CN102402931A - 光敏电路以及光敏显示器系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光敏电路以及光敏显示器系统。光敏电路适用于一像素阵列中的一像素，包括：一显示组件，用以产生光、传输光或反射光；一控制电路，耦接显示组件，根据一数据线以及一栅极线控制显示组件的光的强度；一光敏组件，耦接于栅极线以及一读出线之间，当显示组件的光被一对象反射或周围的光被对象阻挡时，根据一反射光或阴影部分在读出线产生一电流以感测对象的位置；其中光敏组件的一控制端耦接到一另一像素的一栅极线。

Description

光敏电路以及光敏显示器系统
技术领域
本发明是有关于一种电路以及显示系统，特别是有关于一种光敏电路以及光敏显示系统。
背景技术
触控面板技术已经广泛用于商业显示器电子领域，例如个人数字助理、移动电话以及膝上型计算机等等。触控面板达成传统鼠标输入接口所不能的完成的直觉式使用者接口(intuitive user interface)以及多触控能力。触控面板涵盖各种材料、架构以及设计。举例来说，附加式(add-on type)触控面板具有电阻式、电容式以及其它行之有年的商业应用的设计。近年来，在内嵌式(in-cell)整合的触控面板已经吸引许多目光，那是因为它的简易构造符合低成本制造。所有在内嵌式的触控面板之中，光敏(光感测)技术是吸引人的机制，主要是因为光传感器阵列可整合到显示面板，由于成熟的TFT-LCD工业基本建设齐全，也已不需要大量资金投入。又，光敏显示器可用于感测任何接触显示器的光影像，可操作如具有实时显示的扫描仪，这是其它触控面板技术所没有的额外好处。
美国专利号US 4345248揭露一种具有写入能力的液晶显示器装置(Liquidcrystal display device with write-in capability)。这个专利揭示的液晶显示器装置的架构特征包括显示器数据与光敏组件的读出线共享同一栏线，且光敏组件是双端的整流装置。显示器与光敏信号以分时方式传输。然而，也因为共享同一栏线，造成泄漏光电流流到显示器数据输入。
美国专利号US 7053967B2揭露一种光感测显示器(Light sensitivedisplay)。这个专利揭示的架构中，传统的光敏组件与读出电路是设置于LCD像素之间，也就是1个传感器位于栏线与列线的间隔之中，例如每30条线有一个传感器。这个传感器根据感测外围的光线产生电流充电与放电电容Cst。然而，连接传感器的那条栏线会比较暗而导致显示不平均的现象。
因此，有必要提供一种可以克服上述泄漏电流以及显示不平均的电路以及显示装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种克服上述泄漏电流以及显示不平均的光敏电路以及光敏显示器系统。
本发明提供一种光敏电路，适用于一像素阵列中的一像素，包括：一显示组件，用以产生光、传输光或反射光；一控制电路，耦接该显示组件，根据一数据线以及一栅极线控制该显示组件的光的强度；一光敏组件，耦接于该栅极线以及一读出线之间，当该显示组件的光被一对象反射或周围的光被该对象阻挡时，根据一反射光或阴影部分在该读出线产生一电流以感测该对象的位置；其中该光敏组件的一控制端耦接到一另一像素的一栅极线。
本发明另提供一种光敏电路，适用于一像素阵列中的一像素单元，该光敏电路包括一像素单元及一光敏单元，其中像素单元包括四个像素，每个像素包括一显示组件以及一控制电路；以及一光敏单元，耦接于该四个像素之间，当该显示组件的光被一对象反射或周围的光被该对象阻挡时，根据一反射光或阴影部分在一读出线产生一电流以感测该对象的位置；而该光敏单元包括至少一光敏组件，耦接于一第一栅极线以及该读出线之间；其中该光敏组件的一控制端耦接到一第二栅极线。
本发明又提供一种光敏显示器系统，包括一阵列的像素，每个像素包括一光敏电路，其中该光敏电路包括：一显示组件，用以产生光、传输光或反射光；一控制电路，耦接该显示组件，根据一数据线以及一栅极线控制该显示组件的光的强度；一光敏组件，耦接于该栅极线以及一读出线之间，当该显示组件的光被一对象反射或周围的光被该对象阻挡时，根据一反射光或阴影部分在该读出线产生一电流以感测该对象的位置；其中该光敏组件的一控制端耦接到一另一像素的一栅极线。
本发明再提供一种光敏显示器系统，包括：一阵列的光敏电路，上述光敏电路：像素单元，包括四个像素，其中每个像素包括一显示组件以及一控制电路；以及一光敏单元，耦接于该四个像素之间，当该显示组件的光被一对象反射或周围的光被该对象阻挡时，根据一反射光或阴影部分在一读出线产生一电流以感测该对象的位置；该光敏单元包括至少一光敏组件，耦接于一第一栅极线以及该读出线之间；其中该光敏组件的一控制端耦接到一第二栅极线。
以上所述的光敏电路的架构，通过将光敏组件的控制端连接到相邻的栅极线可以达到提升显示器的开口率(aperture ratio)、光敏性(photosensitivity)，且降低功率损耗。
附图说明
图1显示一实施例的显示器的一个像素的光敏电路；
图2显示图1的驱动机制；
图3显示显示器的一个像素单位的光敏电路的一个实施例；
图4显示显示器的一个像素单位的光敏电路的另一个实施例；
图5显示显示器的一个像素单位的光敏电路的另一个实施例；以及
图6显示显示器的一个像素单位的光敏电路的另一个实施例。
【主要组件符号说明】
100～像素；
10～显示组件；
20～控制电路；
22～开关组件；
24～驱动组件；
30～光敏组件；
300、400、500、600～像素单元；
D(11)、D(12)、D(21)、D(22)～显示组件；
ST(11)、ST(12)、ST(21)、ST(22)～开关组件；
DT(11)、DT(12)、DT(21)、DT(22)～驱动组件；
PT(11)、PT(12)、PT(21)、PT(22)～光敏组件。
具体实施方式
为使本发明的特征能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下：
图1显示一实施例中的显示器的一个像素的光敏电路。每个像素100都包括显示组件10、控制电路20以及光敏组件30。
显示组件10是用于产生光、传输光或反射光，可能是有机光激电发光组件，但不限于此。控制电路20耦接显示组件10，会根据来自数据线的逻辑准位以及来自栅极线的逻辑准位控制显示组件10所产生的光的强度。于实施例中，例如当应用于TFT LCD时，则一个开关组件，如晶体管，可以达到控制与驱动显示组件10的功效。于发明的实施例中，应用于OLED的显示器，因此，控制电路20包括一开关组件22以及一驱动组件24。开关组件22耦接在数据线Vdata与驱动组件24的栅极之间，开关组件22的栅极控制端耦接到栅极线Vg(n)。驱动组件24则耦接于显示组件10与电源VDD之间。开关组件22与驱动组件24可能是晶体管开关，但不限于此。
光敏组件30，耦接于栅极线Vg(n)以及读出线VL之间，当一对象，例如手指等，碰触显示器且显示组件10的光被对象反射或周遭的光被对象遮蔽时时，根据反射光阴影部分在读出线VL产生一电流以感测对象的位置。光敏组件30的控制端耦接到相邻像素的栅极线Vg(n+1)或是相邻的栅极线。于另一实施例中，光敏组件30的控制端可能耦接到其它非相邻像素的栅极线Vg(n+2)等或非相邻的栅极线。
光敏组件30可能是例如：三端(three terminals)光敏晶体管、四端(fourterminals)光敏晶体管、一单金属栅极(single metal gate)光敏晶体管、一单透明栅极(a single transparent gate)光敏晶体管、一透明双栅极(transparent dual-gates)光敏晶体管或一透明/金属双栅极(transparent/metal dual-gates)光敏晶体管，根据不同实施例使用不一样的光敏组件以感测不同方向的光。
图2显示图1的驱动机制。讯框(frame)t是在没有对象接触显示器时的驱动机制，讯框t+1是在有对象接触显示器时的驱动机制。由于在没有对象接触显示器时，光敏组件30感测不到从对象所反射的光或来自周遭的光的阴影部分，因此不会有电流产生(Iphoto＝0)。当有对象触碰到显示器时，驱动机制如讯框t+1所示的波形。详细说明如下：
需了解到，讯框t+1的波形状态是延续讯框t的波形状态。于本实施例中，图2是说明在讯框t与讯框t+1时的二个像素的运作情况。
首先说明像素n的运作情形，当Vg(n)致动时，例如是高准位，且Vdata亦存在对应的逻辑信号，例如是高准位，则开关组件22导通。Vdata的信号被传输到驱动组件24的控制栅极，Vdata信号导通驱动组件24使得显示组件10产生光(由于相较于讯框t时Vdata电位更高，所以显示组件产生的电流Idisplay(n)就更高)。由于Vg(n)是高电位，Vg(n+1)是低电位，所以光敏组件30是截止状态。然而，光敏组件30会感测到亮度所以在读出线VL产生电流Iphoto。
接着，说明像素n+1(电路结构如像素n)的运作情形。当Vg(n+1)致动时，例如是高准位，且Vdata亦存在对应的逻辑信号，例如是高准位，则像素n+1的开关组件(未显示)导通。Vdata的信号被传输到像素n+1的驱动组件(未显示)的控制栅极，Vdata信号导通像素n+1的驱动组件使得像素n+1的显示组件10(未显示)产生光(由于相较于讯框t时Vdata电位更低，所以显示组件产生的电流Idisplay(n+1)稍微降低)。由于Vg(n+1)是高电位，Vg(n)是低电位，所以像素n的光敏组件30不会有电流产生(不论是否有对象碰触显示器造成反射光)。然而，像素n+1的光敏组件(未显示)会感测到亮度所以在读出线VL产生电流Iphoto。
图3显示显示器的一个像素单位的光敏电路的一个实施例。图3的像素单位300是由图1的4个像素的光敏电路所组成。像素(12)的光敏组件PT(12)的栅极连接到栅极线Vg(2)且像素(22)的光敏组件PT(22)的栅极连接到的栅极线Vg(1)，而像素(11)的光敏组件PT(11)的栅极连接到栅极线Vg(2)且像素(21)的光敏组件PT(21)的栅极连接到栅极线Vg(1)。像素(11)与像素(21)的光敏组件PT(11)与PT(21)的源极连接到Vdata(1)，而像素(12)与像素(22)的光敏组件PT(12)与PT(22)的源极连接到Vdata(2)。
于另一实施例中，可由一阵列如图3的一个像素单元的光敏电路形成一光敏显示器系统，其中该光敏电路包括一显示组件，用以产生光、传输光或反射光；一控制电路，耦接该显示组件，根据一数据线以及一栅极线控制该显示组件的光的强度；一光敏组件，耦接于该栅极线以及一读出线之间，当该显示组件的光被一对象反射或周围的光被该对象阻挡时，根据一反射光或阴影部分在该读出线产生一电流以感测该对象的位置；其中该光敏组件的一控制端耦接到一另一像素的一栅极线。图4显示显示器的一个像素单位的光敏电路的另一个实施例。光敏电路包含像素单元400以及一个光敏组件PT(1)，像素单元400包括像素(11)、像素(12)、像素(21)、像素(22)。每个像素包括一个显示组件及一控制电路。于一实施例中，例如当应用于TFT LCD时，则一个开关组件，如晶体管，可以达到控制与驱动显示组件的功效。于另一实施例中，如应用于OLED的显示器，控制电路包括一开关组件以及一驱动组件。
举例来说，像素11包括显示组件D(11)、开关组件ST(11)以及驱动组件DT(11)。开关组件ST(11)耦接在数据线Vdata(1)与驱动组件DT(11)的栅极之间，开关组件ST(11)的栅极控制端耦接到栅极线Vg(1)。驱动组件DT(11)则耦接于显示组件D(11)与电源VDD之间。开关组件ST(11)与驱动组件DT(11)可能是晶体管开关，但不限于此。光敏组件PT(1)耦接在4个像素之间，用于感测4个像素的光。于一实施例中，对于高分辨率的显示器，触碰显示器的对象必定会覆盖到多个像素。因此，一个光敏组件足以感测对象位置。光敏组件PT(1)的漏极耦接栅极线Vg(1)，源极耦接读出线VL，且栅极耦接栅极线Vg(2)。
图5显示显示器的一个像素单位的光敏电路的另一个实施例。光敏电路包含像素单元500以及二个光敏组件PT(1)与PT(2)。像素单元500包括像素(11)、像素(12)、像素(21)及像素(22)。每个像素包括一个显示组件及一控制电路。于一实施例中，例如当应用于TFT LCD时，则一个开关组件，如晶体管，可以达到控制与驱动显示组件的功效。于另一实施例中，如应用于OLED的显示器，控制电路包括一开关组件以及一驱动组件。
举例来说，像素(11)包括显示组件D(11)、开关组件ST(11)以及驱动组件DT(11)。开关组件ST(11)耦接在数据线Vdata(1)与驱动组件DT(11)的栅极之间，开关组件ST(11)的栅极控制端耦接到栅极线Vg(1)。驱动组件DT(11)则耦接于显示组件D(11)与电源VDD之间。开关组件ST(11)与驱动组件DT(11)可能是晶体管开关，但不限于此。光敏组件PT(1)与PT(2)耦接在4个像素之间，用于感测4个像素的光。于一实施例中，若显示器的分辨率不若图4的高分辨率的显示器时，触碰显示器的物件所覆盖到的像素较少，则需要增加光敏组件的个数。因此，于此实施例中，使用二个光敏组件感测对象位置。光敏组件PT(1)的漏极耦接栅极线Vg(1)，源极耦接读出线VL(1)，且栅极耦接栅极线Vg(2)。光敏组件PT(2)的漏极耦接栅极线Vg(1)，源极耦接读出线VL(2)，且栅极耦接栅极线Vg(2)。
图6显示显示器的一个像素单位的光敏电路的另一个实施例。图6的光敏电路是图5的光敏电路的改良。于一实施例中，图5的读出线VL(1)与VL(2)可整合成一条读出线。
于另一实施例中，可由一阵列如图4、图5或图6的光敏电路形成一光敏显示器系统，其中该光敏电路包括：一显示组件，用以产生光、传输光或反射光；一控制电路，耦接该显示组件，根据一数据线以及一栅极线控制该显示组件的光的强度；一光敏组件，耦接于该栅极线以及一读出线之间，当该显示组件的光被一对象反射或周围的光被该对象阻挡时，根据一反射光或阴影部分在该读出线产生一电流以感测该对象的位置；其中该光敏组件的一控制端耦接到一另一像素的一栅极线。
最后，熟此技艺者可体认到他们可以轻易地使用揭露的观念以及特定实施例为基础而变更及设计可以实施其它结构且不脱离本发明以及申请专利范围。

Claims (10)

1.一种光敏电路，其特征在于，适用于一像素阵列中的一像素，包括：
一显示组件，用以产生光、传输光或反射光；
一控制电路，耦接该显示组件，根据一数据线以及一栅极线控制该显示组件的光的强度；
一光敏组件，耦接于该栅极线以及一读出线之间，当该显示组件的光被一对象反射或周围的光被该对象阻挡时，根据一反射光或阴影部分在该读出线产生一电流以感测该对象的位置；
其中该光敏组件的一控制端耦接到一另一像素的一栅极线。
2.根据权利要求1所述的光敏电路，其特征在于，该控制电路包括至少一开关组件，根据该数据线以及该栅极线而导通或截止。
3.根据权利要求2所述的光敏电路，其特征在于，还包括一驱动组件，耦接于该显示组件与该开关组件之间，用以驱动该显示组件。
4.根据权利要求1所述的光敏电路，其特征在于，该光敏组件是选自以下组件：三端光敏晶体管、四端光敏晶体管、一单金属栅极光敏晶体管、一单透明栅极光敏晶体管、一透明双栅极光敏晶体管或一透明/金属双栅极光敏晶体管，用以感测不同方向的光。
5.一种光敏电路，其特征在于，包括：
一像素单元，包括四个像素，其中每个像素包括一显示组件以及一控制电路；以及
一光敏单元，耦接于该四个像素之间，当该显示组件的光被一对象反射或周围的光被该对象阻挡时，根据一反射光或阴影部分在一读出线产生一电流以感测该对象的位置；
该光敏单元包括至少一光敏组件，耦接于一第一栅极线以及该读出线之间；
其中该光敏组件的一控制端耦接到一第二栅极线。
6.根据权利要求5所述的光敏电路，其特征在于，该四个像素的二个共享该第一栅极线，该四个像素的另外二个共享该第二栅极线。
7.根据权利要求5所述的光敏电路，其特征在于，当该光敏单元包括数个光敏组件时，每个光敏组件耦接于各自对应的一读出线以及该第一栅极线之间。
8.根据权利要求5所述的光敏电路，其特征在于，该光敏组件是选自以下组件：三端光敏晶体管、四端光敏晶体管、一单金属栅极光敏晶体管、一单透明栅极光敏晶体管、一透明双栅极光敏晶体管或一透明/金属双栅极光敏晶体管，用以感测不同方向的光。
9.一种光敏显示器系统，其特征在于，包括一阵列的像素，每个像素包括一光敏电路，其中该光敏电路包括：
一显示组件，用以产生光、传输光或反射光；
一控制电路，耦接该显示组件，根据一数据线以及一栅极线控制该显示组件的光的强度；
一光敏组件，耦接于该栅极线以及一读出线之间，当该显示组件的光被一对象反射或周围的光被该对象阻挡时，根据一反射光或阴影部分在该读出线产生一电流以感测该对象的位置；
其中该光敏组件的一控制端耦接到一另一像素的一栅极线。
10.一种光敏显示器系统，其特征在于，包括：
一阵列的光敏电路，上述光敏电路包括：
像素单元，包括四个像素，其中每个像素包括一显示组件以及一控制电路；以及
一光敏单元，耦接于该四个像素之间，当该显示组件的光被一对象反射或周围的光被该对象阻挡时，根据一反射光或阴影部分在一读出线产生一电流以感测该对象的位置；
该光敏单元包括至少一光敏组件，耦接于一第一栅极线以及该读出线之间；
其中该光敏组件的一控制端耦接到一第二栅极线。
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