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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Anzeigevorrichtung, die einen optischen Sensor aufweist.
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Diskussion verwandter Technik
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Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen werden aufgrund ihrer Merkmale leicht, dünn und geringer Energieverbrauch in mehreren Arbeitsfeldern verwendet. Die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen werden für tragbare Computer, wie beispielsweise Laptops und PCs, Büroautomatisierungs-Maschinen, Audio/Video-Vorrichtungen, Outdoor/Indoor-Werbeanzeigevorrichtungen, verwendet. Eine lichtdurchlässige Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, die den am meisten verbreiteten Typ der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen ausmacht, zeigt ein Bild mittels Steuerns eines elektrischen Felds, das zum Anpassen von Licht, das von einer Hintergrundbeleuchtungseinheit her einfällt, gemäß einer Datenspannung an eine Flüssigkristallschicht angelegt wird, an.
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Die einen optischen Sensor aufweisende Anzeigevorrichtung weist den optischen Sensor innerhalb eines Anzeigepanels auf und kontrolliert ein Bild basierend auf einem Ermittlungsergebnis, das mittels des optischen Sensors erzielt wird. Jedoch erfordert es Zeit, einen Ermittlungsvorgang durchzuführen, und deshalb ist ein Bild, das das auf dem Anzeigepanel anzuzeigende Ermittlungsergebnis wiedergibt, um mehr als einen Rahmen verzögert.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Verschiedene Ausführungsformen stellen eine Anzeigevorrichtung gemäß Anspruch 1 bereit. Ebenso stellen verschiedene Ausführungsformen eine Anzeigevorrichtung gemäß Anspruch 9 bereit. Weitere Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Es wird eine Anzeigevorrichtung offenbart, die eine Mehrzahl von Gate-Leitungen, eine Mehrzahl von Pixeln, die mit der Mehrzahl von Gate-Leitungen verbunden sind, und einen optischen Sensor, der mit einer k-ten Gate-Leitung unter der Mehrzahl von Gate-Leitungen verbunden ist, aufweist. Ein an die k-teE Gate-Leitung angelegter Gate-Impuls weist einen Ermittlung-Gate-Impuls, der während einer (k-i)-ten Horizontalperiode angelegt wird, und einen Pixel-Ansteuerungs-Gate-Impuls, der während einer k-ten Horizontalperiode angelegt wird, auf. Der mit der k-ten Gate-Leitung verbundene optische Sensor gibt in Antwort auf den Ermittlungs-Gate-Impuls eine Ermittlungsspannung aus. An das mit der k-ten Gate-Leitung verbundene Pixel wird in Antwort auf den Pixel-Ansteuerungs-Gate-Impuls eine Datenspannung angelegt.
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In einer oder mehreren Ausführungsformen wird der an die k-te Gate-Leitung angelegte Gate-Impuls von der (k-i)-ten Horizontalperiode bis zu der k-ten Horizontalperiode als eine Einschaltspannung aufrechterhalten.
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In einer oder mehreren Ausführungsformen wird an jede der Mehrzahl von Gate-Leitungen ein gleicher Gate-Impuls angelegt.
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In einer oder mehreren Ausführungsformen weist die Anzeigevorrichtung ferner auf: einen Optischer-Sensor-Treiber, der basierend auf der von dem optischen Sensor ausgegebenen Ermittlungsspannung Ermittlungs-Rohdaten erzeugt.
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In einer oder mehreren Ausführungsformen ist ein Ermittlungs-Prozessierungs-Zeitraum, in dem der Optischer-Sensor-Treiber basierend auf der von dem optischen Sensor ausgegebenen Ermittlungsspannung die Ermittlungs-Rohdaten erzeugt, gleich oder kürzer als ein Zeitraum zwischen dem Ermittlungs-Gate-Impuls und dem Pixel-Ansteuerungs-Gate-Impuls.
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In einer oder mehreren Ausführungsformen wird an das mit der k-ten Gate-Leitung verbundene Pixel eine Datenspannung angelegt, die basierend auf den Ermittlungs-Rohdaten während der k-ten Horizontalperiode moduliert wird.
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In einer oder mehreren Ausführungsformen weist der Optischer-Sensor-Treiber auf: einen ersten Abtast-Schalter, der vor der (k-i)-ten Horizontalperiode zum Abtasten einer Bezugsspannung und Ausgeben einer ersten Abtastspannung eingeschaltet wird; einen zweiten Abtast-Schalter, der nach der (k-i)-ten Horizontalperiode zum Abtasten der Ermittlungsspannung und Ausgeben einer zweiten Abtastspannung eingeschaltet wird; und einen Analog-zu-Digital-Wandler, der mit dem ersten Abtast-Schalter und dem zweiten Abtast-Schalter verbunden ist und während des Ermittlungs-Prozessierungs-Zeitraums eine Differenzspannung zwischen der ersten Abtastspannung und der zweiten Abtastspannung in die Ermittlungs-Rohdaten umwandelt.
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In einer oder mehreren Ausführungsformen weist der optische Sensor auf: einen Sensortransistor, der von außen emittiertes Licht in einen optischen Strom umwandelt; einen Speicherkondensator, der mit dem Sensortransistor zum Speichern des optischen Stroms von dem Sensortransistor als die Sensorspannung verbunden ist; und einen Schalt-Transistor, der in Antwort auf den Ermittlungs-Gate-Impuls von der k-ten Gate-Leitung zum Zuführen der in dem Speicherkondensator gespeicherten Ermittlungsspannung zu dem Optischer-Sensor-Treiber eingeschaltet wird.
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Des Weiteren ist eine Anzeigevorrichtung offenbart, aufweisend: eine Mehrzahl von Gate-Leitungen; und ein Pixel und einen optischen Sensor, die eine gleiche Gate-Leitung unter der Mehrzahl von Gate-Leitungen teilen, wobei, nachdem der optische Sensor eine Ermittlungsspannung, die basierend auf von außen emittiertem Licht erzeugt ist, an das Pixel, das die Gate-Leitung mit dem optischen Sensor teilt, ausgegeben hat, eine Datenspannung angelegt wird, die basierend auf der Ermittlungsspannung geändert ist.
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In einer oder mehreren Ausführungsformen weist ein Gate-Impuls, der an die Gate-Leitung, die von dem Pixel und dem optischen Sensor geteilt wird, angelegt wird, einen Ermittlungs-Gate-Impuls zum Steuern des optischen Sensors zum Ausgeben der Ermittlungsspannung und einen Pixel-Ansteuerungs-Gate-Impuls zum Ansteuern des Pixels auf.
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In einer oder mehreren Ausführungsformen wird der Gate-Impuls, der an die Gate-Leitung, die von dem Pixel und dem optischen Sensor geteilt wird, angelegt ist, während eines Zeitraums zwischen dem Ermittlungs-Gate-Impuls und dem Pixel-Ansteuerungs-Gate-Impuls als eine Einschaltspannung aufrechterhalten.
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In einer oder mehreren Ausführungsformen wird an jede der Mehrzahl von Gate-Leitungen ein gleicher Gate-Impuls angelegt.
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Figurenliste
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Die begleitenden Zeichnungen, die beigefügt sind, um ein weitergehendes Verständnis der Erfindung zu liefern, und die eingefügt sind in und einen Teil dieser Anmeldung darstellen, illustrieren Ausführungsformen der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung, um die Prinzipien der Erfindung zu erklären. Es zeigen:
- 1 ein Schaubild, das eine Anzeigevorrichtung, die einen optischen Sensor aufweist, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
- 2 ein Schaubild, das eine Matrix eines Anzeigepanels, das in 1 dargestellt ist, darstellt;
- 3 ein Schaubild, das einen Querschnitt eines Pixels darstellt;
- 4 ein Ersatzschaltbild, das einen Pixel und einen optischen Sensor, die die gleiche Gate-Leitung teilen, darstellt;
- 5 ein Schaltbild, das einen optischen Sensor und einen Optischer-Sensor-Treiber darstellt;
- 6 ein Schaubild, das Zeitabläufe eines Gate-Impulses und eines Sensor-Zeitablauf-Steuerungssignals gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
- 7 ein Schaubild, das Zeitabläufe eines Gate-Impulses und eines Sensor-Zeitablauf-Ansteuerungssignals gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
- 8 ein Schaubild, das Zeitabläufe eines Gate-Impulses und eines Sensor-Zeitablauf-Ansteuerungssignals gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; und
- 9 ein Schaubild, das Zeitabläufe eines Gate-Impulses und eines Sensor-Zeitablauf-Ansteuerungssignals gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER DARGESTELLTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Bezug wird nun im Detail genommen auf Ausführungsformen der Erfindung, wobei Beispiele derselben in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. Wenn möglich, werden die gleichen Referenzzeichen zur Kennzeichnung gleicher oder ähnlicher Teile in allen Zeichnungen verwendet. Eine detaillierte Beschreibung von dem Fachmann Bekanntem wird weggelassen werden, wenn festzustellen ist, dass das Bekannte die Ausführungsformen der Erfindung irreführt.
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Ein Flüssigkristall-Modus einer Flüssigkristall-Anzeige der vorliegenden Erfindung kann als ein verdreht nematischer (TN-) Modus, ein vertikaler Anordnungs (VA)-Modus, ein In-Plane-Schaltungs (IPS)-Modus, ein Streufeldschalt (FFS)-Modus etc. ausgeführt sein. Wenn mittels einer Lichtdurchlässigkeit-zu-Spannung-Eigenschaft eingeteilt, kann die Flüssigkristallanzeige der vorliegenden Erfindung in einem Normalerweise-Weiß-Modus oder einem Normalerweise-Schwarz-Modus ausgeführt sein. Die Flüssigkristallanzeige der vorliegenden Erfindung kann in jeder möglichen Weise, wie beispielsweise einer lichtdurchlässigen Flüssigkristallanzeige, einer Flüssigkristallanzeige mit Hintergrundbeleuchtung, einer reflektierten Flüssigkristallanzeige etc., ausgeführt sein.
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Außerdem werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Wesentlichen über eine Flüssigkristallanzeige beschrieben, jedoch ist der technische Gedanke der vorliegenden Erfindung nicht hierauf beschränkt. Das bedeutet, dass die vorliegende Erfindung auf Anzeigevorrichtungen, die eine Struktur aufweisen, in der Pixel zum Bildanzeigen und ein optischer Sensor mit einer Gate-Leitung verbunden sind, angewendet werden kann.
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1 zeigt ein Schaubild, das eine Anzeigevorrichtung, die einen optischen Sensor aufweist, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. 2 zeigt ein Schaubild, das eine Matrix eines Anzeigepanels, das in 1 dargestellt ist, darstellt.
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Bezugnehmend auf 1 und 2 weist die Anzeigevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Anzeigepanel PNL, eine Zeitablaufsteuerung 101, einen Anzeigetreiber 102 und einen Anzeigetreiber 103, einen Optischer-Sensor-Treiber ROIC, eine Spannungseinheit 130, eine Hintergrundbeleuchtungseinheit 140 und einen Hintergrundbeleuchtungs-Treiber 141 auf.
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Das Anzeigepanel PNL weist eine Mehrzahl von Pixeln PXL und einen optischen Sensor PS auf.
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Die Pixel PXL sind entlang Pixelleitungen HL(k) bis HL(k+1) angeordnet. Jedes der Pixel ist mit einer Datenleitung DL, die entlang einer Spaltenleitung angeordnet ist, und einer Gate-Leitung GL, die entlang einer Pixelleitung HL angeordnet ist, verbunden. Das bedeutet Pixel PXL, die in der gleichen Pixelleitung HL angeordnet sind, teilen die gleiche Gate-Leitung GL und werden gleichzeitig angesteuert. Außerdem kann ein Abtast-Zeitraum, in dem Daten in Pixel PXL, die mit der gleichen Gate-Leitung GL verbunden sind, geschrieben werden, als eine Horizontalperiode 1H definiert sein. Die optischen Sensoren PS teilen die Gate-Leitung GL mit den Pixeln PXL. Eine detaillierte Anordnung eines optischen Sensors PS und jedes Pixels PXL wird später beschrieben werden.
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Unter Verwendung eines Zeitablaufsignals von einem Wirtscomputer 120 erzeugt die Zeitablaufsteuerung 101 Zeitablauf-Steuerungssignale zum Steuern eines Betriebszeitablaufs des Anzeigetreibers 102 und Anzeigetreibers 103.
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Die Zeitablauf-Steuerungssignale weisen ein Gate-Zeitablauf-Steuerungssignal zum Steuern eines Betriebszeitablaufs eines Gate-Treibers 103 und ein Daten-Zeitablauf-Steuerungssignal zum Steuern eines Betriebszeitablaufs eines Datentreibers 102 und einer Polarität einer Datenspannung auf.
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Das Gate-Zeitablauf-Steuerungssignal weist einen Gate-Start-Impuls GSP, einen Gate-Verschiebe-Zeittakt GSC und ein Gate-Ausgabe-Freigabesignal GOE auf. Der Gate-Start-Impuls GSP wird von den Gate-Treiber 103 an einen ersten Gate-Ansteuerungs-IC, der erst einen Gate-Impuls in jeder Rahmenperiode ausgibt, angelegt und steuert einen Verschiebe-Start-Zeitablauf des Gate-Ansteuerungs-ICs. Der Gate-Verschiebe-Zeittakt GSC ist ein Zeittakt-Signal, das an Gate-Ansteuerungs-ICs des Gate-Treibers 103 zum Verschieben des Gate-Start-Impulses eingegeben wird. Das Gate-Ausgabe-Freigabesignal GOE steuert einen Ausgabe-Zeitablauf der Gate-Ansteuerungs-ICs des Gate-Treibers 103.
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Das Daten-Zeitablauf-Steuerungssignal weist einen Source-Start-Impuls SSP, einen Source-Abtast-Zeittakt SSC, ein Polarität-Steuerungssignal POL und ein Source-Ausgabe-Freigabesignal SOE auf. Der Source-Start-Impuls SSP wird von dem Datentreiber 102 an einen ersten Source-Treiber-IC, der erst Daten abtastet, angelegt und steuert einen Daten-Abtast-Start-Zeitablauf. Der Source-Abtast-Zeittakt SSC ist ein Zeittakt-Signal, das einen Abtast-Zeitablauf innerhalb von Source-Treiber-ICs in Bezug auf eine ansteigende oder abfallende Kante steuert. Das Polarität-Steuerungssignal POL steuert eine Polarität einer Datenspannung, die von den Source-Treiber-ICs ausgegeben wird. Das Source-Ausgabe-Freigabe-Signal SOE steuert Ausgabe-Zeitabläufe der Source-Treiber-ICs. Wenn digitale Videodaten RGB in den Datentreiber 102 durch eine Mini-Niedrigspannung-Differenzsignal (LVDS)-Schnittstelle hindurch eingegeben werden, können der Source-Start-Impuls SSP und der Source-Abtast-Zeittakt SSC weggelassen werden.
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Der Anzeigetreiber 102 und der Anzeigetreiber 103 steuern das Anzeigepanel PNL, das Videodaten in einem Anzeigemodus und einem Bild-Abtastmodus anzeigt, an. Der Anzeigetreiber 102 und der Anzeigetreiber 103 weisen den Datentreiber 102 und den Gate-Treiber 103 auf.
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Unter der Steuerung der Zeitablaufsteuerung 101 tastet der Datentreiber 102 digitale Videodaten RGB ab und speichert sie zwischen. Der Datentreiber 102 wandelt die digitalen Videodaten RGB in Gamma-Bezugsspannungen mit positiver/negativer Polarität GMA1 bis N zum Invertieren einer Polarität einer Datenspannung um. Die von dem Datentreiber 102 ausgegebene positive/negative Datenspannung ist mit einem von dem Gate-Treiber 103 ausgegebenen Gate-Impuls synchronisiert. Jeder Source-Treiber-IC des Datentreibers 102 kann mit Datenleitungen DL des Anzeigepanels PNL mittels eines Chip-auf-Glas (COG)-Prozesses oder eines Filmbonding (TAB)-Prozesses verbunden sein. Die Source-Treiber-ICs sind in der Zeitablaufsteuerung 101 derart dicht angeordnet, dass sie zusammen mit der Zeitablaufsteuerung 101 als ein Chip gemeinsam ausgeführt sind.
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Wenn das Anzeigepanel PNL in einem Normalerweise-Weiß-Modus angesteuert wird, gibt der Datentreiber 102 unter der Steuerung der Zeitablaufsteuerung 101 die minimale Spannung aus, so dass eine Lichtdurchlässigkeit des Anzeigepanels PNL in dem Bild-Abtast-Modus maximiert ist. Wenn das Anzeigepanel PNL in dem Normalerweise-Schwarz-Modus angesteuert wird, gibt der Datentreiber 102 unter der Steuerung der Zeitablaufsteuerung 101 die maximale Spannung aus, so dass eine Lichtdurchlässigkeit des Anzeigepanels in dem Bild-Abtast-Modus maximiert ist.
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Unter der Steuerung der Zeitablaufsteuerung 101 erzeugt der Gate-Treiber 103 nacheinander Ausgaben von Gate-Impulsen (oder Abtast-Impulsen) in dem Anzeigemodus und verschiebt einen Spannungshub des Ausgangs zu einer Gate-Hoch-Spannung VGH und einer Gate-Niedrig-Spannung VGL. Ein von dem Gate-Treiber 103 ausgegebener Gate-Impuls ist mit einer von dem Datentreiber 102 ausgegebenen Datenspannung synchronisiert und wird nacheinander den Gate-Leitungen GL zugeführt. Die Gate-Hoch-Spannung VGH ist eine Spannung, die höher ist als eine Schwellenspannung von Transistoren T1 bis T3, die in einer Pixelmatrix gebildet sind, und die Gate-Niedrig-Spannung VGL ist eine Spannung, die niedriger ist als die Schwellenspannung der Transistoren T1 bis T3, die in der Pixelmatrix gebildet sind. Die Gate-Treiber-ICs des Gate-Treibers 103 können mit den Gate-Leitungen eines unteren Substrats GLS2 des Anzeigepanels PNL mittels des TAB-Prozesses verbunden sein, oder können direkt auf dem unteren Substrat GLS2 des Anzeigepanels mittels eines Gate-in-Panel (GIP)-Prozesses zusammen mit der Pixelmatrix gebildet sein.
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Durch eine Schnittstelle, wie beispielsweise eine LVDS-Schnittstelle und eine TMDS-Schnittstelle hindurch überträgt der Wirtscomputer 120 digitale Videodaten RGB und Zeitablaufsignale Vsync, Hsync, DE und MCLK, die zum Ansteuern des Anzeigemodus erforderlich sind, zu der Zeitablaufsteuerung 101.
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Die Spannungseinheit 130 ist als ein DC-DC-Wandler, der einen Pulsweitenmodulations-Schaltkreis PWM, einen Aufwärtswandler, einen Regler, eine Ladungspumpe, einen Spannungsteilerschaltkreis und einen Operationsverstärker aufweist, ausgeführt. Die Spannungseinheit 130 passt eine Eingabespannung Vin von dem Wirtscomputer 120 zum Erzeugen von Energie, die zum Ansteuern des Flüssigkristall-Anzeigepanels PNL, des Anzeigetreibers 102 und des Anzeigetreibers 103, des Optischer-Sensor-Treibers ROIC, der Zeitablaufsteuerung 101 und des Hintergrundbeleuchtungs-Treibers 141 benötigt werden, an. Von der Spannungseinheit 130 kommende Energie weist eine Logik-Energie-Spannung Vcc, eine Hoch-Potenzial-Energie-Spannung VDD, eine Gate-Hoch-Spannung VGH, eine Gate-Niedrig-Spannung VGL, eine gemeinsame Spannung Vcom, positive/negative Gamma-Bezugsspannungen GMA1~N, eine Speicher-Bezugsspannung Vsto eines optischen Sensors, eine Ansteuerungsspannung Vdrv eines optischen Sensors und eine Bezugsspannung Vref eines optischen Sensors auf.
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Die Hintergrundbeleuchtungseinheit 140 ist unterhalb des Anzeigepanels PNL angeordnet. Die Hintergrundbeleuchtungseinheit 140 weist eine Mehrzahl von Lichtquellen, die zum Emittieren von Licht in Richtung des Anzeigepanels PNL mittels des Hintergrundbeleuchtungs-Treibers 141 eingeschaltet und ausgeschaltet werden, auf.
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In dem Anzeigemodus schaltet der Hintergrundbeleuchtungs-Treiber 141 die Lichtquellen der Hintergrundbeleuchtungseinheit 140 unter der Steuerung der Zeitablaufsteuerung 101 in Antwort auf ein Pulsweitenmodulationssignal eines Dimm-Signals DIM, das in Abhängigkeit von einem eingegebenen Bild geändert wird, ein und aus. In dem Bild-Abtast-Modus schaltet der Hintergrundbeleuchtungs-Treiber 141 die Lichtquellen der Hintergrundbeleuchtungseinheit 140 unter der Steuerung der Zeitablaufsteuerung 101 mit der maximalen Helligkeit ein.
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Der Optischer-Sensor-Treiber ROIC erzeugt Ermittlungs-Rohdaten basierend auf einer von dem optischen Sensor PS ausgegebenen Ermittlungsspannung, wandelt die Ermittlungs-Rohdaten in eine Datenformateinheit, die für ein Kommunikationsprotokoll geeignet ist, um und überträgt die umgewandelten Ermittlung-Rohdaten zu der Zeitablaufsteuerung 101. Der Optischer-Sensor-Treiber ROIC tastet eine Ausgabespannung des optischen Sensors PS, die entlang einer Auslese-Leitung 106 zugeführt wird, ab, verstärkt die Ausgabespannung und wandelt die verstärkte Spannung in digitale Daten zum Ausgeben von Ermittlungs-Rohdaten um.
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3 zeigt ein Schaubild, das einen Querschnitt eines Pixels darstellt.
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Das Anzeigepanel PNL weist ein oberes Substrat GLS1 und ein unteres Substrat GLS2 auf. Zwischen dem oberen Substrat GLS1 und dem unteren Substrat GLS2 sind eine Flüssigkristallschicht LC und ein Abstandhalter CS zum Aufrechterhalten einer Zelllücke der Flüssigkristallschicht LC gebildet. Auf dem oberen Substrat GLS1 ist eine Farbfilter-Matrix, die einen Farbfilter CF und eine Schwarzmatrix BM aufweist, gebildet. Auf der Farbfilter-Matrix ist eine gemeinsame Elektrode COM gebildet. Auf der oberen Oberfläche des oberen Substrats GLS1 ist eine obere Polarisationsplatte POL1 befestigt. Das untere Substrat GLS2 weist eine Pixelmatrix, die Datenleitungen DL, Gate-Leitungen GL, Auslese-Leitungen 106, Pixel PX und optische Sensoren PS aufweist, auf. Die Pixelmatrix weist ferner Sensor-Ansteuerungsspannung-Zuführungsleitungen zum Ansteuern der optischen Sensoren PS auf. Auf der unteren Oberfläche des unteren Substrats GLS2 ist eine untere Polarisationsplatte POL2 befestigt.
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4 zeigt ein Ersatzschaltbild, das ein Pixel und einen optischen Sensor, die die gleiche Gate-Leitung teilen, darstellt. Insbesondere stellt 4 einen optischen Sensor PS, der mit der k-ten Gate-Leitung GL(k) (wobei k eine natürliche Zahl ist) verbunden ist, dar.
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Bezugnehmend auf 4 weist jedes der Pixel PXL einen Pixeltransistor T1, eine Flüssigkristallzelle Clc und einen ersten Speicherkondensator Cst1 auf.
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Der Pixeltransistor T1 wird in Antwort auf einen Gate-Impuls Vg(k+1) von der (k+1)-ten Gate-Leitung GL(k+1)GL zum Bereitstellen einer Datenspannung Vd(m), die durch die m-te Datenleitung DL (wobei m eine positive ganze Zahl ist) hindurch zugeführt wird, zu einer Pixelelektrode der Flüssigkristallzelle Clc eingeschaltet. Eine Gate-Elektrode des Pixeltransistors T1 ist mit der (k+1)-ten Gate-Leitung GL(k+1) verbunden. Eine Drain-Elektrode des Pixeltransistors T1 ist mit der m-ten Datenleitung DL verbunden, und eine Source-Elektrode des Pixeltransistors T1 ist mit der Pixelelektrode der Flüssigkristallzelle Clc verbunden. Der erste Speicherkondensator Cst1 wird mit einer Differenzspannung zwischen einer Spannung der Pixelelektrode und einer Spannung der gemeinsamen Elektrode aufgeladen, um hierdurch eine Spannung der Flüssigkristallzelle Cls bei einem konstanten Pegel aufrechtzuerhalten.
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Der optische Sensor PS weist einen Sensortransistor T2, einen zweiten Speicherkondensator Cst2 und einen Schalt-Transistor T3 auf.
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Der Sensortransistor T2 wandelt Licht, das von außen emittiert wird, in einen optischen Strom um und speichert den optischen Strom in dem zweiten Speicherkondensator Cst2. Eine Gate-Elektrode des Sensortransistors T2 ist mit einer Speicher-Bezugsspannungs-Versorgungsleitung 116 verbunden. Eine Speicher-Bezugsspannung Vsto von 0 V wird der Speicher-Bezugsspannungs-Versorgungsleitung 116 zugeführt. Eine Drain-Elektrode des Sensortransistors T2 ist mit einer Sensor-Ansteuerungsspannungs-Versorgungsleitung 115 verbunden, und eine Source-Elektrode des Sensortransistors ST2 führt durch einen Knoten S hindurch und ist mit dem zweiten Speicherkondensator Cst2 und einer Drain-Elektrode des Schalt-Transistors T3 verbunden. Eine Sensor-Ansteuerungsspannung Vdrv von 12 V wird der Sensor-Ansteuerungsspannungs-Zuführungsleitung 115 zugeführt.
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Der zweite Speicherkondensator Cst2 akkumuliert Ströme Is von dem Sensortransistor T2, um hierdurch mit einer Sensor-Ausgabespannung aufgeladen zu werden. Eine Seitenelektrode des zweiten Speicherkondensators Cst2 führt durch den Knoten S hindurch und ist mit der zweiten Source-Elektrode des Sensortransistors T2 verbunden. Die andere Seitenelektrode des zweiten Speicherkondensators Cst2 ist mit der Speicher-Bezugsspannungs-Versorgungsleitung 116 verbunden.
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Der Schalt-Transistor T3 wird in Antwort auf einen Gate-Impuls Vg(k) von der k-ten Gate-Leitung GL(k) zum Bereitstellen einer Spannung des Knotens S an dem Optischer-Sensor-Treiber ROIC durch die Auslese-Leitung RL hindurch eingeschaltet. Eine Gate-Elektrode des Schalt-Transistors T3 ist mit der k-ten Gate-Leitung GL(k) verbunden. Eine Drain-Elektrode des Schalt-Transistors T3 führt durch den Knoten S hindurch und ist mit dem zweiten Speicherkondensator Cst2 und der Source-Elektrode des Sensortransistor s T3 verbunden. Eine Source-Elektrode des Schalt-Transistors T3 ist mit der Auslese-Leitung RL verbunden.
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5 zeigt ein Schaltbild, das einen optischen Sensor und einen Optischer-Sensor-Treiber darstellt. 6 zeigt ein Schaubild, das Zeitabläufe eines Gate-Impulses und eines Sensor-Zeitablauf-Steuerungssignals gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Im Folgenden wird, ebenso wie in 4, die erste Ausführungsform im Wesentlichen über einen Betrieb eines optischen Sensors, der mit der k-ten Gate-Leitung GL(k) verbunden ist, beschrieben. Das bedeutet, das Folgende ist eine Beschreibung darüber, wie Daten, die an ein Pixel PXL, das mit der k-ten Gate-Leitung GL(k) verbunden ist, angelegt werden, basierend auf mittels eines optischen Sensors PS, der mit der k-ten Gate-Leitung GL(k) verbunden ist, ermitteltem Licht verändert wird.
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Bezugnehmend auf 5 und 6 weist der Optischer-Sensor-Treiber ROIC einen Operationsverstärker, einen ersten Abtast-Schalter SW(SHO) und zweiten Abtast-Schalter SW(SH1) und einen Analog-zu-Digital-Wandler (ADC) auf. Zwischen einem invertierenden Eingabeanschluss und einem Ausgabeanschluss des Operationsverstärkers sind ein Rücksetz-Schaltelement SWC(RST) und ein Rückkopplungskondensator Cfb geschaltet. Der invertierende Eingabeanschlusses des Operationsverstärkers ist mit einem Kondensator Co und der Source-Elektrode des Schalt-Transistors T3 verbunden. Der Kondensator Co ist zwischen den invertierenden Eingabeanschluss des Optischer-Sensor-Treibers ROIC und eine Basisspannungsquelle zum Entfernen einer Spannungs-Rauschkomponente, die von dem optischen Sensor PS empfangen wird, geschaltet. Eine Bezugsspannung Vref von 2 V wird einem nicht-invertierenden Eingabeanschluss des Operationsverstärkers zugeführt.
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Der k-te Gate-Impuls Vg(k), der an die k-te Gate-Leitung GL(k), die mit dem optischen Sensor PS verbunden ist, angelegt wird, wird während der (k-i)-ten Horizontalperiode (k-i)-te_H und der k-ten Horizontalperiode k-te_H eine Einschaltspannung. Im Folgenden wird eine Einschaltspannung, die während der (k-i) Horizontalperiode (k-i)-te_H in dem k-ten Gate-Impuls Vg(k) angelegt wird, als ein Ermittlungs-Gate-Impuls Vg_S bezeichnet, und eine Einschaltspannung, die während der k-ten Horizontalperiode k-te_H angelegt wird, wird als ein Pixel-Ansteuerungs-Gate-Impuls Vg_D bezeichnet.
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Vor der (k-i)-ten Horizontalperiode (k-i)-te_H wird der erste Abtast-Schalter SW(SHO) in Antwort auf ein erstes Schalter-Ansteuerungssignal SHO eingeschaltet, tastet eine Bezugsspannung Vref, die in dem Rückkopplungskondensator Cfb gespeichert ist, ab und gibt eine erste Abtastspannung SD0 an den ADC aus.
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Während der (k-i)-ten Horizontalperiode (k-i)-te_H wird das Rücksetz-Schaltelement SWC(RST) in Antwort auf ein Rücksetz-Signal mit niedrigem Logikpegel RST eingeschaltet und initialisiert eine Spannung an beiden Enden des Rückkopplungskondensators Cfb. Wenn der erste Abtast-Schalter SW(SHO) ausgeschaltet wird und der an die k-te Gate-Leitung GL(k) angelegte Ermittlungs-Gate-Impuls Vg_S zugeführt wird, gibt der Schalt-Transistor T3 eine Spannung des Knotens S in den Optischer-Sensor-Treiber ROIC ein.
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In Antwort auf ein zweites Schalt-Ansteuerungssignal SH1, das nach der (k-i)-ten Horizontalperiode (k-i)-te_H angelegt wird, wird der zweite Abtast-Schalter SW(SH1) eingeschaltet, tastet eine in dem Rückkopplungskondensator Cfb gespeicherte Ermittlungsspannung ab und gibt eine zweite Abtastspannung SD1 an den Analog-zu-Digital-Wandler ADC aus. Während eines Ermittlung-Prozessierungs-Zeitraums T_ch wandelt der Analog-zu-Digital-Wandler ADC eine Differenzspannung zwischen der ersten Abtastspannung SD0 und der zweiten Abtastspannung SD1 in Ermittlungs-Rohdaten SDATA um und gibt die Ermittlungs-Rohdaten SDATA an die Zeitablaufsteuerung 101 in Antwort auf ein Datenübertragungs-Ansteuerungssignal DTS aus.
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Während der k-ten Horizontalperiode k-te_H werden in der k-ten Pixelleitung HL(k) angeordnete Pixel PXL mittels des Pixel-Ansteuerungs-Gate-Impulses Vg_D abgetastet. Der Datentreiber 102 wird zum Ausgeben einer Datenspannung mit dem Pixel-Ansteuerungs-Gate-Impuls Vg_D synchronisiert. Als ein Ergebnis wird die Datenspannung in die Pixel PXL, die in der k-ten Pixelleitung HL(k) angeordnet sind, geschrieben. Zu diesem Zeitpunkt ist eine Datenspannung, die an Pixel PXL, die an den optischen Sensor PS angrenzend sind, unter den Pixeln PXL, die in der k-ten Pixelleitung HL(k) angeordnet sind, angelegt wird, eine Datenspannung, die basierend auf einem Abtast-Ergebnis, das mittels des optischen Sensors PS erzielt wird, verändert wird.
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Wie oben beschrieben, weist, wenn der optische Sensor PS und die Pixel PXL in der ersten Ausführungsform die k-te Gate-Leitung GL(k) teilen, der k-te Gate-Impuls Vg(k), der der k-ten Gate-Leitung GL(k) zugeführt wird, den Ermittlungs-Gate-Impuls Vg_S und den Pixel-Ansteuerungs-Gate-Impuls Vg_D auf. Außerdem werden der optische Sensor PS und der Optischer-Sensor-Treiber ROIC zu einem Zeitpunkt angesteuert, wenn der Ermittlungs-Gate-Impuls Vg_S angelegt wird, und die Pixel PXL werden zu einem Zeitpunkt angesteuert, wenn der Pixel-Ansteuerungs-Gate-Impuls Vg_D angelegt wird. Somit ist es möglich, Daten, die den Pixeln PXL zugeführt werden, basierend auf einem Ermittlungsergebnis, das mittels des optischen Sensors PS erzielt wird, ohne jede Verzögerung zu modulieren.
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Wenn der optische Sensor PS und Pixel PXL, die die gleiche Gate-Leitung mit dem optischen Sensor PS teilen, zur gleichen Zeit angesteuert werden, kann ein Ermittlungsergebnis, das mittels des optischen Sensors PS erzielt wird, nicht in Pixeln wiedergegeben werden, in denen der entsprechende optische Sensor PS angeordnet ist. Dies ist, weil der Ermittlungs-Prozessierungs-Zeitraum T_ch des Optischer-Sensor-Treibers ROIC kommt, nachdem der optische Sensor PS einen Sensorbetrieb durchführt, und weil der Ermittlungs-Prozessierungs-Zeitraum T_ch eine bestimmte Zeit erfordert. Somit ist, wenn der optische Sensor PS und Pixel PXL, die die gleiche Gate-Leitung GL mit dem optischen Sensor PS teilen, zur gleichen Zeit angesteuert werden, eine Datenspannung, die basierend auf einem Ermittlungsergebnis, das mittels des optischen Sensors PS erzielt wird, verändert wird, um mindestens einen Rahmen verzögert und wird dann den Pixeln PXL zugeführt.
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Im Gegensatz dazu wird die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer Weise implementiert, in der der optische Sensor PS vor den Pixeln PXL angesteuert wird, und deshalb ist es möglich, schnell eine Datenspannung, die ein mittels des optischen Sensors PS erzieltes Ermittlungsergebnis widergespiegelt hat, in den Pixeln PXL anzulegen.
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Ein Zeitraum zwischen dem Ermittlungs-Gate-Impuls Vg_S und dem Pixel-Ansteuerungs-Gate-Impuls Vg_D ist vorzugsweise gleich oder größer als der Ermittlungs-Prozessierungs-Zeitraum T_ch. Der Ermittlungs-Prozessierungs-Zeitraum T_ch kann in Abhängigkeit von der Anzahl von Spaltenleitungen, in denen der optische Sensor PS angeordnet ist, unterschiedlich sein.
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7 zeigt ein Schaubild, das Zeitabläufe eines Gate-Impulses und eines Sensor-Zeitablauf-Ansteuerungssignals gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. In der zweiten Ausführungsform bezeichnen gleiche Bezugszeichen im Wesentliche identische Elemente in der ersten Ausführungsform, und eine detaillierte Beschreibung davon wird hierin weggelassen.
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In der ersten Ausführungsform wird nur der k-te Gate-Impuls Vg(k), der an die k-te Gate-Leitung GL(k), die mittels des optischen Sensors PS und der Pixel PXL geteilt wird, als eine Einschaltspannung zweimal innerhalb eines Rahmens angelegt.
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Im Gegensatz dazu wird in der zweiten Ausführungsform jeder Gate-Impuls, der an jede Gate-Leitung GL angelegt wird, zweimal innerhalb eines Rahmens zu einer Einschaltspannung. Das bedeutet, da der Gate-Treiber 103 den gleichen Gate-Impuls jeder Gate-Leitung GL zuführt, ist es möglich, den Gate-Treiber 103 zu vereinfachen.
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In der zweiten Ausführungsform ist der k-te Gate-Impuls Vg(k), der an die k-te Gate-Leitung GL(k), die von dem optischen Sensor PS und den Pixeln PXL geteilt wird, der gleiche wie der der ersten Ausführungsform, und als ein Ergebnis ist ein Ansteuerungsverfahren der zweiten Ausführungsform das gleiche, wie das der ersten Ausführungsform.
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8 zeigt ein Schaubild, das Zeitabläufe eines Gate-Impulses und eines Sensor-Zeitablauf-Ansteuerungssignals gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. In der dritten Ausführungsform beziehen sich gleiche Bezugszeichen im Wesentlichen auf identische Elemente in den oben beschriebenen Ausführungsformen, und die detaillierte Beschreibung davon wird hierin weggelassen.
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In der dritten Ausführungsform wird der k-te Gate-Impuls Vg(k), der an die k-te Gate-Leitung GL(k), die von dem optischen Sensor PS und den Pixeln PXL geteilt wird, angelegt wird, als eine Einschaltspannung von der (k-i)-ten Horizontalperiode (k-i)-te_H bis zu der k-ten Horizontalperiode k-te_H aufrechterhalten. Das bedeutet, dass der k-te Gate-Impuls Vg(k), der an die k-te Gate-Leitung GL(k) angelegt wird, als eine Einschaltspannung während eines Zeitraums von „(i+1)H“ aufrechterhalten wird.
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In der dritten Ausführungsform führt der optische Sensor PS, der mit der k-ten Gate-Leitung GL(k) verbunden ist, während der (k-i)-ten Horizontalperiode (k-i)-te_H einen Ermittlungsbetrieb durch, und die Pixel PXL werden während der k-ten Horizontalperiode k-te_H angesteuert. Da der optische Sensor PS mittels Anlegens eines Gate-Impulses im Voraus angesteuert wird, vor der k-ten Horizontalperiode k-te_H, in der die Pixel PXL angesteuert werden, ist es somit möglich, eine Datenspannung, die an die Pixel PXL angelegt wird, basierend auf einem Ermittlungsergebnis, das mittels des optischen Sensors PS innerhalb eines Rahmens erzielt wird, zu modulieren.
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9 zeigt ein Schaubild, das Zeitabläufe eines Gate-Impulses und eines Sensor-Zeitablauf-Ansteuerungssignals gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. In der vierten Ausführungsform bezeichnen gleiche Bezugszeichen im Wesentlichen identische Elemente in den oben beschriebenen Ausführungsformen, und die detaillierte Beschreibung davon wird hierin weggelassen.
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In der vierten Ausführungsform wird der k-te Gate-Impuls Vg(k), der an die k-te Gate-Leitung GL(k), die von dem optischen Sensor PS und den Pixeln PXL geteilt wird, angelegt wird, von der (k-i)-ten Horizontalperiode (k-i)-te_H bis zu der k-ten Horizontalperiode k-te_H aufrechterhalten. Das bedeutet, der k-te Gate-Impuls Vg(k), der an die k-te Gate-Leitung GL(k) angelegt wird, wird als eine Einschaltspannung während einer Periode (i+1)H aufrechterhalten. Zusätzlich wird in der vierten Ausführungsform der Gate-Impuls Vg, der an jede Gate-Leitung GL angelegt wird, während des Zeitraums (i+1)H als eine Einschaltspannung aufrechterhalten. Dementsprechend kann der Gate-Treiber 103 gemäß der vierten Ausführungsform weiter vereinfacht werden als der Gate-Treiber 103 gemäß der dritten Ausführungsform.
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Obwohl Ausführungsformen unter Bezugnahme auf einer Anzahl illustrativer Ausführungsformen davon beschrieben worden sind, sollte anerkannt werden, dass verschiedene andere Modifikationen und Ausführungsformen von dem Fachmann ersonnen werden können, die in den Anwendungsbereich der Prinzipien dieser Offenbarung fallen. Insbesondere sind verschiedene Variationen und Modifikationen in den Bestandteilen und/oder Anordnungen der Gegenstandskombinationsanordnung innerhalb des Anwendungsbereichs der Offenbarung, der Zeichnungen und der angehängten Ansprüche möglich. Zusätzlich zu Variationen und Modifikationen der Bestandteile und/oder Anordnungen werden alternative Verwendungen dem Fachmann ebenso offensichtlich sein.
