CN103218963B - 感光式显示装置及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种感光式显示装置及其操作方法。该感光式显示装置包括多个像素，其操作方法包括以下步骤：在写入状态中，向该些像素提供第一数据电压及第一栅极电压，受光线所照射的像素切换为或保持为第一显示状态。在擦除状态中，向该些像素提供第二数据电压及第二栅极电压，受光线所照射的像素切换为或保持为第二显示状态。

Description

感光式显示装置及其操作方法

技术领域

本发明涉及显示装置及其操作方法，特别是涉及感光式显示装置及其操作方法。

背景技术

随着电子与显示技术的发展，多种不同形态的显示装置已被广泛应用在各个不同的领域，包括计算机、行动电话或平板式装置等。而其中具有感测能力、不需使用键盘输入信息的显示装置，如触控式面板，更是受到人们的欢迎而成为消费性电子产品的主流。

传统具有感测能力的显示装置大多以触控式面板为主。然而触控式面板需侦测触碰点，是以具有易干扰或定位不佳的缺陷。而当触控式面板应用于具有书写功能的显示装置，例如电子黑板或电子纸装置时，则一方面触控式面板无法提供如传统黑板或纸张的对比度，另一方面其也无法将画面永久保存。此外，触控式面板若在长时间的显示的情况下，例如在学校中使用，更会造成能源浪费的问题。

有鉴于此，对于具书写功能的显示装置，存在找出其它的做法的需要。

发明内容

本发明的一个方面是提供一种感光式显示装置，用以接收外界光线而改变其显示状态，其可应用于具书写功能的显示装置，例如电子黑板或电子纸装置。

依据本发明的一个实施例，感光式显示装置包括显示面板、多多条数据线、多条栅线、数据驱动电路以与栅极驱动电路。显示面板包括多个像素。数据线连接像素。栅线连接像素。数据驱动电路连接数据线，用以在写入状态中，通过数据线向像素提供第一数据电压，而在擦除状态中，通过数据线向像素提供第二数据电压。栅极驱动电路连接栅线，用以在写入状态中，通过栅线向像素提供第一栅极电压，而在擦除状态中，通过栅线向像素提供第二栅极电压。其中在写入状态中，该些像素中受光线所照射的像素切换为或保持为第一显示状态，在擦除状态中，该些像素中受光线所照射的像素切换为或保持为第二显示状态。

依据本发明的一个实施例，在写入状态中，当受光线所照射的像素切换为或保持为第一显示状态后，栅极驱动电路通过栅线以向该些像素提供电压脉波，以保存受光线所照射的像素的第一显示状态。

依据本发明的一个实施例，该些像素各包括彼此连接的双稳态金属氧化物晶体管以及显示单元，各显示单元具有第一显示状态与第二显示状态。在写入状态中，受光线所照射的双稳态金属氧化物晶体管切换为或保持为第一稳态，并被第一栅极电压导通，而使连接于导通的双稳态金属氧化物晶体管的显示单元接收第一数据电压，进一步使显示单元切换为第一显示状态，且当显示单元切换为第一显示状态，双稳态金属氧化物晶体管接收电压脉波而切换为或保持为第二稳态并且截止。

依据本发明的一个实施例，在擦除状态中，当受光线所照射的像素切换为或保持为第二显示状态后，栅极驱动电路通过栅线以向像素提供电压脉波，以保存受光线所照射的像素的第二显示状态。

依据本发明的一个实施例，该些像素各包括彼此连接的双稳态金属氧化物晶体管以及显示单元，各显示单元具有第一显示状态与第二显示状态。在擦除状态中，受光线所照射的双稳态金属氧化物晶体管切换为或保持为第一稳态，并被第二栅极电压导通，而使连接于导通的双稳态金属氧化物晶体管的显示单元接收第二数据电压，进一步使显示单元切换为第二显示状态，且当显示单元切换为第二显示状态，双稳态金属氧化物晶体管接收电压脉波而切换为或保持为第二稳态并且截止。

依据本发明的一个实施例，显示面板为双稳态电泳式显示面板。

本发明的一个方面是提供一种感光式显示装置的操作方法，其中感光式显示装置包括一显示面板，该显示面板包括多个像素。依据本发明的一个实施例，此操作方法包括以下步骤：

在写入状态中，向像素提供第一数据电压及第一栅极电压，受光线所照射的像素切换为或保持为第一显示状态。

在擦除状态中，向像素提供第二数据电压及第二栅极电压，受光线所照射的像素切换为或保持为第二显示状态。

依据本发明的一个实施例，在写入状态中的步骤还包括以下步骤：向像素提供电压脉波，以保存受光线所照射的像素的第一显示状态。

依据本发明的一个实施例，该些像素各包括彼此连接的双稳态金属氧化物晶体管以及显示单元，各显示单元具有第一显示状态与第二显示状态。其中在写入状态中的步骤还包括以下步骤：向双稳态金属氧化物晶体管提供第一数据电压及第一栅极电压，使受光线照射的双稳态金属氧化物晶体管切换为或保持为第一稳态，并被第一栅极电压导通，而使连接于导通的双稳态金属氧化物晶体管的显示单元接收第一数据电压，进一步使显示单元切换为或保持为第一显示状态；向双稳态金属氧化物晶体管提供电压脉波，以使双稳态金属氧化物晶体管切换为或保持为第二稳态，并使双稳态金属氧化物晶体管截止。

依据本发明的一个实施例，在擦除状态中的步骤还包括以下步骤：向像素提供电压脉波，以保存受光线所照射的像素的第二显示状态。

依据本发明的一个实施例，该些像素各包括彼此连接的双稳态金属氧化物晶体管以及显示单元，各显示单元具有第一显示状态与第二显示状态。其中在擦除状态中的步骤还包括以下步骤：向双稳态金属氧化物晶体管提供第二数据电压及第二栅极电压，使受光线照射的双稳态金属氧化物晶体管切换为或保持为第一稳态，并被第二栅极电压导通，而使连接于导通的双稳态金属氧化物晶体管的显示单元接收第二数据电压，进一步使显示单元切换为或保持为第二显示状态。向双稳态金属氧化物晶体管提供电压脉波，以使双稳态金属氧化物晶体管切换为或保持为第二稳态，并使双稳态金属氧化物晶体管截止。

综上所述，应用本发明的实施例，可实现一感光式显示装置。其利用双稳态金属氧化物晶体管受光线照射改变导通状态，可使显示单元在光照时切换显示状态，而进一步达成以光线写入或擦除的动作。且利用像素在受光线照射时改变显示状态，可避免触控面板易干扰、定位不佳的缺点。而其中显示面板更利用双稳态显示面板，以使感光式显示装置具有永久保存以及低耗电的特性。

附图说明

为了使本发明的上述和其它目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，对附图说明如下：

图1为依据本发明一个实施例中感光式显示装置所绘的示意图。

图2为依据本发明一个实施例中像素所绘的电路图。

图3为依据本发明一个实施例中的写入状态所绘的示意图。

图4为依据本发明一个实施例中的擦除状态所绘的示意图。

图5为依据本发明一个实施例中的光笔与板擦所绘的示意图。

具体实施方式

以下将以附图及详细叙述来清楚地说明本公开内容的精神，任何本领域技术人员在了解本公开内容的较佳实施例后，可由本概括内容所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本揭示内容的精神与范围。

本文中所使用的“连接”，若说明书中无特别指明，其可为直接连接或间接连接，亦即一端与另一端连接，可通过中介物或不通过中介物。

本文中所使用的“第一源/漏极”与“第二源/漏极”意指晶体管的源极或漏极，当“第一源/漏极”为源极时“第二源/漏极”即为漏极，且当“第一源/漏极”为漏极时“第二源/漏极”即为源极。

本发明的一方面提供一种感光式显示装置，其可以光线进行写入或擦除，因此可被应用于具书写功能的显示装置，例如电子黑板或电子纸装置。

图1为依据本发明一个实施例中感光式显示装置100所绘的示意图。如图1所示，感光式显示装置100包括显示面板110、多条数据线130、多条栅线140、数据驱动电路150以与栅极驱动电路160。在本实施例中，显示面板110可为一双稳态电泳式显示面板，但不以此为限。

在结构上，显示面板110包括多个像素120，数据线130连接像素120，栅线140连接像素120，数据驱动电路150连接数据线130，栅极驱动电路160连接栅线140。应了解到，数据驱动电路150与栅极驱动电路160可用电子组件及电路实现，其亦可分别为不同电子芯片，或整合成为单一个电子芯片。

于操作上，数据驱动电路150用以向像素120提供第一、第二数据电压。栅极驱动电路160用以向像素120提供第一、第二栅极电压以及电压脉波。其中像素120具有第一显示状态以及第二显示状态，举例而言第一显示状态可显示为黑色，而第二显示状态可显示为白色。除此之外，在另一实施例中，以上第一、第二显示状态也可为发光或不发光，或以其它显示方式表现，不以上述举例为限。

图2为依据本发明一个实施例中像素120所绘的电路图。在本实施例中，像素120各包括彼此连接的双稳态金属氧化物晶体管170以及显示单元180。

在结构上，双稳态金属氧化物晶体管170的第一源/漏极连接数据线130，第二源/漏极连接显示单元180的第一端，且双稳态金属氧化物晶体管170的栅极连接栅线140。显示单元180的第二端接地。

在操作上，双稳态金属氧化物晶体管170由于其金属氧化物半导体层受光线照射后会产生大量的游离电子，而使其临界电压显著下降并切换至另一稳态，故其具有光照后的第一稳态和光照前的第二稳态，且在第一稳态中的双稳态金属氧化物晶体管170的临界电压远比在第二稳态中的双稳态金属氧化物晶体管170的临界电压的低。显示单元180具有第一显示状态与第二显示状态，即是像素120的第一显示状态与第二显示状态。

在实现上，双稳态金属氧化物晶体管170可用氧化铟镓锌、氧化锌等金属氧化物作为其半导体层。显示单元180可为单纯的发光组件，例如发光二极管，亦可为双稳态显示组件，例如电泳式显示组件或甾醇式显示组件。在本实施例中，显示单元180特别可用双稳态电泳式显示单元来实现，其具有高对比、低反应时间以及低操作电压的优点。

图3为依据本发明一个实施例中的写入状态所绘的示意图，其表示在写入状态中310-340四个步骤。

在步骤310中，假设起始时显示面板110中所有的显示单元180为第二显示状态，举例而言为白色。数据驱动电路150通过数据线130以向所有双稳态金属氧化物晶体管170提供第一数据电压，且栅极驱动电路160通过栅线140以向所有双稳态金属氧化物晶体管170提供第一栅极电压。此时，第一栅极电压并未导通双稳态金属氧化物晶体管170，因此第一数据电压并未被提供给显示单元180。第一数据电压用以使显示单元180从第二显示状态切换为第一显示状态，例如白色切换为黑色。举例而言，第一数据电压可为20V。第一栅极电压可在双稳态金属氧化物晶体管170被施予第一数据电压下，导通光照后的双稳态金属氧化物晶体管170，但不导通光照前的双稳态金属氧化物晶体管170。举例而言，第一栅极电压可为0-20V。值得注意的是，以上所述电压值皆可依实际应用而调整，不以本实施例为限。

在步骤320中，利用一光笔10发射光线在显示面板110上书写，则受光线所照射的双稳态金属氧化物晶体管170切换为或保持为光照后的第一稳态。而当双稳态金属氧化物晶体管170为第一稳态时，其被第一栅极电压导通，而使连接于导通的双稳态金属氧化物晶体管170的显示单元180接收第一数据电压，进一步使显示单元180切换为或保持为第一显示状态，例如黑色。光笔10发射光线将部份像素120反黑，即如同光笔10在显示面板110上写入痕迹。

步骤330是用以在写入后保存写入的痕迹。当显示单元180切换为第一显示状态时，栅极驱动电路160可通过栅线140提供电压脉波给所有双稳态金属氧化物晶体管170，使双稳态金属氧化物晶体管170接收电压脉波332而切换为或保持为第二稳态，并且使双稳态金属氧化物晶体管170截止不再导通，如此以保存受光线所照射的像素120的第一显示状态。值得注意的是，电压脉波332用以使双稳态金属氧化物晶体管170从第一稳态切换为第二稳态，其电压举例而言可为40V，但并不限此。

步骤340为结束写入的状态，此时光笔10在显示面板110上写入的痕迹已被保存，并且无需再给予像素120第一数据电压或第一栅极电极。

图4为依据本发明一个实施例中的擦除状态所绘的示意图，其表示在擦除状态中410-440四个步骤。

在步骤410中，假设起始时部份的显示单元180为第一显示状态，举例而言为黑色，其余的显示单元180为第二显示状态，举例而言为白色。数据驱动电路150通过数据线130以向所有显示单元180提供第二数据电压，且栅极驱动电路160通过栅线140以向所有显示单元180提供第二栅极电压。此时，第二栅极电压并未导通双稳态金属氧化物晶体管170，因此第二数据电压并未被提供给显示单元180。第二数据电压用以使显示单元180从第一显示状态切换为第二显示状态，例如黑色切换为白色。举例而言，第二数据电压可为-20V。第二栅极电压可在双稳态金属氧化物晶体管170被施予第二数据电压下，导通光照后的双稳态金属氧化物晶体管170，但不导通光照前的双稳态金属氧化物晶体管170。举例而言，第一栅极电压可为0至-20V。值得注意的是，以上所述电压值皆可依实际应用而调整，不以本实施例为限。

在步骤420中，利用一板擦20发射光线至显示面板110上，则受光线所照射的双稳态金属氧化物晶体管170切换为或保持为光照后的第一稳态。而当双稳态金属氧化物晶体管170为第一稳态时，其被第二栅极电压导通，而使连接于导通的双稳态金属氧化物晶体管170的显示单元180接收第二数据电压，进一步使显示单元180切换或保持为第二显示状态，例如白色。是以，板擦20发射光线使部份像素120成为白色，如同板擦20在显示面板110上擦除痕迹。

步骤430可保存像素120在擦除后的第二显示状态。当显示单元180切换为第二显示状态时，栅极驱动电路160可通过栅线140向所有双稳态金属氧化物晶体管170提供电压脉波432，使双稳态金属氧化物晶体管170接收电压脉波而切换为或保持为第二稳态，并且使双稳态金属氧化物晶体管170截止不再导通，以保存受光线所照射的像素120的第二显示状态。值得注意的是，电压脉波432用以使双稳态金属氧化物晶体管170从第一稳态切换为第二稳态，其电压举例而言可为40V，但并不限此。

步骤440为结束擦除的状态，此时像素120在擦除后的第二显示状态已被保存，并且无需再给予像素120第二数据电压或第二栅极电极。

在上述段落提及的光笔10与板擦20，其为发光装置，可发射光线。板擦20的光线发射面积可大于光笔10的光线发射面积以利于擦除，如图5所示。值得注意的是，光笔10与板擦20所发射的光线所带的能量必须能激发金属氧化物半导体层的电子。于一个实施例中，由于一般金属的功函数在2.8eV以上，是以此光线所带的能量应大于2.8eV，亦即其波长须小于443纳米。此光线可为波长介于300至400纳米之间的近紫外线，但应以不损及感光式显示装置100的组件为限，其波长可视实际应用而定。

此外，在本实施例中，由于所有数据线130上的信号都相同，因此数据线130可彼此连接以简化电路。另外所有栅线140上的信号也都相同，因此栅线140亦可彼此连接以简化电路。值得注意的是，在其它实施例中，上述的数据线130或栅极线140所载的信号不一定相同，且数据线130或栅极线140也不一定彼此连结，因此其连结关系不以本实施例为限。

总括而言，本发明的实施例所提供的感光式显示装置100具有写入状态及擦除状态，且其操作方法包括以下步骤。

（a）在写入状态中，数据驱动电路150通过数据线130以提供第一数据电压给所有像素120，且栅极驱动电路160通过栅线140以提供第一栅极电压给所有像素120，使受光线所照射的像素120切换为或保持为第一显示状态。另外，当受光线所照射的像素120切换为或保持为第一显示状态后，栅极驱动电路160通过栅线140提供电压脉波给些像素120，可保存受光线所照射的像素120的第一显示状态。

（b）在擦除状态中，数据驱动电路150通过数据线130以向所有像素120提供第二数据电压，且栅极驱动电路160通过栅线140以向所有像素120提供第二栅极电压，使受光线所照射的像素120切换为或保持为第二显示状态。另外，当受光线所照射的像素120切换为或保持为第二显示状态后，栅极驱动电路160通过栅线140提供电压脉波给些像素120，可保存受光线所照射的像素120的第二显示状态。

通过以上所提出的显示装置及其操作方法，可实现一种具有光书写性、可利用光线以写入或擦除的感光式显示装置。此感光式显示装置在结构与操作上皆回异于传统的触控式面板，其不需侦测触控位置，而可直接藉由光照改变像素的显示状态，是以不像传统触控面板的复杂配置，并且也可以避免触控面板易干扰、定位不佳的缺点。此外，此感光式显示装置更具有低耗能及能永久保存画面的特性，而利于应用在具书写功能的显示装置，例如电子黑板或电子纸装置等。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可作各种修改于改变，因此本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (11)

1.一种感光式显示装置，包括：

显示面板，包括多个像素；

多条数据线，连接该些像素；

多条栅线，连接该些像素；

数据驱动电路，连接该些数据线，用以在写入状态中，通过该些数据线以向该些像素提供第一数据电压，而在擦除状态中，通过该些数据线以向该些像素提供第二数据电压；以及

栅极驱动电路，连接该些栅线，用以在该写入状态中，通过该些栅线以向该些像素提供第一栅极电压，而在该擦除状态中，通过该些栅线以向该些像素提供第二栅极电压；

其中在该写入状态中，该些像素中受光线所照射的一像素切换为或保持为第一显示状态，

在该擦除状态中，该些像素中受光线所照射的该像素切换为或保持为第二显示状态，其中该些像素各包括彼此连接的一双稳态金属氧化物晶体管以及一显示单元，各该显示单元具有该第一显示状态与该第二显示状态。

2.根据权利要求1所述的感光式显示装置，其中在该写入状态中，当该些像素中受光线所照射的该像素切换为或保持为该第一显示状态后，该栅极驱动电路通过该些栅线以向该些像素提供电压脉波，以保存受光线所照射的该像素的该第一显示状态。

3.根据权利要求2所述的感光式显示装置，其中在该写入状态中，受光线所照射的该双稳态金属氧化物晶体管切换为或保持为第一稳态，并被该第一栅极电压导通，而使连接于导通的该双稳态金属氧化物晶体管的该显示单元接收该第一数据电压，进一步使该显示单元切换为该第一显示状态，且当该显示单元切换为该第一显示状态时，该些双稳态金属氧化物晶体管接收该电压脉波而切换为或保持为第二稳态并且截止。

4.根据权利要求1所述的感光式显示装置，其中在该擦除状态中，当该些像素中受光线所照射的该像素切换为或保持为该第二显示状态后，该栅极驱动电路通过该些栅线以向该些像素提供电压脉波，以保存受光线所照射的该像素的该第二显示状态。

5.根据权利要求4所述的感光式显示装置，其中该些像素各包括彼此连接的该双稳态金属氧化物晶体管以及该显示单元，各该显示单元具有该第一显示状态与该第二显示状态，

在该擦除状态中，受光线所照射的该双稳态金属氧化物晶体管切换为或保持为第一稳态，并被该第二栅极电压导通，而使连接于导通的该双稳态金属氧化物晶体管的该显示单元接收该第二数据电压，进一步使该显示单元切换为该第二显示状态，且当该显示单元切换为该第二显示状态时，该些双稳态金属氧化物晶体管接收该电压脉波而切换为或保持为第二稳态并且截止。

6.根据权利要求1所述的感光式显示装置，其中该显示面板为双稳态电泳式显示面板。

7.一种操作感光式显示装置的方法，其中该感光式显示装置包括显示面板，该显示面板包括多个像素，该方法包括：

在写入状态中，向该些像素提供第一数据电压及第一栅极电压，使该些像素中受光线所照射的该像素切换为或保持为第一显示状态；以及

在擦除状态中，向该些像素提供第二数据电压及第二栅极电压，使该些像素中受光线所照射的一像素切换为或保持为第二显示状态，其中该些像素各包括彼此连接的一双稳态金属氧化物晶体管以及一显示单元，各该显示单元具有该第一显示状态与该第二显示状态。

8.根据权利要求7所述的方法，其中在该写入状态中的步骤还包括：

向该些像素提供电压脉波，以保存受光线所照射的该像素的该第一显示状态。

9.根据权利要求8所述的方法，其中该些像素各包括彼此连接的该双稳态金属氧化物晶体管以及该显示单元，各该显示单元具有该第一显示状态与该第二显示状态，

且其中在该写入状态中的步骤还包括：

向该些双稳态金属氧化物晶体管提供该第一数据电压及该第一栅极电压，使该些双稳态金属氧化物晶体管中受光线照射的该双稳态金属氧化物晶体管切换为或保持为第一稳态，并被该第一栅极电压导通，而使连接于导通的该双稳态金属氧化物晶体管的该显示单元接收该第一数据电压，进一步使该显示单元切换为或保持为该第一显示状态；以及

向该些双稳态金属氧化物晶体管提供该电压脉波，以使该些双稳态金属氧化物晶体管切换为或保持为第二稳态，并使该些双稳态金属氧化物晶体管截止。

10.根据权利要求7所述的方法，其中在该擦除状态中的步骤还包括：

向该些像素提供电压脉波，以保存受光线所照射的该像素的该第二显示状态。

11.根据权利要求10所述的方法，其中在该擦除状态中的步骤还包括：

向该些双稳态金属氧化物晶体管提供该第二数据电压及该第二栅极电压，使该些双稳态金属氧化物晶体管中受光线照射的该双稳态金属氧化物晶体管切换为或保持为第一稳态，并被该第二栅极电压导通，而使连接于导通的该双稳态金属氧化物晶体管的该显示单元接收该第二数据电压，进一步使该显示单元切换为或保持为该第二显示状态；以及

向该些双稳态金属氧化物晶体管提供该电压脉波，以使该些双稳态金属氧化物晶体管切换为或保持为第二稳态，并使该些双稳态金属氧化物晶体管截止。