CN105759475A - 具有光感测电路的面板结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有光感测电路的面板结构，包含基板、导电层、第一导电部，以及第二导电部。导电层用以接收像素电压，第一导电部用以承载光感测电压，第二导电部被设于导电层与第一导电部之间，第二导电部耦接第一电压源，第一电压源用以提供第一定电压。导电层、第一导电部与第二导电部被设于基板上。
Description
技术领域
本发明关于一种具有光感测电路的面板结构，特别是一种能降低寄生电容的耦合效应的具有光感测电路的面板结构。
背景技术
反射式或半穿反薄膜晶体管液晶显示器具有光感测器，在将光感测器整合于玻璃基板上时，为了降低对像素开口率的影响，一般来说会将光感测器设置于反射区金属的下方，然而这种制程结构会形成像素电路的电压变动端与光感测器的电压变动端之间的寄生电容，使得像素电路与光感测器相互影响。举例来说，当数据电压被写入像素电路时，会通过寄生电容的耦合效应影响光感测器的电压变动端，造成光感测电压读值的错误，使得光感测电路的光源检测受到影响。相反地，当光感测器感测到光源并产生对应的漏电流使得光感测电压产生变化时，会因为寄生电容的耦合效应影响像素电路的电压变动端，使得液晶产生错误的灰阶值，进而使亮度显示发生异常而影响画面的品质。
发明内容
本发明提供一种具有光感测电路的面板结构，可以降低像素电路与光感测器之间的寄生电容耦合效应。
本发明的一实施例提供一种具有光感测电路的面板结构，包含基板、导电层、第一导电部，以及第二导电部。导电层用以接收像素电压，第一导电部用以承载光感测电压，第二导电部被设于导电层与第一导电部之间，第二导电部耦接第一电压源，第一电压源用以提供第一定电压。导电层、第一导电部与第二导电部被设于基板上。
依据本发明的另一实施例提供一种具有光感测电路的面板结构，包含基板、导电层、第一导电部、第二导电部以及第三导电部。导电层用以接收像素电压。第一导电部被直接设于基板上并耦接第一电压源，第一电压源用以提供第一定电压。第二导电部，用以承载光感测电压，第二导电部被直接设置于第一导电部上的第一绝缘层。第三导电部被设置于导电层与第二导电部之间，并且被直接设置于第二导电部上的第二绝缘层，第三导电部耦接第二电压源，第二电压源用以提供一第二定电压。
综上所述，本发明提供的具有光感测电路的面板结构藉由将具有定电压的导电部设置于接收像素电压的导电层与承载光感测电压的导电部之间，进而降低接收像素电压的导电层与承载光感测电压的导电部之间的寄生电容的耦合效应。
以上的关于本揭露内容的说明及以下的实施方式的说明用以示范与解释本发明的精神与原理，并且提供本发明的专利申请范围更进一步的解释。
附图说明
图1为根据本发明的一实施例所绘示的具有光感测电路的面板结构的剖面图。
图2A为根据本发明的一实施例所绘示的具有光感测电路的面板结构的等效电路图。
图2B为依据本发明的一实施例所绘示的具有光感测电路的面板结构的等效电路图。
图3为根据本发明的一实施例所绘示的具有光感测电路的面板结构的俯视示意图。
图4A～4C为依据本发明的一实施例所绘示的第一导电部P1与第二导电部P2的俯视示意图。
图5为根据本发明的一实施例所绘示的具有光感测电路的面板结构的剖面图。
图6为根据本发明的一实施例所绘示的具有光感测电路的面板结构的剖面图。
其中，附图标记：
100：像素电路
200：光感测电路
DL：数据线
GL：扫描线
E1～E3：电极
SUB：基板
CL：导电层
C1：电容
CLC：液晶电容
CST：储存电容
P1：第一导电部
P2：第二导电部
P3：第三导电部
TP：晶体管
TP1～TP4：光感测晶体管
TSW：开关晶体管
Vx、VSH：定电压
Va：光感测电压
VP：像素电压
Vcom：共通参考电压
A、B：区域
I1：第一绝缘层
I2：第二绝缘层
CH：接触孔
GN、SN、GTP：电压
OUT：输出端
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
请参照图1，图1为根据本发明的一实施例所绘示的具有光感测电路的面板结构的剖面图。如图1所示，具有光感测电路的面板结构在区域A具有基板SUB、导电层CL、第一导电部P1及第二导电部P2。于实务上，基板SUB通常为面板制程所使用的玻璃基板，但不以此为限。导电层CL用以接收像素电压VP，于实务上，一般来说，导电层CL是面板中的像素电极，以反射式的面板来说，导电层CL为反射金属层。导电层CL依据像素电压VP来控制面板内液晶的偏转程度，进而决定每个像素的明暗程度，于一般的穿透式面板中，导电层CL的材质为氧化铟锡(IndiumTinoxide,ITO)，而于反射式的面板中，导电层CL的材质为具有高反射率的金属，例如铝(Al)，但本发明的实施例不以此为限。
第一导电部P1用以承载光感测电压Va，当面板接收到对应的光源时，光感测电压Va的电压电平产生变化并且保留在第一导电部P1。第二导电部P2被设于导电层CL与第一导电部P1之间，第二导电部P2耦接第一电压源(于图中未示)，第一电压源提供定电压VSH，第一电压源可以提供一个稳定的定电压VSH至第二导电部P2，使得第二导电部P2具有固定的定电压VSH。于实务上，第一电压源所提供的定电压VSH也可以是一般电路中的共通参考电压(CommonVoltage,Vcom)，其可为具有稳定电压值且电流流向为单一方向的电压或是其电流大小及方向具有周期性变化的电压，因此定电压VSH可以是以直流电(Directcurrent,DC)或是以交流电(AlternatingCurrent,AC)的形式呈现。导电层CL、第一导电部P1及第二导电部P2直接被设置于基板SUB上。于实务上，第一导电部P1直接被设置于基板SUB上，第一导电部P1与第二导电部P2之间具有绝缘层，而第二导电部P2被设置于此绝缘层上，但本发明的实施例不以此为限。
如图1所示，具有光感测电路的面板结构在区域B具有电极E1、电极E2及电极E3。于实务上，电极E1、电极E2及电极E3可分别是晶体管TP(于图1中未示)的栅极、源极与漏极。电极E2及电极E3被设置于导电层CL与电极E1之间，电极E3与导电层CL耦接，像素电压VP通过电极E3被传送至导电层CL，于实务上，导电层CL可依据像素电压VP使得面板中的液晶产生偏转，进而产生灰阶值。于实务上，电极E1被直接设置于基板上，而电极E2及电极E3被设置于电极E1上方的绝缘层，但本发明不以此为限。
请一并参照图2A，检测图2A为根据本发明的一实施例所绘示的具有光感测电路的面板结构的等效电路图。如图2A所示，具有光感测电路的面板结构具有像素电路100及光感测电路200。在像素电路100中，晶体管TP检测电性连接扫描线GL、数据线DL以及液晶电容CLC与储存电容CST的一端，而液晶电容CLC与储存电容CST的另一端电性连接共通参考电压Vcom。晶体管TP与扫描线GL连接的一端对应图1中的电极E1(也就是晶体管TP的栅极)，晶体管TP与数据线DL连接的一端对应图1中的电极E2(也就是晶体管TP的源极)，晶体管TP与液晶电容CLC与储存电容CST连接的一端对应图1中的电极E3(也就是晶体管TP的漏极)。也就是说，图1中的电极E1、电极E2、电极E3及其绝缘层形成一个晶体管，而此晶体管就是对应图2A的晶体管TP。
当面板中的一个像素需要进行显示时，图2A的扫描线GL的电压电平会被设至高电平，此时晶体管TP被导通，来自数据线DL的数据信号被传送至液晶电容CLC与储存电容CST，并且在液晶电容CLC与储存电容CST的一端形成像素电压VP，而此像素电压VP会被图1的导电层CL所接收。于图1的实施例中，耦接第一电压源的第二导电部P2在导电层CL与第一导电部P1之间形成一个遮蔽层，因此导电层CL与第一导电部P1之间的寄生电容的耦合效应会降低。因此，当像素电压VP发生变化时，第一导电部P1的光感测电压Va受到影响的程度会降低。
举例来说，当面板在运作的过程中，不同的时段可能会有不同的新的数据信号传送至像素用以显示，每当要传送新的数据信号时，扫描线GL的电压电平便会被设至高电平使得晶体管TP被导通，让来自于数据线DL的新的数据信号可以被传送至像素电路100的液晶电容CLC与储存电容CST，此时图1的导电层CL的像素电压VP会依据被传送的新的数据信号而产生新的像素电压VP，也就是说像素电压VP会发生变化，此时由于第二导电部P2具有非常稳定的定电压VSH，因此当像素电压VP发生变化时，第二导电部P2的定电压VSH不会受到导电层CL与第二导电部P2之间的寄生电容的耦合效应而产生变化，也就因为如此，具有定电压VSH的第二导电部P2可以被视为一个遮蔽层，将导电层CL与第一导电部P1隔离，导电层CL与第一导电部P1之间的寄生电容的耦合效应可以藉由此遮蔽层来降低，第一导电部P1的光感测电压Va受到像素电压VP变化的影响也会降低，使得光感测电路200可以检测到较正确的光源轨迹。
在光感测电路中200中，电容C1的一端耦接光感测晶体管TP1以及开关晶体管TSW，电容C1的该端承载光感测电压Va并对应图1中的第一导电部P1。于一实施例中，在初始阶段，电压GTP被设为高电平，电压SN对电容C1充电拉高光感测电压Va的电平，当电压GTP被设为低电平时，光感测晶体管TP1进入光源检测阶段。光感测晶体管TP1可以是检测单一光源颜色的晶体管，例如红光，当光源强度越强时，存在电容C1中的电能通过光感测晶体管TP1泄漏出去的量越大。举例来说，如果环境中的白光强度越强，红光的成份的分量也越强，光感测晶体管TP1检测到越强的红光，存在电容C1中的电能泄漏出去的量越大。
于另一实施例中，在初始阶段，电压SN被设为低电平，此时电容C1被放电使得光感测电压Va的电压电平被拉低，当电压SN被设为高电平时，光感测晶体管TP1进入光源检测阶段。当光源强度越强时，电容C1通过光感测晶体管TP1从电压SN吸收电能的量越大。
在光感测电路200检测光源一段时间之后，便进入到取样阶段。开关晶体管TSW是作为开关使用，以决定光感测电压Va被储存于电容C1或是被输出进行取样，当电压GN被设为低电平时，光感测电压Va被储存于电容C1。当电压GN被设为高电平时，光感测电压Va由光感测电路200的输出端OUT输出，此时对被输出的光感测电压Va进行取样，进而判断是否有对应的光源输入。电容C1的另一端耦接第一电压源并对应图1中的第二导电部P2，第一电压源提供定电压VSH。也就是说，图1中的第一导电部P1、第二导电部P2及绝缘层形成一个电容，此电容对应图2中的电容C1。于实务上，电容C1可为金属-绝缘层-金属检测(Metal-Insulator-Metal，MIM)检测电容。
当面板接收到对应光感测晶体管TP1的光源时，会产生漏电流使得光感测电压Va产生变化。由于第二导电部P2在导电层CL与第一导电部P1之间形成一个遮蔽层，因此导电层CL与第一导电部P1之间的寄生电容的耦合效应会降低。当光感测电压Va发生变化时，导电层CL的像素电压VP受到影响的程度会降低。
举例来说，图2A的光感测晶体管TP1为红色光感测晶体管，当面板的光感测电路200接收到红色光源时，光感测晶体管TP1便会随着红色光源增强而逐渐导通，漏电流由电容C1流出，此时光感测电压Va的电压电平便会下降。在图1的实施例中，由于第二导电部P2所接收的定电压VSH非常稳定，因此当光感测电压Va产生变化时，第二导电部P2的定电压VSH不会受到第一导电部P1与第二导电部P2之间的寄生电容的耦合效应而产生变化，因此第二导电部P2变成一个遮蔽层，导电层CL与第一导电部P1之间的寄生电容的耦合效应可以藉由此遮蔽层来降低。因此，当第一导电部P1的光感测电压Va因为光感测电路200检测到对应的光源(例如上述的红色光源)而发生变化时，导电层CL的像素电压VP受到光感测电压Va变化的影响也会降低，使得像素电路可以显示较正确的画面。
于实务上，光感测电路200可能包含更多的光感测晶体管。请参照图2B，图2B是依据本发明的一实施例所绘示的具有光感测电路的面板结构的等效电路图，相较于图2A，图2B的光感测电路200更包含光感测晶体管TP2～TP4。于一实施例中，光感测晶体管TP3、TP4所检测的光源颜色与光感测晶体管TP1、TP2可能不同，举例来说，光感测晶体管TP1与光感测晶体管TP2用以检测红光，而光感测晶体管TP3及光感测晶体管TP4用以检测绿光，具体来说，光感测晶体管TP3及TP4是用以检测环境光，形成补偿电流，但本发明不以此实施例为限。
举一个例子来说，图2B的光感测电路200的光感测晶体管TP1与光感测晶体管TP2皆为红色光感测晶体管，光感测晶体管TP3及TP4为绿色光感测晶体管，当图2B的光感测电路200接收到红色光源时，会产生漏电流，漏电流由电容C1流出，光感测电压Va的电压电平会下降，若此时接收到环境光，会产生补偿电流，补偿电流由光感测晶体管TP3及TP4连接定电压VSH的一端流入电压SN，此时光感测电压Va的电压电平会上升。由于第二导电部P2形成一个遮蔽层，因此当光感测电路200接收到红色光源以及环境光使得光感测电压Va的电压电平产生变化时，也不会对导电层CL的像素电压VP造成太大的影响。
不同于本发明图1的实施例，于另一实施例中，第二导电部P2承载光感测电压Va，而第一导电部P1耦接第一电源，第一电源提供定电压VSH。在此实施例中，由于具有定电压VSH的第一导电部P1无法在导电层CL与第二导电部P2之间形成遮蔽层，因此当导电层CL的像素电压VP产生变化时，第二导电部P2的光感测电压Va会受到导电层CL与第二导电部P2之间的寄生电容的耦合效应的影响，使得光感测电路200检测到异常的光源轨迹。同样地，当第二导电部P2的光感测电压Va产生变化时，导电层CL的像素电压VP会受到导电层CL与第二导电部P2之间的寄生电容的耦合效应的影响，使得像素电路100产生错误的灰阶值，进而影响画面的显示。
本发明图1的实施例与上述的实施例不同的是，图1的实施例目的在于将定电压VSH提供给第二导电部P2，而让第一导电部P1承载光感测电压Va，利用第二导电部P2的遮蔽效果，来降低导电层CL与第一导电部P1之间的寄生电容的耦合效应。
请一并参照图3，图3为根据本发明的一实施例所绘示的具有光感测电路的面板结构的俯视示意图。如图3所示，光感测电路的面板结构具有导电层CL以及黑色矩阵BM，图2的电容C1被整合于图3导电层CL下方，图2的晶体管TP整合于图3黑色矩阵BM下方。于实务上，像素电路100及光感测电路200所包含的晶体管以及针对像素所做的配线通常会被隐藏于黑色矩阵BM下。
于此实施例中，图1中具有光感测电路的面板结构的剖面图的区域A对应图3的具有光感测电路的面板结构的俯视示意图的区域A，也就是说，对图3的区域A进行剖面之后，所呈现出来的剖面图就是图1中区域A的剖面图。同样地，图1中具有光感测电路的面板结构的剖面图的区域B对应图3的具有光感测电路的面板结构的俯视示意图的区域B，也就是说，对图3的区域B进行剖面之后，所呈现出来的剖面图就是图1中区域B的剖面图。于实务上，图3的区域A可以是导电层CL下方的任何区域，区域B可以是黑色矩阵BM下方的任何区域，本发明不以此实施例为限。而于不同的实施例中，图3的区域A与区域B的剖面方向可以是任一方向，例如横向剖面或是纵向剖面。
当具有定电压VSH的第二导电部P2所覆盖的范围能够涵盖第一导电部P1的程度越高，导电层CL与第一导电部P1之间的寄生电容的耦合效应能降低的程度越高。举例来说，请参照图4A～4C，图4A～4C为依据本发明的一实施例所绘示的第一导电部P1与第二导电部P2的俯视示意图。于图4A中，具有定电压VSH的第二导电部P2所覆盖的范围仅涵盖第一导电部P1的一小部分，因此第二导电部P2所形成的遮蔽层仅能降低一小部分的寄生电容的耦合效应，遮蔽的效果较差。相较于图4A，图4B具有定电压VSH的第二导电部P2所覆盖的范围涵盖较多的第一导电部P1，因此能够降低寄生电容的耦合效应的效果较佳。而于图4C中，第二导电部P2所覆盖的范围完全地涵盖第一导电部P1，使得第一导电部P1与导电层CL之间被完全隔离，此时导电层CL与第一导电部P1之间的寄生电容的耦合效应会降至最低，遮蔽的效果最好。
请参照图5，图5是根据本发明的一实施例所绘示的具有光感测电路的面板结构的剖面图。相较于图1的实施例，检测图5的具有光感测电路的面板结构更包含第三导电部P3。如图5所示，第三导电部P3被设于基板SUB上，第一导电部P1被设于第二导电部P2与第三导电部P3之间。更具体的来说，第三导电部P3被直接设于基板SUB上。于图5的实施例中，第三导电部P3耦接第二电压源(于图中未示)，第二电压源提供定电压VSH至第三导电部P3。于实务上，第三导电部P3所接收的定电压VSH也可为一般电路中的共通参考电压(CommonVoltage,Vcom)，定电压VSH可以是电流流向为单一方向的电压，例如直流电(DC)，或是其电流方向及大小具有周期性变化的电压，例如交流电(AC)，但本发明不以此为限。
与图1相同的是，图5的第一导电部P1对应图1的电容C1储存光感测电压Va的一端，用以承载光感测电压Va，第二导电部P2被设于导电层CL与第一导电部P1之间，第二导电部P2耦接第一电压源。于图5的实施例中，第一电压源提供稳定的定电压Vx至第二导电部P2。第一导电部P1与第二导电部P2之间具有第一绝缘层I1，第二导电部P2被直接设置于第一导电部P1上的第一绝缘层I1。第一导电部P1与第三导电部P3之间具有第二绝缘层I2，第一导电部P1被直接设置于第三导电部P3上的第二绝缘层I2。第一导电部P1、第二绝缘层I2与第三导电部P3形成电容，对应图1的电容C1。电容C1储存光感测电压Va，于实务上，由于电容C1的一端承载光感测电压Va，电容C1的另一端耦接定电压Vx，此定电压Vx维持着一定值的电压电平，因此可以将光感测电压Va视为储存在电容C1。
于图5的实施例中，接收定电压Vx的第二导电部P2在导电层CL与第一导电部P1之间形成遮蔽层，如同图1的实施例所述，由于第二导电部P2接收定电压Vx所形成的遮蔽效果，当导电层CL的像素电压VP发生变化时，第一导电部P1所承载的光感测电压Va受到与像素电压VP之间的寄生电容的耦合效应影响会降低，同样地，因为第二导电部P2所形成的遮蔽层，当第一导电部P1的光感测电压Va产生变化时，导电层CL的像素电压VP受到与光感测电压Va之间的寄生电容耦合效应的影响会降低。图5与图1不同的是，于图1的实施例中，用以遮蔽导电层CL与第一导电部P1的第二导电部P2接收定电压VSH，也就是将图1中电容C1接收定电压VSH的一端作为遮蔽层。而于图5的实施例中，用以遮蔽导电层CL与第一导电部P1的第二导电部P2接收定电压Vx，此定电压Vx是来自另一外接的电压源，不同于图1中电容C1所接收的定电压VSH。
请参照图6，图6是根据本发明的一实施例所绘示的具有光感测电路的面板结构的剖面图。图6与图5大致具有相同的面板结构，不同的是图6更包含接触孔CH。如图6所示，此接触孔CH贯穿第一绝缘体I1与第二绝缘体I2，第三导电部P3通过接触孔CH与第二导电部P2耦接。于图6的实施例中，第二导电部P2耦接第一电压源，第一电压源提供定电压VSH，其中接收定电压VSH的第二导电部P2形成遮蔽层，用来降低导电层CL的像素电压VP与第一导电部P1的光感测电压Va之间所产生的寄生电容的耦合效应，而同样接收定电压VSH的第三导电部与第一导电部P1及第二绝缘层I2形成电容，此电容对应图1的电容C1。相较于图5的实施例，图6藉由接触孔CH将第二导电部P2与第三导电部P3作电性连接，使得第二导电部P2与第三导电部P3同时接收到同一个电压源的定电压，也就是实施例中的定电压VSH，因此在图6的实施例中，具有光感测电路的面板结构只需要单一电压源，并不需要如同图5的实施例中外接另一个电压源，便可以达到降低寄生电容的耦合效应的效果。
综合以上所述，本发明的实施例所揭示的具有光感测电路的面板结构可以藉由具有定电压的导电部检测(电容C1具有定电压的一端)形成一遮蔽层，使得像素电路100与光感测电路200的电压变动端(像素电压VP与光感测电压Va)之间的寄生电容的耦合效应得以降低，本发明的实施例揭示具有光感测电路的面板结构更包含另一个导电部，藉由将此另一个导电部外接另一电压源所形成的遮蔽层，同样可使得像素电路100与光感测电路200的电压变动端之间的寄生电容的耦合效应得以降低。
虽然本发明以前述的实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。在不脱离本发明的精神和范围内，所为的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。关于本发明所界定的保护范围请参考所附的申请专利范围。
Claims (8)
1.一种具有光感测电路的面板结构，其特征在于，包含：
一基板；
一导电层，用以接收一像素电压；
一第一导电部，用以承载一光感测电压；以及
一第二导电部，被设于该导电层与该第一导电部之间，其中该第二导电部耦接一第一电压源，该第一电压源用以提供一第一定电压，该导电层、该第一导电部与该第二导电部被设于该基板上。
2.根据权利要求1所述的具有光感测电路的面板结构，其特征在于，更包含一第三导电部，被设于该基板上，该第一导电部被设于该第二导电部与该第三导电部之间。
3.根据权利要求2所述的具有光感测电路的面板结构，其特征在于，该第三导电部耦接一第二电压源，该第二电压源用以提供一第二定电压。
4.根据权利要求3所述的具有光感测电路的面板结构，其特征在于，该第一导电部与该第二导电部之间具有一第一绝缘层，该第一导电部与该第三导电部之间具有一第二绝缘层。
5.根据权利要求4所述的具有光感测电路的面板结构，其特征在于，该第一导电部、该第二绝缘层与该第三导电部形成一电容，该电容储存该光感测电压。
6.根据权利要求4所述的具有光感测电路的面板结构，其特征在于，该第一绝缘体与该第二绝缘体具有一接触孔，该接触孔贯穿该第一绝缘体与该第二绝缘体，该第三导电部通过该接触孔耦接该第二导电部。
7.一种具有光感测电路的面板结构，其特征在于，包含：
一基板；
一导电层，用以接收一像素电压；
一第一导电部，被直接设于该基板上并耦接一第一电压源，该第一电压源用以提供一第一定电压；
一第二导电部，用以承载一光感测电压，该第二导电部被直接设置于该第一导电部上的一第一绝缘层；以及
一第三导电部，耦接一第二电压源，该第二电压源用以提供一第二定电压，该第三导电部被设置于该导电层与该第二导电部之间，并被直接设置于该第二导电部上的一第二绝缘层。
8.根据权利要求7所述的具有光感测电路的面板结构，其特征在于，该第一导电部、该第一绝缘层与该第二导电部形成一电容，该电容储存该光感测电压。
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