CN110850615B - 像素驱动电路、液晶显示面板及投影显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种像素驱动电路、液晶显示面板及投影显示装置。所述像素驱动电路包括薄膜晶体管、液晶电容、储存电容及光电开关，液晶电容和储存电容并联，光电开关具有输入端与输出端，光电开关的输入端与薄膜晶体管的输出端、液晶电容的一电极和储存电容的一电极均连接，薄膜晶体管的输出端与液晶电容的一电极和储存电容的一电极均连接，光电开关的输出端与液晶电容的另一电极和储存电容的另一电极均连接。基于此，本发明能够自动侦测投影仪的光强，对液晶显示面板与投影仪的信号同步和位置对位精度要求较低。

Description

像素驱动电路、液晶显示面板及投影显示装置

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种像素驱动电路、液晶显示面板及投影显示装置。

背景技术

随着显示技术的日益发展及各种新兴技术的不断涌现，显示器件正经历快速更新换代，基于新技术和新概念的显示器件层出不穷，具有透明显示功能的透明显示器件便是其中之一。在透明显示器件处于散射态时，图像光经过显示器件的散射进入用户眼睛，使得用户能够观看到显示器件上显示的图像；在透明显示器件处于透明态时，用户还能透过显示面板观看到显示面板后的景象。透明显示器件可融合多点触摸、智能显示等技术，作为公共信息显示的终端，用在百货陈列窗、冰箱门、公交车站点、汽车前风挡玻璃、自动售货机等各个领域，具有展示、互动、广告等协同显示效果，让消费者享受到科技创新带来的便利。

基于液晶显示(Liquid Crystal Display,LCD)的面板因其技术成熟及易于量产等特点，已广泛应用于透明显示器件。为了获得较高的穿透度，具有透明显示功能的液晶显示面板一般未设置偏光片和色阻(color filter)，而是搭配投影仪实现颜色画面的显示。

受限于当前液晶显示面板的像素驱动电路的结构设计，液晶显示面板无法自动侦测投影仪的光强，由此无法自动切换透明态和散射态，而是需要信号同步和位置精准对位来控制液晶显示面板的由透明态切换为散射态，才能将投影仪的图像显示给观众。

以垂直配向模式的液晶显示面板为例，请参阅图1，该液晶显示面板的像素驱动电路10包括薄膜晶体管11、液晶电容(Capacitor of liquid crystal)Clc1以及储存电容(Storage capacitor)Cs1。薄膜晶体管11具有控制端111、输入端112及输出端113。控制端111为栅极(gate)，与扫描线连接以接收扫描信号。输入端112为源极(source)，与数据线连接以接收数据信号。输出端113为漏极(drain)，与像素电极连接以向像素电极传输像素电压。液晶电容Clc1用于充电并向像素电极提供灰阶电压以控制液晶偏转，进而实现画面显示。该液晶电容Clc1的一端电极与薄膜晶体管11的输出端113连接，另一端电极可以为公共电极。储存电容Cs1与液晶电容Clc1并联，用于让充好的电压保持到下一次画面更新时。该储存电容Cs1的一端电极与薄膜晶体管11的输出端113连接，其另一端电极可以为公共电极的走线。

当薄膜晶体管11的控制端111从扫描线接收到扫描信号时，薄膜晶体管11导通，数据线的电压经过所述薄膜晶体管11的输入端112传输给薄膜晶体管11的输出端113，并对液晶电容Clc1和储存电容Cs1进行充电。在两个电容充电完成后，扫描线停止向薄膜晶体管11的控制端111传输扫描信号，所述薄膜晶体管11关闭，液晶电容Clc1和储存电容Cs1放电，此时液晶显示面板21显示为透明态。

基于上述，请一并参阅图2，以将投影仪22投射的图像“F”显示在液晶显示面板21的预定位置为例，一方面，现有技术需要控制液晶显示面板21于该预定位置的像素驱动信号，使得该预定位置在像素驱动信号的控制下由透明态切换为散射态(此时除预定位置外液晶显示面板21的其他区域仍为透明态)，并同步通过投影仪22的信号控制投影仪22投射显示图像“F”的光，这需要液晶显示面板21的像素驱动信号和投影仪22的信号同步，另一方面，现有技术需要将投影仪22投射图像“F”的光准确投射至液晶显示面板21的该预定位置，才能使得图像“F”的光透过散射态的预定位置并进入用户眼睛，这显然对投影仪22和液晶显示面板21位置对位精确要求极高。

发明内容

本发明的一目的是提供一种像素驱动电路、液晶显示面板及投影显示装置，以解决现有技术无法自动侦测投影仪的光强、以及对液晶显示面板与投影仪的信号同步和位置对位精度要求较高的问题。

本发明提供的一种像素驱动电路，包括薄膜晶体管、液晶电容、储存电容及光电开关，液晶电容和储存电容并联，光电开关具有输入端与输出端，光电开关的输入端与薄膜晶体管的输出端、液晶电容的一电极和储存电容的一电极均连接，薄膜晶体管的输出端与液晶电容的一电极和储存电容的一电极均连接，光电开关的输出端与液晶电容的另一电极和储存电容的另一电极均连接。

可选地，所述光电开关为绝缘栅型场效应管，所述绝缘栅型场效应管的源极和漏极的一者为光电开关的输入端，绝缘栅型场效应管的源极和漏极的另一者为光电开关的输出端，所述绝缘栅型场效应管的栅极用于在接受到预定强度的光照射时产生电流并控制光电开关导通。

可选地，所述光电开关为光电三极管，所述光电三极管的发射极和集电极的一者为光电开关的输入端，所述光电三极管的发射极和集电极的另一者为光电开关的输出端，所述光电三极管的基极用于在接受到预定强度的光照射时产生电流并控制光电开关导通。

可选地，所述光电开关为光电二极管。

本发明提供的一种液晶显示面板，包括外围驱动电路及上述像素驱动电路，外围驱动电路与像素驱动电路的薄膜晶体管的输入端和控制端连接。

可选地，所述液晶显示面板还设置有遮光层，所述遮光层在液晶显示面板的出光方向上覆盖液晶显示面板的薄膜晶体管，且暴露所述像素驱动电路的光电开关。

可选地，所述遮光层为液晶显示面板的黑矩阵层。

可选地，所述液晶显示面板还包括承载所述像素驱动电路的基板，所述基板为柔性基板。

本发明提供的一种投影显示装置，包括投影仪以及上述液晶显示面板，所述投影仪与液晶显示面板间隔设置，用于投影图像至液晶显示面板上并由所述液晶显示面板显示。

本发明的像素驱动电路、液晶显示面板及投影显示装置，设计像素驱动电路包括薄膜晶体管、液晶电容、储存电容及光电开关，液晶电容和储存电容并联，光电开关的输入端与薄膜晶体管的输出端、液晶电容的一电极和储存电容的一电极均连接，薄膜晶体管的输出端与液晶电容的一电极和储存电容的一电极均连接，光电开关的输出端与液晶电容的另一电极和储存电容的另一电极均连接，相当于在像素电压传输端和公共电压传输端之间设置光电开关，该光电开关的输入端和输出端分别连接像素电压传输端和公共电压传输端，当照射至液晶显示面板上的投影仪的光达到预定强度时，光电开关产生漏电流，即实现自动侦测投影仪的光强，使得像素电压下降到公共电压，液晶显示面板由透明态切换为散射态，投影仪投射的图像光经液晶显示面板散射进入人眼，本发明通过投影仪的图像光照射的位置来控制液晶显示面板上显示图像的位置，光照射至液晶显示面板的位置就在该位置显示图像，无需液晶显示面板和投影仪进行精确对位，也无需控制两者的信号同步，即对显示面板与投影仪的信号同步和位置对位精度要求较低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所使用的附图作简单介绍，显而易见，下述附图仅是本发明的部分实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据下述附图获得其他附图。

图1是现有技术的像素驱动电路一实施例的等效示意图；

图2是现有技术的投影显示装置一实施例的结构示意图；

图3是本发明的像素驱动电路第一实施例的等效示意图；

图4是本发明的投影显示装置一实施例的结构示意图；

图5是本发明的像素驱动电路第二实施例的等效示意图；

图6是本发明的像素驱动电路第三实施例的等效示意图；

图7是本发明的液晶显示面板一实施例的结构剖视图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本文所提供的各个示例性的实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。本文提及的“实施例”意味着，结合实施例描述的技术特征可以包含在至少一个实施例中。在本文各个位置出现该短语并不一定均是表示相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，在不冲突的情况下，下述各个实施例及其技术特征可以相互组合。

本文所提到的方向性术语，例如上、下、顶、底、前、后、左、右、内、外、侧方、周围、中央、水平、横向、垂直、纵向、轴向、径向、最上层或最下层等，仅是参考附图的方向。因此，全文所使用的方向性术语是用以说明和理解本文，而非用以限制本文。

现有技术存在液晶显示面板无法自动侦测投影仪的光强、以及对液晶显示面板与投影仪的信号同步和位置对位精度要求较高的情况，为避免这样的情况发生，本文提供了一种像素驱动电路，包括像素电压传输端、公共电压传输端以及光电开关，这三者之间的连接关系为：光电开关具有输入端与输出端，所述光电开关的输入端连接像素电压传输端，该光电开关的输出端连接公共电压传输端。

其中，像素电压传输端与像素电极连接并用于向像素电极传输像素电压(Pixelvoltage)，公共电压传输端与公共电极连接并用于向公共电极传输公共电压(Commonvoltage)，于此，本发明相当于在像素电压传输端和公共电压传输端之间设置了光电开关，藉由该光电开关控制像素电压传输端和公共电压传输端之间的传输路径。

当照射至液晶显示面板上的投影仪的图像光达到预定强度时，光电开关产生漏电流，使得像素电压下降到公共电压，液晶显示面板的被照射位置切换为散射态，投影仪投射的图像光经液晶显示面板散射进入人眼，人眼即可观看到图像。这其中，藉由光电开关，液晶显示面板可自动侦测投影仪的光强，以此能够控制图像所要显示的位置以及自动控制该位置由透明态自动切换为散射态，也就是说，图像光照射至液晶显示面板的哪一位置就在该位置显示图像，无需液晶显示面板和投影仪进行精确位置对位，也无需控制两者的信号同步，相比较于现有技术，降低了对显示面板和投影仪的信号同步和位置对位精度的要求。

应当理解的是，不同驱动模式的液晶显示面板，像素驱动电路的结构不同，上述像素电压传输端和公共电压传输端的具体含义不同。下面将结合附图对本文实施例的技术方案进行详细说明。

以垂直配向模式的液晶显示面板为例，所述垂直配向模式包括但不限于为聚合物网络液晶(Polymer Network Liquid Crystal,PNLC)模式，下面结合图3所示的像素驱动电路进行描述。图3是本发明的像素驱动电路第一实施例的等效示意图。请参阅图3，所述像素驱动电路30包括薄膜晶体管31、液晶电容Clc2、储存电容Cs2、以及光电开关32。

薄膜晶体管31具有控制端311、输入端312及输出端313。所述控制端311为栅极，与扫描线连接以接收扫描信号。所述输入端312为源极，与数据线连接以接收数据信号。所述输出端313为漏极，与像素电极连接以向像素电极传输像素电压。

液晶电容Clc2用于充电并向像素电极提供灰阶电压以控制液晶偏转，进而实现画面显示。该液晶电容Clc2的一端电极与薄膜晶体管31的输出端313连接，另一端电极可以为公共电极。

储存电容Cs2与液晶电容Clc2并联，用于让充好的电压保持到下一次画面更新时。该储存电容Cs2的一端电极与薄膜晶体管31的输出端313连接，其另一端电极可以为公共电极的走线。

光电开关32可以为绝缘栅型场效应管，所述绝缘栅型场效应管的栅极为光电开关32的控制端321，不同于传统的绝缘栅型场效应管，本实施例的控制端321在接受到预定强度的光照射时会产生电流并以此来控制光电开关32的导通，所述绝缘栅型场效应管的源极为光电开关32的输入端322，且该光电开关32的输入端322与薄膜晶体管31的输出端313、液晶电容Clc2的一端电极和储存电容Cs2的一端电极均连接，所述绝缘栅型场效应管的漏极为光电开关32的输出端323，且该光电开关32的输出端323与液晶电容Clc2的另一端电极和储存电容Cs2的另一端电极均连接。

请一并结合图4所示，当需要通过投影仪42在液晶显示面板41上显示图像时，首先控制扫描线输出扫描信号，当薄膜晶体管31的控制端311从扫描线接收到扫描信号时，薄膜晶体管31导通，数据线的电压经过薄膜晶体管31的输入端312传输给输出端313，并对液晶电容Clc2和储存电容Cs2进行充电。在两个电容充电完成之后，控制扫描线停止输出扫描信号，当扫描线停止向薄膜晶体管31的控制端311传输扫描信号时，薄膜晶体管31关闭，液晶电容Clc2和储存电容Cs2向像素电极放电，请一并结合图4所示，液晶显示面板41的像素电压大于公共电压，液晶发生偏转，具有该像素驱动电路30的液晶显示面板41的整个显示区域为透明态。

在液晶显示面板41的整个显示区域为透明态时，投影仪42投射至液晶显示面板41上的图像光达到预定强度时，光电开关32产生漏电流，使得像素电压下降到公共电压，液晶不发生偏转，使得液晶显示面板41的被图像光照射的位置由透明态变为散射态，而液晶显示面板41的其他区域仍为透明态。由此，投影仪42投射的图像光经液晶显示面板41的被照射位置散射进入人眼，人眼即可观看到图像。

这其中，藉由光电开关32，液晶显示面板41可自动侦测投影仪42的光强，以此能够控制图像在液晶显示面板41上所要显示的位置以及自动控制该位置由透明态自动切换为散射态，也就是说，图像光照射至液晶显示面板41的哪一位置，液晶显示面板41就在该位置就由透明态变为散射态，液晶显示面板41就在该位置显示图像。

而反观现有技术，请一并结合图1和图2所示，以将投影仪22投射的图像“F”显示在液晶显示面板21的预定位置(例如液晶显示面板21的正中间位置)为例，一方面，现有技术需要控制液晶显示面板21于该预定位置的像素驱动信号，使得该预定位置在像素驱动信号的控制下由透明态切换为散射态，并同步通过投影仪22的信号控制投影仪22投射显示图像“F”的光，这需要液晶显示面板21的像素驱动信号和投影仪22的信号同步，另一方面，现有技术还需要将投影仪22投射图像“F”的光准确投射至液晶显示面板21的该预定位置，才能使得图像“F”的光透过散射态的预定位置并进入用户眼睛，这显然对投影仪22和液晶显示面板21位置对位精确要求极高。

而在本实施例中，请一并结合图3和图4所示，投影仪42显示图像“F”的光投射至液晶显示面板41的哪一位置，光电开关32即可自动控制液晶显示面板41在该被投射位置由透明态自动切换为散射态，由此在该投射位置显示图像“F”，一方面，本实施例是投射位置决定显示位置，而非由传输给液晶显示面板41的信号决定显示位置，从而对投影仪22和液晶显示面板21的位置对位精确要求较低，另一方面，液晶显示面板21的被投射位置由透明态自动切换为散射态，是由光电开关32控制，而非由传输给液晶显示面板41的信号控制切换，因此对投影仪42和液晶显示面板41的信号同步要求较低。

前述光电开关32可视为像素电压传输端和公共电压传输端之间的开关，藉由其控制像素电压传输端和公共电压传输端之间的传输路径的导通及断开。基于此，所述光电开关32还可以采用其他类型的光电元件，例如图5所示的光电三极管和图6所示的光电二极管。

请参阅图5，所述光电开关32为NPN结构的光电三极管，该光电三极管的集电极c为光电开关32的输入端322，其发射极e为光电开关32的输出端323，其基极b可视为光电开关32的控制端321，用于在接受到预定强度的光照射时产生电流并控制光电开关32导通。

应理解，所述光电开关32也可以为PNP结构的光电三极管，此时，光电三极管的发射极e为光电开关32的输入端322，其集电极c为光电开关32的输出端323，其基极b为光电开关32的控制端321。

请参阅图6，所述光电开关32为光电二极管，光电二极管的输入端为光电开关32的输入端322，其输出端为光电开关32的输出端323，光电二极管的用于在接受到预定强度的光照射时产生电流的位置可视为光电开关32的控制端321。

本文还提供一种液晶显示面板，该液晶显示面板具有前述任一实施例所述的像素驱动电路，当然其还包括由其他结构，例如用于向像素驱动电路传输相关信号的外围驱动电路，该外围驱动电路可以与像素驱动电路的薄膜晶体管的输入端和控制端连接，即与薄膜晶体管的源极和栅极，以分别控制各类型信号的传输。因此，所述液晶显示面板具有前述像素驱动电路所能实现的有益效果，此处不再予以赘述。

进一步地，上述像素驱动电路可以应用于柔性显示面板中，即，所述液晶显示面板的承载像素驱动电路的基板为柔性基板。其中，柔性基板的主要材料包括但不限于为聚酰亚胺(Polyimide,PI)。

考虑到像素驱动电路中光电开关的工作特性，对于设置有遮光层的液晶显示面板，在液晶显示面板的出光方向上，该遮光层应当暴露光电开关，以使得光电开关可以接受到投影仪的光投射。而为了防止漏光，所述遮光层可以覆盖液晶显示面板的薄膜晶体管。

本文所述的遮光层可视为用于防止液晶显示面板在显示时漏光的不透光结构层，在一具体实施例中，所述遮光层可以包括但不限于为黑矩阵(Black Matrix,BM)层。请一并结合图7所示，所述液晶显示面板70包括相对间隔设置的阵列基板71和彩膜基板(ColorFilter Substrate,CF基板)72、以及夹设于所述阵列基板71和彩膜基板72之间的液晶分子73，所述液晶分子73位于阵列基板71和彩膜基板72叠加形成的液晶盒内。

阵列基板71包括衬底基材711以及设置于该衬底基材711上的各层结构件：薄膜晶体管T1、薄膜晶体管T2、钝化层712、及设置于钝化层712上的像素电极713。薄膜晶体管T1和薄膜晶体管T2间隔设置于衬底基材711上，薄膜晶体管T1的有源层y1和薄膜晶体管T2的有源层y2同层间隔设置于衬底基材711上。液晶显示面板70的栅极绝缘层714位于衬底基材711上且覆盖有源层y1和有源层y2。薄膜晶体管T1的栅极g1和薄膜晶体管T2的栅极g2同层间隔设置于栅极绝缘层714上。介电层(Inter Layer Dielectrics,ILD)715位于栅极绝缘层714上且覆盖薄膜晶体管T1的栅极g1和薄膜晶体管T2的栅极g2。薄膜晶体管T1的源极s1和漏极d1分别通过各自对应的一个接触孔与有源层y1的两端接触，薄膜晶体管T2的源极s2和漏极d2分别通过各自对应的一个接触孔与有源层y2的两端接触，其中，这四个接触孔均贯穿介电层715和栅极绝缘层714。所述钝化层712位于介电层715上且覆盖薄膜晶体管T1的源极s1和漏极d1、以及薄膜晶体管T2的源极s2和漏极d2。所述像素电极713设置于钝化层712上，且通过一接触孔与薄膜晶体管T1的漏极d1接触。

彩膜基板72包括衬底基材721以及设置于该衬底基材721上的黑矩阵层722和色阻723。

在图7所示的液晶显示面板70中，薄膜晶体管T1可视为前述薄膜晶体管31，薄膜晶体管T2可视为前述光电开关32。在垂直于液晶显示面板70的视线方向上，黑矩阵层722覆盖薄膜晶体管T1，而未覆盖薄膜晶体管T2，从而能够在防止漏光的同时使得薄膜晶体管T2能够实现光电开关32的上述功能。

应该理解到，所述液晶显示面板70还包括其他结构层，例如公共电极、像素电极走线和公共电极走线等，其中，所述公共电极和像素电极分别为液晶电容的两个电极板，所述像素电极走线和公共电极走线分别为存储电容的两个电极板。

本文另外提供一种投影显示装置，包括投影仪与液晶显示面板，该投影仪与液晶显示面板间隔设置，用于投影图像至液晶显示面板上并由所述液晶显示面板显示。所述投影仪与液晶显示面板的结构设计及工作原理可以参阅前述图4所示实施例，因此所述投影显示装置具有前述相同的有益效果，此处不再予以赘述。

尽管已经相对于一个或多个实现方式示出并描述了本文，但是本领域技术人员基于对本说明书和附图的阅读和理解将会想到等价变型和修改。本文包括所有这样的修改和变型，并且仅由所附权利要求的范围限制。特别地关于由上述组件执行的各种功能，用于描述这样的组件的术语旨在对应于执行所述组件的指定功能(例如其在功能上是等价的)的任意组件(除非另外指示)，即使在结构上与执行本文所示的本说明书的示范性实现方式中的功能的公开结构不等同。

此外，尽管本说明书的特定特征已经相对于若干实现方式中的仅一个被公开，但是这种特征可以与诸如对给定或特定应用而言是期望和有利的其他实现方式的一个或多个其他特征组合。而且，术语“包括”、“具有”、“含有”或其变形被用在具体实施方式或权利要求中而言，这样的术语旨在以与术语“包含”相似的方式。进一步地，应当理解的是，在本文中提及的“多个”是指两个或两个以上。

以上所述仅为本文的实施例，并非因此限制本文的专利范围，凡是利用本文说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，例如各实施例之间技术特征的相互结合，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本文的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种投影显示装置，包括投影仪以及透明液晶显示面板，所述投影仪与所述透明液晶显示面板间隔设置，用于投影图像至所述透明液晶显示面板上并由所述透明液晶显示面板显示，所述透明液晶显示面板包括像素驱动电路，其特征在于，所述像素驱动电路包括薄膜晶体管、液晶电容、储存电容及光电开关，所述液晶电容和储存电容并联，所述光电开关具有输入端与输出端，所述光电开关的输入端与所述薄膜晶体管的输出端、所述液晶电容的一电极和储存电容的一电极均连接，所述薄膜晶体管的输出端与所述液晶电容的一电极和储存电容的一电极均连接，所述光电开关的输出端与所述液晶电容的另一电极和所述储存电容的另一电极均连接；

所述光电开关的输入端和输出端分别连接像素电压传输端和公共电压传输端；

当照射至所述透明液晶显示面板上的所述投影仪的光达到预定强度时，所述光电开关产生漏电流，使得像素电压下降到公共电压，所述透明液晶显示面板由透明态切换为散射态，所述投影仪投射的图像光经所述透明液晶显示面板散射进入人眼。

2.根据权利要求1所述的投影显示装置，其特征在于，所述光电开关为绝缘栅型场效应管，所述绝缘栅型场效应管的源极为所述光电开关的输入端，所述绝缘栅型场效应管的漏极为所述光电开关的输出端，所述绝缘栅型场效应管的栅极用于在接受到预定强度的光照射时产生电流并控制所述光电开关导通。

3.根据权利要求1所述的投影显示装置，其特征在于，所述光电开关为光电三极管，所述光电三极管的发射极和集电极的一者为所述光电开关的输入端，所述光电三极管的发射极和集电极的另一者为所述光电开关的输出端，所述光电三极管的基极用于在接受到预定强度的光照射时产生电流并控制所述光电开关导通。

4.根据权利要求1所述的投影显示装置，其特征在于，所述光电开关为光电二极管。

5.根据权利要求1～4任一项所述的投影显示装置，所述透明液晶显示面板还包括外围驱动电路，所述外围驱动电路与所述像素驱动电路的薄膜晶体管的输入端和控制端连接。

6.根据权利要求5所述的投影显示装置，其特征在于，所述透明液晶显示面板还设置有遮光层，所述遮光层在所述透明液晶显示面板的出光方向上覆盖所述透明液晶显示面板的薄膜晶体管，且暴露所述光电开关。

7.根据权利要求6所述的投影显示装置，其特征在于，所述遮光层为所述透明液晶显示面板的黑矩阵层。

8.根据权利要求5所述的投影显示装置，其特征在于，所述透明液晶显示面板还包括承载所述像素驱动电路的基板，所述基板为柔性基板。

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