專利名稱：光傳感器電路及其驅動方法
技術領域：
實施例涉及光傳感器電路，具體地，涉及擴大可檢測環境光的范圍并改善低照明處分辨率的光傳感器電路及其驅動方法。
背景技術：
平板顯示器包括有機發光顯示器、液晶顯示器和等離子體顯示器等等。平板顯示器比CRT(陰極射線管)更薄、更輕并且消耗更少的功率，因此平板顯示器已迅速取代了 CRT。在平板顯示器中，有機發光顯示器和液晶顯示器可以容易地制造成小尺寸，并且可以利用電池長時段地使用，因此有機發光顯示器和液晶顯示器被選擇為許多便攜式電子設備的顯示器。然而，盡管用戶能夠調節現有有機發光顯示器和液晶顯示器的亮度，但這些顯示器被設計為以均勻的亮度顯示圖像而與環境光無關。因此，這些顯示器的可見性是個問題， 這時因為均勻的亮度在暗的地方看起來太亮，而在亮的地方，例如陽光下卻又太暗。進一步，由于平板顯示器在如上所述的相關技術中被設置為畫面亮度均勻，因此它們的缺點在于當在環境光亮度較小的較暗的地方長時間段地使用時，畫面亮度不必要得高，從而使功耗相應增加。為了克服這個問題，一些顯示器可以通過利用光傳感器電路檢測環境光來自動調節亮度。
發明內容
實施例提供一種光傳感器電路，包括連接在第一基準電壓與第二電源之間的第一晶體管；連接在所述第一晶體管的柵電極與第二電極之間的第二晶體管，所述第二晶體管包括從接收第一控制信號的柵電極；連接在所述第一基準電壓與所述第一晶體管之間的第三晶體管，所述第三晶體管包括接收第二控制信號的柵電極；連接在所述第二電源與所述第一晶體管之間的第四晶體管，所述第四晶體管包括接收反轉的第二控制信號的柵電極；連接在第二基準電壓與第三基準電壓之間的光接收元件；連接在所述第二基準電壓與所述光接收元件的陰極之間的第五晶體管，所述第五晶體管包括接收所述第一控制信號的柵電極；連接在所述光接收元件的陰極與所述第三基準電壓之間的第一電容器；連接在所述光接收元件的陰極與所述第一電容器的第一電極之間的第六晶體管，所述第六晶體管包括接收第三控制信號的柵電極；以及連接在所述第一晶體管的柵電極與所述第一電容器的第一電極之間的第二電容器。所述光傳感器電路可以包括連接在所述第一晶體管的第一電極與輸出負載的第一側之間的第七晶體管，所述第七晶體管包括接收第四控制信號的柵電極；以及連接在延伸到所述輸出負載的第二側的輸出信號線與第一電源之間的第八晶體管，所述第八晶體管包括接收初始化信號的柵電極。所述光接收元件可以是p-i_m(p-本征-金屬)二極管、PIN 二極管、PN 二極管和光電耦合器中的任一個。
所述第一基準電壓和所述第二基準電壓可以具有高電平電壓值。所述第三基準電壓和所述第二電源可以由低電平電壓或接地電源GND實現。所述第二晶體管、所述第五晶體管和所述第六晶體管中至少之一可以是雙柵極型。所述光傳感器電路可以包括第九晶體管，通過所述第九晶體管的柵電極被供給反轉的所述第一控制信號，所述第九晶體管具有與所述第一晶體管的所述柵電極連接的第一電極和第二電極；以及第十晶體管，通過所述第十晶體管的柵電極被供給反轉的第三控制信號，所述第十晶體管具有與所述第一電容器的第一電極連接的第一電極和第二電極。實施例提供一種驅動光傳感器電路的方法，其中一幀被分成三個時段tl、t2和 t3，并且所述的光傳感器電路在所述幀時段中操作，所述方法包括在第一時段tl中，通過在第二電容器中存儲第一晶體管的閾值電壓并且將光接收元件的陰極充電至第二基準電壓將所述光接收元件實現為反向偏置狀態；在第二時段t2中，通過根據傳送到所述光接收元件中的光的量而產生的光泄漏電流對存儲電壓的所述第一電容器進行放電，以與光泄漏電流對應；以及在第三時段t3中，向輸出信號線輸出關于根據所述光泄漏電流對所述電壓進行放電的信息。將所述光接收元件實現為反向偏置狀態可以包括接收第一控制信號作為選擇信號；將所述第一晶體管的柵電極節點的電壓初始化為第二電源；在初始化電壓之后，接收所述第一控制信號和第二控制信號作為選擇信號；以及將所述第一晶體管的柵電極節點充電為利用“第一基準電壓-所述第一晶體管的閾值電壓”。對所述第一電容器進行放電可以包括提供第三控制信號作為選擇信號以導通第六晶體管，從而相應地將所述第一晶體管的柵電極節點的電壓降低與所述第一電容器的電
壓改變一樣多的量。對所述第一電容器進行放電可以進一步包括接收初始化信號作為選擇信號，并且在所述第二時段的預定時段中導通第八晶體管，而后利用第一電源對所述輸出信號線充 H1^ ο輸出信息可以包括提供第四信號作為選擇信號以導通第七晶體管，而后通過所述第七晶體管向所述輸出信號線輸出根據所述光泄漏電流放電的電壓。實施例提供一種驅動光傳感器電路的方法，其中一幀由多個子幀組成，所述多個子幀中的每一個被分成三個時段tl、t2和t3，并且所述的光傳感器電路在所述時段中操作，所述方法包括在第一時段tl中，通過在第二電容器中存儲第一晶體管的閾值電壓并且將光接收元件的陰極充電至第二基準電壓將所述光接收元件實現為反向偏置狀態；在第二時段t2中，通過根據傳送到所述光接收元件中的光的量而產生的光泄漏電流對存儲電壓的所述第一電容器進行放電，以與光泄漏電流對應；以及在第三時段t3中，向輸出信號線輸出關于根據所述光泄漏電流對所述電壓放電的信息，其中所述多個子幀中的每個子幀的所述第二時段從所述第一子幀的第二時段時間開始依次縮短2的倍數。可以在具有最長第二時段的第一子幀中檢測低亮度光，并且在具有最短第二時段的最后子幀中檢測高亮度光。將所述光接收元件實現為反向偏置狀態可以包括接收第一控制信號作為選擇信號；將所述第一晶體管的柵電極節點的電壓初始化為第二電源；在初始化之后接收所述第一控制信號和第二控制信號作為選擇信號；以及將所述第一晶體管的柵電極節點充電為 “第一基準電壓-所述第一晶體管的閾值電壓”。對所述第一電容器進行放電可以包括提供第三控制信號作為選擇信號以導通第六晶體管，從而使所述第一晶體管的柵電極節點的電壓降低與所述第一電容器的電壓改變
一樣多的量。對所述第一電容器進行放電可以包括接收初始化信號作為選擇信號以在所述第二時段的預定時段中導通第八晶體管，而后利用第一電源對所述輸出信號線充電。輸出信息可以包括提供第四信號作為選擇信號以導通第七晶體管，而后通過所述第七晶體管向所述輸出信號線輸出根據所述光泄漏電流放電的電壓。實施例提供一種利用光傳感器電路檢測光的方法，所述方法包括提供另一光傳感器電路；遮擋所述另一光傳感器電路免受光；以及從所述光傳感器電路的輸出中減去所述另一光傳感器電路的輸出以提供校正后的輸出。
通過參照附圖詳細描述示例性實施例，以上及其它特征和優點對于本領域普通技術人員來說將變得更加明顯，附圖中圖IA和圖IB圖示說明根據實施例的光傳感器電路的配置的電路圖；圖2圖示說明示出圖IA或圖IB所示的光傳感器電路的操作的時序圖；以及圖3圖示說明示出根據另一實施例的光傳感器電路的操作的時序圖。
具體實施例方式通過引用將2010年3月23日在韓國知識產權局遞交并且題目為“Light Sensor Circuit and Driving Method Thereof (光傳感器電路及其驅動方法)”的韓國專利申請 No. 10-2010-0025659 整體合并于此。以下將參照附圖更充分地描述示例性實施例；然而，這些實施例可以以不同的形式來具體實現，并且不應當被解釋為限于此處給出的實施例。更恰當地說，提供這些實施例是為了使本公開徹底和完整，并將向本領域技術人員充分地傳達本發明的范圍。圖IA和圖IB圖示說明根據實施例的光傳感器電路的電路圖。根據實施例的光傳感器電路是源極跟隨器型傳感器電路，其優點在于具有良好的線性輸入/輸出特性。首先參見圖1A，根據本發明實施例的光傳感器電路包括第一至第八晶體管Pl至 P8、第一和第二電容器Cl和C2以及光接收元件PD。盡管第一至第八晶體管Pl至P8在本發明的該實施例中被實施為P型晶體管，但這只是一個示例，并且實施例不限于此。第一晶體管Pl具有連接到第一節點m的柵電極以及分別電連接到第一基準電壓 Veefi和第二電源VSS的第一電極和第二電極。在該配置中，第一基準電壓Vkefi是高電平電壓值，并且第二電源VSS可以由低電平電壓值或地電源GND實施。在該實施例中，第一晶體管Pl以源極跟隨器型操作，其中與第一基準電SVkefi電連接的第一電極用作源電極，而與第二電源VSS連接的第二電極用作漏電極。第二晶體管P2連接在第一晶體管Pl的柵電極與第二電極(漏電極)之間，使得在第二晶體管P2導通時，第一晶體管Pl被二極管連接(diode connected)。具體而言，第二晶體管P2的第一電極和第二電極分別與第一晶體管Pl的柵電極和第二電極連接。第二晶體管P2的柵電極與第一控制信號線CSl連接。第三晶體管P3連接在第一晶體管Pl的第一電極(源電極)與第一基準電壓Vkefi 之間，使得在第三晶體管P3導通時，第一晶體管Pl的第一電極與第一基準電壓Vkefi電連接。具體而言，第三晶體管P3的第一電極和第二電極分別與第一基準電SVkefi和第一晶體管的第一電極連接。第三晶體管P3的柵電極與第二控制信號線CS2連接。第四晶體管P4連接在第一晶體管Pl的第二電極(漏電極)與第二電源VSS之間， 使得在第四晶體管P4導通時，第一晶體管Pl的第二電極與第二電源VSS電連接。具體而言，第四晶體管P4的第一電極和第二電極分別與第一晶體管的第二電極和第二電源VSS連接。第四晶體管P4的柵電極與第二'控制信號線CS2b連接。在該配置中，施加于第二控制信號線CS2的控制信號被反轉，并且被輸送到第二'控制信號線CS2b。光接收元件PD連接在第二基準電壓Vkef2與第三基準電壓Vkef3之間，并且通過以反向偏置方式流動與外部光的大小對應的光泄漏電流來將第二電容器CS放電到預定的電壓。具體而言，光接收元件PD的陰極與第二基準電SVkef2電連接，而光接收元件PD的陽極與第三基準電壓Vkef3連接。第五晶體管P5連接在光接收元件PD的陰極與第二基準電壓Vkef2之間，使得光接收元件PD的陰極僅在第五晶體管P5導通時與第二基準電壓Vkef2電連接。具體而言，第五晶體管P5的第一電極和第二電極分別與第二基準電壓Vkef2和光接收元件PD的陰極連接。 第五晶體管P5的柵電極與第一控制信號線CSl連接。光接收元件PD可以是選自p-i_m(p-本征-金屬)二極管、PIN 二極管、PN 二極管、光電耦合器及其等同物中的任何一個。第二基準電壓￥-2是高電平電壓值，并且第二電源VSS可以由低電平電壓值或地電源GND實現。第二電容器C2存儲施加于第一晶體管Pl的柵電極的電壓，使得它補償第一晶體管Pl的閾值電壓。因此，第二電容器C2的第一電極在第一晶體管Pl的柵電極連接的地方與第一節點W連接，并且第二電極與第二節點N2連接。第一電容器Cl連接在第二節點N2與第三基準電壓Vkef3之間。第一電容器Cl與光接收元件PD并聯連接，并且通過提高光接收元件的反向偏置電容來改善信號維持特性。 具體而言，第一電容器Cl的第一電極與光接收元件PD的陰極電連接，并且第二電極與陽極連接。第六晶體管P6連接在光接收元件PD的陰極與第一電容器Cl的第一電極之間，使得光接收元件PD的陰極僅在第六晶體管P6導通時與第一電容器Cl的第一電極電連接。具體而言，第六晶體管P6的第一電極和第二電極分別與光接收元件PD的陰極和第二節點N2 連接。第六晶體管P6的柵電極與第三控制信號線CS3連接。第七晶體管P7具有連接在第一晶體管Pl的第一電極與輸出負載的一側之間的第一電極和第二電極，并且第七晶體管P7的柵電極與第四控制信號線CS4連接。第八晶體管P8連接到延伸至輸出負載另一側的輸出信號線OUT，其中第八晶體管 P8的第一電極連接到輸出信號線OUT，第二電極與具有高電平電壓值的第一電源VDD連接， 并且柵電極連接到初始化信號線pre。在該配置中，輸出負載例如可以是模擬-數字轉換器的內部負載。在該配置中，第一基準電壓Vkefi、第二基準電壓Vkef2和第一電源VDD都具有高電平電壓值，并且可以實現為相同的電平。在該配置中，第三基準電壓Vkef3和第二電源VSS 二者都由低電平或地電源實現，并且可以具有相同的電壓值。接下來，參見圖1B，示出根據另一實施例的光傳感器電路。圖IB的實施例包括圖 IA所示實施例的所有元件。因此，由相同的附圖標記來表示相同的組件，并且不再重復對它們的詳細描述。具體而言，圖IB所示實施例與圖IA所示實施例的不同在于圖IB所示實施例進一步包括第九晶體管P9和第十晶體管P10，并且第二晶體管P2、第五晶體管P5和第六晶體管P6以雙柵極型實現。在該配置中，第九晶體管P9和第十晶體管PlO被提供以減少分別由第二晶體管 P2和第六晶體管P6產生的開關噪聲。因此，第九晶體管P9具有連接到第一'控制信號線 CSIb的柵電極以及連接到第一節點m的第一電極和第二電極，其中經反轉的第一控制信號被施加于第一'控制信號線CSlb。進一步，第十晶體管PlO具有連接到第三'控制信號線cs;3b的柵電極以及連接到第二節點N2的第一電極和第二電極，其中經反轉的第三控制信號被施加于第三'控制信號線CS!3b。由于第二晶體管P2和第六晶體管P6所產生的開關噪聲會很大程度地影響第一晶體管Pl的柵電極，為了克服該問題，提供如上所述連接的第九晶體管P9和第十晶體管PlO 以最小化開關噪聲。進一步，第二晶體管P2和第六晶體管P6以雙柵極型實現，以防止從各個晶體管自身產生的泄漏電流影響第一晶體管Pl的柵極節點，并且第五晶體管P5以雙柵極型實現，以防止自身的泄漏電流影響從光接收元件PD產生的光泄漏電流。然而，光檢測操作的基本操作與圖IA和圖IB所示的實施例中的相同。圖2是用于圖示說明圖IA所示的光傳感器電路的操作的時序圖。參照圖IA和圖 2描述根據實施例的光傳感器電路的操作如下。然而，由于圖1所示的包括在光傳感器電路中的晶體管被實現為P型晶體管，因此以低電平施加用于導通晶體管的控制信號、選擇信號。相反，當晶體管被實現為N型晶體管時，這些晶體管會在以高電平施加作為選擇信號的控制信號時導通。如圖2所示，根據該實施例的光傳感器電路通過將一幀的時段分成三個時段tl、 t2和t3來操作。在該配置中，在第一時段(tl，復位)中初始化第一晶體管Pl的柵電極， 在第二時段(t2，積分)中檢測由光接收元件PD導致的光改變，并且在第三時段(t3，讀出) 中通過輸出端子輸出通過檢測光而改變的電壓值。在該配置中，第一至第四控制信號CSl至CS4和初始信號pre、第一至第三基準電壓Vkefi、Vkef2和Vkef3以及第一電源VDD和第二電源VSS分別被施加于光傳感器電路，以便實現時段tl、t2和t3中的上述操作。在該配置中，第一和第二基準電壓Vkefi和Vkef2以及第一電源VDD具有高電平電壓值，并且第三基準電壓Vkef3和第二電源VSS可以具有低電平電壓值或者可以由接地電源實現。全部高電平電壓值和兩個低電平電壓值均可以分別設置為相同的電平。第一時段tl可以分成1-1時段tl-Ι和1-2時段tl_2。在1_1時段tl_l期間， 第一控制信號CSl以低電平提供，且第二控制信號CS2以高電平提供。在1-2時段tl-2期間，第一控制信號CSl和第二控制信號CS2均以低電平提供，或者第一控制信號CSl以高電平提供，而第二控制信號CS2以低電平提供。在1-1時段tl-Ι中，由于第一控制信號CSl以低電平施加，因此第二晶體管P2和第五晶體管P5導通。在1-1時段tl-Ι中，由于第二控制信號CS2以高電平施加，因此第三晶體管P3截止。在1-1時段tl-Ι中，由于反轉的第二控制信號CS2b被施加于第四晶體管 P4，因此第四晶體管P4導通。由于第二晶體管P2和第四晶體管P4導通，因此第一晶體管Pl的柵電極節點，即第一節點m被放電至第二電源VSS。進一步，由于第五晶體管P5導通，因此光接收元件PD 的陰極被充電至第二基準電壓VKEF2。隨后，在1-2時段tl-2中，由于第二控制信號CS2以低電平施加，因此反轉的第二控制信號CS2b變成高電平，使得第四晶體管P4截止，并且第三晶體管P3導通。相應地，第一晶體管Pl的柵電極節點被充電至“第一基準電壓Vkefi-第一晶體管的閾值電壓VTH,P1”的電壓。換句話說，第一晶體管Pl的柵電極通過源極跟隨器操作從第二電源VSS逐漸增大，并且被充電到電壓"Vkefi-Vth, P1 ”。因此，第二節點N2被充電到第二基準電壓vKEF2，并且第一節點m被充電到“第一基準電壓Vkefi-第一晶體管的閾值電壓vTH,P1”，并且連接在第一節點m與第二節點N2之間的第二電容器C2被充有與該差電壓對應的電壓。進一步，連接在第二節點N2與第三基準電壓Vkef3之間的第一電容器Cl被充有 "V -V ，，的由 ffi
VEEF2 VEEF3 口 J lIi/上。接下來，在第二時段t2中，第三控制信號CS3以低電平施加，而其它控制信號均以高電平施加。換句話說，只有第六晶體管P6導通，而其它晶體管都截止。在該配置中，由于光接收元件PD的陰極在第一時段中被充電到高電平的第二基準電壓Vkef2，因此光接收元件PD在反向偏置狀態下操作。因此，存儲在第一電容器Cl中的電壓通過根據傳送到光接收元件PD的光的量產生的光泄漏電流而放電得與光泄漏電流同樣多。進一步，由于第六晶體管P6導通，因此光接收元件PD的陰極通過第二電容器C2 與第一晶體管Pi的柵電極連接，使得第一晶體管Pi的柵電極節點m的電壓減少與第一電容器Cl的電壓改變同樣多的量。假定與光泄漏電流對應的被釋放的電壓是Δν，則第一晶體管的柵電極節點m的電壓減小到"Vkefi-Vth,P1-△ V”。然而，Δ V根據環境光的亮度和第二時段t2的時間而改變。進一步，如圖2所示，低電平的初始化信號pre在第二時段t2結束之前的特定時段被施加于第八晶體管P8的柵電極，相應地，第八晶體管P8導通，并且輸出信號線OUT由高電平的第一電源VDD充電。施加低電平的初始化信號pre的時間點可以是第二時段t2 內的預定時段。如圖2所示的示例那樣，該實施例例示在第二時段t2的后半時段施加初始化信號。在輸出信號線OUT被充電至VDD之后，在第三時段t3期間，第三控制信號CS3以高電平施加，并且第四控制信號CS4以低電平施加。相應地，第六晶體管P6截止，而第七晶體管P7導通。
進一步，由于第一晶體管Pl如上所述以源極跟隨器型那樣操作，因此當第七晶體管P7導通時，第一晶體管Pl的第一電極(源電極)通過第七晶體管P7與輸出信號線OUT 連接，并且如上所述的那樣，輸出信號線已由VDD充電。換句話說，施加于第一晶體管Pl的柵電極的電壓，即Vkefi-Vth,Ρ1-Δ V小于源電極的電壓VDD，使得第一晶體管Pl導通。在這種狀態下，由于第一晶體管Pl以源極跟隨器型操作，因此輸出信號線被放電到Ve,P1+VTH,P1，并且P1是Vkefi-Vth,Ρ1- Δ V0結果，利用第一晶體管Pl的閾值電壓VTH,P1補償后的Vkefi- Δ V被輸送到輸出信號。進一步，如上所述的那樣，由于在輸送輸出電壓的第三時段t3期間△ V可能會由于光泄漏電流而改變，因此可以通過保持第六晶體管P6截止而消除光泄漏電流的影響。然而，從源極跟隨器型光傳感器電路輸出的電信號是Δν，其限制了可以由預定積分時間(第二時段)檢測的環境光的范圍和第一電容器Cl的尺寸。
/.廣2AV可以由」^"一表示，其中ΙΡΗ_是光泄漏電流，且t2是積分時間(第二時段)。換句話說，當第一電容器Cl具有大的靜電電容或者積分時間(第二時段)減少時，可能檢測到高亮度的環境光，但是在低亮度環境中檢測到的信號的分辨率降低。反之， 當第一電容器Cl具有低的靜電電容或者積分時間(第二時段)增多時，在低亮度的環境光中檢測到的信號的分辨率提高，但是不能檢測到高亮度的環境光。進一步，盡管源極跟隨器型光傳感器電路具有線性輸出特性，但諸如p-i_m(p-本征-金屬)二極管之類的光接收元件，以及第一電容器Cl具有非線性放電特性，使得非線性輸出特性依據亮度而出現。因此，另一實施例提出一種多幀驅動方法，以通過消除缺點來擴大可以檢測到的環境光的范圍，并且提高在低亮度處的分辨率。圖3是圖示說明根據另一實施例的光傳感器電路的操作的時序圖。圖3所示實施例的操作可以利用圖IA或圖IB所示的光傳感器電路的配置來實現。進一步，盡管圖3中示出五個子幀，但這僅僅是示例，并且實施例不限于此。參見圖3，多幀驅動方法在一幀時段執行m次子幀操作，并且針對每個子幀實現如上所述的三個時段(第一時段(tl，復位)、第二時段(t2，積分)和第三時段(t3，讀出)) 的操作。換句話說，在圖2所示的實施例中的一幀具有固定的積分時間時，多幀驅動方法具有m個不同的積分時間。在圖3的每個子幀內，每個子幀的三個時段與結合圖2所描述的那些時段相同。圖3所示的子幀的積分時間(第二時段，t2)與之前子幀的積分時間可以相差2的因數。也就是說，當第一個子幀的積分時間是Ttl時，第η個子幀的積分時間是=、。在該配置中，低亮度環境光在具有最長積分時間的第一個子幀(SFl)中檢測，而高亮度環境光在具有最短積分時間的第五個子幀(SF5)中檢測。根據圖3所示的多幀方法，具有不同積分時間的m個子幀中的每個子幀在一幀時段執行m次積分，使得可以在輸出電壓不飽和的情況下檢測寬范圍的環境光的大小，并且即使在低亮度環境光中也能保持高水平的分辨率。另外，可以利用低位ADC輸出高位環境光信號。進一步，圖3所示的多幀驅動方法輸出的模擬信號由通過與模擬數字轉換器ADC 相乘輸出的高位數字進行插值。換句話說，針對每個子幀輸出的模擬電壓例如通過12位ADC被轉換成數字信號， 并且針對每個子幀所轉換成的數字信號乘以系數2n。也就是說，當第η個子幀的輸出信號乘以系數2η時，
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“一 ^QC1“( Δ Vn 第η個子幀的輸出信號，并且IP_ 光泄漏電流)，從而獲得與第一個子幀的輸出信號相同的結果。通過利用由計算獲得的子幀的數字輸出信號進行插值可以得到16 位數字信號。進一步，光接收元件(例如，p-i-m(p-本征-金屬)二極管)的光泄漏電流取決于反向偏置狀態下的入射光的大小。光泄漏電流大于光接收元件自身的熱泄漏電流組分， 使得可以檢測到光。然而，當具有光傳感器電路的玻璃基板溫度升高時，熱泄漏電流可能相應地快速增大，這可能會導致源極跟隨器型光傳感器電路的故障。相應地，實施例可以通過消除光接收元件的泄漏電流組分中的熱泄漏電流組分來克服該問題。換句話說，為了只消除熱泄漏電流組分，除了圖1所示的光傳感器電路(第一光傳感器電路)之外，還需要利用具有光遮擋層的光接收元件的光傳感器電路(第二光傳感器電路)，并且應當計算從第一和第二光傳感器電路輸出的信號的差。在這種配置中，第二光傳感器電路的光接收元件在外部具有光遮擋層，使得其不受外部光的影響，且僅根據溫度產生泄漏電流。然而，除光接收元件被配備有光遮擋層之外，第二光傳感器電路的配置與上述的圖IA和圖IB所示光傳感器電路的配置相同，并且操作也相同。因此，不再提供詳細描述。消除熱泄漏電流組分的原理可以表示為以下等式。
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^ ‘ BLKY NOBLK ~—其中△乂-^是在沒有光遮擋層的情況從第一光傳感器電路輸出的信號，并且 Δ Vblk是在有光遮擋層的情況下從第二光傳感器電路輸出的信號。因此，從等式可以看出，從第一光傳感器電路的光接收元件輸出的泄漏電流包括光泄漏電流和熱泄漏電流組分，而從第二光傳感器電路的光接收元件輸出的泄漏電流僅包括熱泄漏電流組分。進一步，第一和第二光傳感器電路的輸出通過在差分放大器中相減實現，并由ADC 轉換成數字信號。然而，可以在不使用差分放大器的情況下利用直接通過ADC的數字減法器來獲得兩個信號的差。相應地，通過利用所轉換的數字信號和溫度信息，通過以上所述的多幀驅動的插值最終輸出16位線性輸出信號。因此，通過計算第一和第二光傳感器電路輸出的信號差，可以防止光傳感器電路的輸出電流被溫度泄漏電流改變，使得在不利用特定溫度傳感器的情況下消除溫度泄漏電流組分。作為總結和回顧，在相關技術中，在制造光傳感器電路的過程中，光傳感器、基板和電路需要安裝在獨立的基板，即除了具有平的顯示面板的主基板之外的基板上，并且將該獨立的基板與主基板電連接。因此，平板顯示器的尺寸、厚度、復雜度和功耗增加。進一步，在相關技術的平板顯示器的光傳感器電路中，輸出電流在光采樣時段被光泄漏電流改變，使得不能夠精確地采樣環境光。進一步，在相關技術的光傳感器電路中， 隨著環境溫度升高，光傳感器電路的輸出電流被溫度泄漏電流改變，使得難以精確地檢測環境光。根據實施例，通過將檢測光的幀時段劃分成多個子幀進行驅動，可以提高低亮度下的分辨率，并且可以擴大可檢測的環境光的范圍。進一步，根據實施例，在不利用特定溫度傳感器的情況下，通過利用配備有光遮擋層的光接收元件來消除溫度泄漏電流組分，使得可以防止光傳感器電路的輸出電流被溫度泄漏電流改變，從而防止光傳感器電路的故障。此處已公開了示例性實施例，雖然采用了特定術語，但這些術語僅在一般和描述性意義上使用和解釋，而不用于限制的目的。相應地，本領域普通技術人員將會明白，在不背離所附權利要求書中給出的本發明的精神和范圍的情況下，可以在形式和細節方面做出各種改變。
權利要求
1.一種光傳感器電路，包括連接在第一基準電壓與第二電源之間的第一晶體管；連接在所述第一晶體管的柵電極與第二電極之間的第二晶體管，所述第二晶體管包括接收第一控制信號的柵電極；連接在所述第一基準電壓與所述第一晶體管之間的第三晶體管，所述第三晶體管包括接收第二控制信號的柵電極；連接在所述第二電源與所述第一晶體管之間的第四晶體管，所述第四晶體管包括接收反轉的第二控制信號的柵電極；連接在第二基準電壓與第三基準電壓之間的光接收元件；連接在所述第二基準電壓與所述光接收元件的陰極之間的第五晶體管，所述第五晶體管包括接收所述第一控制信號的柵電極；連接在所述光接收元件的陰極與所述第三基準電壓之間的第一電容器； 連接在所述光接收元件的陰極與所述第一電容器的第一電極之間的第六晶體管，所述第六晶體管包括接收第三控制信號的柵電極；以及連接在所述第一晶體管的柵電極與所述第一電容器的第一電極之間的第二電容器。
2.如權利要求1所述的光傳感器電路，進一步包括連接在所述第一晶體管的第一電極與輸出負載的第一側之間的第七晶體管，所述第七晶體管包括接收第四控制信號的柵電極；以及連接在延伸到所述輸出負載的第二側的輸出信號線與第一電源之間的第八晶體管，所述第八晶體管包括接收初始化信號的柵電極。
3.如權利要求1所述的光傳感器電路，其中所述光接收元件是P-本征-金屬二極管、 PIN 二極管、PN 二極管和光電耦合器中的任一個。
4.如權利要求1所述的光傳感器電路，其中所述第一基準電壓和所述第二基準電壓具有高電平電壓值。
5.如權利要求1所述的光傳感器電路，其中所述第三基準電壓和所述第二電源由低電平電壓或接地電源GND實現。
6.如權利要求1所述的光傳感器電路，其中所述第二晶體管、所述第五晶體管和所述第六晶體管中至少之一是雙柵極型。
7.如權利要求1所述的光傳感器電路，進一步包括第九晶體管，通過所述第九晶體管的柵電極被供給反轉的所述第一控制信號，所述第九晶體管具有與所述第一晶體管的所述柵電極連接的第一電極和第二電極；以及第十晶體管，通過所述第十晶體管的柵電極被供給反轉的第三控制信號，所述第十晶體管具有與所述第一電容器的第一電極連接的第一電極和第二電極。
8.—種驅動如權利要求1所述的光傳感器電路的方法，其中一幀被分成三個時段tl、 t2和t3，并且根據權利要求1所述的光傳感器電路在所述幀時段中操作，所述方法包括在第一時段tl中，通過在第二電容器中存儲第一晶體管的閾值電壓并且將光接收元件的陰極充電至第二基準電壓來將所述光接收元件實現為反向偏置狀態；在第二時段t2中，通過根據傳送到所述光接收元件中的光的量而產生的光泄漏電流對存儲電壓的所述第一電容器進行放電，以與光泄漏電流對應；以及在第三時段t3中，向輸出信號線輸出關于根據所述光泄漏電流對所述電壓進行放電的信息。
9.如權利要求8所述的方法，其中將所述光接收元件實現為反向偏置狀態包括 接收第一控制信號作為選擇信號；將所述第一晶體管的柵電極節點的電壓初始化為第二電源；在初始化電壓之后，接收所述第一控制信號和第二控制信號作為選擇信號；以及將所述第一晶體管的柵電極節點充電為“第一基準電壓-所述第一晶體管的閾值電壓”。
10.如權利要求8所述的方法，其中對所述第一電容器進行放電包括提供第三控制信號作為選擇信號以導通第六晶體管，從而相應地將所述第一晶體管的柵電極節點的電壓降低與所述第一電容器的電壓改變一樣多的量。
11.如權利要求8所述的方法，其中對所述第一電容器進行放電進一步包括接收初始化信號作為選擇信號，并且在所述第二時段的預定時段中導通第八晶體管，而后利用第一電源對所述輸出信號線充電。
12.如權利要求8所述的方法，其中輸出信息包括提供第四信號作為選擇信號以導通第七晶體管，而后通過所述第七晶體管向所述輸出信號線輸出根據所述光泄漏電流放電的電壓。
13.—種驅動如權利要求1所述的光傳感器電路的方法，其中一幀由多個子幀組成，所述多個子幀的每一個被分成三個時段tl、t2和t3，并且根據權利要求1所述的光傳感器電路在所述時段中操作，所述方法包括在第一時段tl中，通過在第二電容器中存儲第一晶體管的閾值電壓并且將光接收元件的陰極充電至第二基準電壓來將所述光接收元件實現為反向偏置狀態；在第二時段t2中，通過根據傳送到所述光接收元件中的光的量而產生的光泄漏電流對存儲電壓的所述第一電容器進行放電，以與光泄漏電流對應；以及在第三時段t3中，向輸出信號線輸出關于根據所述光泄漏電流對所述電壓放電的信息？其中所述多個子幀中的每個子幀的所述第二時段從所述第一子幀的第二時段時間開始依次縮短2的倍數。
14.如權利要求13所述的方法，其中在具有最長第二時段的第一子幀中檢測低亮度光，并且在具有最短第二時段的最后子幀中檢測高亮度光。
15.如權利要求13所述的方法，其中將所述光接收元件實現為反向偏置狀態包括 接收第一控制信號作為選擇信號；將所述第一晶體管的柵電極節點的電壓初始化為第二電源；在初始化之后接收所述第一控制信號和第二控制信號作為選擇信號；以及將所述第一晶體管的柵電極節點充電為“第一基準電壓-所述第一晶體管的閾值電壓”。
16.如權利要求13所述的方法，其中對所述第一電容器進行放電包括提供第三控制信號作為選擇信號以導通第六晶體管，從而將所述第一晶體管的柵電極節點的電壓降低與所述第一電容器的電壓改變一樣多的量。
17.如權利要求13所述的方法，其中對所述第一電容器進行放電進一步包括接收初始化信號作為選擇信號以在所述第二時段的預定時段中導通第八晶體管，而后利用第一電源對所述輸出信號線充電。
18.如權利要求13所述的方法，其中輸出信息包括提供第四信號作為選擇信號以導通第七晶體管，而后通過所述第七晶體管向所述輸出信號線輸出根據所述光泄漏電流放電的電壓。
19.一種利用如權利要求1所述的光傳感器電路檢測光的方法，所述方法包括 提供如權利要求1所述的另一光傳感器電路；遮擋所述另一光傳感器電路免受光；以及從所述光傳感器電路的輸出中減去所述另一光傳感器電路的輸出以提供校正后的輸出ο
全文摘要
實施例提供用于平板顯示器的光傳感器電路及其驅動方法，所述光傳感器電路通過將檢測光的幀時段分成多個子幀來提高低亮度處的分辨率并擴大可檢測環境光的范圍。
文檔編號G09G3/20GK102200474SQ20111004866
公開日2011年9月28日 申請日期2011年2月25日 優先權日2010年3月23日
發明者安淳晟, 崔仁豪, 崔德永, 張亨旭, 樸镕盛, 林基主, 鄭柱炫, 金兌珍, 金度曄 申請人:三星移動顯示器株式會社