휴대용 기기의 소비 전력을 낮추고 영상의 질을 개선하기 위해, 주변 밝기에 따라서 LCD 모듈의 백라이트를 조정하는 방법을 사용할 수 있다. 이를 효과적으로 구현하기 위해서 LCD 패널에 광 센서와 신호취득 회로를 집적하고자 했으며, LTPS TFT 공정을 이용하여 설계했다. 서로 다른 LCD 패널의 광 센서에 대한 특성 편차를 보정하기 위해 새로운 개념의 start-up 보정 방식을 제안하였다. 이와 더불어 광 전류 정보를 디지털 형태로 전달하기 위해 time-to-digital 방식을 사용하였으며, 이를 start-up 보정 방식과 효과적으로 결합하는 dual slope 보정 방법을 제안하였다. LTPS TFT 공정을 이용하여 최종적인 신호취득 회로를 구현하고자, 간단하고 안정적인 회로 구조와 타이밍을 제안하고 설계 및 검증을 진행했다. 설계한 신호취득 회로는 별도의 검사 설비 없이 광 센서 편차의 보정이 가능하며, 60dB 범위의 입력 광에 대해 10배수 구간 마다 4 단계의 디지털 데이터를 출력한다. 신호취득 속도는 100Hz이며, 디지털 변환의 선형 오차는 18% 미만이다.
To improve the image quality and lower the power consumption of the mobile applications, it is the one of the best candidate to control the backlight unit of the LCD module with ambient light. Ambient light sensor and readout circuit were integrated in LCD panel for the mobile applications, and we designed them with LTPS TFT. We proposed noble start-up correction in order to correct the variation of the photo sensors in each panel. We used time-to-digital method for converting photo current to digital data. To effectively merge time-to-digital method with start-up correction, we proposed noble dual slope correction method. The entire readout circuit was designed and estimated with LTPS TFT process. The readout circuit has very simple and stable structure and timing, so it is suitable for LTPS TFT process. The readout circuit can correct the variation of the photo sensors without an additional equipment, and it outputs the 4-levels digital data per decade for input luminance that has a dynamic range of 60dB. The readout rate is 100 times/sec, and the linearity error for digital conversion is less than 18%.
