CN100451751C - 光感测显示装置及其显示面板 - Google Patents

Abstract

一种光感测显示装置，包括一显示面板及一光感测控制器。显示面板包括一显示区、一非显示区、多个子像素及至少一虚子像素。非显示区系环绕显示区设置。此些子像素是设置于显示区至少之一侧，用以显示画面。另外，此虚子像素也是设置于显示区内，并具有一光感测组件。光感测控制器与光感测组件耦接。

Description

光感测显示装置及其显示面板

(1)技术领域

本发明是有关于一种显示装置及其显示面板，且特别是有关于一种以虚子像素感测周围环境亮度之光感测显示装置及其显示面板。

(2)背景技术

外在环境对于显示装置的显示效果具有相当的影响。例如在明亮的外在光源下，画面较为明亮。但在较黑暗的环境下，却会出现波纹现象，且画面太亮容易造成眼睛疲劳。黑暗色影像的黑色浮动现象非常明显，影像对比则大幅度降低。而画面较黑暗，色彩表现又不够亮丽。因此，一般显示装置可以外挂一光感测组件，用以检测周围环境之亮度，以调整画面的明亮，提高使用者视觉舒服程度。

在现有美国专利US5831693中，其揭露有多个光感测组件分别座落于显示面板之非显示区(VA)的四个端点，需通过显示装置系统提供之运算放大电路，将光感测组件输出之光电流放大。因此，会造成系统复杂化及成本增加的情形。又，光感测组件于VA区中之开孔将会占用多余面积，而且影响显示装置的视觉美观。

此外，在中国台湾专利TW575849中，其揭露一种可调式薄膜晶体管液晶显示器。藉由至少一设置于下基板之周围区域中的薄膜晶体管当作一光感测组件，以检知一环境光源之亮度。相当类似于美国专利US5831693所提出之设计，同样会面临上述种种之问题。

也就是说，美国专利US5831693及中国台湾专利TW575849包括占用额缘面积过大、走线空间浪费且复杂、开口区过大易使视觉美观受影响以及因点状式排列造成受光角度无法全面之问题存在。

另外，在现有日本专利号11-125841中，其于每一子像素中，布局两个薄膜晶体管(ThinFilmTransistor，TFT)；一为显示画面用，另一为用以于感光后传送光数据电流。其中，光感测组件是放置于子像素中，使得显示区子像素走线错综复杂，且单一子像素中布局个别之感测组件，会使开口率降低。再者，其于TFT基板制程上再沈积一光电半导体作以光电转换之用，会造成制程复杂度提高，使成本提升。其将光感测组件设置于显示区之用以显示画面的子像素中，再利用拉线布局将控制信号线拉出以供使用。此种设计方式易造成用以显示画面之子像素内开口率降低、显示区内部走线设计交错复杂之问题存在。

(3)发明内容

有鉴于此，本发明的目的就是在提供一种光感测显示装置及其显示面板，充分利用位于显示区之虚子像素位置进行感测组件设计。可避免开孔区过大造成的美观问题获得改善及感光角度较为全面，可有效提升感光效率。

根据本发明的一第一目的，提出一种光感测显示装置，包括一显示面板及

一光感测控制器。显示面板包括一显示区、一非显示区、多个子像素及至少一虚子像素。非显示区系环绕显示区设置。此些子像素系设置于显示区内，用以显示画面。又，此虚子像素也是设置于显示区至少之一侧，并具有一光感测组件。光感测控制器与光感测组件耦接。

根据本发明的一第二目的，提出一种显示面板，可用以感测照光强度，并与光感测控制器电性连接，显示面板包括一显示区、一非显示区、多个子像素及至少一虚子像素。非显示区系环绕显示区设置。此些子像素设置于显示区内，用以显示画面。此虚子像素设置于显示区至少之一侧，并具有一光感测组件，用以感测照光强度，并输出一光感测信号至此光感测控制器。

为让本发明之上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：

(4)附图说明

图1绘示依照本发明一较佳实施例的光感测显示装置之示意图。

图2绘示图1的显示面板中虚子像素的连接示意图。

图3绘示照光强度与光电流(导)值的关系图。

信号

(5)具体实施方式

请同时参照图1、2所示，图1绘示依照本发明一较佳实施例的光感测显示装置之示意图，图2绘示图1的显示面板中虚子像素的连接示意图。如图1、2所示，光感测显示装置300包括一显示面板310及一光感测控制器320。显示面板310包括一显示区AA、一非显示区VA、多个子像素pi及至少一个虚子像素(dummysub-pixel)du，例如有多个虚子像素du。非显示区VA系环绕显示区AA设置。子像素pi系设置于显示区AA内，用以显示画面。各虚子像素du内有一光感测组件，其用以感测照光强度，并输出光感测信号S1。非显示区VA上则配置数据驱动器SD及扫描驱动器GD以控制子像素pi显示画面。

光感测控制器320与各虚子像素du之光感测组件500耦接，并接收光感测信号S1以处理，例如调整背光模块之光源亮度。各具有光感测组件500之虚子像素du，其光感测组件500与光感测控制器系具有多种连接方式。于本实施例中，此些光感测组件500系以串联互相连结，再与光感测控制器320电性连接。例如，每个虚子像素du之光感测组件500是由一薄膜晶体管(ThinFilmTransistor，TFT)所形成，每一个薄膜晶体管之栅极通过一控制线G连接至光感测控制器320。每一个薄膜晶体管之源极通过一控制线S连接至光感测控制器320。每一个薄膜晶体管之漏极通过一控制线D连接至光感测控制器320。其中，薄膜晶体管之通道层可以是单晶硅、多晶硅(poly-Si)或非晶硅(a-Si)，用以感光。另外，亦以各光感测组件500分别与光感测控制器320电性连接。又，各光感测组件500可以分区方式分别与光感测控制器320电性连接。其中，光感测控制器320亦可与数据驱动器SD或扫描驱动器GD整合在一起。需要注意的是，光感测控制器320可以选择性地根据所有或部分之光感测组件500所输出的光感测信号判断周围环境之亮度。

显示面板310于本实施例为薄膜晶体管(ThinFilmTransistor)液晶显示面板，显示面板310更包括一薄膜晶体管基板、一彩色滤光片基板及一液晶层。子像素pi及虚子像素du系设置于薄膜晶体管基板上，液晶层设置于薄膜晶体管基板及彩色滤光片基板之间。一般而言，薄膜晶体管基板包含一主动矩阵像素数组(activematrixpixelarray)，主动矩阵像素数组具有许多子像素。其中，在显示面板310最外围之子像素，即主动矩阵像素数组最外围之子像素，定义为虚子像素du，其不会与子像素pi有电性连接之关系，且其不会被动作而显示画面。也就是说，虚子像素du并不会受到数据驱动器SD及扫描驱动器GD之驱动，但子像素Pi会受到数据驱动器SD及扫描驱动器GD之驱动。而于本发明之概念下，将全部、部分或至少一个之虚子像素du加入光感测组件500，而为图1中之虚子像素du。而虚子像素du，可依设计者之需求，可调整在显示面板310之配置位置，而达到较佳之全面感光效果。如于图2中，具光感测组件500之虚子像素du配置于显示区AA之四侧。

在本实施例中，具光感测组件500之虚子像素du可连续或非连续地配置于显示区AA之三侧。此外，具光感测组件500之虚子像素du亦可连续或非连续地配置于显示区AA之相邻二侧或相对二侧。另外，具光感测组件500之虚子像素du亦可连续或非连续地配置于显示区AA之一侧。

由于，太阳辐射之光谱，主要是以可见光为中心，其分布范围从0.3微米(μm)之紫外光到数微米之红外光为主，若换算成光子的能量，则约在0.4电子伏特(eV)到4eV之间，当光子的能量小于半导体的能隙(energybandgap)，则光子不被半导体吸收，此时半导体对光子而言是透明的。当光子的能量大于半导体的能隙，则相当于半导体能隙的能量将被半导体吸收，产生电子-电洞对，而其余的能量则以热的形式消耗掉。因此制作光感测组件500之材料的能隙，必须要能有效地产生电子-电洞对。

一般来说，理想的光感测组件500材料必须具备有下列特性：

1.能隙在1.1eV到1.7eV之间。

2.直接能隙半导体。

3.组成的材料无毒性。

4.可利用薄膜沉积的技术，并可大面积制造。

5.有良好的光电转换效率。

而巳知硅的能隙为1.12eV，且是地球上蕴含量第二丰富的元素，因此在光感测材料的使用上较被接受。又，硅原子依据不同的结晶方式，可区分成单晶硅、多晶硅及非晶硅。单晶硅及多晶硅的光电转换效率较高且性能稳定，但非晶硅对光的吸收性比硅强约500倍，所以对非晶硅而言，只需要薄薄的一层就可以把光子的能量有效的吸收；而且可大面积低温沉积在价格较便宜的玻璃、陶瓷或是金属等基板上，如此可以节省大量的材料成本。

当a-Si材料受光照射后会产生电子电洞对，此受光之复合(Recombination)作用提供大量的移动载子而提升其光电导(Photo-Conductivity)。请参照图3，其绘示照光强度与光电流(导)值之关系图。一般受光照射后之光电导大小则与照射强度成正比，亦照光愈强光电导愈大。因此，本发明以a-SiTFT作为主要的感光组件，但是不局限于此，亦可使用多晶硅、单晶硅等基板进行设计。

于本发明之概念中，若使用a-Si作为光感测组件500之信道层时，虽然其受光特性相当敏锐，但由于a-Si薄膜晶体管的载子移动率很低(约0.5~1cm2/V-s)，如要提供足够大的电流给系统端作应用，则必须将组件W/L值(布局面积)增加方可达成。

举一实例说明，若显示面板310之分辨率为176×RGB×220(如1.9时之面板)，且每一虚子像素可布局的光感测组件500大小之长宽比，即W/L＝300/5，因此，有(176*3+2)*2+220*2＝1500个虚子像素，共计整体感测组件最大可设计之长宽比为(1500*300)/5＝450000/5。

若是将光感测组件500面积布局变大；则对现有专利US5,831,693及及中国台湾专利TW575849而言，由于是以一个一个点状式分布，加上必须为光传感器作开孔，才能让光感测组件500接受外界光之照射。因此若于相同条件下，现有专利US5,831,693之光传感器布局面积增大，则势必会使外壳开孔面积变大，将使视觉美观问题浮现。因此，本发明不仅可以避免开孔区过大所造成之美观不良问题而获得改善。由于利用条状布局，对于感光角度较为全面，可有效提升感光效率，有别于现有专利US5,831,693及及中国台湾专利TW575849之点感测设计。另外，因为将布局位置拉至显示区的最外围区域，因此可以降低额缘面积及走线复杂的情形发生。

本发明相对于日本专利专利号11-125841而言，则是利用显示区之虚子像素进行控制信号线布局，较无拉线跨接且复杂之问题存在，对于显示区内部用以显示画面之子像素显示资料之影响也较小。

光感测组件500之驱动，于图1之实施例中，系统一由光感测控制器320驱动，亦可个别地由一个光感测控制器320驱动。或者是，几个光感测组件500由一个光感测控制器320驱动。而于实际应用时，光感测控制器320有可能与数据驱动器SD或扫描驱动器GD整合。亦或光感测控制器320与数据驱动器SD及扫描驱动器GD为一整合控制器。其上述情况，皆于本发明之范畴内。

本发明上述实施例所揭露之光感测显示装置及其显示面板，充分利用位于显示区之虚子像素位置进行感测组件设计。可避免开孔区过大造成的美观问题。且由于利用条状布局，对于感光角度较为全面，可有效提升感光效率。另外，因为将布局位置拉至显示区的最外围区域，因此可以降低额缘面积及走线复杂的情形发生。且于显示区内部子像素显示资料的影响也较小。在既有制程下，整合感光组件于显示装置，提高可携式电子装置(如手机或个人数字助理)附加价值。再者，在不同驱动器之应用，搭配不同感光布局模式，达到降低传输信号损失情形发生。

综上所述，虽然本发明已以一较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。任何本案所属技术领域中具有通常知识，在不脱离本发明之精神和范围内，当可作各种之更动与润饰。因此本发明之保护范围当视后附之申请专利范围所界定者为准。

Claims (14)

1.一种光感测显示装置，包括：

一显示面板，包括：

一显示区；

一非显示区，系环绕该显示区设置；

多个子像素，设置于该显示区内，用以显示画面；及

至少一虚子像素，设置于该显示区至少之一侧，并具有一光感测组件；以及

一光感测控制器，与该光感测组件耦接。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于：该显示面板更包括多个该虚子像素，该些光感测组件以串联互相连结，并与该光感测控制器电性连接。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于：该显示面板更包括多个该虚子像素，该些光感测组件分别与该光感测控制器电性连接。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于：该显示面板更包括多个该虚子像素，该些光感测组件以分区之方式分别与该光感测控制器电性连接。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于：该显示面板更包括多个该虚子像素，该些虚子像素系连续或非连续地设置于该显示区至少之一侧。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于：该光感测组件是一薄膜晶体管，该薄膜晶体管之通道层是由单晶硅、多晶硅或非晶硅至少其中之一构成。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于：该显示面板更包括一薄膜晶体管基板、一彩色滤光片基板及一液晶层，该液晶层是设置于该薄膜晶体管基板及该彩色滤光片基板之间，该些子像素及该虚子像素系设置于该薄膜晶体管基板上。

8.一种显示面板，可用以感测照光强度，并与一光感测控制器电性连接，该显示面板包括：

一显示区；

一非显示区，系环绕该显示区设置；

多个子像素，设置于该显示区内，用以显示画面；以及

至少一虚子像素，设置于该显示区至少之一侧，并具有一光感测组件，用以感测照光强度，并输出一光感测信号至该光感测控制器。

9.如权利要求8所述的显示面板，其特征在于：更包括多个该虚子像素，该些光感测组件是以串联互相连结，并与该光感测控制器电性连接。

10.如权利要求8所述的显示面板，其特征在于：更包括多个该虚子像素，该些光感测组件是分别与该光感测控制器电性连接。

11.如权利要求8所述的显示面板，其特征在于：更包括多个该虚子像素，该些光感测组件是以分区方式分别与该光感测控制器电性连接。

12.如权利要求8所述的显示面板，其特征在于：更包括多个该虚子像素，该些虚子像素系连续或非连续地设置于该显示区至少之一侧。

13.如权利要求8所述的显示面板，其特征在于：中该光感测组件是一薄膜晶体管，该薄膜晶体管的通道层系由单晶硅、多晶硅或非晶硅至少其中之一构成。

14.如权利要求8所述的显示面板，其特征在于：更包括一薄膜晶体管基板、一彩色滤光片基板及一液晶层，该液晶层是设置于该薄膜晶体管基板及该彩色滤光片基板之间，该些子像素及该虚子像素是设置于该薄膜晶体管基板上。

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