TWI729742B - 顯示裝置 - Google Patents

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TWI729742B TW109109652A TW109109652A TWI729742B TW I729742 B TWI729742 B TW I729742B TW 109109652 A TW109109652 A TW 109109652A TW 109109652 A TW109109652 A TW 109109652A TW I729742 B TWI729742 B TW I729742B
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鄭翔及
林雅婷
郭世斌
賴一丞
王友志
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Abstract

本揭示內容關於一種顯示裝置,包含背光電路、處理電路及時脈產生電路。背光電路用以根據控制訊號被驅動。處理電路電性連接於背光電路,且用以產生電壓訊號及控制訊號。時脈產生電路電性連接於該處理電路,以接收電壓訊號。時脈產生電路用以根據電壓訊號及環境光傳送時脈訊號至處理電路。處理電路用以根據時脈訊號中的時脈頻率調整控制訊號。

Description

顯示裝置
本揭示內容關於一種顯示裝置,特別是能透過背光電路調整顯示面板之亮度的裝置。
時下各類的行動電子裝置上常裝設有光源感測器,用以偵測行動電子裝置周遭的環境光源。行動電子裝置能根據環境光源的亮度大小,執行對應的動作或者調整顯示參數。光源感測器的裝設位置或製程都會影響到行動電子裝置上其他元件(如:顯示螢幕)的配置,因此成為業者在設計產品上的一大課題。
本揭示內容關於一種顯示裝置,包含背光電路、處理電路及時脈產生電路。背光電路用以根據控制訊號被驅動。處理電路電性連接於背光電路,且用以產生電壓訊號及控制訊號。時脈產生電路電性連接於處理電路,以接收電壓訊號。時脈產生電路用以根據電壓訊號及環境光,傳送時脈訊號至處理電路。處理電路用以根據時脈訊號中的時脈頻率調整控制訊號。
本揭示內容係利用光相依性的時脈產生電路作為光源感測器,使處理電路能根據時脈頻率的變化判斷出環境光的強弱改變。
以下將以圖式揭露本發明之複數個實施方式,為明確說明起見,許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而,應瞭解到,這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說,在本發明部分實施方式中,這些實務上的細節是非必要的。此外,為簡化圖式起見,一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。
於本文中,當一元件被稱為「連接」或「耦接」時,可指「電性連接」或「電性耦接」。「連接」或「耦接」亦可用以表示二或多個元件間相互搭配操作或互動。此外,雖然本文中使用「第一」、「第二」、…等用語描述不同元件,該用語僅是用以區別以相同技術用語描述的元件或操作。除非上下文清楚指明,否則該用語並非特別指稱或暗示次序或順位,亦非用以限定本發明。
本揭示內容關於一種顯示裝置,請參閱第1及2圖,係本揭示內容之部份實施例所揭示的顯示裝置100示意圖。顯示裝置100包含背光電路110、處理電路120、時脈產生電路130及顯示面板P。在部份實施例中,顯示面板P及時脈產生電路130設於顯示裝置100的同一側面。背光電路110及處理電路120則設於顯示裝置100的內部。
背光電路110之位置對應於顯示面板P的畫素電路(圖中未示),包含複數個發光元件(如:發光二極體)。 背光電路110用以接收處理電路120發送的控制訊號Sb,並根據控制訊號Sb被驅動,以朝畫素電路的方向投射光線。
處理電路120電性連接於背光電路110、顯示面板P及時脈產生電路,且用以產生電壓訊號Vc及控制訊號Sb。處理電路120用以執行各種運算,在部份實施例中,處理電路120可以被實施為微控制單元(microcontroller)、微處理器(microprocessor)、數位訊號處理器(digital signal processor)、特殊應用積體電路(application specific integrated circuit,ASIC)或邏輯電路。
時脈產生電路130用以接收電壓訊號Vc,並根據電壓訊號Vc及環境光L的大小輸出時脈訊號CLK1。在本實施例中,時脈產生電路130包含具有光相依性的電子元件,使得時脈產生電路130的電氣特性會隨著環境光L的強弱而改變,且時脈訊號CLK1中的時脈頻率將對應於環境光L的強弱。意即,時脈產生電路130係作為顯示裝置100上「光源感測器」之一部分。
前述「環境光」係指顯示裝置100周遭的環境亮度,例如:當顯示裝置100處於戶外白天的環境中,環境光L的強度較高。相對地,若顯示裝置100處於夜間且無照明的環境,則環境光L的強度較弱。
時脈產生電路130用以傳送時脈訊號CLK1至處理電路120。時脈訊號CLK1中的時脈頻率係反應環境光 L的大小,因此處理電路120能根據時脈訊號CLK1中的時脈頻率,調整該控制訊號Sb。例如:當時脈頻率提昇時,代表環境光L較強。此時,處理電路120可提昇控制訊號Sb的電壓強度,以提高背光電路110的亮度。
請參閱第1圖所示,時脈產生電路130係裝設於顯示裝置100上鄰近於顯示面板P的位置。時脈產生電路130中具有光相依性的電子元件露出於顯示裝置100的表面,以能偵測環境光L的大小。本揭示內容係利用「時脈」來偵測「環境光」,使時脈產生電路130作為數位的光源感測器。由於時脈產生電路130的體積較小,故能配置於顯示面板P旁邊,而不至於壓縮到顯示面板P的面積。
此外,在一種實施例中,時脈產生電路130可於顯示面板P的製程中製作。時脈產生電路130能形成於顯示面板P中的薄膜電晶體(TFT)的製程基板上,以作為顯示裝置上的一種薄膜電晶體感光電路(光源感測器)。意即,將時脈產生電路130作為光源感測器的作法並不會影響到顯示裝置100的製作效率與成本。
在部份實施例中,薄膜電晶體(TFT)的製程基板係由電晶體非晶矽(a-Si)、低溫多晶矽(Low Temperature Poly-silicon,LTPS)或氧化銦鎵鋅(Indium-Gallium-Zinc-Oxide)等技術製成,以具有光的相依性。在其他實施例中,顯示面板P的製程可參考美國第US7682883號專利,但本揭示內容並不以此為限。
如前所述,時脈產生電路130具有光相依性,在環境光L變化時,時脈產生電路130的電氣特性亦相應改變。電氣特性可為電子元件的阻抗或電晶體開關的臨界電壓值。在部份實施例中,時脈產生電路130包含至少一個電晶體開關,且電晶體開關的臨界電壓根據環境光L而改變。處理電路120係提供固定強度的電壓訊號Vc至時脈產生電路,在環境光L沒有變化的情況下,時脈產生電路13輸出的時脈訊號CLK的時脈頻率將維持固定。因此,一旦時脈訊號CLK的時脈頻率改變,處理電路120即可據以判斷出環境光L發生了變化。舉例而言,當一個電晶體開關的臨界電壓(threshold voltage)根據環境光L的變化而降低時,時脈產生電路130產生的時脈訊號CLK1中的時脈頻率將升高。
請參閱第3圖所示,為本揭示內容之部份實施例的時脈產生電路130示意圖。在部份實施例中,時脈產生電路130可包含壓控振盪器131(voltage-controlled oscillator,VCO)。處理電路120傳輸給時脈產生電路130的電壓訊號Vc為電源電壓,壓控振盪器131可根據電源電壓,改變輸出的時脈訊號CLK的時脈頻率。時脈產生電路130之壓控振盪器131包含複數個反相器I1~In及複數個開關元件T1~Tn,該些反相器I1~In係相互串接,該些開關元件T1~Tn則電性連接於該些反相器I1~In的複數個控制端。
如第3圖所示之電路,壓控振盪器131可為環形振盪器。該些反相器I1~In的負供電端透過開關元件T1~Tn連接至接地端。在部份實施例中,開關元件T1~Tn可包含電晶體開關(如:薄膜電晶體),且反相器I1~In亦包含多個電晶體開關。電晶體開關可為N型TFT或P型TFT。根據第3圖所示之電路,時脈產生電路130的頻率與時間能以下列特性公式表示:
Figure 02_image001
前述特性公式中, t PHL之定義為時脈產生電路130控制時脈訊號CLK1由高電位變為低電位的延遲時間,意即,時脈產生電路130決定將以時脈訊號CLK1由高電位轉變為低電位時的反應延遲時間。t PLH之定義則為時脈產生電路130控制時脈訊號CLK1由低電變為高電位的延遲時間,意即,時脈產生電路130決定將以時脈訊號CLK1由低電位轉變為高電位的反應延遲時間。F為時脈訊號CLK1的頻率。V Tn、V Tp則為N型TFT及P型TFT的臨界電壓(在本實施例中,反相器包含N型TFT或P型TFT)。由前述特性公式可知,當N型TFT及P型TFT的臨界電壓隨著環境光的光照變強而降低時,t PHL及t PLH將會降低,而時脈頻率F則會提昇。
此外,在本實施例中,時脈產生電路130之壓控振盪器131內包含除頻器132。除頻器132用以降低壓控振盪器131對時脈訊號CLK1的取樣數,以減少處理電路120負擔。除頻器132將處理後的時脈訊號CLK1傳送給處理電路120。
請參閱第2圖所示,在部份實施例中,處理電路120包含時間數位轉換器121(Time-to-Digital Converter,TDC)、補償電路122(sensor compensator)、驅動電路123、參考時脈電路(reference clock circuit)124、位移電路125、126(level shifter circuit)及輔助邏輯電路127。時間數位轉換器121透過驅動電路123產生控制訊號Sb,且透過補償電路122及參考時脈電路124產生電壓訊號Vc。
位移電路125用以將電壓訊號Vc的電壓準位調整至與時脈產生電路130內的操作電壓一致。位移電路126則用以將時脈訊號CLK1的電壓準位調整至與處理電路120內的操作電壓一致,並透過輔助邏輯電路127,將處理後的時脈訊號CLK1傳回時間數位轉換器121。
在部份實施例中,補償電路122內還儲存有校正資料122a。校正資料122a包含頻率設定值,例如:電壓訊號Vc中的脈衝強度為5V時,時脈產生電路130產生的預期頻率(即,頻率設定值)應為3MHz。處理電路120用以根據校正資料122a對時脈產生電路130進行校正,避免時脈產生電路130因為內部電晶體開關的「片間差」而產生誤差。
如第4圖所示,由於時脈產生電路130內電晶體開關的特性可能不同,因此時脈產生電路130接收時電壓訊號Vc後,產生的時脈訊號CLK的時脈頻率會因為電晶體開關之間的片間差(即,每批次生產出的電晶體間的結構差異)而有誤差。舉例而言:當電壓訊號Vc為5V時,時脈產生電路130產生的預期頻率(即,頻率設定值)應為3MHz。在顯示裝置100未接受環境光照射的情況下,處理電路120提供「5V」之電壓訊號Vc至時脈產生電路130。接著,處理電路120接收時脈產生電路130回傳的時脈訊號CLK1,並判斷時脈訊號CLK1的時脈頻率是否與頻率設定值一致?若時脈訊號CLK1中的時脈頻率並未對應於頻率設定值(如第4圖所示,頻率F1為2.8MHz,與頻率設定值的3MHz不同),代表時脈產生電路130應進行校正。此時,處理電路120將調整電壓訊號Vc(如:提昇至5.2V),使時脈訊號CLK1中的時脈頻率對應於頻率設定值(如第4圖所示,調整後之頻率F2為3MHz)。處理電路120會紀錄調整後的電壓訊號Vc,並將調整後的電壓訊號Vc「5.2V」設定為新的電壓訊號Vc。
請參閱第5A及5B圖所示,其中第5A圖為本揭示內容之其他實施例的時脈產生電路示意圖。在該實施例中,時脈產生電路230包含相互串聯的多個反相器I1a~Ina、全數位多相時脈電路231(all-digital multiphase clock generator)、輔助邏輯電路232及時間數位轉換器233Time-to-Digital Converter,TDC),用以形成壓控環狀振盪器。
如5B圖所示,反相器I1a~Ina用以形成數位延遲線(Delay line)。時脈產生電路230用以接收輸入時脈訊號CLKa、CLKb,並輸出時脈訊號CLK1。在環境光L發生變化的情況下,時脈訊號CLKa、CLKb之間會具有不同的延遲時間Ta、Tb(如:環境光L較強時的延遲時間為Ta、環境光L較弱時的延遲時間為Tb)。
在其他部份實施例中,時脈產生電路330可為其他類型之壓控振盪器。請參閱第6A圖所示,係本揭示內容之其他實施例的時脈產生電路330示意圖。時脈產生電路330包含交叉耦合對電路,其包含多個電阻R1、R2、多個電容C1、C2及兩個相對應的電晶體開關Tx、Ty。在該實施例中,電晶體開關Tx係外露於顯示裝置100,以感應環境光。意即,電晶體開關Tx的臨界電壓根據環境光而改變、電晶體開關Ty位於顯示裝置100內部,其臨界電壓維持固定。據此,時脈產生電路330輸出的時脈訊號CLK1的時脈頻率亦將隨著環境光而變化。時脈產生電路330的阻抗及輸出之時脈頻率的特性公式如下,其中Req為時脈產生電路330的輸出等效阻抗值、CL則為時脈產生電路330的輸出負載電容:
Figure 02_image003
請參閱第6B圖所示,為時脈產生電路330輸出的時脈訊號CLK1的變化示意圖。在顯示裝置100位於漆黑環境中(即,未受到光照時),時脈訊號CLKX的時間週期為Tc。而在顯示裝置被環境光照射時,電晶體開關Tx的臨界電壓變低,此時為時脈產生電路330輸出的時脈訊號CLKy的時間週期Td將變短。意即,時脈訊號CLKy的頻率變高。
前述各實施例中的各項元件、方法步驟或技術特徵,係可相互結合,而不以本揭示內容中的文字描述順序或圖式呈現順序為限。
雖然本發明內容已以實施方式揭露如上,然其並非用以限定本發明內容,任何熟習此技藝者,在不脫離本發明內容之精神和範圍內,當可作各種更動與潤飾,因此本發明內容之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100:顯示裝置 110:背光電路 120:處理電路 121:時間數位轉換器 122:補償電路 122a:校正資料 123:驅動電路 124:參考時脈電路 125:位移電路 126:位移電路 127:輔助邏輯電路 130:時脈產生電路 131:壓控振盪器 132:除頻器 230:時脈產生電路 231:全數位多相時脈電路 232:輔助邏輯電路 233:時間數位轉換器 330:時脈產生電路 P:顯示面板 Tx:電晶體開關 Ty:電晶體開關 F1:頻率 F2:頻率 I1-In:反相器 T1-Tn:開關元件 T1a-Tna:開關元件 Ta:延遲時間 Tb:延遲時間 Tc:時間週期 Td:時間週期 Vc:電壓訊號 Sb:控制訊號 CLK1:時脈訊號 CLKa:時脈訊號 CLKb:時脈訊號 CLKx:時脈訊號 CLKy:時脈訊號 L:環境光
第1圖係根據本揭示內容之部份實施例的顯示裝置之示意圖。 第2圖係根據本揭示內容之部份實施例的顯示裝置之示意圖。 第3圖係根據本揭示內容之部份實施例的時脈產生電路之示意圖。 第4圖係根據本揭示內容之部份實施例的時脈訊號之校正方式示意圖。 第5A圖係根據本揭示內容之部份實施例的時脈產生電路之示意圖。 第5B圖係根據本揭示內容之部份實施例的時脈產生電路之時脈訊號波形圖。 第6A圖係根據本揭示內容之部份實施例的時脈產生電路之示意圖。 第6B圖係根據本揭示內容之部份實施例的時脈產生電路之時脈訊號波形圖。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
100:顯示裝置
110:背光電路
120:處理電路
121:時間數位轉換器
122:補償電路
122a:校正資料
123:驅動電路
124:參考時脈電路
125:位移電路
126:位移電路
127:輔助邏輯電路
130:時脈產生電路
131:壓控振盪器
132:除頻器
Vc:電壓訊號
Sb:控制訊號
CLK1:時脈訊號
L:環境光

Claims (9)

  1. 一種顯示裝置,包括:一背光電路,用以根據一控制訊號被驅動;一處理電路,電性連接於該背光電路,且用以產生一電壓訊號及該控制訊號;以及一時脈產生電路,電性連接於該處理電路,以接收該電壓訊號,其中該時脈產生電路用以根據該電壓訊號及一環境光傳送一時脈訊號至該處理電路,該處理電路用以根據該時脈訊號中的一時脈頻率調整該控制訊號;其中該時脈產生電路包含至少一個電晶體開關,該至少一個電晶體開關的一臨界電壓根據該環境光而改變。
  2. 如請求項1所述之顯示裝置,其中該至少一個電晶體開關的該臨界電壓根據該環境光的變化而降低時,該時脈產生電路產生的該時脈訊號中的該時脈頻率將升高。
  3. 如請求項1所述之顯示裝置,其中該時脈產生電路包含複數個相互串接的反相器。
  4. 如請求項1所述之顯示裝置,其中該時脈產生電路包含一壓控振盪器。
  5. 如請求項4所述之顯示裝置,其中該壓控振 盪器為一環型震盪器。
  6. 如請求項4所述之顯示裝置,其中該時脈產生電路還包含一除頻器,用以降低該壓控振盪器對該時脈訊號的取樣數。
  7. 如請求項4所述之顯示裝置,其中該壓控振盪器包含一交叉耦合對電路,該交叉耦合對電路包含兩個相對應的電晶體開關,該些電晶體開關中的一個電晶體開關的一臨界電壓根據該環境光而改變。
  8. 如請求項1所述之顯示裝置,其中該處理電路儲存有一校正資料,該校正資料包含一頻率設定值,該處理電路用以根據該頻率設定值,對該時脈產生電路進行校正。
  9. 如請求項8所述之顯示裝置,其中在該顯示裝置未接受該環境光的照射,且該處理電路判斷該時脈訊號中的該時脈頻率並未對應於該頻率設定值時,該處理電路調整該電壓訊號,使該時脈訊號中的該時脈頻率對應於該頻率設定值。
TW109109652A 2020-03-23 2020-03-23 顯示裝置 TWI729742B (zh)

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