JP2009128902A - 周囲光センサー機能を備えた液晶ディスプレイ及びその方法 - Google Patents

周囲光センサー機能を備えた液晶ディスプレイ及びその方法 Download PDF

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Abstract

【課題】センサー面積を節約し、コストを下げる周囲光センサー機能を備えた液晶ディスプレイ及びその方法を提供する。
【解決手段】先ず、コンデンサー５００を薄膜トランジスタ４００のソース電極に接続する。次にコンデンサー５００の電位の電荷が減り、転換するのに要する時間を計算し、転換時間に基づいて周囲光の強度を計算する。本発明は別に一種の周囲光センサー回路を提供しており、それは一薄膜トランジスタ、一コンデンサー及び一読出しスイッチを含む。周囲光が変化した時、薄膜トランジスタ４００の漏電流もそれに従って変化し、コンデンサー５００の電位転換にかかる転換時間に変化が生じ、読出しスイッチがコンデンサー５００の電位をデータ読出し線３００に伝送することによって転換時間から周囲光の強度を算出する。本発明の液晶ディスプレイは複数個のコンデンサー、複数個の読出しスイッチ及び一処理モジュールを含みうる。
【選択図】図８

Description

本発明は、一種の液晶ディスプレイに関するもので、特に周囲光センサー機能を備えた液晶ディスプレイに係る。
現在、情報化社会に於いて、電子表示器は既に工業及び家庭等方面で幅広く応用されており、ユーザーによって様々な電子機器の相互間ベースバンドとなっている。そのエースとなっているのが、液晶ディスプレイである。液晶ディスプレイは軽量で、電気消費量が低いのが特徴であり、日常生活に於いて欠くことのできないものになっている。液晶ディスプレイは、主に光源を提供するバックライトモジュール、液晶層及び液晶偏向角度を制御する多数の薄膜トランジスタから構成される。そのうち、薄膜トランジスタは電界効果トランジスタの一種で、およその製作方法として、基板上に各種異なる薄膜、例として半導体の主動層、誘電層と金属電極層等を形成する。また、薄膜トランジスタはその体積が小さく、軽量等で有利であるため、液晶ディスプレイ上に広く使用されている。
しかしながら、一般的に、ノート型パソコンを例に取ると、液晶表示パネルは、即ちモニターであり、その消費電力はノート型パソコン全体の三分の一以上を占める。そのため、科学技術の発展に伴い、如何にして省電力の液晶にするかが、長年の業界の努力目標になっている。また多くの踏襲されてきた製造方法は筋が通らないため改めて検討する必要がある。例として過去の方法の中で、モニターの輝度は、一定の強度以上が必要でないと、周囲が明るすぎると暗くなってしまうという説である。この種の方法は、一に消費電力が高く、二にモニターが明るすぎるとユーザーの目を刺激し、眩しい。
エネルギーを節約するため、新世代の液晶モニターには周囲光源の輝度によってモニター自身の発光強度を調整し、ユーザーに最も適した輝度を提供する機能を備えている。言い換えると、新世代の液晶モニターは周囲光源の輝度に従って自身の発光強度を修正でき、輝度をちょうどよいものにして目に刺激を与えない。
そのうち、周囲光をモニタリングする方法として、公知のＵＳ７２１８０４８がある。第１図に示すのは、公知の電子表示装置の構造指示図であり、公知技術では光センサーダイオードを使用し、ＰＩＮ ｄｉｏｄｅを光センサー部品とする。この部品は異なる強度の光によって異なる強度の漏電流が発生する。公知技術ではこの特性を利用して周囲の輝度をモニタリングする。しかし、この漏電流の数値は約１０乃至８アンペアである。第２図に示すとおり、外部回路はこのように微少の信号を読み取って輝度を修正することができない。そのため、第３図に示すとおり、多数個の光センサーダイオードをひとつに纏め、ひとつに纏めた複数個のトランジスタＴＳで電流量を蓄積して外部回路がモニタリングする。このため、公知では相当に大きなセンサー面積を必要とし、モニター上の非表示区域を増やすことができないだけではなく、相対してコストが上がる。
公知技術の各問題を改善するため、本発明者は長年の研究開発及び諸々の実務経験を元に、周囲光センサーを備えた液晶ディスプレイ及びその方法を提供して上述の欠点を改善する。
解決しようとする問題点は、相当に大きなセンサー面積を必要とし、モニター上の非表示区域を増やすことができないだけではなく、相対してコストが上がる点である。
本発明は、先ず、一コンデンサーを一薄膜トランジスタの源極に接続する。次に、コンデンサーの電位の電荷が減り、転換するのに要する時間を計算し、その転換時間に基づいて周囲光の強度を計算する。本発明は、別に一種の周囲光センサー回路を提供しており、それは一薄膜トランジスタ、一コンデンサー、及び一読出しスイッチを含む。周囲光が変化した時、薄膜トランジスタの漏電流もそれに従って変化し、コンデンサーの電位転換にかかる転換時間に変化が生じ、読出しスイッチがコンデンサーの電位をデータ読出し線に伝送することによって転換時間から周囲光の強度を算出する。本発明の液晶ディスプレイは複数個のコンデンサー、複数個の読出しスイッチ、及び一処理モジュールを含むことを最も主要な特徴とする。
本発明の周囲光センサー機能を備えた液晶ディスプレイ及びその方法は、下述の利点がある。
（１） センサー面積を有効に減らす。
（２） 消費電力効率を下げる。
（３） デジタル信号を出力できる。
（４） 生産コストを下げる。
一種の周囲光センサー機能を備えた液晶ディスプレイ及びその方法を提供し、前述の技術に於けるセンサー面積が大きすぎること、コストが高すぎる等の問題を解決することを本発明の目的とする。
本発明の目的に基づき、一種の周囲光センサー方法を提供し、一薄膜トランジスタに適用する。本発明の方法は、先ず、一コンデンサーをこの薄膜トランジスタの源極に接続し、次にそのコンデンサーの電荷を薄膜トランジスタの漏電流に従って減らしていく。そして、そのコンデンサーの電位の電荷が減少して転換するのに要する時間を計算し、最後にその転換時間に基づき周囲光の強度を計算する。
この他、本発明では、一種の周囲光センサー回路を提供し、一ピクセル構造に適用する。それは一薄膜トランジスタ、一コンデンサー、一読出しスイッチを含む。薄膜トランジスタの漏電流の大きさは周囲光の強度と正比例する。コンデンサーの一端は薄膜トランジスタの源極に接続し、別一端はアースとする。一読出しスイッチは薄膜トランジスタの源極と一データ読出し線の間に接続する。そのうち、周囲光が変化した時、薄膜トランジスタの漏電流はそれに従って変化し、またコンデンサーの電位を高電位から低電位へ転換するのに要する転換時間に変化が生じ、読出しスイッチはコンデンサーの電位をデータ読出し線へ伝送し、外部回路はコンデンサーの転換時間に基づき、周囲光の強度を計算する。
この他、本発明は、更に周囲光に従って一照明モジュールの輝度を調整する一液晶ディスプレイを提供する。それは、複数個のコンデンサー、複数個の読出しスイッチ、及び一処理モジュールを含む。複数個コンデンサーは、液晶ディスプレイの複数個のピクセルに接続する。複数個の読出しスイッチは、これらのコンデンサーと一データ読出し線の間に接続してこれらコンデンサーの電位を読み取る。一処理モジュールは、これらのコンデンサーの電位が高電位から低電位へ転換するのに要する時間に基づいて周囲光の強度を計算し、照明モジュールの輝度を調整する。
本発明の技術特徴及びその効果を更に理解するため、良好な実施例及び詳細を後述する。
理解の為に、本発明の実施例の周囲光センサー機能を備えた液晶ディスプレイ及びその方法は図式を参照して説明し、下述の実施例中の同じ部品は、同じ符号で表示して説明をする。
第４図は、本発明の周囲光センサー方法のステップフローチャートである。先ず例としてステップＳ１０に示す本発明の方法は、一コンデンサーを一薄膜トランジスタの源極に接合する。次に、薄膜トランジスタ自身の漏電流は周囲光の強度と正比例するため、ステップＳ２０に示すとおり、このコンデンサーの電荷が上述の薄膜トランジスタの漏電流に従って減る。次にステップＳ３０に示すとおり、コンデンサーの電位の電荷が減少して高電位から低電位へ下がるまでにかかる一転換時間を計算する。最後に、ステップＳ４０に示すとおり、この転換時間の長さによって周囲光の強度を計算する。
言い換えると、本発明の方法は、現行のパネル製造工程によって製造した薄膜トランジスタ部品で、先ず電荷をコンデンサー内に蓄積する。次に薄膜トランジスタが異なる強度の光源照射によって異なる大きさの漏電流特性を有することを利用して、コンデンサー内の電荷流失に必要な時間に差異を発生させる。つまり、周囲光が強い時には、コンデンサーの電位転換に必要な時間が短くなる。パネル上で駆動するスキャン線のクロック信号駆動回路を利用して電位転換信号を読み出し、周囲光の強度をモニタリングする目的を達成する。本発明の方法に使用する部品は現行の製造過程と相互に合致するため、現行のパネル製造過程に於いて、完全に融合し、更には製造過程の変更不要及び低コストの条件により、本発明の目的が達成できる。
本発明の方法は、一実施例に於いて、一データ読出し線でコンデンサーの電位を取得する。この他、デジタル化コンデンサーの電位信号のために、本実施例では一ロジックゲートをデータ読出し線に接続する。言い換えると、コンデンサーの電位が一ロジックノットゲートに送られた後、次にデータ読出し線へ出力する。出力信号を明晰にするため、このロジックノットゲートは一反転増幅器によって実現できる。この他、データ読出し線とコンデンサーの間には一読出しスイッチを接続し、液晶パネルに予め設置してあるスキャン線信号を利用して、複数個の読出しスイッチを順に始動し、データ読出し線で複数個のコンデンサーの電位信号を順に取得していく。上述の薄膜トランジスタの漏電流と周囲光が良好な相互関係を備えるため、本実施例の薄膜トランジスタはアモルファスシリコン薄膜トランジスタ、もしくは多結晶薄膜トランジスタを採用する。
第５図に示すのは、本発明の周囲光センサー回路の構造指示図である。本回路は一画素構造に適用し、一入力電圧１００、一スキャン線２００、一データ読出し線３００、感光薄膜トランジスタ４００、コンデンサー５００、及び読出しスイッチ６００を含む。その連接関係は第五図に示すとおりであるため、ここでは詳述しない。そのうち、スキャン線２００が感光薄膜トランジスタ４００をスタートさせると、入力電圧１００がコンデンサー５００の電位Ｖｃを高電位まで上げる。スキャン線２００が感光薄膜トランジスタ４００を停止させると、感光薄膜トランジスタ４００は周囲光の照射の下、一漏電流を発生し、且つその漏電流の大きさは、周囲光の強度と正比例するため、その漏電流がコンデンサー５００内に保存された電荷を徐々に消耗し、コンデンサー５００の電位Ｖｃもまたそれに従い下降する。そして読出しスイッチ６００は電位Ｖｃの変化状況をデータ読出し線３００へ伝送する。これによって外部回路は電位Ｖｃが高電位から低電位へ転換するための所要時間に基づき、周囲光の強弱を推測する。そのうち、上述の感光薄膜トランジスタ４００はアモルファスシリコン薄膜トランジスタ、もしくは多結晶薄膜トランジスタを使用し、良好な周囲光センサー効果を取得する。
第６図に示すのは、本発明の周囲光センサー回路の別の構造指示図である。そのうち、本発明は一実施例に於いて、更にコンデンサー５００と読出しスイッチ６００の間に一反転増幅器７００を接続する。コンデンサー５００の電位Ｖｃはこの反転増幅器７００によって一反転且つ拡大したデジタル信号に転換し、複雑レベルが下がり、正確性が高まる長所を備え、外部回路の周囲光の強度判断が簡単になる。
第７図は、本発明の一実施例の周囲光センサー回路の構造図である。そのうち、読出しスイッチ６００は、一薄膜トランジスタスイッチ６１０に依って実現する。この他、読出しスイッチ６００前レベルには一信号拡大トランジスタ６２０に接続して出力電圧Ｖｏｕｔを拡大する。
第８図は、本発明の別の一実施例の周囲光センサー回路の構造図である。そのうち、反転増幅器７００は、Ｐ型薄膜トランジスタ７１０とＮ型薄膜トランジスタ７２０から構成される。その原理は本技術領域内に於いて通常熟知されているものなので詳述しない。読出しスイッチ６００は一薄膜トランジスタスイッチ６１０から構成され、且つ一第二スキャン線２２０に制御され、これらによって本実施例のすべての部品はすべて現在の製造過程によって実現する。液晶モニターのスキャン信号は第一スキャン線２１０と第二スキャン線２２０に順に送られるため、光薄膜トランジスタ４００と薄膜トランジスタスイッチ６１０が順に始動する。そのため、データ読出し線３００は出力電圧Ｖｏｕｔの波形を順に取得する。第９図に示すとおり、データ読出し線３００はスキャン信号をベースバンドとして、出力電圧信号の電位転換時間の長さを計算する。例として、強光照射では出力電圧Ｖｏｕｔが一個のベースバンド内で高電位から低電位へ転換する。また周囲光が弱い時には、出力電圧Ｖｏｕｔが２〜３個のベースバンドを経て初めて転換する。
第１０図は、本発明の液晶ディスプレイの構造指示図であり、一処理モジュール８１０、一照明モジュール８２０、一パネル９００、一データ読出し線３００、複数の読出しスイッチ６００、複数のコンデンサー５００と複数のピクセル８３０を含む。周知のとおり、パネル９００自身は相当数のピクセル構造を備え、ユーザーは製造過程の必要、もしくはコスト面によって一部もしくはすべてのピクセル８３０をコンデンサー５００と読出しスイッチ６００に接続することを考慮することができる。ピクセル８３０内の薄膜トランジスタは、周囲光が照射されることにより、漏電流が発生した時、コンデンサー５００の電位は漏電流が途切れることなくコンデンサー５００の電荷へ移動するのに従い下降する。処理モジュール８１０が読出しスイッチ６００を順に始動し、コンデンサー５００の電位信号がデータ読出し線３００に伝送され、処理モジュール８１０がデータ読出し線３００の取得を通して周囲光強弱を代表するコンデンサー電位転換時間を取得すると、照明モジュール８２０の強度、例としてバックライトモジュールを調整することができ、消費電力節約の目的を達成することができる。この他、コンデンサー５００の電位信号を拡大するために鑑別度及びデジタル化した上述の電位転換時間を増やすことによってコンデンサー５００は一ロジックノットゲート、例として一反転増幅器７００を接続することができる。
次に第１１図に示すのは、本発明のバーチャル波形図である。このバーチャル波形は、異なる強度の周囲光照射によってＴＦＴトランジスタ漏電流の大きさをバーチャルする。第１２図に示すのは本発明の一実施例の実測波形図で、第一スキャン線信号と入力電圧信号作動を実測した後、異なる強度の周囲光照射の下でＴＦＴトランジスタ漏電流の大きさ状態である。
本発明は、薄膜トランジスタの漏電流の大きさと周囲光の強度が正比例することを利用して周囲光の変化をモニタリングするものであるが、これを制限するものではない。仮に薄膜トランジスタの漏電流の大きさと周囲光の強度が反比例しても本発明の周囲光モニタリングの目的は遂行され、本発明が薄膜トランジスタの漏電流を利用して周囲光をモニタリングする精神から乖離しない。このため、上述の薄膜トランジスタはアモルファスシリコン薄膜トランジスタ、もしくは多結晶薄膜トランジスタがよいが、これを制限するものではない。
上述の通り、本発明の周囲光センサー機能を備えた液晶ディスプレイ及びその方法は下述の特色を備える。
１．現行の製造過程に依る薄膜トランジスタを周囲光センサー器とすることができる。
２．センサー面積を減らすことができる。
３．消耗率を下げることができる。
４．生産コストを下げることができる。
５．デジタル信号出力できる。
公知の電子表示装置の構造指示図である。 公知の電子表示装置の漏電流の指示図である。 公知の電子表示装置の局部指示図である。 本発明の一実施例の周囲光センサー方法のステップフローチャートである。 本発明の一実施例の周囲光センサー回路の構造指示図である。 本発明の一実施例の周囲光センサー回路の別の構造指示図である。 本発明の一実施例の周囲光センサー回路の画素構造指示図である。 本発明の一実施例の周囲光センサー回路の別の画素構造指示図である。 本発明の一実施例の周囲光センサー回路の波形指示図である。 本発明の一実施例の液晶ディスプレイの構造指示図である。 本発明の一実施例のバーチャル波形図である。 本発明の一実施例の実測波形図である。
符号の説明
Ｓ１０〜Ｓ４０ ステップ
１００ 入力電圧
２００ スキャン線
２１０ 第一スキャン線
２２０ 第二スキャン線
３００ データ読出し線
４００ 感光薄膜トランジスタ
５００ コンデンサー
６００ 読出しスイッチ
６１０ 薄膜トランジスタスイッチ
６２０ 信号拡大トランジスタ
７００ 反転増幅器
７１０ Ｐ型薄膜トランジスタ
７２０ Ｎ型薄膜トランジスタ
８１０ 処理モジュール
８２０ 照明モジュール
８３０ ピクセル
９００ パネル

Claims (14)

  1. 一薄膜トランジスタに適用する周囲光センサーの方法において、前記方法は
    一コンデンサーを前記薄膜トランジスタの源極に接続し、
    前記コンデンサーの電荷を前記薄膜トランジスタの漏電流に従って減らし、
    前記コンデンサーの電位の電荷が減少することによって発生する転換に要する一転換時間を計算し、かつ
    前記転換時間に基づき前記周囲光の強度を計算することを含むことを特徴とする周囲光センサーの方法。
  2. 前記周囲光センサー方法は、更に一ロジックノットゲートを前記コンデンサーに接続し、前記コンデンサーの電位を一デジタル信号に転換することを含むことを特徴とする請求項１記載の周囲光センサーの方法。
  3. 前記ロジックノットゲートが一反転増幅器であることを特徴とする請求項２記載の周囲光センサーの方法。
  4. 前記周囲光センサー方法が、更に一データ読出し線を前記コンデンサーに接続し、前記コンデンサーの電位を出力することを含むことを特徴とする請求項１記載の周囲光センサーの方法。
  5. 前記周囲光センサー方法が、更に一読出しスイッチを前記コンデンサーと前記データ読出し線の間に接続し、前記コンデンサーの電位を読み取ることを含むことを特徴とする請求項４記載の周囲光センサーの方法。
  6. 前記薄膜トランジスタが、アモルファスシリコン薄膜トランジスタ、もしくは多結晶薄膜トランジスタとすることを特徴とする請求項１記載の周囲光センサーの方法。
  7. 一ピクセル構造に適用する一種の周囲光センサー回路において、
    漏電流と前記周囲光が正比例する一薄膜トランジスタと、
    一端を前記薄膜トランジスタの源極に接続し、別一端はアースとする一コンデンサーと、
    前記薄膜トランジスタの源極と一データ読出し線の間に接続する一読出しスイッチを含み、そのうち、
    周囲光が変化した時、前記薄膜トランジスタの漏電流もまたその変化に従い、前記コンデンサーの電位転換に要する一転換時間に変化を発生させ、前記読出しスイッチは前記コンデンサーの電位を前記データ読出し線へ伝送することを特徴とする周囲光センサー回路。
  8. 前記周囲光センサー回路が、一ロジックノットゲートを含み、前記コンデンサーと前記読出しスイッチの間に接続し、前記コンデンサーの電位を一デジタル信号に転換することを特徴とする請求項７記載の周囲光センサー回路。
  9. 前記ロジックノットゲートが、一反転増幅器とすることを特徴とする請求項８記載の周囲光センサー回路。
  10. 前記前記薄膜トランジスタが、アモルファスシリコン薄膜トランジスタ、もしくは多結晶薄膜トランジスタとすることを特徴とする請求項７記載の周囲光センサー回路。
  11. 一周囲光に従って一照明モジュールの輝度を調整する一種液晶ディスプレイにおいて、
    前記液晶ディスプレイの複数個のピクセルに接続する複数のコンデンサーと、
    前記複数のコンデンサーと一データ読出し線の間に接続してこれらコンデンサーの電位を読み取る複数個読出しスイッチと、
    前記複数のコンデンサーの電位転換に要する時間に基づき、前記周囲光の強度を計算し、前記照明モジュールの輝度を調整する一処理モジュールを含むことを特徴とする液晶ディスプレイ。
  12. 前記液晶ディスプレイが、更に複数のロジックノットゲートを含み、前記複数のコンデンサーとこれら読出しスイッチの間に接続して前記複数のコンデンサーの電位を一デジタル信号に転換することを特徴とする請求項１１記載の液晶ディスプレイ。
  13. 前記ロジックノットゲートが一反転増幅器であることを特徴とする請求項１２記載の液晶ディスプレイ。
  14. 前記照明モジュールが、一バックライトモジュールであることを特徴とする請求項１１記載の液晶ディスプレイ。
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