 온 구간을 길게, 즉 디밍 듀티를 크게 제어할 수 있다. 상기 발광 세기의 증가량이나 디밍 듀티의 증가량은 상기 적외선 광원의 휘도 증가량을 포함하는 휘도 제어신호(BRS)에 기초하여 처리될 수 있다.
도 6은 도 1의 백라이트 유닛의 일 실시예에 따른 단면도이다.
상기 백라이트 유닛(170)은 상기 표시패널(110)의 하부에 배치된 회로기판(171), 상기 회로기판(171) 상에 실장되어 가시광선 영역의 광(L1)을 출사하는 다수의 가시광선 광원(173) 및 상기 회로기판(171) 상에 실장되어 적외선 영역의 광(L2)을 출사하는 다수의 적외선 광원(175)을 포함한다. 상기 가시광선 광원들(173)은 화이트 광을 출사하는 광원 또는 적색, 녹색, 및 청색의 광을 출사하는 광원일 수 있다.
상기 가시광선 및 적외선 광원들(173, 175)은 서로 교번적으로 배치될 수 있다. 본 발명의 일 예로, 도 6에 도시된 바와 같이 서로 인접하는 두 개의 가시광선 광원(173) 사이에 하나의 적외선 광원(175)이 배치될 수 있다. 또한, 상기 가시광선 및 적외선 광원들(173, 175) 각각은 발광 다이오드로 이루어질 수 있다.
도시되지 않았지만, 상기 가시광선 광원들(175)로부터 출사된 가시광(L1)은 상기 표시패널(110)로 입사되고, 입사된 상기 가시광(L1)은 상기 액정층을 통과한다. 상기 액정층의 광 투과율은 상기 화소전극과 상기 공통전극 사이에 형성된 전계에 의해서 제어된다. 즉, 상기 표시패널(110)은 상기 액정층에 의해서 상기 가시광(L1)의 투과율을 제어함으로써 원하는 계조의 영상을 표시할 수 있다.
한편, 상기 적외선 광원들(173)로부터 출사된 상기 적외선(L2)은 상기 표시패널(110)로 입사된 후 상기 표시패널(110)을 통과한다. 상기 표시패널(110)을 통과한 상기 적외선(L2)은 사용자의 눈에는 인식되지 않으므로, 상기 사용자가 상기 표시패널(110)에 표시된 영상을 인식하는 데에는 영향을 미치지 않는다.
다만, 상기 표시패널(110)을 통과한 적외선(L2)은 외부로 방사되지만, 상기 표시패널(110) 상에 물체(예를 들어, 손가락)가 존재하면, 상기 물체에 의해서 반사될 수 있다.
상기 물체에 의해서 반사된 적외선(L2)은 상기 표시패널(110) 내에 구비된 상기 센싱 트랜지스터(VTR, ITR)를 통해 센싱될 수 있다. 즉, 상기 반사된 적외선(L2)은 상기 센싱 트랜지스터(VTR, ITR)의 아몰퍼스 실리콘층으로 입사되고, 상기 반사된 적외선(L2)의 광량에 따라 상기 센싱 트랜지스터(VTR, ITR)로부터 출력되는 포토 전류가 변화된다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 구동방법을 설명하는 도면이다.
먼저, 외부의 신호를 센싱하는 복수의 센서로부터 센싱된 신호들을 수신한다(S100). 이후, 상기 센싱된 신호들을 받아 충전하고 소정의 시점에 충전된 센싱 신호들을 출력한다(S200). 상기 센싱 신호들로부터 최대값(Vmax)과 최소값(Vmin)을 추출한다(S300). 이때, 상기 최대값(Vmax) 및 상기 최소값(Vmin)은 한 프레임 또는 그 이상의 프레임에 대응하는 시간 구간 내의 센싱 전압들 중에서 선택될 수 있다.
다음, 상기 최대값(Vmax)과 상기 최소값(Vmin)의 차와 기 설정된 기준값(Vref)을 비교한다(S400). 이때, 상기 최대값(Vmax)과 상기 최소값(Vmin)의 차가 상기 기 설정된 기준값(Vref)보다 크거나 같은 경우 적외선 광원의 휘도를 기존의 휘도로 유지시키고(S500, S600a), 상기 최대값(Vmax)과 상기 최소값(Vmin)의 차가 상기 기 설정된 기준값(Vref)보다 작은 경우 상기 적외선 광원의 휘도를 기존의 휘도보다 증가시킨다(S500, S600b).
본 발명의 구동방법을 예를 들어 설명하면 다음과 같다. 이하에 기재된 수치는 예로써 기재한 것으로, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 표시패널(110) 상에 출사된 적외선을 반사시킬 물체가 존재하지 않는 경우, 상기 적외선 센싱 커패시터들(ITR)은 1.2V의 전압을 상기 센싱 커패시터(Cs)에 충전하고, 상기 리드아웃 회로(150)을 통과하여 0V로 출력된다.
상기 표시패널(110) 상에 출사된 적외선을 반사시킬 물체가 존재하는 경우, 특히 출사된 적외선을 최대한으로 반사하는 물체가 존재하는 경우, 상기 적외선 센싱 커패시터들(ITR)은 2.2V의 전압을 상기 센싱 커패시터(Cs)에 충전한다. 상기 센싱 커패시터(Cs)에 충전된 전압은 상기 리드아웃 회로(150)를 통하여 1V로 출력된다. 상기 전압을 받는 외부기기는 1V의 범위 내에서 255계조를 구분하여 탐지할 수 있다.
사용 시간의 경과하여 상기 적외선 센싱 트랜지스터들(ITR)이 노화되면, 상기 표시패널(110) 상에 출사된 적외선을 최대한으로 반사하는 물체가 존재하더라도, 상기 적외선 센싱 커패시터들(ITR)은 상기 센싱 커패시터(Cs)에 2.2V의 전압을 충전하지 못한다. 따라서, 상기 적외선 센서의 능력이 감소된다.
이를 보완하기 위해, 한 프레임 또는 그 이상의 프레임 동안 상기 리드아웃 회로(150)에서 출력된 전압이 예를 들어, 약 0.3V(상기 전압을 받는 외부기기는 약 0.3V의 범위 내에서 50계조를 구분하여 탐지한다)를 넘지 않는 경우, 상기 백라이트 유닛(170)의 적외선 광원의 출력을 5% 또는 그 이상 증가시킬 수 있다. 이러한 방법을 통해, 사용 시간의 경과에 따라 센서의 능력이 감소되는 것을 보완할 수 있다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 또한 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니고, 하기의 특허 청구의 범위 및 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 표시장치 110: 표시패널
120: 게이트 드라이버 130: 데이터 드라이버
140: 스캔 드라이버 150: 리드아웃 회로
160: 타이밍 컨트롤러 170: 백라이트 유닛
180: 백라이트 제어회로 190: 센서 보조회로

Claims

복수의 화소를 갖고 영상을 표시하는 표시패널;
가시광선 영역에 속하는 제1 광을 방출하는 제1 광원 및 적외선 영역에 속하는 제2 광을 방출하는 제2 광원을 포함하여 상기 제1 및 제2 광을 상기 표시패널로 제공하는 백라이트 유닛;
상기 제1 및 제2 광원의 휘도를 제어하는 백라이트 제어회로;
외부 신호를 센싱하여 제1 센싱 신호들을 출력하는 복수의 센서들;
상기 제1 센싱 신호들을 충전하고 소정의 시점에 상기 충전된 제1 센싱 신호들을 제2 센싱 신호들로서 출력하는 리드아웃 회로; 및
상기 제2 센싱 신호들을 수신하고, 상기 제2 센싱 신호들 중 최대값과 최소값을 비교하고, 그 비교 결과에 근거하여 상기 제2 광원의 휘도를 제어하는 휘도 제어신호를 상기 백라이트 제어회로로 제공하는 센서 보조회로를 포함하되,
상기 센서 보조회로는,
상기 제2 센싱 신호들을 수신하여 상기 최대값과 상기 최소값을 출력하는 데이터 선택부;
상기 데이터 선택부로부터의 상기 최대값과 상기 최소값의 차를 기 설정된 기준값과 비교하고, 상기 최대값과 상기 최소값의 차가 상기 기 설정된 기준값보다 크거나 같은 경우 제1 제어신호를 출력하고, 상기 최대값과 상기 최소값의 차가 상기 기 설정된 기준값보다 작은 경우 제2 제어신호를 출력하는 비교부; 및
상기 제1 제어신호에 응답하여 상기 제2 광원의 휘도를 유지시키는 제1 휘도 제어신호를 출력하고, 상기 제2 제어신호에 응답하여 상기 제2 광원의 휘도를 증가시키는 제2 휘도 제어신호를 출력하는 제어신호 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
삭제
제1항에 있어서, 상기 센서들은 가시광선 영역의 광을 센싱하는 가시광선 센서 및 적외선 영역의 광을 센싱하는 적외선 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제3항에 있어서, 평면상에서 상기 가시광선 센서와 상기 적외선 센서는 인접한 두 화소 사이에서 교번적으로 구비되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제1항에 있어서, 상기 표시패널은 제1 기판 및 상기 제1 기판과 마주하고 복수의 컬러 필터를 포함하는 제2 기판을 포함하며, 상기 센서들은 상기 제2 기판 내에 구비되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제1항에 있어서, 상기 백라이트 제어회로는 펄스 폭 변조 방식을 이용하여 상기 제2 광원의 휘도를 증가시키는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제1항에 있어서, 상기 백라이트 제어회로는 펄스 진폭 변조 방식을 이용하여 상기 제2 광원의 휘도를 증가시키는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제1항에 있어서, 상기 리드아웃 회로로부터 상기 제2 센싱 신호들을 수신하고, 외부에서 입력되거나 내부에서 생성된 센서 시험신호에 따라 상기 제2 센싱 신호들을 상기 센서 보조회로로 제공하는 타이밍 컨트롤러를 더 포함하는 표시장치.
제8항에 있어서, 상기 센서 보조회로는 상기 타이밍 컨트롤러에 포함되어 구비되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제1항에 있어서, 상기 센서들에 순차적으로 스캔 신호를 공급하는 스캔 드라이버를 더 포함하고, 상기 표시패널은 상기 스캔 신호를 순차적으로 수신하는 복수의 스캔 라인 및 상기 센서들로부터 상기 제1 센싱 신호를 수신하는 복수의 리드아웃 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제1항에 있어서, 상기 리드아웃 회로는,
각각 대응하는 리드아웃 라인으로부터 제1 센싱 신호를 수신하여 기 설정된 기준 전압과 비교하고, 상기 제1 센싱 신호가 상기 기준 전압보다 크면 상기 제1 센싱 신호와 상기 기준 전압의 차를 상기 제2 센싱 신호로 출력하는 복수의 오피-엠프;
스위칭 신호들에 응답하여 상기 제2 센싱 신호를 순차적으로 출력하는 리드아웃부; 및
상기 리드아웃부에 상기 스위칭 신호들을 순차적으로 제공하는 쉬프트 레지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
외부 신호에 대응하는 제1 센싱 신호들을 수신하는 단계;
상기 제1 센싱 신호들을 충전하고 소정의 시점에 상기 충전된 제1 센싱 신호들을 제2 센싱 신호들로서 출력하는 단계;
상기 제2 센싱 신호들 중 최대값과 최소값의 차를 기 설정된 기준값과 비교하는 단계; 및
상기 비교 결과에 근거하여 백라이트 유닛에 포함된 적외선 광원의 휘도를 제어하는 단계를 포함하며,
상기 비교하는 단계는 상기 최대값과 상기 최소값의 차를 기 설정된 기준값과 비교하고, 상기 최대값과 상기 최소값의 차가 상기 기 설정된 기준값보다 크거나 같은 경우 제1 제어신호를 출력하고, 상기 최대값과 상기 최소값의 차가 상기 기 설정된 기준값보다 작은 경우 제2 제어신호를 출력하는 단계를 포함하고,
상기 적외선 광원의 휘도를 제어하는 단계는 상기 제1 제어신호에 응답하여 상기 적외선 광원의 휘도를 유지시키는 제1 휘도 제어신호를 출력하고, 상기 제2 제어신호에 응답하여 상기 적외선 광원의 휘도를 증가시키는 제2 휘도 제어신호를 출력하는 단계를 포함하고,
상기 휘도 제어 단계는 상기 제1 휘도 제어신호 및 상기 제2 휘도 제어신호 중 적어도 하나에 응답해서 상기 적외선 광원의 휘도를 제어하는 표시장치의 구동방법.
삭제
삭제
제12항에 있어서, 상기 제2 센싱 신호들로부터 상기 최대값과 상기 최소값을 추출하는 단계를 더 포함하는 표시장치의 구동방법.
제12항에 있어서, 상기 적외선 광원의 휘도를 제어하는 단계는,
상기 최대값과 상기 최소값의 차와 상기 기 설정된 기준값에 기초하여 상기 적외선 광원의 휘도 제어량을 계산하는 단계; 및
상기 계산된 휘도 제어량에 따라 상기 적외선 광원의 휘도를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치의 구동방법.
제12항에 있어서, 상기 적외선 광원의 휘도는 펄스 폭 변조 방식을 이용하여 제어되는 것을 특징으로 하는 표시장치의 구동방법.
제12항에 있어서, 상기 적외선 광원의 휘도는 펄스 진폭 변조 방식을 이용하여 제어되는 것을 특징으로 하는 표시장치의 구동방법.