TWI461059B - 整合顯示和遙感的裝置及方法 - Google Patents

Description

整合顯示和遙感的裝置及方法

本案是關於一種整合顯示和遙感的裝置及方法，特別是關於應用於一液晶顯示器的一種整合顯示和遙感的裝置及方法。

目前，顯示器的遙控系統包括一紅外線遙控器、一紅外線感測器、一顯示單元及一分析單元。紅外線遙控器發出包含控制指令或/及資料的一紅外線信號。該紅外線感測器接收該紅外線信號，感應該紅外線信號的能量，以產生一電壓信號。該顯示單元顯示一影像畫面與發出聲音。

該分析單元接收該電壓信號，濾除該電壓信號的紅外線頻率範圍的部分，以經分析而獲得該控制指令或/及該資料；該分析單元利用該控制指令或/及該資料控制該顯示單元，例如控制該顯示單元的該聲音的大小或該影像畫面的頻道。該遙控顯示器的系統之特徵為：該紅外線感測器與該顯示單元之間隔著該分析單元。

由於該紅外線感測器與該顯示單元之間隔著該分析單元，該顯示器的遙控系統將無法運用該顯示單元的影像畫面的區域來達到遙控該顯示單元的機能。

職是之故，本案發明人鑑於上述先前技術的不足，經悉心之研究，並一本鍥而不捨的精神，終發明出本案『整合顯示和遙感的裝置及方法』。

本案之一目的是在顯示面板上的每個畫素上都內建一電磁波感測單元，例如，一光感應器；利用該電磁波感測單元可以接收來自外界不同的電磁波信號，轉換該電磁波信號轉換為一輸出信號；該輸出信號經處理後，獲得該電磁波信號在顯示面板的入射位置；利用該入射位置，選擇電視的頻道、明顯顯示該入射位置或執行預定的功能；如此，便可省去設計紅外線感測器的成本。

本案之第一構想為提出一種整合顯示和遙感的裝置，該裝置包括一顯示單元與一遙感單元。該顯示單元用以顯示一畫素，接收一掃描信號與一資料信號，且根據該掃描信號與該資料信號，控制該畫素的光學特性。該遙感單元的輸出端具有一輸出信號，耦合於該顯示單元，接收該掃描信號與一電磁波信號，且利用該掃描信號與該電磁波信號在一特定頻率範圍內的能量，控制該輸出信號。

本案之第二構想為提出一種整合顯示和遙感的方法，其用以顯示一畫素與控制一輸出信號，該方法包括下列步驟：根據一掃描信號與一資料信號，控制該畫素的光學特性；及，利用該掃描信號與一電磁波信號在一特定頻率範圍內的能量，控制該輸出信號。

本案之第三構想為提出一種整合顯示和遙感的裝置，該裝置包括一顯示單元矩陣與一遙感單元矩陣。該顯示單元矩陣的複數份子 以陣列形狀用來對應地顯示一畫素矩陣的複數份子，該顯示單元矩陣接收一掃描信號與一資料信號，且根據該掃描信號與該資料信號，控制該畫素矩陣的各份子的光學特性。該遙感單元矩陣的輸出端具有一輸出信號，該遙感單元矩陣的複數份子在位置上分別地對應與耦合於該顯示單元矩陣的該等份子，該遙感單元矩陣接收該掃描信號與一電磁波信號，利用該掃描信號與該電磁波信號在一特定頻率範圍內的能量，控制該輸出信號。

10、20、30、40‧‧‧整合顯示和遙感的系統

11、1A、21、41‧‧‧整合顯示和遙感的裝置

12、22、A11、A12、A1N、AMN‧‧‧顯示單元

13、23、B11、B12、B1N、BMN‧‧‧遙感單元

131、231‧‧‧電磁波感測單元

132、232‧‧‧轉換單元

18‧‧‧顯示器

181‧‧‧表面區域

18A‧‧‧影像畫面

PP、U‧‧‧畫素矩陣

P1、P2、PA、U11、U12、U1N、UMN‧‧‧畫素

SG11、SG12、SG21、SG、SG41、SG42、SG4M‧‧‧掃描信號

SD11、SD21、SD、SD41、SD42、SD4M‧‧‧資料信號

SR11、SR21、SR、SR41、SR42、SR4N‧‧‧輸出信號

SEW1、SEW2、SEW4‧‧‧電磁波信號

Rf1、Rf2、Rf4‧‧‧特定頻率範圍

Ef1、Ef2、Ef4‧‧‧能量

SEL1、SEL2‧‧‧電氣信號

Q1、Q2‧‧‧電晶體

QA‧‧‧光電晶體

Cd‧‧‧液晶顯示元件

V1‧‧‧正偏壓電壓

V2‧‧‧負偏壓電壓

VDD‧‧‧電源電位

VCOM‧‧‧共通電位

GND‧‧‧地電位

CLst‧‧‧保持電容

CSst‧‧‧電容

IA‧‧‧感應電流

2321‧‧‧開關

2C‧‧‧銦錫氧化物電極

A‧‧‧顯示單元矩陣

B‧‧‧遙感單元矩陣

fH‧‧‧頻率

H‧‧‧整合單元矩陣

H11、H12、H1N、HMN‧‧‧整合單元

DU‧‧‧位置資料

CH_1、CH_2、CH_L‧‧‧候選頻道代碼

K_1、K_2、K_L‧‧‧遙感區域

DK‧‧‧區域資料

42‧‧‧處理單元

421‧‧‧調諧器

第1圖為本案第一實施例所提整合顯示和遙感的系統的示意圖。

第2圖為本案第二實施例所提整合顯示和遙感的系統的示意圖。

第3圖為本案第二實施例所提整合顯示和遙感的裝置的一實體配置示意圖；及第4圖為本案第三實施例所提整合顯示和遙感的系統的示意圖。

請參閱第一圖，其為本案第一實施例所提整合顯示和遙感的系統的示意圖。如圖所示，整合顯示和遙感的系統10包括一顯示器18，顯示器18的一表面區域181用以顯示一影像畫面18A，影像畫面18A由一畫素矩陣PP所形成，而畫素P1為畫素矩陣PP所包括複數畫素的其中之一。

顯示器18包括一整合顯示和遙感的裝置11。整合顯示和遙感的裝置11包括一顯示單元12與一遙感單元13。顯示單元12用以顯示畫素P1，顯示單元12接收一掃描信號SG11與一資料信號SD11，且根 據掃描信號SG11與資料信號SD11，控制畫素P1的光學特性，其中該光學特性可為亮度、色彩或其組合。

遙感單元13具有一輸出端Y11，輸出端Y11具有一輸出信號SR11，遙感單元13耦合於顯示單元12，遙感單元13接收掃描信號SG11與一電磁波信號SEW1，且利用掃描信號SG11與電磁波信號SEW1在一特定頻率範圍Rf1內的能量Ef1，控制輸出信號SR11。

遙感單元13可包括一電磁波感測單元131與一轉換單元132。電磁波感測單元131接收電磁波信號SEW1，且利用感應電磁波信號SEW1在特定頻率範圍Rf1內的能量Ef1，產生電氣信號SEL1，其中特定頻率範圍Rf1可為紅外線的頻率範圍，且電氣信號SEL1可為一電壓信號、一電流信號或一磁通信號。轉換單元132具有輸出端Y11，轉換單元132接收掃描信號SG11與電氣信號SEL1，且利用掃描信號SG11與電氣信號SEL1，控制輸出信號SR11。

顯示單元12與遙感單元13在位置上可為相鄰或耦接。顯示單元12與遙感單元13在位置上亦可為同在畫素P1內，而畫素P1可為一彩色畫素所包含的一次畫素。

在整合顯示和遙感的裝置11的同一平面層的下方可有另一整合顯示和遙感的裝置1A，整合顯示和遙感的裝置1A具有一輸出端Y12，輸出端Y12具有輸出信號SR11，整合顯示和遙感的裝置1A，用以顯示畫素PA，接收掃描信號SG12與資料信號SD11，且感應電磁波信號SEW1在特定頻率範圍Rf1內的能量Ef1，以控制輸出信號SR11。

請參閱第二圖，其為本案第二實施例所提整合顯示和遙感的系統的示意圖。如圖所示，整合顯示和遙感的系統20包括一整合顯示和遙感的裝置21。整合顯示和遙感的裝置21包括一顯示單元22與一遙感單元23。顯示單元22用以顯示畫素P2，顯示單元22接收一掃描信號SG21與一資料信號SD21，且根據掃描信號SG21與資料信號SD21，控制畫素P2的光學特性。

顯示單元22可包括一電晶體Q1、一液晶顯示元件Cd與一保持電容CLst。電晶體Q1可為，例如，一薄膜電晶體(TFT)，電晶體Q1具有一閘極端G、一源極端S與一汲極端D，閘極端G接收掃描信號SG21，汲極端S接收資料信號SD21，且源極端S產生一控制信號SCT2。

液晶顯示元件Cd的構造類似一電容器，液晶顯示元件Cd具有一第一端T1與一第二端T2，液晶顯示元件Cd的第一端T1耦合於電晶體Q1的源極端S且接收控制信號SCT2，液晶顯示元件Cd的第二端T2經由一正偏壓電壓V1耦合於地電位GND；液晶顯示元件Cd根據控制信號SCT2，控制畫素P2的該光學特性。在一實施例中，液晶顯示元件Cd的第二端T2直接耦合於地電位GND。保持電容CLst具有一第一端T3與一第二端T4，保持電容CLst的第一端T3耦合於電晶體Q1的源極端S，且保持電容CLst的第二端T4經由一負偏壓電壓V2耦合於地電位GND；在一實施例中，保持電容CLst的第二端T4直接耦合於地電位GND。

遙感單元23具有一輸出端Y21，輸出端Y21具有一輸出信號SR21，遙感單元23耦合於顯示單元22，遙感單元23接收掃描信號SG21與 一電磁波信號SEW2，且利用掃描信號SG21與感應電磁波信號SEW2在一特定頻率範圍Rf2內的能量Ef2，控制輸出信號SR21。

遙感單元23可包括一電磁波感測單元231與一轉換單元232。電磁波感測單元231接收電磁波信號SEW2，且利用感應電磁波信號SEW2在特定頻率範圍Rf2內的能量Ef2，產生電氣信號SEL2。

在本實施例中，電氣信號SEL2為一電壓信號。電磁波感測單元231包括一光電晶體QA與一電容CSst。光電晶體QA可為，例如，一薄膜光電晶體，光電晶體QA具有一閘極端G、一源極端S與一汲極端D，閘極端G經由負偏壓電壓V2耦合於地電位GND，源極端S耦合於一電源電位VDD，光電晶體QA曝露於電磁波信號SEW2，感應電磁波信號SEW2在特定頻率範圍Rf2內的能量Ef2，以於汲極端D產生一感應電流IA，其中感應電流IA可為一光漏電流。

電容CSst具有一第一端T5與一第二端T6，電容CSst的第一端T5耦合於光電晶體QA的汲極端D，電容CSst的第二端T6耦合於光電晶體QA的閘極端G，感應電流IA對電容CSst充電，且電容CSst的第一端T5產生電氣信號SEL2(電壓信號)。

轉換單元232具有輸出端Y21，轉換單元232接收掃描信號SG21與電氣信號SEL2，且利用掃描信號SG21與電氣信號SEL2，控制輸出信號SR21。

轉換單元232可包括一開關2321，開關2321具有一控制端、一第一端與一第二端，開關2321的該第一端與開關2321的該第二端之間具有一受控制路徑，該控制端接收開關該受控制路徑的掃描信 號SG21，開關2321的該第一端接收電氣信號SEL2(電壓信號)，開關2321的該第二端耦合於輸出端Y21且具有輸出信號SR21，且該掃描信號SG21與電氣信號SEL2(電壓信號)控制輸出信號SR21。

開關2321可為，例如，一電晶體Q2，其中電晶體Q2的一閘極端G、一源極端S與一汲極端D分別地對應於開關2321的該控制端、該第一端與該第二端。當掃描信號SG21使該受控制路徑導通時，電氣信號SEL2(電壓信號)被傳輸為輸出信號SR21；當掃描信號SG21使該受控制路徑關斷時，電氣信號SEL2(電壓信號)與輸出信號SR21為隔離。

請參閱第三圖，其為本案第二實施例所提整合顯示和遙感的裝置的一實體配置示意圖。如圖所示，實體配置30包括一顯示單元22與一遙感單元23。顯示單元22用以顯示畫素P2，顯示單元22包括電晶體Q1、液晶顯示元件Cd的一銦錫氧化物(ITO)電極2C。顯示單元22利用電晶體Q1的閘極G接收掃描信號SG21，且利用電晶體Q1的汲極D接收資料信號SD21。遙感單元23包括光電晶體QA與電晶體Q2，光電晶體QA的源極端S耦合於電源電位VDD，且電晶體Q2的源極端S耦合於輸出信號SR21。顯示單元22與遙感單元23在位置上是同在畫素P2內，另外，共通電位VCOM為一參考電位且可為地電位GND。

請參閱第四圖，其為本案第三實施例所提整合顯示和遙感的系統的示意圖。如圖所示，整合顯示和遙感的系統40包括一整合顯示和遙感的裝置41與一處理單元42。整合顯示和遙感的裝置41包括一顯示單元矩陣A與一遙感單元矩陣B。

顯示單元矩陣A的複數份子A11、A12、A1N、…、AMN以陣列形狀用來對應地顯示一畫素矩陣U的複數份子U11、U12、U1N、…、UMN，顯示單元矩陣A接收一掃描信號SG與一資料信號SD，且根據掃描信號SG與資料信號SD，控制畫素矩陣U的各份子(如U11)的光學特性，其中掃描信號SG可包括子掃描信號SG41、SG42、…、SG4M，資料信號SD可包括子資料信號SD41、SD42、…、SD4M。

遙感單元矩陣B的輸出端Y4具有一輸出信號SR，遙感單元矩陣B的複數份子B11、B12、B1N、…、BMN在位置上分別地對應與耦合於顯示單元矩陣A的該等份子A11、A12、A1N、…、AMN，遙感單元矩陣B接收掃描信號SG與一電磁波信號SEW4，利用掃描信號SG與電磁波信號SEW4在一特定頻率範圍Rf4內的能量Ef2，控制該輸出信號SR，其中輸出信號SR可包括子輸出信號SR41、SR42、…、SR4N。

在本實施例中，電磁波信號SEW4可具有一頻率fH，且頻率fH位於特定頻率範圍Rf4內。畫素矩陣U形成一影像畫面。顯示單元矩陣A的該等份子A11、A12、A1N、…、AMM與遙感單元矩陣B的該等份子B11、B12、B1N、…、BMN對應地整合為一整合單元矩陣H的複數整合單元H11、H12、H1N、…、HMM，其中整合單元矩陣H構成整合顯示和遙感的裝置41，且整合單元矩陣H的各份子(如H11)在位置上為在畫素矩陣U的一所對應畫素(如U11)內。

處理單元42產生掃描信號SG與資料信號SD，接收輸出信號SR，且根據輸出信號SR，判斷遙感單元矩陣B的哪個特定份子有效地感應電磁波信號SEW4，其中遙感單元矩陣B的該特定份子對應於畫 素矩陣U的一特定份子，且顯示單元矩陣A可明顯地顯示畫素矩陣U的該特定份子。

畫素矩陣U的該等份子U11、U12、U1N、…、UMN對應地位於複數畫素位置。處理單元42具有該等畫素位置的位置資料DU，根據位置資料DU，將該等畫素位置區分為對應於複數候選頻道代碼CH_1、CH_2、…、CH_L(如1、2、…、6)的複數遙感區域K_1、K_2、…、K_L，且具有該等遙感區域K_1、K_2、…、K_L的區域資料DK。

處理單元42利用決定遙感單元矩陣B的該特定份子是位於該等遙感區域K_1、K_2、…、K_L中的哪一特定區域，獲得電磁波信號SEW4所選擇的一特定頻道代碼，其中該特定頻道代碼是該等候選頻道代碼CH_1、CH_2、…、CH_L的其中之一。

該處理單元包括一調諧器421，調諧器421接收該特定頻道代碼，且根據該特定頻道代碼，產生掃描信號SG與資料信號SD。

請參閱第一圖來說明本案所提整合顯示和遙感的方法，其用以顯示一畫素P1與控制一輸出信號SR11，該方法包括下列步驟：根據一掃描信號SG11與一資料信號SD11，控制畫素P1的光學特性；及，利用掃描信號SG11與一電磁波信號SEW1在一特定頻率範圍Rf1內的能量Ef1，控制輸出信號SR11。

本案的一特徵是在顯示面板的每個畫素中，除了原本用以控制通斷的薄膜電晶體元件外，另外再設計一光感應元件，光感應元件是利用原本的液晶顯示器製程所製作出的一光感應薄膜電晶體。 本案利用薄膜電晶體的元件特性，將光感應薄膜電晶體操作在負壓區，利用外在不同的光，產生不同的光漏流，將這些光漏流儲存成不同電壓，且將電壓資料提供給處理單元。處理單元根據該電壓資料，控制該顯示面板；如此，就可以節省遙控器的成本。

綜上所述，本案之整合顯示和遙感的裝置及方法確實能達到發明構想所設定的功效。唯，以上所述者僅為本案之較佳實施例，舉凡熟悉本案技藝之人士，在爰依本案精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下之申請專利範圍內。

10‧‧‧整合顯示和遙感的系統

11、1A‧‧‧整合顯示和遙感的裝置

12‧‧‧顯示單元

13‧‧‧遙感單元

131‧‧‧電磁波感測單元

132‧‧‧轉換單元

18‧‧‧顯示器

181‧‧‧表面區域

18A‧‧‧影像畫面

PP‧‧‧畫素矩陣

P1、P2、PA、U11、U12、U1N、UMN‧‧‧畫素

SG11、SG12‧‧‧掃描信號

SD11‧‧‧資料信號

SR11‧‧‧輸出信號

SEW1‧‧‧電磁波信號

Rf1‧‧‧特定頻率範圍

Ef1‧‧‧能量

SEL1‧‧‧電氣信號

Claims (11)

1. 一種整合顯示和遙感的裝置，包括：一顯示單元，用以顯示一畫素，接收一掃描信號與一資料信號，且根據該掃描信號與該資料信號，控制該畫素的光學特性；及一遙感單元，其輸出端具有一輸出信號，耦合於該顯示單元，該遙感單元包含一光電晶體，一電容以及一開關，其中，該光電晶體具有一閘極端、一源極端與一汲極端，該閘極端經由一負偏壓電壓耦合於一地電位，該源極端耦合於一電源電位，該光電晶體曝露於該電磁波信號，感應該電磁波信號在該特定頻率範圍內的該能量，以於該汲極端產生一感應電流；該電容具有一第一端與一第二端，該電容的該第一端耦合於該光電晶體的該汲極端，該電容的該第二端耦合於該光電晶體的該閘極端，且該電容的該第二端產生該電壓信號；及該開關具有一控制端、一第一端與一第二端，該開關的該第一端與該開關的該第二端之間具有一受控制路徑，該控制端接收開關該受控制路徑的該掃描信號，該開關的該第一端接收該電壓信號，該開關的該第二端具有該輸出信號，且該掃描信號與該電壓信號控制該輸出信號。
2. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該顯示單元包括：一電晶體，具有一閘極端、一源極端與一汲極端，該閘極端接收該掃描信號，該汲極端接收該資料信號，且該源極端產生一控制信號； 一液晶顯示元件，具有一第一端與一第二端，該液晶顯示元件的該第一端耦合於該電晶體的該源極端，該液晶顯示元件的該第二端耦合於一地電位，且該液晶顯示元件根據該控制信號，控制該畫素的該光學特性；及一保持電容，具有一第一端與一第二端，該保持電容的該第一端耦合於該電晶體的該源極端，且該保持電容的該第二端耦合於該地電位。
3. 如申請專利範圍第2項之裝置，其中：該電晶體為一薄膜電晶體；該液晶顯示元件的該第二端經由一正偏壓電壓耦合於該地電位；及該保持電容的該第二端經由一負偏壓電壓耦合於該地電位。
4. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該顯示單元與該遙感單元在位置上為相鄰與耦接的其中之一。
5. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中：該顯示單元與該遙感單元在位置上為同在該畫素內；及該畫素為一彩色畫素所包含的一次畫素。
6. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中：該光電晶體為一薄膜光電晶體；及該感應電流為一光漏電流。
7. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中：該開關為一電晶體；當該掃描信號使該受控制路徑導通時，該電壓信號被傳輸為該輸出信號；及 當該掃描信號使該受控制路徑關斷時，該電壓信號與該輸出信號為隔離。
8. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中：該特定頻率範圍為紅外線的頻率範圍；及該光學特性為亮度與色彩的至少其中之一。
9. 一種整合顯示和遙感的裝置，包括：一顯示單元矩陣，其複數份子以陣列形狀用來對應地顯示一畫素矩陣的複數份子，該顯示單元矩陣接收一掃描信號與一資料信號，且根據該掃描信號與該資料信號，控制該畫素矩陣的各份子的光學特性，其中該畫素矩陣具有對應於複數候選頻道代碼所區分的複數遙感區域；及一遙感單元矩陣，其輸出端具有一輸出信號，該遙感單元矩陣的複數份子在位置上分別地對應與耦合於該顯示單元矩陣的該等份子，該遙感單元矩陣接收該掃描信號、一電源電位、一地電位與一電磁波信號，利用該掃描信號與在該電源電位和該地電位下感應該電磁波信號在一特定頻率範圍內的能量，控制該輸出信號；及一處理單元，其根據該輸出信號而判斷該遙感單元矩陣的哪個特定份子有效地感應該電磁波信號，且利用決定該遙感單元矩陣的該特定份子是位於該等遙感區域中的哪一特定區域，以獲得該電磁波信號所選擇的一特定頻道代碼，其中該特定頻道代碼是該等候選頻道代碼的其中之一。
10. 如申請專利範圍第9項之裝置，其中：該畫素矩陣形成一影像畫面； 該顯示單元矩陣的該等份子與該遙感單元矩陣的該等份子對應地整合為一整合單元矩陣的複數整合單元，其中該整合單元矩陣構成該整合顯示和遙感的裝置，且該整合單元矩陣的各份子在位置上為在該畫素矩陣的一所對應畫素內；該畫素矩陣的該等份子對應地位於複數畫素位置；該處理單元具有該等畫素位置的位置資料，且根據該位置資料，將該等畫素位置區分為對應於複數候選頻道代碼的複數遙感區域；該處理單元利用決定該遙感單元矩陣的該特定份子是位於該等遙感區域中的哪一特定區域，獲得該電磁波信號所選擇的一特定頻道代碼，其中該特定頻道代碼是該等候選頻道代碼的其中之一；及該處理單元更包括一調諧器，該調諧器接收該特定頻道代碼，且根據該特定頻道代碼，產生該掃描信號與該資料信號。
11. 如申請專利範圍第9項之裝置，其中：該遙感單元矩陣的該特定份子對應於該畫素矩陣的一特定份子；及該顯示單元矩陣明顯地顯示該畫素矩陣的該特定份子。