JP5648205B2 - バックライトアセンブリ照度調節方法及び照度調節回路とその照度調節回路を含む表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、バックライトアセンブリ照度調節方法及び照度調節回路とその照度調節回路を含む表示装置に関し、より詳細には温度変化、製品間偏差、センサー劣化等による動作点の移動等のような外部照度変化でない其の他の変数による照度変動幅を最小化することができるバックライトアセンブリ照度調節方法及び照度調節回路とその照度調節回路を含む表示装置に関する。

最近には、表示パネルに内蔵された光感知部を通じて外部光の照度を測定して、バックライトアセンブリモジュールから発生した光の照度を制御することにより、最適の画面表示特性を確保して電力消費を最小化する液晶表示装置が提示されている。

しかし、このような従来技術は、温度を変数として光センサーの出力値が変動する現象を全く考慮しておらず、製品毎に光センサー出力値の偏差が存在するという点も考慮しておらず、時間が経過することにより光センサーの薄膜トランジスタが劣化され、出力値が変わる現象も考慮していないという問題点がある。

そこで、本発明は上記従来技術における問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、外部温度変化、製品偏差、時間経過等、外部照度変化でない其の他の変数によるバックライトアセンブリ照度の変動を最小化することのできるバックライトアセンブリ照度調節方法及び照度調節回路とその照度調節回路を含む表示装置を提供することにある。

上記目的を達成するためになされた本発明によるバックライトアセンブリ照度調節方法は、基準電圧を設定する段階と、光電流感知素子及び暗電流感知素子によって生成され、既定のサンプリング抽出タイミング信号によりサンプラーへの入力時間が決定される、温度変化に対してその電流レベルが変動しない純（ｎｅｔ）光電流信号と、前記基準電圧とに基づいてサンプリング電圧を生成する段階と、前記サンプリング電圧に基づいて照度調節信号を生成する段階と、前記照度調節信号を用いてバックライトアセンブリの照度を調節する段階とを有することを特徴とする。

前記照度調節信号を生成する段階は、前記アナログタイプのサンプリング電圧を変換してデジタルサンプリング信号を生成する段階、前記デジタルサンプリング信号を保存する段階、及び前記保存されたデジタルサンプリング信号の内の強い信号の平均値を照度調節信号として生成する段階を含むことができ、この場合、前記基準電圧を設定する段階、前記サンプリング電圧を生成する段階、前記アナログタイプの複数のサンプリング電圧を複数のデジタルサンプリング信号に変換する段階、及び前記デジタルサンプリング信号を保存する段階が複数回反復された後、前記照度調節信号を生成する段階が実施される。

また、上記目的を達成するためになされた本発明によるバックライトアセンブリ照度調節方法は、基準電圧を設定する段階、調整電圧を抽出する段階、及びサンプリング抽出タイミング信号を生成する段階から構成される調整区間と、再度基準電圧を設定する段階と、光電流感知素子及び暗電流感知素子の少なくともいずれか一つによって生成され、前記サンプリング抽出タイミング信号によりサンプラーへの入力時間が決定される光電流信号と、前記再度設定された基準電圧とに基づいてサンプリング電圧を生成する段階と、前記サンプリング電圧に基づいて照度調節信号を生成する段階から構成される動作区間と、前記照度調節信号を用いてバックライトアセンブリの照度を調節する段階とを有することを特徴とする。

この際、前記照度調節信号を生成する段階は、前記アナログタイプのサンプリング電圧を変換してデジタルサンプリング信号を生成する段階、前記デジタルサンプリング信号を保存する段階、及び前記保存されたデジタルサンプリング信号の内の強い信号の平均値を照度調節信号として生成する段階を含むことができ、この場合、動作区間において設定された前記基準電圧を設定する段階、前記サンプリング電圧を生成する段階、前記デジタルサンプリング信号を生成する段階、及び前記デジタルサンプリング信号を保存する段階が複数回反復された後、前記照度調節信号を生成する段階が実施される。

一方、前記サンプリング抽出タイミング信号を調整する段階は、暗電流感知素子によって形成された暗電流信号と前記調整区間において設定された前記基準電圧に基づいて調整電圧を生成する段階、前記アナログタイプの調整電圧を変換してデジタル調整信号を生成する段階、前記デジタル調整信号を符号化して符号化信号を生成する段階、及び前記符号化信号に基づいてサンプリング抽出タイミング信号を生成する段階を含む。

上記目的を達成するためになされた本発明によるバックライトアセンブリ照度調節回路は、光電流感知素子及び暗電流感知素子を含み、該光電流感知素子及び暗電流感知素子の温度変化によってその大きさが変動しない純（ｎｅｔ）光電流信号を出力する光センシング部と、前記光センシング部の出力端の電圧レベルを固定させ、光センシング部から出力された純光電流信号を受けてこれを増幅する増幅器と、前記増幅器の出力端と接続され、既定のサンプリング抽出タイミング信号により入力制御スイッチのターンオン時間を決定され、サンプリング電圧を生成して出力するサンプラー（ｓａｍｐｌｅｒ）と、前記サンプラーからアナログタイプのサンプリング電圧を受けてデジタルサンプリング信号に変換して出力するアナログ−デジタル変換器とを有することを特徴とする。

本発明によるバックライトアセンブリ照度調節回路は、温度変化に依存性がない純光電流信号を生成した後、これに基づいて生成された照度調節信号を通じてバックライトアセンブリ照度を調節するように構成されるか、温度変化に依存性がある光電流信号、又は純光電流信号を生成した後、光電流信号又は純光電流信号とサンプリング抽出タイミング信号を通じて温度依存性を除去した照度調節信号を生成した後、これを通じてバックライトアセンブリ照度を調節するように構成される。

また、上記目的を達成するためになされた本発明によるバックライトアセンブリ照度調節回路は、光電流感知素子及び暗電流感知素子を含み、光電流信号、暗電流信号、又は純（ｎｅｔ）光電流信号を出力する光センシング部と、前記光センシング部の出力端の電圧レベルを固定させ、光センシング部から出力される信号を受けてこれを増幅する増幅器と、動作区間においてサンプラー入力制御スイッチのターンオン時間を決定するサンプリング抽出タイミング信号を生成するカウンタ回路と、前記増幅器の出力端と接続され、調整電圧又はサンプリング電圧を生成して出力するサンプラー（ｓａｍｐｌｅｒ）と、前記サンプラーからアナログタイプの調整電圧又はサンプリング電圧を受けてこれをそれぞれデジタル調整信号とデジタルサンプリング信号に変換して出力するアナログ−デジタル変換器とを有することを特徴とする。

この際、前記複数のデジタルサンプリング信号を保存して、保存されたデジタルサンプリング信号の内の強い信号の平均値を照度調節信号として生成する演算器を更に含むことができ、この場合、前記光センシング部は、光電流感知素子及び暗電流感知素子含んで構成された複数の光センサーを含む。

又、温度変化に依存性がある光電流又は純光電流信号を利用するように構成される場合、本発明によるバックライトアセンブリ照度調節回路は、前記アナログ−デジタル変換器からｎビットのデジタル調整信号を受けて、これをｍビット符号化信号に変換して出力するエンコーダ、及び前記エンコーダから符号化信号を受けてこれに相応するサンプリング抽出タイミング信号を発生するカウンタを更に含み、前記サンプラーは前記サンプリング抽出タイミング信号によって前記サンプリング電圧を生成するように構成されることができる。

上記目的を達成するためになされた本発明による表示装置は、バックライトアセンブリと共に駆動され、オープン部が具備された光遮断領域を有する表示パネルと、前記オープン部を通じて外部光に露出される光電流感知素子及び暗電流感知素子を含み、該光電流感知素子及び暗電流感知素子の温度変化によってその大きさが変動しない純（ｎｅｔ）光電流信号を出力する光センシング部と、該光センシング部の出力端の電圧レベルを固定させ、光センシング部からの純光電流信号を受けてこれを増幅する増幅器と、該増幅器の出力端と接続され既定のサンプリング抽出タイミング信号により入力制御スイッチのターンオン時間を決定され、サンプリング電圧を生成及び出力するサンプラーと、該サンプラーからアナログタイプのサンプリング電圧を受けてデジタルサンプリング信号に変換して出力するアナログ−デジタル変換機とを含む照度調節回路とを有することを特徴とする。

また、上記目的を達成するためになされた本発明による表示装置は、バックライトアセンブリと共に駆動され、オープン部が具備された光遮断領域を有する表示パネルと、前記オープン部を通じて外部光に露出される光電流感知素子及び暗電流感知素子を含んで光電流信号、暗電流信号、又は純（ｎｅｔ）光電流信号を出力する光センシング部と、該光センシング部の出力端の電圧レベルを固定させ光センシング部から出力される信号を受けてこれを増幅する増幅器と、動作区間においてサンプラー入力制御スイッチのターンオン時間を決定するサンプリング抽出タイミング信号を生成するカウンタ回路と、該増幅器の出力端と接続され調整電圧又はサンプリング電圧を生成して出力するサンプラーと、該サンプラーからアナログタイプの調整電圧又はサンプリング電圧を受けてこれをそれぞれデジタル調整信号とデジタルサンプリング信号に変換して出力するアナログ−デジタル変換器とを含む照度調節回路とを有することを特徴とする。

本発明に係るババックライトアセンブリ照度調節方法及び照度調節回路とその照度調節回路を含む表示装置によれば、外部照度でない其の他の変数によるバックライトアセンブリ照度の変動幅が最小化され高い信頼性確保が可能であるという効果がある。

次に、本発明に係るバックライトアセンブリ照度調節方法及び照度調節回路とその照度調節回路を含む表示装置を実施するための最良の形態の具体例を図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態によるバックライトアセンブリ照度調節回路構成を簡略的に示す回路図であり、図２は、図１に示した光センサーの構成を示す回路図である。図３は、図２による光センサーに入力される信号波形図である。図４は、本発明の第２の実施形態による光センサーを示す回路図である。図５は、図４による光センサーに入力される信号波形図である。

図１に示すように、本実施形態によるバックライトアセンブリ照度調節回路は、多数個の光センサー（４１１〜４１４）で構成された光センシング部４１０、増幅器４２０、サンプラー４３０、信号変換器４４０、及び演算器４５０で構成される。この際、光センサー（４１１〜４１４）は、図２に示すように光電流感知素子Ｑ_ＬＴとスイッチング素子Ｑ_ＳＷで構成することができ、図４に示すようにスイッチング素子Ｑ_ＳＷなしに光電流感知素子Ｑ_ＬＴのみで構成することもできる。

図１、図２、及び図３を参照して本実施形態によるバックライトアセンブリ照度調節回路の動作過程を簡略に説明すると、次のようである。

最初、光電流感知素子Ｑ_ＬＴのチャンネル部半導体に光が照射されると、価電子帯の電子の一部が伝導帯に上がって自由電子になる。この際、スイッチング素子制御信号Ｖ_ＳＷがスイッチング素子Ｑ_ＳＷの制御電極に入力されると、スイッチング素子Ｑ_ＳＷのチャンネルが開くことになり、光センシング部出力制御スイッチＳ_ＬＯがターンオンされると、入力電圧Ｖ_Ｉによる起電力によって光電流（Ｉ_{（Ｔｅｍｐ，Ｌｕｘ）}）が感知信号として出力される。

増幅器４２０は、光センシング部４１０から伝達される感知信号を通じてサンプラー４３０に増幅されたサンプリング電圧Ｖ_Ｓが生成されるようにする。サンプラー４３０は、サンプリング抽出タイミング信号（τ）によってサンプリング電圧Ｖｓを適切に抽出した後、信号変換器４４０に出力する。

信号変換器４４０は複数の比較器（ｃｏｍｐａｒａｔｏｒ）を含み、サンプラー４３０から抽出されたアナログタイプのサンプリング電圧Ｖｓを受けてデジタルサンプリング信号Ｓ_ＤＳに変換した後、演算器４５０に出力する。演算器４５０は、各光感知素子４１１〜４１４の感知信号に対応する４個のデジタルサンプリング信号Ｓ_ＤＳを所定時間単位毎に順次に受けてレジスタ等のメモリ素子に保存した後、保存された４つのデジタルサンプリング信号Ｓ_ＤＳを比較して強い信号を決定し現在の外部照度として判断して明るさ制御信号Ｖ_Ｄｉｍのレベル又は状態を変更してバックライトアセンブリ制御部に送る。バックライトアセンブリ制御部は、明るさ制御信号Ｖ_Ｄｉｍによってバックライトアセンブリの明るさを調節することにより、外部照度変化によって最適の視認性を確保して、電力消費を減少させる。

図６、図７、及び図８は、本発明の実施形態による薄膜トランジスタ形態の光感知素子のゲート−ソース電圧Ｖｇｓ及び温度による光電流、暗電流、及び純（ｎｅｔ）光電流の変動を示すグラフである。
図６〜図８は、特定設計値を有する薄膜トランジスタ形態の光感知素子に対して、３種類のゲート−ソース電圧Ｖｇｓ値を基準として温度を変数とした光電流（Ｉ_{（Ｔｅｍｐ，Ｌｕｘ）}）、暗電流（Ｉ_{（Ｔｅｍｐ）}）、及び光電流（Ｉ_{（Ｔｅｍｐ，Ｌｕｘ）}）から暗電流（Ｉ_{（Ｔｅｍｐ）}）を引いた純光電流（Ｉ_{（Ｌｕｘ）}）の変動を示すグラフである。本グラフは、外部照度１００００ｌｕｘを基準として作成した。

各々のグラフを参照すると、温度が増加することにより、光電流（Ｉ_{（Ｔｅｍｐ，Ｌｕｘ）}）と暗電流（Ｉ_{（Ｔｅｍｐ）}）全部全般的に増加することがわかる。しかし、光電流（Ｉ_{（Ｔｅｍｐ，Ｌｕｘ）}）から暗電流（Ｉ_{（Ｔｅｍｐ）}）を引いた純光電流（Ｉ_{（Ｌｕｘ）}）の場合は、ゲート−ソース電圧Ｖｇｓによって異なる変化を見せる。Ｖｇｓ＝−７Ｖの場合、純光電流（Ｉ_{（Ｌｕｘ）}）は、温度の増加と共に増加して、Ｖｇｓ＝０の場合は純光電流（Ｉ_{（Ｌｕｘ）}）が温度の変化と関係なく殆ど一定に維持され、Ｖｇｓ＝１５Ｖの場合には、温度の増加と共に純光電流（Ｉ_{（Ｌｕｘ）}）が減少する現象を見せる。

従って、ゲート−ソース電圧Ｖｇｓを０Ｖとした後、純光電流（Ｉ_{（Ｌｕｘ）}）を利用すると、温度変化がある場合にも外部照度を比較的大きな誤差なしに測定することができることがわかる。しかし、ゲート−ソース電圧Ｖｇｓを０Ｖとする場合、純光電流（Ｉ_{（Ｌｕｘ）}）の大きさが−１１乗次数に過ぎず、以後、信号増幅等の過程で誤差が大きくなる確率が高いという問題がある。又、純光電流（Ｉ_{（Ｌｕｘ）}）の大きさは、個別光センサー間偏差に依存性があり、時間による光センサーチャンネル部の劣化によってもその大きさが変動されることができる。

従って、より高いゲート−ソース電圧Ｖｇｓを利用することができるようにする必要があり、個別光センサー間偏差及び長期使用による劣化性を除去する方案を考慮する必要がある。より高いゲート−ソース電圧Ｖｇｓを利用する場合、純光電流（Ｉ_{（Ｌｕｘ）}）に温度に対する依存性が発生するので、結果値に対する調整過程が必要である。

調整は、次のような方式で可能である。まず、外部照度による影響を除去した暗電流（Ｉ_{（Ｔｅｍｐ）}）を測定して温度を把握する。その後、これに基づいて純光電流（Ｉ_{（Ｌｕｘ）}）累積時間を標準化する。その後、標準化された累積時間の間、累積された純光電流（Ｉ_{（Ｌｕｘ）}）累積量を測定した後、これに基づいて照度調節信号を生成する。

このような調整過程を経る場合、温度、製品、時点によって毎回新しく標準化された累積時間が適用されるので、外部照度変化でない温度、光センサー素子間の偏差、長期使用による劣化性等の其の他の変数による照度調節誤差を最小化させることができる。又、調整過程を適用する場合、温度依存性ある出力値を利用して外部照度を測定することができるので、必ず純光電流（Ｉ_{（Ｌｕｘ）}）を利用して外部照度を測定する必要がなく、光電流（Ｉ_{（Ｔｅｍｐ，Ｌｕｘ）}）を利用して外部照度を測定することもできる。

図９は、本発明の第３の実施形態による光センサーの構成を示す回路図であり、図１０は、図９の光センサーを構成する感知素子のゲート電極に入力される信号波形図である。

本実施形態の光センサーは、光電流感知素子Ｑ_ＬＴ、暗電流感知素子Ｑ_Ｔ、及びスイッチング素子Ｑ_ＳＷで構成される。光電流感知素子Ｑ_ＬＴ、暗電流感知素子Ｑ_Ｔ、及びスイッチング素子Ｑ_ＳＷは、非晶質シリコン又は多結晶シリコンで形成された半導体チャンネル領域を有する薄膜トランジスタで有り得、半導体チャンネル領域は、チャンネル領域に流入する光量及び温度によってキャリアの個数が変わる特性を有する。

光電流感知素子Ｑ_ＬＴのドレイン電極には入力電圧Ｖ_Ｉが印加され、ゲート電極には光電流感知素子制御信号Ｖ_ＬＴが印加され、ソース電極はスイッチング素子Ｑ_ＳＷのドレイン電極と接続される。スイッチング素子Ｑ_ＳＷのゲート電極にはスイッチング素子制御信号Ｖ_ＳＷが印加され、ソース電極は第１ノードＮ_１を経て光センサー出力端（Ｓ＿_ＯＵＴ）及び暗電流感知素子Ｑ_Ｔのドレイン電極と接続される。暗電流感知素子Ｑ_Ｔのゲート電極には暗電流感知素子制御信号Ｖ_Ｔが印加され、ソース電極は固定端に接続される。

一方、ブラックマトリックス等の光遮断領域は、光電流感知素子Ｑ_ＬＴのチャンネル領域の上方にオープン部（Ｘ）を含んでおり、光電流感知素子Ｑ_ＬＴのチャンネル領域に生成されるキャリア数は、外部光と自体温度による影響を含んで決定される。

反面、暗電流感知素子Ｑ_Ｔのチャンネル領域の上方は、ブラックマトリックスに遮られているので、暗電流感知素子Ｑ_Ｔのチャンネル領域に生成されるキャリア数は外部光による影響は含まず、自体温度による影響のみを含む。

従って、図１０に示すように、光電流感知素子Ｑ_ＬＴのドレイン電極に一定な入力電圧Ｖ_Ｉが印加された状態で光電流感知素子Ｑ_ＬＴのゲート電極及び暗電流感知素子Ｑ_Ｔのゲート電極のそれぞれに一定な光電流感知素子制御信号Ｖ_ＬＴ及び暗電流感知素子制御信号Ｖ_Ｔが印加されスイッチング素子Ｑ_ＳＷのゲート電極にハイレベルのスイッチング素子制御信号Ｖ_ＳＷが入力されると、光電流感知素子Ｑ_ＬＴのチャンネル領域に入射される外部光による影響と光電流感知素子Ｑ_ＬＴのチャンネル領域自体温度による影響を含む光電流（Ｉ_{（Ｔｅｍｐ，Ｌｕｘ）}）が第１ノードＮ_１方向に流れることになり、第１ノードＮ_１と固定端との間には、暗電流感知素子Ｑ_Ｔのチャンネル領域自体温度による影響を含む暗電流（Ｉ_{（Ｔｅｍｐ）}）が流れることになる。

従って、光電流感知素子Ｑ_ＬＴと暗電流感知素子Ｑ_Ｔを同一に設計して、両薄膜トランジスタのドレイン電極とソース間の電圧Ｖ_ｄｓ及びゲート電圧とソース間電圧Ｖ_ｇｓを同様に設計すると、出力端（Ｓ＿_ＯＵＴ）に漏出される電流は、光電流（Ｉ_{（Ｔｅｍｐ，Ｌｕｘ）}）から光電流感知素子Ｑ_ＬＴのチャンネル領域自体温度による影響を除去した純光電流（Ｉ_{（Ｌｕｘ）}）になる。

図１１は、本発明の第４の実施形態による光センサーの構成を示す回路図であり、図１２は、図１１の光センサーに入力される信号波形図である。

本実施形態の光センサーは、図９の実施形態からスイッチング素子Ｑ_ＳＷを除去して、光電流感知素子Ｑ_ＬＴのソース電極を第１ノードＮ_１を通じて出力端子（Ｓ＿_ＯＵＴ）と暗電流感知素子Ｑ_Ｔのドレイン電極に直接接続するように構成される。
これによって、図９及び図１０の実施形態のように、一定な光電流感知素子制御信号Ｖ_ＬＴ及び暗電流感知素子制御信号Ｖ_Ｔを印加した状態でスイッチング素子Ｑ_ＳＷにパルス型スイッチング素子制御信号Ｖ_ＳＷを印加して出力信号を発生させず、図１２に示すようにパルス型の光電流感知素子制御信号Ｖ_ＬＴと暗電流感知素子制御信号Ｖ_Ｔを通じて直接出力信号を発生させるように構成される。

図１３は、本発明の第５の実施形態によるバックライトアセンブリ照度調節回路が適用された表示装置の概略平面図であり、図１４は、図１３の表示装置が実際に画面を表示した状態を示す図である。
本実施形態は、表示領域が固定表示領域（Ａ）と一般表示領域（Ｂ）に区分される所謂セクションディスプレイ方式の表示装置に本発明によるバックライトアセンブリ照度調節回路を適用した場合である。

本発明によるバックライトアセンブリ照度調節回路に含まれる光センサーは、アモルファスシリコン又はポリシリコンで形成されたチャンネル領域を有する薄膜トランジスタで構成され液晶表示装置の製造工程を通じて基板上に同時に形成することができ、この場合、画面表示とは関係ない光遮断領域１００又は反射電極ＲＥの下に形成することが好ましい。反面、バックライトアセンブリ照度調節回路の残り部分は、駆動集積回路２００等に内蔵させることができる。勿論、バックライトアセンブリ照度調節回路全体が基板の光遮断領域１００上に形成することもでき、全体を駆動集積回路２００に内蔵させることもできる。

光遮断領域１００又は反射電極ＲＥは、オープン部（図示せず）を含み、光電流感知素子Ｑ_ＬＴはオープン部を通じて露出され暗電流感知素子Ｑ_Ｔは露出しないように構成される。本実施形態のようなセクションディスプレイの場合、特に固定表示領域（Ａ）に位置した反射電極ＲＥの下に光センサーを形成することが好ましい。固定表示領域（Ａ）は、一般的に時間、音量、モード、バッテリー残量等を表示するので、高い解像度を要求せず、このため、一般表示領域（Ｂ）と比較して画素がより大きく設計される。又、固定表示領域（Ａ）は、別途の操作なしにユーザがいつでも確認できるようにするために、一般的に画素に反射領域を含むように構成される。従って、バックライトアセンブリ照度調節回路を固定表示領域（Ａ）に位置した反射電極下に形成することが設計的観点から有利である。

一方、本発明によるバックライトアセンブリ照度調節方法及び回路を透過モードの表示装置に適用する場合には、外部照度が高くなるほど、バックライトアセンブリ照度も高くなるのが視認性の観点から有利で、反射モードの表示装置に適用する場合には、外部照度が高くなるほど、バックライトアセンブリ照度は低くなるのが視認性及び消費電力の観点から好ましい。

図１５は、本発明の第６の実施形態によるバックライトアセンブリ照度調節回路の全体構成を示す概略回路図である。

本実施形態のバックライトアセンブリ照度調節回路は、大きく、光センシング部３１０、増幅器３２０、サンプラー３３０、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）３４０、エンコーダ３５０、及びカウンタ３６０で構成される。
本実施形態の光センシング部３１０は、上述した図１１の光センサー多数個が並列に連結された場合である。
図９の光センサー多数個を並列に連結した形態に構成することもできるのは勿論である。

本実施形態のように光センシング部３１０の出力端には光センシング部出力制御スイッチＳ_ＬＯが追加することができるが、光センサーの制御信号（光電流感知素子制御信号）Ｖ_ＬＴ、（暗電流感知素子制御信号）Ｖ_Ｔを適切に調節して省略することもできる。光センシング部３１０は、前述した光電流（Ｉ_{（Ｔｅｍｐ，Ｌｕｘ）}）、暗電流（Ｉ_{（Ｔｅｍｐ）}）、又は純光電流（Ｉ_{（Ｌｕｘ）}）を選択的に出力して増幅器３２０に伝達する。

増幅器３２０の第１入力端には光センシング部３１０の出力信号が入力され、第２入力端には基準電圧Ｖ_ＲＥＦが入力され、増幅器３２０の出力端はサンプラー３３０の入力制御スイッチＳ_ＳＩと接続される。増幅器３２０は、光センシング部３１０から伝達される微弱な出力信号を増幅してサンプラー３３０に増幅されたサンプリング電圧Ｖ_Ｓ又は調整電圧Ｖ_ＣＡＬが生成されるようにする役割を果たす。一方、本実施形態の増幅器３２０は、サンプラー３３０のサンプリング電圧Ｖ_Ｓ又は調整電圧Ｖ_ＣＡＬを基準電圧Ｖ_ＲＥＦにリセットするリセットスイッチＳ_Ｒを含む。

サンプラー３３０は一端が増幅器３２０の出力端子と接続され、他端は固定電圧端子に接続されたキャパシタＣ_Ｓと、入力を制御するサンプラー入力制御スイッチＳ_ＳＩ及び出力を制御するサンプラー出力制御スイッチＳ_ＳＯを含んで構成される。キャパシタＣ_Ｓは、増幅器３２０の出力信号を受けてサンプリング電圧Ｖ_Ｓ又は調整電圧Ｖ_ＣＡＬを生成して維持する役割を果たし、サンプラー入、出力制御スイッチＳ_ＳＩ、Ｓ_ＳＯを通じて入出力が制御される。サンプラー３３０は、アナログタイプのサンプリング電圧Ｖ_Ｓ又は調整電圧Ｖ_ＣＡＬを生成してアナログ−デジタル変換器３４０に伝達する役割を果たす。

アナログ−デジタル変換器３４０は、アナログタイプのサンプリング電圧Ｖ_Ｓ又は調整電圧Ｖ_ＣＡＬの入力を受けて、これらをそれぞれデジタルサンプリング信号Ｓ_ＤＳとデジタル調整信号Ｓ_ＤＣＡＬに変換する役割を果たす。変換されたデジタルサンプリング信号Ｓ_ＤＳは、出力制御スイッチＳ_ＯＣを経てバックライトアセンブリ制御部に伝達され変換されたデジタル調整信号Ｓ_ＤＣＡＬは、出力制御スイッチＳ_ＯＣを経てエンコーダ３５０に伝達される。本発明のアナログ−デジタル変換器３４０は、多数の比較器を組み合わせて構成することができ、其の他の公知された多様な形態のアナログ−デジタル変換器を適用することもできる。

エンコーダ３５０は、アナログ−デジタル変換器３４０からｎビットデジタル調整信号Ｓ_ＤＣＡＬの入力を受けて、サンプリング抽出タイミング信号（τ）生成のためのｍビット符号化信号Ｓ_Ｅを生成して、カウンタ３６０に出力する役割を果たす。公知された多様な形態のエンコーダ３５０が本発明に適用することができるのは勿論である。

カウンタ３６０は、エンコーダ３５０から符号化信号Ｓ_Ｅの入力を受けて、サンプリング抽出タイミング信号（τ）を生成して、サンプリング抽出タイミング信号（τ）によってサンプラー入力制御スイッチＳ_ＳＩのターンオン時間が決定される。公知された多様な形態のカウンタ３６０が本発明に適用することができるのは勿論である。

本実施形態では、サンプラー３３０のサンプリング電圧Ｖｓと調整電圧Ｖ_ＣＡＬがアナログ−デジタル変換器３４０に入力され、これに基づいて生成されたデジタルサンプリング信号Ｓ_ＤＳとデジタル調整信号Ｓ_ＤＣＡＬが出力制御スイッチＳ_ＯＣを通じてバックライトアセンブリ制御部又はエンコーダ３５０に選択的に伝達されるように構成したが、サンプラー３３０のサンプリング電圧Ｖｓと調整電圧Ｖ_ＣＡＬが制御信号を通じてそれぞれ別途のアナログ−デジタル変換器に入力され、それぞれのアナログ−デジタル変換器の出力がそれぞれバックライトアセンブリ制御部及びエンコーダ３５０に入力される形態がより好ましい。

具体的な構成は、バックライトアセンブリ制御の精密度及びサンプリング抽出タイミング信号の精密度等によって多様に変更することができるが、一般的にはデジタルサンプリング信号Ｓ_ＤＳの場合、数ビット程度の大きさに十分で、デジタル調整信号Ｓ_ＤＣＡＬは、サンプリング抽出タイミング信号（τ）の精密な変換のために十分に高いビット数が必要なので、サンプリング電圧Ｖ_Ｓが入力されるアナログ−デジタル変換器の場合、数個の比較器の並列組み合わせで十分である反面、調整電圧Ｖ_ＣＡＬが入力されるアナログ−デジタル変換器の場合、十分な分解能を有するアナログ−デジタル変換器が必要である。

以下、図１５及び図１６の入力信号波形図を参照して本実施形態によるバックライトアセンブリ照度調節回路の動作過程を説明する。ここで、Ｖ_ＬＯ、Ｖ_Ｒ、Ｖ_ＳＩ、Ｖ_ＳＯ、Ｖ_ＬＴ、Ｖ_Ｔは、それぞれ光センシング部出力制御スイッチＳ_ＬＯ、リセットスイッチＳ_Ｒ、サンプラー入力制御スイッチＳ_ＳＩ、サンプラー出力制御スイッチＳ_ＳＯ、光電流感知素子Ｑ_ＬＴ、暗電流感知素子Ｑ_Ｔに入力される制御信号である。

調整区間は、最終出力信号の温度依存性、光センサー素子の個体間偏差及び長期使用による劣化性を除去するためのサンプリング抽出タイミング信号（τ）を生成する区間である。

最初、基準電圧設定区間では、光センシング部出力制御スイッチＳ_ＬＯ及びサンプラー出力制御スイッチＳ_ＳＯがターンオフされた状態でリセットスイッチＳ_Ｒ及びサンプラー入力制御スイッチＳ_ＳＩがターンオンされサンプラー３３０に保存されたサンプリング電圧Ｖｓが放電され基準電圧Ｖ_ＲＥＦが保存される。

その後、調整電圧抽出区間では、光電流感知素子Ｑ_ＬＴ、サンプラー出力制御スイッチＳ_ＳＯ、及びリセットスイッチＳ_Ｒはターンオフを維持した状態で光センシング部出力制御スイッチＳ_ＬＯとサンプラー入力制御スイッチＳ_ＳＩはターンオンされ暗電流感知素子Ｑ_Ｔにはハイレベルの暗電流感知素子制御信号Ｖ_Ｔが入力され光センシング部３１０の出力信号を通じてサンプラー３３０の基準電圧Ｖ_ＲＥＦが調整電圧Ｖ_ＣＡＬに調整される。この場合、サンプラー入力制御スイッチＳ_ＳＩは、既に設定された調整電圧抽出区間（τ_０）の間、ターンオン状態を維持して暗電流（Ｉ_{（Ｔｅｍｐ）}）が固定端方向に流れると仮定すると、この時に得られる調整電圧Ｖ_ＣＡＬは以下の数式１によって決定される。

サンプリング抽出タイミング信号生成区間では、光センシング部出力制御スイッチＳ_ＬＯとリセットスイッチＳ_Ｒ及びサンプラー入力制御スイッチＳ_ＳＩは全部オフされ、サンプラー出力制御スイッチＳ_ＳＯがターンオンされ調整電圧Ｖ_ＣＡＬをアナログ−デジタル変換器３４０に伝達する。

アナログ−デジタル変換器３４０は、アナログタイプである調整電圧Ｖ_ＣＡＬをｎビットデジタル調整信号Ｓ_ＤＣＡＬに変換した後、出力制御スイッチＳ_ＯＣを通じてエンコーダ３５０に伝達する。

エンコーダ３５０は、所定のアルゴリズムによってｎビットデジタル信号をｍビットデジタル信号に符号化して生成した符号化信号Ｓ_Ｅをカウンタ３６０に伝達する。アナログ−デジタル変換器３４０のｎビットデジタル出力信号とエンコーダ３５０のｍビットデジタル出力信号間のエンコーディングアルゴリズムは、温度による光電流（Ｉ_{（Ｔｅｍｐ，Ｌｕｘ）}）、暗電流（Ｉ_{（Ｔｅｍｐ）}）、及び純光電流（Ｉ_{（Ｌｕｘ）}）の変化に対する実験データを考慮して最適化することができ、これに基づいてエンコーダ３５０を設計することができる。

カウンタ３６０は、エンコーダ３５０から符号化信号Ｓ_Ｅを受けてこれによりサンプリング抽出タイミング信号（τ）を生成する。

一方、光センサーの個体間の偏差又は光センサーの長期使用劣化によるサンプリング抽出タイミング信号（τ）の誤差を減少させるために、互いに並列に接続された光センサー毎に順次にサンプリングを行った後、強い信号値の平均値を最終的なサンプリング抽出タイミング信号（τ）に決定することができる。この場合、光センサーの個数だけ生成されるサンプリング抽出タイミング信号を保存するメモリ及び簡単な演算回路が追加される。

次に、動作区間での回路の動作を説明する。動作区間は、外部照度を感知してバックライトアセンブリに照度調節信号Ｖ_Ｄｉｍを提供する区間である。
最初、基準電圧設定区間の動作は、上述した調整区間での基準電圧設定区間の動作と同じなので説明を省略する。

サンプリング電圧生成区間では、リセットスイッチＳ_Ｒ及びサンプラー出力制御スイッチＳ_ＳＯは遮断され、光センシング部出力制御スイッチＳ_ＬＯ及びサンプラー入力制御スイッチＳ_ＳＩは、ターンオンされた状態でハイレベルの光感知素子制御信号Ｖ_ＬＴ及び暗感知素子制御信号Ｖ_Ｔが入力される。この際、サンプラー入力制御スイッチＳ_ＳＩのターンオン期間は、上述した調整区間で生成されたサンプリング抽出タイミング信号（τ）によって決定される。光センシング部３１０から発生した純光電流（Ｉ_{（Ｌｕｘ）}）が増幅器３２０方向に流れると仮定すると、サンプリング電圧生成区間を通じてサンプラー３３０のキャパシタＣ_Ｓに保存されるサンプラー電圧Ｖｓは、以下の数式２によって決定される。

照度調節信号生成区間において、サンプラー入力制御スイッチＳ_ＳＩはターンオフされサンプラー出力制御スイッチＳ_ＳＯはターンオンされる。其の他の残りスイッチも電力消費を最小化するためにターンオフされることが好ましい。
本区間でアナログ−デジタル変換器３４０は、サンプラー３３０からアナログタイプのサンプリング電圧Ｖｓを受けてデジタルサンプリング信号Ｓ_ＤＳを生成する。生成されたデジタルサンプリング信号Ｓ_ＤＳはデジタルサンプリング電圧出力制御スイッチＳ_ＯＣの制御を通じて演算器３７０に伝達される。このような過程は、複数の光センサーを時分割方式で用いて実行され、演算器３７０は順次に伝達されるデジタルサンプリング信号Ｓ_ＤＳをレジスタ等のメモリ素子に保存し、最後のデジタルサンプリング信号Ｓ_ＤＳが伝達された後、デジタルサンプリング信号Ｓ_ＤＳの強い信号の平均値を照度調節信号Ｖ_Ｄｉｍとして出力してバックライトアセンブリ制御部に伝達する。複数の光センサーに対して時分割方式で上記過程を反復させることは光センサー素子の個体間偏差及び長期使用による劣化を考慮するためである。

照度調節信号Ｖ_Ｄｉｍは、駆動ボードに既に存在する直列外部インターフェース（ＳＰＩ）又は内部統合回路バス（Ｉ^２Ｃ）のような低速直列インターフェースを通じて別途の出力ピンなしに命令形式でバックライトアセンブリ制御システムに伝達することができる。

一方、照度調節信号Ｖ_Ｄｉｍは、外部照度変化対応度及び電力消費を考慮して適切な間隔をおいて変換されることが好ましく、照度調節回路の調整過程は発生が想定される温度変化の程度を考慮して適切な間隔をおいて行われることが好ましい。

図１５の実施形態は、温度依存性がある光電流（Ｉ_{（Ｔｅｍｐ，Ｌｕｘ）}）信号を利用して照度調節する場合の好ましい実施形態である。光電流（Ｉ_{（Ｔｅｍｐ，Ｌｕｘ）}）信号でない純光電流（Ｉ_{（Ｌｕｘ）}）信号を利用することも可能である。光電流（Ｉ_{（Ｔｅｍｐ，Ｌｕｘ）}）信号を利用しようとする場合、光センシング部３１０に入力される制御信号及びエンコーダ３５０の設計を変更することだけで純光電流（Ｉ_{（Ｌｕｘ）}）信号を利用することと同じ効果を得ることができる。

一方、光感知素子のゲート−ソース電圧Ｖｇｓ値を調節して温度依存性がない純光電流（Ｉ_{（Ｌｕｘ）}）信号を利用する場合には、図１５の実施形態のように、エンコーダ３５０、カウンタ３６０等が必要なく、サンプリング抽出タイミング信号（τ）を生成する調整区間が必要ではない。定められた一定のサンプリング抽出タイミング信号（τ）を用いることができる。

尚、本発明は、上述の実施形態に限られるものではない。本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。

本発明の第１の実施形態によるバックライトアセンブリ照度調節回路の構成を簡略的に示す回路図である。 図１に示した光センサーの構成を示す回路図である。 図２による光センサーに入力される信号波形図である。 本発明の第２の実施形態による光センサーを示す回路図である。 図４による光センサーに入力される信号波形図である。 本発明の実施形態による薄膜トランジスタ形態の光感知素子のゲート−ソース電圧Ｖｇｓ及び温度による光電流、暗電流、及び純光電流の変動を示すグラフである。 本発明の実施形態による薄膜トランジスタ形態の光感知素子のゲート−ソース電圧Ｖｇｓ及び温度による光電流、暗電流、及び純光電流の変動を示すグラフである。 本発明の実施形態による薄膜トランジスタ形態の光感知素子のゲート−ソース電圧Ｖｇｓ及び温度による光電流、暗電流、及び純光電流の変動を示すグラフである。 本発明の第３の実施形態による光センサーの構成を示す回路図である。 図９による光センサーに入力される信号波形図である。 本発明の第４の実施形態による光センサーの構成を示す回路図である。 図１１による光センサーに入力される信号波形図である。 本発明の第５の実施形態によるバックライトアセンブリ照度調節回路が適用された表示装置の概略平面図である。 図１３の表示装置が実際に画面を表示する一例を示す図である。 本発明の第６の実施形態によるバックライトアセンブリ照度調節回路の全体構成を示す概略回路図である。 図１５のバックライトアセンブリ照度調節回路に入力される信号波形図である。

符号の説明

１００ 光遮断領域
２００ 駆動集積回路
３１０、４１０ 光センシング部
３２０、４２０ 増幅器
３３０、４３０ サンプラー
３４０ アナログ−デジタル変換器
３５０ エンコーダ
３６０ カウンタ
３７０、４５０ 演算器
４４０ 信号変換器
Ｑ_ＬＴ 光電流感知素子
Ｑ_Ｔ 暗電流感知素子
Ｑ_ＳＷ スイッチング素子
Ｓ_ＬＯ 光センシング部出力制御スイッチ
Ｓ_Ｒ リセットスイッチ
Ｓ_ＳＩ サンプラー入力制御スイッチ
Ｓ_ＳＯ サンプラー出力制御スイッチ
Ｓ_ＯＣ 出力制御スイッチ
Ｖ_ＲＥＦ 基準電圧
Ｖ_ＣＡＬ 調整電圧
Ｖ_Ｓ サンプリング電圧
Ｓ_ＤＣＡＬ デジタル調整信号
Ｓ_ＤＳ デジタルサンプリング信号
Ｖ_Ｄｉｍ 照度調節信号

Claims (18)

1. 基準電圧を設定する段階と、
   光電流感知素子及び暗電流感知素子によって生成され、既定のサンプリング抽出タイミング信号によりサンプラーへの入力時間が決定される、温度変化に対してその電流レベルが変動しない純（ｎｅｔ）光電流信号と前記基準電圧とに基づいてサンプリング電圧を生成する段階と、
   前記サンプリング電圧に基づいて照度調節信号を生成する段階と、
   前記照度調節信号を用いてバックライトアセンブリの照度を調節する段階とを有することを特徴とするバックライトアセンブリ照度調節方法。
2. 前記照度調節信号を生成する段階は、アナログタイプの複数のサンプリング電圧を複数のデジタルサンプリング信号に変換する段階と、
   前記デジタルサンプリング信号を保存する段階と、
   前記保存されたデジタルサンプリング信号の内の強い信号（ｓｔｒｏｎｇ ｓｉｇｎａｌ）の平均値を照度調節信号として出力する段階とを含むことを特徴とする請求項１に記載のバックライトアセンブリ照度調節方法。
3. 前記基準電圧を設定する段階、前記サンプリング電圧を生成する段階、前記アナログタイプの複数のサンプリング電圧を複数のデジタルサンプリング信号に変換する段階、及び前記デジタルサンプリング信号を保存する段階が複数回反復された後、前記照度調節信号を生成する段階が行われることを特徴とする請求項２に記載のバックライトアセンブリ照度調節方法。
4. 基準電圧を設定する段階、調整電圧を抽出する段階、及びサンプリング抽出タイミング信号を生成する段階から構成される調整区間と、
   再度基準電圧を設定する段階、光電流感知素子及び暗電流感知素子の少なくともいずれか一つによって生成され、前記サンプリング抽出タイミング信号によりサンプラーへの入力時間が決定される光電流信号と、前記再度設定された基準電圧とに基づいてサンプリング電圧を生成する段階、及び前記サンプリング電圧に基づいて照度調節信号を生成する段階から構成される動作区間と、
   前記照度調節信号を用いてバックライトアセンブリの照度を調節する段階とを
   有することを特徴とするバックライトアセンブリ照度調節方法。
5. 前記照度調節信号を生成する段階は、前記アナログタイプの複数のサンプリング電圧を複数のデジタルサンプリング信号に変換する段階と、
   前記デジタルサンプリング信号を保存する段階と、
   前記保存されたデジタルサンプリング信号の内の強い信号（ｓｔｒｏｎｇ ｓｉｇｎａｌ）の平均値を照度調節信号として出力する段階とを含むことを特徴とする請求項４に記載のバックライトアセンブリ照度調節方法。
6. 前記動作区間において基準電圧を設定する段階、前記サンプリング電圧を生成する段階、前記アナログタイプのサンプリング電圧をデジタルサンプリング信号に変換する段階、及び前記デジタルサンプリング信号を保存する段階が複数回反復された後、前記照度調節信号を生成する段階が行われることを特徴とする請求項５に記載のバックライトアセンブリ照度調節方法。
7. 前記サンプリング抽出タイミング信号を調整する段階は、前記暗電流感知素子によって生成された暗電流信号と前記調整区間において設定された基準電圧とに基づいて調整電圧を生成する段階と、
   前記アナログタイプの調整電圧をデジタル調整信号に変換する段階と、
   前記デジタル調整信号を符号化して符号化信号を生成する段階と、
   前記符号化信号に基づいて前記サンプリング抽出タイミング信号を生成する段階とを含むことを特徴とする請求項４に記載のバックライトアセンブリ照度調節方法。
8. 光電流感知素子及び暗電流感知素子を含み、該光電流感知素子及び暗電流感知素子の温度変化によってその大きさが変動しない純（ｎｅｔ）光電流信号を出力する光センシング部と、
   前記光センシング部の出力端の電圧レベルを固定させ、光センシング部から出力された純光電流信号を受けてこれを増幅する増幅器と、
   前記増幅器の出力端と接続され、既定のサンプリング抽出タイミング信号により入力制御スイッチのターンオン時間を決定され、サンプリング電圧を生成して出力するサンプラー（ｓａｍｐｌｅｒ）と、
   前記サンプラーからアナログタイプのサンプリング電圧を受けてデジタルサンプリング信号に変換して出力するアナログ−デジタル変換器とを有することを特徴とするバックライトアセンブリ照度調節回路。
9. 前記複数のデジタルサンプリング信号を保存して、保存されたデジタルサンプリング信号の内の強い信号（ｓｔｒｏｎｇ ｓｉｇｎａｌ）の平均値を照度調節信号として生成する演算器を更に有することを特徴とする請求項８に記載のバックライトアセンブリ照度調節回路。
10. 前記光センシング部は、光電流感知素子及び暗電流感知素子を含んで構成された複数の光センサーを含むことを特徴とする請求項９に記載のバックライトアセンブリ照度調節回路。
11. 光電流感知素子及び暗電流感知素子を含み、光電流信号、暗電流信号、又は純（ｎｅｔ）光電流信号を出力する光センシング部と、
    前記光センシング部の出力端の電圧レベルを固定させ、光センシング部から出力される信号を受けてこれを増幅する増幅器と、
    動作区間においてサンプラー入力制御スイッチのターンオン時間を決定するサンプリング抽出タイミング信号を生成するカウンタ回路と、
    前記増幅器の出力端と接続され、調整電圧又はサンプリング電圧を生成して出力するサンプラー（ｓａｍｐｌｅｒ）と、
    前記サンプラーからアナログタイプの調整電圧又はサンプリング電圧を受けてこれをそれぞれデジタル調整信号とデジタルサンプリング信号に変換して出力するアナログ−デジタル変換器とを有することを特徴とするバックライトアセンブリ照度調節回路。
12. 前記複数のデジタルサンプリング信号を保存して、保存されたデジタルサンプリング信号の内の強い信号（ｓｔｒｏｎｇ ｓｉｇｎａｌ）の平均値を照度調節信号として生成する演算器を更に有することを特徴とする請求項１１に記載のバックライトアセンブリ照度調節回路。
13. 前記光センシング部は、光電流感知素子及び暗電流感知素子を含んで構成された複数の光センサーを含むことを特徴とする請求項１２に記載のバックライトアセンブリ照度調節回路。
14. 前記アナログ−デジタル変換器からｎビットのデジタル調整信号を受けてこれをｍビット符号化信号に変換して出力するエンコーダと（ｎ、ｍは自然数）、前記エンコーダからの符号化信号を受け、これに基づいて前記サンプリング抽出タイミング信号を発生するカウンタとを更に有することを特徴とする請求項１１に記載のバックライトアセンブリ照度調節回路。
15. 前記サンプラーは、前記サンプリング抽出タイミング信号によって前記サンプリング電圧を生成することを特徴とする請求項１４に記載のバックライトアセンブリ照度調節回路。
16. 前記アナログ−デジタル変換器は、前記サンプラーからアナログタイプの調整電圧を受けてデジタル調整信号に変換して出力し、前記サンプラーからアナログタイプのサンプリング電圧を受けてデジタルサンプリング信号に変換して出力することを特徴とする請求項１１に記載のバックライトアセンブリ照度調節回路。
17. バックライトアセンブリと共に駆動され、オープン部が具備された光遮断領域を有する表示パネルと、
    前記オープン部を通じて外部光に露出される光電流感知素子及び暗電流感知素子を含み、該光電流感知素子及び暗電流感知素子の温度変化によってその大きさが変動しない純（ｎｅｔ）光電流信号を出力する光センシング部と、
    該光センシング部の出力端の電圧レベルを固定させ、光センシング部からの純光電流信号を受けてこれを増幅する増幅器と、
    該増幅器の出力端と接続され、既定のサンプリング抽出タイミング信号により入力制御スイッチのターンオン時間を決定され、サンプリング電圧を生成して出力するサンプラーと、
    該サンプラーからアナログタイプのサンプリング電圧を受けてデジタルサンプリング信号に変換して出力するアナログ−デジタル変換器とを含む照度調節回路とを有することを特徴とする表示装置。
18. バックライトアセンブリと共に駆動され、オープン部が具備された光遮断領域を有する表示パネルと、
    前記オープン部を通じて外部光に露出される光電流感知素子及び暗電流感知素子を含んで光電流信号、暗電流信号、又は純（ｎｅｔ）光電流信号を出力する光センシング部と、
    該光センシング部の出力端の電圧レベルを固定させ光センシング部から出力される信号を受けてこれを増幅する増幅器と、
    動作区間においてサンプラー入力制御スイッチのターンオン時間を決定するサンプリング抽出タイミング信号を生成するカウンタ回路と、
    該増幅器の出力端と接続され調整電圧又はサンプリング電圧を生成して出力するサンプラーと、
    該サンプラーからアナログタイプの調整電圧又はサンプリング電圧を受けてこれをそれぞれデジタル調整信号とデジタルサンプリング信号に変換して出力するアナログ−デジタル変換器とを含む照度調節回路とを有することを特徴とする表示装置。
    

Images