CN101029983A - 光控制电路和液晶显示器控制驱动装置 - Google Patents

光控制电路和液晶显示器控制驱动装置 Download PDF

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秋叶武定
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Abstract

本发明涉及光控制电路和液晶显示器控制驱动装置。本发明所提供的一种光控制电路，当围绕显示屏的区域的光强度在相对短的时间内改变时，其能够防止由于检测到该变化而错误地调节背光亮度。该光控制电路控制显示板的背光。该光控制电路具有进行以下操作的功能：以时间分割的方式将来自多个光学传感器的检测信号输入公共采样单元，从而获得在时间上分散的多个采样值；通过多数决定法根据多个采样值确定周围的光强度，并且向外输出该确定结果。

Description

光控制电路和液晶显示器控制驱动装置
对相关申请的交叉引用
本申请要求2006年1月25日提交的日本专利申请No.2006-16420的优先权，这里作为参考将其内容引入本申请中。
发明背景
本发明涉及可有效地应用于光控制电路的技术，该光控制电路可以控制显示板背光的亮度。而且，其涉及可有效地应用于例如半导体集成电路的技术，该半导体集成电路用于控制使用透射或半透射液晶显示板的显示单元的背光，或者可有效地应用于构造成半导体集成电路的用于驱动液晶显示板的液晶显示器控制驱动装置的技术。
作为用于便携式电子设备例如移动电话和PDA(个人数字助理)的显示单元，这些年已经使用了在其背面具有背光的透射或半透射液晶显示板。这种设备在其中安装有构造成半导体集成电路的控制液晶显示板内的显示的控制单元(液晶控制器)、驱动液晶显示板的驱动器、驱动背光的驱动器以及控制背光亮度的控制器。
已知液晶显示板中显示的可视性由于环境亮度而有很大的波动。便携式电子设备例如移动电话用于环境亮度极大地不同的环境中，例如室内和室外。因此，根据某些情况下的环境亮度来调节这些设备中使用的透射或半透射液晶显示板的背光亮度。和液晶显示板的背光亮度调节相关的发明例子包括在日本待审专利公开No.平9(1997)-146073中公开的发明。
发明内容
日本待审专利公开No.平9(1997)-146073中公开的用于背光的光控制装置构造成：其具有用于检测环境亮度的多个光学传感器和对这些光学传感器的检测信号进行平均(average)的平均计算装置(average computing means)；并且根据计算的周围光强度平均值和手动设置的用于光控制的设置值来自动调节背光亮度。在这个现有的发明中，多个光学传感器的检测信号以时间分割的方式输入到公共放大器电路和模数转换器电路；因此，当光控制装置被构造成半导体集成电路时，可以减小芯片尺寸。而且，在这个现有的发明中，通过根据CPU中的程序的软件处理来执行多个光学传感器的检测信号平均值的计算。
对多个光学传感器的检测信号进行平均的原因是为了防止根据显示屏一部分中的光强度的局部变化来调节背光的亮度。日本待审专利公开No.平9(1997)-146073中公开的现有发明中，出于这个目的，通过软件处理来进行平均值的计算。因此，认为在现有发明中用于检测周围光强度的处理在太短的时间内进行，以致于人不能觉察到光强度的变化。
因此，在采用现有发明的技术来调节背光亮度时可能会出现一些问题。当围绕显示屏的区域内的光强度在相对短的时间内改变时，可能光学传感器会检测光强度的这种变化，并且错误地调节其背光的亮度。如果现有发明的用于调节背光亮度的所有电路被构造成半导体集成电路，由于其包括CPU而使其芯片尺寸增大，结果，难以降低设备的尺寸和成本。
本发明的目的是提供一种光控制电路，当围绕显示板的区域的光强度在相对短的时间内改变时，其能够防止由于检测到那种变化而错误地调节背光强度。
本发明的另一个目的是提供一种光控制电路，该光控制电路功耗低并且适于包含在便携电子装置中，并且还使得当其构造成半导体集成电路时可以降低芯片尺寸和成本。
本发明的另一个目的是提供一种液晶显示控制驱动装置，该液晶显示控制驱动装置适于减少许多元件从而降低设备的尺寸，并且功耗低，而且还适于包含在便携式电子设备中。
从说明书和附图中的说明将使本发明的上述和其它目的以及新颖的特点显而易见。
下面是在本申请中公开的本发明典型要件的要点的简要说明。
控制显示板背光的光控制电路具有以下功能：以时间分割的方式将来自多个光学传感器的检测信号输入公共的采样单元，从而获得在时间上分散(temporally dispersed)的多个采样值；通过多数决定法根据多个采样值来确定判断周围的光强度；并且向外输出确定结果。
在上述光控制电路中，通过以时间分割的方式将来自多个光学传感器的检测信号输入公共采样单元来对其进行采样。因此，可以减少电路空间。而且，在除了以时间分割的方式采样来自光学传感器的检测信号的周期之外的周期内，可以停止采样单元和确定电路的操作，因此可以降低功耗。由于在确定时获得时间分散的多个采样值，所以带来以下的优点：由于时间滤波器效果而消除了周围光强度的暂时变化的影响，例如环境光的噪声和入射光波动的影响，并且可以检测正确的周围光强度。
利用具有切换的参考电压的比较器通过多个阈值电压来区分采用时分方式输入的采样值，并且在逻辑电路上通过多数决定法来进行确定。和现有发明一样，可以在来自光学传感器的检测信号通过模数转换器电路转换为数字值之后，在CPU确定所述信号的电平。然而，当通过比较器和逻辑电路来确定它们时，可以通过简单的电路来获得确定结果。在内部设置CPU的情况下，可以减轻CPU上的负担。
在使用电流输出光学传感器的情况下，使用积分器电路用于采样单元。光学传感器包括由MOSFET组成的MOS传感器，该MOSFET的电阻随着施加到它们栅极部分的光强度而变化。存在一种其中将要作为传感器的MOSFET形成在TFT液晶显示板的玻璃基板上的技术。在MOS传感器中，可以以电流变化的形式容易地获得电阻的变化。采用这些技术排除了使用分立式光学传感器的必要，并且使得可以实现具有更少元件数量的小尺寸、低成本的显示单元。
向外输出周围光强度的确定结果的方法包括：输出代表检测的周围光强度的信息的方法；和根据检测的周围光强度输出通过背光传输的电流的方法。在采用输出电流的方法的情况下，可以不根据用于背光的控制电路来控制背光亮度。
下面是通过在本申请中公开的本发明典型要件获得的效果的要点的简要说明。
根据本发明，当围绕显示屏的区域的光强度在相对短的时间内改变时可以实现下面的效果：可以防止作为检测到该变化的结果而错误地调节背光亮度。而且，可以实现功耗低并适于结合在便携式电子设备中的光控制电路，并且使得它在构造成半导体集成电路时可以减小芯片尺寸和成本。
而且，根据本发明，可以实现以下液晶显示控制驱动装置，其适于降低元件数量和设备尺寸，并且功耗低，而且还适于结合在便携式电子设备中。
附图说明
图1是示出根据本发明具有检测液晶显示单元的光强度的功能和背光控制功能的光控制电路的整体结构的方框图；
图2是解释在实施例中构成背光控制电路的积分器电路的积分操作的时序图；
图3是解释在实施例中通过多数决定法来确定背光控制电路中光学传感器的输出的时序图；
图4是示出在实施例的背光控制电路中采样光学传感器的输出的时序的时序图；
图5是示出在实施例的背光控制电路中使用的光学传感器的特性的特性图；
图6是解释构成实施例中的背光控制电路的比较器的滞后特性的输入/输出特性图；
图7是示出安装有图1所示的光控制电路作为背光控制电路的液晶控制驱动器的实施例的方框图；
图8是示出其中采用图7中的液晶控制驱动器的液晶显示单元的整体结构的方框图；以及
图9是示出结合图7所示的背光控制电路的液晶控制驱动器200的布局结构的例子的平面图。
具体实施方式
下面，将说明本发明的优选实施例。
图1是示出根据本发明的光控制电路的整体结构的方框图，该光控制电路具有检测围绕液晶显示单元的区域光强度的功能和背光控制功能。实线A圈起的部分被构造为在单晶硅等的单个半导体衬底上的半导体集成电路。
在这个实施例中的光控制电路40包括：外部输入端子(焊盘)P1到P5，作为由MOSFET构成的光学传感器的光检测元件(MOS传感器)PS1到PS5的源极(或漏极)端子连接到该外部输入端子；和连接到MOS传感器PS1到PS5的栅极端子并施加预定偏压的外部输出端子P0。在这个实施例中使用的MOS传感器PS1到PS5是具有这种特征的元件，以使得当伴随预定偏压施加给它们的栅极端子和漏极(或源极)端子而将光施加于它们时，通过它们的漏极和源极之间的电流Is随着施加的光强度而改变，如图5所示。在这个实施例中，通过外部输出端子P0输出的2.5到3.3V的电压VPSONVCI施加给MOS传感器PS1到PS5的栅极端子，并且来自外部电压源的4.5到6.0V的电压DDVDH施加给它们的漏极(或源极)端子，但是本发明不特别限于这种结构。
光控制电路40包括积分器电路41，该积分器电路41对从MOS传感器PS1到PS5流过端子P1到P5的电流积分，从而对相应于入射到每个传感器上的光强度的电压进行采样。而且，光控制电路包括：比较器CMP，通过预定的阈值电压识别这个积分器电路41采样的电压；电阻型分压器电路42，其提供参考电压Vth作为比较器CMP的阈值电压；以及寄存器43a、43b和43c，其指定参考电压的电平。
而且，光控制电路包括寄存器43s，该寄存器43s构造为移位提供给比较器CMP的参考电平，从而给其提供滞后特性，并且在移位参考电平时设置移位量。在比较器CMP之后的级中，提供三组移位寄存器44a、44b和44c；多数决定法确定电路45a、45b和45c；以及编码器46，其中每组移位寄存器顺序保持最多比较器的五个比较结果，多数决定法确定电路确定在这些移位寄存器中保持的比较结果的多数，而编码器46对三个多数决定法确定电路的输出进行编码。
上述光控制电路40包括：寄存器47，其保持编码器46的编码结果；电流源电路48，其使电流经过作为背光的发光二极管110；和解码器49，其对寄存器47中保持的值进行解码，从而为电流源电路48产生导通/断开信号。而且，光控制电路40包括时序产生电路50，其产生用于依次启动上述单个电路的信号，并且以预定的时序开关。
而且，光控制电路40包括：外部输出端子P6和P7，用于将寄存器47中保持的值输出到芯片外部；栅极G1和G2，其设置在寄存器47与外部输出端子P6和P7之间，并用于允许和中断信号输出；以及输出使能寄存器OER，其保持用于栅极G1和G2的控制码。寄存器47被构造为外部微处理器(MPU)可以根据状态读取命令通过数据总线从寄存器读取。
积分器电路41由以下结构构成：Op Amp(运算放大器)AMP0；连接在Op Amp的反相输入端子和输出端子之间的积分电容C0；和电容C0并联设置的复位开关SWr；采样开关SWs和采样电容Cs，其连接在放大器AMP0的输出端子和接地点之间；等等。
而且，积分器电路41包括参考电压源VPT，其连接在放大器AMP0的非反相输出端子和接地点之间；寄存器REG0，其指定由参考电压源VPT将要提供给放大器AMP0的参考电压Vref；等等。同时，在放大器AMP0的反相输入端子和连接了MOS传感器PS1到PS5的外部输入端子P1到P5之间，提供选择器开关SW1到SW5，使得电流可以从传感器依次输入到积分器电路41，从而积分器电路可以以时间分割的方式进行积分。
下面的表1示出在寄存器REG0上设置的值和由参考电压源VPT根据这些设置值提供给放大器AMP0的参考电压Vref的电平之间的关系的例子。当积分开始时，传感器的源漏电压可以改变，从而通过改变根据在寄存器REG0上设置的值提供给放大器AMP0的参考电压Vref，改变输入到积分器电路41的电流值。这使得可以调节积分器电路的输出波形的斜率，如图2的最下部分所示。结果，可以调节传感器的检测灵敏度。
表1
  VPT1   VPT0   Vref
  0   0   2.0V
  0   1   2.1V
  1   0   2.2V
  1   1   2.3V
在比较器CMP的输入侧，设置电阻型分压器电路42和多路器MPX1，分压器电路42给比较器CMP提供相应于从寄存器43a、43b和43c提供的指定值的参考电压Vth，多路器MPX1依次提供寄存器43a、43b和43c上的值给可变的恒定电压源(variable constant-voltage)VCV。在比较器CMP的输出侧，设置多路器MPX2，用于将比较器CMP的输出依次提供给移位寄存器44a、44b和44c。根据时序产生电路50提供的相同周期性的操作时钟，彼此同步地控制多路器MPX1和MPX2。
表2到4示出在寄存器44a、44b和44c上设置的值和由电阻型分压器电路42根据这些设置值提供给比较器CMP的参考电压Vth的电平之间的关系的例子。
表2
  VPL22   VPL21   VPL20   Vth
  0   0   0   2.0V
  0   0   1   1.9V
  0   1   0   1.8V
  0   1   1   1.7V
  1   0   0   1.6V
  1   0   1   1.5V
  1   1   0   1.4V
  1   1   1   1.3V
表3
  VPL12   VPL11   VPL10   Vth
  0   0   0   1.8V
  0   0   1   1.7V
  0   1   0   1.6V
  0   1   1   1.5V
  1   0   0   1.4V
  1   0   1   1.3V
  1   1   0   1.2V
  1   1   1   1.1V
表4
  VPL02   VPL01   VPL00   Vth
  0   0   0   1.2V
  0   0   1   1.1V
  0   1   0   1.0V
  0   1   1   0.9V
  1   0   0   0.8V
  1   0   1   0.7V
  1   1   0   0.6V
  1   1   1   0.5V
下面将参考图2的时序图说明积分器电路41进行的积分操作。在图2中，参考代码VPSONVCI表示施加给MOS传感器PS1到PS5的栅极电极的电压；VPS1到VPS5表示用于时间分割输入的开关SW1到SW5的控制信号；并且VPSRES表示用于与积分电容C0并联的复位开关SWr的控制信号。参考代码VPSLT表示用于在积分器电路中放大器AMP0的输出侧的采样开关SWs的控制信号；并且LTP表示给移位寄存器44a、44b和44c的初级触发器提供锁存时序的脉冲。
在开始积分操作时，使VPS1到VPS5和VPSRES转变为低电平，并且用于时间分割输入的所有开关SW1到SW5和复位开关SWr都断开(时间t1)。这时，施加给传感器PS1到PS5的栅极的电压VPSONVCI是0V，并且采样开关SWs导通。这使积分器电路中放大器AMP0的输出电压为0。
随后，与任何一个传感器连接的、用于时间分割输入的开关SW1到SW5中的开关(图中的SW1)和复位开关SWr导通(时间t2)。这使放大器AMP0的输出电压突然(in a stroke)提高到参考电压Vref(例如2.0V)。这时，施加给传感器PS1到PS5的栅极的电压VPSONVCI变为如2.5到3.3V的传感器启动电压。
此后，复位开关SWr断开(时间t3)。采样开关SWs仍然导通。因此，由传感器PS1输入的电流对积分电容C0充电，并且该积分电容C0开始积分，放大器AMP0的输出电压与其一起开始逐渐降低。在使信号VPSLT转变为低电平并且采样开关SWs断开时，在采样电容Cs中保持放大器AMP0的刚刚之前的输出电压(时间t4)。
通过比较器CMP比较采样电容Cs中保持的电压和作为阈值电压的参考电压Vth。在这时放大器AMP0的输出电压低于参考电压Vth的情况下，比较器CMP的输出转变为高电平。在放大器的输出电压高于参考电压Vth的情况下，它保持在低电平。通过锁存脉冲LTP使比较器CMP的输出(比较结果)经过多路器MPX2锁存到移位寄存器44a、44b和44c中任何一个的初级触发器(时间t5)。
比较器CMP被构造为通过施加到其输入端子的参考电压Vth而具有如图6所示的滞后特性。具体而言，比较器CMP被构造为当它的输出转变为高电平时，从电阻型分压器电路42提供的参考电压Vth从较低的阈值电压VPL转变到较高的阈值电压VPH。因此，即使噪声添加在放大器AMP0的输出上时，比较器CMP的输出也不会对那个噪声产生反应。而且，在这个实施例中，例如通过在寄存器43s上的设置值将其设置为0.1V或0.2V，可以改变VPL和VPH之间的电位差，即滞后宽度。
下面将参考图3和图4中的时序图，说明在图1所示的光控制电路40应用于液晶显示板的背光控制电路时，进行的比较器CMP和多数决定法确定电路45a到45c的操作。在图4中，参考代码FLM表示显示一屏页面(所谓的一帧)的周期的信号；VCOM表示施加给与液晶显示板的每个图像电极相对的公共电极的公共电压。图的上半部分表示行交流驱动(line alternating current driving)期间的时序，在该期间，逐行地极性反转；图的下半部分表示帧交流驱动(framealternating current driving)期间的时序，在该期间，逐帧地极性反转。
在这个实施例中，如图3所示，用于时间分割输入的开关SW1到SW5通过控制信号VPS1到VPS5的控制而依次导通/断开。作为检测目标的MOS传感器在两帧中改变三次，并且采样传感器的输出。通过连续三次采样操作取得的值涉及同一个传感器。在如这个实施例中使用五个传感器并且将帧周期设置为60到70Hz(大约14到16mS)的情况下，每0.14到0.16秒连续三次采样每个传感器的输出。当液晶显示板栅极线的数量是128并且显示空白周期(display blankperiod)是16H时，图4所示的1H的周期的长度等于帧周期的1/144。
也就是说，以大约0.1mS的间隔对一个传感器进行连续三次采样，并且以20mS的间隔对所有五个传感器进行采样。采样周期不必是两帧的周期，它可以是三帧的周期或者四帧的周期。但是，当采样周期太短时，背光控制对周围光强度的暂时变化作出反应；当它太长时，背光控制对周围光强度变化的响应被延迟。因此，不希望不长于1帧或者不短于10帧的采样周期。
对同一个传感器连续获得的三个采样值分别与比较器CMP的阈值电压比较，该阈值电压从VPL2变到VPL1变到VPL0。因此，从比较器CMP输出三个比较结果，每个比较结果由多路器MPX2分配给移位寄存器44a、44b和44c，并且锁存在那里。
当对第一传感器PS1的输出的三次采样和比较完成时，两帧之后对第二传感器PS2的输出进行三次采样和比较。当该三次采样和比较完成时，两帧之后对第三传感器PS3的输出进行三次采样和比较。每次获得每个传感器的比较结果时，使移位寄存器44a、44b和44c进行移位操作，并且将对于前一个传感器的比较结果移位到下一级中的触发器。
当如上所述获得对于第五传感器PS5的输出的三个比较结果时，由多数决定法确定电路45a到45c进行通过多数决定法的确定。通过对时间上分散的五个传感器输出进行的多数决定法确定，带来了以下优点：在入射到传感器上的光存在波动或者入射光暂时变化的情况下，通过时间滤波器(temporal filter)效果可以防止错误的检测。
为了对五个传感器输出进行多数决定法的确定，可以采用下面的方法：在一个显示空白周期内采样五个传感器输出，并且用同一个阈值电压来对它们进行识别，对识别结果进行多数决定法的确定；下一帧的显示空白周期内采样五个传感器输出，并且用改变的阈值电压对它们进行识别，并且对比较结果进行多数决定法的确定。但是，通过这个方法无法获得时间滤波器效果。因此，理想的是采样在时间上分散的五个传感器输出，如上述实施例中一样。
在还没有获得所有五个传感器的输出之前进行多数决定法的确定的情况下，就在控制刚刚开始之后，多数决定法的确定结果随着构成移位寄存器44a、44b和44c的每个触发器的初始状态而改变。通过等待直到获得所有五个传感器的输出并且然后进行多数决定法的确定，可以获得适当的确定结果。在这个实施例中的光控制电路被构造为可以通过以下步骤来选择它，即将预定的寄存器设置为背光应当处于导通状态还是关闭状态，直到获得所有五个传感器的输出，尽管这没有在附图中示出。
一旦获得对于这五个传感器PS1到PS5的输出的比较结果，每两帧就通过多数决定法确定电路45a到45c进行多数决定法的确定。多数决定法确定电路45a到45c的确定结果MJ1到MJ3由编码器46编码为两位代码B1和B2，并被输出。表5示出编码器46的输入和输出之间的关系的例子，即该表是真值表的例子。
表5
  MJ1   MJ2   MJ3   B1   B2
  L   L   L   1   1
  L   L   H   1   0
  L   H   H   0   1
  H   H   H   0   0
而且，这个实施例被构造为实现以下内容：在每个显示空白周期内，在液晶显示板一帧周期的帧改变之前和之后的所谓前沿(FP)和后沿(BP)，进行上述连续三次采样和比较。在显示空白周期内，不驱动液晶显示板的栅极线。因此，可以通过在显示空白周期内进行采样和比较操作而降低IC的峰值电流。存在另一个优点。在传感器的输出受到来自显示区域泄露的光的影响，或者在同一个半导体芯片上形成光控制电路和液晶驱动器时，如后面所述，实现了以下内容：可以防止光控制电路由于大电流通过液晶驱动器电路产生的噪音而出现故障。
而且，尽管在附图中没有示出，但这个实施例还被构造为实现以下内容：在进行采样操作的显示空白周期之外的周期内，用于构成积分器电路41的放大器AMP0和构成参考电压源VPT的放大器的电流源，或者用于构成比较器CMP的放大器的电流源，不通过电流；也就是说，在正常显示周期内，它们不通过电流。因此，可以降低显示周期内的功耗。
现在将对图1所示的光控制电路40中提供的电流源电路48及其相关的电路进行说明。
电流源电路48由三个电流镜电路构成，该电流镜电路由其栅极公共连接的MOSFET组成。更具体而言，电流源电路48包括：由其栅极公共连接的MOSFET Q0和Q1组成的第一电流镜电路；以及由与MOSFET Q1串联连接的MOSFET Q10和其栅极与MOSFET Q10的栅极共同连接的MOSFET Q11到Q14组成的第二电流镜电路。而且，该电流源电路包括第三电流镜电路，该第三电流镜电路由与MOSFET Q11到Q14串联连接的MOSFET Q20和其栅极与MOSFETQ20的栅极共同连接的MOSFET Q21组成。第一电流镜电路中MOSFET Q0的漏极端子连接到外部端子P8，并且第三电流镜电路中MOSFET Q21的漏极端子连接到外部端子P9。
这个实施例被构造为发生以下内容：当编码器46的输出显示周围光强度处于强度在图5中最低的区域B4中时，解码器49输出用于开启电流源电路48的信号CSon。电流源电路48被构造为当电流源电路48开启时，它输出例如100到400μA(微安培)这样相对小的电流给外部端子P9。
外部端子P9被构造为形成背光的发光二极管110可以连接到它作为外部元件，并且当微小电流通过外部端子P9时，以相对低的亮度点亮发光二极管110。原因如下：当围绕显示板的区域暗时，即使来自背光的光相对微弱，也可以看见显示，并且通过降低发光二极管110的亮度可以降低功耗。提供电流源电路48使得可以实现不需要背光控制电路的简单显示单元，或者不需要驱动背光控制电路12就可以点亮背光的显示单元。
在这个实施例中，提供与外部端子P9相邻的接地端子P11和外部端子P10，在该外部端子P10和接地端子P11之间放置开关SW0。开关SW0被构造为通过从解码器49输出到电流源电路48的信号CSon而与电流源电路48的导通/断开状态相关地导通/断开它。具体而言，当信号CSon处于导通电流源电路48的电平时，开关SW0导通；当它处于关闭电流源电路48的电平时，开关SW0断开。
伴随的系统被构造为可以实现以下内容：由光控制电路40中的上述电流源电路48输出的电流点亮作为背光的发光二极管110；而且，它还可以由与光控制电路40分开设置的背光控制电路120来点亮。在这种系统中，即使使电流从外部端子P8流到发光二极管，也不能在背光控制电路120关闭的情况下点亮发光二极管110。这是因为从发光二极管110的阴极没有抽取出电流。
同时，当电流源电路48启动时，通过采取图1所示的以下措施自动导通开关SW0：发光二极管110的阴极端子不仅连接到背光控制电路120，而且连接到光控制电路40的外部端子P10。因此，可以使流出发光二极管110的阴极端子的电流通过开关SW0流到接地端子P11，并且可以由此点亮发光二极管110。当通过来自背光控制电路120的电流使发光二极管110发光时，通过断开开关SW0来进行控制，使得电流不被抽取到光控制电路40中。
在图1所示的实施例中，设置外部端子P8，在电流源电路48中构成电流镜的MOSFET Q0的漏极端子连接到该外部端子P8，并且该外部端子P8用于外部连接外部电阻R0。这是为了使得可以使电流从电流源电路48通过外部端子P8流到外部。
公知地，利用目前的半导体集成电路制造技术难以在半导体芯片上形成具有精确电阻值的电阻元件。因此，使用外部电阻使得可以输出比使用芯片上电阻的情况更精确的电流。通过使用外部电阻，即使在MOSFET Q0的特性变化的情况下，也可以通过调节连接的电阻元件的电阻来使精确的电流通过。
图7是示出结合有图1所示光控制电路作为液晶显示板的背光控制电路的液晶控制驱动器200的实施例的方框图。液晶控制驱动器200形成为在单个半导体衬底上的半导体集成电路。
液晶控制驱动器200包括：产生用于外部振荡信号或芯片内部的参考时钟脉冲的脉冲发生器201；和根据这个时钟脉冲在芯片内部产生时序控制信号的时序产生电路202。而且，液晶控制驱动器包括：系统界面203和控制整个芯片的控制单元210，该系统界面203用于通过系统总线给外部微处理器(下文中称为MPU)传送命令和数据例如静态图象数据以及从外部微处理器接收命令和数据。
而且，液晶控制驱动器200包括：作为显示存储器以位图格式储存所显示数据的图形RAM 206；为图形RAM 206产生地址的地址计数器207；和保持从图形RAM 206读取的数据的读取数据锁存电路208。而且，液晶控制驱动器包括：逻辑操作装置，其根据读出到锁存电路208的数据和从MPU提供的写入数据，进行逻辑操作等等，以用于叠加(superposition)显示；用于滚动显示的位移动(bit shift)装置，等等。液晶控制驱动器具有对写入数据和读出数据进行位操作的位操作电路204。而且，它带有写入数据电路205，该写入数据电路205取得由位操作电路204进行了位操作的数据，并写入数据到图形RAM 206。
控制单元210包括：控制寄存器211，用于控制整个芯片的操作状态，例如液晶控制驱动器200的操作模式；变址(index)寄存器212，预先指定要在控制单元中执行的多个命令代码和命令；等等。液晶控制驱动器被构造为实现以下内容：当外部MPU写入数据到变址寄存器212从而指定要执行的命令时，控制单元210产生相应于指定的命令的控制信号。
液晶控制驱动器200根据来自MPU的命令和在这样构造的控制单元210的控制下的数据，在液晶显示板上进行显示。这时，液晶控制驱动器进行绘图处理，从而连续地将所显示数据写入到图形RAM206。而且，液晶控制驱动器200进行读出处理，从而从图形RAM 206周期性地读出所显示的数据，并产生和输出要施加给液晶显示板源极线的信号。
而且，在这个实施例中的液晶控制驱动器200具有：产生内部参考电压的内部参考电压产生电路221；和调压器222，其逐步降低外部提供的3.3V、2.5V等等的电压Vcc，从而为内部逻辑电路产生1.5V等等的电源电压Vdd。附图标记223表示液晶驱动电平产生电路，其根据外部提供的电压DDVDH、VGH、VGL等等，产生驱动液晶显示板所需的电压。
而且，液晶控制驱动器具有：灰度电压产生电路224，其产生用于产生适合于彩色显示或灰度显示的波形信号所需的灰度电压；γ调节电路225，其将灰度电压设置为液晶显示板的γ特性；栅极线驱动电路226，其将选择电平或非选择电平的电压施加给液晶显示板的栅极线；和扫描数据产生电路227，其产生用于连续选择栅极线的扫描数据。
而且，液晶控制驱动器具有：显示数据锁存电路231，其保持从图形RAM 206读取的显示数据，以用于在液晶显示板上显示；和M数据转换器电路232，其将读出到锁存电路231的显示数据转换为用于交流驱动的数据，在交流驱动中，防止了液晶的损坏。而且，它具有：锁存电路233，其保持由M数据转换器电路232转换的数据；和源极线驱动电路(灰度电压选择电路和驱动器)234，其从灰度电压产生电路224提供的灰度电压中选择相应于显示数据的电压，并且输出要施加给液晶显示板的源极线的电压S1到S384。
图8是示出其中采用图7中的液晶控制驱动器的液晶显示单元的整体结构的方框图。在图8中，与图1或图7所示相同的电路和元件将用相同的附图标记和代码表示，并且将省略重复的说明。
在这个实施例中的液晶显示单元中，作为液晶显示控制驱动装置的液晶控制驱动器200通过COG(芯片在玻璃上)技术面朝下地安装在液晶显示板100的一块玻璃基板上。与此同时，在液晶显示板100的一侧(图中的下侧)上接合有FPC(柔性印刷电路板)300，该FPC 300安装有作为背光的发光二极管110、背光控制器IC 120、微处理器(MPU)130等等，如图1所示。
在这个实施例的液晶显示单元中，作为由MOSFET组成的光学传感器的光检测元件(MOS传感器)PS1到PS5形成在液晶显示板100的一块玻璃基板上。这些光检测元件PS1到PS5的漏极端子和液晶控制驱动器200的预定端子P1到P5通过在液晶显示板100的玻璃基板上形成的布线图案L1到L5而彼此电连接；它们的栅极端子和预定的端子P0通过布线图案L0而彼此电连接。
上述液晶显示板100是点矩阵型非晶多晶硅TFT液晶显示板，其中显示像素排列成矩阵图案，并且每个像素由红色、蓝色和绿色的三个点组成。每个像素具有像素电极和开关元件，该开关元件由对像素电极进行充放电的TFT(薄膜晶体管)组成。同一列上像素的开关元件的源极连接到共用的源极线，用于传送图象信号；并且同一行上像素的开关元件的栅极连接到共用的栅极线，用于传送像素选择电平。
这些源极线和栅极线以及在液晶控制驱动器200中相应驱动电路234和226的输出端子通过在液晶显示板100的玻璃基板上形成的布线图案SL1到SL384和GL1到GL128而彼此电连接。在每个帧周期中，通过栅极线驱动电路226使每个栅极线达到选择电平一次，并且导通连接到处于选择电平的栅极线的同一行上像素的开关元件。图象信号通过由源极驱动电路234驱动的源极线传送到每个像素，并且通过导通状态的像素开关元件用相应于图象信号的电荷对图象电极充电。
在这个实施例中的液晶显示单元如下操作。当结合在液晶控制驱动器200中的光控制电路确定周围光强度处于图5中的最暗范围B4时，进行以下操作：使几百微安培的弱电流从液晶控制驱动器200流向发光二极管110，该发光二极管110以低亮度发光。当确定周围光强度处于图5中的第二暗的范围B3时，进行以下操作：中断从液晶控制驱动器200到发光二极管110的电流流动；从光控制电路输出的表示检测光强度的信号或代码提供给MPU 130。然后，从MPU 130发送命令给背光控制器IC 120，并且背光控制器IC 120根据该命令使比上面的弱电流更大的电流通过发光二极管110，并使它以略微高一些的亮度发光。
当确定周围光强度处于图5中的第二亮的范围B2时，进行以下操作：中断从液晶控制驱动器200到发光二极管110的电流流动；通过背光控制器IC 120使大约12毫安培的相对大的电流通过发光二极管110，并使它以高亮度发光。当确定周围光强度处于图5中的最亮的范围时，进行以下操作：中断从液晶控制驱动器200到发光二极管110的电流流动，并且还中断来自背光控制器IC 120的电流，并且发光二极管110不再发光。
液晶显示单元可以被构造为实现以下内容：由光控制电路输出的、表示检测光强度的信号被直接提供给背光控制器IC 120；背光控制器IC 120根据该信号使具有预定大小的电流通过发光二极管110，因此在没有MPU介入的情况下控制发光亮度。
图9示出图7所示的结合了用于液晶显示板的背光控制电路的液晶控制驱动器200的布局结构的例子。
在这个实施例的液晶控制驱动器200中，如图9所示，设置源极焊盘形成部分410，用于输出源极线驱动信号。源极焊盘形成部分在长度方向沿着芯片的一侧(图中的上侧)形成在芯片400的中心。在源极焊盘形成部分的两侧都设置栅极焊盘形成部分411和412，用于输出栅极线驱动信号。在栅极焊盘形成部分411和412的附近，形成有栅极驱动系统电路形成部分413和414，在那里形成栅极线驱动电路226、扫描数据产生电路227等等。
在芯片的中心，形成有逻辑电路形成部分420，用于控制电路210等等。用于时序产生电路202的形成部分421设置在逻辑电路形成部分中，并且用于产生施加给源极线的灰度电压的放大器的形成部分422设置在逻辑电路形成部分周围。在放大器形成部分422的两侧，设置其中形成源极线驱动电路234等等的源极驱动系统电路形成部分415和416，以及其中形成图形RAM 206的存储器形成部分423和424。
在长度方向上、芯片的另一侧(图中的下侧)，设置其中形成恒压电路例如参考电压产生电路221的恒压电路形成部分431、用于电源调节器222等等的放大器的形成部分432以及用于中等击穿电压的增压电路的形成部分433，该增压电路产生用于源极线驱动电路234等等的电源电压。而且，设置用于界面203等等的I/O形成部分440、用于产生内部逻辑电路的电源电压(1.5V)的低击穿电压的恒压电路的形成部分434，以及用于产生栅极线驱动电路226的电源电压的高击穿电压的增压电路的形成部分435。在用于增压电路的形成部分435的附近，设置用于构成上述实施例中的光控制电路40的电流源电路48的形成部分451，以及用于其它电路(积分器电路41、比较器CMP、移位寄存器44、多数决定法电路45、编码器46等等)的形成部分452。
在用于光控制电路40的形成部分451和452附近，设置用于焊盘的形成部分453，该焊盘作为连接光学传感器的端子P1到P5；用于要施加给栅极的传感器启动电压VPSONVCI的输出端子P0；以及用于背光的外部端子P8到P11。如上所述，用于光控制电路40的形成部分451和452以及用于作为端子P1到P5的焊盘的形成部分453以及P0设置在彼此附近。这提高了积分器电路41获得的采样值的精确度。在用于光控制电路40的形成部分451或452附近，没有形成高频信号源的电路或者传送高频信号的布线。因此，可以避免光控制电路40的故障和噪声叠加在光控制电路40的输出信号上。
到此为止，已经基于实施例对本发明人所做的发明进行了详细的说明。但是，本发明不限于上述实施例，并且不言而喻可以在不脱离本发明范围的情况下进行各种改进。将采用一些例子。在上述实施例中对液晶显示单元的说明中，采用MOS传感器形成在液晶显示板的基板上的情况作为例子。本发明可以应用于独立的传感器放置在液晶显示板附近并且根据其检测信号控制背光的情况。
上述实施例的说明采用MOS传感器用于光学传感器的情况作为例子。作为替换，可以使用光检测元件例如CCD(电荷耦合装置)。在电压输出型元件用于光检测元件的情况下，在该实施例中在积分器电路之前的级设置电压电流转换电路。因此，可以在没有任何其它变化的情况下应用上述实施例。还可以是以下的电路：使用电压输入型放大器电路来代替积分器电路，并且图1中的比较器CMP以及随后的电路连接到放大器电路之后的级。
上面已经主要对以下情况进行了说明，即本发明人所做的发明应用于在本发明潜在的应用领域中的液晶显示板的背光控制装置中。但是，本发明不局限于这种结构。例如，本发明可以应用于控制各种测量工具等等的显示部分的灯的装置。

Claims (11)

1、一种光控制电路，包括：
多个输入端子，每个输入端子都连接有光学传感器；
公共采样装置，其对通过所述输入端子输入的光学传感器的输出进行采样；
电平确定电路，其确定由所述采样装置采样的电压的电平；
输出端子，通过该输出端子输出由所述电平确定电路确定的结果；以及
设置在所述输入端子和所述采样装置之间的输入选择装置，
其中所述采样装置对由所述输入选择装置以时间分散的方式通过所述输入端子连续输入的、所述光学传感器的输出进行采样。
2、一种光控制电路，包括：
多个输入端子，每个输入端子都连接有光学传感器；
公共积分器电路，其将通过所述输入端子输入的电流积分到相应于所述光学传感器的输出的采样电压；
电平确定电路，其确定由所述积分器电路采样的电压的电平；
输出端子，通过所述输出端子输出由所述电平确定电路确定的结果；以及
设置在所述输入端子和所述积分器电路之间的输入选择装置，并且该输入选择装置将通过任何输入端子输入的电流输入到所述积分器电路，
其中该积分器电路对由所述输入选择装置以时间分散的方式通过所述输入端子依次输入的电流进行积分。
3、如权利要求2所述的光控制电路，
其中该电平确定电路通过利用多个阈值电压识别由所述积分器电路采样的电压的电平，按时间顺序保持相应于所述光学传感器的输出的多个识别结果，确定所述识别结果的多数并输出多数确定的结果作为确定结果。
4、如权利要求3所述的光控制电路，
其中该电平确定电路包括：
比较器，该比较器被输入由所述积分器电路采样的电压和预定的参考电压；
产生所述参考电压的电阻型分压器电路；以及
寄存器，该寄存器保持相应于所述阈值电压的多个设置值，并且为所述电阻型分压器电路提供在所述寄存器中保持的任意设置值，由此将所述预定参考电压输入到所述比较器。
5、如权利要求4所述的光控制电路，
其中该电平确定电路包括：
多个移位寄存器，其按时间顺序接收并保持该比较器的三个或三个以上的输出；以及
多个多数决定法确定电路，其根据在所述移位寄存器中保持的值来确定所述识别结果的多数。
6、如权利要求5所述的光控制电路，
其中该多数决定法确定电路的输出被编码，并且输出编码结果作为确定结果。
7、如权利要求2所述的光控制电路，还包括：
传输预定电流的电流源电路；以及
外部端子，通过该外部端子输出由所述电流源电路传输的电流，
其中该电流源电路如此构造，以便根据所述电平确定电路的确定结果输出或中断到外部端子的预定电流。
8、如权利要求7所述的光控制电路，还包括：
第二外部端子，连接到该外部端子的发光器件的另一个端子连接到该第二外部端子；第三外部端子，从外部向该第三外部端子施加恒定电位；以及设置在所述第二外部端子和所述第三外部端子之间的开关元件，
其中当所述恒定电流源电路根据所述电平确定电路的确定结果传输恒定电流时，该开关元件保持导通。
9、一种液晶显示控制驱动装置，包括：
光控制电路，其包括：
多个输入端子，每个输入端子都连接有光学传感器，
公共积分器电路，其将通过所述输入端子输入的电流积分到相应于所述光学传感器的输出的采样电压，
电平确定电路，其确定由所述积分器电路采样的电压的电平，以及
输出端子，通过该输出端子输出由所述电平确定电路确定的结果，并且其在所述输入端子和所述积分器电路之间设置有选择装置，该选择装置将通过任意输入端子输入的电流输入到所述积分器电路，该积分器电路如此构造，以便对通过所述输入端子以时分的方式依次输入的电流进行积分；
第一驱动电路，其输出施加给液晶显示板的扫描线的驱动信号；
显示存储器，其储存在该液晶显示板上显示的显示数据；以及
第二驱动电路，其根据从所述显示存储器读取的显示数据，输出施加给所述液晶显示板的信号线的驱动信号，
该液晶显示控制驱动装置形成在单个半导体基板上。
10、如权利要求9所述的液晶显示控制驱动装置，
其中在作为所述液晶显示板中一屏页面的扫描周期的帧周期内的显示空白周期期间，所述积分器电路进行积分操作。
11、如权利要求10所述的液晶显示控制驱动装置，
其中在一个显示空白周期期间，所述积分器电路进行多次积分操作，并且所述电平确定电路利用多个阈值电压识别由所述积分器电路在一个显示空白周期期间的多次积分操作采样的多个电压的电平，按时间顺序保持在多个帧上的多个识别结果，确定所述识别结果的多数，并且输出多数确定的结果作为确定结果。
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Open date: 20070905