專利名稱：模數(shù)轉換器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種模數(shù)(A/D )轉換器、包括所述A/D轉換器的顯示裝置 以及所述顯示裝置的驅動方法，更具體地講，涉及一種可容易實現(xiàn)并可增加 輸入動態(tài)范圍的A/D轉換器，包括所述A/D轉換器的顯示裝置以及所述顯示 裝置的驅動方法。
背景技術：
液晶顯示器(LCD)包括LCD面板，該LCD面板由具有像素電極的第 一基底、具有共電極的第二基底和設置在第 一基底與第二基底之間的具有介 電各向異性的液晶層組成。在LCD中，在像素電極與共電極之間產(chǎn)生電場， 調節(jié)電場強度，因此控制液晶層中液晶分子的取向以控制穿過LCD面板的光 量，從而獲得期望的圖像。LCD不是自發(fā)射裝置。因此，可需要光源以向LCD 面板提供背光。
為了減小背光單元的功耗，最近已開發(fā)了用于根據(jù)外部提供的環(huán)境光來 調節(jié)背光的亮度的方法。同時，為了改善顯示質量，在進行用于根據(jù)顯示在 LCD面板上的圖像來調節(jié)背光的亮度的開發(fā)。
所述LCD可包括用于檢測環(huán)境光或背光的亮度的光傳感器。另夕卜，LCD 會必須包括用于對光傳感器的輸出進行轉換的模數(shù)轉換器。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供了一種可容易實施并可增加輸入動態(tài)范圍的模數(shù)轉換器 (A/D)的示例性實施例。
本發(fā)明還提供了 一種包括可容易實施并可增加輸入動態(tài)范圍的A/D轉換 器的顯示裝置的示例性實施例。本發(fā)明還提供了 一種包括可容易實施并可增加輸入動態(tài)范圍的A/D轉換 器的顯示裝置的驅動方法的示例性實施例。
在下面的示例性實施例的描述中將描述本發(fā)明上述和其它方面，或從本 發(fā)明上述和其它方面通過下面的示例性實施例的描述變得清楚。
根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例， 一種A/D轉換器包括光電流積分器， 對光電流進行積分并以電壓的形式在反饋電容器中存儲積分的光電流；放電 器，以指數(shù)函數(shù)的形式對從光電流積分器輸出的電壓進行衰減。
根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實施例， 一種顯示裝置包括A/D轉換器，所 述A/D轉換器包括光電流積分器，對光電流進行積分并以電壓的形式在反 饋電容器中存儲積分的光電流；放電器，以指數(shù)函數(shù)的形式對從光電流積分
器輸出的電壓進行衰減；比較器，將通過放電器衰減的電壓與參考電壓相比 較；背光單元，根據(jù)衰減的電壓大于或等于參考電壓的時間段來調節(jié)背光的 亮度，并輸出該調節(jié)的背光；顯示面板，接收背光。
根據(jù)本發(fā)明的又一示例性實施例， 一種顯示裝置的驅動方法包括對光 電流進行積分并以電壓的形式在反饋電容器中存儲積分的光電流；以指數(shù)函 數(shù)的形式對從光電流積分器輸出的電壓進行衰減；根據(jù)衰減的電壓大于或等 于參考電壓的時間段來調節(jié)背光的亮度；和輸出調節(jié)的背光。


通過結合附圖對本發(fā)明的示例性實施例進行的詳細描述，本發(fā)明的上述 和其他特征和優(yōu)點將會更明顯，其中
圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的顯示裝置及其驅動方法的示例性實施例的框
圖2是包括在圖1中示出的顯示面板的示例性實施例中的單個像素的等 效電路圖3是在圖1中示出的圖像信號控制單元的示例性實施例的詳細框圖； 圖4是在圖1中示出的光數(shù)據(jù)信號控制單元的示例性實施例的框圖； 圖5是示出圖1中示出的背光驅動器和發(fā)光塊的操作的示例性實施例的 等效電路圖6是包括在圖1中示出的光測量單元的示例性實施例中的A/D轉換器 的示例性實施例的等效電路5圖7是示出用于驅動在圖6中示出的電路的示例性實施例的信號的時序
圖8是示出在圖7中示出的tl的長度根據(jù)圖6中示出的光電流的幅值而 變化的曲線圖9是示出在圖1中示出的光測量單元的示例性實施例的框圖IO是根據(jù)本發(fā)明的在顯示裝置的另一示例性實施例中包括在圖1中示
出的光測量單元中的的A/D轉換器的示例性實施例的等效電路圖ll是示出用于選擇在圖10中示出的電路的示例性實施例中的第一反
饋電容器至第三反饋電容器中之一的條件的曲線圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在，將在下文中參照附圖更充分地描述本發(fā)明，在附圖中示出了本發(fā) 明的實施例。然而，本發(fā)明可以以許多不同的形式來實施，且不應該解釋為 局限于在這里所提出的實施例。相反，提供這些實施例使得本公開將是徹底 和完全的，并將本發(fā)明的范圍充分地傳達給本領域技術人員。相同的標號始 終表示相同部件。
應該理解的是，當元件-波稱作"在"另一元件"上"時，該元件可以直 接在另一元件上或者在它們之間可以存在中間元件。相反，當元件被稱作"直 接，，在另一元件"上"時，不存在中間元件。如在這里^f吏用的，術語"和/或" 包括一個或多個相關所列項的任意組合和所有組合。
應該理解的是，盡管在這里可使用術語第一、第二、第三等來描述不同 的元件、組件、區(qū)域、層和/或部分，但是這些元件、組件、區(qū)域、層和/或部 分不應該受這些術語的限制。這些術語僅是用來將一個元件、組件、區(qū)域、 層或部分與另一個元件、組件、區(qū)域、層或部分區(qū)分開來。因此，在不脫離 本發(fā)明的教導的情況下，下面討論的第一元件、組件、區(qū)域、層或部分可被 稱作第二元件、組件、區(qū)域、層或部分。
這里使用的術語僅為了描述特定實施例的目的，而不意圖限制本發(fā)明。 如這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復數(shù) 形式。還應理解的是，當在本說明書中使用術語"包含"和/或"包括"時， 說明存在所述特征、區(qū)域、整體、步驟、操作、元件和/或組件，但不排除存 在或附加一個或多個其它特征、整體、步驟、搡作、元件、組件和/或它們的組。
另外，在這里可使用空間相對術語，如"在…下面，，或"下面的"以及 "在…上面"或"上面的"來描述如在圖中所示的一個元件與其它元件的關 系。應該理解的是，空間相對術語意在包含除了在附圖中描述的方位之外的 裝置的不同方位。例如，如果在一個附圖中的裝置被翻轉，則描述為"在，， 其它元的件"下部"的元件隨后將被定位為"在"其它元件的"上部"。因而， 示例性術語"在…下面"根據(jù)附圖的特定方位可包括"在…上面"和"在… 下面"兩種方位。類似地，如果在一個附圖中的裝置被翻轉，則描述為"在" 其它元件"下方"或"之下"的元件隨后將被定位為"在"其它元件"上方"。 因此，示例性術語"在…下方，，和"在…之下"可包括"在…上方"和"在… 之上"的方4立。
除非另有定義，否則這里使用的所有術語(包括技術術語和科學術語) 具有與本發(fā)明所屬領域的普通技術人員所通常理解的意思相同的意思。還將 理解的是，除非這里明確定義，否則術語(諸如在通用字典中定義的術語)
應該;f皮解釋為具有與本^^開和相關領域的環(huán)境中它們的意思一致的意思，而
將不以理想的或者過于正式的含義來解釋它們。
在此參照作為本發(fā)明的理想實施例的示意圖的剖面圖來描述本發(fā)明的示 例性實施例。這樣，預計會出現(xiàn)例如由制造技術和/或公差引起的圖示的形狀 的變化。因此，本發(fā)明的實施例不應該被解釋為局限于在此示出的區(qū)域的具 體形狀，而將包括例如由制造導致的形狀偏差。例如，示出或描述為平坦的 區(qū)域通?？删哂写植诤?或非線性的特征。此外，示出的銳角可以是圓的。因 此，在圖中示出的區(qū)域本質上是示意性的，它們的形狀并不意圖示出區(qū)域的 精確形狀，且不意圖限制本發(fā)明的范圍。
在下文中，將參照附圖詳細地描述本發(fā)明。
將參照圖1至圖9來描述根據(jù)本發(fā)明的顯示裝置及其驅動方法的示例性 實施例。圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的顯示裝置IO及其驅動方法的示例性實施例
像素PX的等效電路圖。
下面參照圖1,顯示裝置10包括顯示面板300，具有顯示圖像的顯示 區(qū)域DA和安裝光測量單元900的外圍區(qū)域PA;信號控制器700,由圖像信 號控制單元600—1和光數(shù)據(jù)信號控制單元600—2組成；柵極驅動器400;數(shù)據(jù)驅動器500;背光驅動器800;和發(fā)光單元LB，連接到背光驅動器800。 在此，圖像信號控制單元600—1、光數(shù)據(jù)信號控制單元600—2、背光驅動器 800和發(fā)光單元LB構成背光單元。
顯示面板300包括多條柵極線Gl-Gk、多條數(shù)據(jù)線Dl-Dj和多個像素PX。 每個像素PX設置在柵極線Gl-Gk之一與多條數(shù)據(jù)線Dl-Dj之一的交叉區(qū)域。 雖未示出，但是多個像素PX可分別被劃分為紅色子像素、綠色子像素和藍 色子像素。
圖2是像素PX的等效電路圖。像素，例如，連接到第f柵極線Gf( f=l ~ k )和第g數(shù)據(jù)線Dg ( g=l ~ j)的像素PX,包括連接到柵極線Gf和數(shù)據(jù)線 Dg的開關元件Qp、連接到開關元件Qp的液晶電容器Ck和存儲電容器Cst。 液晶電容器de包括兩個電極，例如，設置在第一基底100上的像素電極PE、 設置在第二基底200上的共同電極CE,液晶分子150設置在第一基底100和 第二基底200之間。在一個示例性實施例中，濾色器CF可形成在共同電極 CE的一部分處。
再次參照圖1和圖2，顯示面板300可被劃分為顯示圖像的顯示區(qū)域DA 和不顯示圖像的外圍區(qū)域PA。顯示區(qū)域DA包括多個像素PX,響應于從數(shù) 據(jù)驅動器500提供的圖像數(shù)據(jù)電壓，每個像素PX顯示圖像，例如，通過每 個像素PX發(fā)射光。外圍區(qū)域PA是不顯示圖像的非顯示區(qū)域，由于第一基底 100比第二基底200形成得寬，所以制造出該外圍區(qū)域PA。光測量單元900 可安裝在外圍區(qū)域PA中。光測量單元900測量從發(fā)光塊LB提供的背光的亮 度以將背光亮度等級IL輸出到信號控制器700。將參照圖6至圖9更詳細地 描述光測量單元900。
信號控制器700接收第一圖像信號R、 G和B、以及用于控制第一圖像 信號R、 G和B的顯示的外部控制信號Vsync、 Hsync、 Mclk和DE以及背光 亮度等級IL，并輸出第二圖像數(shù)據(jù)信號IDAT、數(shù)據(jù)控制信號CONTl、柵極 控制信號C0NT2和光數(shù)據(jù)信號LDAT。
詳細地，信號控制器700可將第一圖像信號R、 G和B轉換為第二圖像 信號IDAT并輸出該第二圖像信號IDAT。另外，信號控制器700可接收從發(fā) 光單元LB提供的背光亮度等級IL，根據(jù)接收的背光亮度等級IL對光數(shù)據(jù)信 號LDAT進行補償并將補償?shù)墓鈹?shù)據(jù)信號LDAT提供給背光驅動器800。
在一個示例性實施例中，信號控制器700可被功能性地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。當光數(shù)據(jù)信號控制單元600—2 控制背光驅動器800的操作的同時，圖像信號控制單元600—1控制顯示在顯 示面板300上的圖像。在一個示例性實施例中，圖像信號控制單元600—1與 光數(shù)據(jù)信號控制單元600—2可物理地相互分離。
詳細地，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 接收的第一圖像信號R、 G、 B相應的第二圖像信號IDAT。在一個示例性實 施例中，圖像信號控制單元600—1還可接收外部控制信號Vsync、 Hsync、 Mclk和DE,并產(chǎn)生數(shù)據(jù)控制信號CONT1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、主時鐘信號Mclk、數(shù)據(jù)使能信號DE。在本示例性實施例中， 數(shù)據(jù)控制信號CONT1被用于控制數(shù)據(jù)驅動器500的操作，柵極控制信號 CONT2被用作控制柵極驅動器400的操作。
另外，圖像信號控制單元600_1可接收第一圖像信號R、 G和B,輸出 代表圖像信號R—DB,并將該代表圖像信號R—DB提供給光數(shù)據(jù)信號控制單 元600—2。參考圖3在下面將更詳細地描述圖像信號控制單元600—1。
光數(shù)據(jù)信號控制單元600_2可接收代表圖像信號R—DB和背光亮度等級 IL，并將光數(shù)據(jù)信號LDAT提供給背光驅動器800。參考圖4在下面將更詳 細地描述光數(shù)據(jù)信號控制單元600—2。
提供有來自圖像信號控制單元600—1的柵極控制信號CONT2的柵極驅 動器400將柵極信號施加到柵極線G1-Gk。在此，4冊極信號由可從柵極導通/ 截止電壓產(chǎn)生器(未示出)產(chǎn)生的柵極導通電壓Von和柵極截止電壓Voff組 成。用于控制柵極驅動器400的操作的柵極控制信號CONT2包括通知柵極 驅動器400的操作的開始的垂直同步開始信號、控制柵極導通信號的輸出時 序的柵極時鐘信號、確定柵極導通電壓Von的脈寬的輸出使能信號等。雖未 在附圖中示出，但可選的示例性實施例包括柵極驅動器400可包括多個柵極 驅動芯片的構造。
數(shù)據(jù)驅動器500從圖像信號控制單元600_1接收數(shù)據(jù)控制信號C0NT1 并將與第二圖像信號IDAT相應的電壓施加到數(shù)據(jù)線Dl-Dj。在一個示例性實 施例中，與第二圖像信號ID AT相應的電壓可以是根據(jù)第二圖像信號ID AT的 灰度級從灰度電壓產(chǎn)生器(未示出)提供的電壓。即，根據(jù)第二圖像信號IDAT制信號CONT1包括用于控制數(shù)據(jù)驅動器500的才喿作的信號。用于控制數(shù)據(jù) 驅動器500的操作的信號包括用于開始數(shù)據(jù)驅動器500的操作的水平同步開 始信號、確定圖像數(shù)據(jù)電壓的輸出的輸出使能信號等。雖未在附圖中示出， 但是可選的示例性實施例包括數(shù)據(jù)驅動器500可包括多個數(shù)據(jù)驅動芯片的構造。
響應于光數(shù)據(jù)信號LDAT,背光驅動器800調節(jié)從發(fā)光塊LB提供的背 光的亮度。從發(fā)光塊LB提供的背光的亮度可根據(jù)光數(shù)據(jù)信號LDAT的占空 比而變化。參考圖5下面將更詳細地描述背光驅動器800的內部結構和才乘作。
發(fā)光塊LB可包括至少一個光源并向顯示面板300提供背光。在一個示 例性實施例中，發(fā)光塊LB可包括示出的例如，點光源的發(fā)光二極管(LED)。 但是，可選的示例性實施例包括光源可以是線光源或面光源的構造?？捎蛇B 接到發(fā)光塊LB的背光驅動器800來控制從發(fā)光塊LB提供的背光的亮度。
圖3是在圖1中示出的圖像信號控制單元600—1的示例性實施例的詳細 框圖。參考圖3，圖像信號控制單元600—1包括控制信號產(chǎn)生器610、圖像信 號處理器620和代表值確定器630。
控制信號產(chǎn)生器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CONTl和柵極控制信號CONT2。詳細地，控制信號產(chǎn)生 器610的示例性實施例可產(chǎn)生多種信號，諸如用于開始圖1中示出的柵極驅 動器400的"l喿作的垂直開始信號STV、用于確定^fr極導通電壓Von的輸出時 間的柵極時鐘CPV、用于確定柵極導通電壓Von的脈寬的柵極輸出使能信號 0E、用于開始數(shù)據(jù)驅動器500的操作的水平同步開始信號STH和用于通知 圖像數(shù)據(jù)電壓的輸出的輸出通知信號TP。
圖像信號處理器620可接收第一圖像信號R、 G和B，并輸出與第一圖 像信號R、 G和B相應的第二圖像信號IDAT。第二圖像信號IDAT可以是從 第一圖像信號R、 G和B轉換的用于改善顯示質量的信號，例如，可通過過 激勵(overdriving)來轉換第一圖4象信號R、 G和B。用于改善顯示質量的過 激勵和其它方法對本領域的普通技術人員來說是公知的，在此將不提供關于 其操作的詳細說明。
代表值確定器630確定顯示在顯示面板300上的代表圖像信號R—DB。 例如，代表值確定器630可接收第一圖像信號R、 G和B并確定代表圖像信 號R—DB。在一個示例性實施例中，代表圖像信號R_DB可以是第一圖像信號R、 G和B的平均亮度值。因此，代表圖像信號R—DB可表示在顯示面板 300上顯示的圖像的平均亮度值。
圖4是在圖1中示出的光數(shù)據(jù)信號控制單元600—2的框圖。參考圖1和 圖4,光數(shù)據(jù)信號控制單元600—2的本示例性實施例包括亮度確定器640、亮 度補償器650和光數(shù)據(jù)信號輸出部分660。
亮度確定器640接收代表圖像信號R—DB,確定與代表圖像信號R一DB 相應的背光的亮度R—LB,并將背光的亮度R—LB輸出到亮度補償器650。在 一個示例性實施例中，亮度確定器640可使用查詢表(未示出)來確定背光 的亮度R—LB?？蛇x的示例性實施例包括這種配置，即，亮度確定器640使用 對于本領域的普通技術人員來說將會是明顯的可選的方法來確定背光的亮度
R一LB。
亮度補償器650接收原始的亮度R—LB和背光亮度等級IL,并將補償?shù)?亮度R，—LB提供給光數(shù)據(jù)信號輸出部分660。亮度補償器650給亮度數(shù)據(jù)信 號輸出部分660提供根據(jù)環(huán)境的光的亮度而補償?shù)难a償?shù)牧炼萊，一LB。在此， 背光亮度等級IL可以是通過測量環(huán)境的光的亮度而獲得的值。詳細地，在一 個示例性實施例中，如果環(huán)境的光的亮度低，則背光亮度等級IL是小值，同 時，如果環(huán)境的光的亮度高，則背光亮度等級IL是大值。
可根據(jù)環(huán)境的光的亮度通過使用背光亮度等級IL來對亮度R—LB進行補 償以調節(jié)背光的亮度，該背光亮度等級IL根據(jù)環(huán)境的光(例如，從外部來到 顯示器IO的光)的亮度而變化。即，如果環(huán)境的光的亮度低，則降低背光的 亮度，如果環(huán)境的光的亮度高，則增加背光的亮度。以這樣方式，可改善顯 示質量并可減少功4毛。
選擇性地，亮度補償器650向光數(shù)據(jù)信號輸出部分660提供根據(jù)背光(例 如，從發(fā)光塊LB來的光)的測量的亮度而進行補償?shù)难a償?shù)牧炼萊，—LB。 在該示例性實施例中，背光亮度等級IL可相應于背光的測量的亮度。詳細地， 在一個示例性實施例中，如果背光的測量的亮度比期望的值小，則背光亮度 等級IL可以是大值，同時，如果背光的測量的亮度比期望值大，則背光亮度 等級IL可以是小值。
例如，在包括發(fā)光單元LB的發(fā)光裝置的隨著時間劣化的示例性實施例 中，即使將相同的驅動信號施加到發(fā)光單元LB,從發(fā)光單元LB提供的背光 的亮度可能比期望的亮度值低。在這種情況下，可通過增加背光亮度等級IL來進行補償以實現(xiàn)從發(fā)光單元LB提供的背光的期望的等級并使用增加的背
光亮度等級對亮度R一LB進行補償。
如上所述，將背光的測量的亮度與期望的亮度等級相比較，使用調節(jié)的 背光亮度等級IL對背光的亮度R—LB進行補償，從而控制背光的亮度來達到 期望的程度以改善顯示質量和降低功耗。
光數(shù)據(jù)信號輸出部分660根據(jù)從亮度補償器650提供的補償?shù)牧炼?R'_LB來輸出光數(shù)據(jù)信號LDAT。將與補償?shù)牧炼萊'一LB相應的光數(shù)據(jù)信號 LDAT提供給背光驅動器800，從而調節(jié)從發(fā)光單元LB提供的背光亮度。
圖5是示出在圖1中示出的背光驅動器800和發(fā)光塊LB的操作的示例 性實施例的等效電路圖。參考圖5，響應于光數(shù)據(jù)信號LDAT，包括開關元件 BLQ的背光驅動器800控制發(fā)光塊LB的亮度。
背光驅動器800按如下方式操作。當光數(shù)據(jù)信號LDAT被激活(activate ) 為高電平時，背光驅動器800的開關元件BLQ導通，電源電壓Vin被施加到 發(fā)光塊LB。因此，電流流經(jīng)發(fā)光塊LB和電感器L。在此，電感器L存儲從 電流得到的能量。當光數(shù)據(jù)信號LDAT被激活為低電平時，使開關元件BLQ 截止，產(chǎn)生由發(fā)光塊LB、電感器L和二極管D構成的閉環(huán)電路，從而電流 流經(jīng)該電路。隨著存儲在電感器L中的能量被釋放，電流量減少。由于根據(jù) 光凄t據(jù)信號LDAT的占空比調節(jié)開關元件BLQ導通所占的時間，所以可控制 發(fā)光塊LB的亮度。
參考圖6至圖9將更詳細地描述在圖1中示出的光測量單元900。圖6 是包括在圖1中示出的光測量單元900的示例性實施例中的A/D轉換器910 的等效電路圖，圖7是示出用于驅動在圖6中示出的電路的示例性實施例的 信號的時序圖，圖8是示出在圖7中示出的tl的長度根據(jù)圖6中示出的光電 流Iph的幅值而變化的曲線圖，圖9是示出在圖1中示出的光測量單元900 的示例性實施例的框圖。為了簡化說明，在圖6中還示出了光電轉換元件PD。
參考圖6，包括在圖1中示出的光測量單元900中的A/D轉換器910包 括光電流積分器920、放電器930、比較器cpr和重置開關。在圖6中，可閉 合第一選擇開關SEL1，從而第一電容器C1可用作反饋電容器。
光電流積分器920對光電流Iph進行積分并在反饋電容器中以電壓的形 式存儲積分的光電流。光電流積分器920包括運算放大器amp,該運算放 大器amp具有第一輸入節(jié)點和第二輸入節(jié)點，其中，該第一輸入節(jié)點連接到
12光電流Iph流動的光電轉換元件PD,偏置電壓被施加到該第二輸入節(jié)點；反 饋電容器，連接在第一輸入節(jié)點與運算放大器amp的輸出節(jié)點之間。在一個 示例性實施例中，光電流轉換元件PD可以是，例如，圖6中示出的光電二極管。
從光電流積分器920輸出的電壓Vph被施加到放電器930的節(jié)點。放電 器930以指數(shù)函數(shù)的形式對從光電流積分器920輸出的電壓Vph進行衰減。 如圖6所示，放電器930可以是由電阻器RL和電容器CL構成的電阻器-電 容器(RC) —次電路。偏置電壓Vbias被施加到放電器930的另一節(jié)點。
比較器cpr接收通過放電器930衰減的電壓Vph和參考電壓Vref,將接 收的電壓相互比較，并輸出比較結果。例如，比較器cpr可對通過放電器930 衰減的電壓Vph達到參考電壓Vref的時間段以高電平輸出信號。即，在一個 示例性實施例中，從比較器cpr輸出的電壓Vout可以是由高電平和低電平的 結合組成的數(shù)字信號。
重置開關連接在運算放大器amp的第一輸入節(jié)點與輸出節(jié)點之間。響應 于重置信號Orst，重置開關導通并將從光電流積分器920輸出的電壓Vph重 置為偏置電壓Vbias。
參考圖6和圖7現(xiàn)在將描述圖6中示出的A/D轉換器910的操作。首先， 在重置時段，當重置信號Orst和02信號被激活為高電平時，節(jié)點(從光電 流積分器920輸出的電壓Vph被輸出到該節(jié)點)連接到運算放大器amp的輸 出端，從光電流積分器920輸出的電壓Vph被連接到運算放大器amp的輸出 節(jié)點。另外，節(jié)點(從光電流積分器920輸出的電壓Vph被輸出到該節(jié)點) 從運算放大器amp的第一輸入節(jié)點斷開。在此，第一輸入節(jié)點的電壓與第二 輸入節(jié)點的電壓相同，其中，偏置電壓Vbias被施加到該第二輸入節(jié)點。因 此，從光電流積分器920輸出的電壓Vph被重置為偏置電壓Vbias的值。
然后，在積分時段中，當Ol和02信號被激活為高電平時，對于與高電 平時段相應的時段tspl用光電流Iph對反饋電容器(例如，第 一 電容器C1 ) 進行充電，以預定斜率增加從光電流積分器920輸出的電壓Vph。如果從光 電流積分器920輸出的電壓Vph在(Dl和(D2信號下降的時刻達到Vph0的值， 則Vph0的值可被表示為
式(1):
(Vph0—Vbias) x C1 =Iphx tspl然后，在衰減周期，如果Ol和02信號保持在低電平，則用放電器930 的時間常數(shù)t對從光電流積分器920輸出的電壓Vph進行衰減。即，以指數(shù) 函數(shù)的形式用時間常數(shù)t對從光電流積分器920輸出的電壓Vph進行衰減， 該時間常數(shù)可被表示為t=RLxCL。
假設將從光電流積分器920輸出的電壓Vph達到VphO的時刻設置為 t=0, Vph (t)在任意時間t可被表示為
式(2):
{Vph(t)-Vbias} -(VphO-Vbias)x exp(-t/T)
假設tl表示從光電流積分器920輸出的電壓Vph通過衰減達到參考電壓 Vref所用時間，從式(2)可推出下述式子 式(3 )
(Vref—Vbias)=(VphO-Vbias)xexp(-tl/i:)
在式(1 )中,式(VphO-Vbias)KIphxtspl)/Cl被用于式(3 )，推出式(4 ): 式(4):
(Vref-Vbias)=(Iphxtspl)/C 1 xexp(-tlA:) 取自然對數(shù)并重新整理tl: 式(5):
11 =T[ln(Iph)-ln {(Vref-Vbias) x C1 /tspl}]
將式(5)的右側的自然對數(shù)轉換為以IO為底的對數(shù)
式(6):
11loge)x [log(Iph)-log {(Vref-Vbias) x C1 /tspl}]
在式(6)中，由于t、 Vref、 Vbias、 CI和tspl都是常數(shù)，所以式(6) 可重新寫為 式(7):
tl=Axlog(Iph)+B
其中，A=T/loge,B =-Txln{(Vref-Vbias)xCl/tspl}
換言之，通過放電器930衰減的電壓達到參考電壓Vref所用時間tl與光 電流Iph的對數(shù)值成線性比例。
圖8是從圖6中示出的電路的仿真結果產(chǎn)生的值的圖形表示。在圖8中 示出tl與log (Iph)之間的關系，通過測量范圍在lnA與100nA之間的光電 流(Iph)值的tl來獲得該關系。參考圖8，示出tl與log (Iph)之間的線性
14關系。如上所述，根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，可簡單地實施證明了 tl與log (Iph)之間的線性關系的A/D轉換器910。
參考圖9，在圖1中示出的光測量單元900包括光電轉換元件PD、 A/D 轉換器910、計數(shù)器940和亮度等級輸出部分950。
如參考圖6至圖8所述，A/D轉換器910接收從光電轉換元件PD輸出 的光電濟u Iph并車lr出l敘出電壓Vout。
計數(shù)器940從A/D轉換器910接收輸出電壓Vout并確定如圖7示出的 輸出電壓Vout為高電平時的時段tl。在此，計數(shù)器940可使用在圖l中示出 的主時鐘信號Mclk以數(shù)字值輸出時段tl的長度。
亮度等級輸出部分950從計數(shù)器940接收時段tl的長度并輸出與該時段 tl相應的背光亮度等級IL。在此，在一個示例性實施例中，可在查詢表LUT 中存儲時間段tl與背光亮度等級IL之間的相應的關系。亮度等級輸出部分 950可使用LUT輸出與時間段tl相應的背光亮度等級IL。
如參考圖4所述，可由外部提供給顯示裝置10的環(huán)境的光產(chǎn)生在圖9 中示出的光電流Iph。在這種情況下，如果時間段tl長，則環(huán)境的光的亮度 低，當時間段tl短時，環(huán)境的光的亮度高。在前面的情況中，亮度等級輸出 部分950輸出小的背光亮度等級IL。在后面的情況中，亮度等級輸出部分950 輸出大的背光亮度等級IL。
以這種方式，可使用根據(jù)環(huán)境的光的亮度而變化的背光亮度等級IL來調 節(jié)背光的亮度。即，如果環(huán)境的光低，則減小背光的亮度，如果環(huán)境的光高， 則增加背光的亮度。
可選地，如上面參考圖4所述，可由背光產(chǎn)生在圖9中示出的光電流Iph。 在這種情況下，從時間段tl的長度可獲得依賴于背光的實際亮度的光電流Iph 的幅值。亮度等級輸出部分950可將光電流Iph的幅值與可從期望的背光亮 度得到的光電流Iph的幅值相比較。作為比較結果，如果背光的測量的亮度 比期望值小，則亮度等級輸出部分950可輸出比背光的測量的亮度大的背光 亮度等級IL。這樣，通過將背光的測量的亮度與期望的背光亮度值相比較， 可控制背光的亮度，直到背光的亮度達到期望的亮度值。
同時，在一個示例性實施例中，如圖l所述，在顯示面板300上可安裝 光測量單元900的A/D轉換器910、計數(shù)器940和亮度等級輸出部分950。 可選的示例性實施例包括如下所述的構造在柵極驅動器400或數(shù)據(jù)驅動器500上可安裝光測量單元900的A/D轉換器910、計數(shù)器940和亮度等級輸 出部分950。
參考圖10和圖11將描述根據(jù)本發(fā)明的顯示裝置及其驅動方法的另一示 例性示例。圖IO是根據(jù)本發(fā)明的顯示裝置的另一示例性實施例中包括在圖1 中示出的光測量單元900中的A/D轉換器911的示例性實施例的等效電路圖， 圖ll是示出用于選擇在圖10中示出的電路中第一反饋電容器至第三反饋電 容器C1、 C2和C3中的一個的條件的曲線圖。相同的標號表示相同的元件， 為筒化說明將省略對其的相關描述。參考圖10,在顯示裝置的本示例性實施 例中，包括在圖1中示出的光測量單元900中的A/D轉換器911可根據(jù)光電 流Iph的幅值而改變反饋電容器的電容。
現(xiàn)在將更詳細地描述A/D轉換器911的操作。光電流積分器921可包括 第一電容器Cl、具有比第一電容器Cl的電容小的電容的第二電容器C2和 具有比電容器C1的電容大的電容的第三電容器C3。在一個示例性實施例中， 第二電容器C2的電容可以是第一電容器C1的電容的(1/10)n倍，第三電容 器C3的電容可以是第一電容器C1的電容的IO"倍，其中，n是正實數(shù)。
另外，光電流積分器921可包括限制電流流向第一電容器Cl的第一選 擇開關SEL1、限制電流流向第二電容器C2的第二選擇開關SEL2和限制電 流流向第三電容器C3的第三選4^開關SEL3。
現(xiàn)在將詳細地描述光電流積分器921的操作。根據(jù)光電流Iph的幅值， 第一電容器Cl、第二電容器C2和第三電容器C3中的一個可用作反饋電容 器。
詳細地，當閉合第一選擇開關SEL1以使第一電容器C1用作反饋電容器， 如果tl (例如，衰減的電壓達到參考電壓所占時間)比預定時間短，則可斷 開第一選擇開關SEL1并可閉合第二開關SEL2。因此，第二電容器C2可用 作反饋電容器。
可選地，當閉合第一選擇開關SEL1以使第一電容器C1用作反饋電容器， 如果光電流Iph值比運算放大器的飽和值大，則斷開第一選擇開關SEL1并關 閉合第三開關SEL3。因此，第三電容器C3可用作反饋電容器。
現(xiàn)在參考圖ll將描述用于選擇在圖10中示出的電路中的第一至第三反 饋電容器C1、 C2和C3中一個的條件。例如，將進行這種假設，即，第二電 容器C2的電容是第一電容器C1的電容的1/10，第三電容器C3的電容是第一電容器C1的電容的10倍。
參考圖11,如果光電流Iph值Vph0非常低，例如，足夠小從而比參考 電壓Vref小，則時間段tl始終是0。相反，如果光電流Iph值Vph0非常大， 則運算放大器amp的輸出電壓被飽和到飽和電壓Vsat。然后，時間段tl被固 定到VphO衰減到飽和電壓Vsat的預定值。在這種情況下，時間段tl的長度 無法有意義地反映關于光電流Iph值的信息。不出現(xiàn)該事件的光電流Iph值的 范圍(例如，Al區(qū)域)被稱作輸入動態(tài)范圍，可通常被表示為 20*log(Imax/Imin)dB, Imax和Imin表示可被A/D轉換器測量的最大電流和 最小電S危。
參考圖IO至圖11,如果光電流Iph值是比Imin小的(例如，A2區(qū)域的) Iphl,則斷開第一選擇開關SEL1并閉合第二選擇開關SEL2以將反饋電容器 的值減小為1/10。然后，如/人式(l)所確定的，由于(VphO-Vbias)值增加為 10倍，所以可以纟企測為Iphl 1/10的光電流Iph值，從而增加輸入動態(tài)范圍。 如式(7)所示，從增加為10倍的(Vph0-Vbias)值獲得的tl比tl的實際值大 等于A的量。因此，可通過從tl減去A獲得實際tl值。以相同方式，還可 通過將反饋電容器的電容減小為1/10、 1/100等來增加輸入動態(tài)范圍。
反之，參考圖io和圖11,如果光電流Iph值是比Imax大的(例如，在 A3區(qū)域中的)Iph2，則斷開第一選擇開關SEL1并閉合第三選擇開關SEL3 以將反饋電容器的值增加為10倍。然后，如從式(1)所確定的，由于 (VphO-Vbias)值減小為10倍，所以可以檢測為Iph2 10倍的光電流Iph值，從 而增加輸入動態(tài)范圍。如式(7)所示，從減小為10倍的(Vph0-Vbias)值獲得 的tl比tl的實際值小等于A量。因此，可通過在tl加上A獲得tl的實際值。 在相同方式下，還可通過將反饋電容器的電容增加為10倍、100倍等來增加 輸入動態(tài)范圍。
盡管已經(jīng)參照本發(fā)明的示例性實施例部分地表示和描述了本發(fā)明，但本 領域的技術人員應該理解，在不脫離由權利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍 的情況下，可進行各種形式和細節(jié)上的修改。因此，期望的是，本實施例的 所有方面應被理解為示例性而非限制性的，應參照權利要求而不是前面的描 述來表示本發(fā)明的范圍。
權利要求
1、一種模數(shù)轉換器，包括光電流積分器，對光電流進行積分并以電壓的形式在反饋電容器中存儲積分的光電流；和放電器，以指數(shù)函數(shù)的形式對從光電流積分器輸出的電壓進行衰減。
2、 如權利要求1所述的模數(shù)轉換器，所述模數(shù)轉換器還包括將通過放電 器衰減的電壓與參考電壓相比較的比較器，通過放電器衰減的電壓達到參考 電壓所用的時間與光電流的對凝:值成線性比例。
3、 如權利要求1所述的模數(shù)轉換器，所述模數(shù)轉換器還包括比較器，比 較器將通過放電器衰減的電壓與參考電壓相比較，比較器以高電平輸出信號 長達通過放電器衰減的電壓等于或大于參考電壓的時間段。
4、 如權利要求1所述的模數(shù)轉換器，其中，光電流積分器包括 運算放大器，具有第一輸入節(jié)點和第二輸入節(jié)點，其中，第一輸入節(jié)點連接到光電流流經(jīng)的光電轉換元件，偏置電壓被施加到第二輸入節(jié)點，其中，反饋電容器連接在運算放大器的第 一輸入節(jié)點與輸出節(jié)點之間。
5、 如權利要求1所述的模數(shù)轉換器，其中，放電器是電阻器-電容器一 次電路。
6、 如權利要求1所述的模數(shù)轉換器，其中，光電流積分器包括 運算放大器，具有第一輸入節(jié)點和第二輸入節(jié)點，其中，第一輸入節(jié)點連接到光電流流經(jīng)的光電轉換元件，偏置電壓被施加到第二輸入節(jié)點，重置開關，連接在運算放大器的第一輸入節(jié)點與輸出節(jié)點之間，當重置 開關在閉合時將從光電流積分器輸出的電壓重置為偏置電壓。
7、 如權利要求1所述的模數(shù)轉換器，其中，光電流積分器包括 第一電容器，第二電容器，具有比第一電容器的電容小的電容， 第三電容器，具有比第一電容器的電容大的電容， 其中，根據(jù)光電流的幅值，第一電容器、第二電容器和第三電容器中的 一個被用作反饋電容器。
8、 如權利要求1所述的模數(shù)轉換器，其中，光電流積分器包括 第一電容器，第二電容器，具有比第一電容器的電容小的電容， 第一選擇開關，限制流向第一電容器的電流， 第二選擇開關，限制流向第二電容器的電流，其中，所述模數(shù)轉換器還包括將通過放電器衰減的電壓與參考電壓相比 較的比較器，當通過放電器衰減的電壓達到參考電壓所用時間比預定時間短時，斷開 第一選擇開關并閉合第二選擇開關，從而第二電容器被用作反饋電容器。
9、 如權利要求8所述的模數(shù)轉換器，其中，第二電容器的電容是第一電 容器的電容的(1/10)。倍，其中，n是正實數(shù)。
10、 如權利要求1所述的模數(shù)轉換器，其中，光電流積分器包括 第一電容器，第三電容器，具有比第一電容器的電容大的電容， 第一選"t奪開關，限制流向第一電容器的電流， 第三選擇開關，限制流向第三電容器的電流，運算放大器，具有第一輸入節(jié)點和第二輸入節(jié)點，其中，第一輸入節(jié)點 連接到光電轉換元件并從光電轉換元件接收光電流，并且偏置電壓被施加到 第二輸入節(jié)點，其中，光電流值比運算放大器的飽和值大，斷開第一選擇開關并閉合第 第三選擇開關，從而第三電容器被用作反饋電容器。
全文摘要
一種模數(shù)轉換器(A/D轉換器)包括光電流積分器，對光電流進行積分，并以電壓的形式在反饋電容器中存儲積分的電流；放電器，以指數(shù)函數(shù)的形式將從光電流積分器輸出的電壓進行衰減。
文檔編號G06G7/186GK101604972SQ200910147408
公開日2009年12月16日 申請日期2009年6月10日 優(yōu)先權日2008年6月10日
發(fā)明者孟昊奭, 樸圣日, 禹斗馨 申請人:三星電子株式會社