CN103033262A - 光传感器件、显示装置及亮度检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种光传感器件、显示装置及亮度检测方法，涉及显示领域，能够准确检测出环境光亮度并避免其他环境因素的干扰，从而提高了环境光亮度检测过程中的可靠性，并且使得显示装置的结构更加紧凑，节省了制作成本。本发明实施例的光传感器件，包括：第一感光单元，用于根据环境因素生成第一检测信号；第二感光单元，第二感光单元的感光部位设置有用于隔离光线的光掩膜层，第二感光单元用于根据除环境光外的环境因素生成第二检测信号；信号处理单元，用于处理所述第一检测信号以及所述第二检测信号，以生成仅反应所述环境光亮度的亮度检测信号。

Description

光传感器件、显示装置及亮度检测方法

技术领域

本发明涉及显示领域，尤其涉及一种光传感器件、显示装置及亮度检测方法。

背景技术

随着科学技术的不断发展，LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示器)、PDP(Plasma Display Panel，等离子显示板)、OLED(OrganicLight-Emitting Diode，有机发光二极管)等显示技术日趋成熟，越来越多的显示装置为人们所熟知并在日常生活领域中得到了广泛的应用。

作为显示装置的一项重要性能参数，显示亮度起着举足轻重的作用。例如：当显示环境光线较暗时，显示装置的亮度应相应降低。一方面防止画面过亮对使用者的眼睛产生刺激，另一方面也可以减少电能浪费。为达到上述目的，技术人员常常使用光传感器件来检测外界环境光，并根据检测到的外界环境光对显示装置进行相应调整，达到调节显示装置显示亮度的目的。

但发明人在研发过程中发现现有技术至少存在以下缺陷：现有技术的光传感器件除了会响应外界环境光还会受到其他环境因素诸如：温度、电磁效应等的干扰，降低了所述光传感器件在亮度调节过程中的可靠性。

发明内容

本发明的实施例所要解决的技术问题在于提供一种光传感器件、显示装置及亮度检测方法，能够准确检测出环境光亮度并避免其他环境因素的干扰，从而提高了环境光亮度检测过程中的可靠性。

本申请的一方面，提供一种光传感器件，包括：

第一感光单元，用于根据环境因素生成第一检测信号；

第二感光单元，所述第二感光单元的感光部位设置有用于隔离光线的光掩膜层，所述第二感光单元用于根据除环境光外的环境因素生成第二检测信号；

信号处理单元，用于处理所述第一检测信号以及所述第二检测信号，以生成仅反应所述环境光亮度的亮度检测信号。

进一步的，所述光传感器件，还包括：亮度控制单元，用于根据所述亮度检测信号调节显示装置的显示亮度。

优选的，所述第一感光单元与所述第二感光单元相邻设置在所述显示装置上。

进一步的，所述第一感光单元与所述第二感光单元均为薄膜晶体管；所述第二感光单元的沟道区域上设置有用于隔离光线的所述光掩膜层。

进一步的，所述光传感器件，还包括：第一存储电容和第二存储电容，其中，所述第一存储电容并联在所述第一感光单元的漏极与栅极之间，所述第一存储电容并联在所述第二感光单元漏极与栅极之间。

进一步的，所述第一感光单元的漏极连接有第一开关，所述第二感光单元的漏极连接有第二开关，所述第一开关与所述第二开关均为非晶硅薄膜晶体管。

进一步的，所述信号处理单元，是用于将所述第一检测信号以及所述第二检测信号进行差分放大，以生成仅反应所述环境光亮度的所述亮度检测信号。

进一步的，所述信号处理单元包括：差分放大器，用于差分放大所述第一检测信号以及第二检测信号以生成差分放大信号；模数转换器，用于模数转换所述差分放大信号以生成差分放大数字信号；计算单元，用于根据所述差分放大数字信号计算生成所述亮度检测信号。

本申请的另一方面，提供一种显示装置，包括上述所述的光传感器件。

本申请的再一方面，提供一种亮度检测方法，包括：

根据环境因素生成第一检测信号；

根据除环境光外的环境因素生成第二检测信号；

处理所述第一检测信号以及所述第二检测信号，以生成仅反应所述环境光亮度的亮度检测信号。

本发明实施例的一种光传感器件、显示装置及亮度检测方法，通过设置第一感光单元检测环境因素、第二感光单元检测除环境光外的环境因素，执行差分放大处理并通过计算生成亮度检测信号，实现了对环境光的准确检测，提高了亮度检测过程的可靠性，并且将光传感器件与显示装置相集成，节省了制作成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中光传感器件的示意图；

图2为不同环境光亮度下的TFT漏极电流与栅电压的特征曲线；

图3为“-8V”截止电压下的TFT漏电流与环境光亮度的特征曲线；

图4为本发明实施例中的第一感光单元、第二感光单元配置的电路图；

图5为本发明实施例中第一感光单元的剖面示意图；

图6为本发明实施例中第二感光单元的剖面示意图；

图7为本发明实施例中的信号处理单元的示意图；

图8为本发明实施例中亮度检测方法的流程示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供一种光传感器件、显示装置及亮度检测方法，能够准确检测出环境光亮度并避免其他环境因素的干扰，从而提高了环境光亮度检测过程中的可靠性，并且使得显示装置的结构更加紧凑，节省了制作成本。

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、接口、技术之类的具体细节，以便透切理解本发明。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

本实施例的一种光传感器件，如图1所示，该光传感器件，包括：第一感光单元1、第二感光单元2，第二感光单元2的感光部位设置有用于隔离光线的光掩膜层(图中未示出)。第一感光单元1根据环境因素生成第一检测信号R1。需要说明的是，环境因素是指在感光单元生成检测信号过程中，对生成检测信号产生影响的各种环境条件。事实上，在感光单元生成检测信号过程中起影响作用的环境因素有很多种，例如：显示装置的电磁效应、温度等等，当然也包括环境光。因此，第一感光单元1生成的第一检测信号R1中包含有多种外界环境因素，其中包含了环境光亮度；而第二感光单元2的感光部位设置有光掩膜层，因此第二检测信号R2中不包含环境光亮度的影响。信号处理单元3接收第一检测信号R1以及第二检测信号R2并进行处理，处理的方式例如对所述第一检测信号R1以及第二检测信号R2进行差分放大生成差分放大信号Rout，然后进行模数转换以及计算最终生成亮度检测信号。需要说明的是，差分放大处理是信号处理中常用的一种手段，其处理原理可以简述如下：由输入端输入的两束信号，对两束信号进行减法相消并将信号差反映在输出端。差分放大处理可以抑制两束信号中的共模信号部分放大差异信号部分。共模信号指的是大小相等、方向相同的信号。对于第一检测信号R1以及第二检测信号R2来说，除环境光亮度外的其它环境因素均构成共模信号。因此，生成的亮度检测信号可以有效的反应环境光亮度并且抑制了其它环境因素诸如：温度、电磁效应等的干扰。进一步的，所述光传感器件还包括：亮度控制单元4接收亮度检测信号，并根据亮度检测信号调节显示装置的显示亮度。

本发明的光传感器件，能够准确检测出环境光亮度并避免其他环境因素的干扰，从而提高了环境光亮度检测过程中的可靠性，并且使得显示装置的结构更加紧凑，节省了制作成本。

作为本发明的一种优选实施方式，第一感光单元1与第二感光单元2相邻设置在显示基板上。举例来说，第一感光单元1以及第二感光单元2设置在TFT阵列基板周边的空白区域上。此时，制作第一感光单元1以及第二感光单元2的步骤也可与上述阵列基板的制作步骤进行合并。一方面节省了单独制作感光单元的步骤工艺节省了制作成本，并且使得光传感器件与显示基板的结构更为紧凑；另一方面可使得第一感光单元与第二感光单元所处的环境因素保持一致。在对第一检测信号与第二检测信号进行差分放大处理后，可最大程度的起到抑制温度、电磁效果等其他环境因素干扰的作用。

进一步的，结合图2、图3对第一感光单元、第二感光单元的工作原理进行一下解释。

如图2所示，图2为不同环境光亮度下TFT(Thin Film Transistor，薄膜晶体管)的特征曲线，图2中纵轴表示漏极电流(Id)，图2中横轴表示栅电压(Vs)，图2中“0”～“10”分别表示的是不同环境光亮度的等级。对于半导体器件TFT(Thin Film Transistor，薄膜晶体管)来说，当栅电压取开态电压时，TFT处于导通状态，TFT漏极电流为开态电流；而当栅电压取关态电压时，TFT处于不导通状态。但事实上，由于自由电子的存在，TFT处于不导通状态时漏极中仍会有微小的电流流过。此时，漏极流过的微小电流称为漏电流(Ioff)。如图2所示，当栅电压取任一关态电压时可发现漏电流的大小与环境光亮度相关。根据图2选取合适的关态电压，例如：以“-8V”的关态电压作为TFT器件的截止电压(Vg_off)。此时，TFT处于不导通状态，TFT漏极会流过漏电流(Ioff)。测试漏电流便可确定环境光的亮度值。如图3所示，图3为“-8V”截止电压下的TFT漏电流与环境光亮度的特征曲线。图3中纵轴表示漏电流(Ioff)，图3中横轴表示环境光的亮度值。根据特征曲线，利用漏电流的测试即可检测出环境光亮度进而对显示装置的亮度进行调节。

进一步的，作为本发明的一种具体实施方式，如图4所示，图4示出了第一感光单元1与第二感光单元2配置形成的一种电路。其中，第一感光单元1与第二感光单元2均为薄膜晶体管(TFT)。为表述简单，将第一感光单元1的薄膜晶体管简称为T1，将第二感光单元2的薄膜晶体管简称为T2。光传感器件中，还包括：并联在T1的漏极与栅极之间的第一存储电容(简称为C1)，并联在T2的漏极与栅极之间的第二存储电容(简称为C2)。T1的漏极连接有第一开关(简称为T3)，T2的漏极连接有第二开关(简称为T4)。第一开关与第二开关亦为薄膜晶体管(TFT)。

根据上述结构构成，在T1及T2的源极端输入基准电压Vd，比如：10V～15V，在T 1及T2的栅极输入截止电压Vg_off，比如根据图2选择出的“-8V”的截止电压。T1在环境因素影响下输出第一漏电流I1_off，然后第一漏电流I1_off存储到C1中；T2在除环境光的环境因素影响下输出第二漏电流I2_off，然后第二漏电流I2_off存储到C2中。T3及T4作为第一开关以及第二开关，当需要对亮度进行检测时，在第一开关以及第二开关的栅极输入开态电压Vg_on，此时C1将存储的电荷输出为第一检测信号R1，C2将存储的电荷输出为第二检测信号R2。第二感光单元的沟道区域上设置有用于隔离光线的光掩膜层，因此，第一检测信号R1包含了环境因素影响而第二检测信号R2包含了除环境光之外的环境因素影响。需要说明的是，本领域技术人员应当清楚，关于基准电压、截止电压、开态电压等所提及的电压值仅为示例性的说明，所述的电压值并不构成对本发明的限制。

另外，图5及图6示出了根据本发明上述实施例的光传感器件的第一感光单元T1、第二感光单元T2的剖面示意图。如图5或图6中所示，T1、T2包括：基板101上依次形成栅极102、第一绝缘层103、a-Si有源层104、源极和漏极105、第二绝缘层106以及光掩膜层107。形成的T1沟道区域上不设置光掩膜层，T2沟道区域上设置有光掩膜层。作为本发明的一种优选实施方式，在T3、T4沟道区域上均设置光掩膜层。由于形成的T3、T4与T1、T2在距离上是相邻的，因此沟道区域上包含光掩膜层的T3、T4可避免环境光对T1、T2所输出的信号产生影响，保证第一检测信号R1及第二检测信号R2的准确性。

进一步的，本发明的光传感器件的信号处理单元3用于将所述第一检测信号以及所述第二检测信号进行差分放大，以生成仅反应所述环境光亮度的所述亮度检测信号。信号处理单元3具体还包括：差分放大器301、模数转换器302、计算单元303。作为本发明的一种具体实施方式，如图7所示，图7为差分放大器301配置形成的一种电路。差分放大器301输入端接收第一检测信号R1及第二检测信号R2，并进行差分放大处理。差分放大处理可以有效抑制共模信号放大差异信号。对应第一检测信号R1及第二检测信号R2，除环境光之外的环境因素都为共模信号。因此，通过差分放大处理生成的差分放大信号Rout抑制了例如温度和电磁等环境因素的影响。然后，模数转换器302接收差分放大信号Rout，并将差分放大信号Rout进行模数转换，将模拟信号转换为对应的数字信号，生成差分放大数字信号。计算单元303接收该差分放大数字信号，计算生成亮度调节单元所需的亮度检测信号。

本发明的光传感器件，能够准确检测出环境光亮度并避免其他环境因素的干扰，从而提高了环境光亮度检测过程中的可靠性，并且使得显示装置的结构更加紧凑，节省了制作成本。

另外，本实施例的一种显示装置，包括上述光传感器件，其中，光传感器件的结构以及工作原理同上述实施例，在此不再赘述。另外，显示装置其他部分的结构可以参考现有技术，对此本文不再详细描述。

本发明实施例提供的显示装置，所述显示装置可以为显示器、平板电视、数码相框、手机、平板电脑等具有显示功能的产品或者部件，本发明不做限制。

本发明的显示装置，能够准确检测出环境光亮度并避免其他环境因素的干扰，从而提高了环境光亮度检测过程中的可靠性，并且使得显示装置的结构更加紧凑，节省了制作成本。

另外，本实施例的一种亮度检测方法，如图8所示，该方法包括：

S1：根据环境因素生成第一检测信号。

作为本发明的一种实施方式，该亮度检测方法利用了上述实施例提供的光传感器件，如图1所示，所述的光传感器件包括：第一感光单元1、第二感光单元2、信号处理单元3、亮度控制单元4。其中，第一感光单元1感光区域不设置光掩膜层。因此，利用第一感光单元1根据环境因素生成第一检测信号R1。

S2：根据除环境光外的环境因素生成第二检测信号。

作为本发明的一种实施方式，如图1所示，第二感光单元2感光区域设置有光掩膜层(图中未示出)。因此，利用第二感光单元2根据除环境光外的环境因素生成第二检测信号R2。

S3：处理所述第一检测信号以及所述第二检测信号，以生成仅反应所述环境光亮度的亮度检测信号。

作为本发明的一种实施方式，如图1所示，信号处理单元3处理第一检测信号R1以及第二检测信号R2生成仅反应环境光亮度的亮度检测信号。例如：对R1及R2进行差分放大处理，抑制第一检测信号R1与第二检测信号R2中的共模信号，例如：温度、电磁效应等环境因素；生成差分放大信号Rout，然后进行模数转换以及计算后生成相应的亮度检测信号。

本发明的亮度检测方法，能够准确检测出环境光亮度并避免其他环境因素的干扰，从而提高了环境光亮度检测过程中的可靠性，并且使得显示装置的结构更加紧凑，节省了制作成本。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种光传感器件，其特征在于，包括：

第一感光单元，用于根据环境因素生成第一检测信号；

第二感光单元，所述第二感光单元的感光部位设置有用于隔离光线的光掩膜层，所述第二感光单元用于根据除环境光外的环境因素生成第二检测信号；

信号处理单元，用于处理所述第一检测信号以及所述第二检测信号，以生成仅反应所述环境光亮度的亮度检测信号。

2.根据权利要求1所述的光传感器件，其特征在于，所述光传感器件还包括：

亮度控制单元，用于根据所述亮度检测信号调节显示装置的显示亮度。

3.根据权利要求1所述的光传感器件，其特征在于，所述第一感光单元与所述第二感光单元相邻设置在显示基板上。

4.根据权利要求1所述的光传感器件，其特征在于，所述第一感光单元与所述第二感光单元均为薄膜晶体管；所述第二感光单元的沟道区域上设置有用于隔离光线的所述光掩膜层。

5.根据权利要求4所述的光传感器件，其特征在于，还包括：第一存储电容和第二存储电容，其中，

所述第一存储电容并联在所述第一感光单元的漏极与栅极之间，所述第一存储电容并联在所述第二感光单元漏极与栅极之间。

6.根据权利要求4所述的光传感器件，其特征在于，所述第一感光单元的漏极连接有第一开关，所述第二感光单元的漏极连接有第二开关，所述第一开关与所述第二开关均为薄膜晶体管。

7.根据权利要求1所述的光传感器件，其特征在于，所述信号处理单元，是用于将所述第一检测信号以及所述第二检测信号进行差分放大，以生成仅反应所述环境光亮度的所述亮度检测信号。

8.根据权利要求7所述的光传感器件，其特征在于，所述信号处理单元包括：

差分放大器，用于差分放大所述第一检测信号以及第二检测信号以生成差分放大信号；

模数转换器，用于模数转换所述差分放大信号以生成差分放大数字信号；

计算单元，用于根据所述差分放大数字信号计算生成所述亮度检测信号。

9.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的光传感器件。

10.一种亮度检测方法，其特征在于，包括：

根据环境因素生成第一检测信号；

根据除环境光外的环境因素生成第二检测信号；

处理所述第一检测信号以及所述第二检测信号，以生成仅反应所述环境光亮度的亮度检测信号。

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