TWI607263B - 顯示面板 - Google Patents

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Description

顯示面板
本發明係關於一種顯示面板，特別是一種以光傳輸信號的顯示面板。
以往的顯示面板通常是以電信號傳遞信息，也就是以載有驅動資料的電壓或電流驅動畫素陣列的行或列。這樣的架構係便於使用者對畫素陣列進行定址控制。但是隨著解析度的增加及面板尺寸的增加，顯示面板中的各元件間的距離也隨之縮短，而產生了許多非理想的效應。例如，顯示面板中的主動元件基板的寄生電容與寄生電阻增加而造成了訊號衰減或訊號延遲等問題，導致輸出或讀取的訊號錯誤。此外，解析度的增加造成走線增加，也使得周邊扇出腳位的空間受到限制。
目前常見的解決方式例如有調整電晶體元件的長寬比或增加畫素電極的寬度等。但於此同時，卻會增加畫素電路元件所占的面積，從而降低畫素的開口率或者是增加邊框寬度，在解決原有問題的同時卻也造成了新的問題。
本發明在於提供一種顯示面板，以在不降低畫素的開口率且不增加邊框寬度的情況下，克服以往因為解析度增加或面板尺寸增加而導致的非理想效應。
本發明揭露了一種顯示面板具有光波導、導線與畫素陣列。光波導分別用以傳輸光控制訊號。每一光控制訊號具有至少一子控制訊號，至少一子控制訊號對應於至少一波長範圍。導線分別用以傳輸電控制訊號，導線分別與光波導交錯排列。畫素陣列具有畫素單元。畫素單元，排列成複數行與複數列。畫素單元具有畫素電極、濾光單元與光電晶體。濾光單元耦接光波導其中之一。濾光單元用以自耦接的光波導中接收子控制訊號，並用以依據所接收的子控制訊號篩選出特定光訊號作為光電晶體的輸入訊號。光電晶體具有第一端、第二端與第三端。第一端電性連接畫素電極，第二端電性連接導線的其中之一，第三端耦接濾光單元。光電晶體電性連接畫素電極。
綜合以上所述，本發明提供了一種顯示面板，所述的顯示面板的畫素單元中設置有光電晶體與濾光單元，藉此，可以用光波導作為顯示面板的掃描線或是資料線，也就是說，可以藉由光來傳輸顯示面板的驅動信號或資料信號。顯示面板得以減少導線數，而避免了電性元件間的非理想耦合效應。另一方面，藉由將原對應於多個電性通道的信號改以光信號的傳輸於共同的光通道上，更降低了訊號線數目，解決週邊扇出空間受限與邊框寬度增加等問題。
以上之關於本揭露內容之說明及以下之實施方式之說明係用以示範與解釋本發明之精神與原理，並且提供本發明之專利申請範圍更進一步之解釋。
以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者了解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。以下之實施例係進一步詳細說明本發明之觀點，但非以任何觀點限制本發明之範疇。
請參照圖1，圖1係為根據本發明一實施例所繪示之顯示面板的結構示意圖。顯示面板1具有多條掃描線、多條資料線與畫素陣列，畫素陣列中具有多個畫素單元。為求敘述簡明，在圖1中係以掃描線S1、S2、S3、資料線D1、D2、D3與部分的畫素單元進行說明，其中圖1中標示有畫素單元10a~10c。以畫素單元10a來說，畫素單元10a具有畫素電極、濾光單元112a與光電晶體114a。圖中的電容C1則為畫素電極所形成的等效電容，後續係以畫素電容C1稱之。濾光單元112a耦接掃描線S2。光電晶體114a具有第一端、第二端與第三端。光電晶體114a的第一端電性連接畫素電容C1。光電晶體114a的第二端電性連接資料線D1，光電晶體114a的第三端耦接濾光單元112a。在第一類的實施例中，如圖1所示，顯示面板1中的掃描線是光波導（waveguide），資料線為導線。
在第一類的實施例中，係以光波導作為掃描線。也就是說，掃描線S1、S2、S3為光波導，並用以傳輸光控制信號。在此實施例中，每一條掃描線用以傳輸多個光控制訊號的其中之一，每一光控制訊號具有至少一子控制訊號，至少一子控制訊號對應於至少一波長範圍。從另一個角度來說，每一個光控制訊號係對應於一個子控制訊號或者是由多個子控制訊號疊合而成。所述的光控制訊號可以是可見光或者是不可見光，在此並不加以限制。在此類實施例中，資料線係為多條導線。導線的材質適於導電，每一導線用以傳輸多個電控制訊號的其中之一。在此實施例中，所述的電控制訊號例如乘載有欲寫入畫素的資料。
其中，當光控制訊號為可見光時，光電晶體例如是以具可見光光電感應材料製作而成，相關材料例如非晶矽（α-Si），微晶矽（μc-Si），奈米晶矽（nc-Si），非晶鍺矽（α-SiGe）、微晶碳化矽（μc-SiC)、非晶相銦鎵鋅氧化物（α-indium gallium zinc oxide, α-IGZO）或其他具可見光感光之有機半導體材料或無機半導體材料等。而當光控制訊號為不可見光時，光電晶體例如為以可感應不可見光之材料製成，相關材料例如以矽為主的化合物晶體、砷化銦鎵（InGaAs）或其他具不可見光感光之有機半導體材料或無機半導體材料等。
各濾光單元用以自其中一光波導中的光控制訊號取得至少其中一子控制訊號。且各濾光單元用以依據取得的子控制訊號產生光輸入訊號用以開啟畫素單元中的光電晶體。在圖1所示的實施例中，當系統提供具有特定波長範圍的光訊號至掃描線S2時，濾光單元112a更進一步地自所述的光訊號中濾出具有等效波長λ1的子控制訊號，濾光單元112a更依據此具有等效波長λ1的子控制訊號產生光輸入訊號，並提供光輸入訊號給光電晶體114a，以選擇性地導通光電晶體114a。如前述地，光電晶體114a的第三端耦接濾光單元112a。光電晶體114a的第三端例如為控制端，光電晶體114a依據光輸入訊號選擇性地導通，且光電晶體114a用以依據資料線D1輸出的電控制訊號對畫素電容C1充電。在一實施例中，濾光單元112a直接將取得的子控制訊號作為光輸入訊號。
相仿地，畫素單元10b、10c中的濾光單元112b、112c也可用以取得具有等效波長λ1的子控制訊號，並據以產生光輸入訊號。而在另一實施例中，畫素單元10b中的濾光單元112b用以取得具有等效波長λ2的子控制訊號，畫素單元10c中的濾光單元112c分別用以取得具有等效波長λ3的子控制訊號。換句話說，在此實施例中，畫素單元10a~10c分別受控於不同波長範圍的光控制訊號。
請再參照圖2以說明本發明所提供的顯示面板的另一種實施態樣，圖2係為根據本發明更一實施例所繪示之顯示面板的結構示意圖。在圖2中繪示有3行乘3列的畫素，其中在圖2圖面方向的橫向為列，縱向為行。另一方面，在此實施例中，資料線D1、D2、D3為光波導，掃描線S1為導線。在圖2的圖面方向中的各行畫素係分別耦接不同的資料線D1、D2、D3，而各列畫素則同樣電性連接掃描線S1。其中，就資料線D2來說，資料線D2上的光控制訊號具有多個子控制訊號，每一個子控制訊號分別對應於不同的波長範圍，濾光單元312a、312b、312c分別自光控制訊號中取得對應的子控制訊號。
舉例來說，畫素單元30a代表紅色子畫素，畫素單元30b代表綠色子畫素，畫素單元30c代表藍色子畫素。資料線D2上的光控制訊號例如具有三個子控制訊號，三個子控制訊號分別具有等效波長λ1、λ2、λ3。而濾光單元312a用以取得具有等效波長λ1的子控制訊號，濾光單元312b用以取得具有等效波長λ2的子控制訊號，濾光單元312c用以取得具有等效波長λ3的子控制訊號。也就是說具有等效波長λ1的子控制訊號乘載有關聯於紅色子畫素的資料，具有等效波長λ2的子控制訊號乘載有關聯於綠色子畫素的資料，具有等效波長λ3的子控制訊號乘載有關聯於藍色子畫素的資料。須注意的是，所述的等效波長λ1~λ3係為使用者自定義的波長，而不一定是實際對應於紅色光、綠色光與藍色光的波長。
在一實施例中，各子控制訊號係同時被提供至資料線D2。濾光單元312a、312b、312c係分別依據不同的子控制訊號產生對應的輸入訊號，而使得光電晶體314a、314b、314c程度不一地導通。此時，同一行上的光電晶體314a、314b、314c係基於掃描線S1上的電壓準位而分別將不同的資料寫進畫素電容C1~C3。換句話說，在此實施例中，圖2中的9個畫素單元係同時進行更新。由於濾光單元與等效波長的對應關係，各畫素單元得以依據不同的信號進行作動。由於不同列的畫素單元可以同時進行更新，因此變相地提升了顯示面板的更新速率。另一方面，由於不同列的畫素單元電性連接至相同的導線，也減少了面板扇出走線的數量，降低面板的邊框寬度。於另一實施例中，各子控制訊號係不同時地被提供至資料線。藉由濾光單元與等效波長的對應關係配合分時控制，得以確保各畫素單元是受到正確的訊號驅動。
請接著參照圖3以說明濾光單元的實施態樣，圖3係為根據本發明一實施例所繪示之濾光單元的結構示意圖。圖3中繪示有光波導WG、濾光單元412與光電晶體414。其中，為求敘述簡明，係以簡要的幾合圖形代表所述的各元件。換句話說，圖3僅用以示意，而非真實地用以限制各元件的形狀與相對位置。如圖4所示，光波導WG具有核心層CR、披覆層CL與遮蔽層SL。披覆層CL包覆至少部分的核心層CR，核心層CR與披覆層CL位於遮蔽層SL上。其中，核心層CR的折射率大於披覆層CL的折射率。濾光單元412具有導光件4122與濾光件4124。導光件4122設置於核心層CR，濾光件4124設置於披覆層CL。在一實施例中，濾光件4124暴露於披覆層CL，光電晶體414的第三端朝向暴露於披覆層CL的濾光件4124設置。
在一實施例中，導光件4122類似於背光模組中導光板上的微結構。導光件4122用以將光控制訊號中的部分光量反射至濾光件4124。從另一個角度來說，濾光件4124相當於接收到局部強度的光控制訊號，多餘強度的光訊號仍會延著核心層CR持續往後段畫素傳播。濾光件4124再自接收的光中取得對應的子控制訊號，並依據取得的子控制訊號提供輸入信號給光電晶體414。在此實施例中，光控制訊號例如為可見光，濾光件4124例如為濾光片，以濾出對應波長範圍的光。而在另一實施例中，導光件4122例如為週期性的光柵。經由調整光柵的週期，得以選擇性地繞射出具有所欲波長的光至濾光件4124。而濾光件4124則用以再進一步地濾出光訊號中對應的子控制訊號，以提供準確的子控制訊號。
請再參照圖4，圖4係為根據本發明另一實施例所繪示之濾光單元的結構示意圖。濾光單元512具有共振部5122與導光部5124。其中，共振部5122例如為環形共振器或碟形共振器，在此及後續的實施例中係舉共振部5122為環形共振器為例進行說明。在此實施例中，共振部5122的實體部位係覆蓋部分的光波導WG與部分的導光部5124，導光部5124覆蓋至少部分的光電晶體514。共振部5122用以依據光波導WG中的光控制訊號的子控制訊號產生光輸入訊號，並將光輸入訊號提供給導光部5124。導光部5124的一端具有導光角θ。藉由調整導光角θ而得以使光輸入訊號得以準確地傳輸至光電晶體514，導光角θ可以例如設定為不小於40度，且不大於50度。其中，共振部5122具有共振半徑R，共振半徑R可表達為 。其中，m為正整數，λ1為欲藉由濾光單元512自光控制訊號中取得的子控制訊號所具有的等效波長，π為圓周率。
請接著參照圖5A與圖5B，圖5A係為根據本發明更一實施例所繪示之濾光單元的結構示意圖，圖5B係為根據圖5A所繪示之濾光單元相對於其他元件的相對位置示意圖。如圖5A所示，濾光單元612為環型共振器並具有共振部6122與多個光柵G。更詳細地來說，共振部6122具有第一環狀表面P1。第一環狀表面P1朝向光電晶體614。光柵G位於第一環狀表面P1。光柵G在第一環狀表面P1上以等效間距環狀排列，等效間距為 。其中 為濾光單元612對應的波長範圍中的等效波長， 為濾光單元612耦接光電晶體的等效折射率。於另一實施例中，濾光單元612也可以是碟型共振器。而如圖5B 所示，濾光單元612配置位置係介於光電晶體614與遮光層SL’之間。濾光單元612的實體部位與部分的光波導WG和光電晶體614重疊。其中，濾光單元612的第一環狀表面P1係朝向光電晶體614，以將光輸入訊號提供給光電晶體614。本實施例中，光電晶體614位於濾光單元612上方，光電晶體614的受光面可直接面對光柵G與第一環狀表面P1，因此，濾光單元612內的波長λ1光訊號可垂直光閘G結構方向導出，使得光電晶體614更容易接收或有效感應特定波長。
請一併參照圖6A與圖6B，圖6A係為根據本發明再一實施例所繪示之濾光單元的結構示意圖，圖6B係為根據圖6A所繪示之濾光單元相對於其他元件的相對位置示意圖。如圖6A所示，濾光單元712為環型共振器並具有共振部7122與多個光柵G。更詳細地來說，共振部7122具有第一環狀表面P1。第一環狀表面P1朝向光電晶體714。光柵G位於第一環狀表面P1。光柵G在第一環狀表面P1上以等效間距環狀排列，等效間距為 。其中 為濾光單元712對應的波長範圍中的等效波長， 為濾光單元712耦接光電晶體的等效折射率。於另一實施例中，濾光單元712也可以是碟型共振器。而如圖7B 所示，濾光單元712配置位置係介於光電晶體714與遮光層SL’之間。濾光單元712的實體部位與至少部分的光電晶體714重疊。光波導WG相鄰於濾光單元712而耦合濾光單元712。其中，濾光單元712的第一環狀表面P1與光閘G係朝向光電晶體714，以將光輸入訊號提供給光電晶體714。
請再參照圖7A、圖7B與圖7C，圖7A係為根據本發明再一實施例所繪示之濾光單元的結構示意圖，圖7B係為根據圖7A所繪示之濾光單元相對於其他元件的相對位置示意圖，圖7C係為根據圖7A所繪示之濾光單元相對於其他元件的另一種相對位置示意圖。如圖7A所示，濾光單元812為環型共振器並具有共振部8122與多個光柵G。更詳細地來說，共振部8122具有內圓周側面P2。光柵G位於內圓周側面P2。光柵G在內圓周側面P2上以一等效間距環狀排列，等效間距為 。其中 為濾光單元812對應的波長範圍中的等效波長， 為濾光單元812耦接光電晶體的等效折射率。而如圖7B與圖7C所示，濾光單元812配置位置係介於光電晶體814與遮光層SL’之間，光電晶體814與遮光層SL’分別位於濾光單元812的上方或下方則不限定。濾光單元812的實體部位與部分的光波導WG以及光電晶體814重疊，此濾光單元812可螺旋軸向導出光訊號至光電晶體814。
綜合以上所述，本發明提供了一種顯示面板，所述的顯示面板的畫素單元中設置有光電晶體與濾光單元，藉此，可以用光波導作為顯示面板的掃描線或是資料線，也就是說，藉由光傳輸顯示面板的驅動信號或資料信號。在此光電複合式的架構下，顯示面板得以減少導線數，而避免了電性元件間的非理想耦合效應。而且，以光信號進行傳輸之時更免以電信號進行傳輸時所面臨到的阻抗問題。另一方面，因為不同波長的光之間彼此獨立，在傳輸上互不干擾，因此可將原對應於多個電性通道的信號改以光信號的傳輸於共同的光波導上，從而降低了訊號線數目，解決週邊扇出空間受限與邊框寬度增加等問題。此外，光波導可為透明材質取代不透明的電極線，而提升了畫素的開口率。
雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本發明之專利保護範圍。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。
1~3‧‧‧顯示面板
10a~30c‧‧‧畫素單元
112a~312c、412~812‧‧‧濾光單元
4122‧‧‧導光件
5122‧‧‧共振部
4124‧‧‧濾光件
5124‧‧‧導光部
114a~314c、414~814‧‧‧光電晶體
C1~C3‧‧‧畫素電容
CL‧‧‧披覆層
CR‧‧‧核心層
D1~D3‧‧‧資料線
G‧‧‧光柵
P1‧‧‧第一環狀表面
P2‧‧‧內圓周側面
R‧‧‧共振半徑
S1~S3‧‧‧掃描線
WG‧‧‧光波導
SL‧‧‧遮蔽層
SL’‧‧‧遮光層
θ‧‧‧導光角
圖1係為根據本發明一實施例所繪示之顯示面板的結構示意圖。 圖2係為根據本發明更一實施例所繪示之顯示面板的結構示意圖。 圖3係為根據本發明一實施例所繪示之濾光單元的結構示意圖。 圖4係為根據本發明另一實施例所繪示之濾光單元的結構示意圖。 圖5A係為根據本發明更一實施例所繪示之濾光單元的結構示意圖。 圖5B係為根據圖5A所繪示之濾光單元相對於其他元件的相對位置示意圖。 圖6A係為根據本發明再一實施例所繪示之濾光單元的結構示意圖。 圖6B係為根據圖6A所繪示之濾光單元相對於其他元件的相對位置示意圖。 圖7A係為根據本發明再一實施例所繪示之濾光單元的結構示意圖。 圖7B係為根據圖7A所繪示之濾光單元相對於其他元件的相對位置示意圖。 圖7C係為根據圖7A所繪示之濾光單元相對於其他元件的另一種相對位置示意圖。
1‧‧‧顯示面板
10a~10c‧‧‧畫素單元
112a~112c‧‧‧濾光單元
114a~114c‧‧‧光電晶體
C1~C3‧‧‧畫素電容
D1~D3‧‧‧資料線
S1~S3‧‧‧掃描線

Claims (10)

  1. 一種顯示面板，包括：多條光波導，分別用以傳輸一光控制訊號，每一該光控制訊號具有至少一子控制訊號，該至少一子控制訊號對應於至少一波長範圍；多條導線，分別用以傳輸一電控制訊號，該些導線分別與該些光波導交錯排列；以及一畫素陣列，包括多個畫素單元，排列成複數行與複數列，每一該畫素單元包括：一畫素電極；一濾光單元，耦接該些光波導其中之一，該濾光單元用以自該耦接的光波導中接收該些子控制訊號，並用以篩選出所接收的該些子控制訊號的至少其中之一作為一光輸入訊號；以及一光電晶體，具有一第一端、一第二端與一控制端，該第一端電性連接該畫素電極，該控制端電性連接該些導線的其中之一，該第二端耦接該濾光單元以接收該光輸入訊號，該光電晶體受控於該電控制訊號而選擇性地將該光輸入訊號提供至該畫素電極；其中，該些畫素單元定義有一第一畫素單元與一第二畫素單元，該第一畫素單元相鄰於該第二畫素單元，該第一畫素單元的該濾光單元的濾波範圍不同於該第二畫素單元的該濾光單元的濾波範圍。
  2. 如請求項1所述之顯示面板，其中該些光波導分別耦接該畫素陣列的該複數列的其中之一，該些導線分別電性連接該畫素陣列的該複 數行其中之一，每一該些光波導耦接該畫素陣列的其中一列，每一該些導線電性連接該畫素陣列中的其中一行。
  3. 如請求項1所述之顯示面板，其中該些光波導分別耦接該畫素陣列的複數行的其中之一，該些導線分別電性連接該畫素陣列的複數列的其中之一，每一該些光波導耦接該畫素陣列的其中一行，每一該些導線電性連接該畫素陣列中的其中一列。
  4. 如請求項1所述之顯示面板，其中每一該些光波導耦接該畫素陣列的其中一行，每一該些導線電性連接該畫素陣列中的其中多列。
  5. 如請求項4所述之顯示面板，其中每一該光控制訊號具有多個子控制訊號，該些子控制訊號分別對應於多個不同的波長範圍，其中每一該濾光單元用以依據具有特定波長範圍的其中一該子控制訊號產生對應的該光輸入訊號。
  6. 如請求項1至請求項5其中任一項所述之顯示面板，其中該些光控制訊號為可見光訊號，每一該濾光單元具有一濾光片，該些濾光片分別對應於不同的波長範圍。
  7. 如請求項1至請求項5其中任一項所述之顯示面板，其中每一該些濾光單元具有一共振部，該共振部具有一共振半徑R，該共振半徑 R可表達為，其中，m為正整數，λ 1為該濾光單元對應的該波長範 圍中的特定波長，π為圓周率。
  8. 如請求項7所述之顯示面板，其中每一該些濾光單元更具有 多個光柵，該些光柵以等間距排列於該共振部上，該間距為，其中n eff 為該濾光單元耦接光電晶體的等效折射率。
  9. 如請求項8所述之顯示面板，其中該共振部具有一第一環狀表面，該第一環狀表面朝向其中一該光電晶體，該些光柵位於該第一環狀表面。
  10. 如請求項9所述之顯示面板，其中該共振部具有一內圓周側面，該些光柵係位於該內圓周側面上。
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