液晶显示器、环境光的估计方法和液晶显示器的驱动方法

专利名称：液晶显示器、环境光的估计方法和液晶显示器的驱动方法
技术领域：
本发明涉及液晶显示器，更具体地，涉及液晶显示器、环境光的估计方法、以及液
晶显示器的驱动方法。
背景技术：
液晶显示器通常包括由具有像素电极的第一显示面板、具有公共电极的第二显示 面板、以及插入在第一和第二显示面板之间的液晶层构成的液晶面板。液晶层包括具有介 电各向异性的液晶分子。在像素电极与公共电极之间产生电场。调整电场的强度，从而控 制透射通过液晶面板的光的量并显示期望的图像。由于液晶显示器自身无法发光，因此在 液晶面板的后表面处提供有用于向液晶面板提供光的背光单元。 近些年，为了减少背光单元的功耗，已经开发了用于根据环境光的等级来调整背 光的亮度的技术。为了实现这样的技术，液晶显示器需要用于准确地估计环境光的亮度的 光估计器。

发明内容
本发明的示范性实施例提供能够准确地估计环境光的亮度的液晶显示器。 本发明还提供准确地估计环境光的亮度的环境光估计方法。 本发明还提供能够准确地估计环境光的亮度的液晶显示器的驱动方法。 下方说明中将参照附图描述本发明的示范性实施例的以上和其他特征和方面。
根据本发明的一个方面，提供第一电极和第二电极，用于产生电场；液晶分子，
其取向状态由电场改变；以及光电探测器，感测穿过液晶分子的光。 根据本发明的另一个方面，提供一种估计环境光的方法，包括感测在液晶分子被 定向为处于第一取向状态的情形下穿过液晶分子的第一光；感测在液晶分子被定向为处于 第二取向状态的情形下穿过液晶分子的第二光；以及利用第一光与第二光之间的差来估计 环境光的亮度。 根据本发明的另一个方面，提供一种液晶显示器的驱动方法，包括感测在液晶分 子被定向为处于第一取向状态的情形下穿过液晶分子的第一光；感测在液晶分子被定向为 处于第二取向状态的情形下穿过液晶分子的第二光；利用第一光与第二光之间的差来估计 环境光的亮度；以及根据环境光的亮度来调整向液晶分子提供的背光的亮度。


通过参照附图详细描述其示范性实施例，本发明的以上和其他特征和方面将变得 更加显而易见，其中 图1是用于解释根据本发明的示范性实施例的液晶显示器、其环境光估计方法、 以及该液晶显示器的驱动方法的框图； 图2是图1中所示的液晶显示面板的像素(PX)的等效电路 图3是图1中所示的图像信号控制器的框图； 图4是用于解释由图3中所示的图像信号控制器执行的伽马转换的曲线图；
图5是图1中所示的光数据信号控制器的框图； 图6是用于解释图1中所示的背光驱动器和发光块的操作的电路图； 图7是用于示出根据本发明的示范性实施例的液晶显示器中图1中所示的非显示
区域的沿线VII-VII'的截面图； 图8是图7中所示的环境光遮蔽膜的顶视图；
图9是用于解释图7中所示的部分"A"的操作的电路图；
图10是示出用于驱动图9中所示的电路的信号的时序图；
图11是图1中所示的光测量单元的框图； 图12是用于示出根据本发明的示范性实施例的液晶显示器中图1中所示的非显 示区域的沿线VII-VII'的截面图；以及 图13是用于示出根据本发明的示范性实施例的液晶显示器中图1中所示的非显 示区域的沿线VII-VII'的截面图。
具体实施例方式
通过参照下方的详细说明和附图，将更容易理解本发明的示范性实施例的各个方 面和特征及其实现方法。然而，本发明可以以许多不同的形式实现，而不应当被解读为限于 这里阐述的实施例。说明书全文中类似的引用数字将指代类似的元素。 应当理解，当元件或层被称为"在...上"、"连接到"、或"耦接到"另一个元件或 层时，其可以直接在该另一个元件或层上、与其连接或耦接，或者也可以存在居间的元素或层。 将参照图1至11描述根据本发明的示范性实施例的液晶显示器、其环境光估计方 法、以及液晶显示器的驱动方法。图l是用于解释根据本发明的示范性实施例的液晶显示 器(10)、其环境光估计方法、以及液晶显示器的驱动方法的框图。图2是图1中所示的液晶 显示面板的像素(PX)的等效电路图。 参照图l，根据本发明的示范性实施例的液晶显示器10包括液晶面板300，具有用 于显示图像的显示区域(DA)、以及装有由光学估计器900和光电探测器910构成的光测量 单元的外围区域(PA)。 PA上还装有具有图像信号控制单元600J和光数据信号控制单元 600_2的信号控制器600、栅极驱动器400、数据驱动器500、背光驱动器800、以及连接到背 光驱动器800的发光块LB。这里，背光驱动器800、发光块LB、反射片(图7的810)、背光遮 蔽膜(图7的820)、以及光导板(图7的830)构成背光单元(800、 LB、810、820、830)。为 简洁起见，图1中未示出反射片、背光遮蔽膜、和光导板。可替换地，可以将数据驱动器500、 信号控制器600、和背光驱动器800作为集成电路芯片安装在液晶面板300上。
液晶面板300包括多条栅极线Gl-Gk、多条数据线Dl-Dj、以及多个像素PX，而且为 该液晶面板提供有背光以显示图像。在栅极线Gl-Gk与数据线Dl-Dj的交叉点处设置各个 像素PX。虽然未示出，但是可以将多个像素PX划分为红子像素、绿子像素、和蓝子像素。
参照图2描述每个像素PX的等效电路图。例如，连接到第f栅极线Gf (其中f为 1到k)和第g数据线Dg(其中g为从1到j)的像素PX包括连接到栅极线Gf和数据线Dg的开关元件Qp、液晶电容器Clc、以及连接到其的存储电容器Cst。液晶电容器Clc包括例 如第一显示面板100的像素电极PE、第二显示面板200的公共电极CE的两个电极、介于第 一和第二显示面板100和200之间的液晶分子150。在公共电极CE的部分处形成滤色片 CF。 液晶分子150的分子取向可以根据由电极产生的电场而变化。例如，如图1中所
示，液晶分子150的取向可以根据由第一显示面板100的像素电极PE和第二显示面板200
的公共电极CE产生的电场而变化，从而显示期望的图像。液晶电容器Clc和存储电容器
Cst促进电极之间电场的产生和维持，从而建立并维持液晶分子150的分子取向。 回来参照图1，液晶面板300包括显示图像的显示区域DA、以及例如可以是非显示
区域的外围区域PA。显示区域DA包括各自响应于从数据驱动器500提供的图像数据电压
而显示图像的多个像素PX。 在外围区域PA中第一显示面板(图2的100)比第二显示面板(图2的200)宽， 而且外围区域PA上不显示图像。 可以在外围区域PA中安装包括光学估计器900和光电探测器910的光测量单元。 光测量单元(900和910)可以获得依赖于环境光的亮度的背光照度等级IL，并向信号控制 器提供所获得的照度等级IL。在下方参照图11详细描述了光测量单元(900和910)。
为信号控制器600提供有第一图像信号R、 G、和B、控制其显示的外部控制信号 Vsync、Hsync、Mclk、和DE、以及背光照度等级IL，并该信号控制器产生第二图像信号IDAT、 数据控制信号C0NT1、栅极控制信号C0NT2、和光数据信号LDAT。 具体地，信号控制器600将第一图像信号R、G、和B转换为第二图像信号IDAT并产 生之。此外，可以为信号控制器600提供有根据背光照度等级IL补偿的光数据信号LDAT， 并且该信号控制器可以接着向背光驱动器800发送经补偿的光数据信号。
信号控制器60可以在功能上被划分为图像信号控制单元600_1和光数据信号控 制单元600_2。图像信号控制单元600_1控制在液晶面板300上显示的图像，而光数据信号 控制单元600_2控制背光驱动器800的操作。图像信号控制单元600_1和光数据信号控制 单元600_2可以在物理上彼此分开。 具体地，图像信号控制单元600_1接收第一图像信号R、G、B并输出与所接收的第 一图像信号R、G、B对应的第二图像信号IDAT。图像信号控制单元600_1还可以接收外部控 制信号Vsync、Hsync、Mclk、和DE，并产生数据控制信号C0NT1和栅极控制信号C0NT2。外部 控制信号Vsync、Hsync、Mclk、和DE的示例包括垂直同步信号Vsync、水平同步信号Hsync、 主时钟信号Mclk、和数据使能信号DE。数据控制信号C0NT1用于控制数据驱动器500的操 作，而栅极控制信号C0NT2用于控制栅极驱动器400的操作。 此外，图像信号控制单元600_1可以接收第一 R、G、B图像信号R、G、B，输出代表性 (r印resentative)图像信号R_DB，并将其提供给光数据信号控制单元600_2。在下方参照 图3更详细地描述了图像信号控制单元600_1。 光数据信号控制单元600—2可以接收该代表性图像信号ILDB和背光照度等级IL， 并向背光驱动器800提供光数据信号LDAT。在下方参照图5更详细地描述了光信号控制单 元600_2。 被提供有来自图像信号控制单元600_1的栅极控制信号C0NT2的栅极驱动器400向栅极线G1-Gk施加栅极信号。这里，栅极信号由从栅极导通/截止电压产生器(未示出) 产生的栅极导通电压Von和栅极截止电压Voff的组合构成。用于控制栅极驱动器400的 操作的栅极控制信号C0NT2包括用于指令栅极驱动器400的操作的启动的垂直同步启动信 号、控制栅极导通信号的输出定时的栅极时钟信号、确定栅极导通电压Von的脉冲宽度的 输出使能信号等。虽然未示出，但是可以将栅极驱动器400实现为多个栅极驱动器芯片。
数据驱动器500从图像信号控制单元600J接收数据控制信号C0NT1，并向数据线 Dl-Dj施加与第二图像信号IDAT对应的电压。与第二图像信号IDAT对应的电压可以是根 据第二图像信号IDAT的灰度级从灰度电压产生器(未示出)提供的电压。从而，可以通过 利用第二图像信号IDAT的灰度级将灰度电压产生器的驱动电压分压来获得该电压。数据 控制信号C0NT1包括用于控制数据驱动器500的操作的信号。用于控制数据驱动器500的 操作的信号包括用于启动数据驱动器500的操作的水平同步启动信号、确定图像数据电压 的输出的输出使能信号等。 虽然未示出，但是可以将数据驱动器500实现为多个数据驱动器芯片。
背光驱动器800响应于光数据信号LDAT而调整从发光块LB提供的背光的量。发 光块LB的亮度可以根据光数据信号LDAT的脉冲宽度或占空比而变化。在下文参照图6更 详细地描述了背光驱动器800的内部结构和操作。 包含至少一个光源的发光块LB可以向液晶面板300提供光。如图所示，发光块LB
例如可以包括诸如发光二极管(LED)的点光源。可替换地，发光块LB可以包括点光源或线
光源。可以由连接到发光块LB的背光驱动器800控制发光块LB的亮度。 图3是图1中所示的图像信号控制器的框图，而图4是用于解释由图3中所示的
图像信号控制器执行的伽马转换的曲线图。 参照图3，图像信号控制单元600_1包括控制信号产生部分610、图像信号处理部 分620、和代表性值确定部分630。 控制信号产生部分610接收外部控制信号Vsync、 Hsync、 Mclk、和DE，并输出数据 控制信号C0NT1和栅极控制信号C0NT2。具体地，控制信号产生部分610可以产生多种信 号，诸如用于启动图1中所示的栅极驱动器400的操作的垂直启动信号STV、用于确定栅极 导通电压Von的输出时间的栅极时钟CPV、用于确定栅极导通电压Von的脉冲宽度的栅极输 出使能信号OE、用于启动图1中所示的数据驱动器500的操作的水平同步启动信号STH、以 及用于指令图像数据电压的输出的输出指令信号TP。 图像信号处理部分620可以接收第一图像信号R、 G、 B，转换其并输出第二图像信 号IDAT。第二图像信号IDAT可以是从第一图像信号R、 G、 B伽马转换得到的信号，而且可 以提供更准确的显示图像。 参照图3，第一图像信号R、 G、 B可以具有第一灰度级，而第二图像信号IDAT可以 具有第二灰度级。图像信号处理部分620可以利用其中存储有与第一灰度级对应的第二灰 度级的查找表(未示出)将第一图像信号R、G、B转换为第二图像信号R' 、G' 、B'。
图像信号处理部分620可以将具有第一灰度级的第一图像信号R、 G、 B转换为具 有与伽马系数Y为2.2的伽马曲线对应的第二灰度级的图像信号，并输出经转换的图像信 号。参照图4，在由分别代表灰度级和光学透射率的x和y轴构成的坐标平面上表示两条伽 马曲线。伽马曲线的线性部分代表伽马系数Y为1时对于每个灰度级液晶分子的光学透射率。伽马曲线的曲线部分代表伽马系数Y为2.2时对于每个灰度级液晶分子的光学透 射率。这里，已知2. 2为理想的伽马系数，而且在x轴上，0和max分别代表最小灰度级和最 大灰度级。 再次参照图3，代表性值确定部分630确定液晶面板300上显示的代表性图像信号 R_DB。例如，代表性值确定部分630可以接收第一图像信号R、G、B，并确定代表性图像信号 R_DB。代表性图像信号ILDB可以是第一图像信号R、G、B的平均值。因而，代表性图像信号 R_DB可以指示液晶面板300上显示的图像的平均亮度值。
图5是图1中所示的光数据信号控制器的框图； 参照图1和图5，光数据信号控制单元600_2包括亮度确定部分640、亮度补偿部 分650、和光数据信号输出部分660。 亮度确定部分640接收代表性图像信号R_DB以确定与代表性图像信号R_DB对应 的背光固有(native)亮度R_LB，并向亮度补偿部分650输出背光固有亮度R_LB。例如，亮 度确定部分640可以利用查找表(未示出)确定背光固有亮度R_LB。 亮度补偿部分650接收背光固有亮度R_LB以及背光照度等级IL。亮度补偿部 分650可以向光数据信号输出部分660提供基于背光照度等级IL而校正的背光补偿亮度 R' _LB。 此外，亮度补偿部分650可以提供基于环境光的亮度校正的背光补偿亮度R' _ LB。该情况下，背光照度等级IL可以是通过测量环境光的亮度获得的值。具体地，如果环 境光的亮度处于低等级，则背光照度等级IL具有小值，而如果环境光的亮度处于高等级， 则背光照度等级IL具有大值。 如上所述，背光固有亮度R_LB基于背光照度等级IL来得到补偿，而背光照度等级 IL根据环境光的亮度而变化，从而根据环境光的亮度调整背光照度等级IL。也就是说，可 以通过在环境光处于低等级时降低背光的亮度、以及在环境光处于高等级时提高背光的亮 度来改善显示质量并降低功耗。 光数据信号输出部分660响应于从亮度补偿部分650提供的背光补偿亮度R' _ LB而输出光数据信号LDAT。如上所述，向背光驱动器800提供与背光补偿亮度R' _LB对 应的光数据信号LDAT，从而调整从发光块LB提供的背光亮度。可以基于环境光的亮度来调 整光数据信号LDAT的脉冲宽度。 图6是用于解释图1中所示的背光驱动器和发光块的操作的电路图。
参照图6，背光驱动器800包括开关器件BLQ，并且控制发光块LB的亮度。
现在将描述背光驱动器800的操作。当光数据信号LDAT变为高电平时，开关器件 BLQ被导通并向发光块LB提供电源电压Vin，使得电流流向电感器L。这里，源自电流的能 量被存储在电感器L中。当光数据信号LDAT变为低电平时，开关器件BLQ截止，形成由发光 块LB、电感器L、和二极管D构成的闭合电路，使得电流流过该闭合电路。这里，随着存储在 电感器L中的能量被释放，存储在电感器L中的电流的量减少。由于根据光数据信号LDAT 的占空比调整开关器件BLQ被导通的时间，因此发光块LB的亮度由光数据信号LDAT的占 空比控制。 可以根据环境光的亮度来调整光数据信号LDAT的脉冲宽度。从而，可以根据环 境光的亮度来控制发光块LB的亮度。例如，当环境光的亮度处于高等级时，可以增加光数据信号LDAT的脉冲宽度。另一方面，当环境光的亮度处于低等级时，可以减少光数据信号
LDAT的脉冲宽度。结果，当环境光的亮度处于高等级时，增加发光块LB的亮度也即背光的
亮度，而当环境光的亮度处于低等级时，减少发光块LB的亮度也即背光的亮度。 图7是用于示出根据本发明的示范性实施例的液晶显示器中图1中所示的非显示
区域的沿线VII-VII'的截面图，而图8是图7中所示的环境光遮蔽膜的顶视图。 参照图7和8，第一显示面板100可以包括第一基板110和第一偏振片120。第二
显示面板200可以包括第二基板210、第二偏振片220、和环境光遮蔽膜230。例如背光单元
的发光单元LU可以包括发光块LB、反射片810、背光遮蔽膜820、光导板830、和背光驱动器
(图1的800)。为简洁起见，图8中未示出背光驱动器。同时，可以在第一显示面板100中
安装光电探测器910。 第一基板110可以包括薄膜晶体管(图9的Qlc)和像素电极(图9的PElc)。第 二基板210可以包括公共电极(未示出)。环境光入射到外围区域PA中插入在第一显示面 板100和第二显示面板(图2的200)之间的液晶分子150中，并且液晶分子150的取向由 电场改变。可以通过施加到第一基板110的像素电极的例如图10的V_Pelc的电压来调整 改变液晶分子150的取向的电场。 将第一偏振片120置于液晶分子150下方，并将反射片810置于第一偏振片120 下方。第一偏振片120可以具有与第二偏振片220的透射轴垂直的透射轴。反射片810将 入射到其中的环境光向液晶分子150反射。 光导板830将从发光块LB入射的背光重定向到液晶面板(图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例如可以为黑色背光单元带。背 光单元带可以通过将光导板830与反射片810彼此贴附来将发光单元LU附接到液晶面板 300。可替换地，背光遮蔽膜820和反射片810可以一体地形成。进一步，背光遮蔽膜820 和反射片810可以具有相同的尺寸。 将环境光遮蔽膜230置于液晶分子150上方，并将第二偏振片220置于环境光遮 蔽膜230上方。 环境光遮蔽膜230防止环境光直接入射到光电探测器910。环境光遮蔽膜230例 如可以为黑矩阵BM。环境光遮蔽膜230可以具有光路孔240。环境光可以通过光路孔240 入射到反射片810。 如图8中所示，环境光遮蔽膜230可以包括与光电探测器910的位置对应地布置
的遮光岛230a。因而，遮光岛230a可以防止环境光直接入射到光电探测器910。 这里，不同于图8，可以形成光路孔240以匹配环境光遮蔽膜230的光电探测器
910的外围。从而，环境光遮蔽膜230包含在其中形成的开口。进一步，光路孔240可以具
有环形形状，如图8中所示。 光电探测器910能够感测穿过液晶分子150的环境光。例如，光电探测器910可以 感测在去往反射片810途中通过光路孔240进入之后穿过液晶分子150的环境光，接着该 环境光在去往光电探测器910途中在反射片810处反射之后将再次穿过液晶分子150。 一 路上，环境光在由反射片810反射之后将在遮光岛230a的底面反射并进入光电探测器910。
现在将简要地描述环境光在到达光电探测器910之前经过的路径。环境光从第二 偏振片220的上方入射，并依次穿过第二偏振片220、液晶分子150、和第一偏振片120，接着在反射片810处反射。最后，环境光穿过第一偏振片120直到其到达光电探测器910。
在环境光遮蔽膜230能够反射光的情况下，例如，如果环境光遮蔽膜230是包含铬 (Cr)的材料，例如，黑矩阵BM，则环境光在反射片810处反射，穿过第一偏振片120接着反 射回环境光遮蔽膜230，并最终到达光电探测器910。 因环境光穿过第二偏振片220 —次并穿过第一偏振片120两次而造成的环境光的 损失被粗略地估计为50%。已经穿过第二偏振片220的透射轴的环境光的量大约为50%。 由于第一偏振片120和第二偏振片220的透射轴彼此垂直，因此环境光的偏振即便在穿过 第二偏振片220之后将仍然保持。从而，在穿过第一偏振片120两次的同时所产生的环境光 的损失可以忽略。结果，将环境光到达光电探测器910之前产生的损失粗略地估计为50%。
图9是用于解释图7中所示的部分"A"的操作的电路图。图10是示出用于驱动 图9中所示的电路的信号的时序图。 参照图9和IO，调整液晶分子150的取向用于穿过环境光的像素电极PElc由通 过栅极线Glc施加的栅极电压V_Glc开关，而且通过数据线Die向其施加数据电压V_Dlc。 随着数据电压V_Dlc被施加到像素电极PElc，像素电极PElc的电压的量值改变，从而调整 液晶分子150的取向。 参照图IO，将液晶分子定向为处于第一取向状态，而且允许环境光穿过液晶分子， 并感测已经穿过液晶分子的第一光。另外，将液晶分子定向为处于第二取向状态，而且允许 环境光穿过液晶分子，并感测已经穿过液晶分子的第二光。 这里，被称为液晶分子的取向状态的液晶分子的第一取向状态用于在液晶面板上 显示黑色，而被称为液晶分子的取向状态的液晶分子的第二取向状态用于在液晶面板上显 示白色。然而，提供该说明仅仅用于例示，液晶分子的取向状态可以根据液晶显示器的用途 或目的而变化。 具体地，如果施加到像素电极PElc的电压V—PElc为第一电平，则液晶分子150被 定向到第一取向状态，而如果施加到像素电极PElc的电压V—PElc为第二电平，则液晶分子 150被定向到第二取向状态。参照图lO，其中保持施加到像素电极PElc的电压V—PElc为 高的帧比其中保持数据电压V_D1 c为高的帧长，其归因于液晶电容器、和存储电容器，如图 2中所示。 在将液晶分子150保持在第一取向状态和第二取向状态的同时，将用于利用液晶 分子150使能光电探测器(图1的910)的传感器使能信号en—SS激活到高电平。在使能 光电探测器910之后的预定时间内，将用于使能光学估计器(图1的900)的读出电路(图 11的920)的读出使能信号RO—SS激活到高电平。可以在(n-l)感测帧中感测已经穿过处 于第一取向状态的液晶分子150的环境光(第一光)。此外，可以在n感测帧中感测已经穿 过处于第二取向状态的液晶分子150的环境光(第二光)。对于相同的光电探测器910，可 以按照时分方式测量第一光和第二光。进一步，光学估计器(图1的900)可以利用第一光 与第二光之间的差来估计环境光的亮度，其在下文详细描述。
图11是图1中所示的光测量单元的框图。 参照图ll，光测量单元包括光电探测器910和光学估计器900。 光电探测器910由传感器使能信号en_SS使能并输出光电流Iph。如上方参照图
9和10所述，光电探测器910能够按照时分方式探测第一光和第二光。同时，图11中所示的PD1、 PD2、 PD3、和PD4是置于图1中所示的液晶面板300的四个边缘处的四个光电探测 器910。由于利用置于液晶面板300的四个边缘处的四个光电探测器910感测环境光并利 用从四个光电探测器910输出的光电流Iph测量环境光的亮度，因此测量到的环境光的亮 度变得对环境光的局部变化不那么敏感。 光电探测器910可以利用第一光与第二光之间的差来测量环境光的亮度。这里， 第一光是液晶分子150被定向为处于第一取向状态时由光电探测器910探测到的光，而第 二光是液晶分子150被定向为处于第二取向状态时由光电探测器910探测到的光。
光学估计器900可以包括读出电路920、模数转换器(ADC) 930、存储器940、减法器 950、和亮度等级计算器960。 由读出使能信号RO_SS使能的读出电路920从每个光电探测器910接收光电流 Iph，并输出从输入的光电流Iph转换得到的电压输出Vout_R。例如，读出电路920将光电 流Iph的四个值转换为电压值，并获得四个值的平均，接着输出电压输出Vout_R。
ADC 930可以将从读出电路920输出的电压Vout_R转换为数字值。如图11中所 示，当光电探测器910探测第一光和第二光时分别转换数字值Vout—W和Vout—B。在存储器 940中存储与第一光对应的数字值Vout_W。 减法器950执行减法以输出与第二光对应的数字值Vout_B和从存储器940读取 的与第一光对应的数字值Vout_W之间的差Vout_EL。 亮度等级计算器960可以利用与第二光对应的数字值Vout_B和与第一光对应的 数字值Vout—W之间的差Vout—EL获得环境光的亮度，并获得与所获得的环境光的亮度对应 的背光照度等级IL。 同时，如果第一光的亮度超过光电探测器910或光学估计器900的感测范围，则光 测量单元(900和910)改变液晶分子150的第一取向状态，从而调整第一光的亮度，S卩，第 一光的量。例如，如果从光电探测器910输出的与第一光对应的光电流Iph超过ADC 930 的工作范围，则可以调整第一光的量。这里，为了将液晶分子150定向为第一取向状态而无 需改变光电探测器910的工作点，改变施加到液晶分子150的电压，从而调整第一光的量。
因为可以基于施加到液晶分子150的电压与液晶分子150的光学透射率之间的关 系来准确地估计第一光的量，所以可以通过改变施加到液晶分子150的电压来调整第一光 的量。 下文将参照如下情况作为示例描述第一光量的调整针对应用于第二图像信号 R' 、G'、和B'的伽马系数Y为2.2而感测第一光，如图4中所示，并且液晶分子150被
完全导通。 图4中所示的伽马曲线代表伽马系数Y为2. 2时各种像素的灰度级以及相对于 灰度级的液晶分子150的光学透射率。如果在液晶分子150被完全导通的情形下感测第一 光，则感测到的第一光的量可以与白光的量对应。从而，可以利用该伽马曲线来准确地估计 与完全导通液晶分子150所需的施加到液晶分子150的电压对应的第一光的量。
总之，环境光可以从液晶分子150的上方入射。发光块LB从液晶分子150的下方 提供背光。在液晶分子150被导通的情形下感测已经穿过液晶分子150的第一光，并在液晶 分子150被截止的情形下感测已经穿过液晶分子150的第二光。利用第一光与第二光之间 的差来估计环境光的亮度，而且背光驱动器可以根据环境光的亮度来调整背光的亮度。例如，当环境光的亮度处于高等级时，增加背光的亮度，而当环境光的亮度处于低等级时，减少背光的亮度。以这样的方式，根据环境光的亮度来调整背光的亮度，从而为根据本发明的示范性实施例的液晶显示器10提供高显示质量。 以下，将参照图12描述根据本发明的示范性实施例的液晶显示器、估计环境光的方法、以及该液晶显示器的驱动方法。为简洁起见，可以利用相同的参考数字标识各自具有基本相同功能的组件，并将略去其重复描述。 图12是用于示出根据本发明的示范性实施例的液晶显示器(11)中图1中所示的非显示区域的沿线VII-VII'的截面图。 参照图12，第一显示面板100包括第一基板110和第一偏振片120。第二显示面板201包括第二基板210、第二偏振片220、和环境光遮蔽膜231 。例如背光单元的发光单元LU包括发光块LB、反射片810、光导板830、和背光驱动器(图1的800)。第一基板110可以包括薄膜晶体管(图9的Qlc)和像素电极(图9的PElc)。第二基板210可以包括公共电极(未示出)。 根据本发明的示范性实施例，将第一显示面板100置于液晶分子150上方，并将第二显示面板201置于液晶分子150下方。环境光从第一显示面板100的上方入射。根据本发明的示范性实施例，环境光遮蔽膜231不能够适当地反射光。例如，在环境光遮蔽膜231为有机材料制成的黑矩阵BM的情况下，环境光遮蔽膜231将不能够高效率地反射光。
现在将简要地描述环境光在到达光电探测器910之前经过的路径。环境光从第一偏振片120的上方入射，并依次穿过第一偏振片120、液晶分子150、和第二偏振片220，接着在反射片810处反射。最后，环境光穿过第二偏振片220直到其到达光电探测器910。
根据本发明的示范性实施例，环境光可以从液晶分子150的上方入射，而发光块LB从液晶分子150的下方提供背光。在第一取向状态下感测已经穿过液晶分子150的第一光，并在第二取向状态下感测已经穿过液晶分子150的第二光。因而，如同上方描述的示范性实施例中一样，利用第一光与第二光之间的差来估计环境光的亮度，而且背光驱动器可以根据环境光的亮度来调整背光的亮度。以这样的方式，根据环境光的亮度来调整背光的亮度，从而改善根据本发明的示范性实施例的液晶显示器11的显示质量。
以下，将参照图13描述根据本发明的示范性实施例的液晶显示器、环境光的估计方法、以及该液晶显示器的驱动方法。为简洁起见，可以利用相同的参考数字标识各自具有基本相同功能的组件，并将略去其重复描述。 图13是用于示出根据本发明的示范性实施例的液晶显示器(12)中图1中所示的非显示区域的沿线VII-VII'的截面图。 参照图13，第一显示面板102包括第一基板112和第一偏振片120。第二显示面板202包括第二基板210、第二偏振片220、和环境光遮蔽膜232。例如背光单元的发光单元LU包括发光块LB、反射片810、背光遮蔽膜820、光导板830、和背光驱动器(图1的800)。第一基板112可以包括薄膜晶体管(图9的Qlc)和像素电极(图9的PElc)。第二基板210可以包括公共电极(未示出)。 根据本发明的示范性实施例，第一基板112的薄膜晶体管Qlc可以是具有顶栅结构的低温多晶硅(LTPS)晶体管。在顶栅结构中，有源层置于源电极和漏电极上，并且栅电极置于有源层上。
本发明的示范性实施例可以应用于环境光遮蔽膜232不能够适当地反射光的情况。例如，在环境光遮蔽膜232为有机材料制成的黑矩阵BM的情况下，环境光遮蔽膜232将不能够高效率地反射光。 现在将简要地描述环境光在到达光电探测器910之前经过的路径。环境光从第二偏振片220的上方入射，并依次穿过第二偏振片220、液晶分子150、和第一偏振片120，接着在反射片810处反射。最后，环境光穿过第一偏振片120直到其到达光电探测器910。
根据本发明的示范性实施例，环境光可以从液晶分子150的上方入射，而发光块LB从液晶分子150的下方提供背光。在第一取向状态下感测已经穿过液晶分子150的第一光，并在第二取向状态下感测已经穿过液晶分子150的第二光。因而，如同上方描述的示范性实施例中一样，利用第一光与第二光之间的差来估计环境光的亮度，而且背光驱动器可以根据环境光的亮度来调整背光的亮度。以这样的方式，根据环境光的亮度来调整背光的亮度，从而提高液晶显示器12的显示质量。 虽然已经参照附图具体地展示和描述了本发明的示范性实施例，但是本领域普通技术人员应当理解，可以对其在形式和细节上做出各种变化而不背离本发明的精神和范围。 对相关申请的交叉引用 本申请要求于2008年11月13日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No. 10-2008-0112824的优先权，其公开内容通过引用而全部合并于此。
权利要求
一种液晶显示器，包括第一电极和第二电极，产生电场；液晶分子，位于第一电极和第二电极之间，并且其取向状态因所产生的电场而改变；以及光电探测器，感测穿过液晶分子的光。
2. 如权利要求1所述的液晶显示器，进一步包括光学估计器，用于利用由光电探测器感测的第一光与第二光之间的差来估计环境光的亮度，第一光与穿过液晶分子的第一取向状态的光对应，而第二光与穿过液晶分子的第二取向状态的光对应。
3. 如权利要求2所述的液晶显示器，进一步包括显示图像的液晶面板，其中液晶分子的第一取向状态用于在液晶面板上显示黑色，而液晶分子的第二取向状态用于在液晶面板上显示白色。
4. 如权利要求1所述的液晶显示器，其中环境光入射到液晶分子，并且在液晶分子的上方布置环境光遮蔽膜用于防止环境光入射到液晶分子，该环境光遮蔽膜包括与光电探测器的位置对应地布置的遮光岛。
5. 如权利要求1所述的液晶显示器，其中环境光入射到液晶分子，并且在液晶分子的上方进一步布置环境光遮蔽膜用于防止环境光入射到液晶分子，该环境光遮蔽膜包括被形成为符合光电探测器的外围的开口。
6. 如权利要求5所述的液晶显示器，其中环境光遮蔽膜为黑矩阵。
7. 如权利要求5所述的液晶显示器，其中该开口为环形形状。
8. 如权利要求5所述的液晶显示器，进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，置于环境光遮蔽膜上方，其中环境光从第二偏振片的上方入射，依次穿过第二偏振片、液晶分子、和第一偏振片，然后在反射片处反射，接着穿过第一偏振片直到其到达光电探测器。
9. 如权利要求2所述的液晶显示器，其中当第一光的亮度超过光电探测器或光学估计器的感测范围时，通过改变液晶分子的第一取向状态来调整第一光的亮度。
10. 如权利要求2所述的液晶显示器，其中环境光从液晶分子的上方入射，而且该液晶显示器进一步包括发光块，从液晶分子的下方提供背光；以及背光驱动器，根据环境光的亮度来调整背光的亮度。
全文摘要
提供一种液晶显示器、环境光的估计方法、以及该液晶显示器的驱动方法。该液晶显示器包括第一电极和第二电极，产生电场；液晶分子，其取向状态因所产生的电场改变；以及光电探测器，感测穿过液晶分子的光。
文档编号G09G3/36GK101738755SQ20091021092
公开日2010年6月16日 申请日期2009年11月12日 优先权日2008年11月13日
发明者太胜奎, 朴商镇, 李柱亨, 金舜童 申请人:三星电子株式会社