(57)【要約】【課題】  外部光の強さをリアルタイムで正確に測定できる光測定回路とこれを含む液晶表示装置およびその駆動方法が提供される。【解決手段】  光測定回路は、第１基準光に対応する第１基準電流を出力する第１光センサ、第２基準光に対応する第２基準電流を出力する第２光センサ、外部光に対応する外部光電流を出力する第３光センサ、第１基準電流を感知して再生する第１電流メモリ、第２基準電流と第１基準電流との差電流を感知して再生する第２電流メモリおよび第２基準電流と第１基準電流の差電流が第１時間の間に流入されて充電され、外部光電流と第１基準電流の差電流が第２時間の間に流出して放電されるストレージキャパシタを含むリードアウト回路と、第１および第２基準光の強度と第１および第２時間とを利用して、外部光の強度を算出する決定部とを含む。【選択図】図２
2009063988.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基準光に対応する第１基準電流を出力する第１光センサと、
第２基準光に対応する第２基準電流を出力する第２光センサと、
外部光に対応する外部光電流を出力する第３光センサと、
前記第１基準電流を感知して再生する第１電流メモリと、
前記第２基準電流と前記第１基準電流との差電流を感知して再生する第２電流メモリと、
前記第２基準電流と前記第１基準電流との差電流が第１時間の間に流入されて充電され、前記外部光電流と前記第１基準電流との差電流が第２時間の間に流出されて放電されるストレージキャパシタと、
を含むリードアウト回路と、
前記第１基準光および第２基準光の強度と前記第１時間および第２時間とを利用して、前記外部光の強度を算出する決定部と、
を有する光測定回路。
【請求項２】
第１区間の第１部分の間、前記第１光センサは前記第１基準電流を出力し、前記第１電流メモリは前記第１基準電流を感知し、
第１区間の第２部分の間、前記第１電流メモリは前記感知された第１基準電流を再生し、
第２区間の第１部分の間、前記第２光センサは前記第２基準電流を出力し、前記第２電流メモリは前記第１基準電流と第２基準電流との差電流を感知し、
第２区間の第２部分の間、前記第２電流メモリは前記感知された第１基準電流と第２基準電流との差電流を再生し、
第３区間であって前記第１時間の間、前記再生された第１基準電流と第２基準電流との差電流が流入されて前記ストレージキャパシタは充電され、
第４区間あって前記第２時間の間、前記外部光電流と前記第１基準電流との差電流が流出され前記ストレージキャパシタは放電される、請求項１に記載の光測定回路。
【請求項３】
前記ストレージキャパシタは、前記第３区間より前にリセット電圧が印加されてリセットされ、前記第２時間の間放電されることによって前記ストレージキャパシタの電圧は前記リセット電圧になる、請求項２に記載の光測定回路。
【請求項４】
前記第１光センサ、第２光センサ、または第３光センサにバイアス電圧を印加するバッファードダイレクトインジェクション（Ｂｕｆｆｅｒｅｄ  ｄｉｒｅｃｔ  ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ）回路をさらに有する、請求項１に記載の光測定回路。
【請求項５】
前記第１電流メモリおよび第２電流メモリは、各々ＭＯＳトランジスタと、前記ＭＯＳトランジスタのゲートに接続されたメモリキャパシタと、前記ＭＯＳトランジスタのゲートとドレーン間にカップリングされたスイッチとを備える、請求項１に記載の光測定回路。
【請求項６】
前記決定部は、前記リセット電圧と前記ストレージキャパシタの電圧とを比較して、前記ストレージキャパシタの電圧が前記リセット電圧になればディセーブル（ｄｉｓａｂｌｅ）信号を提供する比較器と、
前記放電が始まる時にイネーブル（ｅｎａｂｌｅ）され、前記ディセーブル信号が提供される時までの前記第２時間を測定するカウンタと、
前記第１基準光および第２基準光の強度の差に前記第１時間を乗じ、乗じた値を前記第２時間で割り、外部光の強度を算出する演算部と、
を含む請求項１に記載の光測定回路。
【請求項７】
前記演算部は、事前に設定された（ｐｒｅｓｅｔ）前記第１基準光および第２基準光の強度と、前記第１時間と、測定された前記第２時間とを利用して外部光の強度を算出する、請求項６に記載の光測定回路。
【請求項８】
外部光の強度を測定する光測定回路であって、第１基準光に対応する第１基準電流を出力する第１光センサと、
第２基準光に対応する第２基準電流を出力する第２光センサと、
前記外部光に対応する外部光電流を出力する第３光センサと、
前記第１基準電流を感知して再生する第１電流メモリと、
前記第２基準電流と前記第１基準電流との差電流を感知して再生する第２電流メモリと、
前記第２基準電流と前記第１基準電流との差電流が第１時間の間に流入されて充電され、前記外部光電流と前記第１基準電流との差電流が第２時間の間に流出して放電されるストレージキャパシタと、
を備えるリードアウト回路と、
前記第１時間および第２時間の強度と前記第１時間および第２時間とを利用して前記外部光の強度を算出する決定部と、
を含む光測定回路と、
映像を表示する液晶パネルと、
前記液晶パネルにバックライトを提供するバックライトユニットであって、前記バックライトの輝度は前記外部光の強度により制御されるバックライトユニットと、
を有する液晶表示装置。
【請求項９】
前記第１光センサは、前記外部光および前記バックライトより遮断されていて、
前記第２光センサには、前記バックライトが提供され、
前記第３光センサには、前記外部光が提供されている、請求項８に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記液晶パネルは表示領域と非表示領域とに区分されていて、
前記非表示領域は、前記バックライトを遮断する第１遮光領域と、前記外部光を遮断する第２遮光領域とを含み、
前記第１遮光領域は、前記第１光センサと前記第２光センサとを前記外部光から遮断し、前記第２遮光領域は前記第１光センサと第３光センサとを前記バックライトから遮断する、請求項８に記載の液晶表示装置。
【請求項１１】
前記第１遮光領域は、前記液晶パネルと前記バックライトユニットとを接着するバックライトユニットテープで形成されている、請求項１０に記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
前記第２遮光領域はブラックマトリックスで形成されている、請求項１０に記載の液晶表示装置。
【請求項１３】
前記第１ないし第３光センサはピンフォトダイオードである、請求項１０に記載の液晶表示装置。
【請求項１４】
前記第１ないし第３光センサは、前記液晶パネルに互いに隣接して内蔵されている、請求項８に記載の液晶表示装置。
【請求項１５】
前記リードアウト回路では、第１区間の第１部分の間、前記第１光センサは前記第１基準電流を出力して前記第１電流メモリは前記第１基準電流を感知し、
第１区間の第２部分の間、前記第１電流メモリは前記第１基準電流を再生し、
第２区間の第１部分の間、前記第２光センサは前記第２基準電流を出力して前記第２電流メモリは前記第１基準電流と第２基準電流との差電流を感知し、
第２区間の第２部分の間、前記第２電流メモリは前記第１基準電流と第２基準電流との差電流を再生し、
第３区間であって前記第１時間の間、前記第１基準電流と第２基準電流との差電流が流入されて前記ストレージキャパシタは充電され、
第４区間であって前記第２時間の間、前記外部光電流と前記第１基準電流の差電流が流出され前記ストレージキャパシタは放電される、請求項８に記載の液晶表示装置。
【請求項１６】
前記ストレージキャパシタは、前記第３区間より前にリセット電圧が印加されてリセットされ、前記第２時間の間放電されることによって前記ストレージキャパシタの電圧は前記リセット電圧となる、請求項１５に記載の液晶表示装置。
【請求項１７】
前記光測定回路は、前記第１ないし第３光センサにバイアス電圧を印加するバッファードダイレクトインジェクション回路をさらに有する、請求項８に記載の液晶表示装置。
【請求項１８】
前記決定部は、
前記リセット電圧と前記ストレージキャパシタの電圧とを比較して、前記ストレージキャパシタの電圧が前記リセット電圧になればディセーブル信号を提供する比較器と、
前記放電が始まる時にイネーブルされ、前記ディセーブル信号が提供されている時までの前記第２時間を測定するカウンタと、
前記第１および第２基準光の強度の差電流に前記第１時間を乗じ、乗じた値を前記第２時間で割り、外部光の強度を算出する演算部と、
を備える、請求項８に記載の液晶表示装置。
【請求項１９】
第１区間の第１部分の間、第１基準光に対応する第１基準電流を出力して前記第１基準電流を感知し、
第１区間の第２部分の間、前記感知された第１基準電流を再生し、
第２区間の第１部分の間、前記第２基準電流を出力して前記第１基準電流と第２基準電流との差電流を感知し、
第２区間の第２部分の間、前記感知された第１基準電流と第２基準電流との差電流を再生し、
第３区間であって前記第１時間の間、前記再生した第１基準電流と第２基準電流との差電流の入力を受けて充電し、
第４区間あって前記第２時間の間、外部光に対応する外部光電流と前記第１基準電流の差電流を出力して放電し、
前記第１基準光および第２基準光の強度と前記第１時間および第２時間とを利用して前記外部光の強度を算出し、
前記算出された外部光の強度によりバックライトの輝度を制御して、
前記制御されたバックライトの提供を受けて映像を表示する、
液晶表示装置の駆動方法。
【請求項２０】
前記外部光の強度の算出では、
前記第２時間を測定し、前記第１基準光第２基準光の強度との差に前記第１時間を乗じ、乗じた値を前記第２時間で割る、請求項１９に記載の液晶表示装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光測定回路と光測定回路を含む液晶表示装置およびその駆動方法に関する。より詳細には、外部光の強さをリアルタイムで正確に測定することができる光測定回路と光測定回路を含む液晶表示装置およびその駆動方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、画素電極が具備される第１表示板、共通電極が具備される第２表示板、および第１表示板と第２表示板の間に注入された誘電体異方性（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  ａｎｉｓｏｔｒｏｐｙ）を有する液晶層を有する液晶パネルを含む。
【０００３】
画素電極と共通電極の間に電界を形成し、この電界の強さを調節して、液晶パネルを透過する光の量を制御することによって望む映像を表示する。ここで、液晶表示装置は、自己発光型表示装置ではないため、光源として動作するバックライトユニットを液晶パネルの背面に設置する。
【０００４】
ところで、液晶表示装置の消費電力において、バックライトユニットの消費電力が占める比重は大きい。例えば、モバイルＴＦＴ−ＬＣＤの場合、消費電力の８０％程度がバックライトユニットで消耗される。このようなバックライトユニットの消費電力を減らすために、外部照度に応じてバックライトユニットの輝度を調節する方法が開発されている。
【０００５】
このような方法において、外部照度を測定するための光センサとして、例えば、ポリシリコンＴＦＴ工程を利用してＬＣＤパネル内にピンダイオードを内蔵することができる。ところで、ピンダイオードのような光センサは、その光特性が各パネルに応じて異なって示される。各パネルごとに他の光センサの光特性を反映するために、パネルごとに光センサの光特性を事前に測定すると、液晶表示装置の生産費が増え生産性が低下する。そして、もし各パネルごとに他の光センサの光特性を反映しないと、外部光を正確に測定できなくなり、光センサの分解能（ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）が低下する。
【０００６】
従来の液晶表示装置は、表示部と、基準光の照度を測定する第１センサと、外部照度を測定する第２センサと、前記第１および第２センサの測定値を比較して、外部照度を基準光の照度に対して相対的に求める比較手段を具備している。このような従来技術によれば、外部照度に基づいて、液晶表示装置の表示輝度を調節することができる。しかし、このような従来技術は、第１および第２センサの測定値を保存する別途の手段と、第１および第２センサの測定値を比較して外部照度を基準光の照度に対して相対的に求める手段を必要とする。そして、これをデジタル方式で具現するならば、その設計が複雑である。
【特許文献１】特開２００７−０６５００４号公報（第３−１５ページ、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、外部光をリアルタイムで正確に測定できる光測定回路を提供しようとするものである。
【０００８】
本発明が解決しようとする他の課題は、外部光をリアルタイムで正確に測定できる光測定回路を含む液晶表示装置を提供しようとするものである。
【０００９】
また、本発明が解決しようとする他の課題は、外部光をリアルタイムで正確に測定できる液晶表示装置の駆動方法を提供しようとするものである。
【００１０】
本発明が解決しようとする課題は、以上で言及した課題に制限されない。また他の課題は次の記載から当業者に明確に理解できるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を達成するために、発明１は、下記の構成要件を有する光測定回路を提供する。
・第１基準光に対応する第１基準電流を出力する第１光センサと、
第２基準光に対応する第２基準電流を出力する第２光センサと、
外部光に対応する外部光電流を出力する第３光センサと、
前記第１基準電流を感知して再生する第１電流メモリと、
前記第２基準電流と前記第１基準電流との差電流を感知して再生する第２電流メモリと、
前記第２基準電流と前記第１基準電流との差電流が第１時間の間に流入されて充電され、前記外部光電流と前記第１基準電流との差電流が第２時間の間に流出されて放電されるストレージキャパシタと、
を含むリードアウト回路、
・前記第１基準光および第２基準光の強度と前記第１時間および第２時間とを利用して、前記外部光の強度を算出する決定部。
発明２は、前記発明１において、第１区間の第１部分の間、前記第１光センサは前記第１基準電流を出力し、前記第１電流メモリは前記第１基準電流を感知し、第１区間の第２部分の間、前記第１電流メモリは前記感知された第１基準電流を再生し、第２区間の第１部分の間、前記第２光センサは前記第２基準電流を出力し、前記第２電流メモリは前記第１基準電流と第２基準電流との差電流を感知し、第２区間の第２部分の間、前記第２電流メモリは前記感知された第１基準電流と第２基準電流との差電流を再生し、第３区間であって前記第１時間の間、前記再生された第１基準電流と第２基準電流との差電流が流入されて前記ストレージキャパシタは充電され、第４区間あって前記第２時間の間、前記外部光電流と前記第１基準電流との差電流が流出され前記ストレージキャパシタは放電される光測定回路を提供する。
発明３は、前記発明２において、前記ストレージキャパシタは、前記第３区間より前にリセット電圧が印加されてリセットされ、前記第２時間の間放電されることによって前記ストレージキャパシタの電圧は前記リセット電圧になる、光測定回路を提供する。
発明４は、前記発明１において、前記第１光センサ、第２光センサ、または第３光センサにバイアス電圧を印加するバッファードダイレクトインジェクション（Ｂｕｆｆｅｒｅｄ  ｄｉｒｅｃｔ  ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ）回路をさらに有する、光測定回路を提供する。
発明５は、前記発明１において、前記第１電流メモリおよび第２電流メモリは、各々ＭＯＳトランジスタと、前記ＭＯＳトランジスタのゲートに接続されたメモリキャパシタと、前記ＭＯＳトランジスタのゲートとドレーン間にカップリングされたスイッチとを備える、光測定回路を提供する。
発明６は、前記発明１において、前記決定部は、前記リセット電圧と前記ストレージキャパシタの電圧とを比較して、前記ストレージキャパシタの電圧が前記リセット電圧になればディセーブル（ｄｉｓａｂｌｅ）信号を提供する比較器と、前記放電が始まる時にイネーブル（ｅｎａｂｌｅ）され、前記ディセーブル信号が提供される時までの前記第２時間を測定するカウンタと、前記第１基準光および第２基準光の強度の差に前記第１時間を乗じ、乗じた値を前記第２時間で割り、外部光の強度を算出する演算部と、を含む光測定回路を提供する。
発明７は、前記発明６において、前記演算部は、事前に設定された（ｐｒｅｓｅｔ）前記第１基準光および第２基準光の強度と、前記第１時間と、測定された前記第２時間とを利用して外部光の強度を算出する、光測定回路を提供する。
発明８は、以下の構成要件を有する液晶表示装置を提供する。
・外部光の強度を測定する光測定回路であって、第１基準光に対応する第１基準電流を出力する第１光センサと、
第２基準光に対応する第２基準電流を出力する第２光センサと、
前記外部光に対応する外部光電流を出力する第３光センサと、
前記第１基準電流を感知して再生する第１電流メモリと、
前記第２基準電流と前記第１基準電流との差電流を感知して再生する第２電流メモリと、
前記第２基準電流と前記第１基準電流との差電流が第１時間の間に流入されて充電され、前記外部光電流と前記第１基準電流との差電流が第２時間の間に流出して放電されるストレージキャパシタと、
を備えるリードアウト回路と、
前記第１時間および第２時間の強度と前記第１時間および第２時間とを利用して前記外部光の強度を算出する決定部と、
を含む光測定回路、
・映像を表示する液晶パネルと、
・前記液晶パネルにバックライトを提供するバックライトユニットであって、前記バックライトの輝度は前記外部光の強度により制御されるバックライトユニット。
発明９は、前記発明８において、前記第１光センサは、前記外部光および前記バックライトより遮断されていて、前記第２光センサには、前記バックライトが提供され、前記第３光センサには、前記外部光が提供されている、液晶表示装置を提供する。
発明１０は、前記発明８において、前記液晶パネルは表示領域と非表示領域とに区分されていて、前記非表示領域は、前記バックライトを遮断する第１遮光領域と、前記外部光を遮断する第２遮光領域とを含み、前記第１遮光領域は、前記第１光センサと前記第２光センサとを前記外部光から遮断し、前記第２遮光領域は前記第１光センサと第３光センサとを前記バックライトから遮断する、液晶表示装置を提供する。
発明１１は、前記発明１０において、前記第１遮光領域は、前記液晶パネルと前記バックライトユニットとを接着するバックライトユニットテープで形成されている、液晶表示装置を提供する。
発明１２は、前記発明１０において、前記第２遮光領域はブラックマトリックスで形成されている、液晶表示装置を提供する。
発明１３は、前記発明１０において、前記第１ないし第３光センサはピンフォトダイオードである、液晶表示装置を提供する。
発明１４は、前記発明８において、前記第１ないし第３光センサは、前記液晶パネルに互いに隣接して内蔵されている、液晶表示装置を提供する。
発明１５は、前記発明８において、前記リードアウト回路では、第１区間の第１部分の間、前記第１光センサは前記第１基準電流を出力して前記第１電流メモリは前記第１基準電流を感知し、第１区間の第２部分の間、前記第１電流メモリは前記第１基準電流を再生し、第２区間の第１部分の間、前記第２光センサは前記第２基準電流を出力して前記第２電流メモリは前記第１基準電流と第２基準電流との差電流を感知し、第２区間の第２部分の間、前記第２電流メモリは前記第１基準電流と第２基準電流との差電流を再生し、第３区間であって前記第１時間の間、前記第１基準電流と第２基準電流との差電流が流入されて前記ストレージキャパシタは充電され、第４区間であって前記第２時間の間、前記外部光電流と前記第１基準電流の差電流が流出され前記ストレージキャパシタは放電される、液晶表示装置を提供する。
発明１６は、前記発明１５において、前記ストレージキャパシタは、前記第３区間より前にリセット電圧が印加されてリセットされ、前記第２時間の間放電されることによって前記ストレージキャパシタの電圧は前記リセット電圧となる、液晶表示装置を提供する。
発明１７は、前記発明８において、前記光測定回路は、前記第１ないし第３光センサにバイアス電圧を印加するバッファードダイレクトインジェクション回路をさらに有する、液晶表示装置を提供する。
発明１８は、前記発明８において、前記決定部は、前記リセット電圧と前記ストレージキャパシタの電圧とを比較して、前記ストレージキャパシタの電圧が前記リセット電圧になればディセーブル信号を提供する比較器と、前記放電が始まる時にイネーブルされ、前記ディセーブル信号が提供されている時までの前記第２時間を測定するカウンタと、前記第１および第２基準光の強度の差電流に前記第１時間を乗じ、乗じた値を前記第２時間で割り、外部光の強度を算出する演算部と、を備える、液晶表示装置を提供する。
発明１９は、
第１区間の第１部分の間、第１基準光に対応する第１基準電流を出力して前記第１基準電流を感知し、
第１区間の第２部分の間、前記感知された第１基準電流を再生し、
第２区間の第１部分の間、前記第２基準電流を出力して前記第１基準電流と第２基準電流との差電流を感知し、
第２区間の第２部分の間、前記感知された第１基準電流と第２基準電流との差電流を再生し、
第３区間であって前記第１時間の間、前記再生した第１基準電流と第２基準電流との差電流の入力を受けて充電し、
第４区間あって前記第２時間の間、外部光に対応する外部光電流と前記第１基準電流の差電流を出力して放電し、
前記第１基準光および第２基準光の強度と前記第１時間および第２時間とを利用して前記外部光の強度を算出し、
前記算出された外部光の強度によりバックライトの輝度を制御して、
前記制御されたバックライトの提供を受けて映像を表示する、
液晶表示装置の駆動方法を提供する。
発明２０は、前記発明１９において、前記外部光の強度の算出では、前記第２時間を測定し、前記第１基準光第２基準光の強度との差に前記第１時間を乗じ、乗じた値を前記第２時間で割る、液晶表示装置の駆動方法を提供する。
その他実施形態の具体的な事項は詳細な説明および図に含まれている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明による光測定回路と、光測定回路を含む液晶表示装置、およびその駆動方法によれば、外部光の強さをリアルタイムで正確に測定することができる。したがって、各パネルごとに相異した光センサの光特性を事前に測定して、その情報を保存しなくても、外部光の強さをリアルタイムで測定することができる。よって事前に光特性を測定する費用と時間を節減することができ、液晶表示装置の生産費を節減し生産性を向上することができる。また光センサの光特性に影響を及ぼす変化の要素がリアルタイムで反映されるため、外部光の強さを正確に測定して、光センサの分解能が低下することを防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の利点および特徴そしてそれらを達成する方法は、添付される図面と共に詳細に後述されている実施形態を参照すれば明確になるだろう。しかし本発明は、以下で開示される実施形態に限定されるものではなく互いに異なる多様な形態で具現され得るものであり、単に本実施形態は本発明の開示を完全にし、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものであり、本発明は請求項の範囲によってのみ定義される。明細書全体にわたり、同一参照符号は同一構成要素を指称する。また「および／または」という言及されたアイテムの各々および一つ以上のすべての組合せを含み、また「カップリングされた（ｃｏｕｐｌｅｄ  ｔｏ）」と指称されるのは、他の素子と電気的に連結されることを意味する。
【００１４】
第１、第２等が多様な素子、構成要素および／またはセクションを叙述するために使用され得る。また、これら素子、構成要素および／またはセクションはこれら用語によって制限されないことはもちろんである。これら用語は単に一つの素子、構成要素またはセクションを他の素子、構成要素またはセクションと区別するために使用するものである。したがって、以下で言及される第１素子、第１構成要素または第１セクションは、本発明の技術的思想内で第２素子、第２構成要素または第２セクションでもあり得る。
【００１５】
本明細書で使用された用語は実施形態を説明するためのものあり、本発明を制限するものではない。本明細書で、単数形は特別に言及しない限り複数形も含む。明細書で使用される「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」および／または「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、言及された構成要素、段階、動作および／または素子は一つ以上の他の構成要素、段階、動作および／または素子の存在または追加を排除しない。
他の定義がない場合、本明細書で使用されるすべての用語（技術および科学的用語を含む）は、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に共通に理解し得る意味として使用され得るものである。また一般的に使用される事前に定義されている用語は、明白に特別に定義されていない限り理想的にまたは過度に解釈され得ない。
【００１６】
図１Ａおよび図１Ｂを参照し、本発明の実施形態による光測定回路を含む液晶表示装置を概括的に説明する。図１Ａは、本発明の実施形態による液晶表示装置を概括的に示す図である。図１Ｂは、図１Ａで示した光測定回路を概括的に示す図である。
【００１７】
液晶表示装置は、液晶パネル１００、光測定回路９５、およびバックライトユニット２００を含む。液晶パネル１００は、映像を表示するが自主発光型表示装置ではないので、バックライトを必要とする。光測定回路９５は、外部光の強さを測定して、バックライトユニット２００に伝達する。光測定回路９５は、外部光を受けてリードアウト信号を出力するリードアウト回路８０と、リードアウト信号の入力を受け外部光の強さを計算する決定部９０を含む。バックライトユニット２００は、液晶パネル１００の背面に設置され、液晶パネル１００にバックライトを供給するが、バックライトの輝度は、光測定回路９５が算出した外部光の強さによって制御される。
【００１８】
本発明の実施形態による光測定回路９５を含む液晶表示装置では、光測定回路９５は外部光の強さをリアルタイムで正確に測定することができるため、これにしたがってバックライトの輝度を適切に制御することができる。
【００１９】
図２ないし図４Ｈを参照し、本発明の一実施形態による光測定回路が含むリードアウト回路８０を説明する。図２は、本発明の一実施形態によるリードアウト回路８０の回路図である。図３は、本発明の一実施形態によるリードアウト回路８０を駆動するタイミングダイヤグラムとそれにともなうストレージキャパシタの電圧を示す図である。図４Ａないし図４Ｈは、図２によるタイミングダイヤグラムによって駆動されたリードアウト回路８０の動作過程を説明するための回路図である。
【００２０】
図２を参照すれば、本発明の一実施形態による光測定回路が含むリードアウト回路８０は、第１光センサ１、第２光センサ２、第３光センサ３、第１電流メモリ６０、第２電流メモリ７０およびストレージキャパシタ（Ｃｓｔｇ）を含む。
【００２１】
第１光センサ１は第１基準光に対応する第１基準電流（Ｉ１）を出力し、第２光センサ２は第２基準光に対応する第２基準電流（Ｉ２）を出力して、第３光センサ３は外部光に対応する外部光電流（Ｉ３）を出力する。ここで、第１および第２基準光の強さは前もって決定（ｐｒｅｓｅｔ）できる。例えば、第１基準光は暗室での光であり、第２基準光はバックライトとすれば、第１および第２基準光の強さはあらかじめ決定し得る。一方、外部光は光測定回路がその強さを測定する。
【００２２】
第１および第２電流メモリ６０、７０は、各々ＭＯＳトランジスタ６２、７２と、ＭＯＳトランジスタ６２、７２のゲートに接続されたメモリキャパシタ６４、７４と、ＭＯＳトランジスタ６２、７２のゲート電極とドレーン電極の間にカップリングされたスイッチとを含み得る。
【００２３】
第１および第２電流メモリ６０、７０は、入力された電流を感知して、前記感知した電流を再生して出力する回路である。第１電流メモリ６０は第１光センサ１が出力した第１基準電流（Ｉ１）を感知してこれを再生し、第２電流メモリ７０は第２光センサ２が出力した第２基準電流（Ｉ２）と第１光センサ１が出力した第１基準電流（Ｉ１）の差電流を感知してこれを再生する。第１および第２電流メモリ６０、７０の具体的な動作については後述する。
【００２４】
ストレージキャパシタ（Ｃｓｔｇ）では、第１時間の間に、第２電流メモリ７０が再生した第２基準電流（Ｉ２）と第１基準電流（Ｉ１）との差電流が流入されて充電される。またストレージキャパシタでは、第２時間の間、第３光センサ３が出力した外部光電流（Ｉ３）と第１電流メモリ６０が再生した第１基準電流（Ｉ１）との差電流が流出されて放電される。
【００２５】
このようなリードアウト回路８０は、第１、第２、または第３光センサ１、２、３にバイアス電圧（Ｖｄ）を印加する回路であって、バッファードダイレクトインジェクション（Ｂｕｆｆｅｒｅｄ  ｄｉｒｅｃｔ  ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ）回路５０をさらに含み得る。
【００２６】
バッファードダイレクトインジェクション回路５０は、演算増幅器５２とＭＯＳトランジスタ５４とを含み得る。演算増幅器５２の非反転入力端子には、バイアス電圧（Ｖｄ）が印加される。演算増幅器５２の反転入力端子には、第１、第２、または第３光センサ１、２、３およびＭＯＳトランジスタ５４のソースが接続される。そして演算増幅器５２の出力端は、ＭＯＳトランジスタ５４のゲートに接続される。
【００２７】
バッファードダイレクトインジェクション回路５０は、リードアウト回路において第１、第２、または第３光センサ１、２、３にバイアス電圧（Ｖｄ）を印加する。ここで、演算増幅器５２とＭＯＳトランジスタ５４とがネガティブフィードバックに連結されているため、バイアス電圧（Ｖｄ）を第１、第２、または第３光センサ１、２、３に安定的に印加することができる。
また、リードアウト回路８０はリセット電圧（Ｖｒｓｔ）を印加するリセット電圧入力端（６５）をさらに含み得る。リセット電圧（Ｖｒｓｔ）を印加する理由についてはリードアウト回路８０の動作を説明する部分で後述する。
【００２８】
図３ないし図４Ｈを参照し、リードアウト回路８０の動作を説明する。リードアウト回路８０は、図３に図示されたタイミングダイヤグラムにより駆動される。
【００２９】
まず、図３および図４Ａを参照すれば、第１区間の第１部分で、第１基準電流（Ｉ１）が感知される。具体的に説明すれば、ＳＷ１が閉じられ、第１光センサ１は第１基準光に対応する第１基準電流１を出力する。そして第１電流メモリ６０は、第１光センサ１が出力した第１基準電流（Ｉ１）を感知する。第１電流メモリ６０の動作を説明すれば、ＭＯＳトランジスタ６２のドレーンに流れる電流が変化し、これにともないＭＯＳトランジスタ６２のゲートの電圧が変化して、変化したゲート電圧がメモリキャパシタ６４に印加される。
【００３０】
次に、図３および図４Ｂを参照すれば、第１区間の第２部分で、第１基準電流（Ｉ１）が再生される。具体的に説明すれば、ＳＷ１があらためて開かれ、第１電流メモリ６０は第１区間の第１部分の間に感知された第１基準電流（Ｉ１）を再生する。第１電流メモリ６０の動作を説明すれば、第１電流メモリ６０のスイッチが開かれると、メモリキャパシタ６４にかかる電圧は維持され、この電圧は第１区間の第１部分の間にＭＯＳトランジスタ６２が感知した電流、すなわち第１基準電流（Ｉ１）に対応する電圧であるため、この電圧がゲートに印加されるＭＯＳトランジスタ６２のドレーンには、第１区間の第１部分の間に感知された第１基準電流（Ｉ１）が再生される。
【００３１】
次に、図３および図４Ｃを参照すれば、第２区間の第１部分で第１および第２基準電流（Ｉ２−Ｉ１）の差異である差電流が感知される。具体的に説明すれば、ＳＷ２、ＳＷ４、ＳＷ５が閉じられ、第２光センサ２は第２基準光に対応する第２基準電流（Ｉ２）を出力する。そして、第１電流メモリ６０は第１基準電流（Ｉ１）を再生しているため、キルヒホッフの電流法則により、第２電流メモリ７０は第２光センサ２が出力した第２基準電流（Ｉ２）と、第１電流メモリ６０が再生した第１基準電流（Ｉ１）との差電流を感知する。第２電流メモリ７０の動作は第１電流メモリ６０の動作原理と同一に動作するため、これに対する説明は省略する。
【００３２】
次に、図３および図４Ｄを参照すれば、第２区間の第２部分で第１基準電流と第２基準電流との差電流（Ｉ２−Ｉ１）が再生する。具体的に説明すれば、ＳＷ２が開かれ、ＳＷ４とＳＷ５だけが閉じられるが、第２電流メモリ７０は第２区間の第１部分のあいだ感知された第１および第２基準電流の差電流（Ｉ２−Ｉ１）を再生する。第２電流メモリ７０の動作は第１電流メモリ６０の動作原理と同一に動作するため、これに対する説明は省略する。
【００３３】
次に、図３および図４Ｅを参照すれば、第３区間でストレージキャパシタ（Cstg）がリセットされる。具体的に説明すれば、ＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷｒｓｔが閉じられ、ストレージキャパシタ（Cstg）にはリセット電圧（Ｖｒｓｔ）が印加される。ストレージキャパシタ（Cstg）は以前の過程でストレージキャパシタ（Cstg）に電流が流入し、任意の電圧で充電され得る。この時ストレージキャパシタに蓄積された電荷はＳＷ３が閉じられ形成されたクローズループを通して流出され、ストレージキャパシタ（Cstg）はリセット電圧（Ｖｒｓｔ）でリセットされ得る。
【００３４】
次に、図３および図４Ｆを参照すれば、第４区間でストレージキャパシタ（Cstg）の電圧がＶｘになる時まで充電される。具体的に説明すれば、ＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷｒｓｔが閉じられ、ストレージキャパシタ（Cstg）には第２電流メモリ７０が再生した第１基準電流と第２基準電流との差電流（Ｉ２−Ｉ１）が流入する。ストレージキャパシタ（Cstg）は第１時間（Ｔ１）あいだ充電され、その電圧がＶｘとなる。
【００３５】
次に、図３および図４Ｇを参照すれば、第５区間でストレージキャパシタ（Cstg）の電圧がＶｘで維持される。具体的に説明すれば、ＳＷ３だけが閉じられ、ストレージキャパシタ（Cstg）は開放されている。ストレージキャパシタ（Cstg）に流出入される電流がないため、ストレージキャパシタ（Cstg）の電圧はＶｘで維持される。
【００３６】
次に、図３および図４Ｈを参照すれば、第６区間のあいだストレージキャパシタ（Cstg）がＶｒｓｔで放電される。具体的に説明すれば、ＳＷ３、ＳＷ５が閉じられ、ストレージキャパシタ（Cstg）に充電されていた電荷はＳＷ３、ＳＷ５が閉じられ形成されたクローズループに沿って流出する。ストレージキャパシタ（Cstg）から第３光センサ３が出力した外部光電流（Ｉ３）と第１電流メモリ６０が再生した第１基準電流との差電流（Ｉ３−Ｉ１）が流出され、ストレージキャパシタ（Cstg）が放電される。ストレージキャパシタ（Cstg）は第２時間（Ｔ２）間放電され、その電圧はリセット電圧（Ｖｒｓｔ）になる。
【００３７】
以下、前記リードアウト回路８０を利用して、外部光の強さを測定する過程を数学的に説明する。
外部光の強さ（Ｘ）による外部光電流（Ｉｐｄ（Ｘ））は、一般的に式１のように表すことができる。
（式１）
Ｉｐｄ（Ｘ）＝ｍＸ＋ｎ
ここで傾き（ｍ）とオフセット（ｎ）は各パネルごとに異なる値を有する。
式１で第１および第２基準光の強さを各々Ａ、Ｂとし、第１および第２基準光に対応する第１および第２基準電流を各々Ｉｐｄ（Ａ）、Ｉｐｄ（Ｂ）とすれば、ｍ、ｎは次の通り求めることができる。
（式２）
ｍ＝（Ｉｐｄ（Ｂ）−Ｉｐｄ（Ａ））／（Ｂ−Ａ）
（式３）
ｎ＝Ｉｐｄ（Ａ）
【００３８】
ここで、第１基準電流は暗電流であり、第１基準光の強さは０として仮定される。
【００３９】
リードアウト回路を駆動するタイミングダイヤグラムにともなうストレージキャパシタ電圧（Ｖｏｕｔ）を表す図３より次のような式が誘導され得る。
【００４０】
ストレージキャパシタ（Cstg）が第１時間（Ｔ１）間にリセット電圧（Ｖｒｓｔ）からＶｘまで充電されて、第２時間（Ｔ２）間にＶｘでリセット電圧（Ｖｒｓｔ）として放電されるため、第１および第２時間（Ｔ１、Ｔ２）の間の電圧変化量は同じである。従って、ストレージキャパシタ（Cstg）に第１時間（Ｔ１）間にＩ２−Ｉ１が流入し、充電される電荷量と、第２時間（Ｔ２）あいだＩ３−Ｉ１が流出して、放電される電荷量は同じである。
【００４１】
ここから、下記式４が導き出される。
（式４）
［Ｉｐｄ（Ｂ）−Ｉｐｄ（Ａ）］・Ｔ１＝［Ｉｐｄ（Ｘ）−Ｉｐｄ（Ａ）］・Ｔ２
【００４２】
前記式４に前記式１ないし式３を代入すれば、下記式５が導き出される。
（式５）
Ｔ２＝Ｔ１＊（Ｂ−Ａ）／Ｘ
【００４３】
式５においてＡ、Ｂ、Ｔ１は前もって決定し得る値である。従って、Ｔ２を測定すれば、外部光の強さＸを算出することができる。式５を利用して、外部光の強さＸを計算すれば、各パネルごとに異なる値を有する各パネルの特性分の傾き（ｍ）とオフセット（ｎ）が自動で反映される。
【００４４】
本発明の実施形態による外部光測定回路が含むリードアウト回路８０はアナログ方式であるため、設計が簡単でパネル上に具現するのが容易である。またリアルタイムで外部光の強さを測定するため、光センサを補正するためのデータを別途に保存する必要がない。
【００４５】
以下、図５を参照して、上記で説明したリードアウト回路８０を含む光測定回路を説明する。図５は、本発明の一実施形態による光測定回路を示すブロック図である。図５において、ＭＣＬはメインクロック信号（ｍａｉｎ  ｃｌｏｃｋ  ｓｉｇｎａｌ）を意味する。
【００４６】
本発明の一実施形態による光測定回路は、リードアウト回路８０と決定部（９０）とを含む。
【００４７】
リードアウト回路８０は、タイミングコントローラ（Ｔ−ｃｏｎ）からリードアウト回路８０の動作を制御する信号（Φ１、Φ２、Φ３、Φ４、Φ５、Φｒｓｔ）の入力を受け、ストレージキャパシタ電圧（Ｖｏｕｔ）を出力する。
決定部（９０）は、比較器８４とカウンタ８６と演算部８８とを含み、第１および第２基準光の強さと第１および第２時間（Ｔ２）を利用して、外部光の強さ（Ｘ）を計算する。
【００４８】
比較器８４は、リセット電圧（Ｖｒｓｔ）をリードアウト回路８０から出力されたストレージキャパシタ電圧（Ｖｏｕｔ）と比較して、ストレージキャパシタの電圧（Ｖｏｕｔ）がリセット電圧（Ｖｒｓｔ）と同じになれば、ディセーブル信号（ＤＥＮ）を提供する。
【００４９】
カウンタ８６は、ストレージキャパシタ（Ｖｏｕｔ）が放電を始める時にイネーブルされ、比較器８４からディセーブル信号（ＤＥＮ）の提供を受ける時までの第２時間（Ｔ２）を測定する。
【００５０】
演算部８８は、カウンタ８６から第２時間（Ｔ２）値を受け、前もって決定されている第１および第２基準光の強さ（Ａ、Ｂ）の差に前もって決定されている第１時間（Ｔ１）を乗じて、乗じた値を測定された第２時間（Ｔ２）で割って、外部光の強さ（Ｘ）を算出する。
【００５１】
算出された外部光の強さ（Ｘ）は、バックライト輝度制御装置（未図示）に提供され、バックライト輝度制御装置は外部光の強さ（Ｘ）によってバックライトの輝度を制御する。
【００５２】
以下、図６および図７を参照し、本発明の実施形態による液晶表示装置を説明する。図６は、本発明の一実施形態による液晶表示装置を示した平面図である。図７は、本発明の一実施形態による液晶表示装置を図６の切断線Ｖ−Ｖ’に沿って切断した断面図である。
【００５３】
図６および図７を参照すれば、本発明の一実施形態による液晶表示装置は、液晶パネル１００、光測定回路（未図示）、バックライトユニット２００、および駆動回路部３００を含む。
【００５４】
液晶パネル１００は、複数の画素電極１１２が配列された第１基板１１０と、共通電極１２２が具備される第２基板１２０と、第１基板１１０と第２基板１２０の間に注入された液晶層１３０とを含む。
【００５５】
第１基板１１０は、バックライトを遮断する第１遮光領域４０を含み得る。第１遮光領域４０は、例えばバックライトユニットテープ１１４で形成され得る。バックライトユニットテープ１１４は、液晶パネル１００とバックライトユニット２００とを接着させ、液晶パネル１００をバックライトから遮断することができる。
【００５６】
第２基板１２０は、外部光を遮断する第２遮光領域３０を含み得る。第２遮光領域３０は例えば、ブラックマトリックス１２４で形成され得る。ブラックマトリックス１２４は、画素と画素の間に光が透過することを遮断し、明暗コントラスト比を向上させる役割をする。図面には表さなかったが、第２遮光領域３０はシール（ｓｅａｌ）材１１６で形成され得る。シール材１１６は、第１基板１１０と第２基板１２０を互いに付着する役割をする。
【００５７】
一方、液晶パネル１００は表示領域１０と非表示領域２０とに区分される。表示領域１０は、画素電極１１２が具備され映像が表示される領域である。表示領域１０は垂直方向に配列された複数のゲート線（未図示）と、水平方向に配列された複数のデータ線（未図示）と、複数のゲート線と複数のデータ線が交差する領域に形成された複数の画素（未図示）とで構成される。
【００５８】
非表示領域２０は、表示領域１０を囲んでいる領域であって、映像が表示されない領域である。非表示領域２０は、第１および２遮光幕領域４０、３０を含み得る。第１遮光領域４０は、例えば液晶パネル１００とバックライトユニット２００の間にバックライトユニットテープ１１４を付着して形成される領域であり得る。第２遮光領域３０は、例えばブラックマトリックス１２４やシール材１１６で形成される領域であり得る。第１遮光領域４０ではバックライトが遮断され、第２遮光領域３０では外部光が遮断され、第１および２遮光幕領域４０、３０が重畳される領域ではバックライトおよび外部光が遮断される。
【００５９】
光測定回路（未図示）の第１ないし第３光センサ（１、２、３）は非表示領域２０に内蔵される。第１光センサ１は第１および２遮光領域４０、３０が重畳される領域に、第２光センサ２は第２遮光領域３０に内蔵すれば、第１および第２光センサ（１、２）は光の強さに対する相対的な表現として各々暗い光と明るい光を受ける。この暗い光と明るい光を各々第１基準光と第２基準光とすることができる。そして第３光センサ３を第１遮光領域４０に内蔵すれば、バックライトが遮断されたまま外部光に対して露出して、外部光電流を出力する。
【００６０】
図面では表さなかったが、第２光センサ２はバックライトユニット２００の光源でない別途の他の光源から明るい光を受けることもできる。別途の他の光源を使用すれば、バックライトでない任意の光を第２基準光とすることができる。この場合、第１光センサ１および第３光センサ３が別途の他の光源から遮断されるべきであることはもちろんである。
【００６１】
本発明の実施形態による液晶表示装置で、第１ないし第３光センサ（１、２、３）はピンフォトダイオードであり得る。ピンフォトダイオードはポリシリコンＴＦＴ工程を利用して内蔵することができるが、これを使用すれば、リードアウト回路を簡単に具現することができる。
【００６２】
また、第１ないし第３光センサ（１、２、３）は、液晶パネル１００の第１基板１１０上に互いに隣接するように内蔵される。第１ないし第３光センサ（１、２、３）が隣接するように内蔵されれば、各光センサの光特性に影響を及ぼす変数が類似するようになるため、この変数による誤差が改善される。変化の要素の例として液晶パネル１００自体の一定でない光特性、バックライトの発熱による温度変化、バックライトユニット２００の明るさ偏差などを挙げることができる。
【００６３】
バックライトユニット２００は、液晶パネル１００にバックライトを提供し、光源２０２、導光板２０４および光学シート２０６を含む。
【００６４】
光源２０２は、複数の発光ダイオードであり得、導光板２０４内に光を出射する。導光板２０４は入射面に光源２０２が出射した光を受け入れ、他の面は前記光を反射させて四方に散るようにし、最終的に光学シート２０６に出射する。
【００６５】
光学シート２０６は、拡散シート（ｓｈｅｅｔ）、プリズムシート（ｐｒｉｓｍ  ｓｈｅｅｔ）等を含み、導光板２０４からの光を拡散し、液晶パネル１００の下面に出射する。
【００６６】
本発明の実施形態による液晶表示装置において、バックライトの輝度は光測定回路（未図示）が算出した外部光の強さによって制御される。光測定回路は外部光の強さをリアルタイムで正確に測定することができるため、これに応じてバックライトの輝度を適切に制御することができる。
駆動回路部３００には液晶パネル１００を駆動するための回路が実装される。駆動回路部３００はテープキャリアパッケージ(Tape Carrier Package: TCP)の形態や、チップオンフィルム(Chip On Film : COF)の形態で液晶パネル１００と結合され得る。
【００６７】
以上添付された図面を参照して、本発明の実施形態を説明したが、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者は、本発明がその技術的思想や必須の特徴を変更せず、他の具体的な形態で実施されるということを理解するはずである。そのため、以上で記述した実施形態はすべての面で例示的なものであり、限定的ではないものと理解しなければならない。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明の光測定回路は外部光の強さを測定しようとするすべての表示装置に適用され得る。特に、本発明の光測定回路は自己発光型表示装置でない液晶表示装置にさらに有用であるだろう。ただし、前記で言及した光測定回路が適用される装置は例示的なものに過ぎない。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１Ａ】本発明の実施形態による液晶表示装置を概括的に示す図である。
【図１Ｂ】図１Ａで示した光測定回路を概括的に示す図である。
【図２】本発明の一実施形態によるリードアウト回路の回路図である。
【図３】本発明の一実施形態によるリードアウト回路を駆動するタイミングダイヤグラムとそれにともなうストレージキャパシタの電圧を示す図である。
【図４Ａ】図３によるタイミングダイヤグラムにより駆動されたリードアウト回路の動作過程を説明するための回路図である。
【図４Ｂ】図３によるタイミングダイヤグラムにより駆動されたリードアウト回路の動作過程を説明するための回路図である。
【図４Ｃ】図３によるタイミングダイヤグラムにより駆動されたリードアウト回路の動作過程を説明するための回路図である。
【図４Ｄ】図３によるタイミングダイヤグラムにより駆動されたリードアウト回路の動作過程を説明するための回路図である。
【図４Ｅ】図３によるタイミングダイヤグラムにより駆動されたリードアウト回路の動作過程を説明するための回路図である。
【図４Ｆ】図３によるタイミングダイヤグラムにより駆動されたリードアウト回路の動作過程を説明するための回路図である。
【図４Ｇ】図３によるタイミングダイヤグラムにより駆動されたリードアウト回路の動作過程を説明するための回路図である。
【図４Ｈ】図３によるタイミングダイヤグラムにより駆動されたリードアウト回路の動作過程を説明するための回路図である。
【図５】本発明の一実施形態による光測定回路を示すブロック図である。
【図６】本発明の一実施形態による液晶表示装置を示す平面図である。
【図７】本発明の一実施形態による液晶表示装置を図６の切断線Ｖ−Ｖ’に沿って切断した断面図である。
【符号の説明】
【００７０】
１    第１光センサ
２    第２光センサ
３    第３光センサ
５０    バッファードダイレクトインジェクション
６０    第１電流メモリ
７０    第２電流メモリ
８０    リードアウト回路
９０    決定部
１００    液晶パネル
１１４    第１遮光領域
１２４    第２遮光領域
２００    バックライトユニット
【図１Ａ】
2009063988.tif 000003
【図１Ｂ】
2009063988.tif 000004
【図２】
2009063988.tif 000005
【図３】
2009063988.tif 000006
【図４Ａ】
2009063988.tif 000007
【図４Ｂ】
2009063988.tif 000008
【図４Ｃ】
2009063988.tif 000009
【図４Ｄ】
2009063988.tif 000010
【図４Ｅ】
2009063988.tif 000011
【図４Ｆ】
2009063988.tif 000012
【図４Ｇ】
2009063988.tif 000013
【図４Ｈ】
2009063988.tif 000014
【図５】
2009063988.tif 000015
【図６】
2009063988.tif 000016
【図７】
2009063988.tif 000017