CN112748593A - 显示装置 - Google Patents
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Abstract
公开了一种显示装置,该显示装置能够借助于在显示面板的一些像素中布置光电晶体管以根据外部光的量的改变感测光电晶体管的截止电流来感测在显示面板上的用户的触摸或由激光指示器的输入。另外,与数据线交叠的公共电极与和从其检测感测信号的读出线交叠的公共电极分开布置,从而由于由显示驱动导致的噪声对感测信号的降低的影响而改善与显示驱动同时执行的感测性能。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年10月30日提交的韩国专利申请第10-2019-0136423号的优先权,该韩国专利申请出于所有目的通过引用如同在本文中完全阐述一样并入于此。
技术领域
本公开内容的实施方式涉及一种显示装置。
背景技术
随着信息社会的发展,在各个领域中对用于显示图像的显示装置的需求日益增加,并且例如,诸如液晶显示装置、有机发光显示装置等的各种类型的显示装置被利用。
为了向用户提供各种功能,这样的显示装置提供以下功能:识别由用户的手指、笔触摸、激光指示器等在显示装置的显示面板上的光,并且基于识别到的信息执行输入处理。
因此,需要在显示面板上布置用于感测的配置,但是用于驱动显示装置的电极、信号线等将必须首先布置在显示面板上,并且因此,这样有限的设计布置通常引起以下问题:变得难以另外布置用于感测的配置。
此外,由根据显示驱动施加至显示面板的信号引起的电压变化可能在感测期间用作噪声,因此通常将不利地导致与驱动显示器同时执行感测的许多困难。
发明内容
本公开内容的实施方式提供一种显示装置,该显示装置能够与显示驱动同时感测至显示面板上的用户的触摸或由激光指示器对光的照射。
本公开内容的实施方式提供了一种显示装置,该显示装置能够降低在执行显示驱动的时段期间检测的感测信号中的可能根据显示驱动发生的噪声。
根据一个方面,提供了一种显示装置,该显示装置包括:显示面板,在该显示面板中布设多条栅极线、多条数据线和多个子像素;布设在多个子像素中的至少一个子像素中的多个光电晶体管,所述多个光电晶体管由施加至光控制线的光控制信号控制并且电连接至向其施加光驱动电压的光驱动线;多个读出晶体管,所述多个读出晶体管电连接在光电晶体管与读出线之间;第一公共电极,该第一公共电极与读出线部分交叠;以及第二公共电极,该第二公共电极与数据线部分交叠并且与第一公共电极分开。
根据另一方面,提供了一种显示装置,该显示装置包括:布设在多个子像素中的每个中的多个驱动晶体管;布设在多个子像素中的一些子像素中的多个读出晶体管;多条数据线,其电连接至驱动晶体管;多条读出线,其电连接至读出晶体管;第一公共电极,其与读出线部分交叠;以及第二公共电极,其与数据线部分交叠并且与第一公共电极分开。
根据本公开内容的实施方式,可以借助于布置在一些子像素中的光电晶体管累积由到显示面板上的触摸或外部光的照射生成的电荷,并且然后通过由栅极线控制的读出晶体管检测累积的电荷以执行感测操作,从而与显示驱动同时感测至显示面板上的用户的触摸等。
根据本公开内容的实施方式,可以借助于将与数据线(向其施加数据电压)交叠的公共电极的一部分布置成与和读出线(在其中检测感测信号)交叠的公共电极的一部分分开,由于在通过读出线检测的感测信号中的降低的显示噪声而改善感测性能。
附图说明
根据以下结合附图的具体实施方式,将更清楚地理解本公开内容的上述和其他目的、特征和优点,在附图中:
图1示出了根据本公开内容的实施方式的显示装置的示意性配置;
图2示出了根据本公开内容的实施方式的显示装置的示意性感测结构的示例;
图3示出了布设在根据本公开内容的实施方式的显示装置中的不包括子像素的传感器区域的子像素的结构的示例;
图4示出了布设在根据本公开内容的实施方式的显示装置中的包括子像素的传感器区域的子像素的示例性结构;
图5示出了布设在根据本公开内容的实施方式的显示装置中的包括子像素的传感器区域的子像素的电路配置的示例;
图6示出了用于感测电路和布设在根据本公开内容的实施方式的显示装置的传感器区域中的电路元件的电路连接的示例;
图7a和图7b各自示出了根据本公开内容的实施方式的显示装置的感测方案的示例;
图8示出了布设在根据本公开内容的实施方式的显示装置中的子像素的结构的另一示例;
图9示出了如图8中所示的布设在显示装置中的感测单元区域中的子像素的结构的示例;以及
图10和图11是示出了如图8中所示的在显示装置中的感测信号的降噪效果的视图。
具体实施方式
在以下对本发明的示例或实施方式的描述中,将参照附图,在附图中通过说明的方式示出了可以实现的特定示例或实施方式,并且在附图中相同的附图标记和符号即使当在彼此不同的附图中示出它们时也可以用于表示相同或相似的部件。此外,在本发明的示例或实施方式的以下描述中,当确定在本文中并入的已知功能和部件的详细描述可能使本发明的某些实施方式的主题相当不清楚时,将省略该描述。本文中使用的诸如“包括”、“具有”、“包含”、“构成”、“组成(make up of)”和“形成(formed of)”的术语通常旨在允许添加其他部件,除非这些术语与术语“仅”一起使用。如本文中所使用的,单数形式旨在包括复数形式,除非上下文另外明确指示。
在本文中可以使用诸如“第一”、“第二”、“A”、“B”、“(A)”或“(B)”的术语来描述本发明的要素。这些术语中的每个都不用于限定要素的本质、顺序、次序或数目等,而仅用于将相应的要素与其他要素区分开。
当提到第一元件“连接或耦接至”第二元件、与第二元件“接触或交叠”等时,应该解释的是,第一元件不仅可以“直接连接或耦接至”第二元件或者与第二元件“直接接触或交叠”,而且还可以在第一元件与第二元件之间“插入”第三元件,或者可以将第一元件和第二元件经由第四元件彼此“连接或耦接”、“接触或交叠”等。在此,第二元件可以包括在彼此“连接或耦接”、“接触或交叠”等的两个或更多个元件中的至少一个中。
当使用时间相对术语例如“在……之后”、“继……之后”、“接下来”、“在……之前”等来描述元件或配置的处理或操作,或者操作、处理、制造方法中的流程或步骤时,除非术语“直接”或“立即”被一起使用,否则这些术语可以用于描述非连续或非顺序的处理或操作。
另外,当提到任何尺寸、相对大小等时,应当考虑,即使当未指定相关描述时,要素或特征的数值或相应的信息(例如水平、范围等)也包括可能由各种因素(例如,处理因素、内部或外部影响、噪声等)引起的公差或误差范围。此外,术语“可以(may)”完全涵盖术语“能够(can)”的所有含义。
图1示出了根据本公开内容的实施方式的显示装置100的示意性配置。
参照图1,根据本公开内容的实施方式的显示装置100可以包括显示面板110、栅极驱动电路120、数据驱动电路130和控制器140。此外,显示装置可以包括用于感测至显示面板110上的触摸或外部光的感测电路150以及感测控制器160。
多条栅极线GL和多条数据线DL可以布设在显示面板110中,并且多个子像素SP可以布设在栅极线GL与数据线DL相交的区域中。
此外,可以在多个子像素SP中的至少一些子像素SP中布设构成用于感测操作的传感器的电路元件等,并且将传感器和感测电路150彼此电连接的多条读出线ROL可以布设在显示面板110中。
栅极驱动电路120可以被配置成控制布设在显示面板110上的多条栅极线GL,并且控制子像素SP的驱动时序。此外,数据驱动电路130可以被配置成将与图像数据相对应的数据电压Vdata供应至子像素SP,以便控制子像素SP呈现与图像数据的渐变(gradation)相对应的亮度。
更详细地,栅极驱动电路120可以被配置成由控制器140控制,以将扫描信号顺序地输出至布置在显示面板110中的多条栅极线GL,从而控制多个子像素SP的驱动时序。
栅极驱动电路120可以包括一个或更多个栅极驱动器集成电路(GDIC),并且可以根据其驱动方案布置在显示面板110的一侧或两侧上。
每个栅极驱动器集成电路(GDIC)可以被配置成通过带载自动封装(TAB)或玻璃上芯片(COG)方法连接至显示面板110的接合焊盘,或者可以以面板内栅极(GIP)类型来实现以直接布设在显示面板110上,并且此外,在某些情况下,每个栅极驱动器集成电路(GDIC)可以被集成以布设在显示面板110上。另外,各个栅极驱动器集成电路(GDIC)可以以膜上芯片(COF)方法来实现,在膜上芯片(COF)方法中各个栅极驱动器集成电路(GDIC)被安装在连接至显示面板110的膜上。
数据驱动电路130可以被配置成从控制器140接收图像数据(或输入数据),并且然后将图像数据转换为模拟形式的数据电压。然后,按照通过栅极线GL施加扫描信号的时序将数据电压输出至每条数据线DL,使得每个子像素SP根据图像数据表示亮度。
数据驱动电路130可以包括一个或更多个源极驱动器集成电路(SDIC)。
每个源极驱动器集成电路(SDIC)可以包括移位寄存器、锁存电路、数字至模拟转换器、输出缓冲器等。
然后,每个源极驱动器集成电路(SDIC)可以通过带载自动封装(TAB)方法或玻璃上芯片(COG)方法连接至显示面板110的接合焊盘,或者可以直接布设至显示面板110,并且此外,在某些情况下,每个源极驱动器集成电路(SDIC)可以被集成以布设在显示面板110中。此外,每个源极驱动器集成电路(SDIC)可以以膜上芯片(COF)方法来实现,其中,各个源极驱动器集成电路(SDIC)可以被安装在连接至显示面板110的膜上,并且然后通过膜上的布线电连接至显示面板110。
控制器140可以被配置成根据需要将各种控制信号供应至栅极驱动电路120和数据驱动电路130,以控制栅极驱动电路120和数据驱动电路130的操作。
控制器140允许栅极驱动电路120根据在每个帧中实现的时序输出扫描信号,并按照由数据驱动电路130使用的数据信号格式转换从外部接收的图像数据以将经转换的视频数据输出至数据驱动电路130。
控制器140可以被配置成与图像数据一起从外部(例如主机系统)接收各种时序信号,所述各种时序信号包括例如垂直同步信号(VSYNC)、水平同步信号(HSYNC)、输入数据使能信号(DE:数据使能)和时钟信号(CLK)。
控制器140可以被配置成使用从外部接收的各种时序信号来生成各种控制信号,并且然后将所生成的控制信号传送至栅极驱动电路120和数据驱动电路130。
作为示例,控制器140可以被配置成输出用于控制栅极驱动电路120的各种栅极控制信号(GCS),所述各种栅极控制信号包括例如栅极起始脉冲(GSP)、栅极移位时钟(GSC)、栅极输出使能信号GOE等。
在此,栅极起始脉冲(GSP)用于控制构成栅极驱动电路120的一个或更多个栅极驱动器集成电路(GDIC)的操作起始时序。栅极移位时钟GSC是通常输入至一个或更多个栅极驱动器集成电路(GDIC)的用于控制扫描信号的移位时序的时钟信号。栅极输出使能信号GOE用于指定一个或更多个栅极驱动器集成电路(GDIC)的时序信息。
此外,为了控制数据驱动电路130,控制器140可以适于输出各种数据控制信号DCS,所述各种数据控制信号DCS包括例如源极起始脉冲(SSP)、源极采样时钟(SSC)、源极输出使能信号(SOE)。
在此,源极起始脉冲SSP用于控制构成数据驱动电路130的一个或更多个源极驱动器集成电路(SDIC)的数据采样起始时序。源极采样时钟SSC是用于控制在源极驱动器集成电路(SDIC)中的每个中的数据的采样时序的时钟信号。源极输出使能信号SOE用于控制数据驱动电路130的输出时序。
该显示装置100可以包括:电源管理集成电路(未示出),其将各种电压或电流供应至显示面板110、栅极驱动电路120、数据驱动电路130、感测电路150等,或者控制馈送到显示面板110、栅极驱动电路120、数据驱动电路130、感测电路150等的这样的各种电压和/或电流。
每个子像素SP可以通过栅极线GL和数据线DL的交叉来限定,其中,可以根据显示装置100的类型来布设液晶或发光器件。
例如,当显示装置100是液晶显示元件时,显示装置100可以包括向显示面板110照射光的光源装置例如,诸如背光单元,其中,液晶布设在显示面板110的子像素SP中。因此,可以通过允许液晶的排列通过根据施加至每个子像素SP的数据电压Vdata形成的电场来排列,以根据图像数据的亮度来显示图像。
在另一示例中,当显示装置100是有机发光显示装置时,有机发光二极管(OLED)可以布设在每个子像素SP中,并且流过有机发光二极管OLED的电流可以根据供应至子像素SP的数据电压Vdata进行控制,使得可以根据图像数据显示亮度。
可替选地,在某些情况下,可以在每个子像素(SP)中布设至少一个发光二极管(LED)以用于显示图像。
与此同时,根据本公开内容的实施方式的显示装置100可以被配置成通过使用布设在至少一些子像素SP中的至少一个传感器来感测至显示面板110上的用户的触摸或外部光。
例如,可以将用于响应于光而输出截止电流的光电晶体管PHT布设在显示面板110的一些子像素SP上,并且然后可以检测由光电晶体管PHT输出的截止电流,使得可以感测入射在显示面板110上的外部光。
换句话说,通过在光电晶体管PHT截止的情况下检测由外部光生成的截止电流,允许感测由激光指示器等照射到显示面板110上的外部光,并且然后基于感测的结果执行输入处理。
此外,当用户的手指或笔触摸显示面板110时,可以通过检测入射在光电晶体管PHT上的光的量的改变来识别用户的触摸。
该光电晶体管PHT可以电连接至布设在显示面板110上的读出线ROL。此外,感测电路150可以被配置成通过连接至传感器例如光电晶体管PHT的读出线ROL来检测感测信号,并且感测在显示面板110上的用户的触摸或外部光的照射。
感测电路150可以包括例如电连接至读出线ROL的放大器、用于对放大器的输出信号进行积分以输出积分值的积分器以及用于存储积分器的积分值的采样和保持电路。此外,感测电路150可以包括用于将模拟感测信号转换为数字信号的模拟至数字转换器。
感测电路150可以被配置成将感测数据输出至感测控制器160,该感测数据通过将通过读出线ROL检测到的感测信号转换成数字信号而获得。
感测控制器160可以被配置成控制感测电路150并使用从感测电路150接收的感测数据来感测在显示面板110上的触摸或外部光的照射。
在此,可以独立于显示驱动来执行通过读出线ROL的信号检测,但是根据情况,可以基于应用于显示驱动的信号来执行通过读出线ROL的感测信号的检测。
包括在根据本公开内容的实施方式的显示装置100中的数据驱动电路130和感测电路150可以布设在具有单个集成电路(IC)的显示装置100中。
图2示出了根据本公开内容的实施方式的显示装置100的示意性感测结构的示例。
参照图2,为在显示面板110的子像素SP中布设的驱动电路元件布置有多条栅极线GL。尽管图2示出了其中一条栅极线GL被布置在子像素SP的每一行中的示例,但是取决于显示装置100的类型,可以布设用于驱动每个子像素SP行的不止一条栅极线GL。
在每个子像素SP中可以布设发光元件、液晶或用于显示驱动的电路元件等。
另外,布设在显示面板110上的多个子像素SP中的至少一些子像素SP可以包括其中布置有构成传感器的电路元件的传感器区域S/A。
例如,如图2中所示,对于每八个子像素SP,可以包括一个传感器区域S/A,其中,这八个子像素SP可以形成一个感测单元区域。图2仅示出了这样的配置的示例,并且对于每八个以上的子像素SP,可以逐一布设传感器区域S/A,或者对于每八个以下的子像素SP,可以逐一布设传感器区域S/A。在此,为了便于描述,传感器区域S/A被示出为例如布设在一个子像素SP中,但是在某些情况下,传感器区域S/A可以布设在两个或更多个相邻的子像素SP中。
在传感器区域S/A中可以布设构成传感器的一些电路元件,其中,例如,可以在传感器区域S/A中布设一个或更多个光电晶体管PHT以及一个或更多个读出晶体管ROT。另外,在某些情况下,感测电容器Cs也可以布设在传感器区域S/A中。
布设在传感器区域S/A中的那些电路元件可以电连接至读出线ROL,该读出线ROL连接至感测电路150,并且例如,布置在传感器区域S/A中的读出晶体管ROT可以电连接至读出线ROL。
该读出晶体管ROT可以电连接在读出线ROL与光电晶体管PHT之间。
在此,尽管可以单独地布设用于控制读出晶体管ROT的信号线,但是可以将布设在显示面板110上的栅极线GL电连接至读出晶体管ROT的栅极节点。因此,可以通过施加至栅极线GL的扫描信号来接通/关断读出晶体管ROT。
然后,当通过触摸或通过激光指示器改变入射在光电晶体管PHT上的光的量时,由于光电晶体管PHT的截止电流,电荷可能被累积。因此,当读出晶体管ROT接通时,可以通过读出线ROL检测累积的电荷。
具体地,如图2中所示,栅极线GL可以布设在子像素SP的每行中,并且读出线ROL可以布设在子像素SP的每四列中。此外,可以为每八个子像素SP布置传感器区域S/A。
因此,当生成布设在传感器区域S/A中的光电晶体管PHT的截止电流同时扫描信号被施加至未连接至传感器区域S/A的栅极线GL时,电荷可能被累积。然后,可以在将扫描信号施加至连接至传感器区域S/A的栅极线GL的时段期间接通布设在传感器区域S/A中的读出晶体管ROT,使得可以通过读出线ROL检测感测信号。
在此,尽管如上所述,示出了为例如每八个子像素SP设置了传感器区域S/A,但是传感器区域S/A可以布置成使得为八个以上的子像素SP,或其他情况,为八个以下的子像素设置一个传感器区域S/A。
因此,在为每两行的子像素SP设置一个传感器区域S/A的情况下,如图2中所示,并且如果存在连接至一条读出线ROL的m个传感器区域S/A(其中,m是自然数),则其将允许布置2m条栅极线GL。可替选地,如果为每k行的子像素SP设置一个传感器区域S/A,并且存在连接至一条读出线ROL的m个传感器区域S/A,则其将允许布置m*k条栅极线GL。
因此,当存在一个传感器区域S/A的子像素SP的数目减少时,其将可以增加感测的分辨率。可替选地,当存在一个传感器区域S/A的子像素SP的数目增加时,其将增加由光电晶体管PHT的截止电流累积的电荷的量以提高感测的灵敏度。
如上所述,通过将包括光电晶体管PHT等的传感器区域S/A布设在显示面板110中布设的多个子像素SP中的一些子像素SP中,可以更容易地在显示面板110中布置用于感测的配置。此外,通过在通过连接至传感器区域S/A的栅极线GL施加扫描信号的时序处检测感测信号,可以与显示驱动同时执行感测。
因此,通过由栅极线GL控制从传感器区域S/A检测感测信号的时序,还可以减少在感测电路150中检测来自每个传感器区域S/A的感测信号所需的通道的数目。
作为示例,在布置在一列子像素SP中的传感器区域S/A的数目为m的情况下,可能需要m个通道以分别检测来自每个传感器区域S/A的感测信号。
然而,根据本公开内容的实施方式,可以通过允许一条读出线ROL连接至m个传感器区域S/A并由连接至每个传感器区域S/A的栅极线GL控制感测信号的检测时序来使用一个通道执行感测。因此,可以在将所需通道的数目减少至1/m的同时执行感测。
如从前面的描述中明显的是,本公开内容的实施方式使得可以通过附加地布置其中光电晶体管PHT、读出晶体管ROT等被布设的传感器区域S/A以及读出线ROL等来感测显示面板110上的触摸或外部光。另外,将可以在对为显示驱动布置的配置影响最小的情况下布置这样的用于感测的配置。
图3和图4各自示出了布设在根据本公开内容的实施方式的显示装置100中的子像素SP的结构的示例,其中,图3示出了不包括传感器区域S/A的子像素SP的结构的示例,而图4示出了包括传感器区域S/A的子像素SP的结构的示例。
首先参照图3,看到的是,栅极线GL可以在一个方向上布置。在此,作为示例,可以针对一行子像素SP布设两条栅极线GL(i)和GL(i+1),其中,栅极线GL(i)可以驱动图3所示的行中的子像素SP中的一些子像素SP,并且栅极线GL(i+1)可以驱动下一行中的子像素SP中的一些子像素SP。
数据线DL可以在与布置栅极线GL的方向相交的方向上布置,其中,数据线DL可以例如每两个子像素列布置一次。此外,供应至布设在数据线DL的两侧上的子像素SP的数据电压Vdata可以由一条数据线DL供应。
由栅极线GL控制并连接至数据线DL的驱动晶体管DRT可以布设在每个子像素SP中。此外,可以针对每个子像素SP布设电连接至驱动晶体管DRT的像素电极PXL。驱动晶体管DRT和像素电极PXL可以通过第一接触孔CH1电连接。
施加公共电压Vcom的公共电极COM可以布设在多个子像素SP中。公共电极COM可以在显示驱动时段期间施加有公共电压Vcom,并且可以与施加数据电压Vdata的像素电极PXL形成电场。
公共电极COM可以电连接至公共电极连接布线COM_CL。公共电极连接布线COM_CL可以布设在与数据线DL相同的层上,并且可以布设在未布设任何数据线DL的区域中。公共电极COM可以通过第二接触孔CH2电连接至公共电极连接布线COM_CL。
在此,公共电极COM可以包括布设在与像素电极PXL相同的层上的第一部分COMa和布设在与栅极线GL相同的层上的第二部分COMb。
公共电极COM的第一部分COMa和第二部分COMb可以经由第二接触孔CH2或第三接触孔CH3电连接。例如,公共电极COM的第一部分COMa和第二部分COMb可以通过第二接触孔CH2彼此直接连接。此外,公共电极COM和公共电极连接布线COM_CL可以通过第二接触孔CH2彼此直接连接。经由第二接触孔CH2连接的公共电极COM的第二部分COMb可以布设为在平面上包围像素电极PXL的外部的形状。
另外,公共电极COM的第二部分COMb和公共电极连接布线COM_CL可以通过第三接触孔CH3彼此电连接。在此,公共电极COM的第二部分COMb和公共电极连接布线COM_CL可以通过单个第三接触孔CH3直接连接,并且可替选地,如图3中所示,公共电极COM的第二部分COMb和公共电极连接布线COM_CL可以通过两个第三接触孔CH3和不同的材料(例如,形成像素电极的材料)电连接。因此,布设在栅极线GL之间的公共电极COM的第二部分COMb可以通过公共电极连接布线COM_CL电连接至公共电极COM的第一部分COMa。
在此,位于形成第三接触孔CH3的部分处的公共电极COM的第二部分COMb可以以与稍后描述的布设在传感器区域S/A中的光控制线PCL相同的形式布设。换句话说,由于光控制线PCL被布设成驱动传感器区域S/A,因此即使在未布置任何传感器区域S/A的区域中,金属也可以布设在与光控制线PCL相对应的位置处。此外,金属可以电连接至公共电极COM,并且可以用作公共电极COM。
此外,根据情况需要,可以将未放置传感器区域S/A的区域布设在与传感器区域S/A相同的列中。在这种情况下,可以将用于驱动传感器区域S/A的信号线,例如读出线ROL,布设在布设公共电极连接布线COM_CL的区域中。然后,由于读出线ROL没有电连接至布设在栅极线GL之间的公共电极COM的第二部分COMb,因此读出线ROL可以以这样的结构来布置,使得读出线ROL在与第三接触孔CH3相对应的区域中穿越公共电极COM的第二部分COMb。
可以通过布设在与像素电极PXL不同的层上的公共电极COM的第二部分COMb,在驱动晶体管DRT的源电极与公共电极COM之间形成电容。因此,由于将位于与像素电极PXL不同的层上的公共电极COM的第二部分COMb布设在以下结构中,因此可以增加在像素电极PXL与公共电极COM之间形成的电场:在该结构中公共电极COM的第一部分COMa布设在与像素电极PXL相同的层上。可以考虑与驱动晶体管DRT的源电极形成电容,以及与像素电极PXL连接、与公共电极COM的第一部分COMa连接和与公共电极连接布线COM_CL连接来布设公共电极COM的第二部分COMb。此外,公共电极COM的第二部分COMb可以相对于数据线DL对称地布置。
在这些子像素中的包括传感器区域S/A的子像素SP可以具有与公共电极COM或连接至公共电极COM的公共电极连接布线COM_CL不同的布置结构。
然后,参照图4,例如,传感器区域S/A可以布设在六个子像素SP中。光电晶体管PHT可以布设在图4中所示的六个子像素SP中的四个子像素SP中,并且读出晶体管ROT可以布设在两个子像素SP中。
电连接至光电晶体管PHT的栅极节点的光控制线PCL可以布设在栅极线GL(i)与栅极线GL(i+1)之间。该光控制线PCL可以布设在与栅极线GL相同的层上,并且光控制线PCL可以布设在两条栅极线GL之间。也就是说,可以将光控制线PCL布设在未布置传感器区域S/A的区域中的与布设在栅极线GL之间的公共电极COM的第二部分COMb相对应的位置处。
此外,公共电极连接布线COM_CL可以布设成在光控制线PCL上穿过而不在形成第三接触孔CH3'的区域中连接至光控制线PCL。换句话说,可以以与以下结构类似的方式布设读出线ROL等:该结构未连接至布设在未放置传感器区域S/A的区域中的公共电极COM的第二部分COMb。
电连接至光电晶体管PHT的光驱动线PDL可以布设在数据线DL(j-1)与数据线DL(j)之间,以及在数据线DL(j+1)与数据线DL(j+2)之间。该光驱动线PDL可以布设在与数据线DL相同的层上。
此外,可以将电连接至读出晶体管ROT的读出线ROL布设在数据线DL(j)与数据线DL(j+1)之间。该读出线ROL可以布设在与数据线DL相同的层上。
光电晶体管PHT和读出晶体管ROT可以彼此电连接。例如,光电晶体管PHT和读出晶体管ROT可以通过布设在与像素电极PXL相同的层上的连接图案CP彼此电连接。也就是说,连接图案CP可以通过第四接触孔CH4电连接至光电晶体管PHT、读出晶体管ROT等。因此,光电晶体管PHT和读出晶体管ROT可以通过连接图案CP彼此电连接。
然后,连接光电晶体管PHT和读出晶体管ROT的电极的至少一部分可以与光控制线PCL交叠。换句话说,由光控制线PCL形成的感测电容器Cs可以布设在光电晶体管PHT与读出晶体管ROT之间。该感测电容器Cs可以布设为单独的电容器,如图4中所示,但是在某些情况下,该感测电容器Cs可能意味着由光控制线PCL等形成的寄生电容器。
如前所述,公共电极COM的第二部分COMb或公共电极连接布线COM_CL的一部分可以从包括传感器区域S/A的子像素SP去除。此外,可以在包括传感器区域S/A的子像素SP中布设用于驱动光电晶体管PHT的光驱动线PDL和光控制线PCL,或者用于检测通过读出晶体管ROT的信号的读出线ROL。
另外,栅极线GL可以电连接至读出晶体管ROT的栅极节点。因此,可以不布设用于控制读出晶体管ROT的任何单独的信号线。
此外,在显示驱动时段期间,可以通过使用光电晶体管PHT和读出晶体管ROT来感测显示面板110上的触摸或外部光的照射。
图5示出了在根据本公开内容的实施方式的显示装置100中的包括传感器区域S/A的子像素SP的电路结构的示例。
参照图5,看到的是,可以布设栅极线GL,并且可以在栅极线GL(i)与栅极线GL(i+1)之间布设光控制线PCL。另外,可以布设数据线DL,并且可以与数据线DL(j)和DL(j+1)一起交替地布置光驱动线PDL、读出线ROL等。
用于显示驱动的驱动晶体管DRT可以布设在每个子像素SP中,并且存储电容器Cst、液晶电容器Clc等可以由像素电极PXL和公共电极COM形成。
此外,可以将由光控制线PCL控制并电连接至光驱动线PDL的一个或更多个光电晶体管PHT布设在子像素SP中。
可以通过光控制线PCL施加处于使光电晶体管PHT关断的电压水平的信号,并且可以将特定的恒定电压水平施加至光驱动线PDL。
因此,当外部光入射在光电晶体管PHT上或者发生入射在光电晶体管PHT上的光的量的变化时,可以通过光电晶体管PHT输出截止电流。
然后,由于通过光电晶体管PHT输出的截止电流,电荷可以累积在由光电晶体管PHT和光控制线PCL形成的感测电容器Cs中。
读出晶体管ROT可以由栅极线GL控制,并且电连接在读出线ROL与光电晶体管PHT之间。因此,当扫描信号被施加至栅极线GL时,读出晶体管ROT接通,并且因此,可以通过读出线ROL来检测累积在感测电容器Cs中的电荷。
换句话说,由光电晶体管PHT的截止电流在传感器区域S/A中引起的电荷可以在以下时段中累积:其中经由驱动未布设传感器区域S/A的子像素SP的栅极线GL施加扫描信号。然后,可以在以下时段中通过读出线ROL来检测感测信号:其中经由驱动布设传感器区域S/A的子像素SP的栅极线GL施加扫描信号。
因此,可以与显示驱动同时感测显示面板110上的触摸或外部光的照射。
图6示出了用于感测电路150和布设在根据本公开内容的实施方式的显示装置100的传感器区域S/A中的电路元件的电路连接的示例。此外,图7a和图7b各自示出了根据本公开内容的实施方式的显示装置100的感测方案的示例。
首先参照图6,可以将具有使光电晶体管PHT关断的电平(例如,-5V)的光控制信号Vsto施加至光控制线PCL。此外,可以通过光驱动线PDL将恒定电压(例如,10V)的光驱动电压Vdrv施加至光电晶体管PHT。
在此,由栅极线GL控制的读出晶体管ROT可以处于截止状态。因此,由于在光入射在光电晶体管PHT上时生成的截止电流导致电荷可以累积在感测电容器Cs中。
当具有使读出晶体管ROT接通的电平的扫描信号被施加至栅极线GL时,该扫描信号使读出晶体管ROT接通,使得可以通过感测电路150来检测累积在感测电容器Cs中的电荷。
也就是说,可以在其中布设在包括传感器区域S/A的子像素SP中的驱动晶体管DRT接通的时段中接通读出晶体管ROT。
然后,当基准电压Vref被施加至布设在感测电路150中的放大器的非反相输入端子时,通过读出线ROL累积的电荷可以被输入至放大器的反相输入端子,使得电荷可以累积在电容器Cfb中,以允许输出信号Vout的值减小。在此,基准电压Vref可以是恒定电压,或者可以是可以由放大器输出以减小由于噪声引起的输出信号Vout的偏移方向的最大电压。
作为示例,如图7a中所示,当来自激光指示器或光笔的外部光进入布设在显示面板110的传感器区域S/A中的光电晶体管PHT时,由于光电晶体管PHT的截止电流,输出信号Vout的值可能会下降。当该输出信号Vout变得小于预先确定的阈值Vth时,可以检测由激光指示器等入射至相对应的传感器区域S/A上的外部光。
作为另一示例,如图7b中所示,可以基于由用户的手指触摸在显示面板110的传感器区域S/A上的光的量的改变来感测由用户至显示面板110上的触摸。
在设置在显示装置100内的背光单元的照度比外部照度更大(即更亮)的情况下,如图7b的情况1中所示,当手指触摸显示面板110的传感器区域S/A时,从背光单元发射的光可以被用户的手指反射。然后,当从用户的手指反射的光到达光电晶体管PHT时,可以生成光电晶体管PHT的截止电流,这进而使得能够通过感测生成的截止电流来检测用户的手指是否已经触摸了传感器区域或其触摸的坐标。
否则,在背光单元的照度比外部照度更小(即,更暗)的情况下,如图7b的情况2中那样,当手指触摸显示面板110的传感器区域S/A时,外部光被手指阻挡,使得传感器区域S/A可以变得比周围环境更暗。也就是说,入射在光电晶体管PHT上的光的量可以减少。此时,随着光电晶体管PHT的截止电流减小,放大器的输出信号Vout的值可能增大。因此,随着输出信号Vout的值变得大于阈值Vth,可以检测由手指的触摸。
如上所述,根据本公开内容的实施方式,可以通过使用位于一些子像素SP中并且包括光电晶体管PHT、读出晶体管ROT等的至少一个传感器区域S/A来感测至显示面板110上的用户的触摸或由激光指示器照射的外部光。
在此,寄生电容Cp可以形成在检测感测信号的读出线ROL与布设在显示面板110上的其他电极或信号线之间,并且因此,寄生电容Cp可能导致噪声在从感测电路150检测的输出信号Vout中生成。
例如,如图7a中所示,当生成由于寄生电容Cp导致的噪声时,即使由激光指示器照射外部光,输出信号Vout也可能发生偏移以不进行感测。特别地,当对具有输出信号Vout的小的波动范围的手指进行触摸感测时,由于噪声趋于影响输出信号,因此感测可能是困难的。
因此,本公开内容的实施方式提供了一种用于减少通过连接至传感器区域S/A的读出线ROL检测的感测信号中的噪声的解决方案。
图8示出了布设在根据本公开内容的实施方式的显示装置100中的子像素的结构的另一示例。
参照图8,栅极线GL可以在一个方向上布置,并且数据线DL可以在与栅极线GL相交的方向上布置。可以针对每两个子像素SP布设数据线DL。
驱动晶体管DRT可以设置在每个子像素SP中,并且通过第一接触孔CH1电连接至驱动晶体管DRT的像素电极PXL可以布设在每个子像素SP中。
公共电极COM可以布设在两个或更多个子像素SP中,其中,公共电极COM可以包括被公开为彼此电分隔的第一公共电极COM1和第二公共电极COM2。
第一公共电极COM1可以布设在除与数据线DL交叠的区域以外的区域中。也就是说,第一公共电极COM1可以被布设成不与数据线DL交叠。
第二公共电极COM2的至少一部分可以布设在与数据线DL交叠的区域中。也就是说,第二公共电极COM2可以被布设成使得第二公共电极COM2覆盖布设数据线DL的区域。
第一公共电极COM1可以包括布设在与像素电极PXL相同的层上的第一部分COM1a和布设在与栅极线GL相同的层上的第二部分COM1b。此外,第一公共电极COM1可以通过第二接触孔CH2电连接至第一公共电极连接布线COM1_CL,其中,第一公共电极连接布线COM1_CL可以布设在与数据线DL相同的层上,并且可以布设在未布设数据线DL的区域中。例如,第一公共电极COM1的第一部分COM1a布设在与第二公共电极COM2相同的层上,并且第一公共电极COM1的第二部分COM1b布设在与第二公共电极COM2不同的层上并电连接至第一部分COM1a。
第二公共电极COM2可以通过第五接触孔CH5电连接至布设在与栅极线GL相同的层上的第二公共电极连接布线COM2_CL。该第二公共电极连接布线COM2_CL可以布设在与栅极线GL相同的层上。此外,第二公共电极连接布线COM2_CL可以布设在栅极线GL(i)与栅极线GL(i+1)之间。
第一公共电极COM1可以被配置成通过第一公共电极连接布线COM1_CL接收公共电压Vcom。此外,第二公共电极COM2可以被配置成通过第二公共电极连接布线COM2_CL接收公共电压Vcom。
在此,将公共电压Vcom供应至第一公共电极COM1的电源可以不同于将公共电压Vcom供应至第二公共电极COM2的电源。另外,供应至第一公共电极COM1的公共电压Vcom的水平可以与供应至第二公共电极COM2的公共电压Vcom的水平相同。
因此,即使第一公共电极COM1和第二公共电极COM2被布置成彼此电分隔,由于相同水平的公共电压Vcom被施加至第一公共电极COM1和第二公共电极COM2,因此也可以基本上不影响显示驱动。
此外,由于第一公共电极COM1不与数据线DL交叠并且第二公共电极COM2与数据线DL交叠,因此由第二公共电极COM2与数据线DL形成的寄生电容Cp可以相对大。
因此,即使由于施加至数据线DL的数据电压Vdata中的电压波动而导致发生施加至第二公共电极COM2的公共电压Vcom中的纹波,也可以不会影响与第二公共电极COM2电分隔并且施加有相同水平的公共电压Vcom的第一公共电极COM1的电压水平。
此时,在布设传感器区域S/A的区域中,可以代替第一公共电极连接布线COM1_CL在布置第一公共电极连接布线COM1_CL的区域中布设光驱动线PDL、读出线ROL等。也就是说,第一公共电极COM1可以以这样的结构布设,使得第一公共电极COM1与光驱动线PDL和读出线ROL交叠。
此外,由于第二公共电极COM2被布置成与数据线DL交叠,因此第二公共电极COM2可以被布设成不与读出线ROL交叠。
因此,即使由于施加至数据线DL的数据电压Vdata而导致发生第二公共电极COM2的电压水平的变化,与读出线ROL交叠的第一公共电极COM1的电压水平中的波动也可能不会发生,或者可能相对很小(如果有)。
因此,可以防止由于施加用于显示驱动的信号而积累的噪声在通过读出线ROL检测的感测信号中生成。此外,通过允许在通过读出线ROL检测的感测信号中的噪声显著地减少,还可以使用布设在一些子像素SP中的光电晶体管PHT来改善感测性能。
借助于这样的降噪,使得可以与显示驱动同时执行感测,并且因此,改善了对于具有较小的光的量的改变的手指触摸的感测灵敏度。
图9示出了如图8中所示的布设在显示装置100中的感测单元区域中的子像素的结构的示例。
参照图9,例如,可以在一个感测单元区域中布置9×3个子像素SP。也就是说,其示出了针对27个子像素SP布设一个传感器区域S/A的示例。此外,例如,可以在一个传感器区域S/A中布置四个光电晶体管PHT和两个读出晶体管ROT。
第一公共电极COM1可以布设在除布设数据线DL的区域以外的区域中,并且第一公共电极COM1可以布设成与第一公共电极连接布线COM1_CL、光驱动线PDL和读出线ROL交叠。另外,第一公共电极COM1可以电连接至第一公共电极连接布线COM1_CL。
在此,与读出线ROL和光驱动线PDL交叠的第一公共电极COM1可以不与第一公共电极连接布线COM1_CL交叠。因此,在数据线DL的两个中间区域中的位于布设光驱动线PDL或读出线ROL的区域中的第一公共电极COM1可以电连接至布设在与栅极线GL相同的层上的第一公共电极COM1的第二部分COM1b。
换句话说,第一公共电极COM1的第一部分COM1a与第二部分COM1b之间的一个或更多个连接点可以设置在与布设光驱动线PDL或读出线ROL的区域交叠的区域中。
第二公共电极COM2可以电连接至位于栅极线GL之间的第二公共电极连接布线COM2_CL。该第二公共电极连接布线COM2_CL可以布置在除包括传感器区域S/A的子像素SP行之外的子像素SP行中。
由于光控制线PCL布设在包括传感器区域S/A的子像素SP行中,因此第二公共电极连接布线COM2_CL可以在其中未布设任何传感器区域S/A的子像素SP行中,并且然后电连接至第二公共电极COM2。
如上所述,由于与读出线ROL交叠的第一公共电极COM1与和数据线DL交叠的第二公共电极COM2电分隔地布置在一个感测单元区域中,所以可以防止由施加至数据线DL的数据电压Vdata引起的噪声影响通过读出线ROL检测的感测信号。
图10和图11各自示出了如图8中所示的在显示装置100中的感测信号的降噪效果。
首先参照图10,当公共电极COM被布置为不被分成第一公共电极COM1和第二公共电极COM2时,布设在与像素电极PXL相同的层上的电极COM的第一部分COMa可以与数据线DL形成寄生电容Cp。然后,公共电极COM的第一部分COMa也可以与读出线ROL形成这样的寄生电容Cp。
因此,当在施加至数据线DL的数据电压Vdata中发生大的电压水平的变化时,其可能会由与数据线DL耦合的公共电极COM的第一部分COMa引起通过读出线ROL检测的信号水平的大量的波动。
在另一方面,在第一公共电极COM1与第二公共电极COM2分开布设的情况下,在布设在与像素电极PXL相同的层上的公共电极COM中的与读出线ROL交叠的第一公共电极COM1的第一部分COM1a和与数据线DL交叠的第二公共电极COM2可以彼此电分隔。
此外,第一公共电极COM1的第一部分COM1a可以被布设成不与数据线DL交叠,并且第二公共电极COM2可以被布设成不与读出线ROL交叠。
因此,即使在施加至数据线DL的数据电压Vdata中发生大的电压变化,其也将最终仅导致其中与数据线DL形成大规模的寄生电容Cp的第二公共电极COM2的大的电压变化。
另外,由于第二公共电极COM2被布设成不与读出线ROL交叠,因此第二公共电极COM2中的电压波动可能不会显著影响读出线ROL中的信号水平。
此外,即使读出线ROL与第一公共电极COM1形成大的寄生电容Cp,第一公共电极COM1也与第二公共电极COM2电分隔,因此可以防止由于第二公共电极COM2中的电压水平的波动导致的影响通过第一公共电极COM1影响读出线ROL。
然后参照图11,当第一公共电极COM1和第二公共电极COM2没有分开时,施加至公共电极COM的公共电压Vcom中的纹波的积分值可能出现大规模输出。
另一方面,当与读出线ROL形成大寄生电容Cp的第一公共电极COM1与和数据线DL形成大寄生电容Cp的第二公共电极COM2电分隔布设时,即使出现公共电压Vcom中的纹波的积分值,该积分值也可能会小规模出现。
由于影响感测信号的噪声根据公共电压Vcom的纹波反映在积分值中,因此可以通过减小施加至与读出线ROL交叠的第一公共电极COM1的公共电压Vcom中的纹波的积分值来降低通过读出线ROL检测的感测信号的噪声。
根据此前描述的本公开内容的实施方式,可以通过将光电晶体管PHT布置在显示面板110的一些子像素SP中来识别用户到显示面板110上的触摸或者由激光指示器等照射到显示面板110上的外部光。
另外,可以通过借助于栅极线GL控制读出晶体管ROT以用于检测由光电晶体管PHT的截止电流累积的电荷来与显示驱动同时感测显示面板110上的任何外部输入。
此外,与读出线ROL(从其检测感测信号)交叠的第一公共电极COM1可以与和数据线DL(向其施加数据电压Vdata)交叠的第二公共电极COM2分开地布设,从而使得能够改善感测性能并且可以用于减少由显示驱动导致的噪声影响通过读出线ROL检测的感测信号的不利影响。
已经呈现了以上描述以使本领域技术人员能够实现和使用本发明的技术构思,并且已经在特定应用及其要求的背景下提供了以上描述。在不脱离本发明的精神和范围的情况下,对描述的实施方式的各种修改、添加和替换对于本领域技术人员而言将是显而易见的,并且本文中定义的一般原理可以应用于其他实施方式和应用。上面的描述和附图仅出于说明的目的提供了本发明的技术构思的示例。也就是说,所公开的实施方式旨在说明本发明的技术构思的范围。因此,本发明的范围不限于所示的实施方式,而是和与权利要求一致的最宽范围相一致。本发明的保护范围应该基于所附的权利要求来解释,并且在其等同物的范围内的所有技术构思都应当被解释为包括在本发明的范围内。
Claims (20)
1.一种显示装置,包括:
显示面板,在所述显示面板中布设多条栅极线、多条数据线和多个子像素;
布设在所述多个子像素中的至少一个子像素中的多个光电晶体管,所述多个光电晶体管由施加至光控制线的光控制信号控制并且电连接至被施加光驱动电压的光驱动线;
多个读出晶体管,所述多个读出晶体管电连接在所述光电晶体管与读出线之间;
第一公共电极,所述第一公共电极与所述读出线部分交叠;以及
第二公共电极,所述第二公共电极与所述数据线部分交叠并且与所述第一公共电极分开。
2.根据权利要求1所述的显示装置,其中,所述第一公共电极和所述第二公共电极各自被配置成从不同的电源接收公共电压。
3.根据权利要求1所述的显示装置,其中,施加至所述第一公共电极的第一公共电压的电平与施加至所述第二公共电极的第二公共电压的电平相同。
4.根据权利要求1所述的显示装置,其中,所述第一公共电极布设在除与所述数据线交叠的区域以外的区域中。
5.根据权利要求1所述的显示装置,其中,所述第一公共电极的一部分被布设成与所述光驱动线交叠。
6.根据权利要求1所述的显示装置,其中,所述第二公共电极布设在除与所述读出线交叠的区域以外的区域中。
7.根据权利要求1所述的显示装置,还包括第一公共电极连接布线,所述第一公共电极连接布线布设在除布设所述数据线、所述光驱动线和所述读出线的区域之外的区域中,并且电连接至所述第一公共电极。
8.根据权利要求1所述的显示装置,还包括第二公共电极连接布线,所述第二公共电极连接布线布设在除布设所述光控制线的子像素行之外的子像素行中,并且电连接至所述第二公共电极。
9.根据权利要求8所述的显示装置,其中,所述第二公共电极连接布线布设在两条栅极线之间。
10.根据权利要求1所述的显示装置,其中,在显示驱动时段期间,处于使所述光电晶体管关断的电平的所述光控制信号被施加至所述光控制线。
11.根据权利要求1所述的显示装置,其中,所述读出晶体管由施加至所述栅极线的扫描信号控制。
12.根据权利要求1所述的显示装置,其中,所述光控制线的一部分被布设成与连接在所述光电晶体管与所述读出晶体管之间的电极交叠。
13.根据权利要求1所述的显示装置,其中,所述第一公共电极包括:第一部分,其布设在与所述第二公共电极相同的层上;以及第二部分,其布设在与所述第二公共电极不同的层上并电连接至所述第一部分。
14.根据权利要求13所述的显示装置,其中,所述读出线和所述光驱动线中的至少一条布设在两条数据线之间,并且
所述第一公共电极的所述第一部分与所述第一公共电极的所述第二部分之间的至少一个连接点设置在所述两条数据线之间的区域中。
15.根据权利要求1所述的显示装置,其中,
在所述光电晶体管与所述读出晶体管之间布设至少一条数据线,并且
所述显示装置还包括连接图案,所述连接图案电连接在所述光电晶体管与所述读出晶体管之间并且被布设成与所述至少一条数据线相交。
16.一种显示装置,包括:
多个驱动晶体管,其布设在多个子像素中的每个中;
多个读出晶体管,其布设在所述多个子像素中的一些子像素中;
多条数据线,其电连接至所述驱动晶体管;
多条读出线,其电连接至所述读出晶体管;
第一公共电极,其与所述读出线部分交叠;以及
第二公共电极,其与所述数据线部分交叠并且与所述第一公共电极分开。
17.根据权利要求16所述的显示装置,还包括多个光电晶体管,所述多个光电晶体管布设在所述多个子像素中的一些子像素中,由施加至光控制线的光控制信号控制并且电连接在光驱动线与所述读出晶体管之间。
18.根据权利要求16所述的显示装置,还包括电连接至所述驱动晶体管的栅极节点的多条栅极线,并且
其中,所述多条栅极线中的一些栅极线电连接至所述读出晶体管的栅极节点。
19.根据权利要求16所述的显示装置,其中,在显示驱动时段期间,相同电平的公共电压被施加至所述第一公共电极和所述第二公共电极,并且向所述第一公共电极和所述第二公共电极供应所述公共电压的电源彼此不同。
20.根据权利要求16所述的显示装置,其中,所述第一公共电极和所述第二公共电极沿着与所述数据线和所述读出线相交的方向交替地布置。
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