CN102645274B - 液晶显示器背光自动调节系统用光强检测器 - Google Patents

Abstract

一种液晶显示器背光自动调节系统用光强检测器，所述的光强检测器安装在液晶显示器的阵列基板上，设置于阵列基板的显示区即像素区或者非显示区即非像素区。本发明中，将外界光强检测器集成于阵列基板，即通过阵列设计一光电晶体管及检测电路，精确检测出不同时段，环境光照射于像素的实际亮度，通过实际光照亮度调整背光源的亮度，如此降低模组光源功耗及生产成本。

Description

液晶显示器背光自动调节系统用光强检测器

技术领域

本发明涉及液晶面板Array、Cell设计领域，尤其是用于背光自动调节亮度的光强检测装置，具体地说是一种液晶显示器背光自动调节系统用光强检测器。

背景技术

透明显示面板晴天/白天等以外界环境光为光源，夜晚等则需打开模组光源。因此，需要设置一检测单元，检测周围坏境光亮度，然后再以此调节模组光源亮度，如此降低模组光源功耗及规范显示对象的亮度。

目前，光强检测需要通过增加光敏电阻或光电二极管的电子器件，如此增加了面板模组的成本，同时也无法具体检测出不同时段，环境光照射于像素的实际亮度，不能及时改变模组光源亮度，生产成本高，能源耗费大。

发明内容

本发明的目的是针对现有光强检测中所存在的上述问题，提出一种液晶显示器背光自动调节系统用光强检测器。

本发明的技术方案是：

一种液晶显示器背光自动调节系统用光强检测器，所述的光强检测器安装在液晶显示器的阵列基板上，设置于阵列基板的显示区即像素区或者非显示区即非像素区。

本发明中，在阵列基板的显示区即像素区上，光强检测器安装在任意两条相邻的扫描线N-1和扫描线N之间，它包括光电晶体管T1、检测晶体管T2和寄生电容C1、C2，所述的光电晶体管T1的栅极接低电平信号Vb，光电晶体管处于关闭状态，光电晶体管T1的源极连接参考电压Vr，寄生电容C1并接在光电晶体管T1的栅极与漏极之间，光电晶体管T1的漏极连接检测晶体管T2的源极，检测晶体管T2的栅极接第n-1条扫描线的输入电压Vgn-1，寄生电容C2并接在光电晶体管T1的栅极线和检测晶体管T2的漏极之间，检测晶体管T2的漏极连接检测线，检测晶体管T2的漏极电压Vo作为光强检测器的输出与后级背光控制装置的检测信号输入端相连。

本发明的光强检测器具体检测时，采用如下方法：

(1)、为光电晶体管T1的栅极提供一低电平信号Vb，使得光电晶体管T1处于关闭状态，为光电晶体管T1的源极提供一参考电压Vr；

(2)、当外界光强增大时，光电晶体管T1的等效电阻减小；反之，当外界光强减小时，光电晶体管T1的等效电阻增大；光电晶体管T1的漏极电压Vi与源极电压Vr之间的关系满足下述公式：

$\mathrm{Vi}=\mathrm{Vr}*(1-e^{-\frac{t}{\mathrm{Rs}*\mathrm{Cl}}})$

其中，t为光照时间，为事先设定的一恒定时间(即设定某一时间段采集一次)，Rs为光电晶体管T1等效电阻，为公式中唯一的自变量。由公式可知，当外界光强足够小时，Vi值无限趋向于零；当外界光强足够大时，Vi值无限趋向于Vr；其余外界光强条件下，Vi值为零与Vr间的某一值。

(3)、当检测晶体管T2打开后，即为高电平电压，检测晶体管T2漏极电压Vo与源极电压Vi之间的关系可用如下公式表示：

$\mathrm{Vo}=\mathrm{Vi}*\frac{C1}{C1+C2}$

公式中C1、C2为恒定值，Vi为公式中的唯一自变量。

结合(2)、(3)可以得出，当外界光强越大时，光电晶体管T1等效电阻越小，Vi越大，Vo越大；当外界光强越小时，则反之。

本发明的后级背光控制装置包括信号放大器、运算调节器和背光控制器，所述的信号放大器的信号输入端与光强检测器的信号输出端相连，信号放大器的输出端依次串接运算调节器和背光控制器，背光控制器的信号输出端输出控制信号调节背光源的亮度。

本发明中，在阵列基板的非显示区即非像素区上，光强检测器安装在两条相邻的扫描线0和扫描线1之间，它包括光电晶体管T1、检测晶体管T2和寄生电容C1、C2，所述的光电晶体管T1的栅极接低电平信号Vg0，光电晶体管处于关闭状态，光电晶体管T1的源极连接参考电压Vr，寄生电容C1并接在光电晶体管T1的栅极与漏极之间，光电晶体管T1的漏极连接检测晶体管T2的源极，检测晶体管T2的栅极接第1条扫描线的输入电压Vg1，寄生电容C2并接在光电晶体管T1的栅极线和检测晶体管T2的漏极之间，检测晶体管T2的漏极连接检测线，检测晶体管T2的漏极电压Vo作为光强检测器的输出与后级背光控制装置的检测信号输入端相连。

本发明的光强检测器具体检测时，采用如下方法：

(1)、为光电晶体管T1的栅极提供一低电平信号Vg0，使得光电晶体管T1处于关闭状态，为光电晶体管T1的源极提供一参考电压Vr；

(2)、当外界光强增大时，光电晶体管T1的等效电阻减小；反之，当外界光强减小时，光电晶体管T1的等效电阻增大；光电晶体管T1的漏极电压Vi与源极电压Vr之间的关系满足下述公式：

$\mathrm{Vi}=\mathrm{Vr}*(1-e^{-\frac{t}{\mathrm{Rs}*\mathrm{Cl}}})$

其中，t为光照时间，为事先设定的一恒定时间(即设定某一时间段采集一次)，Rs为光电晶体管T1等效电阻，为公式中唯一的自变量。由公式可知，当外界光强足够小时，Vi值无限趋向于零；当外界光强足够大时，Vi值无限趋向于Vr；其余外界光强条件下，Vi值为零与Vr间的某一值。

(3)、当检测晶体管T2打开后，即为高电平电压，检测晶体管T2漏极电压Vo与源极电压Vi之间的关系可用如下公式表示：

$\mathrm{Vo}=\mathrm{Vi}*\frac{C1}{C1+C2}$

公式中C1、C2为恒定值，Vi为公式中的唯一自变量。

结合(2)、(3)可以得出，当外界光强越大时，光电晶体管T1等效电阻越小，Vi越大，Vo越大；当外界光强越小时，则反之。

本发明的后级背光控制装置包括信号放大器、运算调节器和背光控制器，所述的信号放大器的信号输入端与光强检测器的信号输出端相连，信号放大器的输出端依次串接运算调节器和背光控制器，背光控制器的信号输出端输出控制信号调节背光源的亮度。

本发明的有益效果：

本发明中，将外界光强检测器集成于阵列基板，即通过阵列设计一光电晶体管及检测电路，精确检测出不同时段，环境光照射于像素的实际亮度，通过实际光照亮度调整背光源的亮度，如此降低模组光源功耗及生产成本。

本发明的检测单元由阵列制程完成，降低模组成本。

附图说明

图1是本发明的电路图之一。

图2是本发明的电路图之二。

图3是本发明的后级背光控制装置的原理框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图1所示，透明显示可在晴天/白天，以外界环境光为光源，夜晚等则需打开模组光源。因此，设置一检测单元，检测周围坏境光亮度，然后再以此调节模组光源亮度，如此降低模组光源功耗及规范显示对象的亮度。

现将环境光检修单元设计于阵列基板，即In-cell的光强检测装置，一方面能精确检测出不同时段，环境光照射于像素的实际亮度，另一方面，检测单元由阵列制程完成，降低模组成本。

由于是透明显示，外界环境光可直接照射于光电晶体管的沟道层。光电晶体管可视为一光电检测器，等效为一可变电阻，外界光强越大，其电阻越小。如图1、Vb提供一低电平信号，光电晶体管处于关闭状态，Vr提供一参考电压。外界光强越大，光电晶体管等效电阻越小，Vi越大。当光强足够大时，Vi等于Vr，当光强足够小时，Vi等于0。当Vgn-1高电平时，检测线上Vo大小将由Vi决定。系统再根据检测线上的Vo大小，调节模组光源的亮度。

图1将光电晶体管及检测电路设置于像素区域，如此会降低像素开口率。图2将光电晶体管及检测电路设置于dummy像素区域，即非显示区。如图，Vg0为低电平，Vi与Vr存在如下关系：

$\mathrm{Vi}=\mathrm{Vr}*(1-e^{-\frac{t}{\mathrm{Rs}*\mathrm{Cl}}})$

Rs为不同外界光强度下，光电晶体管沟道等效的可变电阻，为该公式里的唯一变量；t为光照时间，为事先规定值；C1为光电晶体管栅极与漏极之间形成的寄生电容。当Vg1高电平后，检测晶体管漏极Vo与源极Vi存在如下关系：

$\mathrm{Vo}=\mathrm{Vi}*\frac{C1}{C1+C2}$

通过以上两公式可以得出：外界光强越大时，Vi越大，Vo也越大；外界光强越小时，

Vi越小，Vo也越小。

图3为整个模组的控制流程。当In-cell的光强检测装置(即图1图2所示)上Vo发生变化时，信号放大器接收到检测线上输出的电信号Vo，将其进行放大。运算调节器用于过滤掉放大后电信号中的干扰部分，并依据此时外界光强即信号放大器的输出信号，运算得到背光源需提供的亮度，再将运算结果输出给背光控制器。最终由背光控制器调整背光源的亮度，即外界光强越强时，背光亮度越低；反之，外界越弱时，背光亮度越高。

本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (4)

1.一种液晶显示器背光自动调节系统用光强检测器，其特征是所述的光强检测器安装在液晶显示器的阵列基板上，设置于阵列基板的显示区即像素区；光强检测器安装在任意两条相邻的扫描线n-1和扫描线n之间，它包括光电晶体管T1、检测晶体管T2和寄生电容C1、C2，所述的光电晶体管T1的栅极接低电平信号Vb，光电晶体管处于关闭状态，光电晶体管T1的源极连接参考电压Vr，寄生电容C1并接在光电晶体管T1的栅极与漏极之间，光电晶体管T1的漏极连接检测晶体管T2的源极，检测晶体管T2的栅极接第n-1条扫描线的输入电压Vgn-1，寄生电容C2并接在光电晶体管T1的栅极和检测晶体管T2的漏极之间，检测晶体管T2的漏极连接检测线，检测晶体管T2的漏极电压Vo作为光强检测器的输出与后级背光控制装置的检测信号输入端相连；光强检测器具体检测时，采用如下方法：

(1)、为光电晶体管T1的栅极提供一低电平信号Vb，使得光电晶体管T1处于关闭状态，为光电晶体管T1的源极提供一参考电压Vr；

(2)、当外界光强增大时，光电晶体管T1的等效电阻减小；反之，当外界光强减小时，光电晶体管T1的等效电阻增大；光电晶体管T1的漏极电压Vi与源极电压Vr之间的关系满足下述公式：

$\mathrm{Vi}=\mathrm{Vr}*(1-e^{-\frac{t}{\mathrm{RS}*C1}})$

其中，t为光照时间，Rs为光电晶体管T1等效电阻；

(3)、当检测晶体管T2打开后，即为高电平电压，检测晶体管T2漏极电压Vo与源极电压Vi之间的关系满足下述公式：

$\mathrm{Vo}=\mathrm{Vi}*\frac{C1}{C1+C2}.$

2.根据权利要求1所述的液晶显示器背光自动调节系统用光强检测器，其特征是所述的后级背光控制装置包括信号放大器、运算调节器和背光控制器，所述的信号放大器的信号输入端与光强检测器的信号输出端相连，信号放大器的输出端依次串接运算调节器和背光控制器，背光控制器的信号输出端输出控制信号调节背光源的亮度。

3.一种液晶显示器背光自动调节系统用光强检测器，其特征是所述的光强检测器安装在液晶显示器的阵列基板上，设置于阵列基板的非显示区即非像素区；光强检测器安装在两条相邻的扫描线0和扫描线1之间，它包括光电晶体管T1、检测晶体管T2和寄生电容C1、C2，所述的光电晶体管T1的栅极接低电平信号Vg0，光电晶体管处于关闭状态，光电晶体管T1的源极连接参考电压Vr，寄生电容C1并接在光电晶体管T1的栅极与漏极之间，光电晶体管T1的漏极连接检测晶体管T2的源极，检测晶体管T2的栅极接第1条扫描线的输入电压Vg1，寄生电容C2并接在光电晶体管T1的栅极和检测晶体管T2的漏极之间，检测晶体管T2的漏极连接检测线，检测晶体管T2的漏极电压Vo作为光强检测器的输出与后级背光控制装置的检测信号输入端相连；光强检测器具体检测时，采用如下方法：

(1)、为光电晶体管T1的栅极提供一低电平信号Vg0，使得光电晶体管T1处于关闭状态，为光电晶体管T1的源极提供一参考电压Vr；

(2)、当外界光强增大时，光电晶体管T1的等效电阻减小；反之，当外界光强减小时，光电晶体管T1的等效电阻增大；光电晶体管T1的漏极电压Vi与源极电压Vr之间的关系满足下述公式：

$\mathrm{Vi}=\mathrm{Vr}*(1-e^{-\frac{t}{\mathrm{RS}*C1}})$

其中，t为光照时间，Rs为光电晶体管T1等效电阻；

(3)、当检测晶体管T2打开后，即为高电平电压，检测晶体管T2漏极电压Vo与源极电压Vi之间的关系满足下述公式：

$\mathrm{Vo}=\mathrm{Vi}*\frac{C1}{C1+C2}.$

4.根据权利要求3所述的液晶显示器背光自动调节系统用光强检测器，其特征是所述的后级背光控制装置包括信号放大器、运算调节器和背光控制器，所述的信号放大器的信号输入端与光强检测器的信号输出端相连，信号放大器的输出端依次串接运算调节器和背光控制器，背光控制器的信号输出端输出控制信号调节背光源的亮度。