專利名稱：光感測裝置、顯示裝置及具有該顯示裝置的電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光感測裝置，特別是關(guān)于一種具有該光感測裝置來感測周邊光線 的一種顯示裝置以及具有該顯示裝置的一種電子設(shè)備。
背景技術(shù)：
一般應(yīng)用于車輛導(dǎo)航裝置及移動電話等移動電子設(shè)備的顯示裝置，已具有根據(jù)周 邊光線的亮度來對應(yīng)調(diào)整顯示輝度的亮度調(diào)整功能。例如日本專利2001-522058號公開了 一種設(shè)有亮度控制器的顯示系統(tǒng)，可根據(jù)周邊光感測器所感測出的周邊光線來改變顯示器 的亮度。通過這種功能，在白天或野外等明亮的場所，可增加顯示器的亮度；在夜間或屋內(nèi) 等昏暗的場所，則可減少顯示器的亮度。一般來說，為了感測周邊光線，顯示裝置都設(shè)有光感測器，用來感測光線并根據(jù) 其所接收的受光量來輸出光電流(Photocurrent)。光電流可通過電流-電壓轉(zhuǎn)換器或類 比-數(shù)位轉(zhuǎn)換器等信號轉(zhuǎn)換器，來轉(zhuǎn)換成電壓或數(shù)位脈沖信號，并輸入用于控制背光光源 的控制器。該控制器可根據(jù)所輸入的信號來調(diào)整背光光源的亮度。這種用于光感測的電路 例如揭示于日本專利2008-522159號中。然而，設(shè)置于顯示裝置上的傳統(tǒng)光感測機構(gòu)會受到顯示面板驅(qū)動的電性/電磁性 的雜訊和電源線的漣波雜訊(Ripplenoise)等因素的影響，因而具有檢測精確度不佳的問題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種光感測裝置、具有該光感測裝置的一種顯示裝 置以及具有該顯示裝置的一種電子設(shè)備，以消除或減少雜訊對于顯示裝置的周邊光檢測結(jié) 果的影響。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種顯示裝置，其設(shè)有光感測裝置，用于檢測周邊光 線。光感測裝置包括光感測部、參考電壓產(chǎn)生部及比較部。光感測部用于產(chǎn)生光感測電壓， 用來表示周邊光線的強度。參考電壓產(chǎn)生部用于產(chǎn)生預(yù)設(shè)參考電壓。比較部設(shè)有第一輸入 端和第二輸入端，用于比較光感測電壓和預(yù)設(shè)參考電壓，其中第一輸入端用于輸入光感測 電壓，第二輸入端具有與第一輸入端相反的極性，用于輸入預(yù)設(shè)參考電壓。通過差動輸入結(jié)構(gòu)，雜訊可相互抵消，因而可消除或減少雜訊對于顯示裝置的周 邊光檢測結(jié)果的影響。在本發(fā)明的一實施例中，該參考電壓產(chǎn)生部與連接于比較部的第一輸入端的電路 具有相同的結(jié)構(gòu)。這樣，重疊于參考電壓Vref的雜訊成份相同于重疊于光感測電壓Vp的雜訊成份， 因而可消除共模雜訊(Common-Mode Noise)。較佳地，光感測部包括第一光電二極體，被周邊光線所激發(fā)的光電流由光電二極 體流出，以產(chǎn)生光感測電壓。參考電壓產(chǎn)生部包括第二光電二極體，其實質(zhì)相同于第一光電二極體的特性和構(gòu)造。第二光電二極體設(shè)置于周邊光線無法照射到的位置，前述預(yù)設(shè)參考 電壓為第二光電二極體的兩端電壓。更佳地，光感測裝置進一步包括補償單元，用于補償光感測部由于周邊光線以外 的因素所輸出的電流。補償單元包括第三光電二極體，其實質(zhì)相同于第一光電二極體的特 性和構(gòu)造。第三光電二極體設(shè)置于周邊光線無法照射到的位置，并同向地串聯(lián)于第一光電 二極體的陰極。當(dāng)設(shè)有該補償單元時，參考電壓產(chǎn)生部進一步包括第四光電二極體，其實質(zhì) 相同于第三光電二極體的特性和構(gòu)造。第四光電二極體設(shè)置于周邊光線無法照射到的位 置，并同向地串聯(lián)于第二光電二極體的陰極。在一實施例中，該光感測裝置進一步包括邏輯電路，其根據(jù)比較部對光感測電壓 與預(yù)設(shè)參考電壓所進行比較的結(jié)果來輸出脈沖信號，該脈沖信號的存在持續(xù)期間對應(yīng)于周 邊光線的強度。較佳地，該比較部包括差動輸入比較器、第一開關(guān)及第二開關(guān)。差動輸入比較器具 有第一輸入端和第二輸入端。第一開關(guān)在一重置期間中連接差動輸入比較器的第一輸入端 至預(yù)設(shè)重置電壓。第二開關(guān)在重置期間中連接差動輸入比較器的第二輸入端至預(yù)設(shè)重置電 壓。在一實施例中，該顯示裝置設(shè)有影像顯示面板，其包括在玻璃基板上排列成矩陣 狀的如干個像素。光感測裝置設(shè)置于影像顯示面板的玻璃基板上。通過組合上述的光感測裝置于顯示面板中，可減少設(shè)置光感測裝置的制造流程負(fù) 擔(dān)，并避免費用的增加。根據(jù)本發(fā)明一實施例的顯示裝置為液晶顯示裝置或有機發(fā)光二極體(Organic Light Emission Diode，OLED)顯不裝置。根據(jù)本發(fā)明一實施例的顯示裝置組裝使用于例如移動電話、手表、個人數(shù)位助理 (PDA)、筆記型個人電腦(PC)、車輛導(dǎo)航系統(tǒng)裝置、移動游戲機、或設(shè)置于戶外的大型顯示屏 等其他的電子設(shè)備中。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明另提供一種光感測裝置。該光感測裝置包括光感測部、參 考電壓產(chǎn)生部及比較部。光感測部用于產(chǎn)生光感測電壓，來表示周邊光線的強度。參考電 壓產(chǎn)生部用于產(chǎn)生預(yù)設(shè)參考電壓。比較部設(shè)有第一輸入端和第二輸入端，用于比較光感測 電壓和預(yù)設(shè)參考電壓，其中第一輸入端用于供光感測電壓輸入，第二輸入端具有與第一輸 入端相反的極性，用于供預(yù)設(shè)參考電壓輸入。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明可消除或減少雜訊對于周邊光檢測結(jié)果的影響。以下結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進一步的說明。


圖1顯示依據(jù)本發(fā)明一實施例的具有顯示裝置的電子設(shè)備的示意圖。圖2顯示依據(jù)本發(fā)明第一實施例的顯示裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3顯示依據(jù)本發(fā)明第一實施例的光感測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4顯示依據(jù)本發(fā)明第一實施例的顯示面板的剖面示意圖。圖5顯示依據(jù)本發(fā)明第一實施例的光感測裝置的各元件的電壓及信號的時序圖。圖6顯示依據(jù)本發(fā)明第一實施例的外部雜訊對于光感測裝置的影響的說明示意圖。意圖。
圖7顯示依據(jù)本發(fā)明第二實施例的顯示裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖8顯示依據(jù)本發(fā)明第二實施例的光感測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖9顯示依據(jù)本發(fā)明第二實施例的光感測裝置的差動輸入比較器的電路結(jié)構(gòu)示
圖10顯示依據(jù)本發(fā)明第二實施例的光感測裝置的各元件的電壓及信號的時序
圖11顯示依據(jù)本發(fā)明第二實施例的外部雜訊對于光感測裝置的影響的說明示意
具體實施例方式有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì)說明及技術(shù)內(nèi)容，現(xiàn)就結(jié)合

如下為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征、優(yōu)點與實施例能更淺顯易懂，本說明書將特 舉出一些實施例來加以說明。但值得注意的是，這些實施例只用于說明本發(fā)明的實施方式， 而并不是用于限定本發(fā)明。請參考圖1，其顯示依據(jù)本發(fā)明一實施例的具有顯示裝置的電子設(shè)備。圖1的電 子設(shè)備100用于表示一筆記型個人電腦(PC)，也可以是例如移動電話、手表、個人數(shù)位助理 (PDA)、車輛導(dǎo)航系統(tǒng)裝置、移動游戲機或設(shè)置于戶外的大型顯示屏幕等其他的電子設(shè)備。電子設(shè)備100設(shè)有顯示裝置10。該顯示裝置10可包括顯示面板，以顯示影像。顯 示裝置10具有感測周邊光線的功能，例如可根據(jù)所感測的光線強度來改變顯示亮度。請參考圖2，其顯示依據(jù)本發(fā)明第一實施例的顯示裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2的顯示 裝置IOa例如是穿透式或半穿透式的液晶顯示裝置，并包括控制部110、光感測裝置120、背 光光源130及液晶顯示(IXD)面板140?？刂撇?10可控制顯示裝置10的各元件，例如，根據(jù)光感測裝置120所得到的感 測周邊光線的感測結(jié)果來控制背光光源130，以調(diào)整顯示亮度。光感測裝置120包括光感測部20、電流補償部22及信號轉(zhuǎn)換部24。當(dāng)光感測部 20受到光線的照射時，將輸出光電流，其大小依據(jù)該光線的強度。電流補償部22用于補償 光感測部20由于周邊光線以外的因素所輸出的電流，該電流例如是暗電流或由背光光源 130所照射的背光所激發(fā)的光電流，其中，暗電流由溫度等環(huán)境因素所引起，而與受光與否 無關(guān)。信號轉(zhuǎn)換部24將光感測部20所輸出的光電流轉(zhuǎn)換成數(shù)位信號或脈沖信號等控制部 110可處理的信號形式。背光光源130設(shè)置于顯示面板140的背面，以照射光線至顯示面板140的各像素。 顯示面板140的液晶像素排列成矩陣狀。由背光光源130所照射的光線被控制部110所控 制，其根據(jù)光感測裝置120的信號轉(zhuǎn)換部24所輸出的數(shù)位信號或脈沖信號來進行控制。液晶分子通過電壓來改變其配向。顯示面板140可利用液晶分子的配向改變來使 得背光光源130的光線偏極化，以顯示影像?？纱娴氖牵擄@示裝置10也可以是包括有 機發(fā)光二極體(Organic Light Emission Diode, OLED)顯示面板的顯示裝置。該OLED顯 示面板配置有矩陣狀的OLED像素，以取代液晶顯示面板140。此時，由于OLED為自發(fā)光元 件，因而不需背光光源130。此外，控制部110可改變OLED的驅(qū)動電流，以調(diào)整顯示輝度。
光感測裝置120在制造IXD面板或OLED面板時，可使用例如薄膜電晶體(TFT)等 技術(shù)來形成在玻璃基板上的區(qū)域上并且是在顯示面板的影像非顯示區(qū)域上。因此，通過組 合上述光感測裝置120于顯示面板中，可減少設(shè)置光感測裝置120的制造流程負(fù)擔(dān)，并避免 費用的增加。請參考圖3，其顯示依據(jù)本發(fā)明第一實施例的光感測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。也如圖2 所示，該光感測裝置120包括光感測部20、電流補償部22及信號轉(zhuǎn)換部24。在本實施例中，光感測部20包括光電二極體(Ph0t0di0de)311。光電二極體311 具有陰極和陽極，陰極連接于信號轉(zhuǎn)換部24的輸入端，陽極連接于第一預(yù)設(shè)電位Vl (例如 接地電位GND)。在本實施例中，電流補償部22包括光電二極體312。光電二極體312具有實質(zhì)相 同于光檢測用的光電二極體311的特性和構(gòu)造。光電二極體312具有陰極和陽極，其陰極 連接于高于第一預(yù)設(shè)電位的第二預(yù)設(shè)電位V2(例如電源電壓VDD = 5V)，其陽極連接于光電 二極體311的陰極。這樣，補償用的光電二極體312同向地串聯(lián)于光檢測用的光電二極體 311。光電二極體311與光電二極體312的串聯(lián)配置于第一預(yù)設(shè)電位Vl與第二預(yù)設(shè)電位V2 之間。如圖4所示，光電二極體311與光電二極體312配置于顯示裝置的顯示面板的玻
璃基板上。請參考圖4，其顯示依據(jù)本發(fā)明第一實施例的顯示面板的剖面示意圖。圖4的顯示 面板140包括由上而下依序堆疊設(shè)置的第一偏光板Li、第一玻璃基板L2、液晶層L3、第二玻 璃基板L4及第二偏光板L5。顯示面板140可以是穿透式或半穿透式的IXD面板，其背面 (也即最下層)設(shè)有背光光源130。顯示面板140進一步包括黑色矩陣層(Black Matrix) BM，其配置于第一玻璃基板L2與液晶層L3的接觸面上。黑色矩陣層BM具有遮斷光線的性 質(zhì)，并且大多以金屬制成。黑色矩陣層BM在顯示面板140實際顯示影像的主動(active) 區(qū)域中形成格狀，具有預(yù)設(shè)顏色(例如R(紅)、G(綠)及B(藍(lán)))的彩色濾光片CF1、CF2 及CF3形成于黑色矩陣層BM的格狀之間。液晶層L3具有液晶顯示元件(未圖示)的矩陣 配置，液晶顯示元件依據(jù)施加的電壓來將由背光光源130所發(fā)出的背光光線42偏極化。矩 陣狀配置的液晶顯示元件分別對應(yīng)于形成在黑色矩陣層BM的格狀之間的彩色濾光片CF1、 CF2及CF3。如施加電壓于特定的液晶顯示元件，則該特定液晶顯示元件所對應(yīng)的彩色濾光 片的顏色(也即R、G或B的其中任一色)可顯示于顯示面板140。在其他實施例中，也可 使用具有白色OLED的矩陣配置的OLED層來代替液晶層L3，該白色OLED為通過施加預(yù)設(shè)電 壓來發(fā)光的自發(fā)光型OLED。此時，可無需設(shè)置背光光源130。此外，如使用具有RGB的各種 顏色的LED時，也可無需設(shè)置彩色濾光片CF1、CF2及CF3。在上述的顯示面板140中，光電二極體311與光電二極體312配置于第二玻璃基 板L4與液晶層L3的接觸面上。光檢測用的光電二極體311受到通過第一偏光板Ll及第 一玻璃基板L2入射的外界光線40的照射。光檢測用的光電二極體311被外界光線40所 激發(fā)而輸出光電流。補償用的光電二極體312配置于第二玻璃基板L4上并且是在利用黑 色矩陣層BM來遮斷外界光線40的區(qū)域上，因而不會被外界光線40所照射。由于補償用的 光電二極體312具有實質(zhì)相同于光檢測用的光電二極體311的特性和構(gòu)造，因而可感測到 光檢測用光電二極體311由于外界光線40以外的因素所輸出的電流，該電流例如是由溫度等環(huán)境因素所引起而與受光與否無關(guān)的暗電流，或者是由背光光源130所照射的背光光線 42所激發(fā)的光電流。由于補償用的光電二極體312具有實質(zhì)相同于光檢測用的光電二極體311的特性 和構(gòu)造，因而在某些環(huán)境下兩者所輸出的暗電流的大小視為相同。例如，為了便于說明，在 考慮到未設(shè)有背光光源130或背光光源130關(guān)閉的情形時，由于補償用的光電二極體312 被黑色矩陣層BM遮斷外界光線40，因而不會產(chǎn)生由光線照射所激發(fā)的光電流。因此，在這 種情形下，補償用光電二極體312所產(chǎn)生的電流可視為光檢測用光電二極體311所產(chǎn)生的 暗電流。此外，如可無視于溫度等環(huán)境因素所造成的影響時，當(dāng)設(shè)置于顯示面板140上的 背光光源130為開啟狀態(tài)時，由于補償用的光電二極體312具有實質(zhì)相同于光檢測用的光 電二極體311的特性和構(gòu)造，光電二極體311及312分別因背光光源130的背光光線42的 照射而激發(fā)的光電流可視為相同。因此，在這種情形下，補償用光電二極體312所產(chǎn)生的電 流可視為光電二極體311因背光光源130的背光光線42的照射而激發(fā)的光電流。請再參考圖3，補償用光電二極體312同向地串聯(lián)于光檢測用的光電二極體311的 陰極側(cè)。例如，當(dāng)光檢測用光電二極體311中流通有因外界光線40的照射而激發(fā)的光電流 Ip以及因溫度等環(huán)境因素所引起的暗電流Id時，補償用光電二極體312流通有相同于該暗 電流Id的電流。因此，由信號轉(zhuǎn)換部24的輸入端流至光電二極體311及312之間的節(jié)點 的電流為(Ip+Id)-Id = Ip，其相同于光檢測用光電二極體311因外界光線40的照射而激 發(fā)的光電流Ip。信號轉(zhuǎn)換部24包括比較部30、邏輯電路32、容量Cfs的電容34及容量Cfm的電 容36。比較部30將光感測電壓Vp與預(yù)設(shè)的參考電壓Vref進行比較，光感測電壓Vp通過 光電二極體311的電流流通而產(chǎn)生于光電二極體311的陰極端。邏輯電路32根據(jù)比較部 30對光感測電壓Vp與預(yù)設(shè)的參考電壓Vref所進行比較的結(jié)果來輸出脈沖信號Vout，該脈 沖信號Vout具有對應(yīng)于周邊光線40的強弱的持續(xù)存在期間。該脈沖信號Vout提供至圖 2所示的控制部110。比較部30包括反向器(inverter)電路321及開關(guān)322。反向器電路321的輸入 端連接于光電二極體311及312之間的節(jié)點。當(dāng)光檢測用的光電二極體311的陰極端所出 現(xiàn)的光感測電壓Vp大于參考電壓Vref時，則反向器電路321輸出低電壓(也即Low)。當(dāng) 光感測電壓Vp小于參考電壓Vref時，則反向器電路321輸出高電壓(也即High)。參考電 壓Vref相當(dāng)于反向器電路321的閾值電壓Vth。例如，當(dāng)反向器電路321的上限電源電壓為 第二預(yù)設(shè)電位V2(例如電源電壓VDD = 5V)，下限電源電壓為第一預(yù)設(shè)電位Vl (例如接地電 壓GND)時，閾值電壓Vth約為第一預(yù)設(shè)電位Vl與第二預(yù)設(shè)電位V 2的中間電位(Vl+V2)/2 =(GND+VDD)/2 = (0+5)/2 = 2. 5V。開關(guān)322設(shè)置于反向器電路321的輸入端與輸出端 之間，其回應(yīng)于重置信號Reset來進行開關(guān)。該重置信號Reset由控制部110來直接地提 供，或者由邏輯電路32來間接地提供。開關(guān)322在進行光感測裝置120的初始化的重置期 間中為關(guān)閉狀態(tài)，以直接地連接反向器電路321的輸入端與輸出端。邏輯電路32包括邏輯 與(AND)電路331、正反(Flip-Flop)電路332、邏輯或(OR)電路333及反向器電路334。 比較部30的反向器電路321的輸出信號Vcom及反轉(zhuǎn)重置信號輸入至AND電路331。當(dāng)兩 者均為High時，AND電路331的輸出為High ；當(dāng)至少其一為Low時，AND電路331的輸出為Low0該反轉(zhuǎn)重置信號由控制部110來直接地提供，或者由邏輯電路32來間接地提供，并且 也通過第一電容34來連接于光電二極體311及312之間的節(jié)點。正反電路332為RS型正 反器，其設(shè)定(S)端連接于AND電路331的輸出端，重置(R)端連接于重置信號Reset。正 反電路332的非反轉(zhuǎn)輸出Q通過第二電容36來連接于光電二極體311及312之間的節(jié)點， 反轉(zhuǎn)輸出連接于OR電路333的一側(cè)的輸入端，OR電路333的另一側(cè)的輸入端連接于AND電 路331的輸出端。當(dāng)正反電路332的反轉(zhuǎn)輸出或AND電路331的輸出的至少其一為High 時，OR電路333的輸出為High ；當(dāng)兩者的輸出均為Low時，OR電路333的輸出為Low。OR 電路333的輸出端連接于反向器電路334的輸入端，反向器電路334將0 R電路333的輸 出進行反轉(zhuǎn)，以輸出脈沖信號Vout，其具有對應(yīng)于周邊光線40的強弱的持續(xù)存在期間。請參考圖5，以下將對上述光感測裝置120的動作進行說明。請參考圖5，其顯示依據(jù)本發(fā)明第一實施例的光感測裝置的各元件的電壓及信號 的時序圖。在圖5中顯示了各種信號隨時間的變化，這些信號由上至下分別為由控制部110 所提供的重置信號Reset、在光感測裝置120的設(shè)定期間及測量期間中提供至第一電容34 的設(shè)定電壓Vset、在光感測裝置120的測量期間中提供至第二電容36的測量電壓Vmeas、 在光電二極體311及312之間的節(jié)點所形成的光感測電壓Vp、由比較部30所輸出的信號 Vcom以及邏輯電路32所輸出的信號(也即光感測裝置120所輸出的脈沖信號Vout)。利用光感測裝置120所進行的周邊光線檢測動作的一周期由初始化光感測裝置 120的重置期間、消除光感測裝置120電路的偏移(Offset)的設(shè)定期間以及檢測周邊光線 的強度的測量期間所構(gòu)成。在本實施例中，重置信號Reset的開始與結(jié)束之間的期間作為 重置期間，該重置信號Reset的開始至下一次開始的期間為光感測裝置120的周邊光線檢 測動作的一周期。在其它實施例中，重置期間也可以是重置信號Reset的結(jié)束至開始的期 間，此時，光感測裝置120的周邊光線檢測動作的一周期為重置信號Reset的結(jié)束至下一次 結(jié)束的期間。請再參考圖5，在時間t0時，重置信號Reset由Low切換至High，以開始重置期間。 此時，比較部30的開關(guān)322被關(guān)閉，而直接地連接反向器電路321的輸入端與輸出端。這 樣，在重置期間中光感測電壓Vp等于由比較部30所輸出的信號Vcom，從而等于反向器電路 321的閾值電壓Vth，也即參考電壓Vref = 2. 5V。在時間tl時，重置信號Reset由High切換至Low，重置信號Reset的反轉(zhuǎn)信號的 設(shè)定電壓Vset通過第一電容34提供至光電二極體311及312之間的節(jié)點，而開始設(shè)定期 間。例如，設(shè)定電壓Vset為電源電壓VDD = 5V。在光電二極體311及312之間的節(jié)點形成 VDDXCfs/(Cpd+Cfm+Cfs)的光感測電壓Vp，其中Cfs為第一電容34的電容量，Cfm為第二 電容36的電容量，Cpd為在比較部30的輸入端的寄生電容。此時，光感測電壓Vp大于參 考電壓Vref，因此，比較部30的輸出信號Vcom為Low。之后，隨著時間的經(jīng)過，光感測電壓 Vp具有AV/At = Ip/(Cpd+Cfm+Cf s)的傾向，而逐漸減少。在時間t2時，如光感測電壓Vp達(dá)到參考電壓Vref時，比較部30的輸出信號Vcom 切換為High。這樣，邏輯電路32的正反電路332的非反轉(zhuǎn)輸出Q為High，測量電壓Vmeas 通過第二電容36提供至光電二極體311及312之間的節(jié)點，而開始測量期間。例如，測量電 壓Vmeas，也即正反電路332的非反轉(zhuǎn)輸出Q為電源電壓VDD = 5V。在光電二極體311及 312之間的節(jié)點形成VDD X Cfm/(Cpd+Cfm+Cf s)的光感測電壓Vp，由于在該時間t2'的光感測電壓Vp大于參考電壓Vref，比較部30的輸出信號Vcom由High切換至Low。正反電路 332的非反轉(zhuǎn)輸出Q持續(xù)為High。由于正反電路332的反轉(zhuǎn)輸出及AND電路331的輸出均 為Low，因OR電路333的輸出為Low，邏輯電路32的輸出信號Vout由Low切換至High。之后，隨著時間的經(jīng)過，光感測電壓Vp具有Δ V/ Δ t = Ip/ (Cpd+Cfm+Cf s)的傾 向，而逐漸減少。在時間t3時，如光感測電壓Vp達(dá)到參考電壓Vref時，比較部30的輸出 信號Vcom切換為High，邏輯電路32的輸出信號Vout切換為Low。在重置信號Reset接著 由Low到切換為High之間，光感測電壓Vp持續(xù)地減少。光檢測用的光電二極體311在受到外界光線40的照射下所產(chǎn)生的光電流Ip的大 小正比于外界光線40的強度。如外界光線40越強，則光檢測用的光電二極體311所流出 的光電流Ip越大，并且根據(jù)公式Δν/At = Ip/(Cpd+Cfm+Cf s)，可知光感測電壓Vp到達(dá) 參考電壓Vref的時間會越快。根據(jù)上述關(guān)系，如外界光線40越強，則邏輯電路32的輸出 信號Vout為High的期間PW越短，并且期間PW與光電流Ip之間的關(guān)系可利用公式PW = VDDXCfm/Ip 來表示。因此，脈沖信號Vout由光感測裝置120提供至控制部110，控制部110可由脈沖信 號Vout的脈沖寬度PW得知外界光線40的強度。接著，將考慮到發(fā)生于任何光感測裝置120外部的雜訊的情形，外部雜訊例如是 顯示面板驅(qū)動的電性/電磁性的雜訊或電源線的漣波雜訊等。請參考圖6，其顯示依據(jù)本發(fā)明第一實施例的外部雜訊對于光感測裝置的影響的 說明示意圖。為了便于說明，圖6的外部雜訊50用于表示為固定周期的矩形波。當(dāng)發(fā)生外部雜訊50時，雜訊成份被重疊于提供至比較部30的光感測電壓Vp，比較 部30的輸入端連接于光檢測用光電二極體311的陰極端點、補償用光電二極體312端點以 及反向器電路321的輸入端，因而是高阻抗(impedance)節(jié)點，因此容易受到雜訊的影響。 由于雜訊重疊于光感測電壓Vp，因而在比較部30的輸出信號Vcom，接著在邏輯電路32的 輸出信號Vout上也出現(xiàn)外部雜訊50的影響。在測量期間中，當(dāng)光感測電壓Vp到達(dá)參考電壓Vref時，輸出信號Vout由High 切換至Low，該切換的時間點依據(jù)雜訊的影響而定，實際上為光感測電壓Vp到達(dá)參考電壓 Vref時的前后時間點。以圖6所示為例，輸出信號Vout由High切換至Low的時間點實際 上比光感測電壓Vp到達(dá)參考電壓Vref的時間點t3還要晚。此外，原本輸出信號Vout在 切換一次至Low之后并且到下一次測量期間之前是保持Low，如圖6所示，但由于雜訊的影 響，因而會再次反復(fù)地進行High/Low的切換。這樣，當(dāng)發(fā)生顯示面板驅(qū)動的電性/電磁性的雜訊或電源線的漣波雜訊等任何光 感測裝置120外部的雜訊時，控制部110可能無法得知外界光線40的正確強度。請參考圖7，其顯示依據(jù)本發(fā)明第二實施例的顯示裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。關(guān)于光感 測裝置的結(jié)構(gòu)，圖7所示的顯示裝置IOb不同于圖2所示的顯示裝置10a。顯示裝置IOb 的光感測裝置220包括光感測部20、電流補償部22、信號轉(zhuǎn)換部44及參考電壓產(chǎn)生部26。 當(dāng)光感測部20受到光線的照射時，則輸出光電流，其大小依據(jù)該光線的強度。電流補償部 22用于補償光感測部20由于周邊光線以外的因素所輸出的電流，該電流例如是暗電流或 由背光光源130所照射的背光而激發(fā)的光電流，該暗電流由溫度等環(huán)境因素所引起，而與 受光與否無關(guān)。信號轉(zhuǎn)換部44將光感測部20所輸出的電流轉(zhuǎn)換成數(shù)位信號或脈沖信號等控制部110可處理的信號形式。參考電壓產(chǎn)生部26用于產(chǎn)生參考電壓Vref，其用于信號轉(zhuǎn) 換部44的信號轉(zhuǎn)換。由于顯示裝置IOb的光感測裝置220之外的元件結(jié)構(gòu)相同于顯示裝置10a，因而在 此省略說明。請參考圖8，其顯示依據(jù)本發(fā)明第二實施例的光感測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。關(guān)于信號 轉(zhuǎn)換部44的比較部60的結(jié)構(gòu)，圖8的光感測裝置220不同于圖3所示的光感測裝置120。 比較部60包括差動輸入比較器410、第一開關(guān)412及第二開關(guān)414。差動輸入比較器410具有反轉(zhuǎn)輸入端及非反轉(zhuǎn)輸入端，反轉(zhuǎn)輸入端連接于光電二 極體311及312之間的節(jié)點，非反轉(zhuǎn)輸入端連接于參考電壓產(chǎn)生部26所產(chǎn)生的預(yù)設(shè)參考電 壓Vref。差動輸入比較器410將在光電二極體311及312之間的節(jié)點所形成的光感測電 壓Vp與參考電壓Vref進行比較。當(dāng)光感測電壓Vp大于參考電壓Vref時，則差動輸入比 較器410的輸出為Low ；當(dāng)光感測電壓Vp小于參考電壓Vref時，則差動輸入比較器410的 輸出為High。第一開關(guān)412設(shè)置于重置電壓VRS與差動輸入比較器410的反轉(zhuǎn)輸入端之間，第 二開關(guān)414設(shè)置于重置電壓VRS與差動輸入比較器410的非反轉(zhuǎn)輸入端之間。該開關(guān)412 及414回應(yīng)于重置信號Reset來進行開關(guān)，該重置信號Reset由控制部110直接地提供，或 者通過邏輯電路32間接地提供。開關(guān)412及414在進行光感測裝置220的初始化的重置 期間中為關(guān)閉狀態(tài)，以連接該差動輸入比較器410的反轉(zhuǎn)輸入端及非反轉(zhuǎn)輸入端至重置電 VRS。參考電壓產(chǎn)生部26的結(jié)構(gòu)相同于連接在差動輸入比較器410的反轉(zhuǎn)輸入端的電 路，包括實質(zhì)相同于光檢測用光電二極體311的特性和構(gòu)造的第一光電二極體420、實質(zhì)相 同于補償用的光電二極體312的特性和構(gòu)造的第二光電二極體422以及分別相同于信號轉(zhuǎn) 換部24的第一電容34與第二電容36的特性和構(gòu)造的第三電容424與第四電容426。第一 光電二極體420的陽極連接于第一預(yù)設(shè)電位VI，其連接于光檢測用光電二極體311的陽極。 第一光電二極體420的陰極連接于第二光電二極體422的陽極，第二光電二極體422的陰 極連接于第二預(yù)設(shè)電位V2，其連接于補償用光電二極體312的陰極。第三電容424與第四 電容426并聯(lián)于差動輸入比較器410的非反轉(zhuǎn)輸入端與接地電位GND之間。第一光電二極體420和第二光電二極體422相同于圖4所示的補償用光電二極體 312，配置于顯示面板140的第二玻璃基板L4上并且是在利用黑色矩陣層BM來遮斷外界光 線40的區(qū)域上。因此，第一光電二極體420和第二光電二極體422并不會被外界光線40 所照射。參考電壓產(chǎn)生部26根據(jù)第一光電二極體420和第二光電二極體422的分壓，而產(chǎn) 生相當(dāng)于第一預(yù)設(shè)電位Vl與第二預(yù)設(shè)電位V2的中間電位(Vl+V2)/2 = 2. 5V的參考電壓 Vref0請參考圖9，其顯示依據(jù)本發(fā)明第二實施例的光感測裝置的差動輸入比較器410 的電路結(jié)構(gòu)示意圖。差動輸入比較器410包括柵極連接于反轉(zhuǎn)輸入端的第一 NMOS電晶體MN1，以及柵 極連接于非反轉(zhuǎn)輸入端的第二 NMOS電晶體MN2。第一 NMOS電晶體麗1和第二 NMOS電晶體 MN2的源極分別連接于電流源430。當(dāng)輸入于反轉(zhuǎn)輸入端的光感測電壓Vp大于輸入至非反 轉(zhuǎn)輸入端的參考電壓Vref時，第一 NMOS電晶體MNl為開啟狀態(tài)。反之，當(dāng)光感測電壓Vp小于參考電壓Vref時，第二 NMOS電晶體MN2為開啟狀態(tài)。第一 NMOS電晶體麗1的漏極連接于第一 PMOS電晶體MPl的漏極，第一 PMOS電晶 體MPl的漏極連接于第一 PMOS電晶體MPl的柵極，第一 PMOS電晶體MPl的柵極連接于第 二 PMOS電晶體MP2的柵極。第一 PMOS電晶體MPl和第二 PMOS電晶體MP2的源極分別連 接于第二預(yù)設(shè)電位V2(例如電源電壓VDD = 5V)。第二 PMOS電晶體MP2的漏極連接于第 三匪OS電晶體麗3的漏極，第三匪OS電晶體麗3的漏極連接于第三匪OS電晶體麗3的 柵極，第三NMOS電晶體麗3的柵極連接于第四NMOS電晶體MN4的柵極。第三NMOS電晶體 麗3與第四NMOS電晶體MN4的源極分別連接于第一預(yù)設(shè)電位Vl (例如接地電位GND)。第 四NMOS電晶體麗4的漏極構(gòu)成比較器410的輸出端，因此，當(dāng)?shù)谝?NMOS電晶體麗1開啟 時，第一 PMOS電晶體MPl、第二 PMOS電晶體MP2、第三匪OS電晶體麗3及第四匪OS電晶體 MN4均為開啟狀態(tài)，而由比較器410所輸出的信號Vcom為Low。第二匪OS電晶體麗2的漏極連接于第三PMOS電晶體MP3的的漏極，第三PMOS電 晶體MP3的漏極連接于第三PMOS電晶體MP3的柵極，第三PMOS電晶體MP3的柵極連接于 第四PMOS電晶體MP4的柵極，第三PMOS電晶體MP3與第四PMOS電晶體MP4的源極分別連 接于第二預(yù)設(shè)電位V2。第四PMOS電晶體MP4的漏極連接于第四NMOS電晶體MN4的漏極， 而構(gòu)成比較器410的輸出端。因此，當(dāng)?shù)诙?NMOS電晶體麗2開啟時，第三PMOS電晶體MP3 與第四PMOS電晶體MP4均為開啟狀態(tài)，而由比較器410所輸出的信號Vcom為High。這樣，當(dāng)光感測電壓Vp大于參考電壓Vref時，差動輸入比較器410的輸出為Low ； 當(dāng)光感測電壓Vp小于參考電壓Vref時，差動輸入比較器410的輸出為High。請參考圖10，以下將對圖8所示的光感測裝置220的動作進行說明。請參考圖10，其顯示依據(jù)本發(fā)明第二實施例的光感測裝置的各元件的電壓及信 號的時序圖。在圖10中顯示了各種信號隨時間的變化，這些信號由上至下分別為由控制 部110所提供的重置信號Reset、在光感測裝置220的設(shè)定期間及測量期間中提供至第一 電容34的設(shè)定電壓Vset、在光感測裝置220的測量期間中提供至第二電容36的測量電壓 Vmeas、在光電二極體311及312之間的節(jié)點所形成的光感測電壓Vp及輸入于差動輸入比 較器410的非反轉(zhuǎn)輸入端的參考電壓Vref、由比較部30所輸出的信號Vcom以及邏輯電路 32所輸出的信號(也即光感測裝置220所輸出的脈沖信號Vout)。請再參考圖10，在時間t0時，重置信號Reset由Low切換至High，以開始重置期 間。此時，比較部60的第一開關(guān)412和第二開關(guān)414被關(guān)閉，而分別連接差動輸入比較器 410的反轉(zhuǎn)輸入端與非反轉(zhuǎn)輸入端至重置電壓VRS。重置電壓VRS例如是比較器410的電 源電壓，較佳地為第一預(yù)設(shè)電位Vl與第二預(yù)設(shè)電位V2的中間電位(Vl+V2)/2，在本實施例 中，(GND+VDD)/2 = (0+5)/2 = 2. 5V。此時，比較部60所輸出的信號Vcom依據(jù)比較器410 內(nèi)電晶體所形成的分壓，約為第一預(yù)設(shè)電位Vl與第二預(yù)設(shè)電位V2的中間電位(Vl+V2)/2 =2. 5V0在時間tl時，重置信號Reset由High切換至Low，為重置信號Reset的反轉(zhuǎn)信號 的設(shè)定電壓Vset通過第一電容34提供至光電二極體311及312之間的節(jié)點，而開始設(shè)定 期間。例如，設(shè)定電壓Vset為電源電壓VDD = 5V。在光電二極體311及312之間的節(jié)點形 成VDDX Cfs/ (Cpd+Cfm+Cfs)的光感測電壓Vp，其中Cfs為第一電容34的電容量，Cfm為第 二電容36的電容量，Cpd為在比較部60的輸入端的寄生電容。此時，光感測電壓Vp大于參考電壓Vref，因此，比較部60的輸出信號Vcom為Low。之后，隨著時間的經(jīng)過，光感測電 壓Vp具有Δ V/ Δ t = Ip/ (Cpd+Cfm+Cf s)的傾向，而逐漸減少。在時間t2時，如光感測電壓Vp達(dá)到參考電壓Vref時，比較部60的輸出信號Vcom 切換為High。這樣，邏輯電路32的正反電路332的非反轉(zhuǎn)輸出Q為High，測量電壓Vmeas 通過第二電容36提供至光電二極體311及312之間的節(jié)點，而開始測量期間。例如，測量電 壓Vmeas，也即正反電路332的非反轉(zhuǎn)輸出Q為電源電壓VDD = 5V。在光電二極體311及 312之間的節(jié)點形成VDDXCfm/(Cpd+Cfm+Cfs)的光感測電壓Vp，由于在該時間t2'的光感 測電壓Vp大于參考電壓Vref，比較部30的輸出信號Vcom由High切換至Low。正反電路 332的非反轉(zhuǎn)輸出Q持續(xù)為High。由于正反電路332的反轉(zhuǎn)輸出及AND電路331的輸出均 為Low，因而OR電路333的輸出為Low，邏輯電路32的輸出信號Vout由Low切換至High。之后，隨著時間的經(jīng)過，光感測電壓Vp具有Δ V/ Δ t = Ip/ (Cpd+Cfm+Cf s)的傾 向，而逐漸減少。在時間t3時，如光感測電壓Vp達(dá)到參考電壓Vref時，比較部60的輸出 信號Vcom切換為High，邏輯電路32的輸出信號Vout切換為Low。在重置信號Reset接著 由Low到切換為High之間，光感測電壓Vp持續(xù)地減少。相同于圖5所示的根據(jù)第一實施例的光感測裝置120，在外界光線40照射下光檢 測用光電二極體311所產(chǎn)生的光電流Ip的大小正比于外界光線40的強度。因此，如外界 光線40越強，則邏輯電路32的輸出信號Vout為High的期間PW越短，并且期間PW與光電 流Ip之間的關(guān)系可利用公式PW = VDDXCfm/Ip來表示。因此，脈沖信號Vout由光感測裝置220提供至控制部110，控制部110可由脈沖信 號Vout的脈沖寬度PW來得知外界光線40的強度。接著，將考慮到發(fā)生于任何光感測裝置220外部的雜訊的情形，外部雜訊例如是 顯示面板驅(qū)動的電性/電磁性的雜訊或電源線的漣波雜訊等。請參考圖11，其顯示依據(jù)本發(fā)明第二實施例的外部雜訊對于光感測裝置的影響的 說明示意圖。為了便于說明，圖11的外部雜訊50用于表示為固定周期的矩形波。當(dāng)發(fā)生外部雜訊50時，如圖中的實線所示，雜訊成份被重疊于比較部60的 差動輸入比較器410的反轉(zhuǎn)輸入端所輸入的光感測電壓Vp。同樣地，如圖中的點畫線 (dot-dashline)所示，雜訊成份也被重疊于提供至比較部60的差動輸入比較器410的非 反轉(zhuǎn)輸入端所輸入的參考電壓Vref。然而，在比較部60的輸出信號Vcom中，并不會發(fā)現(xiàn) 該外部雜訊50的影響，這是由于比較部60具有差動輸入結(jié)構(gòu)，因而重疊于光感測電壓Vp 的雜訊成份可被重疊于參考電壓Vref的雜訊成份來相互抵消。由于參考電壓產(chǎn)生部26具 有相同連接于差動輸入比較器410的反轉(zhuǎn)輸入端的電路的結(jié)構(gòu)，因而重疊于參考電壓Vref 的雜訊成份相同于重疊于光感測電壓Vp的雜訊成份。因此，可消除共模雜訊(Commonmode noise)0因此，最終由光感測裝置220所輸出的脈沖信號Vout并不會出現(xiàn)外部雜訊50的 影響。不論有無外部雜訊50，控制部110均可得知外界光線40的正確強度。通過該差動輸 入結(jié)構(gòu)，雜訊可被相互抵消，因而可消除或減少雜訊對于顯示裝置的周邊光檢測結(jié)果的影 響。綜上所述，雖然本發(fā)明已用較佳實施例揭露如上，但其并非用于限定本發(fā)明。本發(fā) 明所屬技術(shù)領(lǐng)域中的一般技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可作各種的變更與潤飾。例如，在上述實施例中，公開了光感測裝置所輸出的脈沖信號的存在期間正比于 周邊光線的強度，當(dāng)然，該存在期間也可反比于周邊光線的強度。此外，熟悉該技術(shù)領(lǐng)域者可清楚明了，差動輸入比較器及邏輯電路等結(jié)構(gòu)并不限 于上述揭露，而可使用各種形式的結(jié)構(gòu)。在上述實施例中，光感測電壓Vp輸入至反轉(zhuǎn)輸入 端，參考電壓Vref輸入至非反轉(zhuǎn)輸入端。然而，參考電壓Vref也可輸入至反轉(zhuǎn)輸入端，光 感測電壓Vp也可輸入至非反轉(zhuǎn)輸入端?；蛘?，光感測裝置可輸出用于表示預(yù)設(shè)光源所發(fā)光的強度的信號，該光感測裝置 可不限使用于具有周邊檢測功能的顯示裝置中，也可組裝及使用于各種機器設(shè)備中。
權(quán)利要求
1.一種顯示裝置，具有一光感測裝置，用于檢測一周邊光線，其特征在于該光感測裝置 包括一光感測部，用于產(chǎn)生一光感測電壓，其中該光感測電壓用于表示該周邊光線的強度；一參考電壓產(chǎn)生部，用于產(chǎn)生一預(yù)設(shè)參考電壓；以及一比較部，設(shè)有一第一輸入端和一第二輸入端，用于比較該光感測電壓和該預(yù)設(shè)參考 電壓，其中該第一輸入端用于供該光感測電壓輸入，該第二輸入端具有與該第一輸入端相 反的極性，用于供該預(yù)設(shè)參考電壓輸入。
2.如權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其特征在于該參考電壓產(chǎn)生部具有相同于一電路的 結(jié)構(gòu)，該電路與該比較部的該第一輸入端相連接。
3.如權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其特征在于該光感測部包括一第一光電二極體，被 該周邊光線所激發(fā)的一光電流由該光電二極體流出，以產(chǎn)生該光感測電壓，并且該參考電 壓產(chǎn)生部包括一第二光電二極體，其相同于該第一光電二極體的特性和構(gòu)造，該第二光電 二極體設(shè)置于該周邊光線無法照射到的位置，該參考電壓為該第二光電二極體的兩端電 壓。
4.如權(quán)利要求3所述的顯示裝置，其特征在于該光感測裝置進一步包括一補償單元， 用于補償該光感測部由于該周邊光線以外的因素所輸出的電流，該補償單元包括一第三光 電二極體，其相同于該第一光電二極體的特性和構(gòu)造，該第三光電二極體設(shè)置于該周邊光 線無法照射到的位置，并同向地串聯(lián)于該第一光電二極體的陰極。
5.如權(quán)利要求4所述的顯示裝置，其特征在于該參考電壓產(chǎn)生部進一步包括一第四光 電二極體，其相同于該第三光電二極體的特性和構(gòu)造，該第四光電二極體設(shè)置于該周邊光 線無法照射到的位置，并同向地串聯(lián)于該第二光電二極體的陰極。
6.如權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其特征在于該光感測裝置進一步包括一邏輯電路， 其根據(jù)該比較部對該光感測電壓與該預(yù)設(shè)參考電壓所進行比較的結(jié)果來輸出一脈沖信號， 該脈沖信號具有對應(yīng)于該周邊光線的強度的持續(xù)存在期間。
7.如權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其特征在于該比較部包括 一差動輸入比較器，具有一第一輸入端和一第二輸入端；一第一開關(guān)，在一重置期間中連接該差動輸入比較器的該第一輸入端至一預(yù)設(shè)重置電 壓；以及一第二開關(guān)，在該重置期間中連接該差動輸入比較器的該第二輸入端至該預(yù)設(shè)重置電壓。
8.如權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其特征在于該顯示裝置設(shè)有一影像顯示面板，其包 括在一玻璃基板上排列成矩陣狀的如干個像素，該光感測裝置設(shè)置于該影像顯示面板的該 玻璃基板上。
9.如權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其特征在于該顯示裝置為一液晶顯示裝置或一有機 發(fā)光二極體顯示裝置。
10.一種具有權(quán)利要求1所述的顯示裝置的電子設(shè)備。
11.一種光感測裝置，其特征在于該光感測裝置包括一光感測部，用于產(chǎn)生一光感測電壓，其中該光感測電壓用于表示一光線的強度；一參考電壓產(chǎn)生部，用于產(chǎn)生一預(yù)設(shè)參考電壓；以及一比較部，設(shè)有一第一輸入端和一第二輸入端，用于比較該光感測電壓和該預(yù)設(shè)參考 電壓，其中該第一輸入端用于供該光感測電壓輸入，該第二輸入端具有與該第一輸入端相 反的極性，用于供該預(yù)設(shè)參考電壓輸入。
全文摘要
本發(fā)明公開一種光感測裝置、具有該光感測裝置的一種顯示裝置以及具有該顯示裝置的一種電子設(shè)備。該顯示裝置可消除或減少雜訊對于顯示裝置的周邊光檢測結(jié)果的影響。該顯示裝置設(shè)有光感測裝置，用于檢測周邊光線。該光感測裝置包括光感測部、參考電壓產(chǎn)生部以及比較部。光感測部用于產(chǎn)生光感測電壓，來表示周邊光線的強度。參考電壓產(chǎn)生部用于產(chǎn)生預(yù)設(shè)參考電壓。比較部設(shè)有第一輸入端和第二輸入端，用于比較光感測電壓和預(yù)設(shè)參考電壓，其中第一輸入端用于供光感測電壓輸入，第二輸入端具有與第一輸入端相反的極性，用于供預(yù)設(shè)參考電壓輸入。
文檔編號G09G5/10GK101996619SQ20101025186
公開日2011年3月30日 申請日期2010年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月7日
發(fā)明者松木史朗 申請人:群康科技(深圳)有限公司;奇美電子股份有限公司