CN102033344A - 液晶显示装置和光传感器的电压检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液晶显示装置和光传感器的电压检测方法，包括对盒设置的有源矩阵基板和彩膜基板，以及夹在所述有源矩阵基板和所述彩膜基板之间的液晶层，还包括设置在所述有源矩阵基板上的非像素区域的第一光传感器和第二光传感器，所述第一光传感器上方设置有非挡光层，所述第二光传感器上方设置有挡光层。本发明还提供了一种光传感器的电压检测方法。本发明使得液晶显示装置检测到的外来光的信号更加准确，可以提高检测外来光的灵敏度。

Description

液晶显示装置和光传感器的电压检测方法

技术领域

本发明涉及液晶显示技术，尤其涉及一种液晶显示装置和光传感器的电压检测方法。

背景技术

目前，在液晶显示装置中设置有环境传感器，该环境传感器可以用来检测液晶显示装置周围的光线强度，根据检测到的光线强度来自动调整背光源的光强，如在室外等较亮的环境下提高背光源的光强，而在夜间或室内等较暗的环境下降低背光源的光强，从而可以提高画面的目视清晰度，同时降低使用功耗，这对于在室外使用频率较高的便携式终端装置来说尤其重要。

光电二极管、光电晶体管等光传感器均属于环境传感器，光传感器可以作为分立元件安装在液晶显示面板上，也可以通过有源元件的形成工艺来形成光传感器；光传感器可以形成在液晶显示面板的像素区域，也可以形成在液晶显示面板的周边；光传感器可以采用非晶硅或多晶硅作为半导体层材料。图1为现有技术中液晶显示面板的内部结构图，如图1所示，“I”部分和“II”部分为利用多晶硅材料形成的薄膜晶体管(Thin Film Transistor；以下简称：TFT)有源元件，“III”部分为利用形成TFT的工艺而形成的光传感器。多晶硅材料相对于非晶硅材料来说具有较高的载流子迁移率，但其易受到来自背光源的杂散光的干扰，使得光传感器检测外来光线的精确度降低，而且制备多晶硅的工艺相对复杂，成本也较高，因此，采用非晶硅制备TFT仍是目前的主流技术。然而，由于非晶硅材料的载流子迁移率较低，对外来光检测的灵敏度较低，因此现有技术中通常通过增大接受外来光的探测面积来提高灵敏度；但这样会使得非晶硅半导体层的漂移电流增大，而漂移电流会随着周围环境的温度、湿度等条件发生变化，而且漂移电流信号对于光传感器来说是干扰信号，因此，漂移电流的增大会导致光传感器的检测灵敏度降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种液晶显示装置和光传感器的电压检测方法，使得液晶显示装置检测到的外来光的信号更加准确，可以提高检测外来光的灵敏度。

为了实现上述目的，本发明提供了一种液晶显示装置，包括对盒设置的有源矩阵基板和彩膜基板，以及夹在所述有源矩阵基板和所述彩膜基板之间的液晶层，还包括设置在所述有源矩阵基板上的非像素区域的第一光传感器和第二光传感器，所述第一光传感器上方设置有非挡光层，所述第二光传感器上方设置有挡光层。

进一步地，所述挡光层和所述非挡光层由所述液晶显示装置的外壳构成，通过在所述外壳上与所述第一光传感器对应的位置处设置开孔，形成所述第一光传感器上方的所述非挡光层和所述第二光传感器上方的所述挡光层。

或者，所述挡光层和所述非挡光层由所述彩膜基板构成，通过在所述彩膜基板上与所述第一传感器对应的位置处去除黑矩阵，形成所述第一光传感器上方的所述非挡光层，通过在所述彩膜基板上与所述第二光传感器对应的位置处设置黑矩阵，形成所述第二光传感器上方的所述挡光层。

进一步地，所述第一光传感器和所述第二光传感器采用非晶硅材料制成。

进一步地，所述第一光传感器和所述第二光传感器采用有源元件的制作工艺进行制作。

更进一步地，本发明提供的液晶显示装置还包括：与所述第一光传感器和所述第二光传感器连接的检测电路，所述检测电路用于获取所述第一光传感器生成的实际电压值和所述第二光传感器生成的漂移电压值，并根据所述实际电压值和所述漂移电压值生成理想电压值。

本发明还提供了一种光传感器的电压检测方法，包括：

通过第一取样开关从第一光传感器获取所述第一光传感器的第一信号电压，通过第二取样开关从第二光传感器获取所述第二光传感器的第二信号电压，并将所述第一信号电压和所述第二信号电压分别存储到第一取样电容和第二取样电容中；

将所述第一信号电压传送到比较器的正输入端，通过参考电容将所述第二信号电压传送到所述比较器的负输入端，通过所述比较器的比较输出理想电压值。

进一步地，在所述通过所述比较器的比较输出理想电压值之后，还包括：

将所述第一取样电容和所述第二取样电容短路，以使所述第一取样电容和所述第二取样电容进行放电。

本发明提供的一种液晶显示装置和光传感器的电压检测方法，通过设置第一光传感器和第二光传感器，其中第一光传感器可以接收外来光的入射，而第二光传感器则不会接收到外来光的入射，所以第二光传感器只输出漂移电流信号。由于第一光传感器与第二光传感器具有相同的结构，所以具有同样的漂移电流信号，通过第二光传感器得到漂移电流信号，就可以去除第一光传感器输出信号中包含的漂移电流信号，使得液晶显示装置检测到的外来光的信号更加准确，可以提高检测外来光的灵敏度。

附图说明

图1为现有技术中液晶显示面板的内部结构图；

图2为本发明液晶显示装置一实施例的结构示意图；

图3为本发明液晶显示装置另一实施例的结构示意图；

图4为本发明液晶显示装置实施例中有源矩阵基板的内部结构图；

图5为本发明液晶显示装置实施例中检测电路的连接示意图；

图6为本发明液晶显示装置实施例中光传感器的平面结构示意图；

图7为图6中A-A’处的截面示意图；

图8为本发明光传感器的电压检测方法实施例的流程图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

目前生产的液晶显示装置具备自动调整背光源强度的功能，该功能主要通过液晶显示装置中设置的光传感器对外来光进行检测来实现，而现有技术中液晶显示装置中的光传感器一般采用多晶硅作为半导体层材料，多晶硅材料相对于非晶硅材料来说具有较高的载流子迁移率，但其易受到来自背光源的杂散光的干扰，使得光传感器检测外来光线的精确度降低，而且制备多晶硅的工艺相对复杂，成本也较高，因此，采用非晶硅制备TFT仍是目前的主流技术。然而，由于非晶硅材料的载流子迁移率较低，对外来光检测的灵敏度较低，因此现有技术中通常通过增大接受外来光的探测面积来提高灵敏度；但这样会使得非晶硅半导体层的漂移电流增大，而漂移电流会随着周围环境的温度、湿度等条件发生变化，而且漂移电流信号对于光传感器来说是干扰信号，因此，漂移电流的增大会导致光传感器的检测灵敏度降低。针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种液晶显示装置，在其中设置第一光传感器和第二光传感器，其中第一光传感器可以接收外来光的入射，而第二光传感器则不会接收到外来光的入射，使得第二光传感器只输出漂移电流信号。

图2为本发明液晶显示装置一实施例的结构示意图，如图2所示，本实施例提供了一种液晶显示装置，该液晶显示装置可以包括对盒设置的有源矩阵基板1和彩膜基板2，在有源矩阵基板1和彩膜基板2之间设置有液晶层3，以及背光源8，背光源8从有源矩阵基板1一侧对液晶显示装置进行照明。另外，本实施例提供的液晶显示装置还包括第一光传感器4和第二光传感器5，第一光传感器4和第二光传感器5设置在有源矩阵基板1上的非像素区域，即位于有源矩阵基板1在液晶层3一侧的基板的显示区域的周边区域。其中，第一光传感器4上方设置有非挡光层，第二光传感器5上方设置有挡光层，使得外来光可以入射到第一光传感器4上，而不会入射到第二光传感器5上。本实施例中的挡光层和非挡光层可以由液晶显示装置的外壳6构成，具体可以通过在外壳6上设置开孔7，该开孔7位于外壳6上与第一光传感器4所对应的位置处，即可以位于第一光传感器4的正上方，而第二传感器5的正上方对应的外壳6则不设置开孔，进而形成了本实施例中的第一光传感器4上方的非挡光层和第二光传感器5上方的挡光层，使得第一光传感器4可以接收到外来光的入射，而第二光传感器5不会接收到外来光的入射。因此，在本实施例提供的液晶显示装置中，由于外来光可以入射到第一光传感器4，而第二光传感器5上则没有入射的外来光，则第二光传感器5只输出漂移电流信号，本实施例通过第二光传感器5对漂移电流信号进行检测，可以从第一光传感器4输出的信号中去除其中包含的漂移电流信号，使得液晶显示装置检测到的外来光的信号更加准确，可以提高检测外来光的灵敏度。

图3为本发明液晶显示装置另一实施例的结构示意图，如图3所示，本实施例提供的液晶显示装置中第一光传感器4的非挡光层和第二光传感器5的挡光层由彩膜基板2来形成，可以通过在彩膜基板2上设置开孔9，该开孔9位于彩膜基板2上与第一光传感器4所对应的位置处，即可以位于第一光传感器4的正上方，而第二传感器5的正上方对应的彩膜基板2则不设置开孔，进而形成了本实施例中的第一光传感器4上方的非挡光层和第二光传感器5上方的挡光层，使得第一光传感器4可以接收到外来光的入射，而第二光传感器5不会接收到外来光的入射。具体地，可以通过去除掉在彩膜基板2上与第一光传感器4对应的位置处的黑矩阵，形成第一光传感器4上方的非挡光层，而通过保留在彩膜基板2上与第二光传感器5对应的位置处的黑矩阵，形成第二光传感器5上方的挡光层。因此，在本实施例提供的液晶显示装置中，由于外来光可以入射到第一光传感器4，而第二光传感器5上则没有入射的外来光，则第二光传感器5只输出漂移电流信号，本实施例通过第二光传感器5对漂移电流信号进行检测，可以从第一光传感器4输出的信号中去除其中包含的漂移电流信号，使得液晶显示装置检测到的外来光的信号更加准确，可以提高检测外来光的灵敏度。

进一步地，本实施例提供的液晶显示装置中的第一光传感器4和第二光传感器5采用非晶硅材料制成，由于非晶硅的工艺条件成熟、制备成本低廉，可以提高液晶显示装置的生产效率，降低生产成本。同时，通过设置第一光传感器4和具有挡光层的第二光传感器5，可以去除第一光传感器获得的光信号中的漂移电流信号，使得液晶显示装置检测到的外来光的信号更加准确，可以提高检测外来光的灵敏度。

图4为本发明液晶显示装置实施例中有源矩阵基板的内部结构图，如图4所示，有源矩阵基板1的显示区域中设置有垂直方向的数据线11和水平方向的扫描线12，数据线11和扫描线12互相垂直交叉排列，在数据线11和扫描线12的交叉处设置有有源元件TFT 13，在有源矩阵基板1的显示区域的外围区域设置有数据线的外围电路14和扫描线的外围电路15。本实施例中的第一光传感器4和第二光传感器5可以形成于有源矩阵基板1的显示区域的外围区域，在外围区域中不包含外围电路之处设置第一光传感器4和第二光传感器5。其中，有源矩阵基板1的外围电路14、15通过FPC连接到外部电路板16上，在外部电路板16上设置有为数据线11和扫描线12提供驱动控制信号的驱动电路161，以及检测电路162。

其中，检测电路162用于获取第一光传感器4生成的实际电压值和第二光传感器5生成的漂移电压值，并根据实际电压值和漂移电压值生成理想电压值。在本实施例中，实际电压值可以从第一光传感器4获取到的外来光信号的电压值和半导体层本身产生的漂移电流信号的电压值，漂移电压值为从第二光传感器5获取到的漂移电流信号的电压值，理想电压值即为不包含漂移电流信号的外来光信号的电压值。检测电路162与第一光传感器4和第二光传感器5连接在一起，如图5所示为本发明液晶显示装置实施例中检测电路的连接示意图。检测电路包括第一取样开关1621和第二取样开关1622，第一取样电容1623和第二取样电容1624，第一接地开关1625和第二接地开关1626，以及参考开关1627、参考电容1628和比较器1629。其中，第一取样开关1621与第一光传感器4相连，第二取样开关1622与第二光传感器5相连，第一接地开关1625与第一取样电容1623并联，第二接地开关1626与第二取样电容1624并联，比较器1629的“+”输入端与第一取样电容1623连接，比较器1629的“-”输入端与参考电容1628连接。该检测电路的工作过程可以包括取样阶段、比较阶段和放电阶段，当第一光传感器4和第二光传感器5各自获取到信号之后，假设第一光传感器4获取到的信号电压为V(4)，第二光传感器5获取到的信号电压为V(5)，其中，V(4)即为外来光信号的电压值与漂移电流信号的电压值之和，V(5)即为漂移电流信号的电压值。在取样阶段中，第一取样开关1621和第二取样开关1622闭合，第一接地开关1625和第二接地开关1626打开，此时将从第一光传感器4和第二光传感器5获取到的信号电压分别存储到第一取样电容1623和第二取样电容1624中。在比较阶段中，第一取样开关1621和第二取样开关1622打开，第一接地开关1625和第二接地开关1626打开，将第一取样电容1623存储的信号电压传送到比较器1629的“+”输入端，而第二取样电容1624连接至参考电容1628的左端，参考电容1628的右端连接参考开关1627，其中，参考电容1628右端的电压值为V(Ref)，由于电容两端电压连续，所以参考电容1628右端的电压变为V(5)+V(Ref)，并将该电压信号值输入至比较器1629的“-”输入端，通过比较器1629比较后输出的电压值即为V(4)-V(Ref)-V(5)，即为理想电压值。在放电阶段中，第一取样开关1621和第二取样开关1622打开，第一接地开关1625和第二接地开关1626闭合，参考开关1627打开，此时第一取样电容1623和第二取样电容1624的两端短路，则电容完成放电过程，恢复到初始状态。

图6为本发明液晶显示装置实施例中光传感器的平面结构示意图，如图6所示，第一光传感器和第二光传感器的平面构成可以采用图6中所示的方式。图7为图6中A-A’处的截面示意图，第一光传感器和第二光传感器采用形成有源元件TFT的工艺形成，并且同有源元件TFT一起形成。具体可以采用如下步骤形成：在基板181上沉积栅金属薄膜，通过构图工艺形成包括像素区域的栅线和栅电极(图7中未示出)以及检测区域的栅极62的图形。在完成上述步骤的基板上连续沉积栅绝缘薄膜、半导体薄膜和源漏金属薄膜，通过构图工艺形成包括栅绝缘层63、半导体层64和源漏电极层65(包括图6所示的源电极65a和漏电极65b)的图形。在源漏电极层65之上利用的化学气相沉积的方法形成钝化层薄膜，然后利用构图工艺形成钝化层66的图形。在钝化层66之上沉积透明导电电极薄膜，通过构图工艺形成透明导电电极67的图形。上述图形都可以在制作像素区域各膜层时一并制作，在此不再赘述。

图8为本发明光传感器的电压检测方法实施例的流程图，如图8所示，本实施例提供了一种光传感器的电压检测方法，可以利用上述图5所述的检测电路来具体实现本实施例的光传感器的电压检测方法，具体可以包括如下步骤：

步骤801，通过第一取样开关从第一光传感器获取第一光传感器的第一信号电压，通过第二取样开关从第二光传感器获取第二光传感器的第二信号电压，并将第一信号电压和第二信号电压分别存储到第一取样电容和第二取样电容中。本步骤为检测方法的取样阶段，当第一光传感器4和第二光传感器5各自获取到信号之后，将图5中的第一取样开关1621和第二取样开关1622闭合，第一接地开关1625和第二接地开关1626打开，此时将从第一光传感器4和第二光传感器5获取到的信号电压分别存储到第一取样电容1623和第二取样电容1624中。需要指出的是，本实施例中的第一信号电压可以具体为第一光传感器生成的实际电压值，第二信号电压可以具体为第二光传感器生成的漂移电压值。

步骤802，将第一信号电压传送到比较器的正输入端，通过参考电容将第二信号电压传送到比较器的负输入端，通过比较器的比较输出理想电压值。本步骤为检测方法中的比较阶段，通过将图5中的第一取样开关1621和第二取样开关1622打开，第一接地开关1625和第二接地开关1626打开，将第一取样电容1623存储的信号电压传送到比较器1629的“+”输入端，而第二取样电容1624连接至参考电容1628的左端，参考电容1628的右端连接参考开关1627，其中，参考电容1628右端的电压值为V(Ref)，由于电容两端电压连续，所以参考电容1628右端的电压变为V(5)+V(Ref)，并将该信号电压值输入至比较器1629的“-”输入端，通过比较器1629比较后输出的电压值即为V(4)-V(Ref)-V(5)，即为理想电压值。其中，第一光传感器4获取到的信号电压为V(4)，第二光传感器5获取到的信号电压为V(5)，其中，V(4)即为外来光信号的电压值与漂移电流信号的电压值之和，V(5)即为漂移电流信号的电压值。本实施例通过对第二光传感器产生的漂移电流信号进行检测，可以从第一光传感器输出的信号中去除其中包含的漂移电流信号，使得液晶显示装置检测到的外来光的信号更加准确，可以提高检测外来光的灵敏度。

进一步地，本实施例提供的光传感器的电压检测方法在上述步骤802之后还可以包括如下步骤：将第一取样电容和第二取样电容短路，以使第一取样电容和第二取样电容进行放电，并恢复到初始状态，以备下一次的电压检测。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种液晶显示装置，包括对盒设置的有源矩阵基板和彩膜基板，以及夹在所述有源矩阵基板和所述彩膜基板之间的液晶层，其特征在于，还包括设置在所述有源矩阵基板上的非像素区域的第一光传感器和第二光传感器，所述第一光传感器上方设置有非挡光层，所述第二光传感器上方设置有挡光层。

2.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，所述挡光层和所述非挡光层由所述液晶显示装置的外壳构成，通过在所述外壳上与所述第一光传感器对应的位置处设置开孔，形成所述第一光传感器上方的所述非挡光层和所述第二光传感器上方的所述挡光层。

3.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，所述挡光层和所述非挡光层由所述彩膜基板构成，通过在所述彩膜基板上与所述第一传感器对应的位置处去除黑矩阵，形成所述第一光传感器上方的所述非挡光层，通过在所述彩膜基板上与所述第二光传感器对应的位置处设置黑矩阵，形成所述第二光传感器上方的所述挡光层。

4.根据权利要求2或3所述的液晶显示装置，其特征在于，所述第一光传感器和所述第二光传感器采用非晶硅材料制成。

5.根据权利要求2或3所述的液晶显示装置，其特征在于，所述第一光传感器和所述第二光传感器采用有源元件的制作工艺进行制作。

6.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，还包括：与所述第一光传感器和所述第二光传感器连接的检测电路，所述检测电路用于获取所述第一光传感器生成的实际电压值和所述第二光传感器生成的漂移电压值，并根据所述实际电压值和所述漂移电压值生成理想电压值。

7.一种光传感器的电压检测方法，其特征在于，包括：

通过第一取样开关从第一光传感器获取所述第一光传感器的第一信号电压，通过第二取样开关从第二光传感器获取所述第二光传感器的第二信号电压，并将所述第一信号电压和所述第二信号电压分别存储到第一取样电容和第二取样电容中；

将所述第一信号电压传送到比较器的正输入端，通过参考电容将所述第二信号电压传送到所述比较器的负输入端，通过所述比较器的比较输出理想电压值。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述通过所述比较器的比较输出理想电压值之后，还包括：

将所述第一取样电容和所述第二取样电容短路，以使所述第一取样电容和所述第二取样电容进行放电。

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