專利名稱：液晶顯示器、環(huán)境光的估計(jì)方法和液晶顯示器的驅(qū)動(dòng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液晶顯示器，更具體地，涉及液晶顯示器、環(huán)境光的估計(jì)方法、以及液
晶顯示器的驅(qū)動(dòng)方法。
背景技術(shù)：
液晶顯示器通常包括由具有像素電極的第一顯示面板、具有公共電極的第二顯示 面板、以及插入在第一和第二顯示面板之間的液晶層構(gòu)成的液晶面板。液晶層包括具有介 電各向異性的液晶分子。在像素電極與公共電極之間產(chǎn)生電場。調(diào)整電場的強(qiáng)度，從而控 制透射通過液晶面板的光的量并顯示期望的圖像。由于液晶顯示器自身無法發(fā)光，因此在 液晶面板的后表面處提供有用于向液晶面板提供光的背光單元。 近些年，為了減少背光單元的功耗，已經(jīng)開發(fā)了用于根據(jù)環(huán)境光的等級來調(diào)整背 光的亮度的技術(shù)。為了實(shí)現(xiàn)這樣的技術(shù)，液晶顯示器需要用于準(zhǔn)確地估計(jì)環(huán)境光的亮度的 光估計(jì)器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的示范性實(shí)施例提供能夠準(zhǔn)確地估計(jì)環(huán)境光的亮度的液晶顯示器。 本發(fā)明還提供準(zhǔn)確地估計(jì)環(huán)境光的亮度的環(huán)境光估計(jì)方法。 本發(fā)明還提供能夠準(zhǔn)確地估計(jì)環(huán)境光的亮度的液晶顯示器的驅(qū)動(dòng)方法。 下方說明中將參照附圖描述本發(fā)明的示范性實(shí)施例的以上和其他特征和方面。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供第一電極和第二電極，用于產(chǎn)生電場；液晶分子，
其取向狀態(tài)由電場改變；以及光電探測器，感測穿過液晶分子的光。 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種估計(jì)環(huán)境光的方法，包括感測在液晶分子被 定向?yàn)樘幱诘谝蝗∠驙顟B(tài)的情形下穿過液晶分子的第一光；感測在液晶分子被定向?yàn)樘幱?第二取向狀態(tài)的情形下穿過液晶分子的第二光；以及利用第一光與第二光之間的差來估計(jì) 環(huán)境光的亮度。 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種液晶顯示器的驅(qū)動(dòng)方法，包括感測在液晶分 子被定向?yàn)樘幱诘谝蝗∠驙顟B(tài)的情形下穿過液晶分子的第一光；感測在液晶分子被定向?yàn)?處于第二取向狀態(tài)的情形下穿過液晶分子的第二光；利用第一光與第二光之間的差來估計(jì) 環(huán)境光的亮度；以及根據(jù)環(huán)境光的亮度來調(diào)整向液晶分子提供的背光的亮度。


通過參照附圖詳細(xì)描述其示范性實(shí)施例，本發(fā)明的以上和其他特征和方面將變得 更加顯而易見，其中 圖1是用于解釋根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的液晶顯示器、其環(huán)境光估計(jì)方法、 以及該液晶顯示器的驅(qū)動(dòng)方法的框圖； 圖2是圖1中所示的液晶顯示面板的像素(PX)的等效電路 圖3是圖1中所示的圖像信號控制器的框圖； 圖4是用于解釋由圖3中所示的圖像信號控制器執(zhí)行的伽馬轉(zhuǎn)換的曲線圖；
圖5是圖1中所示的光數(shù)據(jù)信號控制器的框圖； 圖6是用于解釋圖1中所示的背光驅(qū)動(dòng)器和發(fā)光塊的操作的電路圖； 圖7是用于示出根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的液晶顯示器中圖1中所示的非顯示
區(qū)域的沿線VII-VII'的截面圖； 圖8是圖7中所示的環(huán)境光遮蔽膜的頂視圖；
圖9是用于解釋圖7中所示的部分"A"的操作的電路圖；
圖10是示出用于驅(qū)動(dòng)圖9中所示的電路的信號的時(shí)序圖；
圖11是圖1中所示的光測量單元的框圖； 圖12是用于示出根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的液晶顯示器中圖1中所示的非顯 示區(qū)域的沿線VII-VII'的截面圖；以及 圖13是用于示出根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的液晶顯示器中圖1中所示的非顯 示區(qū)域的沿線VII-VII'的截面圖。
具體實(shí)施例方式
通過參照下方的詳細(xì)說明和附圖，將更容易理解本發(fā)明的示范性實(shí)施例的各個(gè)方 面和特征及其實(shí)現(xiàn)方法。然而，本發(fā)明可以以許多不同的形式實(shí)現(xiàn)，而不應(yīng)當(dāng)被解讀為限于 這里闡述的實(shí)施例。說明書全文中類似的引用數(shù)字將指代類似的元素。 應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)元件或?qū)颖环Q為"在...上"、"連接到"、或"耦接到"另一個(gè)元件或 層時(shí)，其可以直接在該另一個(gè)元件或?qū)由稀⑴c其連接或耦接，或者也可以存在居間的元素或?qū)印?將參照圖1至11描述根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的液晶顯示器、其環(huán)境光估計(jì)方 法、以及液晶顯示器的驅(qū)動(dòng)方法。圖l是用于解釋根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的液晶顯示 器(10)、其環(huán)境光估計(jì)方法、以及液晶顯示器的驅(qū)動(dòng)方法的框圖。圖2是圖1中所示的液晶 顯示面板的像素(PX)的等效電路圖。 參照圖l，根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的液晶顯示器10包括液晶面板300，具有用 于顯示圖像的顯示區(qū)域(DA)、以及裝有由光學(xué)估計(jì)器900和光電探測器910構(gòu)成的光測量 單元的外圍區(qū)域(PA)。 PA上還裝有具有圖像信號控制單元600J和光數(shù)據(jù)信號控制單元 600_2的信號控制器600、柵極驅(qū)動(dòng)器400、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器500、背光驅(qū)動(dòng)器800、以及連接到背 光驅(qū)動(dòng)器800的發(fā)光塊LB。這里，背光驅(qū)動(dòng)器800、發(fā)光塊LB、反射片(圖7的810)、背光遮 蔽膜(圖7的820)、以及光導(dǎo)板(圖7的830)構(gòu)成背光單元(800、 LB、810、820、830)。為 簡潔起見，圖1中未示出反射片、背光遮蔽膜、和光導(dǎo)板?？商鎿Q地，可以將數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器500、 信號控制器600、和背光驅(qū)動(dòng)器800作為集成電路芯片安裝在液晶面板300上。
液晶面板300包括多條柵極線Gl-Gk、多條數(shù)據(jù)線Dl-Dj、以及多個(gè)像素PX，而且為 該液晶面板提供有背光以顯示圖像。在柵極線Gl-Gk與數(shù)據(jù)線Dl-Dj的交叉點(diǎn)處設(shè)置各個(gè) 像素PX。雖然未示出，但是可以將多個(gè)像素PX劃分為紅子像素、綠子像素、和藍(lán)子像素。
參照圖2描述每個(gè)像素PX的等效電路圖。例如，連接到第f柵極線Gf (其中f為 1到k)和第g數(shù)據(jù)線Dg(其中g(shù)為從1到j(luò))的像素PX包括連接到柵極線Gf和數(shù)據(jù)線Dg的開關(guān)元件Qp、液晶電容器Clc、以及連接到其的存儲(chǔ)電容器Cst。液晶電容器Clc包括例 如第一顯示面板100的像素電極PE、第二顯示面板200的公共電極CE的兩個(gè)電極、介于第 一和第二顯示面板100和200之間的液晶分子150。在公共電極CE的部分處形成濾色片 CF。 液晶分子150的分子取向可以根據(jù)由電極產(chǎn)生的電場而變化。例如，如圖1中所
示，液晶分子150的取向可以根據(jù)由第一顯示面板100的像素電極PE和第二顯示面板200
的公共電極CE產(chǎn)生的電場而變化，從而顯示期望的圖像。液晶電容器Clc和存儲(chǔ)電容器
Cst促進(jìn)電極之間電場的產(chǎn)生和維持，從而建立并維持液晶分子150的分子取向。 回來參照圖1，液晶面板300包括顯示圖像的顯示區(qū)域DA、以及例如可以是非顯示
區(qū)域的外圍區(qū)域PA。顯示區(qū)域DA包括各自響應(yīng)于從數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器500提供的圖像數(shù)據(jù)電壓
而顯示圖像的多個(gè)像素PX。 在外圍區(qū)域PA中第一顯示面板(圖2的100)比第二顯示面板(圖2的200)寬， 而且外圍區(qū)域PA上不顯示圖像。 可以在外圍區(qū)域PA中安裝包括光學(xué)估計(jì)器900和光電探測器910的光測量單元。 光測量單元(900和910)可以獲得依賴于環(huán)境光的亮度的背光照度等級IL，并向信號控制 器提供所獲得的照度等級IL。在下方參照圖11詳細(xì)描述了光測量單元(900和910)。
為信號控制器600提供有第一圖像信號R、 G、和B、控制其顯示的外部控制信號 Vsync、Hsync、Mclk、和DE、以及背光照度等級IL，并該信號控制器產(chǎn)生第二圖像信號IDAT、 數(shù)據(jù)控制信號C0NT1、柵極控制信號C0NT2、和光數(shù)據(jù)信號LDAT。 具體地，信號控制器600將第一圖像信號R、G、和B轉(zhuǎn)換為第二圖像信號IDAT并產(chǎn) 生之。此外，可以為信號控制器600提供有根據(jù)背光照度等級IL補(bǔ)償?shù)墓鈹?shù)據(jù)信號LDAT， 并且該信號控制器可以接著向背光驅(qū)動(dòng)器800發(fā)送經(jīng)補(bǔ)償?shù)墓鈹?shù)據(jù)信號。
信號控制器60可以在功能上被劃分為圖像信號控制單元600_1和光數(shù)據(jù)信號控 制單元600_2。圖像信號控制單元600_1控制在液晶面板300上顯示的圖像，而光數(shù)據(jù)信號 控制單元600_2控制背光驅(qū)動(dòng)器800的操作。圖像信號控制單元600_1和光數(shù)據(jù)信號控制 單元600_2可以在物理上彼此分開。 具體地，圖像信號控制單元600_1接收第一圖像信號R、G、B并輸出與所接收的第 一圖像信號R、G、B對應(yīng)的第二圖像信號IDAT。圖像信號控制單元600_1還可以接收外部控 制信號Vsync、Hsync、Mclk、和DE，并產(chǎn)生數(shù)據(jù)控制信號C0NT1和柵極控制信號C0NT2。外部 控制信號Vsync、Hsync、Mclk、和DE的示例包括垂直同步信號Vsync、水平同步信號Hsync、 主時(shí)鐘信號Mclk、和數(shù)據(jù)使能信號DE。數(shù)據(jù)控制信號C0NT1用于控制數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器500的操 作，而柵極控制信號C0NT2用于控制柵極驅(qū)動(dòng)器400的操作。 此外，圖像信號控制單元600_1可以接收第一 R、G、B圖像信號R、G、B，輸出代表性 (r印resentative)圖像信號R_DB，并將其提供給光數(shù)據(jù)信號控制單元600_2。在下方參照 圖3更詳細(xì)地描述了圖像信號控制單元600_1。 光數(shù)據(jù)信號控制單元600—2可以接收該代表性圖像信號ILDB和背光照度等級IL， 并向背光驅(qū)動(dòng)器800提供光數(shù)據(jù)信號LDAT。在下方參照圖5更詳細(xì)地描述了光信號控制單 元600_2。 被提供有來自圖像信號控制單元600_1的柵極控制信號C0NT2的柵極驅(qū)動(dòng)器400向柵極線G1-Gk施加?xùn)艠O信號。這里，柵極信號由從柵極導(dǎo)通/截止電壓產(chǎn)生器(未示出) 產(chǎn)生的柵極導(dǎo)通電壓Von和柵極截止電壓Voff的組合構(gòu)成。用于控制柵極驅(qū)動(dòng)器400的 操作的柵極控制信號C0NT2包括用于指令柵極驅(qū)動(dòng)器400的操作的啟動(dòng)的垂直同步啟動(dòng)信 號、控制柵極導(dǎo)通信號的輸出定時(shí)的柵極時(shí)鐘信號、確定柵極導(dǎo)通電壓Von的脈沖寬度的 輸出使能信號等。雖然未示出，但是可以將柵極驅(qū)動(dòng)器400實(shí)現(xiàn)為多個(gè)柵極驅(qū)動(dòng)器芯片。
數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器500從圖像信號控制單元600J接收數(shù)據(jù)控制信號C0NT1，并向數(shù)據(jù)線 Dl-Dj施加與第二圖像信號IDAT對應(yīng)的電壓。與第二圖像信號IDAT對應(yīng)的電壓可以是根 據(jù)第二圖像信號IDAT的灰度級從灰度電壓產(chǎn)生器(未示出)提供的電壓。從而，可以通過 利用第二圖像信號IDAT的灰度級將灰度電壓產(chǎn)生器的驅(qū)動(dòng)電壓分壓來獲得該電壓。數(shù)據(jù) 控制信號C0NT1包括用于控制數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器500的操作的信號。用于控制數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器500的 操作的信號包括用于啟動(dòng)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器500的操作的水平同步啟動(dòng)信號、確定圖像數(shù)據(jù)電壓 的輸出的輸出使能信號等。 雖然未示出，但是可以將數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器500實(shí)現(xiàn)為多個(gè)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器芯片。
背光驅(qū)動(dòng)器800響應(yīng)于光數(shù)據(jù)信號LDAT而調(diào)整從發(fā)光塊LB提供的背光的量。發(fā) 光塊LB的亮度可以根據(jù)光數(shù)據(jù)信號LDAT的脈沖寬度或占空比而變化。在下文參照圖6更 詳細(xì)地描述了背光驅(qū)動(dòng)器800的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和操作。 包含至少一個(gè)光源的發(fā)光塊LB可以向液晶面板300提供光。如圖所示，發(fā)光塊LB
例如可以包括諸如發(fā)光二極管(LED)的點(diǎn)光源?？商鎿Q地，發(fā)光塊LB可以包括點(diǎn)光源或線
光源?？梢杂蛇B接到發(fā)光塊LB的背光驅(qū)動(dòng)器800控制發(fā)光塊LB的亮度。 圖3是圖1中所示的圖像信號控制器的框圖，而圖4是用于解釋由圖3中所示的
圖像信號控制器執(zhí)行的伽馬轉(zhuǎn)換的曲線圖。 參照圖3，圖像信號控制單元600_1包括控制信號產(chǎn)生部分610、圖像信號處理部 分620、和代表性值確定部分630。 控制信號產(chǎn)生部分610接收外部控制信號Vsync、 Hsync、 Mclk、和DE，并輸出數(shù)據(jù) 控制信號C0NT1和柵極控制信號C0NT2。具體地，控制信號產(chǎn)生部分610可以產(chǎn)生多種信 號，諸如用于啟動(dòng)圖1中所示的柵極驅(qū)動(dòng)器400的操作的垂直啟動(dòng)信號STV、用于確定柵極 導(dǎo)通電壓Von的輸出時(shí)間的柵極時(shí)鐘CPV、用于確定柵極導(dǎo)通電壓Von的脈沖寬度的柵極輸 出使能信號OE、用于啟動(dòng)圖1中所示的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器500的操作的水平同步啟動(dòng)信號STH、以 及用于指令圖像數(shù)據(jù)電壓的輸出的輸出指令信號TP。 圖像信號處理部分620可以接收第一圖像信號R、 G、 B，轉(zhuǎn)換其并輸出第二圖像信 號IDAT。第二圖像信號IDAT可以是從第一圖像信號R、 G、 B伽馬轉(zhuǎn)換得到的信號，而且可 以提供更準(zhǔn)確的顯示圖像。 參照圖3，第一圖像信號R、 G、 B可以具有第一灰度級，而第二圖像信號IDAT可以 具有第二灰度級。圖像信號處理部分620可以利用其中存儲(chǔ)有與第一灰度級對應(yīng)的第二灰 度級的查找表(未示出)將第一圖像信號R、G、B轉(zhuǎn)換為第二圖像信號R' 、G' 、B'。
圖像信號處理部分620可以將具有第一灰度級的第一圖像信號R、 G、 B轉(zhuǎn)換為具 有與伽馬系數(shù)Y為2.2的伽馬曲線對應(yīng)的第二灰度級的圖像信號，并輸出經(jīng)轉(zhuǎn)換的圖像信 號。參照圖4，在由分別代表灰度級和光學(xué)透射率的x和y軸構(gòu)成的坐標(biāo)平面上表示兩條伽 馬曲線。伽馬曲線的線性部分代表伽馬系數(shù)Y為1時(shí)對于每個(gè)灰度級液晶分子的光學(xué)透射率。伽馬曲線的曲線部分代表伽馬系數(shù)Y為2.2時(shí)對于每個(gè)灰度級液晶分子的光學(xué)透 射率。這里，已知2. 2為理想的伽馬系數(shù)，而且在x軸上，0和max分別代表最小灰度級和最 大灰度級。 再次參照圖3，代表性值確定部分630確定液晶面板300上顯示的代表性圖像信號 R_DB。例如，代表性值確定部分630可以接收第一圖像信號R、G、B，并確定代表性圖像信號 R_DB。代表性圖像信號ILDB可以是第一圖像信號R、G、B的平均值。因而，代表性圖像信號 R_DB可以指示液晶面板300上顯示的圖像的平均亮度值。
圖5是圖1中所示的光數(shù)據(jù)信號控制器的框圖； 參照圖1和圖5，光數(shù)據(jù)信號控制單元600_2包括亮度確定部分640、亮度補(bǔ)償部 分650、和光數(shù)據(jù)信號輸出部分660。 亮度確定部分640接收代表性圖像信號R_DB以確定與代表性圖像信號R_DB對應(yīng) 的背光固有(native)亮度R_LB，并向亮度補(bǔ)償部分650輸出背光固有亮度R_LB。例如，亮 度確定部分640可以利用查找表(未示出)確定背光固有亮度R_LB。 亮度補(bǔ)償部分650接收背光固有亮度R_LB以及背光照度等級IL。亮度補(bǔ)償部 分650可以向光數(shù)據(jù)信號輸出部分660提供基于背光照度等級IL而校正的背光補(bǔ)償亮度 R' _LB。 此外，亮度補(bǔ)償部分650可以提供基于環(huán)境光的亮度校正的背光補(bǔ)償亮度R' _ LB。該情況下，背光照度等級IL可以是通過測量環(huán)境光的亮度獲得的值。具體地，如果環(huán) 境光的亮度處于低等級，則背光照度等級IL具有小值，而如果環(huán)境光的亮度處于高等級， 則背光照度等級IL具有大值。 如上所述，背光固有亮度R_LB基于背光照度等級IL來得到補(bǔ)償，而背光照度等級 IL根據(jù)環(huán)境光的亮度而變化，從而根據(jù)環(huán)境光的亮度調(diào)整背光照度等級IL。也就是說，可 以通過在環(huán)境光處于低等級時(shí)降低背光的亮度、以及在環(huán)境光處于高等級時(shí)提高背光的亮 度來改善顯示質(zhì)量并降低功耗。 光數(shù)據(jù)信號輸出部分660響應(yīng)于從亮度補(bǔ)償部分650提供的背光補(bǔ)償亮度R' _ LB而輸出光數(shù)據(jù)信號LDAT。如上所述，向背光驅(qū)動(dòng)器800提供與背光補(bǔ)償亮度R' _LB對 應(yīng)的光數(shù)據(jù)信號LDAT，從而調(diào)整從發(fā)光塊LB提供的背光亮度。可以基于環(huán)境光的亮度來調(diào) 整光數(shù)據(jù)信號LDAT的脈沖寬度。 圖6是用于解釋圖1中所示的背光驅(qū)動(dòng)器和發(fā)光塊的操作的電路圖。
參照圖6，背光驅(qū)動(dòng)器800包括開關(guān)器件BLQ，并且控制發(fā)光塊LB的亮度。
現(xiàn)在將描述背光驅(qū)動(dòng)器800的操作。當(dāng)光數(shù)據(jù)信號LDAT變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，開關(guān)器件 BLQ被導(dǎo)通并向發(fā)光塊LB提供電源電壓Vin，使得電流流向電感器L。這里，源自電流的能 量被存儲(chǔ)在電感器L中。當(dāng)光數(shù)據(jù)信號LDAT變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，開關(guān)器件BLQ截止，形成由發(fā)光 塊LB、電感器L、和二極管D構(gòu)成的閉合電路，使得電流流過該閉合電路。這里，隨著存儲(chǔ)在 電感器L中的能量被釋放，存儲(chǔ)在電感器L中的電流的量減少。由于根據(jù)光數(shù)據(jù)信號LDAT 的占空比調(diào)整開關(guān)器件BLQ被導(dǎo)通的時(shí)間，因此發(fā)光塊LB的亮度由光數(shù)據(jù)信號LDAT的占 空比控制。 可以根據(jù)環(huán)境光的亮度來調(diào)整光數(shù)據(jù)信號LDAT的脈沖寬度。從而，可以根據(jù)環(huán) 境光的亮度來控制發(fā)光塊LB的亮度。例如，當(dāng)環(huán)境光的亮度處于高等級時(shí)，可以增加光數(shù)據(jù)信號LDAT的脈沖寬度。另一方面，當(dāng)環(huán)境光的亮度處于低等級時(shí)，可以減少光數(shù)據(jù)信號
LDAT的脈沖寬度。結(jié)果，當(dāng)環(huán)境光的亮度處于高等級時(shí)，增加發(fā)光塊LB的亮度也即背光的
亮度，而當(dāng)環(huán)境光的亮度處于低等級時(shí)，減少發(fā)光塊LB的亮度也即背光的亮度。 圖7是用于示出根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的液晶顯示器中圖1中所示的非顯示
區(qū)域的沿線VII-VII'的截面圖，而圖8是圖7中所示的環(huán)境光遮蔽膜的頂視圖。 參照圖7和8，第一顯示面板100可以包括第一基板110和第一偏振片120。第二
顯示面板200可以包括第二基板210、第二偏振片220、和環(huán)境光遮蔽膜230。例如背光單元
的發(fā)光單元LU可以包括發(fā)光塊LB、反射片810、背光遮蔽膜820、光導(dǎo)板830、和背光驅(qū)動(dòng)器
(圖1的800)。為簡潔起見，圖8中未示出背光驅(qū)動(dòng)器。同時(shí)，可以在第一顯示面板100中
安裝光電探測器910。 第一基板110可以包括薄膜晶體管(圖9的Qlc)和像素電極(圖9的PElc)。第 二基板210可以包括公共電極(未示出)。環(huán)境光入射到外圍區(qū)域PA中插入在第一顯示面 板100和第二顯示面板(圖2的200)之間的液晶分子150中，并且液晶分子150的取向由 電場改變?？梢酝ㄟ^施加到第一基板110的像素電極的例如圖10的V_Pelc的電壓來調(diào)整 改變液晶分子150的取向的電場。 將第一偏振片120置于液晶分子150下方，并將反射片810置于第一偏振片120 下方。第一偏振片120可以具有與第二偏振片220的透射軸垂直的透射軸。反射片810將 入射到其中的環(huán)境光向液晶分子150反射。 光導(dǎo)板830將從發(fā)光塊LB入射的背光重定向到液晶面板(圖1的300)。背光遮 蔽膜820防止背光入射到液晶面板300。背光遮蔽膜820例如可以為黑色背光單元帶。背 光單元帶可以通過將光導(dǎo)板830與反射片810彼此貼附來將發(fā)光單元LU附接到液晶面板 300?？商鎿Q地，背光遮蔽膜820和反射片810可以一體地形成。進(jìn)一步，背光遮蔽膜820 和反射片810可以具有相同的尺寸。 將環(huán)境光遮蔽膜230置于液晶分子150上方，并將第二偏振片220置于環(huán)境光遮 蔽膜230上方。 環(huán)境光遮蔽膜230防止環(huán)境光直接入射到光電探測器910。環(huán)境光遮蔽膜230例 如可以為黑矩陣BM。環(huán)境光遮蔽膜230可以具有光路孔240。環(huán)境光可以通過光路孔240 入射到反射片810。 如圖8中所示，環(huán)境光遮蔽膜230可以包括與光電探測器910的位置對應(yīng)地布置
的遮光島230a。因而，遮光島230a可以防止環(huán)境光直接入射到光電探測器910。 這里，不同于圖8，可以形成光路孔240以匹配環(huán)境光遮蔽膜230的光電探測器
910的外圍。從而，環(huán)境光遮蔽膜230包含在其中形成的開口。進(jìn)一步，光路孔240可以具
有環(huán)形形狀，如圖8中所示。 光電探測器910能夠感測穿過液晶分子150的環(huán)境光。例如，光電探測器910可以 感測在去往反射片810途中通過光路孔240進(jìn)入之后穿過液晶分子150的環(huán)境光，接著該 環(huán)境光在去往光電探測器910途中在反射片810處反射之后將再次穿過液晶分子150。 一 路上，環(huán)境光在由反射片810反射之后將在遮光島230a的底面反射并進(jìn)入光電探測器910。
現(xiàn)在將簡要地描述環(huán)境光在到達(dá)光電探測器910之前經(jīng)過的路徑。環(huán)境光從第二 偏振片220的上方入射，并依次穿過第二偏振片220、液晶分子150、和第一偏振片120，接著在反射片810處反射。最后，環(huán)境光穿過第一偏振片120直到其到達(dá)光電探測器910。
在環(huán)境光遮蔽膜230能夠反射光的情況下，例如，如果環(huán)境光遮蔽膜230是包含鉻 (Cr)的材料，例如，黑矩陣BM，則環(huán)境光在反射片810處反射，穿過第一偏振片120接著反 射回環(huán)境光遮蔽膜230，并最終到達(dá)光電探測器910。 因環(huán)境光穿過第二偏振片220 —次并穿過第一偏振片120兩次而造成的環(huán)境光的 損失被粗略地估計(jì)為50%。已經(jīng)穿過第二偏振片220的透射軸的環(huán)境光的量大約為50%。 由于第一偏振片120和第二偏振片220的透射軸彼此垂直，因此環(huán)境光的偏振即便在穿過 第二偏振片220之后將仍然保持。從而，在穿過第一偏振片120兩次的同時(shí)所產(chǎn)生的環(huán)境光 的損失可以忽略。結(jié)果，將環(huán)境光到達(dá)光電探測器910之前產(chǎn)生的損失粗略地估計(jì)為50%。
圖9是用于解釋圖7中所示的部分"A"的操作的電路圖。圖10是示出用于驅(qū)動(dòng) 圖9中所示的電路的信號的時(shí)序圖。 參照圖9和IO，調(diào)整液晶分子150的取向用于穿過環(huán)境光的像素電極PElc由通 過柵極線Glc施加的柵極電壓V_Glc開關(guān)，而且通過數(shù)據(jù)線Die向其施加數(shù)據(jù)電壓V_Dlc。 隨著數(shù)據(jù)電壓V_Dlc被施加到像素電極PElc，像素電極PElc的電壓的量值改變，從而調(diào)整 液晶分子150的取向。 參照圖IO，將液晶分子定向?yàn)樘幱诘谝蝗∠驙顟B(tài)，而且允許環(huán)境光穿過液晶分子， 并感測已經(jīng)穿過液晶分子的第一光。另外，將液晶分子定向?yàn)樘幱诘诙∠驙顟B(tài)，而且允許 環(huán)境光穿過液晶分子，并感測已經(jīng)穿過液晶分子的第二光。 這里，被稱為液晶分子的取向狀態(tài)的液晶分子的第一取向狀態(tài)用于在液晶面板上 顯示黑色，而被稱為液晶分子的取向狀態(tài)的液晶分子的第二取向狀態(tài)用于在液晶面板上顯 示白色。然而，提供該說明僅僅用于例示，液晶分子的取向狀態(tài)可以根據(jù)液晶顯示器的用途 或目的而變化。 具體地，如果施加到像素電極PElc的電壓V—PElc為第一電平，則液晶分子150被 定向到第一取向狀態(tài)，而如果施加到像素電極PElc的電壓V—PElc為第二電平，則液晶分子 150被定向到第二取向狀態(tài)。參照圖lO，其中保持施加到像素電極PElc的電壓V—PElc為 高的幀比其中保持?jǐn)?shù)據(jù)電壓V_D1 c為高的幀長，其歸因于液晶電容器、和存儲(chǔ)電容器，如圖 2中所示。 在將液晶分子150保持在第一取向狀態(tài)和第二取向狀態(tài)的同時(shí)，將用于利用液晶 分子150使能光電探測器(圖1的910)的傳感器使能信號en—SS激活到高電平。在使能 光電探測器910之后的預(yù)定時(shí)間內(nèi)，將用于使能光學(xué)估計(jì)器(圖1的900)的讀出電路(圖 11的920)的讀出使能信號RO—SS激活到高電平?？梢栽?n-l)感測幀中感測已經(jīng)穿過處 于第一取向狀態(tài)的液晶分子150的環(huán)境光(第一光)。此外，可以在n感測幀中感測已經(jīng)穿 過處于第二取向狀態(tài)的液晶分子150的環(huán)境光(第二光)。對于相同的光電探測器910，可 以按照時(shí)分方式測量第一光和第二光。進(jìn)一步，光學(xué)估計(jì)器(圖1的900)可以利用第一光 與第二光之間的差來估計(jì)環(huán)境光的亮度，其在下文詳細(xì)描述。
圖11是圖1中所示的光測量單元的框圖。 參照圖ll，光測量單元包括光電探測器910和光學(xué)估計(jì)器900。 光電探測器910由傳感器使能信號en_SS使能并輸出光電流Iph。如上方參照圖
9和10所述，光電探測器910能夠按照時(shí)分方式探測第一光和第二光。同時(shí)，圖11中所示的PD1、 PD2、 PD3、和PD4是置于圖1中所示的液晶面板300的四個(gè)邊緣處的四個(gè)光電探測 器910。由于利用置于液晶面板300的四個(gè)邊緣處的四個(gè)光電探測器910感測環(huán)境光并利 用從四個(gè)光電探測器910輸出的光電流Iph測量環(huán)境光的亮度，因此測量到的環(huán)境光的亮 度變得對環(huán)境光的局部變化不那么敏感。 光電探測器910可以利用第一光與第二光之間的差來測量環(huán)境光的亮度。這里， 第一光是液晶分子150被定向?yàn)樘幱诘谝蝗∠驙顟B(tài)時(shí)由光電探測器910探測到的光，而第 二光是液晶分子150被定向?yàn)樘幱诘诙∠驙顟B(tài)時(shí)由光電探測器910探測到的光。
光學(xué)估計(jì)器900可以包括讀出電路920、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) 930、存儲(chǔ)器940、減法器 950、和亮度等級計(jì)算器960。 由讀出使能信號RO_SS使能的讀出電路920從每個(gè)光電探測器910接收光電流 Iph，并輸出從輸入的光電流Iph轉(zhuǎn)換得到的電壓輸出Vout_R。例如，讀出電路920將光電 流Iph的四個(gè)值轉(zhuǎn)換為電壓值，并獲得四個(gè)值的平均，接著輸出電壓輸出Vout_R。
ADC 930可以將從讀出電路920輸出的電壓Vout_R轉(zhuǎn)換為數(shù)字值。如圖11中所 示，當(dāng)光電探測器910探測第一光和第二光時(shí)分別轉(zhuǎn)換數(shù)字值Vout—W和Vout—B。在存儲(chǔ)器 940中存儲(chǔ)與第一光對應(yīng)的數(shù)字值Vout_W。 減法器950執(zhí)行減法以輸出與第二光對應(yīng)的數(shù)字值Vout_B和從存儲(chǔ)器940讀取 的與第一光對應(yīng)的數(shù)字值Vout_W之間的差Vout_EL。 亮度等級計(jì)算器960可以利用與第二光對應(yīng)的數(shù)字值Vout_B和與第一光對應(yīng)的 數(shù)字值Vout—W之間的差Vout—EL獲得環(huán)境光的亮度，并獲得與所獲得的環(huán)境光的亮度對應(yīng) 的背光照度等級IL。 同時(shí)，如果第一光的亮度超過光電探測器910或光學(xué)估計(jì)器900的感測范圍，則光 測量單元(900和910)改變液晶分子150的第一取向狀態(tài)，從而調(diào)整第一光的亮度，S卩，第 一光的量。例如，如果從光電探測器910輸出的與第一光對應(yīng)的光電流Iph超過ADC 930 的工作范圍，則可以調(diào)整第一光的量。這里，為了將液晶分子150定向?yàn)榈谝蝗∠驙顟B(tài)而無 需改變光電探測器910的工作點(diǎn)，改變施加到液晶分子150的電壓，從而調(diào)整第一光的量。
因?yàn)榭梢曰谑┘拥揭壕Х肿?50的電壓與液晶分子150的光學(xué)透射率之間的關(guān) 系來準(zhǔn)確地估計(jì)第一光的量，所以可以通過改變施加到液晶分子150的電壓來調(diào)整第一光 的量。 下文將參照如下情況作為示例描述第一光量的調(diào)整針對應(yīng)用于第二圖像信號 R' 、G'、和B'的伽馬系數(shù)Y為2.2而感測第一光，如圖4中所示，并且液晶分子150被
完全導(dǎo)通。 圖4中所示的伽馬曲線代表伽馬系數(shù)Y為2. 2時(shí)各種像素的灰度級以及相對于 灰度級的液晶分子150的光學(xué)透射率。如果在液晶分子150被完全導(dǎo)通的情形下感測第一 光，則感測到的第一光的量可以與白光的量對應(yīng)。從而，可以利用該伽馬曲線來準(zhǔn)確地估計(jì) 與完全導(dǎo)通液晶分子150所需的施加到液晶分子150的電壓對應(yīng)的第一光的量。
總之，環(huán)境光可以從液晶分子150的上方入射。發(fā)光塊LB從液晶分子150的下方 提供背光。在液晶分子150被導(dǎo)通的情形下感測已經(jīng)穿過液晶分子150的第一光，并在液晶 分子150被截止的情形下感測已經(jīng)穿過液晶分子150的第二光。利用第一光與第二光之間 的差來估計(jì)環(huán)境光的亮度，而且背光驅(qū)動(dòng)器可以根據(jù)環(huán)境光的亮度來調(diào)整背光的亮度。例如，當(dāng)環(huán)境光的亮度處于高等級時(shí)，增加背光的亮度，而當(dāng)環(huán)境光的亮度處于低等級時(shí)，減少背光的亮度。以這樣的方式，根據(jù)環(huán)境光的亮度來調(diào)整背光的亮度，從而為根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的液晶顯示器10提供高顯示質(zhì)量。 以下，將參照圖12描述根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的液晶顯示器、估計(jì)環(huán)境光的方法、以及該液晶顯示器的驅(qū)動(dòng)方法。為簡潔起見，可以利用相同的參考數(shù)字標(biāo)識各自具有基本相同功能的組件，并將略去其重復(fù)描述。 圖12是用于示出根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的液晶顯示器(11)中圖1中所示的非顯示區(qū)域的沿線VII-VII'的截面圖。 參照圖12，第一顯示面板100包括第一基板110和第一偏振片120。第二顯示面板201包括第二基板210、第二偏振片220、和環(huán)境光遮蔽膜231 。例如背光單元的發(fā)光單元LU包括發(fā)光塊LB、反射片810、光導(dǎo)板830、和背光驅(qū)動(dòng)器(圖1的800)。第一基板110可以包括薄膜晶體管(圖9的Qlc)和像素電極(圖9的PElc)。第二基板210可以包括公共電極(未示出)。 根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例，將第一顯示面板100置于液晶分子150上方，并將第二顯示面板201置于液晶分子150下方。環(huán)境光從第一顯示面板100的上方入射。根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例，環(huán)境光遮蔽膜231不能夠適當(dāng)?shù)胤瓷涔狻＠?，在環(huán)境光遮蔽膜231為有機(jī)材料制成的黑矩陣BM的情況下，環(huán)境光遮蔽膜231將不能夠高效率地反射光。
現(xiàn)在將簡要地描述環(huán)境光在到達(dá)光電探測器910之前經(jīng)過的路徑。環(huán)境光從第一偏振片120的上方入射，并依次穿過第一偏振片120、液晶分子150、和第二偏振片220，接著在反射片810處反射。最后，環(huán)境光穿過第二偏振片220直到其到達(dá)光電探測器910。
根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例，環(huán)境光可以從液晶分子150的上方入射，而發(fā)光塊LB從液晶分子150的下方提供背光。在第一取向狀態(tài)下感測已經(jīng)穿過液晶分子150的第一光，并在第二取向狀態(tài)下感測已經(jīng)穿過液晶分子150的第二光。因而，如同上方描述的示范性實(shí)施例中一樣，利用第一光與第二光之間的差來估計(jì)環(huán)境光的亮度，而且背光驅(qū)動(dòng)器可以根據(jù)環(huán)境光的亮度來調(diào)整背光的亮度。以這樣的方式，根據(jù)環(huán)境光的亮度來調(diào)整背光的亮度，從而改善根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的液晶顯示器11的顯示質(zhì)量。
以下，將參照圖13描述根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的液晶顯示器、環(huán)境光的估計(jì)方法、以及該液晶顯示器的驅(qū)動(dòng)方法。為簡潔起見，可以利用相同的參考數(shù)字標(biāo)識各自具有基本相同功能的組件，并將略去其重復(fù)描述。 圖13是用于示出根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的液晶顯示器(12)中圖1中所示的非顯示區(qū)域的沿線VII-VII'的截面圖。 參照圖13，第一顯示面板102包括第一基板112和第一偏振片120。第二顯示面板202包括第二基板210、第二偏振片220、和環(huán)境光遮蔽膜232。例如背光單元的發(fā)光單元LU包括發(fā)光塊LB、反射片810、背光遮蔽膜820、光導(dǎo)板830、和背光驅(qū)動(dòng)器(圖1的800)。第一基板112可以包括薄膜晶體管(圖9的Qlc)和像素電極(圖9的PElc)。第二基板210可以包括公共電極(未示出)。 根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例，第一基板112的薄膜晶體管Qlc可以是具有頂柵結(jié)構(gòu)的低溫多晶硅(LTPS)晶體管。在頂柵結(jié)構(gòu)中，有源層置于源電極和漏電極上，并且柵電極置于有源層上。
本發(fā)明的示范性實(shí)施例可以應(yīng)用于環(huán)境光遮蔽膜232不能夠適當(dāng)?shù)胤瓷涔獾那闆r。例如，在環(huán)境光遮蔽膜232為有機(jī)材料制成的黑矩陣BM的情況下，環(huán)境光遮蔽膜232將不能夠高效率地反射光。 現(xiàn)在將簡要地描述環(huán)境光在到達(dá)光電探測器910之前經(jīng)過的路徑。環(huán)境光從第二偏振片220的上方入射，并依次穿過第二偏振片220、液晶分子150、和第一偏振片120，接著在反射片810處反射。最后，環(huán)境光穿過第一偏振片120直到其到達(dá)光電探測器910。
根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例，環(huán)境光可以從液晶分子150的上方入射，而發(fā)光塊LB從液晶分子150的下方提供背光。在第一取向狀態(tài)下感測已經(jīng)穿過液晶分子150的第一光，并在第二取向狀態(tài)下感測已經(jīng)穿過液晶分子150的第二光。因而，如同上方描述的示范性實(shí)施例中一樣，利用第一光與第二光之間的差來估計(jì)環(huán)境光的亮度，而且背光驅(qū)動(dòng)器可以根據(jù)環(huán)境光的亮度來調(diào)整背光的亮度。以這樣的方式，根據(jù)環(huán)境光的亮度來調(diào)整背光的亮度，從而提高液晶顯示器12的顯示質(zhì)量。 雖然已經(jīng)參照附圖具體地展示和描述了本發(fā)明的示范性實(shí)施例，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對其在形式和細(xì)節(jié)上做出各種變化而不背離本發(fā)明的精神和范圍。 對相關(guān)申請的交叉引用 本申請要求于2008年11月13日向韓國知識產(chǎn)權(quán)局提交的韓國專利申請No. 10-2008-0112824的優(yōu)先權(quán)，其公開內(nèi)容通過引用而全部合并于此。
權(quán)利要求
一種液晶顯示器，包括第一電極和第二電極，產(chǎn)生電場；液晶分子，位于第一電極和第二電極之間，并且其取向狀態(tài)因所產(chǎn)生的電場而改變；以及光電探測器，感測穿過液晶分子的光。
2. 如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，進(jìn)一步包括光學(xué)估計(jì)器，用于利用由光電探測器感測的第一光與第二光之間的差來估計(jì)環(huán)境光的亮度，第一光與穿過液晶分子的第一取向狀態(tài)的光對應(yīng)，而第二光與穿過液晶分子的第二取向狀態(tài)的光對應(yīng)。
3. 如權(quán)利要求2所述的液晶顯示器，進(jìn)一步包括顯示圖像的液晶面板，其中液晶分子的第一取向狀態(tài)用于在液晶面板上顯示黑色，而液晶分子的第二取向狀態(tài)用于在液晶面板上顯示白色。
4. 如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其中環(huán)境光入射到液晶分子，并且在液晶分子的上方布置環(huán)境光遮蔽膜用于防止環(huán)境光入射到液晶分子，該環(huán)境光遮蔽膜包括與光電探測器的位置對應(yīng)地布置的遮光島。
5. 如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其中環(huán)境光入射到液晶分子，并且在液晶分子的上方進(jìn)一步布置環(huán)境光遮蔽膜用于防止環(huán)境光入射到液晶分子，該環(huán)境光遮蔽膜包括被形成為符合光電探測器的外圍的開口。
6. 如權(quán)利要求5所述的液晶顯示器，其中環(huán)境光遮蔽膜為黑矩陣。
7. 如權(quán)利要求5所述的液晶顯示器，其中該開口為環(huán)形形狀。
8. 如權(quán)利要求5所述的液晶顯示器，進(jìn)一步包括第一偏振片，置于液晶分子下方；反射片，置于第一偏振片下方；以及第二偏振片，置于環(huán)境光遮蔽膜上方，其中環(huán)境光從第二偏振片的上方入射，依次穿過第二偏振片、液晶分子、和第一偏振片，然后在反射片處反射，接著穿過第一偏振片直到其到達(dá)光電探測器。
9. 如權(quán)利要求2所述的液晶顯示器，其中當(dāng)?shù)谝还獾牧炼瘸^光電探測器或光學(xué)估計(jì)器的感測范圍時(shí)，通過改變液晶分子的第一取向狀態(tài)來調(diào)整第一光的亮度。
10. 如權(quán)利要求2所述的液晶顯示器，其中環(huán)境光從液晶分子的上方入射，而且該液晶顯示器進(jìn)一步包括發(fā)光塊，從液晶分子的下方提供背光；以及背光驅(qū)動(dòng)器，根據(jù)環(huán)境光的亮度來調(diào)整背光的亮度。
全文摘要
提供一種液晶顯示器、環(huán)境光的估計(jì)方法、以及該液晶顯示器的驅(qū)動(dòng)方法。該液晶顯示器包括第一電極和第二電極，產(chǎn)生電場；液晶分子，其取向狀態(tài)因所產(chǎn)生的電場改變；以及光電探測器，感測穿過液晶分子的光。
文檔編號G09G3/36GK101738755SQ20091021092
公開日2010年6月16日 申請日期2009年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月13日
發(fā)明者太勝奎, 樸商鎮(zhèn), 李柱亨, 金舜童 申請人:三星電子株式會(huì)社