TWI395179B - 光偵測器電路 - Google Patents

Description

光偵測器電路

本發明關於一種藉由計算一熱電電流以偵測照度的光偵測器電路。

本申請案係基於2007年10月29日申請之日本專利申請案第2007-280616號且主張其優先權之權利；該案之全部內容以引用方式併入本文中。

輕量、薄形及低功耗的液晶顯示裝置經常作為資訊裝置或行動終端裝置的資訊顯示裝置使用。為獲得一更亮的顯示螢幕，許多液晶顯示裝置被提供有從該液晶面板之背面發出光的背光。為了充分的可視度，該背光之必要照度根據該液晶顯示裝置被使用之地點的亮度而不同。為偵側該不同，一些顯示裝置具有感光器，其被用以偵側該外側光之照度以便調整該背光之照度。如此之顯示裝置之一習知實例被揭示於日本專利申請公開案第2007-114315號中。

該感光器被集成於該液晶面板中對縮小一液晶顯示裝置之尺寸係有利的。然而，藉由低溫多晶矽技術與該液晶面板整體形成的該感光器具有其自身的缺點。舉例來說，如此形成之該感光器易受熱電電流的影響，其反過來使精確偵測該外側光照度變得困難。為解決此問題，揭示於上述文獻中之該顯示裝置不僅具有一用於接收該外側光以偵測其照度的第一感光器，亦具有一在被遮蔽於該外側光的同時偵測該熱電電流的第二感光器。計算該兩個如此測定之值之間的差異可給出一更加精確的該外側光照度。

然而，在一些情況中，該第一感光器及該第二感光器因為該兩個感光器元件之間之特性中的變化及在該兩個感光器被分別配置之該等位置之間之該溫度分佈中的差異而具有不同的熱電電流位準。這產生一個穩定光偵測器電路不能被提供的問題。

本發明之一目的係提供一種光偵測器電路，即使在感光器元件之裝置特性彼此不同時，該光偵測器電路亦能獲得照度之穩定測定。

一根據本發明之光偵測器電路包含：彼此並聯的第一感光器及第二感光器，該等感光器被配置以接收該外側光；彼此並聯的第三感光器及第四感光器，該等感光器具有各自的光遮罩，該等光遮罩被配置以阻擋該外側光．一被配置以獲取該等第一及第二感光器之輸出之總和及該等第三及第四感光器之輸出之總和之間之差異的差分電路。在該光偵測器電路中，該第三感光器在橫向中與該第一感光器並排放置，該第四感光器在縱向中與該第一感光器並排放置。此外，該第二感光器在縱向中與該第三感光器並排放置，同時，在橫向中與該第四感光器並排放置。

此外，在根據本發明之該光偵測器電路中，接收外側光之該等第一及第二感光器及遮蔽於該外側光之該等第三及第四感光器在縱向及橫向中交替放置。因此，該等元件之間之特性中的差異及由溫度分佈引起的該等元件之間之熱電電流中的差異可被校正。因此，外側光照度可用被計算之該校正測定。其結果係該外側光照度可被穩定地測定。

本發明之一實施例將參考該等圖式而被描述於下。

如圖1所示，一顯示裝置1包含一顯示區域11及一包圍該顯示區域11的包圍區域12。該包圍區域12具有一遮光層以防止背光發出的該光洩露。若干開口被形成於該遮光層中。光偵測器20被配置於相應於該等開口的位置中。外側光經由該等開口進入該等光偵測器20。該顯示裝置1根據被該等光偵測器20所測定之該外側光照度調整該背光照度。在這個方面，被該等分別的光偵測器20測定之外側光照度的所有值都可被用於該目的。或者所有如此測定的該等值中只有一個可被選取並被用於該相同目的。

然後一根據此實施例的光偵測器電路將被描述。圖2顯示各個該等光偵測器20，其包含四個彼此相鄰放置的感光器20a、20b、20c、20d。此四個感光器中的兩個，具體地說係該等感光器20b、20c，被提供具有遮光層26以阻擋該外側光。被遮蔽之該感光器20c在橫向中與未遮蔽之該感光器20a並排放置，而被遮蔽之該感光器20b在縱向中與未遮蔽之該感光其20a並排放置。該未遮蔽之感光器20d在該縱向中與被遮蔽之該感光器20c並排放置同時在該橫向中與被遮蔽之該感光器20b並排放置。換言之，未遮蔽之該等感光器20a、20d及被遮蔽之該等感光器20b、20c在該基板平面上被交替地配置於該橫向及該縱向中以形成一棋盤格局。

一與該外側光照度成比例的熱電電流及光電電流流經未遮蔽之該等感光器20a及20d。另一方面，該熱電電流獨自流經被遮蔽之該等感光器20b及20c。因此，被該等未遮蔽感光器20a、20d感測之該電流可藉由使用被該等被遮蔽感光器20b、20c所感測之該熱電電流而被校正。然後，該外側光照度可藉由經由該校正獲取的該光電電流而被獲取。

一具有一PIN構造的閘極控制型薄膜二極體被用於各個該等感光器20a、20b、20c、20d。如圖3所示，在該感光器20a中，一多晶半導體層27被形成於一下塗層(未顯示)上，該下塗層(未顯示)被形成於一基板(為顯示)上。一p+區域、一i(本徵)區域及一n+區域被形成於多晶半導體層27中。一閘極電極23被形成於該i區域之上，一絕緣層(未顯示)被插入於該閘極電極23及該i區域之間。該p+區域經由一接觸孔連接至一陽極電極22。該n+區域經由一接觸孔連接至一陰極電極21。該感光器20d具有一相似的配置。

相似地，該被遮蔽之感光器20c包含一多晶半導體層28及一閘極電極25。一陽極電極22被連接至該p+區域而一陰極電極24被連接至該n+區域。該感光器20c在該多晶半導體層28之上具有一遮光層26以阻擋該外側光。該遮光層26可為一形成於該PIN二極體之上的遮光金屬層。或者該遮光層26可為一形成於一相對基板之上的黑色矩陣層，其被放置以便面對形成有該感光器20c的該基板。該感光器20b具有一相似配置。

在上述實例之該情況中當該外側光照度用一常規的遮蔽感光器及未遮蔽感光器組測定並校正該熱電電流，關於該等分別的感光器之該熱電電流之該等值有時可彼此不同。這係由於該等感光器元件之間之裝置特性中的該差異。其結果係如此配置的該光偵測器電路不能執行可靠的光偵測。一裝置之該等元件之間的該等特性差異經常產生於各個行或列之間。為解決該差異，該等未遮蔽感光器20a、20d及遮蔽感光器20b、20c被交替地配置與該縱向及該橫向中。其結果係元件之間的該差異被合併，使得一穩定的光偵測器電路被形成。此外，當一熱源被定位於該等感光器附近並在元件行或元件列之間的該熱分佈中產生一差異時，熱電電流中的該等差異可被合併。

作為各個該等感光器(該等未遮蔽感光器20a、20d及遮蔽感光器20b、20c)之電流值而被界定的感測器電流被如下等式表達：

感測器電流A=熱電電流A+光電電流A；

感測器電流B=熱電電流B；

感測器電流C=熱電電流C；及

感測器電流D=熱電電流D+光電電流D。

假定在一種情況中在各個列或各個行之間的該等元件特性不同，因此在該橫向或該縱向中彼此相鄰的感光器之間的熱電電流不同。即使在此情況中，因為該等未遮蔽感光器20a、20d及該等遮蔽感光器20b、20c被放置在該橫向及縱向中互相交替，等式熱電電流A+熱電電流D(熱電電流B+熱電電流C)=0成立。因此，該光電電流A及該光電電流D之總和可藉由從該感測器電流A及該感測器電流D之總和中減去該感測器電流B及該感測器電流C之總和而被可靠地計算出。

然後，根據此實施例之該光偵測器電路之一操作將被描述。顯示於圖4中之該光偵測器電路包含：該光偵測器20，其具有彼此並聯連接的該等未遮蔽感光器20a、20d及彼此並聯連接的該等遮蔽感光器20b、20c；一並聯至該等未遮蔽感光器20a、20d的電容元件33；一並聯至該等遮蔽感光器20b、20c的電容元件34；一控制對該電容元件33進行充電之時序的開關元件31；一控制對該電容元件34進行充電之時序的開關元件32；一輸出該電容元件33之該電位的開關元件35；一輸出該電容元件34之該電位的開關元件36；一獲取在該等電容元件33、34之間之該電位中之差異的差分放大器37。

首先，該等閉關元件31及32被打開。因此，一預定電壓VDD被預充至該等電容元件33及34中。然後該等開關元件31及32被關閉。因此，包含該光電電流A及該熱電電流A的該感測器電流A流經該感光器20a，而包含該光電電流D及該熱電電流D的該感測器電流D流經該感光器20d。其結果係該電容元件33之該電位被降低。同時，該電容元件34之該電位亦被降低，因為該熱電電流B流經該感光器20b及該熱電電流C流經該感光器20c。此後，該等開關元件35及36被打開以將用於該等電容元件33及34的該等電位值輸入至該差分放大器37以獲得該等分別的電容元件33及34之該兩個值之間的該差異。該熱電電流B及該熱電電流C以這種方式從該感測器電流A及該感測器電流D中抵消。因此，可達成對與該外側光照度成比例之該等光電電流A及D的更精確測定。其結果係該外側光照度之該測定可被達成，同時該熱電電流的影響可被減小。

該光偵測器電路之輸出用一放大器放大，所產生的信號用一A/D轉換器電路轉換成一數位信號。然後如此轉換之該信號被用於調整該背光之照度。

各個顯示於圖5中的該等感光器係藉由分割各個顯示於圖2中的該等感光器20a、20b、20c、20d而獲得。當感光器之數量增加，總共四個感光器可作為一組而被增加，在該等四個感光器中兩個係測定該外側光照度的未遮蔽感光器，另外兩個係遮蔽感光器。當感光器之數量真地被增加，該等未遮蔽感光器及該等遮蔽感光器被放置在該橫向及該縱向中交替。因此，該等行或列之間之該等元件特性中的該等差異所引起的影響可被減少，同時由不均勻溫度分佈所引起的熱電電流中之該差異的影響亦可被減少。當感光器之數量被增加時，較佳地係測定該外側光照度的未遮蔽感光器61及遮蔽感光器62以一種棋盤格局放置，如圖6所示。

根據此實施例，在該等圖式中到目前為止所描述的測定該外側光照度的該等未遮蔽感光器20a、20d以及該等遮蔽感光器20b、20c在該橫向及縱向中交替放置。因此，即使當該等熱電電流因為該等元件之間之特性中的變化及該等元件之間之該熱分佈中的差異而彼此不同，該等感測器電流可被校正，使得一可靠測定該外側光照度的光偵測器電路可被提供。

1．．．顯示裝置

11．．．顯示區域

12．．．包圍區域

20．．．光偵測器

20a．．．感光器

20b．．．感光器

20c．．．感光器

20d．．．感光器

21．．．陰極電極

22．．．陽極電極

23．．．閘極電極

24．．．陰極電極

25．．．閘極電極

26．．．遮光層

27．．．多晶半導體層

28．．．多晶半導體層

31．．．開關元件

32．．．開關元件

33．．．電容元件

34．．．電容元件

35．．．開關元件

36．．．開關元件

37．．．差分放大器

61．．．感光器

62．．．感光器

圖1為一平面圖，其顯示一具有根據本發明之一實施例之一光偵測器電路的顯示裝置之配置。

圖2為一平面圖，其顯示該實施例之該光偵測器電路所具有的感光器之放置方式。

圖3為一概要圖，其顯示沿圖2中之該直線A-A所得之該部分中的配置。在圖3中一基板、一下塗層及一絕緣層被省略，只顯示一金屬層及一半導體層。

圖4為一電路圖，其顯示該光偵測器電路之該電路配置。

圖5為一平面圖，其顯示該實施例之另一個光偵測器電路所具有之感光器的放置方式。

圖6為一平面圖，其顯示又另一個光偵測器電路所具有之感光器的放置方式。

20a．．．感光器

20b．．．感光器

20c．．．感光器

20d．．．感光器

21．．．陰極電極

22．．．陽極電極

23．．．閘極電極

24．．．陰極電極

25．．．閘極電極

26．．．遮光層

27．．．多晶半導體層

Claims (2)

1. 一種光偵測器電路，其包括：彼此並聯的一個第一感光器及一個第二感光器，該等感光器經配置以接收該外側光；彼此並聯的一個第三感光器及一個第四感光器，該等感光器具有各自的光遮罩，該等光遮罩經配置以阻擋該外側光；及一經配置以獲取該等第一及第二感光器之輸出之總和及該等第三及第四感光器之輸出之總和之間之差異的差分電路，其中該第三感光器在橫向中與該第一感光器並排放置，該第四感光器在縱向中與該第一感光器並排放置，該第二感光器在該縱向中與該第三感光器並排放置，同時，在該橫向中與該第四感光器並排放置。
2. 如請求項1之光偵測器電路，其中該等第一及第二感光器以及該等第三及第四感光器在該縱向及該橫向中交替放置以形成一棋盤式格局。