(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外光の強さに対応して外光感知信号を出力する外光感知センサであって、
外光量を感知するため、前記外光感知信号が出力される出力ラインと、グランドに設定される基底電源との間に並列接続される少なくとも２つ以上の第１トランジスタと、
前記第１トランジスタのそれぞれと前記基底電源より高い電圧値に設定される電圧源との間に配置される第２トランジスタと、
を備えることを特徴とする外光感知センサ。
【請求項２】
前記第１トランジスタの第１電極及びゲート電極は前記基底電源に接続され、第２電極は前記出力ラインに接続されることを特徴とする請求項１に記載の外光感知センサ。
【請求項３】
前記第１トランジスタは、自体のゲート電極に入射する前記外光の強さに対応して前記出力ラインに流れる電流量を調整することを特徴とする請求項２に記載の外光感知センサ。
【請求項４】
前記第２トランジスタの第１電極は前記出力ラインに接続され、前記第２電極は前記電圧源に接続され、ゲート電極は前記基底電源に接続されることを特徴とする請求項１に記載の外光感知センサ。
【請求項５】
複数の液晶セルを備える画素部と、
該画素部の縁に位置し、外光の強さに対応して外光感知信号を出力する少なくとも１つの外光感知センサと、
前記画素部に光を供給するバックライトと、
前記外光感知信号に対応して前記バックライトで生成される光の輝度を制御するバックライト駆動部と、
を備え、
前記外光感知センサは、
ブラックマトリクスの開口部に位置し、外光量を感知するため、前記外光感知信号が出力される出力ラインと、グランドに設定される基底電源との間に並列接続される少なくとも２つ以上の第１トランジスタと、
前記ブラックマトリクスと重なり、かつ前記第１トランジスタのそれぞれと前記基底電源より高い電圧値に設定される電圧源との間に配置される第２トランジスタと、
を備えることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】
前記第１トランジスタの第１電極及びゲート電極は前記基底電源に接続され、第２電極は前記出力ラインに接続されることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記第１トランジスタは、自体のゲート電極に入射する前記外光の強さに対応して前記出力ラインに流れる電流量を調整することを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記第２トランジスタの第１電極は前記出力ラインに接続され、前記第２電極は前記電圧源に接続され、ゲート電極は前記基底電源に接続されることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外光感知センサ及びこれを用いた液晶表示装置に関し、特に、実装空間を最小化しつつ、安定的に出力電流を獲得することができる外光感知センサ及びこれを用いた液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、陰極線管（Cathode Ray Tube: CRT）の短所である重量及び体積を減少させることができる各種平板表示装置が開発されている。平板表示装置には、液晶表示装置（Liquid Crystal Display: LCD）、電界放出表示装置（Field Emission Display: FED）、プラズマ表示パネル（Plasma Display Panel: PDP）、及び発光表示装置（Light Emitting Display: LED）などがある。
【０００３】
ここで、液晶表示装置は、小型化、軽量化、及び低電力などのメリットを有しているため、従来の陰極線管の短所を克服し得る代替手段として次第に注目を集めており、現在では、携帯電話や携帯情報端末（Portable Digital Assistor: PDA）などの携帯用機器のみならず、中大型製品のモニタやテレビなどにも装着されている。このような液晶表示装置は、透過型表示装置であって、液晶分子の屈折率の異方性によって液晶層を透過する光量を調整することにより、所望の画像を表示する。
【０００４】
このような液晶表示装置において、バックライトは、常に一定の明るさの光を画素部に照射する。しかしながら、周囲環境の明るさが暗く、相対的に認識度の高い場所では、多くの光量が要求されないにもかかわらず、一定の明るさの光を画素部に供給することにより、バックライトの消費電力が増加する。実際に、液晶表示装置の駆動のために消費される消費電力の８０％以上がバックライトで消費されている。
【０００５】
したがって、外光感知センサを用いてバックライトの光を効率的に調整し得る方法、及び外光を効果的に感知することができるように外光感知センサの出力特性を強化する方法が要求されている。この場合、外光感知センサを設けるために、有効表示領域を犠牲にすることのないように、外光感知センサの実装空間を最小化することが要求される。もちろん、外光感知センサには安定的に出力電流を獲得することが望まれる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２５３２３６号公報
【特許文献２】韓国特許公開第２００４−００４４５８８号公報
【特許文献３】特開２００６−０１３４０７号公報
【特許文献４】特開２００５−２０８５８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、実装空間を最小化しつつ、安定的に出力電流を獲得することができる外光感知センサ及びこれを用いた液晶表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による外光感知センサは、外光量を感知するため、出力ラインと基底電源との間に並列接続される少なくとも２つ以上の第１トランジスタと、第１トランジスタの上側または下側に位置し、第１トランジスタのそれぞれと電圧源との間に配置される第２トランジスタと、を備える。
【０００９】
好ましくは、電圧源は、基底電源より高い電圧値に設定される。第１トランジスタの第１電極及びゲート電極は、基底電源に接続され、第２電極は、出力ラインに接続される。第１トランジスタは、自体のゲート電極に入射する外光の強さに対応して出力ラインに流れる電流量を調整する。第２トランジスタの第１電極は、出力ラインに接続され、第２電極は、電圧源に接続され、ゲート電極は、基底電源に接続される。
【００１０】
本発明による液晶表示装置は、複数の液晶セルを備える画素部と、画素部の縁に位置し、外光の強さに対応して外光感知信号を出力する少なくとも１つの外光感知センサと、画素部に光を供給するバックライトと、外光感知信号に対応してバックライトで生成される光の輝度を制御するバックライト駆動部と、を備え、外光感知センサは、ブラックマトリクスの開口部に位置し、外光量を感知するため、出力ラインと基底電源との間に並列接続される少なくとも２つ以上の第１トランジスタと、ブラックマトリクスと重なると同時に、第１トランジスタの上側または下側に位置し、第１トランジスタのそれぞれと電圧源との間に配置される第２トランジスタと、を備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、外光感知センサとして用いられる第１トランジスタを出力ラインと基底電源との間に並列に配置するため、別途に増幅回路を備えなくても、外光感知センサで十分な出力電流を安定に供給することができる長所がある。また、第１トランジスタの特性のばらつきを補償するための第２トランジスタを第１トランジスタの上側または下側に配置するため、実装空間を最小化し、空間の効率性を極大化することができる長所がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を容易に実施することができる好ましい実施例を、添付された図１〜図４ｂを参照して詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明の実施例による液晶表示装置を示す図である。図１では、能動型（Active Matrix）液晶表示装置を示しているが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００１４】
図１に示すように、本発明の実施例による液晶表示装置は、画素部２０と、走査駆動部４０と、データ駆動部６０と、ガンマ電圧供給部８０と、タイミング制御部１００と、外光感知センサ１１０と、バックライト駆動部１２０及びバックライト１４０とを備える。ここで、外光感知センサ１１０は、画素部２０の外縁に形成されたブラックマトリックス３０の少なくとも一領域に形成される。
【００１５】
このような外光感知センサ１１０の少なくとも一領域上に形成されたブラックマトリックス３０には開口部３５が形成されて、開口部３５を通じて外光感知センサ１１０の少なくとも一領域へ外光が入射されるようにする。
【００１６】
外光感知センサ１１０へ外光が入射されれば、外光感知センサ１１０は外光の強さに対応する感知信号を生成してバックライト駆動部１２０を制御する。
【００１７】
画素部２０は、データ線Ｄ１乃至Ｄｍと走査線Ｓ０〜Ｓｎとの交差部にマトリクスタイプで配置される複数の液晶セルＣｌｃと、液晶セルＣｌｃのそれぞれに形成された少なくとも１つのＴＦＴと、格納用キャパシタＣｓｔとを含む。ＴＦＴは、走査線Ｓから供給される走査信号に対応して、データ線Ｄから供給されるデータ信号を液晶セルＣｌｃに供給する。
【００１８】
格納用キャパシタＣｓｔは、液晶セルＣｌｃの画素電極と前段の走査線Ｓとの間に形成されるか、液晶セルＣｌｃの画素電極と共通電極線との間に形成され、１フレームの間に液晶セルＣｌｃの電圧を一定に保持させる。すると、液晶セルＣｌｃでは、走査線Ｓに走査信号が供給されるとき、データ駆動部６０から供給されるデータ信号に対応して液晶の配列角度が変化し、変化した配列角度に応じて光透過度が変更され、所望の画像が表示される。
【００１９】
ここで、各液晶セル間及び画素部２０の外縁には、前述したように、ブラックマトリクス３０が形成されているので、隣接セルまたは画素部２０の外郭部から入射する光を吸収することにより、コントラストの低下を防止する。
【００２０】
走査駆動部４０は、タイミング制御部１００から供給される走査制御信号ＳＣＳに対応して、走査信号を走査線Ｓ１乃至Ｓｎに順次供給することにより、データ駆動部６０からデータ信号が供給される画素部２０の水平ラインを選択する。
【００２１】
データ駆動部６０は、タイミング制御部１００から供給されるデータ制御信号ＤＣＳに対応して、デジタルビデオデータＲ，Ｇ，Ｂを、階調値に対応するアナログガンマ電圧、すなわち、データ信号に変換する。データ駆動部６０で変換されたデータ信号は、データ線Ｄ１乃至Ｄｍに供給される。
【００２２】
ガンマ電圧供給部８０は、複数のガンマ電圧をデータ駆動部６０に供給する。
【００２３】
タイミング制御部１００は、外部から供給される垂直Ｖｓｙｎｃ／水平同期信号Ｈｓｙｎｃ、及びクロック信号ＣＬＫを用いて走査駆動部４０及びデータ駆動部６０を制御するための走査制御信号ＳＣＳ及びデータ制御信号ＤＣＳを生成する。ここで、走査駆動部４０を制御するための走査制御信号ＳＣＳには、ゲートスタートパルス（Gate Start Pulse）、ゲートシフトクロック（Gate Shift Clock）、及びゲート出力信号（Gate Output Enable）などが含まれる。そして、データ駆動部６０を制御するためのデータ制御信号ＤＣＳには、ソーススタートパルス（Source Start Pulse）、ソースシフトクロック（Source Shift Clock）、ソース出力信号（Source Output Enable）、及び極性信号（Polarity）などが含まれる。また、タイミング制御部１００は、外部から供給されるデータＲ、Ｇ、Ｂを再整列してデータ駆動部６０に供給する。
【００２４】
前述したように、外光感知センサ１１０は、画素部２０の外縁に形成されたブラックマトリックス３０の少なくとも一領域に形成される。このとき、外光感知センサ１１０の少なくとも一領域、特に、外光の供給を受ける領域は、ブラックマトリックス３０の開口部３５に位置される。すなわち、外光感知センサ１１０の少なくとも一領域は外光に露出されて、これによって外光が外光感知センサ１１０に入射される。外光の供給を受けた外光感知センサ１１０は外光の強さに対応する外光感知信号を生成してバックライト駆動部１２０に供給する。バックライト駆動部１２０は外光感知信号に基づいてバックライト１４０を駆動する。
【００２５】
バックライト駆動部１２０は、バックライト１４０を駆動させるための駆動電圧（または駆動電流）をバックライト１４０に供給する。このとき、バックライト駆動部１２０は、外光感知センサ１１０から供給される外光感知信号に対応して駆動電圧（または駆動電流）の値を変化させることにより、バックライト１４０で生成される光の輝度を制御する。例えば、バックライト駆動部１２０は、外光感知センサ１１０から外光の強さが弱いときに対応する感知信号を受信した場合、外光の強さに対応する所定の値だけバックライト１４０の駆動電圧（または駆動電流）を低下させることにより、バックライト１４０で生成される光の輝度を減少させ、消費電力を節減する。ただし、バックライト駆動部１２０は、外光感知センサ１１０から外光の強さが所定の強さ以上に大きいときに対応する外光感知信号を受信した場合、バックライト１４０の駆動電圧（または駆動電流）の大きさを変化させないことにより、バックライト１４０で生成される光の輝度が減少しないようにして、画素部２０の視感特性が低下することを防止する。
【００２６】
一方、図１では、１つの外光感知センサ１１０を示しているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ブラックマトリクス領域３０には、複数の外光感知センサ１１０を備えることができる。すなわち、外光感知センサ１１０の数は、少なくとも１つであって、種々あるいは多様に設定することができる。
【００２７】
バックライト１４０は、バックライト駆動部１２０から供給される駆動電圧（または駆動電流）に対応する光を生成して画素部２０に供給する。
【００２８】
前述した本発明の実施例による液晶表示装置において、外光感知センサ１１０を備えて外光の強さを感知することにより、外光に対応してバックライト１４０で生成される光の輝度を制御することができる。これにより、消費電力を節減することができる。
【００２９】
また、外光の強さが所定の値以上に感知される場合、バックライト１４０で生成される光の輝度を減少させないことにより、視感特性が低下することを防止することができる。
【００３０】
図２は、図１に示す外光感知センサ１１０の第１の実施例を示す図である。
【００３１】
図２に示すように、外光感知センサ１１０は、外光感知信号が出力される出力ラインＬ１と基底電源ＶＳＳとの間に接続されたトランジスタＭを備える。
【００３２】
より具体的に、トランジスタＭの第１電極は、グラウンドＧＮＤ電圧などに設定される基底電源ＶＳＳに接続され、第２電極は、外光感知センサ１１０の出力ラインＬ１に接続される。ここで、第１電極及び第２電極は、互いに異なる電極であり、例えば、第１電極がソース電極であれば、第２電極はドレイン電極である。そして、出力ラインＬ１は、外光感知センサ１１０に流れる電流の大きさを感知するとともに、パルス波信号Ｖｐを受信する。例えば、出力ラインＬ１は、グラウンド電圧の第１電圧と、グラウンド電圧より高い電圧値を有する第２電圧（例えば、２Ｖの電圧）との間をスイングするパルス波信号Ｖｐを受信すると同時に、トランジスタＭに流れる電流の大きさを感知する。
【００３３】
そして、トランジスタＭのゲート電極は、自体の第１電極及び基底電源ＶＳＳに接続される。すなわち、トランジスタＭのゲート電極は、自体の第２電極より低い電圧値を受ける第１電極に接続されることにより、トランジスタＭは、逆ダイオード接続形態で接続される。このようなトランジスタＭのゲート電極は、ブラックマトリクス３０の開口部３５に位置し、外光を受ける。
【００３４】
トランジスタＭのゲート電極に外光が入射し、第２電極にパルス波信号Ｖｐが供給されると、トランジスタＭには所定の電流が流れる。トランジスタＭに流れる電流は、外光の強さに対応して変化する。すなわち、トランジスタＭの第２電極から第１電極へ、外光の強さに対応する電流が流れる。
【００３５】
このとき、外光感知センサ１１０の出力ラインＬ１に流れる電流を測定することにより、外光の強さを感知することができる。すなわち、外光感知センサ１１０の出力ラインＬ１に流れる電流が外光感知信号として設定される。一方、外光感知センサ１１０のトランジスタＭが逆ダイオード接続形態で接続されるため、外光の強さに対応する電流値はほぼ線形的に変化し、これにより、信頼性を確保することができる。
【００３６】
しかし、このように、１つのトランジスタＭで外光感知センサ１１０を実現する場合、出力ラインＬ１に出力される電流が不十分で、外光を効果的に感知できない問題が発生する。
【００３７】
したがって、本発明では、別途の増幅回路なしに、十分な出力電流を発生し得る外光感知センサを第２の実施例として提案する。図３は、図１に示す外光感知センサの第２の実施例となる外光感知センサ１１０’を示す図である。
【００３８】
図３に示すように、本発明の第２の実施例である外光感知センサ１１０’は、補償部２００と、感知部２０２とに大別される。
【００３９】
感知部２０２は、外光感知信号が出力される出力ラインＬ２と基底電源ＶＳＳとの間に並列接続される少なくとも２つ以上の第１トランジスタＭ１１〜Ｍ１ｎを備える。
【００４０】
第１トランジスタＭ１１〜Ｍ１ｎの第１電極は、基底電源ＶＳＳに接続され、第２電極は、外光感知センサ１１０’の出力ラインＬ２に接続される。そして、第１トランジスタＭ１１〜Ｍ１ｎのゲート電極は、自体の第１電極及び基底電源ＶＳＳに接続される。すなわち、第１トランジスタＭ１１〜Ｍ１ｎは並列接続され、それぞれの第１トランジスタＭ１１〜Ｍ１ｎは、逆ダイオード接続形態で接続される。
【００４１】
ここで、第１トランジスタＭ１１〜Ｍ１ｎのゲート電極は、外光を受光できるように、ブラックマトリクス３０の開口部３５に位置する。このような第１トランジスタＭ１１〜Ｍ１ｎのゲート電極に外光が入射すると、外光の強さに対応する電流が第２電極から第１電極に流れる（逆方向電流）。このとき、出力ラインＬ２には、それぞれの第１トランジスタＭ１１〜Ｍ１ｎが流れる電流ｉｌ〜ｉｎを合わせた電流が流れる。
【００４２】
このように出力ラインＬ２に流れる電流は、第１トランジスタＭ１１〜Ｍ１ｎに流れる電流の和で決定される。したがって、別途の増幅回路なしに、外光感知センサ１１０’の出力ラインＬ２に流れる電流のみを用いて外光を安定して感知することができる。また、本発明において、第１トランジスタＭ１１〜Ｍ１ｎは、ＴＦＴと同時に形成されるため、工程及び設計が容易であるという長所がある。
【００４３】
さらに、本発明のように、複数のトランジスタＭ１１〜Ｍ１ｎを並列に接続して出力特性を強化すると、同じ出力特性を得る単一の大型トランジスタＭを備えた外光感知センサに比べて入光部の大きさを低減することができる長所がある。また、光の入射する入光部を分散させることもでき、外光感知センサ１１０’の目視認識を防止することができる。
【００４４】
補償部２００は、第１トランジスタＭ１１〜Ｍ１ｎのそれぞれと第２電圧源ＶＰ（基底電源ＶＳＳより高い電源）との間に接続される第２トランジスタＭ２１〜Ｍ２ｎを備える。第２トランジスタＭ２１〜Ｍ２ｎの第１電極は、出力ラインＬ２に接続され、第２電極は、第２電圧源ＶＰに接続される。そして、第２トランジスタＭ２１〜Ｍ２ｎのゲート電極は、基底電源ＶＳＳに接続される。
【００４５】
このような第２トランジスタＭ２１〜Ｍ２ｎは、第１トランジスタＭ１１〜Ｍ１ｎの工程のばらつきを補償するために用いられる。
【００４６】
つまり、工程のばらつきにより、液晶表示装置のパネルごとに同じ外光に対応して第１トランジスタＭ１１〜Ｍ１ｎに流れる電流は、互いに異なるように設定される。第２トランジスタＭ２１〜Ｍ２ｎは、第１トランジスタＭ１１〜Ｍ１ｎのそれぞれと第２電圧源ＶＰとの間に位置し、第１トランジスタＭ１１〜Ｍ１ｎの工程のばらつきにかかわらず、外光に対応して出力ラインＬ２に流れる電流がパネルごとに同一になるように制御する。
【００４７】
詳細に説明すると、図４ａのように、工程過程により、第１液晶パネルで第１トランジスタＭ１１及び第２トランジスタＭ２１の抵抗が２０Ωに形成され得る（第１トランジスタＭ１１及び第２トランジスタＭ２１が同じ工程過程によって形成されるため、同じ特性を有すると仮定する）。その後、所定の外光により、第１トランジスタＭ１１の抵抗が１０Ωに低下すると、出力ラインＬ２には、２０Ωと１０Ωとの抵抗比に対応する電流が流れる。
【００４８】
一方、図４ｂのように、工程過程により、第２液晶パネルで第１トランジスタＭ１１及び第２トランジスタＭ２１の抵抗が１０Ωに形成され得る。その後、所定の外光により、第１トランジスタＭ１１の抵抗が５Ωに低下すると、出力ラインＬ２には、１０Ωと５Ωとの抵抗比に対応する電流が流れる。
【００４９】
すなわち、第１液晶パネル及び第２液晶パネルで所定の外光に対応して出力ラインＬ２に流れる電流は、第１トランジスタＭ１１及び第２トランジスタＭ２１のばらつきにかかわらず、ある程度同一に設定することができる。
【００５０】
一方、第２トランジスタＭ２１〜Ｍ２ｎは、外光にかかわらず、一定の特性を有するようにブラックマトリクス３０と重なるように形成される。このように、第２トランジスタＭ２１〜Ｍ２ｎがブラックマトリクス３０と重なるように位置すると、第２トランジスタＭ２１〜Ｍ２ｎが外部から観測されないという長所がある。
【００５１】
また、本発明の第２トランジスタＭ２１〜Ｍ２ｎは、第１トランジスタＭ１１〜Ｍ１ｎの上側または下側に配置されるように実装される。
【００５２】
第２トランジスタＭ２１〜Ｍ２ｎが第１トランジスタＭ１１〜Ｍ１ｎの上側または下側に配置されると、実装される面積を最小化することができる。これにより、空間の活用性を高めることができる。
【００５３】
一方、図３では、トランジスタＭをいずれもＮ型に設定したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、トランジスタＭは、Ｐ型トランジスタに設定することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】図１は、本発明の実施例による液晶表示装置を示す図である。
【図２】図２は、図１に示す外光感知センサの実施例を示す図である。
【図３】図３は、図１に示す外光感知センサの他の実施例を示す図である。
【図４ａ】図４ａは、図３に示す第２トランジスタの特性のばらつきの補償の概念を示す図である。
【図４ｂ】図４ｂは、図３に示す第２トランジスタの特性のばらつきの補償の概念を示す図である。
【符号の説明】
【００５５】
２０；画素部
３０；ブラックマトリクス
４０；走査駆動部
６０；データ駆動部
８０；ガンマ電圧供給部
１００；タイミング制御部
１１０、１１０’；外光感知センサ
１２０；バックライト駆動部
１４０；バックライト
【図１】
0004758978.tif 000002
【図２】
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【図３】
0004758978.tif 000004
【図４ａ】
0004758978.tif 000005
【図４ｂ】
0004758978.tif 000006