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光電傳感器電路、具有該電路的液晶顯示器及其驅(qū)動方法

文檔序號:2554189閱讀:247來源:國知局
專利名稱:光電傳感器電路、具有該電路的液晶顯示器及其驅(qū)動方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種光電傳感器(photosensor)電路、具有該光電傳感器電 路的液晶顯示器(LCD)及驅(qū)動該LCD的方法。更具體地講,本發(fā)明涉及一 種實時精確地測量外部光的強(qiáng)度的光電傳感器電路、包括該光電傳感器電路 的LCD以及驅(qū)動該LCD的方法。
背景技術(shù)
傳統(tǒng)的液晶顯示器(LCD)包括液晶面板。液晶面板包括具有像素電極 的第一顯示基底、具有共電極的第二顯示基底以及注入第一顯示基底和第二 顯示基底之間的介電各向異性液晶層。
LCD通過在像素電極和共電極之間形成電場并調(diào)節(jié)電場的強(qiáng)度以控制 透射通過液晶面板的光的量,來顯示期望的圖像。由于LCD不是自發(fā)光顯示 器,因此LCD通常包括布置在液晶面板的后表面上用作光源的背光單元。
在具有背光單元的LCD中,背光單元的功耗構(gòu)成LCD的總功耗中相當(dāng) 大的部分。例如,在移動薄膜晶體管(TFT) LCD中,例如,背光單元的功 耗是TFTLCD的總功耗的大約80%。為了降低背光單元的功耗,開發(fā)了基于 外部照明的強(qiáng)度來控制背光單元的亮度的方法。
在該方法中,使用多晶硅TFT工藝將測量外部照明的強(qiáng)度的光學(xué)傳感器 (例如,PIN二極管)置入LCD的液晶面板中。然而,光學(xué)傳感器(例如, PIN 二極管)根據(jù)置入了光學(xué)傳感器的液晶面板顯示出不同的光學(xué)特性。結(jié)
在校正每個面板的光學(xué)傳感器的不同光學(xué)特性之前測量每個面板的每個光學(xué) 傳感器的光學(xué)特性,但這增加了 LCD的生成成本,降低了其生產(chǎn)效率。然而,
如果不校正每個面板的光學(xué)傳感器的不同光學(xué)特性,則每個光學(xué)傳感器不能 精確地測量外部光的強(qiáng)度,從而光學(xué)傳感器的分辨率降低。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的一種光電傳感器包括讀取電路和確定器。
讀取電路包括第一光電傳感器,輸出與第一參考光的強(qiáng)度相應(yīng)的第一參考 電流;第二光電傳感器,輸出與第二參考光的強(qiáng)度相應(yīng)的第二參考電流;第 三光電傳感器,輸出與外部光的強(qiáng)度相應(yīng)的外部光電流;第一電流存儲器, 感測并再現(xiàn)第一參考電流;第二電流存儲器,感測并再現(xiàn)第二參考電流與第 一參考電流之差;存儲電容器,基于第二參考電流與第一參考電流之差在第 一時間段期間充電,基于外部光電流與第一參考電流之差在第二時間段期間 放電。
確定器基于第一參考光的強(qiáng)度、第二參考光的強(qiáng)度、第一時間段的持續(xù) 時間以及第二時間段的持續(xù)時間計算外部光的強(qiáng)度。
根據(jù)本發(fā)明的可替換示例性實施例的一種液晶顯示器(LCD)包括液 晶面板,顯示圖像;光電傳感器電路,測量外部光的強(qiáng)度并且包括讀取電路 和確定器;背光單元,將背光提供給液晶面板。
讀取電路包括第一光電傳感器,輸出與第一參考光的強(qiáng)度相應(yīng)的第一 參考電流;第二光電傳感器,輸出與第二參考光的強(qiáng)度相應(yīng)的第二參考電流; 第三光電傳感器,輸出與外部光的強(qiáng)度相應(yīng)的外部光電流;第一電流存儲器, 感測并再現(xiàn)第一參考電流;第二電流存儲器,感測并再現(xiàn)第二參考電流與第 一參考電流之差;存儲電容器,基于第二參考電流與第一參考電流之差在第 一時間段期間充電,基于外部光電流與第 一參考電流之差在第二時間段期間 放電。
確定器基于第一參考光的預(yù)定強(qiáng)度、第二參考光的預(yù)定強(qiáng)度、第一時間 段的持續(xù)時間以及第二時間段的持續(xù)時間計算外部光的強(qiáng)度, 根據(jù)計算的外部光的強(qiáng)度來控制背光的亮度。
根據(jù)本發(fā)明的可替換示例性實施例, 一 種驅(qū)動液晶顯示器的方法包括 在操作的第 一 區(qū)間的第 一部分,產(chǎn)生與第 一參考光的強(qiáng)度相應(yīng)的第 一參考電 流,并感測第一參考電流;在操作的第一區(qū)間的第二部分再現(xiàn)感測的第一參 考電流;在操作的第二區(qū)間的第一部分,輸出第二參考電流,并感測第二參
考電流與第一參考電流之差;在操作的第二區(qū)間的第二部分,再現(xiàn)感測的第 二參考電流與第一參考電流之差;在操作的第三區(qū)間,在第一時間段接收再 現(xiàn)的感測的第二參考電流與第一參考電流之差;在操作的第四區(qū)間,在第二 時間段輸出與相應(yīng)于外部光的強(qiáng)度的外部光電流與第一參考電流之差;使用 第一參考光的強(qiáng)度、第二參考光的強(qiáng)度、第一時間段的持續(xù)時間以及第二時 間段的持續(xù)時間計算外部光的強(qiáng)度;根據(jù)計算的外部光的強(qiáng)度控制背光的亮 度;接收具有被控制的亮度的背光;使用背光顯示期望的圖像。


通過結(jié)合附圖對本發(fā)明的示例性實施例進(jìn)行更詳細(xì)地描述,本發(fā)明的上
述和其它方面、特點和優(yōu)點將會變得更加清楚,其中
圖1A是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的液晶顯示器(LCD)的框圖1B是圖1A所示的根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的LCD的光電傳感器
電路的框圖2是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的光電傳感器電路的讀取電路的電路 原理圖3是圖2所示的根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的光電傳感器的讀取電路 的信號時序圖以及電壓與時間的對應(yīng)曲線圖,并且電壓與時間的對應(yīng)曲線圖 示出圖2所示的根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的光電傳感器的讀取電路的存儲 電容器的電壓的變化;
圖4A至圖4H是示出圖2所示的根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的讀取電路 的不同操作狀態(tài)的電路原理圖5是根據(jù)本發(fā)明的可替換的示例性實施例的光電傳感器電路的框圖; 圖6是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的LCD的俯視圖; 圖7是圖6所示的根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的LCD的沿V-V'截取的 局部剖視圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在,將參照附圖在下面更充分地描述本發(fā)明,其中,本發(fā)明的示例性 實施例在附圖中示出。然而,可以以許多不同的形式實施本發(fā)明,并且不應(yīng)
被解釋為局限于在此闡述的實施例。相反,提供這些實施例從而本公開將會
徹底和完整,并將完全地將本發(fā)明的范圍傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。相同的 標(biāo)號始終表示相同的元件。
應(yīng)該理解,當(dāng)元件被稱作"在"另一元件"之上"時,在它們之間可能 存在其他元件或中間元件。相反,當(dāng)元件被稱作"直接在"另一元件"之上" 時,不存在中間元件。在這里使用的術(shù)語"和/或"包括一個或多個相關(guān)列出 的項的任意和全部組合。
應(yīng)該理解,盡管在這里可使用術(shù)語"第一"、"第二"、"第三"等來描述
不同的元件、組件、區(qū)域、層和/或部分,但是這些元件、組件、區(qū)域、層和 /或部分不應(yīng)被這些術(shù)語所限制。這些術(shù)語僅用于區(qū)分一個元件、組件、區(qū)域、 層或部分與另一元件、組件、區(qū)域、層或部分。因此,在不脫離示本發(fā)明的 教導(dǎo)的情況下,下面討論的第一元件、組件、區(qū)域、層或部分可以被稱為第 二元件、組件、區(qū)域、層或部分。
在這里使用的術(shù)語僅用于描述特定實施例,而不是為了限制本發(fā)明。這 里使用的單數(shù)形式也意圖包括復(fù)數(shù)形式,除非上下文另有清楚的指示。還應(yīng) 該理解,當(dāng)在本說明中使用術(shù)語"包括"和/或"包含"時,其表示存在敘述 的特征、整體、步驟、操作、元件和/或組件,但不排除存在或添加一個或多 個其它特征、整體、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組。
在這里使用相對術(shù)語(例如"下"、"底"、"上"、"頂"等)來描述在附 圖中示出的一個元件與另一元件的關(guān)系。應(yīng)該理解,相對術(shù)語是為了包括除 了附圖中描述的方位之外的裝置的不同方位。例如,如果附圖中的裝置被翻 轉(zhuǎn),則被描述為在其他部件"下"側(cè)的部件將隨后被定位為在所述其他部件 "上"側(cè)。因此,示例性術(shù)語"下'"'可包括"下"和"上"兩種方位,這取 決于附圖的具體方位。類似地,如果附圖中的裝置被翻轉(zhuǎn),則被描述為在其 他部件"下面的"或"之下的"部件將隨后被定位為在所述其他部件"之上"。 因此,示例性術(shù)語"下面的"或"在…之下的"可包括"在..,之上"和"在... 之下"兩種方位。
除非另有定義,否則這里使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)和科學(xué)術(shù)語)具有 與本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的含義相同的含義。還應(yīng)該理解, 術(shù)語(諸如那些在常用詞典中定義的)應(yīng)被解釋為具有與所述術(shù)語在相關(guān)領(lǐng) 域和本公開的上下文中的含義一致的含義,而不應(yīng)理想化或過于形式地被理 解。
參照作為本發(fā)明理想化的實施例的示意性示意圖的剖面圖,在這里描述 本發(fā)明的示例性實施例。同樣地,預(yù)計會出現(xiàn)例如由制造技術(shù)和/或公差引起 的圖示的形狀的變化。因此,本發(fā)明的實施例不應(yīng)被解釋為限于這里示出的 區(qū)域的特定形狀,而是包括例如由制造產(chǎn)生的形狀的偏差。例如,示出為平 直的區(qū)域通常具有粗糙和/或非線性特征。此外,示出的銳角可被導(dǎo)圓。因此, 在附圖中示出的區(qū)域?qū)嶋H上是示意性的,所述區(qū)域的形狀不是為了示出區(qū)域 的準(zhǔn)確形狀,也不是為了限制本發(fā)明的范圍。
以下,將參照附圖更具體地解釋本發(fā)明的示例性實施例。
現(xiàn)在將參照圖1A和圖1B更具體地描述根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的具 有光電傳感器電路的液晶顯示器(LCD)。圖1A是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施 例的LCD的框圖,圖1B是圖1A所示的根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的LCD 的光電傳感器電路的框圖。
參照圖1A,根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的LCD5包括液晶面板100、 光電傳感器電路95和背光單元200。液晶面板100使用從背光單元200提供 的背光顯示期望的圖像。光電傳感器電路95測量外部光的強(qiáng)度,并將與測量 的外部光的強(qiáng)度成比例的信號發(fā)送到背光單元200。
參照圖1B,光電傳感器電路95包括讀取電路80,讀取電路80接收外 部光并將讀取信號輸出到確定器90。確定器90接收讀取的信號,并計算與 發(fā)送到背光單元200 (圖1A)的外部光的強(qiáng)度成比例的信號。
背光單元200安裝在液晶面板100的后表面上,將背光提供給液晶面板 100以顯示期望的圖像?;诠怆妭鞲衅麟娐?5計算的與外部光的強(qiáng)度成比 例的信號來控制背光的亮度。
在根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的包括光電傳感器電路95的LCD中,光 電傳感器電路95實時精確地測量外部光的強(qiáng)度,從而基于測量的外部光的強(qiáng) 度來適當(dāng)?shù)乜刂票彻獾牧炼取?br> 現(xiàn)在將參照圖2更詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的光電傳感器 電路95的讀取電路80。圖2是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的光電傳感器電 路的讀取電路80的電路原理圖。
參照圖2,根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的光電傳感器電路95的讀取電路 80包括第一光電傳感器l、第二光電傳感器2、第三光電傳感器3、第一電
流存儲器60、第二電流存儲器70和存儲電容器Cstg。
如下面將參照圖3至圖4H進(jìn)行的更詳細(xì)的描述,第一光電傳感器1輸 出與第一參考光相應(yīng)的第一參考電流Il,第二光電傳感器2輸出與第二參考 光相應(yīng)的第二參考電流I2,第三光電傳感器3輸出與外部光相應(yīng)的外部光電 流13。在示例性實施例中,第一參考光和第二參考光中的每個的強(qiáng)度被預(yù)設(shè) 為預(yù)定值。例如,第一參考光的強(qiáng)度可被預(yù)設(shè)為在暗室中的光級別,第二參 考光的強(qiáng)度可被預(yù)設(shè)為背光強(qiáng)度,但是可替換的示例性實施例不限于此。在 第一參考光和第二參考光的強(qiáng)度被預(yù)設(shè)的同時,外部光的強(qiáng)度變化并被光電 傳感器電路95測量。
仍參照2,讀取電路80還包括第一電流存儲器60和第二電流存儲器70。 在示例性實施例中,如圖2所示,第一電流存儲器60包括金屬氧化物半導(dǎo) 體(MOS )晶體管62、連接在電源電壓Vdd和MOS晶體管62的柵電極之 間的存儲器電容器64、連接在MOS晶體管62的柵電極和漏電極之間的開關(guān) SWla,第二電流存儲器70包括金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS )晶體管72、連 接在電源電壓Vdd和MOS晶體管72的柵電極之間的存儲器電容器74、連接 在MOS晶體管72的柵電極和漏電極之間的開關(guān)SW2a。
第 一 電流存儲器60和第二電流存儲器70是感測輸入電流、再現(xiàn)感測的 輸入電流并輸出感測的輸入電流的電路。更具體地說,第 一 電流存儲器60感 測并再現(xiàn)從第一光電傳感器1輸出的第一參考電流Il,第二電流存儲器70感 測并再現(xiàn)從第二光電傳感器2輸出的第二參考電流12與從第 一光電傳感器1 輸出的第一參考電流II之差。下面將更詳細(xì)地描述第一電流存儲器60和第 二電流存儲器70的操作。
存儲電容器Cstg基于第二參考電流12與第 一參考電流11之差進(jìn)行充電。 具體地說,在第一時間段T1期間(圖3),基于上述由第二電流存儲器70再 現(xiàn)并輸出的第二參考電流12與第一參考電流II之差的電流流入存儲電容器 Cstg。隨后,存儲電容器Cstg釋放從第三光電傳感器3輸出的外部光電流I3 與由第一電流存儲器60再現(xiàn)的第一參考電流II之差,例如,在第二時間段 T2期間(圖3),基于外部光電流I3與第一參考電流Il之差的電流從存儲電 容器Cstg流出。
讀取電路80還可包括將偏壓Vd施加到第一光電傳感器1、第二光電傳 感器2或第三光電傳感器3的緩沖直接注入電路50。更具體說,緩沖直接注
入電路50包括運(yùn)算放大器52和MOS晶體管54。偏壓Vd被施加到運(yùn)算放大 器52的同相輸入端。如圖2所示,運(yùn)算放大器52的反相輸入端分別經(jīng)由開 關(guān)SWlb、 SW2b或SW3連接到第一光電傳感器1、第二光電傳感器2或第 三光電傳感器3,并且運(yùn)算放大器52的反相輸入端連接到MOS晶體管54的 源極。此外,運(yùn)算放大器52的輸出端連接到MOS晶體管54的柵電極。
緩沖直接注入電路50將偏壓Vd施加到讀取電路80的第一光電傳感器
I、 第二光電傳感器2或第三光電傳感器3。如上所述,由于運(yùn)算放大器52 和MOS晶體管54以負(fù)反饋形式彼此電連接,因此緩沖直接注入電路50穩(wěn)定 地將偏壓Vd施加到第一光電傳感器1、第二光電傳感器2或第三光電傳感器 3。
讀取電路80還可包括如下面更詳細(xì)描述的經(jīng)由重置開關(guān)SWrst將重置電 壓Vrst輸入到讀取電^各80的重置電壓輸入端65。
現(xiàn)在將參照圖3至圖4H更詳細(xì)地描述讀取電路80的操作。圖3是圖2 所示的根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的光電傳感器電路的讀取電路80的信號 時序圖以及電壓與時間的對應(yīng)曲線圖,電壓與時間的對應(yīng)曲線圖示出圖2所 示的根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的光電傳感器電路的讀取電路80的存儲電 容器中的電壓的變化。圖4A至圖4H是示出圖2所示的根據(jù)本發(fā)明的示例性 實施例的讀取電路80的不同操作的電路原理圖。更具體地說,圖4A至圖4H 順序地示出讀取電路80的操作,其中,如圖3所示,該操作被劃分為具有 第一部分和第二部分的第一區(qū)間;具有第一部分和第二部分的第二區(qū)間;第 三區(qū)間;第四區(qū)間;第五區(qū)間;第六區(qū)間。因此,在示例性實施例中,基于 與圖3所示的信號時序圖相應(yīng)的上述操作來驅(qū)動讀取電路80,但可替換的示 例性實施例不限于此。
參照圖3和圖4A,在第一區(qū)間的第一部分,感測第一參考電流Il。具體 地說,第一電流存儲器60的開關(guān)SWla和連接到第一光電傳感器1的開關(guān) SWlb閉合,從而第一光電傳感器1輸出與第一參考光相應(yīng)的第一參考電流
II。 然后,第一電流存儲器60感測從第一光電傳感器1輸出的第一參考電流 II。結(jié)果,流經(jīng)第一電流存儲器60的MOS晶體管62的漏極的電流改變,從 而改變在MOS晶體管62的柵電極處的電壓。在MOS晶體管62的柵電極處 的改變的電壓被施加到第一電流存儲器60的存儲器電容器64。
參照圖3和圖4B,在第一區(qū)間的第二部分,當(dāng)開關(guān)SWla和SWlb斷開
時,第 一 電流存儲器60再現(xiàn)(reproduce )第 一參考電流11,第 一 電流存儲器 60再現(xiàn)在第一區(qū)間的第一部分期間感測的第一參考電流I1。更具體地說,當(dāng) 第一電流存儲器60的開關(guān)SWla斷開時,在存儲器電容器64處的電壓被保 持。結(jié)果,在存儲器電容器64處的電壓對應(yīng)于在第一區(qū)間的第一部分期間由 MOS晶體管62感測的第一參考電流I1。因此,由于存儲器電容器62的電壓 被施加到MOS晶體管62的柵電極,所以在MOS晶體管62的漏極再現(xiàn)在第 一區(qū)間的第 一部分期間感測的第 一參考電流11 。
參照圖3和圖4C,在第二區(qū)間的第一部分,感測第一參考電流I1與第 二參考電流2之差(12-11 )。具體地說,開關(guān)SW2a、 SW2b、 SW4和SW5 閉合,第二光電傳感器2輸出與第二參考光相應(yīng)的第二參考電流I2。由于第 一電流存儲器60再現(xiàn)第一參考電流I1,所以根據(jù)基爾霍夫電流定律,第二電 流存儲器70感測從第二光電傳感器2輸出的第二參考電流12與由第一電流 存儲器60再現(xiàn)的第一參考電流II之差。第二電流存儲器70基于與第一電流 存儲器60的操作原理基本相同的操作原理進(jìn)行操作,因此這里將省略第二電 流存儲器70的操作的詳細(xì)描述。
參照圖3和圖4D,在第二區(qū)間的第二部分,再現(xiàn)第一參考電流Il與第 二參考電流12之差(12-11 )。具體地說,開關(guān)SW2a和SW2b斷開,而開關(guān) SW4和SW5保持閉合。因此,第二電流存儲器70再現(xiàn)在第二區(qū)間的第一部 分期間感測的第一參考電流Il與第二參考電流I2之差(圖4C)。此外,由于 第二電流存儲器70基于與第一電流存儲器60的操作原理基本相同的操作原 理進(jìn)行操作,因此這里將省略第二電流存儲器70的操作的重復(fù)描述。
參照圖3和圖4E,在第三區(qū)間,存儲電容器Cstg被重置。具體地說, 開關(guān)SW3和重置開關(guān)SWrst閉合(開關(guān)SW4和SW5保持閉合),從而重置 電壓Vrst經(jīng)由閉合的重置開關(guān)SWrst通過重置電壓輸入端65 一皮施加到存^諸電 容器Cstg。因此,當(dāng)SW3閉合時,在存儲電容器Cstg中累積的電荷通過形 成的閉合回路流出,從而存儲電容器Cstg的電壓被重置為重置電壓Vrst。
參照圖3和圖4F,在第四區(qū)間,存儲電容器Cstg被充電至電壓Vx。具 體地說,開關(guān)SW3、 SW4和SWrst保持閉合,而開關(guān)SW5斷開,由第二電 流存儲器70再現(xiàn)的第一參考電流II與第二參考電流12之差流入存儲電容器 Cstg。結(jié)果,在第一時間段T1期間,存儲電容器Cstg被充電至電壓Vx (圖 3)。
參照圖3和圖4G,在第五區(qū)間,存儲電容器Cstg的電壓被基本保持在 電壓Vx。具體地說,開關(guān)SW3保持閉合,而重置開關(guān)SWrst和開關(guān)SW5斷 開。因此,由于開關(guān)SW4和SW5斷開,所以沒有電流流入存儲電容器Cstg 或從存儲電容器Cstg流出,從而存儲電容器Cstg的電壓被基本保持在電壓 Vx。
參照圖3和圖4H,在第六區(qū)間,存儲電容器Cstg被放電至重置電壓Vrst。 具體地說,在開關(guān)SW3保持閉合的同時,開關(guān)SW5閉合,在存儲電容器Cstg 中累積的電荷通過由于開關(guān)SW3和SW5閉合而形成的閉合回路從存儲電容 器Cstg流出。由此,從第三光電傳感器3輸出的外部光電流I3與由第一電流 存儲器60再現(xiàn)的第一參考電流I1之差(13-11)從存儲電容器Cstg流出,存 儲電容器Cstg放電。在存儲電容器Cstg處的電壓通過重置電壓Vrst降到某 個值。第二時間段T2 (圖3)是存儲電容器Cstg處的電壓變?yōu)橹刂秒妷篤rst 的時間。
以下,將對使用上面更詳細(xì)描述的讀取電路80測量外部光的強(qiáng)度的過程 進(jìn)行更詳細(xì)的數(shù)學(xué)描述。
通常,可由下面的等式(1 )定義基于外部光X的強(qiáng)度的外部光電流Ipd
(X)。
Ipd(X)=mX+n ( 1 )
其中,斜率m和偏移量n中的每個針對每個液晶面板具有不同的值。 在等式(1)中,如果由字符A表示第一參考光的強(qiáng)度,由字符B表示 第二參考光的強(qiáng)度,由Ipd(A)表示與第一參考光相應(yīng)的第一參考電流,由 Ipd(B)表示與第二參考光相應(yīng)的第二參考電流,則可使用下面的等式(2)和 (3)獲得斜率m和偏移量n。
m=(Ipd (B)-Ipd (A)) /(B-A) ( 2 )
n=Ipd(A) ( 3 )
在等式(2)和(3)中,假設(shè)第一參考電流基于暗光電流,并且第一參 考光的強(qiáng)度為零。
現(xiàn)在將參照圖3進(jìn)行更具體的描述,可通過圖3 (示出根據(jù)其信號時序 圖存儲電容器Cstg的電壓Vout的變化)的曲線圖得到下面的等式,并針對根 據(jù)發(fā)明的示例性實施例的讀取電路80的操作更詳細(xì)地描述所述等式。
參照圖3,對存儲電容器Cstg充電第一時間段Tl,直到其電壓從重置電
壓Vrst增加到電壓Vx。然后,對存儲電容器Cstg放電第二時間段T2,直到 其電壓從電壓Vx減小到重置電壓Vrst。因此,如圖3所示,存儲電容器Cstg 的電壓在第一時間段Tl改變的大小基本等于存儲電容器Cstg的電壓在第二 時間段T2改變的大小。換句話說,在第一時間段T1流入(例如,充入)存 儲電容器Cstg的電荷量基本等于在第二時間段T2從存儲電容器Cstg流出(例 如,放電)的電荷量,如下面的等式(4)所定義。 xTl,d(X)-Ipd(A)] xT2 ( 4 )
當(dāng)?shù)仁?1 )至等式(3)被代入等式(4)時,獲得下面的等式(5)。 T2=Tlx(B-A)/X (5) 其中,第一參考光的強(qiáng)度值A(chǔ)和第二參考光的強(qiáng)度值B以及第一時間段 Tl的值被預(yù)設(shè)。因此,如果測量第二時間段T2的持續(xù)時間,則可計算外部 光的強(qiáng)度X。當(dāng)使用等式(5)計算外部光的外部光強(qiáng)度X時,斜率m和偏 移量n被自動地反映,其中,斜率m和偏移量n是制造的每個液晶面板的特 性值,并針對制造的每個液晶面板具有不同的值。
由于包括在測量外部光的強(qiáng)度的光電傳感器電路95中的讀取電路80是 模擬式電路,因此其可被簡單地設(shè)計并可容易地在根據(jù)本發(fā)明的示例性實施 例的LCD5的面板上被實現(xiàn)。此外,由于實時測量外部光的強(qiáng)度,因此不需 要存儲額外的數(shù)據(jù),其中,該數(shù)據(jù)被需要用來校正根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的LCD的光
以下,將參照圖2、圖3和圖5更詳細(xì)地描述包括與上述讀取電路80基 本相似的讀取電路80的光電傳感器電路95。圖5是根據(jù)本發(fā)明的可替換的
參照圖3和圖5,根據(jù)可替換示例性實施例的光電傳感器電路95包括讀 取電路80和確定器90。時序控制器(T-con ) 92從外部源(未示出)接收主 時鐘信號,并將多個T-con信號提供給讀取電路80。所述多個T-con信號包 括第一 T-con信號0>1,第二 T-con信號①2、第三T-con信號03、第四T-con 信號(D4、第五T-con信號05以及重置T-con信號①rst。所述多個T-con信 號控制其后輸出存儲電容器電壓Vout的讀取電路80的操作。
確定器90包括比較器84、計數(shù)器86和運(yùn)算器88。具體地說,如上面參 照圖3和圖4A至圖4H進(jìn)行的更具體的描述,確定器80基于在第一時間段 Tl和第二時間段T2期間的第一參考光的強(qiáng)度和第二參考光的強(qiáng)度來計算(例
感器電路的框圖。 如,確定)外部光的強(qiáng)度x。
更具體地,參照圖5,比較器84比較重置電壓Vrst與從讀取電路80輸 出的存儲電容器電壓Vout,并且當(dāng)存儲電容器電壓Vout基本上等于重置電壓 Vrst時,比較器84將禁用信號DEN提供給計數(shù)器86。
當(dāng)例如在第五區(qū)間(圖3)存儲電容器電壓Vout開始放電時,計數(shù)器86 啟動,從而測量從計數(shù)器86啟動時到計數(shù)器86從比較器84接收到禁用信號 DEN時的第二時間段T2的持續(xù)時間。
運(yùn)算器88從計數(shù)器86接收測量的第二時間段T2的持續(xù)時間,將預(yù)設(shè) (例如,預(yù)定)的第一參考光的強(qiáng)度與預(yù)設(shè)(例如,預(yù)定)的第二參考光的 強(qiáng)度之差乘以預(yù)設(shè)(例如,預(yù)定)的第一時間段T1的持續(xù)時間,并將相乘所 得的結(jié)果除以測量的第二時間段T2的持續(xù)時間,從而計算外部光的強(qiáng)度X。
然后,計算的外部光的強(qiáng)度X被提供到背光亮度控制裝置(未示出), 背光亮度控制裝置基于計算的外部光的強(qiáng)度X來控制來自背光單元(圖1A) 的背光的亮度。
以下,將參照圖6和圖7描述根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的LCD。圖6 是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的LCD的俯視圖。圖7是圖6所示的根據(jù)本發(fā) 明的示例性實施例的LCD的沿線V-V,截取的局部剖視圖。
參照圖6和圖7, 4艮據(jù)示例性實施例的LCD 5包括液晶面板100、光電 傳感器電路95 (圖1A和圖1B)和背光單元200。
液晶面板100包括第一基底110,具有設(shè)置在其上的多個像素電極112; 第二基底120,具有共電極122;液晶層130,注入第一基底110和第二基底 120之間。
背光單元200將背光提供給液晶面板100,并且包括光源202、光導(dǎo)板 204以及光學(xué)板(optical sheet) 206。
光源202可以是多個發(fā)光二極管,將光發(fā)射到光導(dǎo)板204。從光源202 輸出的光^^輸入到光導(dǎo)4反204的入射表面,光導(dǎo)板204的其他表面反射光并 從而最終沿各個方向?qū)⒐饴涞焦鈱W(xué)板206。
光學(xué)板206包括漫射板和棱鏡板。光學(xué)板206將來自光導(dǎo)板204的光漫 射到液晶面板100的底表面。
在示例性實施例中,第一基底110包括阻擋背光的第一光阻擋區(qū)40。第 一光阻擋區(qū)40可以形成為例如背光單元帶(backlight unit tape ) 114,但不限
于此。背光單元帶114將液晶面板100結(jié)合到背光單元200,并阻擋背光到 達(dá)液晶面澤反100。
第二基底120還包括阻擋外部光的第二光阻擋區(qū)30。第二光阻擋區(qū)30 可包括例如黑矩陣124,但不限于此。黑矩陣124防止光透射通過像素或在 像素之間透射,并增加LCD 5的對比率。
在可替換示例性實施例中,盡管沒有示出,第二光阻擋區(qū)30可包括密封 構(gòu)件116。密封構(gòu)件116使第一基底110和第二基底120彼此結(jié)合。
液晶面板100可^皮分為顯示區(qū)10和非顯示區(qū)20。顯示區(qū)IO對應(yīng)于布置 有像素電極112的區(qū)域,從而顯示圖像。顯示區(qū)10包括沿第一方向布置的多 個柵電極線(未示出)、沿基本上與第一方向垂直的第二方向布置的多個數(shù)據(jù) 線(未示出)以及基本布置在所述多個柵電極線中的柵電極線和所述多個數(shù) 據(jù)線中的數(shù)據(jù)線的交叉點上的多個像素(未示出)。
如圖6所示,非顯示區(qū)20布置在顯示區(qū)10的外圍區(qū)域,例如,基本上 圍繞顯示區(qū)10。在非顯示區(qū)20上不顯示圖像。非顯示區(qū)20可包括第一光阻 擋區(qū)40和第二光阻擋區(qū)30。
例如,可通過在液晶面板100和背光單元200之間布置背光單元帶U4 來形成第一光阻擋區(qū)40。例如,第二光阻擋區(qū)30可形成為黑矩陣24和/或 密封構(gòu)件116。
如上所述,第一光阻擋區(qū)40阻擋背光,第二光阻擋區(qū)30阻擋外部光。 因此,第一光阻擋區(qū)30和第二光阻擋區(qū)40彼此重疊的區(qū)域阻擋背光和外部光。
在示例性實施例中,光電傳感器電路95(圖1A)第一光電傳感器1、第 二光電傳感器2和第三光電傳感器3被布置在非顯示區(qū)20中。具體地說,第 一光電傳感器1被布置在第一光阻擋區(qū)40和第二光阻擋區(qū)30重疊的區(qū)域中, 第二光電傳感器2僅被布置在第二光阻擋區(qū)30中。在此情況下,第一光電傳 感器1和第二光電傳感器2分別接收暗光和相對亮的光。所述暗光和所述亮 的光可被稱為上面描述的第一參考光和第二參考光。第三光電傳感器3被布 置在第一光阻擋區(qū)40中,從而第三光電傳感器3被暴露給外部光而保持不暴 露給LCD5的背光,從而輸出外部光電流。
在可替換的實施例中,第二光電傳感器2從附加光源(未示出)而非光 源202接收相對亮的光。當(dāng)使用附加光源時,除了背光之外的光因此被稱為
第二參考光。在此情況下,第一光電傳感器1和第三光電傳感器3必須被屏 蔽附加光源。
在根據(jù)示例性實施例的LCD 5中,第一光電傳感器1、第二光電傳感器 2和第三光電傳感器3為PIN光電二極管,但是可替換的示例性實施例不限 于此??梢砸远嗑Ч璞∧ぞw管(TFT)工藝實現(xiàn)PIN光電二極管。在此情 況下,PIN光電二極管可被簡單地實現(xiàn)為讀取電路80。
第一光電傳感器1、第二光電傳感器2和第三光電傳感器3可^皮實現(xiàn)為 在液晶面板100的第一基底110上彼此相鄰。因此,相當(dāng)大地減小了影響第 一光電傳感器1、第二光電傳感器2和第三光電傳感器3的光學(xué)特性的變量 的變化。因此,由所述變量導(dǎo)致的誤差被有效地減小。所述變量可包括例如 液晶面板100的非一致光學(xué)特性、由于產(chǎn)生背光導(dǎo)致的溫度的改變以及背光 單元200的亮度變化(但不限于此)。
因此,在這里描述的根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的LCD5中,根據(jù)由光 電傳感器電路95計算的外部光的強(qiáng)度來控制背光單元200的背光的亮度。由 于光電傳感器電路95實時地精確地計算外部光的強(qiáng)度,因此可適當(dāng)?shù)乜刂票?光的亮度。
例性實施例從而本公開將會徹底和完整,并將完全地將本發(fā)明的構(gòu)思傳達(dá)給 本領(lǐng)域的技術(shù)人員。
在此描述的示例性實施例應(yīng)被理解為僅是描述性的而非限制性的目的。 因此,盡管已經(jīng)參照其示例性實施例具體顯示和描述了本發(fā)明,但是本領(lǐng)域 的普通技術(shù)人員應(yīng)該理解,在不脫離權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍 的情況下,可以對其進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)上的各種改變。
權(quán)利要求
1、一種光電傳感器電路,包括:讀取電路,包括:第一光電傳感器,輸出與第一參考光的強(qiáng)度相應(yīng)的第一參考電流,第二光電傳感器,輸出與第二參考光的強(qiáng)度相應(yīng)的第二參考電流,第三光電傳感器,輸出與外部光的強(qiáng)度相應(yīng)的外部光電流,第一電流存儲器,感測并再現(xiàn)第一參考電流,第二電流存儲器,感測并再現(xiàn)第二參考電流與第一參考電流之差,存儲電容器,基于第二參考電流與第一參考電流之差在第一時間段期間充電,基于外部光電流與第一參考電流之差在第二時間段期間放電;確定器,基于第一參考光的強(qiáng)度、第二參考光的強(qiáng)度、第一時間段的持續(xù)時間以及第二時間段的持續(xù)時間計算外部光的強(qiáng)度。
2、 如權(quán)利要求1所述的光電傳感器電路,其中,讀取電路的操作被臨時劃分為多個區(qū)間,所述多個區(qū)間包括 第一區(qū)間,具有第一部分和第二部分; 第二區(qū)間,具有第一部分和第二部分; 第三區(qū)間; 第四區(qū)間, 在第一區(qū)間的第一部分 存儲器感測第一參考電流, 在第一區(qū)間的第二部分 在第二區(qū)間的第一部分 存儲器感測第二參考電流與 在第二區(qū)間的第二部分 一參考電流之差,在第三區(qū)間,存儲電容器基于再現(xiàn)的感測的第二參考電流與第 一參考電 流之差在第 一 時間4殳期間充電,在第四區(qū)間,存儲電容器基于外部光電流與第一參考電流之差在第二時 間段期間放電。
3、 如權(quán)利要求2所述的光電傳感器電路,其中,一光電傳感器輸出第一參考電流,第一電流第 一 電流存儲器再現(xiàn)感測的第 一參考電流, 第二光電傳感器輸出第二參考電流,第二電流 一參考電流之差,第二電流存儲器再現(xiàn)感測的第二參考電流與第在第二區(qū)間的第二部分和第三區(qū)間之間,重置電壓被施加到存儲器電容器,在第四區(qū)間,存儲器電容器在第二時間段期間放電至基本等于重置電壓 的電壓電平。
4、 如權(quán)利要求1所述的光電傳感器電路,其中,讀取電路還包括緩沖直接注入電路,所述緩沖直接注入電路將偏壓施加到第一光電傳感器、第二光 電傳感器和第三光電傳感器中的至少一個。
5、 如權(quán)利要求1所述的光電傳感器電路,其中,第一電流存儲器和第二 電流存儲器中的每個包括金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管;存儲器電容器,連接到金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的柵電極; 開關(guān),連接到金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的柵電極和金屬氧化物半導(dǎo)體晶 體管的漏極之間。
6、 如權(quán)利要求3所述的光電傳感器電路,其中,確定器包括 比較器,比較重置電壓和存儲電容器的電壓電平,當(dāng)存儲電容器的電壓電平基本等于重置電壓時,產(chǎn)生禁用信號;計數(shù)器,基于當(dāng)存儲電容器開始放電時和當(dāng)比較器產(chǎn)生禁用信號之間過 去的時間測量第二時間段的持續(xù)時間;運(yùn)算器,使用第一參考光的預(yù)定強(qiáng)度、第二參考光的預(yù)定強(qiáng)度、第一時 間段的預(yù)定持續(xù)時間以及測量的第二時間段的持續(xù)時間計算外部光的強(qiáng)度。
7、 如權(quán)利要求6所述的光電傳感器電路,其中,運(yùn)算器通過將第一參考 光的預(yù)定強(qiáng)度與第二參考光的預(yù)定強(qiáng)度之差乘以第一時間段的預(yù)定持續(xù)時 間,并將相乘的結(jié)果除以由計數(shù)器測量的第二時間段的持續(xù)時間來計算外部 光的強(qiáng)度。
8、 一種液晶顯示器,包括 液晶面板,顯示圖像;光電傳感器電路,測量外部光的強(qiáng)度并且包括讀取電路和確定器;背光單元,將背光提供給液晶面板,其中,讀取電路包括第一光電傳感器,輸出與第一參考光的強(qiáng)度相應(yīng)的第一參考電流; 第二光電傳感器,輸出與第二參考光的強(qiáng)度相應(yīng)的第二參考電流;第三光電傳感器,輸出與外部光的強(qiáng)度相應(yīng)的外部光電流;第一電流存儲器,感測并再現(xiàn)第一參考電流;第二電流存儲器,感測并再現(xiàn)第二參考電流與第 一參考電流之差;存儲電容器,基于第二參考電流與第一參考電流之差在第一時間段期間 充電,基于外部光電流與第 一 參考電流之差在第二時間段期間放電,所述確定器基于第一參考光的強(qiáng)度、第二參考光的強(qiáng)度、第一時間段的 持續(xù)時間以及第二時間段的持續(xù)時間計算外部光的強(qiáng)度,背光的亮度根據(jù)計算的外部光的強(qiáng)度被控制。
9、 如權(quán)利要求8所述的液晶顯示器,其中,外部光和背光被阻止提供給 第一光電傳感器,背光被提供給第二光電傳感器,外部光被提供給第三光電傳感器。
10、 如權(quán)利要求8所述的液晶顯示器,其中, 液晶面板包括顯示區(qū)和非顯示區(qū),非顯示區(qū)包括阻擋背光的第一光阻擋區(qū)和阻擋外部光的第二光阻擋區(qū),第一光阻擋區(qū)阻擋外部光到達(dá)第一光電傳感器和第二光電傳感器,第二光阻擋區(qū)阻擋背光達(dá)到第一光電傳感器和第三光電傳感器。
11、 如權(quán)利要求IO所述的液晶顯示器,其中,第一光阻擋區(qū)是結(jié)合到液 晶面板和背光單元的背光單元帶。
12、 如權(quán)利要求IO所述的液晶顯示器,其中,第二光阻擋區(qū)是黑矩陣。
13、 如權(quán)利要求8所述的液晶顯示器,其中,第一光電傳感器、第二光 電傳感器和第三光電傳感器中的至少一個包括PIN光電二極管。
14、 如權(quán)利要求8所述的液晶顯示器,其中,第一光電傳感器、第二光 電傳感器和第三光電傳感器中的至少兩個在液晶面板中被布置為彼此相鄰。
15、 如權(quán)利要求8所述的液晶顯示器,其中,讀取電路的操作被臨時劃 分為多個區(qū)間,所述多個區(qū)間包括第一區(qū)間,具有第一部分和第二部分; 第二區(qū)間,具有第 一部分和第二部分; 第三區(qū)間; 第四區(qū)間,在第一區(qū)間的第一部分,第一光電傳感器輸出第一參考電流,第一電流 存儲器感測第一參考電流, 在第 一 區(qū)間的第二部分,第 一 電流存儲器再現(xiàn)感測的第 一參考電流, 在第二區(qū)間的第一部分,第二光電傳感器輸出第二參考電流,第二電流存儲器感測第二參考電流與第 一參考電流之差,在第二區(qū)間的第二部分,第二電流存儲器再現(xiàn)感測的第二參考電流與第一參考電流之差,在第三區(qū)間,存儲電容器基于再現(xiàn)的感測的第二參考電流與第 一參考電 流之差在第 一 時間段期間充電,在第四區(qū)間,存儲電容器基于外部光電流與第 一參考電流之差在第二時間l殳期間方i電。
16、 如權(quán)利要求15所述的液晶顯示器,其中,在第二區(qū)間的第二部分和第三區(qū)間之間,重置電壓被施加到存儲器電容 器的電壓電平,在第四區(qū)間,存儲器電容器在第二時間段期間放電至基本等于重置電壓。
17、 如權(quán)利要求8所述的液晶顯示器,其中,讀取電路還包括緩沖直接 注入電路,所述緩沖直接注入電路將偏壓施加到第一光電傳感器、第二光電 傳感器和第三光電傳感器中的至少一個。
18、 如權(quán)利要求8所述的液晶顯示器,其中,確定器包括比較器,比較重置電壓和存儲電容器的電壓電平,當(dāng)存儲電容器的電壓 電平基本等于重置電壓時,產(chǎn)生禁用信號;計數(shù)器,基于當(dāng)存儲電容器開始放電時和當(dāng)比較器產(chǎn)生禁用信號時之間 過去的時間測量第二時間段的持續(xù)時間;運(yùn)算器,使用第一參考光的預(yù)定強(qiáng)度、第二參考光的預(yù)定強(qiáng)度、第一時 間段的預(yù)定持續(xù)時間以及測量的第二時間段的持續(xù)時間計算外部光的強(qiáng)度。
19、 一種驅(qū)動液晶顯示器的方法,所述方法包括在操作的第 一區(qū)間的第 一部分,產(chǎn)生與第 一參考光的強(qiáng)度相應(yīng)的第一參 考電流,并感測第一參考電流;在操作的第 一 區(qū)間的第二部分,再現(xiàn)感測的第 一參考電流;在操作的第二區(qū)間的第 一部分,輸出與第二參考光的強(qiáng)度相應(yīng)的第二參 考電流,并感測第二參考電流與第 一參考電流之差;在操作的第二區(qū)間的第二部分,再現(xiàn)感測的第二參考電流與第 一參考電 流之差; 在操作的第三區(qū)間,在第 一 時間段接收再現(xiàn)的感測的第二參考電流與第一參考電流之差;在操作的第四區(qū)間,在第二時間段輸出與相應(yīng)于夕卜部光的強(qiáng)度的夕卜部光 電流與第 一參考電流之差;使用第一參考光的強(qiáng)度、第二參考光的強(qiáng)度、第一時間段的持續(xù)時間以 及第二時間段的持續(xù)時間計算外部光的強(qiáng)度;根據(jù)計算的外部光的強(qiáng)度控制背光的亮度;接收具有被控制的亮度的背光;使用背光顯示期望的圖像。
20、如權(quán)利要求19所述的方法,其中,計算外部光的強(qiáng)度的步驟包括 測量第二時間段的持續(xù)時間;將第 一參考光與第二參考光的強(qiáng)度之差乘以第 一時間段的持續(xù)時間; 將相乘的結(jié)果除以第二時間段的持續(xù)時間。
全文摘要
提供一種光電傳感器電路、具有該電路的液晶顯示器及其驅(qū)動方法。所述光電傳感器電路包括讀取電路和確定器。讀取電路包括第一光電傳感器,輸出與第一參考光的強(qiáng)度相應(yīng)的第一參考電流;第二光電傳感器,輸出與第二參考光的強(qiáng)度相應(yīng)的第二參考電流;第三光電傳感器,輸出與外部光的強(qiáng)度相應(yīng)的外部光電流;第一電流存儲器,感測第一參考電流;第二電流存儲器,感測第二參考電流與第一參考電流之差;存儲電容器,在第一時間段期間充電,在第二時間段期間放電。確定器基于第一參考光的強(qiáng)度、第二參考光的強(qiáng)度、第一時間段的持續(xù)時間以及第二時間段的持續(xù)時間計算外部光的強(qiáng)度。
文檔編號G09G3/36GK101382453SQ20081021531
公開日2009年3月11日 申請日期2008年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月7日
發(fā)明者崔宰凡, 崔良和, 申光燮, 禹斗馨, 金喆鎬, 金英一 申請人:三星電子株式會社
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