专利名称：光敏器件以及包含光敏器件的显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及光敏器件以及包含光敏器件的显示装置。
背景技术：
平板显示器包括液晶显示器(LCD)、有机发光显示器(OLED)以及等离子体显示面板(PDP)。
LCD是使用最广泛的平板显示器，它包括两个面板和一个设置在两个面板之间并且具有介电各向异性的液晶层。LCD将电场施加于液晶层并对电场进行控制，以对经过液晶层的光的传输进行控制，从而显示期望的图像。
由于LCD不是自发光显示装置，因此它包含用于给面板提供光源的背光单元。但是，背光单元对能量的消耗很大，因此建议(特别是对于便携式装置例如移动电话和笔记本电脑)使用光敏器件控制背光单元。
同时，LCD通常包括含有非晶硅的薄膜晶体管(TFT)，并且该非晶硅TFT遇到光时产生光电流。由于非晶硅TFT产生的光电流取决于可由人眼识别的光量，因此非晶硅TFT可用于光敏器件。
图1是用于指纹识别系统或触摸屏的常规光敏器件的电路图。
参照图1，常规光敏器件包括两个TFT，这种TFT含有传感器TFT、开关TFT以及存储型电容器。传感器TFT以关断传感器TFT的关门(gate-off)电压Vgate_off偏置，并在遇到光时产生光电流，光电流的大小取决于曝光量。存储电容器C存储光电流的电荷，以产生光电压，而开关TFT响应于开门(gate-on)电压Vgate_on输出光电压。
但是，图1所示的传统光敏器件可由噪声轻易中断。由于这种原因，包括传统光敏器件的装置可以以开/关模式使用光敏器件。另外，该装置还包括昂贵的数字信号处理(DSP)芯片，用于处理光传感器的输出信号。
发明内容
提供一种光敏器件，包括光接收器，用于接收外部光，并产生与接收到的光量相对应的光电压；电压选择器，可选地输出光电压和一参考电压；电流发生器，用于产生传感器电流，该传感器电流取决于电压选择器的输出电压；以及输出单元，可选地从电流发生器输出传感器电流。
电压选择器可包括选择晶体管，该晶体管响应于一选择信号将参考电压施加于电流发生器。
电流发生器可包括产生传感器电流的电流发生晶体管。
选择晶体管可包括具有参考电压的输入端、具有选择信号的控制端以及连接于电流发生晶体管的输出端。
电流发生晶体管可包括具有参考电压的输入端、连接于光接收器输出端和选择晶体管输出端的控制端以及输出传感器电流的输出端。
当选择晶体管导通时，该选择晶体管可将参考电压施加于电流发生晶体管的控制端，而当选择晶体管关断时，该选择晶体管可将光电压施加于电流发生晶体管的控制端。
光接收器可包括传感器晶体管，产生对应于接收到的光量的光电流；存储型电容器，存储与传感器晶体管产生的光电流相对应的电荷，并产生光电压。
传感器晶体管可包括控制端和输出端，存储型电容器可连接在传感器晶体管的控制端和输出端之间。
传感器晶体管的控制端可具有用于关断传感器晶体管的关断电压。
输出单元可包括输出晶体管，该输出晶体管响应于一读信号输出传感器电流。
光敏器件还可包括转换单元，将传感器电流转换为传感器电压。
转换单元可包括电阻器或电容器。
提供一种显示装置，包括光敏器件，产生基于接收到的光量的传感器电流；电压转换器，将光敏器件输出的传感器电流转换为控制电压；显示面板，包括多个像素；以及控制器，控制基于控制电压的显示面板的亮度。光敏器件可包括光接收器，输出与接收到的光量相对应的光电压；电压选择器，可选地输出光电压和参考电压；电流发生器，产生传感器电流，该传感器电流取决于电压选择器的输出；以及输出单元，可选地从电流发生器输出传感器电流。
电压选择器可包括选择晶体管，该选择晶体管将参考电压施加于与选择信号对应的电流发生器。
电流发生器可包括电流发生晶体管，产生传感器电流。
光接收器可包括传感器晶体管，产生对应于接收到的光量的光电流；存储型电容器，存储与传感器晶体管产生的光电流相对应的电荷，并产生光电压。
输出单元可包括输出晶体管，该输出晶体管响应于一读信号输出传感器电流。
当选择信号处于第一电平时，选择晶体管可将参考电压施加于存储型电容器和电流发生晶体管的控制端，当选择信号处于第二电平时，选择晶体管可将光电压施加于电流发生晶体管的控制端。
当读信号处于第一电平时，输出晶体管可输出传感器电流。
显示装置还可包括信号控制器，处理产生像素的图像信号，并产生提供给光敏器件的选择信号和读信号。
信号控制器可将选择信号施加于选择晶体管的控制端，还可将读信号施加于输出晶体管的控制端。
读信号可具有两倍于选择信号的两个连续电平之间大小的第一电平。
当读信号第一次达到第一电平时，光敏器件可输出对应于参考电压的传感器电流。
当读信号第二次达到第一电平时，光敏器件可输出对应于光量的传感器电流。
电压转换器可包括第一转换器，将传感器电流转换为传感器电压；第二转换器，将传感器电压转换为控制电压。
第一转换器可包括电阻器或电容器。
第二转换器可包括反向放大器。
第二转换器可包括模数转换器，将传感器电压转换为数字值；多路复用器，基于数字值选择控制电压。
电压转换器还可包括连接在第一转换器和第二转换器之间的缓冲器。
光敏器件可与显示面板，特别是与显示面板外围连为一体。
控制器可包括照亮显示面板的光源。
显示装置可包括液晶显示器、有机发光显示器或者等离子体显示面板其中之一。
每个像素可包括至少一个有源(active)开关元件。
通过结合如下附图对实施例详细的描述，本发明会更加清楚图1是用于指纹识别系统或触摸屏的常规光敏器件的电路图；图2是按照本发明实施例的光敏器件的电路图；图3A和3B分别为当选择晶体管Q2导通和关断时，图2所示的光敏器件的等效电路图；图4A和4B是按照本发明实施例的、图2所示的光敏器件和转换器的电路图，该转换器将光敏器件输出的传感器电流转换为传感器电压；图4C表示作为光量的函数的传感器电压Vout；图5是按照本发明实施例的LCD的框图；图6是按照本发明实施例的LCD的剖视图；图7是图5和图6所示的LCD的示例性等效电路图；图8是输入图4A或4B所示的光敏器件的信号的示例性时序图；图9是按照本发明实施例的电压转换器50的框图；图10是图9所示的电压转换器的缓冲器的示例性电路图；图11A是电压转换器的第二转换器的示例性电路图；图11B表示图11A所示的第二转换器53的输入-输出电压特征；图12A是第二转换器的另一个示例性框图；图12B是说明图12A所示的第二转换器的输入-输出关系的表；图12C表示图12A所示的第二转换器53的输入输出特征；以及图13是图5和图7所示的LCD的示例性平面图。
具体实施例方式
下面结合显示了本发明实施例的附图对本发明进行更充分的描述。
然后，结合附图对光敏器件和包括按照本发明实施例的光敏器件的显示装置进行描述。
首先，结合图2对按照本发明实施例的光敏器件进行详细描述。
图2是按照本发明实施例的光敏器件的电路图。
如图2所示，按照本发明实施例的光敏器件40包括四个薄膜晶体管(TFT)，该薄膜晶体管包括串联连接的传感器晶体管Q1、选择晶体管Q2、电流发生晶体管Q3和输出晶体管Q4以及存储型电容器Cs。光敏器件40产生传感器电流Iout，该传感器电流大小取决于接收到的光量。
传感器晶体管Q1包括供给了参考电压VDD的漏极、供给了电源电压VGG的栅极以及源极。驱动该传感器晶体管Q1的参考电压VDD可约等于3V，关断传感器晶体管Q1的电源电压VGG可低于参考电压VDD，并且可为接地电压。传感器晶体管Q1具有光敏层(未示出)，该光敏层接收到预定光量时，产生载流子，例如空穴和自由电子，由于传感器晶体管Q1源极和漏极之间的电压差，该载流子移动以产生光电流。光电流的大小取决于接收到的光量。
选择晶体管Q2包括供给了参考电压VDD的漏极、连接到传感器晶体管Q1的源极的源极以及供给了选择信号SELECT的栅极。
电流发生晶体管Q3包括供给了参考电压VDD的漏极、源极以及连接到选择晶体管Q2的源极的栅极。该电流发生晶体管Q3产生传感器电流Iout，该传感器电流的大小取决于施加于其栅极的电压。
输出晶体管Q4包括作为光敏器件40的输出端的源极、连接到电流发生晶体管Q3的源极的漏极以及供给了读信号READ的栅极。
存储型电容器Cs连接于传感器晶体管Q1的源极和栅极之间。
在选择晶体管Q2、电流发生晶体管Q3和输出晶体管Q4上提供有用于阻挡外部光的光阻膜层(未示出)。
附图标记n1和n2分别表示选择晶体管Q2源极和电流发生晶体管Q3栅极之间的节点，以及选择晶体管Q2漏极和电流发生晶体管Q3之间的节点，而附图标记n3表示电流发生晶体管Q3的栅极。
图2所示的光敏器件40的操作将结合图3A和3B具体描述。
图3A和3B分别为当选择晶体管Q2导通和关断时，图2所示的光敏器件的等效电路图。
通过接收外部光，传感器晶体管Q1产生光电流，光电流中的载流子流入存储型电容器Cs并存储在其中。存储的电荷在存储型电容器Cs上产生光电压。
响应于由外部设备提供的选择信号SELECT，选择晶体管Q2可选地输出参考电压VDD和光电压，该外部设备例如是使用光敏器件40的显示装置。
例如，当选择信号SELECT为高电平时，选择晶体管Q2导通，将传感器晶体管Q1的源极、存储型电容器Cs以及电流发生晶体管Q3的栅极连接到参考电压VDD，如图3A所示。这样，传感器晶体管Q1的源极和漏极之间没有电压差，传感器晶体管Q1也不产生光电流。此外，启动存储型电容器Cs以由参考电压VDD充电，电流发生晶体管Q3的传感器电流Iout具有取决于参考电压VDD的参考值。
当选择信号SELECT为低电平时，选择晶体管Q2关断，将传感器晶体管Q1的源极、存储型电容器Cs以及电流发生晶体管Q3的栅极与参考电压VDD的连接断开，如图3B所示。这样，传感器晶体管Q1再次产生光电流，存储型电容器Cs开始存储电荷并产生光电压。该光电压施加于电流发生晶体管Q3的栅极。电流发生晶体管Q3的传感器电流Iout的大小取决于光电压，进而取决于接收到的光量，同时它相对于由参考电压VDD决定的参考值来测量。
响应于读信号READ，输出晶体管Q4输出传感器电流Iout，该读信号也可由外部装置例如使用光敏器件40的显示装置提供。
例如，当读信号READ为导通输出晶体管Q4的高电平时，输出晶体管Q4通过电流发生晶体管Q3输出传感器电流Iout。相反地，当读信号READ为关断输出晶体管Q4的低电平时，来自电流发生晶体管Q3的传感器电流Iout被阻断。
选择信号SELECT的高电平电压和读信号READ高于参考电压VDD，例如在导通选择晶体管Q2和输出晶体管Q4时，约等于20V，而其低电平则低于参考电压VDD，例如在关断选择晶体管Q2和输出晶体管Q4时，约等于-8V。这里，选择晶体管Q2和输出晶体管Q4作为开关元件工作。
选择晶体管Q2和输出晶体管Q4的操作可与上面的描述相反，例如晶体管Q2和Q4可在选择信号SELECT和读信号READ处于高电平时导通。
图4A和4B是按照本发明实施例的、图2所示的光敏器件和转换器的电路图，该转换器将光敏器件输出的传感器电流转换为传感器电压。
参照图4A和4B，按照本发明实施例的转换器41包括连接在光敏器件40和电源电压VGG之间的电容C0或电阻R0。该转换器41将输出晶体管Q4输出的传感器电流Iout转换为传感器电压Vout。电源电压VGG可由任意参考电压例如接地电压代替。
图4C表示作为光量的函数的传感器电压Vout。
由于传感器电压相对于参考值而测量，所以图4C所示的稳定曲线直接取决于没有噪声干扰的光量。
下面将参照图5-7对包含按照本发明实施例的光敏器件的LCD进行详细描述。
图5是按照本发明实施例的LCD的框图，图6是按照本发明实施例的LCD的剖视图，而图7是图5和图6所示的LCD的示例性等效电路图。
图5是按照本发明实施例的LCD的剖视图，图6是图5所示的LCD的一部分的框图，而图7是图5所示的LCD的一个像素的等效电路图。
参照图5，按照本发明实施例的LCD包括显示模块350，该显示模块包括显示单元330和背光单元340，以及容纳并固定LC模块350的一对前后底盘361、362和一对模型框363、364。
显示单元330包括显示面板组件300、安装在显示面板组件300上的多个栅极带载封装(TCP)或片上薄膜(COF)型封装410以及多个数据TCP 510；以及分别安装在栅极上和数据TCP 410与510上的栅极印刷电路板(PCB)450和数据PCB 550。栅极(gate)TCP 410和栅极PCB 450可被省略。
背光单元340包括安装在显示面板组件300后面的灯341，位于显示面板组件300和灯341之间并且对从灯341射向显示面板组件300的光进行引导和扩散的伸展板342和光学薄板343，以及安装在灯341下面并且将灯341发出的光反射到显示面板组件300的反射器344。
参照图6，LCD还包括安装在显示面板组件300上的光敏器件40，与光敏器件40相连的电压转换器50，与显示面板组件300相连的栅极驱动器400和数据驱动器500，与数据驱动器500相连的灰度电压发生器800，照亮显示面板组件300的发光单元900，以及控制上述元件的信号控制器600。
发光单元900包括灯单元910和与灯单元910相连并且使灯单元910导通或关断的反相器920，该灯单元包含灯341、伸展板342、光学薄板343以及反射器344。反相器920可安装在独立的反相器PCB上(未示出)，也可安装在栅极PCB 450或数据PCB 550上。
显示面板组件300包括下部面板100、上部面板200以及位于两者之间的液晶层3，如图7所示。在电路图中，显示面板组件300包括多条显示信号线G1-Gn和D1-Dm，以及多个连接到此并且实际上设置在电路矩阵中的像素。
显示信号线G1-Gn和D1-Dm设置在下部面板100上并且包括多条发送栅极信号(也称为“扫描信号”)的栅极线G1-Gn和多条发送数据信号的数据线D1-Dm。栅极线G1-Gn基本沿行方向延伸并且基本相互平行，而数据线D1-Dm基本沿列方向延伸并且基本相互平行。
每个像素包括连接到显示信号线G1-Gn和D1-Dm的开关元件Q，以及与开关元件Q相连的LC电容CLC和存储型电容器CST。如果不必要，存储型电容器CST可省略。
可作为TFT使用的开关元件Q安装在下部面板100上。开关元件Q有三个端连接到栅极线G1-Gn之一的控制端；连接到数据线D1-Dm之一的输入端；以及连接到LC电容CLC和存储型电容器CST的输出端。
LC电容CLC包括位于下部面板100的像素电极190和位于上部面板200的普通电极270，作为两个端。位于两个电极190和270之间的LC层3作为LC电容CLC的电介质。像素电极190与开关元件Q相连，而普通电极270具有普通电压Vcom并且覆盖上部面板200的整个表面。与图7不同，普通电极270可提供在下部面板100上，电极190和270可为条形或带形。
存储型电容器CST是LC电容器CLC的附加电容器。存储型电容器CST包括像素电极190和分离的信号线，该信号线提供在下部面板100上，经过一绝缘体与像素电极190重叠，并且配备有预定电压，例如普通电压Vcom。可替代地，存储型电容器CST包括像素电极190和称为前一栅极线的临近栅极线，该栅极线经过一绝缘体与像素电极190重叠。
对于彩色显示器，每个像素唯一地代表一种初级色彩(即空间分割)或者顺序地代表初级色彩(即时间分割)，这样，初级色彩的空间或时间总量可分辨为期望的色彩。一套初级色彩的实例包括红色、绿色和蓝色。图7表示空间分割的一个实例，每个像素包括代表一种初级色彩的色彩过滤器230，该色彩过滤器位于朝向像素电极190的上部面板200的区域中。可替代地，色彩过滤器230提供在下部面板100上的像素电极190的上面或下面。
一个或更多偏振器(未示出)连接到在面板100或200的至少一个上。
再参照图5，响应于来自信号控制器600的选择信号SELECT和读信号READ，光敏器件40接收外部光并产生传感器电流Iout，该传感器电流Iout的大小对应于接收到的光量。转换器50将来自光敏器件40的传感器电流Iout转换为控制发光单元900的亮度控制信号。
灰度电压发生器800可设置在数据PCB 550上，并且产生与像素传送相关的两套灰度电压。其中一套灰度电压相对于普通电压Vcom具有一个阳极，而另一套灰度电压相对于普通电压Vcom具有一个阴极。
栅极驱动器400包括安装在各自栅极TCP 410上的多个集成电路(IC)芯片。栅极驱动器400与面板组件300的栅极线G1-Gn相连，并使外部装置的开门电压Vgate_off和关门电压Vgate_on同步，以产生用于栅极线G1-Gn的栅极信号。
数据驱动器500包括安装在各自数据TCP 510上的多个IC芯片。数据驱动器500与面板组件300的数据线D1-Dm相连，并将从灰度电压选择的数据电压施加于数据线D1-Dm，该灰度电压由灰度电压发生器800提供。
按照本发明的另一实施例，栅极驱动器400的IC芯片或者数据驱动器500安装在下部面板100上。按照另一实施例，驱动器400和500中的一个或两个都与下部面板100中的其他元件相结合。栅极PCB 450和/或栅极TCP410可在这样的实施例中省略。
基于水平同步信号Hsync并基于外部装置和信号控制器600输出的照明使能信号EN，反相器920驱动灯单元910，而亮度可控制电压转换器50输出的信号Vcon。
信号控制器600控制驱动器400和500、光敏器件40、反相器920等。信号控制器600安装在数据PCB 550或栅极PCB 450上。
灰度电压发生器800、数据驱动器500、电压转换器50以及信号控制器600可集成在一块芯片上，以减少元件所占的空间和能耗。
图13是图5和图7所示的LCD的示例性平面图。
图13所示的LCD包括显示面板组件300，该显示面板组件包含下部面板100和上部面板200，集成芯片640以及柔性(flexible)印刷电路(FPC)薄膜650。
面板组件300分为显示区域P5和外围区域P1-P4，光敏元件可集成在面板组件300中，并设置在显示区域P5或外围区域P1-P4中的任意一个中。光敏器件可包括显示区域P5中的一个或多个像素，或者包括一个或多个外围区域P1-P4中的哑像素。
集成芯片640可包括灰度电压发生器800、数据驱动器500、电压转换器50以及信号控制器600，如图5所示。
FPC薄膜650可包括传送信号和电压的信号线，该信号和电压施加于集成芯片640和面板组件300。
下面对图5-7、13所示的LCD的操作进行详细描述。
参照图5，信号控制器600具有输入图像信号R、G、B和对显示器进行控制的输入控制信号，例如来自外部图像控制器(未示出)的垂直同步信号Vsync、水平同步信号Hsync、主时钟MCLK以及数据使能信号DE。在产生栅极控制信号CONT1和数据控制信号CONT2，并产生基于输入控制信号和输入图像信号R、G、B的适于面板组件300操作的处理图像信号R、G、B之后，信号控制器600给栅极驱动器400提供栅极控制信号CONT1，给数据驱动器500提供处理过的图像信号DAT和数据控制信号CONT2。
栅极控制信号CONT1包括扫描启动信号STV和至少一个时钟信号，该扫描启动信号对启动扫描进行指示，该时钟信号对开门电压Von的输出时间进行控制。栅极控制信号CONT1还可包括输出使能信号OE，用于定义开门电压Von的持续时间。
数据控制信号CONT2包括水平同步启动信号STH、加载信号LOAD以及数据时钟信号HCLK，该水平同步启动信号用于通知对一组像素启动数据发送，该加载信号对施加于数据线D1-Dm的数据电压进行指示。数据控制信号CONT2还可包括反相信号RVS，用于反转数据电压(相对于普通电压Vcom)的极性。
响应于信号控制器600输出的数据控制信号CONT2，数据驱动器500接收图像数据DAT的信息包，将图像数据DAT转换为模拟数据电压，并将数据电压施加于数据线D1-Dm，该图像数据DAT用于信号控制器600输出的一组像素，该模拟数据电压从灰度电压发生器800产生的灰度电压进行选择。
响应于信号控制器600输出的栅极控制信号CONT1，栅极驱动器400将开门电压Von施加于栅极线G1-Gn，从而将连接于此的开关元件Q导通。施加于数据线D1-Dm的数据电压通过有源(active)开关元件Q提供给像素。
施加于像素的数据电压与普通电压之间的电压差表达为LC电容器CLC的充电电压，即像素电压。液晶模块具有取决于像素电压大小的方向性。
反相器920将外部装置输出的直流电压转换为交流电压，并使交流电压增大，同时将增大的交流电压施加于灯单元910，以开/关灯单元910，从而控制灯单元910的亮度。
灯单元910发出的光经过LC层3，并经历了极性的变化。极性的变化通过偏振器转换为光透射率的变化。
通过重复这种水平周期单元的过程(标记为“1H”并等价于水平同步信号Hsync和数据使能信号DE的一个周期)，所有栅极线G1-Gn在一帧期间连续提供给开门电压Von，从而将数据电压施加于所有像素。当一帧结束而下一帧开始时，对施加于数据驱动器500的反转控制信号RVS进行控制，使数据电压的极性反转(称为“帧反转”)。也可对反转控制信号RVS进行控制，使一帧期间流入数据线的数据电压的极性反转(例如，行反转和点反转)，或者使一个信息包中的数据电压的极性反转(例如，列反转和点反转)。
图2-7所示的LCD的光敏器件40的操作将参照图8进行详细描述。
图8是图4A或4B所示的光敏器件信号的示例性时序图。
为描述方便，光敏器件40视为包括转换器41，并且每一帧都读出传感器电压Vout。很明显，可以每几帧或几打帧读出一个传感器电压Vout。
参照图8，输入光敏器件40的选择信号SELECT与通告帧开始的帧头脉冲(FLM)同步。然而，选择信号SELECT可与扫描启动信号STV或垂直同步信号Vsync同步。选择信号SELECT可通过计数器在每几个或几打帧中变为高电平。
在选择信号SELECT的连续两个高电平之间，读信号READ两次变为高电平。具体来说，读信号READ的第一高电平在选择信号SELECT的高电平期间产生，读信号READ的第二高电平在选择信号SELECT的下一个高电平之前产生。读信号READ可以是周期性的，也可以不是。
在选择信号SELECT处于高电平的预定时间周期T1，选择晶体管Q2导通，以将存储型电容器Cs和电流发生晶体管Q3的栅极连接到参考电压VDD。在预定时间周期T2期间，当读信号READ变为高电平并维持高电平状态时，输出晶体管Q4导通，输出传感器电流Iout，从而产生对应于传感器电流Iout的传感器电压Vout。这个阶段产生的传感器电流Iout和传感器电压Vout具有一个参考值。
当选择信号SELECT和读信号READ都变为低电平时，选择晶体管Q2关断，以将存储型电容器Cs产生的光电压提供给电流发生晶体管Q3的栅极。然而，由于输出晶体管Q4也关断，阻挡了传感器电流Iout的输出。
在预定时间过去之后，读信号READ再次变为高电平，电流发生晶体管Q3产生传感器电流Iout，其大小取决于对应于外部光量的光电压，该光电压施加于电流发生晶体管Q3的栅极。输出晶体管Q4输出的传感器电流Iout通过转换器41转换为传感器电压Vout。
当选择信号SELECT再次变为高电平时，选择晶体管Q2导通，将参考电压VDD施加于电流发生晶体管Q3的栅极。当读信号READ变为高电平并导通输出晶体管Q4时，具有对应于参考电压VDD的大小的传感器电流Iout，通过输出晶体管Q4输出并且通过转换器41转换为传感器电压Vout。通过这种方式，选择信号SELECT变为高电平，以参考电压VDD给存储型电容器Cs和电流发生晶体管Q3的栅极重新充电，从而启动由光电压产生的传感器电压Vout。也就是说，选择信号SELECT起复位信号或初始化信号的作用。
在预定时间过去之后，读信号READ再次变为高电平，产生传感器电压Vout，其大小对应于外部光量。通过重复这一操作获得有关外部光量的信息。
概括来说，选择信号SELECT的高电平使光敏器件40复位，以确定传感器电压Vout的参考电平，并且读信号READ在选择信号SELECT的下一个高电平之前变为高电平，以读出传感器电压Vout，确定外部光量的相对值。
下面结合图9-12C对按照本发明实施例的电压转换器50进行具体描述。
图9是按照本发明实施例的电压转换器50的框图。
按照本发明实施例的电压转换器50包括相互串联的第一转换器51、缓冲器52以及第二转换器53。缓冲器52可以省略。
第一转换器51从光敏器件40接收传感器电流Iout并将其转换为传感器电压Vout，起到图5所示的转换器41的作用。第一转换器51可集成在显示板300上，但也可集成在数据PCB 550或上述集成芯片上。
图10是图9所示的电压转换器的缓冲器的示例性电路图。
图10所示的缓冲器52是一个电压跟随器，将其输出电压Vout’维持在与其输入电压Vout相等的水平，而不管与其输出端相连的电路的阻抗如何。
图11A是电压转换器的第二转换器的示例性电路图，图11B表示图11A所示的第二转换器53的输入-输出电压特征。
图11A所示的第二转换器53将缓冲器52输出的传感器电压Vout转换为亮度控制信号Vcon。第二转换器53包括带有输入电阻R1、R3以及反馈电阻R2的操作放大器OPAMP，起到反相放大器的作用。具体来说，放大器OPAMP具有通过电阻R1在传感器电压Vout下工作的反相端(-)和在参考电压Vref下工作的非反相端(+)，电阻R3连接在非反相端(+)和地之间。
亮度控制信号Vcon由下面的公式给出V_con＝R1/R2·(V_ref-V_out)+V_ref，(1)如图11B所示。
参照图11B，亮度控制信号Vcon是传感器电压Vout的线性函数，并成反比，因此当传感器电压Vout增大时，亮度控制信号Vcon减小。当传感器电压Vout为高电平时，意味着接收到的光量大，亮度控制信号Vcon得以调整以减小灯单元910的亮度。相反地，当传感器电压Vout为低电平时，亮度控制信号Vcon得以调整以增大灯单元910的亮度。然而，当接收到的光量大时，可以控制灯单元910以增大其亮度，而当接收到的光量小时，亮度减小。在这种情况下，第二转换器53可省略。
图12A是第二转换器的另一个示例性框图，图12B是表示图12A所示的第二转换器的输入-输出关系的表，图12C表示图12A所示的第二转换器53的输入输出特征。
第二转换器53包括2比特模数(AD)转换器54和四通道多路复用器55。
AD转换器54接收传感器电压Vout，并将传感器电压Vout的大小分为四个电平，以产生2比特选择信号SEL1和SEL2。
基于选择信号SEL1和SEL2，多路复用器55输出四个电压V1-V4中的一个。
如图12B所示，当传感器电压Vout增大时，亮度控制信号Vcon减小。如上所述，当外部光量大时，灯单元910的亮度减小，当外部光量小时，灯单元910的亮度增大。然而，如图12C所示，亮度控制信号Vcon具有不同于上述实例的离散值。
亮度控制信号Vcon离散值的数量可通过增加AD转换器54输出的比特数和增加多路复用器55的通道数得以增加。很明显，亮度控制信号Vcon离散值的数量也可以减少。
如上所述，按照本发明实施例的光敏器件40和电压转换器50可产生亮度控制信号，其大小取决于外部光量，从而控制面板组件的亮度。
光敏器件40可用于其他显示装置，例如OLED或PDP。
虽然本发明通过参照优选实施例进行了具体描述，但是可以理解本发明不限于所公开的实施例，相反地，要覆盖权利要求的精神和范围之内的各种修改和等效的实施方式。
权利要求
1.一种光敏器件，包括光接收器，用于接收外部光并产生对应于接收到的光量的光电压；电压选择器，用于可选地输出光电压和一参考电压；电流发生器，用于产生取决于电压选择器的输出电压的传感器电流；以及输出单元，用于可选地从电流发生器输出传感器电流。
2.根据权利要求1所述的光敏器件，其中，该电压选择器包括选择晶体管，用于响应于一选择信号，将参考电压施加于电流发生器。
3.根据权利要求2所述的光敏器件，其中，该电流发生器包括产生传感器电流的电流发生晶体管。
4.根据权利要求3所述的光敏器件，其中，该选择晶体管包括供给有参考电压的输入端、供给有选择信号的控制端以及连接于电流发生晶体管的输出端。
5.根据权利要求4所述的光敏器件，其中，该电流发生晶体管包括供给有参考电压的输入端、连接于光接收器输出端和选择晶体管输出端的控制端以及输出传感器电流的输出端。
6.根据权利要求5所述的光敏器件，其中，当选择晶体管导通时，选择晶体管将参考电压施加于电流发生晶体管的控制端，当选择晶体管关断时，选择晶体管将光电压施加于电流发生晶体管的控制端。
7.根据权利要求1所述的光敏器件，其中，该光接收器包括传感器晶体管，用于产生对应于接收到的光量的光电流；以及存储型电容器，用于存储与传感器晶体管产生的光电流相对应的电荷，并产生光电压。
8.根据权利要求7所述的光敏器件，其中，该传感器晶体管包括控制端和输出端，而存储型电容器连接在该传感器晶体管的控制端和输出端之间。
9.根据权利要求8所述的光敏器件，其中，该传感器晶体管的控制端供给有用于关断传感器晶体管的关断电压。
10.根据权利要求7所述的光敏器件，其中，该输出单元包括输出晶体管，该输出晶体管响应于一读信号，输出传感器电流。
11.根据权利要求1所述的光敏器件，其中，该输出单元包括输出晶体管，该输出晶体管响应于一读信号，输出传感器电流。
12.根据权利要求11所述的光敏器件，还包括转换单元，用于将传感器电流转换为传感器电压。
13.根据权利要求12所述的光敏器件，其中，转换单元包括电阻器或电容器。
14.一种显示装置，包括光敏器件，用于产生基于接收到的光量的传感器电流；电压转换器，用于将光敏器件输出的传感器电流转换为控制电压；显示面板，包括多个像素；以及控制器，用于控制基于控制电压的显示面板的亮度，其中，该光敏器件包括光接收器，用于输出与接收到的光量相对应的光电压；电压选择器，用于可选地输出光电压和参考电压；电流发生器，用于产生传感器电流，该传感器电流取决于电压选择器的输出；以及输出单元，用于可选地从电流发生器输出传感器电流。
15.根据权利要求14所述的显示装置，其中，该电压选择器包括选择晶体管，用于响应于一选择信号，将参考电压施加于电流发生器。
16.根据权利要求15所述的显示装置，其中，该电流发生器包括电流发生晶体管，用于产生传感器电流。
17.根据权利要求16所述的显示装置，其中，该光接收器包括传感器晶体管，用于产生对应于接收到的光量的光电流；存储型电容器，用于存储与传感器晶体管产生的光电流相对应的电荷，并产生光电压。
18.根据权利要求17所述的显示装置，其中，该输出单元包括输出晶体管，用于响应于一读信号，输出传感器电流。
19.根据权利要求18所述的显示装置，其中，当选择信号处于第一电平时，选择晶体管将参考电压施加于存储型电容器和电流发生晶体管的控制端，当选择信号处于第二电平时，选择晶体管将光电压施加于电流发生晶体管的控制端。
20.根据权利要求19所述的显示装置，其中，当读信号处于第一电平时，输出晶体管输出传感器电流。
21.根据权利要求20所述的显示装置，还包括信号控制器，用于处理产生像素的图像信号，并产生提供给光敏器件的选择信号和读信号。
22.根据权利要求21所述的显示装置，其中，该信号控制器将选择信号施加于选择晶体管的控制端，并将读信号施加于输出晶体管的控制端。
23.根据权利要求22所述的显示装置，其中，该读信号具有两倍于选择信号的两个连续电平之间大小的第一电平。
24.根据权利要求23所述的显示装置，其中，当读信号第一次达到第一电平时，光敏器件输出对应于参考电压的传感器电流。
25.根据权利要求24所述的显示装置，其中，当读信号第二次达到第一电平时，光敏器件输出对应于光量的传感器电流。
26.根据权利要求14所述的显示装置，其中，该电压转换器包括第一转换器，用于将传感器电流转换为传感器电压；以及第二转换器，用于将传感器电压转换为控制电压。
27.根据权利要求26所述的显示装置，其中，该第一转换器包括电阻器或电容器。
28.根据权利要求26所述的显示装置，其中，该第二转换器包括反向放大器。
29.根据权利要求26所述的显示装置，其中，该第二转换器包括模数转换器，用于将传感器电压转换为数字值；以及多路复用器，用于基于数字值选择控制电压。
30.根据权利要求26所述的显示装置，其中，该电压转换器还包括连接在该第一转换器和该第二转换器之间的缓冲器。
31.根据权利要求14所述的显示装置，其中，该光敏器件与显示面板连为一体。
32.根据权利要求14所述的显示装置，其中，该光敏器件与显示面板外围连为一体。
33.根据权利要求14所述的显示装置，其中，该控制器包括照亮显示面板的光源。
34.根据权利要求14所述的显示装置，其中，该显示装置包括液晶显示器、有机发光显示器或者等离子体显示面板中之一。
35.根据权利要求14所述的显示装置，其中，每个像素包括至少一个有源开关元件。
全文摘要
一种光敏器件，包括光接收器，接收外部光并产生对应于该接收到的光量的光电压；电压选择器，可选地输出该光电压和参考电压；电流发生器，产生取决于该电压选择器的输出电压的传感器电流；以及输出单元，可选地从该电流发生器输出该传感器电流。
文档编号G09G3/00GK1658053SQ200510065508
公开日2005年8月24日 申请日期2005年1月12日 优先权日2004年1月12日
发明者闵雄圭 申请人:三星电子株式会社