CN1324446C - 具有显示面板的显示设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种图像显示设备，包括：显示面(410)，从外部物体(600)透过该显示面而施加输入光；滤色器(210)，所述滤色器具有排列形成基本平行于显示面的平面的色像素；和具有感光部(LSP)的基板(100)，每一个感光部面向对应的一个色像素设置，其中感光部(LSP)感应透过对应的色像素而提供的光，基板(100)包括排列成矩阵形式以显示图像的多个像素部(PP)其中所述对应的色像素是红色像素，从而红光透过红色像素而被提供给该至少一个感光部。

Description

具有显示面板的显示设备
技术领域
本发明涉及图像显示设备，尤其是一种通过其显示面板接收输入数据、然后处理输入数据的图像显示设备。
背景技术
触摸面板一般在图像显示设备中用作数据输入装置。在通常的具有触摸面板的图像显示设备中，触摸面板设置在图像显示设备的表面(或屏幕)上并用比如手指、光笔等物体接触以接收输入数据。一般地，显示菜单显示在屏幕上，并用物体(比如光笔)来选择一个或多个选项。触摸面板感应物体与屏幕发生接触的位置，并输出与物体和屏幕发生接触的位置对应的位置信号，从而操纵图像显示设备。
由于具有触摸面板的图像显示设备不需要附加的数据输入装置(例如，键盘，鼠标等)，因此，它们已经很普及并广泛应用在各种产品中。最近，触摸面板用在液晶显示(LCD)设备中。触摸面板设置在LCD面板上，以用于显示图像并检测由用户选出的目标的位置。
一般地，触摸面板包括第一基板、与第一基板分隔开预定距离的第二基板、以及分别形成在第一和第二基板上的第一和第二透明电极。为了使LCD面板和LCD设备的触摸面板相结合，LCD设备使用置于LCD面板与触摸面板之间的框架或粘结剂。然而，通过使用这种结合手段，会在LCD面板和触摸面板之间形成空气隙。由于空气隙的折射率不同于LCD面板和触摸面板的折射率，因此LCD设备的光学性能会减退。
另外，由于传统的触摸面板具有一对基板和设置在二者之间的透明电极，因此增大了使用这种触摸面板的传统LCD设备的厚度和它们的制造成本。
发明内容
现有技术的以上及其他缺点能被本发明的图像显示设备克服或减轻。本发明提供一种通过其显示面板接收输入数据、然后处理输入数据的图像显示设备。
在一个实施例中，图像显示设备包括：显示面，从外部物体通过该显示面施加输入光；具有色像素的滤色器，该色像素排列形成基本平行于显示面的平面；以及具有至少一个感光部的基板，该感光部设置成面对一个对应的色像素，其中该至少一个感光部感应透过对应色像素而提供的光。基板还可以包括排列成矩阵形式以显示图像的像素部，其中所述对应的色像素是红色像素，从而红光透过红色像素而被提供给该至少一个感光部。
像素部中的每一个包括提供栅极信号的栅极线、提供图像数据信号的数据线、以及在数据线与设置在基板上的像素电极之间具有传导通路的第一开关元件，其中该第一开关元件由栅极信号控制。感光部包括：第二开关元件，该第二开关元件由透过对应色像素而提供的光来控制，并传送由数据线提供的响应于该光的第一信号；电连接到第二开关元件的第一传感线；以及第三开关元件，该第三开关元件由栅极线提供的第二信号控制，并响应于该第二信号而将第一信号从第二开关元件传送至第二传感线。
通过参考附图阅读以下作为示例的实施例的详细说明，本发明的这些及其他目的、特征和优点将变得清晰。
附图说明
本发明的公开内容将通过参考以下附图对实施例进行如下详细说明而呈现出来，其中：
图1是表示根据本发明实施例的LCD设备的示意性横截面图；
图2是图1所示的滤色器基板的示意性平面图；
图3是图1所示的阵列基板的示意性平面图；
图4是表示图1所示的R、G和B色像素的透射光谱的波形。
图5是图1所示的LCD设备的部分横截面图；
图6是图5所示的阵列基板的平面图；以及
图7是表示图6所示的阵列基板的像素部和感光部的示意性电路图。
具体实施方式
这里将披露本发明详细的示例性实施例。不过，这里所披露的特定结构和功能的细节仅仅是出于说明本发明实施例目的的代表性描述。
图1是表示根据本发明实施例的液晶显示(LCD)设备的示意性横截面图。图2是图1所示的LCD设备的滤色器基板的示意性平面图，而图3是图1所示的LCD设备的阵列基板的示意性平面图。
参考图1至3，LCD设备包括具有阵列基板100的LCD面板400、面向阵列基板100的滤色器基板200、和插入阵列基板100与滤色器基板200之间的液晶层300。LCD面板400响应于图像数据显示图像并控制从外部提供的信号。
阵列基板100包括排列成矩阵形式以显示图像的多个像素部PP和多个感光部LSP，感光部用于感应透过LCD面板400的显示面410而输入的光以及用于产生位置信息，该位置信息指示光施加于显示面410的位置。
在阵列基板100中，每个感光部LSP的面积小于各像素部PP的面积。同时，单位面积内感光部LSP的数量也小于像素部PP的数量。换句话说，感光部LSP的密度低于像素部PP的密度。例如，多个像素部PP设置在相邻的感光部LSP之间。通过具有这样的结构，就能防止由于感光部LSP存在而减小LCD面板400的开口率。
参考图1和2，滤色器基板200包括滤色器210，在该滤色器上形成了红(R)、绿(G)和蓝(B)色像素。如图2所示，G色像素邻近R色像素形成，B色像素邻近G色像素形成，R色像素邻近B色像素形成。R，G和B色像素中的每一个都呈条状，于滤色器基板200的相对端之间在预定方向上延伸。
在该实施例中，滤色器210的每一个R色像素和对应的一个感光部LSP面对彼此设置。从而，入射到LCD面板400的显示面410的白光WL透过R色像素后变成红光RL并被提供给对应R色像素的感光部LSP。
来自R色像素的红光RL具有从约600nm至约700nm的波长。优选地，
来自R色像素的红光RL具有从约600nm至约660nm的波长。
白光WL由光笔800从外部提供到LCD面板400。光笔800包括发射白光WL的发光二极管(LED)810。LED810安装在光笔800的端部，其与LCD面板400的显示面410相接触。
从LED810发出的白光WL透过R色像素时变成红光RL，且红光RL被提供给感光部LSP。因此，尽管LED810发射白光WL，但感光部LSP仍接收红光RL。不过，在另一实施例中，光笔800可以具有发红光的LED，该红光具有从约600nm至约700nm的波长。
图4是LCD面板400的R，G和B色像素的透射光谱的波形。在图4中，透射光谱从实验中得到，在实验中光从光源CIE标准照明器D65发射到LCD面板400的显示面410上。这里，“D65”表示具有6504K色温的日光。在图4中，实线LR、粗虚线LG以及细虚线LB分别代表透过R，G和B色像素的光的透射光谱。在图4中，x轴代表光的波长(nm)，而y轴代表色像素上光的透射率。
在光具有从约400nm至约500nm的波长的情况下，经过B色像素的蓝光的透射率高于经过R色像素的红光以及经过G色像素的绿光的透射率。在光具有从约500nm至约600nm的波长的情况下，经过G色像素的绿光的透射率高于经过R色像素的红光以及经过B色像素的蓝光的透射率。在光具有从约600nm至约700nm的波长的情况下，经过R色像素的红光的透射率高于经过G色像素的绿光以及经过B色像素的蓝光的透射率。
如图4所示，从整个波长范围来考虑，分别经过G和B色像素的的绿光和蓝光的透射率低于经过R色像素的红光的透射率。特别地，在从约600nm至约700nm的波长范围内，经过R色像素的红光的透射率接近100％。同样，比较具有经过R，G和B色像素的光的高透射率的波长带宽，经过R色像素的红光具有比蓝光和绿光更宽的波长带宽。
因此，当具有从约600nm至约700nm的波长的红光入射到R色像素上时，感光部LSP具有被提高的灵敏度，因为经过R色像素的红光的透射率变大了。
在下表中，表示透过LCD面板400的显示面410向排列在阵列基板100上的感光部LSP提供光的光源，和根据对应于感光部LSP的色像素从感光部LSP输出的光电流值。
                          表
  R色像素   G色像素   B色像素
  暗室   0.872nA   0.872nA   0.872nA
  室内   10nA   14.9nA   14.9nA
  红RED   1250nA   99.4nA   55.9nA
  绿LED   53.3nA   67.4nA   86.8nA
  紫外LED   10nA
  红激光器   1410nA   105nA   10.9nA
参考上表，当感光部LSP接受来自红LED或红激光器的光时，感光部LSP的光电流高于当感光部LSP接收室内光或来自紫外LED或绿LED的光时的光电流。在表中，从红LED发出的红光具有约630nm的波长。
同样，当感光部LSP设置在对应于红色像素的位置时，来自感光部LSP的光电流高于当感光部LSP设置在对应于G和B色像素的位置时的光电流。特别地，在从红LED或红激光器发出来的红光透过R色像素的情况下，来自感光部LSP的光电流显著增大。
如上表所示，由于从红激光器发出的光的聚光效率高于从红LED发出的光的聚光效率，因此使用红激光器时来自感光部LSP的光电流比使用红LED时要高。当红光被提供给LCD面板400的感光部LSP时，红光直接从LED发射出来或者白光透过R色像素以后变成红光。
在另一实施例中，LED发射红光且LCD设备具有设置在对应于各感光部LSP的位置处的R色像素。在这种情况下，从LED发出的红光在透过R色像素后被提供给感光部LSP，从而提高了感光部LSP的灵敏度。
图5是表示图1所示的LCD面板所选择的部分的示意性横截面图，图6是图5所示的阵列基板的示意性平面图。参考图5和6，LCD面板400包括阵列基板100、面向阵列基板100的滤色器基板200、和插入阵列基板100与滤色器基板200之间的液晶300。
滤色器基板200包括其上形成了R，G和B色像素的滤色器210，和公共电极220。滤色器210的R色像素设置在面向对应的感光部LSP的位置。从而，穿过LCD面板400的显示面410提供的白光WL在透过R色像素时变成红光RL，然后被提供给对应的感光部LSP。
公共电极220包括透明导电材料，例如，铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)等，并形成在具有均匀厚度的滤色器210上。
阵列基板100包括像素部PP和感光部LSP。每一个像素部PP包括在第一方向D1上延伸的栅极线GL、在基本垂直于第一方向D1的第二方向D2上延伸的数据线DL、连接到栅极线和数据线GL和DL的第一薄膜晶体管(TFT)T1、连接到第一TFT T1的透明电极TE、以及连接到第一TFT T1的反射电极RE。
第一TFT T1包括从栅极线GL分支的栅极电极、从数据线DL分支的源极电极、以及连接到透明和反射电极TE和RE的漏极电极。第一TFTT1是，例如，非晶质硅(a-Si)TFT。
每一个感光部LSP包括在第一方向D1上延伸的第一传感线SL1、在第二方向D2上延伸的第二传感线SL2、响应于从外部透过R色像素提供的红光RL而被驱动的第二TFT T2、以及电连接到第二TFT T2上的第三TFT T3。该第二和第三TFT T2和T3是，例如，a-Si TFT。
第二TFT T2包括共同连接到第一传感线SL1的栅极和源极电极、以及连接到第三TFT T3的漏极电极。第一传感线SL1形成在与栅极线GL相同的表面上并与栅极线GL绝缘。
第三TFT T3包括从栅极线GL分支的栅极电极、连接到第二TFT T2的漏极电极的源极电极、以及从第二传感线SL2分支的漏极电极。第二传感线SL2形成在与数据线DL相同的表面上并与数据线DL绝缘。
透明电极TE形成在覆盖第一、第二和第三TFT T1、T2和T3的绝缘层110上，并通过接触孔CON电连接到第一TFT T1，通过该接触孔露出第一TFT T1的漏极电极。透明电极TE包括，例如，ITO或IZO。
反射电极RE形成在透明电极TE上并包括部分地露出透明电极TE的透射窗W1和部分地露出第二TFT T2的开口窗W2。反射电极RE包括，例如，具有钕化铝(AlNd)的单反射层或具有钕化铝(AlNd)和钨化钼(MoW)的双反射层。
透射窗W1透射从外部透过LCD面板400的背面而提供的第一光。反射电极RE反射入射到LCD面板400的显示面410上的第二光。由于第二TFT T2通过开口窗W2露出来，因此，从外部透过显示面提供的白光WL通过R色像素时变成红光RL之后被提供到第二TFT T2。
同样，反射电极RE覆盖第一和第三TFT T1和T3，以为第一和第三TFT T1和T3阻挡红光RL，从而防止第一和第三TFT T1和T3响应于红光RL而工作。
图7是表示图6所示的阵列基板的像素部和感光部的示意性电路图。参考图7，每一个像素部PP包括：栅极线GL；数据线DL；第一TFT T1，在该TFT处栅极和源极电极分别连接到栅极线和数据线GL和DL；以及连接到第一TFT T1的漏极电极的液晶电容Clc。
每一个感光部LSP包括：第一传感线SL1；第二传感线SL2；第二TFT T2，在该TFT处栅极电极连接到第一传感线SL1；以及第三TFT T3，在该TFT处源极和漏极电极分别连接到第二TFT T2和第二传感线SL2。
当由用户从光笔800向LCD面板400的显示面410提供白光WL时，白光WL在透过R色像素时变成红光RL，且红光被提供给LCD面板400中的感光部LSP。感光部LSP的第二TFT T2由红光RL控制。换句话说，第二TFT T2响应于红光RL而导通工作。
当第二TFT T2被驱动时，提供给第二TFT T2的源极电极的第一信号通过第二TFT T2的漏极电极输出。具有图像信息的图像信号从驱动LCD面板400的驱动部分输出，并通过第一TFT T1作为数据驱动电压施加到液晶电容Clc上。
第三TFT T3响应于经由栅极线GL提供的第二信号而被驱动。从第二TFT T2的漏极电极输出的第一信号被提供给第三TFT T3的源极电极，并通过第三TFT T3的漏极电极输出。第二信号从驱动部分输出，并作为栅极驱动电压施加到第一TFT T1的栅极电极。因此，LCD设备使用LCD面板400中的感光部LSP来感应从外部提供的输入信号(光)，且LCD面板400响应于输入信号而被驱动。
根据本发明的LCD设备，滤色器基板包括R，G和B色像素，而阵列基板包括设置在对应的R色像素下面、以便感应透过R色像素的红光的感光部。当从外部物体(例如，光笔)提供白光作为输入数据时，白光透过对应的R色像素后变成红光。然后红光被提供给对应于R色像素的感光部。
通过向感光部提供红光，提高了光效率和透射率。因此，由感光部的TFT产生的光电流增大了，从而提高了感光部的灵敏度和LCD设备的工作特性。
虽然已经说明了根据本发明的LCD设备的示例性实施例，但本领域的熟练技术人员在以上的启示下能容易地进行修改和变更。因此可以理解的是，在所附的权利要求的范围内，本发明能以不同于这里所详细说明的方式实施。

Claims (16)

1.一种响应于图像和控制信号而显示图像的显示设备，包括：
显示面，从外部物体透过该显示面而施加输入光；
滤色器，所述滤色器具有排列成基本平行于显示面的平面的色像素；和
基板，所述基板具有面向对应的一个色像素而设置的至少一个感光部，该至少一个感光部感应透过对应的色像素而提供的光，
其中所述对应的色像素是红色像素，从而红光透过红色像素而被提供给该至少一个感光部。
2.如权利要求1所述的显示设备，还包括置于滤色器和基板之间的液晶层。
3.如权利要求1所述的显示设备，其中该至少一个感光部包括：
由透过对应的色像素而提供的光控制的第二开关元件，该第二开关元件响应于该光产生第一信号；
电连接到第二开关元件的第一传感线；和
由通过栅极线提供的第二信号控制的第三开关元件，该第三开关元件响应于第二信号将第一信号从第二开关元件传送到第二传感线。
4.如权利要求3所述的显示设备，其中第二开关元件是晶体管，包括：
共同连接到第一传感线的栅极和源极电极；和
连接到第三开关元件的漏极电极。
5.如权利要求4所述的显示设备，其中第三开关元件是晶体管，包括：
连接到栅极线的栅极电极；和
在第二开关元件与第二传感线之间相连的传导通路。
6.如权利要求5所述的显示设备，其中数据线和栅极线连接到像素部的第一开关元件以显示图像，第一信号作为数据驱动信号被提供给第一开关元件，第二信号作为栅极驱动信号被提供给第一开关元件。
7.如权利要求5所述的显示设备，其中第一传感线设置在基本平行于栅极线的方向上，第二传感线设置在基本平行于数据线的方向上。
8.如权利要求1所述的显示设备，其中外部物体是具有发光二极管以产生输入光的光笔。
9.如权利要求3所述的显示设备，其中红光具有在约600nm至约700nm的范围内的波长。
10.如权利要求3所述的显示设备，其中从外部物体提供的输入光是白光。
11.如权利要求3所述的显示设备，其中从外部物体提供的输入光是具有在约600nm至约700nm的范围内的波长的红光。
12.如权利要求3所述的显示设备，其中基板还包括排列成矩阵形式、以根据图像和控制信号显示图像的多个像素部。
13.如权利要求12所述的显示设备，其中该至少一个感光部包括多个感光部，其中每一个感光部设置在具有选定数量的像素部的区域内。
14.如权利要求13所述的显示设备，其中在单位面积内感光部的数量小于像素部的数量。
15.如权利要求13所述的显示设备，其中每一个感光部的尺寸小于各像素部的尺寸。
16.如权利要求12所述的显示设备，其中每一个像素部包括：
提供栅极信号的栅极线；
提供图像数据信号的数据线；和
在数据线与设置在基板上的像素电极之间具有传导通路的第一开关元件，该第一开关元件由所述栅极信号控制。
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