CN102668129A - 环境光传感器、显示模块以及用于防止串联连接的二极管堆栈中的电荷泵浦的方法 - Google Patents
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Abstract
一种环境光传感器，包括至少两个光电二极管的第一堆栈，其中所述至少两个光电二极管中的一个的阴极电连接至所述至少两个光电二极管中的另一个的阳极。所述ALS还包括用于提供偏置电压至所述第一堆栈的偏置源，和电连接至所述第一堆栈的至少一个开关。所述至少一个开关可操作为周期性地将所述偏置电压施加给所述第一二极管堆栈和将所述偏置电压从所述第一二极管堆栈移除。
Description
技术领域
本发明涉及光传感器电路，尤其涉及一种环境光传感器、显示模块以及用于减小显示系统中所使用的光传感器电路的串联连接的二极管堆栈中的平均噪声电流的方法。
背景技术
图1示出了典型的透射型有源矩阵液晶显示器(AMLCD)的简化横截面。背光源10用作该显示器的照明用光源。通过使用由薄膜晶体管(TFT)制成的电子电路来控制光从背光源10通过显示器到达观察者20的透射。这些TFT制造于玻璃基板(被称为TFT玻璃30)上并与‘相对电极’40配合操作以改变在液晶(LC)层50上出现的局域电场。局域电场决定了LC材料的光学特性，从而允许光从背光源10直到观察者20的选择性透射。
如果在LC材料上保持非零均值的电场，其将会退化。因为光通过LC材料的透射是通过外加电场的幅值而不是其极性决定的，所以可以接受周期性地反转所述场的级性以达到零均值。典型地，这种反转通过改变TFT玻璃30上存在的电压和共用相对电极40上存在的电压来实现。为了这个目的，相对电极40通常用几伏特的方形波来驱动。因此相对电极40信号可能用作集成在显示器中的任何其它电路的电干扰源。
施加给相对电极40的信号，通常称为‘VCOM’，由纳入显示模块内的电子设备产生。主机产品(例如包含显示器的移动电话或便携式计算机)中的集成电路(IC)产生进一步必需的显示信号，诸如HSYNC、CK和RGB等。这些信号的实例可以在图2中找到。
很多包含显示器的产品(如移动电话或便携式计算机)得益于根据环境照明条件控制背光源的强度的能力。例如，在低环境光照条件下，期望通过减小背光源的强度来减小显示器的亮度。这用来通过背光源使功率消耗最小化且防止使用户遭受‘刺眼’。
为了按照环境光照条件改变背光源的强度，必须具有一些用于感知环境光等级的装置。环境光传感器(ALS)用于此目的，且将ALS集成到TFT玻璃30(称为‘单片化集成’)上是有优势的。这些优势包括产品尺寸、重量和制造成本的减小。
一种典型的环境光传感器系统，如图3中所示，包括如下元件：
(a)一个光电探测元件(或多个光电探测元件)，其能够将入射光转换为电流。这种光电探测元件的一种实例为光电二极管60。
(b)电压偏置生成和电流测量电路系统70，其控制上述光电探测元件并感知光生电流。这种电路系统典型地采用积分电路的形式。
(c)输出电路系统80，其提供代表所测量的环境光等级的输出信号(模拟或数字)。
(d)基于所测量的环境光等级，例如通过控制背光源10的强度来调整显示器操作的装置90。
在WO2008/044749A1(2008年4月17日)中描述了这些组件的操作。
在AMLCD具有单片化集成的环境光传感器的情况下，所使用的光探测装置必须与TFT玻璃30的制造中采用的TFT工艺兼容。一种公知的与标准TFT工艺兼容的光探测装置为横向薄膜多晶硅P-I-N二极管：具有阴极100和阳极110的二端子装置，其电路表示在图4中示出。
流动在P-I-N二极管中的电流为如下三个量的函数：温度、入射在二极管上的照明量，以及在其端子间出现的电势差(上述‘偏置电压’)。二极管电流(Iac)和外加偏置电压(Vac)之间的非对称关系在图5中示出(对于零照明的情况)。由于非零偏置电压而流动的电流对环境光传感器的操作是不利的，因为无法将它从由于入射照明而流动的电流中区分出来。二极管电流的这种成分被称为‘暗电流’，且可能显著依赖于温度。
由于暗电流可能与光电二极管的偏置电压呈指数关系，因此期望使该外加偏置最小化。理想地，二极管的端子被保持在相同的电势。然而，在实践中达到如此精确的电压控制是困难的。因此将许多光电二极管串联连接以划分施加在多个装置的任意外加电势是合理的。图6示出了一种应用在ALS电路中的如WO2008/044749A1中所述的串联连接的光电二极管堆栈。n个串联连接的光电二极管的堆栈120连接至偏置生成和电流测量电路系统70。该偏置生成和电流测量电路系统70测量二极管电流的同时，保持施加在二极管堆栈120的恒定的(理想地，为零)偏置电压。在二极管堆栈120上出现的任何残留偏置电压VB在单独的装置之间被划分，从而每个光电二极管经受较小的偏置VB/n。因而减小了来自光电二极管的暗电流。
然而，串联连接的二极管在嘈杂的电子环境中使用时具有劣势。如图7中所示，来自相对电极130的电干扰通过寄生耦合电容140耦合至二极管堆栈120中的点。通常地，可以通过诸如低通滤波或者传感器输出的平均化等技术减小传感器电路中的电干扰效应。不幸的是，如图5中所示，二极管的非对称导电特性可能导致在电干扰存在下净正向电流的流动。该净正向电流无法通过时间平均化或积分而被取消，且无法从依赖于光的二极管电流中分离出来。
参照图8对这种不期望的效应解释如下。在相对电极电压的上升沿，在整个串联连接的二极管的堆栈120中的每个点都会看到正电压阶跃。然而，分别连接至地和偏置电路系统的堆栈120的阳极端和阴极端会保持在恒定电压。从而在串联连接的堆栈120的阴极端的二极管150会暂时变为正向偏置，并将在正向方向上流通光敏电流。同时，在串联连接的堆栈120的阳极端的二极管160会暂时变为反向偏置，且在反向方向上流通少量电流。从而净电流在正向方向上流出串联连接的二极管堆栈120。
当相对电极130上出现相同大小的下降沿时，在串联连接的二极管堆栈120内引起负电压阶跃，阴极端二极管150会反向偏置，并流通少量电流。然而，这时阳极端二极管160会正向偏置，并允许净正向电流流入堆栈120中。
显然，经过完整的噪声周期，净电荷通过串联连接的二极管堆栈120会被‘泵浦’到正向方向上。这种净电流不能从由于照明而产生的电流中区分出来，因而破坏了环境光的测量。
应当注意到，虽然图3至9中二极管堆栈的正极被示出为接地，然而与任何直流(dc)电压源的连接同样是有效的。
还应当注意到，由于二极管堆栈接近其它布局构件，因此在二极管堆栈内的节点和地(或者其它直流电压源)之间可能存在电容。这点如图9中所示。在对于噪声源的寄生电容140或者对于地(或直流电压源)的电容170都以非均匀分布施加在二极管堆栈的情况下，二极管堆栈内电压扰动的大小沿着该二极管堆栈的长度变化。这种不均匀的电压扰动可能增加施加在堆栈内的二极管的瞬态正向偏置电压，提高电荷泵浦电流。
‘电荷泵浦’问题能够通过在二极管堆栈120上方制造导电遮蔽层180来缓解。这点在电学上表现为图10中所示。虽然导电遮蔽180仍电容耦合至相对电极130，但是它也通过低阻抗路径190接地，从而使发生在其上的电压扰动最小化。出现在遮蔽180上的波形可以与图11中所示的波形相似。由于相对电极的波形，因此在二极管堆栈120内仅出现小的电压阶跃。因为在正向偏置二极管中流动的电流较强地依赖于该正向偏置电压的幅度，堆栈120内较小的电压扰动产生较低的电荷泵浦电流。然而，不太可能将遮蔽阻抗减小至零因而充分减小电压扰动，所以残留的电荷泵浦电流仍是不可接受的。
作为另一选择，电荷泵浦问题可以通过采用相对电极电压恒定的显示器架构来消除。为了确保LC材料经受零均值电场，这种架构相对于相对电极130上存在的电压的极性而周期性地反转TFT玻璃30上存在的电压的极性。然而，必须在这种显示器的TFT玻璃30上产生较高的绝对电压，从而增加了驱动电路的复杂度。这种架构下显示器的边框区域(收纳包围像素矩阵的电路的非显示区域)也会较大。
发明内容
本发明提供了一种通过周期性地将串联连接的二极管堆栈从一个或多个与其连接的偏置电压断开连接来减小平均电荷泵浦电流的装置和方法。图12中示出了这一构思，其中阳极端开关210和阴极端开关220被增加至串联连接的二极管堆栈120。只要干扰源导致产生瞬态内部电压就断开二极管堆栈的连接。当从偏置源断开连接时，在二极管堆栈120内的每个点一致地产生瞬态电压，并且在最末端节点230和240产生相同的瞬态电压。由于此原因二极管不会经受到施加在其端子上的电势差，并且不会流动电荷泵浦电流。一旦干扰尖峰过去了，堆栈内的电压返回至它们的原始值，可以将堆栈重新连接至它的偏置源。
可以相信根据本发明的装置和方法也可以应用在二极管堆栈以固定的正向电流偏置和测量作为结果的正向偏置电压的情况下。在这些场合下，电荷泵浦问题辅助正向传导通过堆栈，因此减小了在给定正向偏置电流下测量到的正向偏置电压。
根据本发明的装置和方法能够抑制电荷泵浦而无需要求采用作为另一选择的相对电极电压保持静态的显示器架构。
根据本发明的一方面，一种环境光传感器(ALS)包括：第一二极管堆栈，其包括至少两个光电二极管，其中所述至少两个光电二极管中的一个的阴极电连接至所述至少两个光电二极管中的另一个的阳极；偏置源，其用于提供偏置电压至所述第一二极管堆栈；以及至少一个开关，其电连接至所述第一堆栈，所述至少一个开关可操作为选择性地将所述偏置电压施加给所述第一二极管堆栈和将所述偏置电压从所述第一二极管堆栈移除。
根据本发明的一方面，所述至少一个开关包含第一开关和第二开关，并且其中所述第一开关电连接在所述第一二极管堆栈的最末端阳极和信号公共线之间，并且所述第二开关电连接在所述第一二极管堆栈的最末端阴极和所述偏置源之间。
根据本发明的一方面，所述ALS还包括至少一个附加二极管堆栈，所述附加二极管堆栈包括至少两个光电二极管，其中所述至少两个光电二极管中的一个的阴极电耦合至所述至少两个光电二极管中的另一个的阳极，并且其中所述第一二极管堆栈和所述至少一个附加二极管堆栈以串联连接方式彼此电连接。
根据本发明的一方面，所述至少一个开关包含多个开关，并且所述多个开关中的一个将所述第一堆栈电耦合至所述至少一个附加堆栈。
根据本发明的一方面，所述至少一个开关包含多个开关，并且所述多个开关中的一个将所述第一堆栈的所述一个光电二极管的阴极电耦合至所述第一堆栈的所述另一个光电二极管的阳极。
根据本发明的一方面，所述多个开关中的另一个将所述附加二极管堆栈的所述一个光电二极管的阴极电耦合至所述附加二极管堆栈的所述另一个光电二极管的阳极。
根据本发明的一方面，所述至少一个开关包含n-沟道晶体管或p-沟道晶体管中的至少一个。
根据本发明的一方面，所述ALS还包括控制器，所述控制器用于控制所述至少一个开关的开启和闭合状态。
根据本发明的一方面，一种显示模块包括：本文所提出的所述ALS；以及相对电极，其用于改变局域电场，所述相对电极电容耦合至所述第一堆栈并且接受第一电波形，其中所述控制器被配置为按照所述第一电波形中的转变而开启和闭合所述至少一个开关。
根据本发明的一方面，所述控制器被配置为按照所述第一电波形的周期而开启和闭合所述至少一个开关。
根据本发明的一方面，所述控制器被配置为在所述第一电波形的高或低半循环周期的期间闭合所述至少一个开关。
根据本发明的一方面，所述控制器被配置为在所述第一电波形的每第二个高脉冲或每第二个低脉冲闭合所述至少一个开关一次。
根据本发明的一方面，所述控制器被配置为在所述第一电波形的上升沿或下降沿中的至少一个的期间开启所述至少一个开关。
根据本发明的一方面，所述显示模块还包括遮蔽层，所述遮蔽层电容耦合至所述第一堆栈，所述遮蔽层接受与所述第一电波形不同的第二电波形，其中所述控制器被配置为随着所述第一电波形的每次转变而闭合所述至少一个开关。
根据本发明的一方面，其中所述第二波形来源于所述第一波形。
根据本发明的一方面，所述显示模块还包含遮蔽层，所述遮蔽层电容耦合至所述第一堆栈，所述遮蔽层接受与所述第一电波形不同的第二电波形，其中所述控制器被配置为随着所述第一电波形的每第二次转变而闭合所述至少一个开关。
根据本发明的一方面，所述控制器被配置为在所述第一电波形的新的转变之前开启所述至少一个开关。
根据本发明的一方面，所述至少一个开关电连接在所述第一二极管堆栈的最末端阴极和所述偏置源之间，并且其中所述控制器被配置为在所述第一电波形的每个低半循环周期开启所述至少一个开关。
根据本发明的一方面，所述至少一个开关电连接在所述第一二极管堆栈的最末端阳极和所述信号公共线之间，并且其中所述控制器在所述第一电波形的每个高半循环周期开启所述至少一个开关。
根据本发明的一方面，所述控制器被配置为仅当所述第一电波形为静态时闭合所述至少一个开关。
根据本发明的一方面，所述显示模块还包含背光源。
根据本发明的一方面，提供了一种用于防止显示装置的环境光传感器(ALS)的串联连接的二极管堆栈中的电荷泵浦的方法，所述二极管堆栈包括至少两个光电二极管，并且所述至少两个光电二极管中的一个的阴极电连接至所述至少两个光电二极管中的另一个的阳极，所述ALS包括用于产生所述二极管堆栈的偏置电压的偏置源，并且所述显示装置包括用于产生电场的相对电极。所述方法包含基于所述相对电极上的瞬态电压选择性地将所述偏置电压施加给所述二极管堆栈和将所述偏置电压从所述二极管堆栈移除。
根据本发明的一方面，选择性地将所述偏置电压施加给所述二极管堆栈和将所述偏置电压从所述二极管堆栈移除包括：使用开关将所述偏置电压施加给所述二极管堆栈和将所述偏置电压从所述二极管堆栈移除。
根据本发明的一方面，选择性地将所述偏置电压施加给所述二极管堆栈和将所述偏置电压从所述二极管堆栈移除包括：基于施加给所述相对电极的周期性波形施加和移除所述偏置电压。
根据本发明的一方面，选择性地移除所述偏置电压包括：随着所述周期性波形的每个上升沿或下降沿而将所述偏置电压从所述堆栈移除。
根据本发明的一方面，选择性地移除所述偏置电压包括：在所述周期性波形的每第二个高或低脉冲移除所述偏置电压。
根据本发明的一方面，所述至少一个开关电连接在二极管堆栈的最末端阴极和偏置源之间，并且其中选择性地移除所述偏置电压包括在所述周期性波形的低脉冲开启所述至少一个开关。
根据本发明的一方面，所述至少一个开关电连接在所述二极管堆栈的最末端阳极和信号公共线之间，并且其中选择性地移除所述偏置电压包括：在所述周期性波形的高脉冲开启所述至少一个开关。
根据本发明的一方面，所述显示装置包括遮蔽层，所述遮蔽层电容耦合至所述二极管堆栈，并且其中选择性地将偏置电压施加给二极管堆栈包括：随着相对电极上的每次瞬变而施加所述偏置电压。
为了实现前述以及相关的目的，本发明包含在下文充分描述并在权利要求中特别指出的特征。下述描述和所附附图详细说明了本发明某些示例性的实施方式。然而，这些实施方式仅指示了本发明原理所可能采用的多种方式中的少数方式。本发明的其它目的、优点和新颖的特征在结合附图参考以下本发明的具体描述时是显而易见的。
附图说明
图1为典型的透射型有源矩阵液晶显示器(AMLCD)的横截面。
图2示出了可以用在显示系统中的示例性显示信号。
图3为表示围绕积分电路建构并且采用单个光电二极管作为光敏元件的简单ALS的示意图。
图4为用于光电二极管的电路符号。
图5为示出了当不存在光时的光电二极管的简化的电流-电压特性的图表。
图6为示出了图3所描绘的类型的ALS采用串联连接的光电二极管的堆栈的示意图。
图7为示出了电干扰耦合至串联连接的二极管堆栈中的节点的机制的示意图。
图8为示出了图7中的最末端二极管在存在电干扰下如何变成正向偏置的示意图。
图9为示出了电容也可以存在于二极管堆栈和地(或另一DC电压)之间的方式的示意图。
图10为示出了接地的遮蔽如何可以用于使耦合至串联连接的光电二极管的堆栈的电干扰最小化。
图11为示出了期望在相对电极和遮蔽上产生的电压波形的图表。
图12为示出了根据本发明的实施方式的周期性地使串联连接的光电二极管从偏置生成和电流测量电路系统断开连接的示意图。
图13为示出了根据本发明的实施方式的相对电极电压随着时间、以及所提出的开关的定时而变化的图表。
图14为示出了根据本发明的实施方式的相对电极电压随着时间、以及所提出的开关的定时而变化的图表。
图15为示出了根据本发明的实施方式的相对电极电压随着时间、以及开关的作为另一选择的定时而变化的图表。
图16为示出了根据本发明的实施方式的相对电极电压随着时间、以及遮蔽电压随着时间的相应变化、和所提出的开关的定时而变化的图表。
图17为示出了根据本发明的实施方式的相对电极电压随着时间、以及遮蔽电压随着时间的相应变化、和开关的作为另一选择的定时而变化的图表。
图18为示出了连接至单个开关的二极管堆栈的示意图。根据本发明的实施方式，该二极管堆栈永久连接至偏置生成和电流测量电路系统。
图19为示出了连接至单个开关的二极管堆栈的示意图，其中根据本发明的实施方式，该二极管堆栈永久接地。
图20示出了被开关分离并在每个端部具有开关的两个二极管堆栈，其中根据本发明的实施方式，一个最末端开关的一个端子连接至偏置电路系统，而另一个最末端开关的一个端子接地。
图21为示出了根据本发明实施方式的二极管堆栈内的开关的示意图。
具体实施方式
根据本发明第一实施方式的装置如图12和13所示，应用于在二极管堆栈上方不存在导电遮蔽层的情况中。图12为示出了至少两个的串联连接的光电二极管的堆栈120(例如，第一二极管堆栈)的示意图，设置为一个光电二极管的阴极连接至下一个光电二极管的阳极。最末端阳极230连接至简单的二端子开关210(如，第一开关)的一个端子，该开关的另一端子接地(也称为信号公共线)。最末端阴极240连接至第二二端子开关220(例如，第二开关)的一个端子，该开关的另一端连接至偏置和电流测量电路系统245的端子‘A’。该偏置生成和电流测量电路系统245以如图3中所示并如WO2008/044749A1中所述的积分电路70的形式实现。开关210和220由控制器225控制，该控制器225使用已知技术控制该开关开启和闭合。虽然未示出，控制器225可工作地耦合至相对电极130和/或遮蔽层180，并基于存在于相对电极和/或遮蔽层上的电波形(例如，第一电波形、第二电波形等)控制该开关。开关210和220可以由n-沟道晶体管、p-沟道晶体管，或者上述两者的适当组合来实现。如图13所示在相对电极电压通过寄生电容直接耦合至二极管堆栈内的节点的情况下操作开关210和220。图13示出了相对电极电压如具有有限上升和下降时间的周期性方波一样上升和下降。开关在相对电极波形的每个循环周期的一个半周期的期间闭合，在相对电极波形的上升沿或下降沿期间开启。为了确保电荷泵浦的可接受的等级，当串联连接的二极管堆栈120内产生的电压足够小时(即小到足以使平均噪声电流减小至传感器电路的可接受的等级)开关闭合。相对电极信号一设定成新值，这种情况就会出现。虽然图13示出了开关在相对电极电压的低半循环周期的期间闭合，可替换地，开关可以在高半循环周期的期间闭合。
驱动开关210和开关220所要求的信号可以容易地由显示模块中产生VCOM信号的控制器IC产生。这些信号产生的方式对本领域技术人员是显而易见的。
图12和15示出了根据本发明第二实施方式的装置，其中如图15所示操作开关210和220。仅当相对电极电压为静态时开关闭合，这和图13中所示一样。然而，在图15中，开关在相对电极波形的每第二个低脉冲闭合一次或者在相对电极波形的每第二个高脉冲闭合一次，而不是每个周期闭合一次。这样是有利的，因为减小了操作开关的速率，从而减小了从开关信号自身耦合至电路系统(例如至偏置产生和电流测量电路系统245)的其他部分的噪声的频率。
图12和16示出了根据本发明的优选的第三实施方式的装置，其中以图16中所示的方式操作开关210和220。当在二极管堆栈120上方存在遮蔽层180时使用第三实施方式。图16示出了随着相对电极电压的每次转变且每当导电遮蔽层上的电压已设定时开关闭合。利用每个转变结束点和开关闭合之间的短暂延时从而允许了二极管堆栈内的瞬态电压衰减至不会产生显著的电荷泵浦电流的等级的时间。在每种场合下，开关在相对电极电压发生新的转变之前开启，因为这会伴随有堆栈内的瞬态电压。优选本实施方式是因为开关可以比其它实施方式更加频繁地开启。当必须在短时间内确定二极管堆栈电流时这点是有利的。
图12和17示出了根据本发明第四实施方式的装置，可以应用在如前所述的在二极管堆栈上方制造导电遮蔽层的情况中。图17示出了随着二极管堆栈120内存在的瞬态电压的衰减以与图16中先前所示的方式相似的方式操作开关210和220。然而，在图17中，相对电极电压每两次转变，开关仅闭合一次。这点是有利的，由于减小了操作开关的速率，从而减小了从开关信号自身耦合至电路系统(如至偏压生成和电流测量电路系统245)的其它部分的噪声的频率。
图18和13示出了根据本发明第五实施方式的装置，其中仅采用一个开关280，该开关被连接在偏置电路系统和串联连接的二极管堆栈285的阴极端之间。根据图13操作开关280。本实施方式的优点在于相对于第一实施方式要求较少的部件。然而，开关这时仅在相对电极电压的低半循环周期开启，在高半循环周期不开启。这确保了在二极管堆栈285内仅产生正电压，从而确保了在堆栈的阳极端的二极管288即使其阳极永久接地也绝不会正向偏置。
图19和14示出了根据本发明第六实施方式的装置，其中仅采用了一个开关290，该开关连接在地和串联连接的二极管堆栈295的阳极端之间。如图14所示操作开关290。本实施方式的优点在于相对于第一实施方式要求较少的部件。然而，如图14所示，开关仅在相对电极电压的高半循环周期开启，在低半循环周期不开启。这确保了在二极管堆栈295内仅产生负电压，从而确保了在堆栈的阴极端的二极管298即使其阴极永久连接至直流偏置电压也绝不会正向偏置。
图20示出了根据本发明第七实施方式的装置，其中，如前述类型的两个串联连接的二极管堆栈300和310(例如，第一二极管堆栈和一个附加(第二)二极管堆栈)串联连接，然而被开关320(例如，第三开关)分离。所述堆栈连接为：堆栈300的阳极端被连接至开关320的一个端子，开关320的另一个端子连接至剩下的堆栈310的阴极。堆栈310的阳极连接至开关330的第一端子，开关330的第二端子接地。堆栈300的阴极连接至开关340的第一端子，开关340的第二端子连接至偏置电路系统。开关320、330和340中的至少两个可以被称为多个开关。通过将开关包括在二极管堆栈中，在当整个堆栈中产生不同的瞬态电压扰动的情况下进一步减少了电荷泵浦。当堆栈具有导电遮蔽层时，可以如图16和17中所示操作开关。当堆栈不具有导电遮蔽层时，可以如图13、14或15中所示操作开关。
图21示出了根据本发明第八实施方式的装置。除了二极管堆栈350包括电耦合在堆栈的两个光电二极管之间的至少一个开关360之外，图21的实施方式与图12中所示的实施方式相似。当堆栈具有导电遮蔽层时，可以如图16和17中所示操作开关。当堆栈不具有导电遮蔽层时，可以如图13、14或15中所示操作开关。虽然图21示出了在堆栈的端部和在堆栈内的开关，也可以仅在堆栈内(在堆栈的光电二极管之间)设置开关。在这种配置下，堆栈的端部可以直接耦合至偏置源。
根据本发明的环境光传感器能够与包括背光源的显示装置，例如如图1中所示的显示装置一起使用。
在上述的所有实施方式中，示出为接地的串联连接的二极管堆栈的阳极端同样可以连接至直流电压源。虽然就某些优选的实施方式示出和描述了本发明，本领域技术人员在阅读和理解本说明书的基础上想到的等同项和改进是显而易见的。本发明包括所有这样的等同项和改进，且仅被所附权利要求的范围限定。
工业应用
根据本发明的环境光传感器(ALS)和方法防止二极管堆栈中的二极管经受施加在其端子的电势差，从而不会流动电荷泵浦电流。根据本发明的所述ALS和方法能够抑制电荷泵浦而不要求采用作为另一选择的相对电极电压保持静态的显示器架构。
Claims (29)
1.一种环境光传感器(ALS)，包含：
第一二极管堆栈，其包括至少两个光电二极管，其中所述至少两个光电二极管中的一个的阴极电连接至所述至少两个光电二极管中的另一个的阳极；
偏置源，其用于提供偏置电压至所述第一二极管堆栈；以及
至少一个开关，其电连接至所述第一堆栈，所述至少一个开关可操作为选择性地将所述偏置电压施加给所述第一二极管堆栈和将所述偏置电压从所述第一二极管堆栈移除。
2.根据权利要求1所述的ALS，其中，所述至少一个开关包含第一开关和第二开关，并且其中所述第一开关电连接在所述第一二极管堆栈的最末端阳极和信号公共线之间，并且所述第二开关电连接在所述第一二极管堆栈的最末端阴极和所述偏置源之间。
3.根据权利要求1-2中任一项所述的ALS，还包含至少一个附加二极管堆栈，所述附加二极管堆栈包括至少两个光电二极管，其中所述至少两个光电二极管中的一个的阴极电耦合至所述至少两个光电二极管中的另一个的阳极，并且其中所述第一二极管堆栈和所述至少一个附加二极管堆栈以串联连接方式彼此电连接。
4.根据权利要求3所述的ALS，其中，所述至少一个开关包含多个开关，并且所述多个开关中的一个将所述第一堆栈电耦合至所述至少一个附加堆栈。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的ALS，其中，所述至少一个开关包含多个开关，并且所述多个开关中的一个将所述第一堆栈的所述一个光电二极管的阴极电耦合至所述第一堆栈的所述另一个光电二极管的阳极。
6.根据权利要求5所述的ALS，当权利要求5从属于权利要求3时，其中，所述多个开关中的另一个将所述附加二极管堆栈的所述一个光电二极管的阴极电耦合至所述附加二极管堆栈的所述另一个光电二极管的阳极。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的ALS，其中，所述至少一个开关包含n-沟道晶体管或p-沟道晶体管中的至少一个。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的ALS，还包含控制器，所述控制器用于控制所述至少一个开关的开启和闭合状态。
9.一种显示模块，包含：
根据权利要求8所述的ALS；以及
相对电极，其用于改变局域电场，所述相对电极电容耦合至所述第一堆栈并且接受第一电波形，其中所述控制器被配置为按照所述第一电波形中的转变而开启和闭合所述至少一个开关。
10.根据权利要求9所述的显示模块，其中，所述控制器被配置为按照所述第一电波形的周期而开启和闭合所述至少一个开关。
11.根据权利要求10所述的显示模块，其中，所述控制器被配置为在所述第一电波形的高或低半循环周期的期间闭合所述至少一个开关。
12.根据权利要求10所述的显示模块，其中，所述控制器被配置为在所述第一电波形的每第二个高脉冲或每第二个低脉冲闭合所述至少一个开关一次。
13.根据权利要求10-12中任一项所述的显示模块，其中，所述控制器被配置为在所述第一电波形的上升沿或下降沿中的至少一个的期间开启所述至少一个开关。
14.根据权利要求10所述的显示模块，还包含遮蔽层，所述遮蔽层电容耦合至所述第一堆栈，所述遮蔽层接受与所述第一电波形不同的第二电波形，其中所述控制器被配置为随着所述第一电波形的每次转变而闭合所述至少一个开关。
15.根据权利要求14所述的显示模块，其中，所述第二波形来源于所述第一波形。
16.根据权利要求10所述的显示模块，还包含遮蔽层，所述遮蔽层电容耦合至所述第一堆栈，所述遮蔽层接受与所述第一电波形不同的第二电波形，其中所述控制器被配置为随着所述第一电波形的每第二次转变而闭合所述至少一个开关。
17.根据权利要求14-16中任一项所述的显示模块，其中，所述控制器被配置为在所述第一电波形的新的转变之前开启所述至少一个开关。
18.根据权利要求10所述的显示模块，其中，所述至少一个开关电连接在所述第一二极管堆栈的最末端阴极和所述偏置源之间，并且其中所述控制器被配置为在所述第一电波形的每个低半循环周期开启所述至少一个开关。
19.根据权利要求10所述的显示模块，其中，所述至少一个开关电连接在所述第一二极管堆栈的最末端阳极和信号公共线之间，并且其中所述控制器在所述第一电波形的每个高半循环周期开启所述至少一个开关。
20.根据权利要求10-19中任一项所述的显示模块，其中，所述控制器被配置为仅当所述第一电波形为静态时闭合所述至少一个开关。
21.根据权利要求9-20中任一项所述的显示模块，还包含背光源。
22.一种用于防止显示装置的环境光传感器(ALS)的串联连接的二极管堆栈中的电荷泵浦的方法，所述二极管堆栈包括至少两个光电二极管，其中所述至少两个光电二极管中的一个的阴极电连接至所述至少两个光电二极管中的另一个的阳极，所述ALS包括用于产生所述二极管堆栈的偏置电压的偏置源，并且所述显示装置包括用于产生电场的相对电极，所述方法包含基于所述相对电极上的瞬态电压选择性地将所述偏置电压施加给所述二极管堆栈和将所述偏置电压从所述二极管堆栈移除。
23.根据权利要求22所述的方法，其中，选择性地将所述偏置电压施加给所述二极管堆栈和将所述偏置电压从所述二极管堆栈移除包括：使用开关将所述偏置电压施加给所述二极管堆栈和将所述偏置电压从所述二极管堆栈移除。
24.根据权利要求22-23中任一项所述的方法，其中，选择性地将所述偏置电压施加给所述二极管堆栈和将所述偏置电压从所述二极管堆栈移除包括：基于施加给所述相对电极的周期性波形施加和移除所述偏置电压。
25.根据权利要求24所述的方法，其中，选择性地移除所述偏置电压包括：随着所述周期性波形的每个上升沿或下降沿而将所述偏置电压从所述堆栈移除。
26.根据权利要求24所述的方法，其中，选择性地移除所述偏置电压包括：在所述周期性波形的每第二个高或低脉冲移除所述偏置电压。
27.根据权利要求24-26中任一项所述的方法，其中，所述至少一个开关电连接在所述二极管堆栈的最末端阴极和所述偏置源之间，并且其中选择性地移除所述偏置电压包括：在所述周期性波形的低脉冲开启所述至少一个开关。
28.根据权利要求24-26中任一项所述的方法，其中，所述至少一个开关电连接在所述二极管堆栈的最末端阳极和信号公共线之间，并且其中选择性地移除所述偏置电压包括：在所述周期性波形的高脉冲开启所述至少一个开关。
29.根据权利要求22-28中任一项所述的方法，其中，所述显示装置包括遮蔽层，所述遮蔽层电容耦合至所述二极管堆栈，并且其中选择性地将所述偏置电压施加给所述二极管堆栈包括：随着相对电极上的每次瞬变而施加所述偏置电压。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113008366A (zh) * | 2019-12-19 | 2021-06-22 | 意法半导体(R&D)有限公司 | 用于环境光测量的方法和设备 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110752838B (zh) * | 2019-11-11 | 2023-10-31 | 上海联影医疗科技股份有限公司 | 串联二极管电路 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004357158A (ja) * | 2003-05-30 | 2004-12-16 | Toshiba Corp | 光受信機 |
| JP2005283279A (ja) * | 2004-03-29 | 2005-10-13 | Victor Co Of Japan Ltd | 光電変換回路 |
| CN1699936A (zh) * | 2004-05-21 | 2005-11-23 | 三洋电机株式会社 | 光量检测电路及使用光量检测电路的显示面板 |
| CN1760650A (zh) * | 2004-10-12 | 2006-04-19 | 精工爱普生株式会社 | 光检测电路、其控制方法、电光面板、装置及电子设备 |
| CN101233394A (zh) * | 2005-07-27 | 2008-07-30 | 株式会社半导体能源研究所 | 半导体装置 |
| CN101256097A (zh) * | 2006-12-27 | 2008-09-03 | 三星Sdi株式会社 | 环境光检测电路以及包括该环境光检测电路的平板显示器 |
| US20080290259A1 (en) * | 2005-05-27 | 2008-11-27 | Alan Mathewson | Photon Counting Apparatus |
| WO2009081961A1 (ja) * | 2007-12-25 | 2009-07-02 | Seiko Instruments Inc. | 光検出装置、及び画像表示装置 |
| CN101523619A (zh) * | 2006-10-04 | 2009-09-02 | 夏普株式会社 | 光传感器和环境光传感器 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5323068A (en) * | 1992-11-17 | 1994-06-21 | National Semiconductor Corporation | Low power low temperature ECL output driver circuit |
| US6867635B2 (en) * | 2000-12-12 | 2005-03-15 | Agilent Technologies, Inc. | Expandable multiport transfer switch |
| US7157947B2 (en) * | 2003-12-09 | 2007-01-02 | Intel Corporation | Power supplies noise detector for integrated circuits |
| JP2006013407A (ja) | 2004-05-21 | 2006-01-12 | Sanyo Electric Co Ltd | 光量検出回路およびそれを用いた表示パネル |
| US8847689B2 (en) * | 2009-08-19 | 2014-09-30 | Qualcomm Incorporated | Stacked amplifier with diode-based biasing |
-
2010
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Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004357158A (ja) * | 2003-05-30 | 2004-12-16 | Toshiba Corp | 光受信機 |
| JP2005283279A (ja) * | 2004-03-29 | 2005-10-13 | Victor Co Of Japan Ltd | 光電変換回路 |
| CN1699936A (zh) * | 2004-05-21 | 2005-11-23 | 三洋电机株式会社 | 光量检测电路及使用光量检测电路的显示面板 |
| CN1760650A (zh) * | 2004-10-12 | 2006-04-19 | 精工爱普生株式会社 | 光检测电路、其控制方法、电光面板、装置及电子设备 |
| US20080290259A1 (en) * | 2005-05-27 | 2008-11-27 | Alan Mathewson | Photon Counting Apparatus |
| CN101233394A (zh) * | 2005-07-27 | 2008-07-30 | 株式会社半导体能源研究所 | 半导体装置 |
| CN101523619A (zh) * | 2006-10-04 | 2009-09-02 | 夏普株式会社 | 光传感器和环境光传感器 |
| CN101256097A (zh) * | 2006-12-27 | 2008-09-03 | 三星Sdi株式会社 | 环境光检测电路以及包括该环境光检测电路的平板显示器 |
| WO2009081961A1 (ja) * | 2007-12-25 | 2009-07-02 | Seiko Instruments Inc. | 光検出装置、及び画像表示装置 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113008366A (zh) * | 2019-12-19 | 2021-06-22 | 意法半导体(R&D)有限公司 | 用于环境光测量的方法和设备 |
| CN113008366B (zh) * | 2019-12-19 | 2024-04-05 | 意法半导体(R&D)有限公司 | 用于环境光测量的方法和设备 |
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| US8330093B2 (en) | 2012-12-11 |
| US20110114824A1 (en) | 2011-05-19 |
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