帶光傳感器的顯示裝置的製作方法

2023-04-27 10:45:56

專利名稱：帶光傳感器的顯示裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及顯示裝置，特別是在顯示面板上設置有多個光傳感器的顯示裝置。
背景技術：
近年來，普及了通過手指或筆等觸摸畫面而能夠操作的電子機器。此外，作為檢測 顯示畫面內的觸摸位置的方法，已知有在顯示面板上設置多個光傳感器，使用光傳感器檢 測手指等接近畫面時形成的影像的方法。作為檢測影像的方法，外部光的照度低(周圍暗) 時，由光傳感器得到的圖像內很難區別影像與背景，無法正確檢測出觸摸位置。因此，還已 知具備背光源的顯示裝置，使用光傳感器檢測背光源到達手指時的反射像的方法。此外，如果照原樣輸出基於由光傳感器得到的信號的圖像，則能夠將顯示裝置作 為圖像輸入裝置使用。例如，將設置有多個光傳感器的液晶面板作為可攜式電話的顯示器 使用的情況下，在液晶面板的表面放上名片，賦予圖像輸入指示，由此名片圖像通過液晶面 板進入可攜式電話。顯示面板上設置有多個光傳感器的顯示裝置，例如在專利文獻1中有記載。此外， 專利文獻2中，記載了為了提高光傳感器的檢測精度，在顯示部用於顯示顯示數據的顯示 期間，使背光源點亮，在讀出來自傳感器的傳感器輸出的傳感期間使背光源熄滅的顯示裝置。專利文獻1 日本國特開平11-326954號公報專利文獻2 日本國特開2006-317682號公報

發明內容
但是，在現有的帶光傳感器的顯示裝置中，在光傳感器的輸出數據中顯示數據作 為噪聲混入，會產生觸摸位置的檢測精度和圖像輸入的精度下降的問題。例如在帶光傳感 器的液晶顯示裝置中，透過液晶面板的光入射設置在液晶面板上的光傳感器(參照後述的 圖4A和圖4B)。因此，光傳感器檢測的光量由於液晶面板的光透過率發生變化，光傳感器的 輸出數據受到顯示數據的影響。此外，在向像素電路的寫入和從光傳感器的讀出使用相同 的數據信號線的液晶面板中，寫入時賦予數據信號線的電荷對讀出數據造成影響，因此光 傳感器的輸出數據受到顯示數據的影響。根據上述理由，光傳感器的輸出數據中顯示數據 作為噪聲混入。特別是顯示灰度等級暗時，光傳感器的受光靈敏度高的顏色在顯示數據中只含有 少量時，光傳感器檢測到的光量變少，所以由於顯示數據的混入而使得觸摸位置的檢測精 度和圖像輸入的精度顯著下降。因此，本發明以提供不論顯示圖像如何都能夠以高精度進行圖像輸入和觸摸位置 檢測的顯示裝置為目的。本發明的第一方面是具備多個光傳感器的顯示裝置，其包括具備二維配置的多個像素電路和多個光傳感器的顯示面板；
進行將對應於顯示數據的信號寫入上述像素電路的動作和將對應於受光量的信 號從上述光傳感器讀出的動作的驅動電路；和將在上述驅動電路讀出之前使用的顯示數據切換為適於圖像輸入的固定數據的 顯示數據切換部。本發明的第二方面的特徵在於，在本發明的第一方面中，上述固定數據為表示單色圖像的數據。本發明的第三方面的特徵在於，在本發明的第二方面中，上述固定數據為大量包含上述光傳感器的受光靈敏度高的顏色成分的表示單色 圖像的數據。本發明的第四方面的特徵在於，在本發明第三方面中，上述固定數據為表示白色圖像的數據。本發明的第五方面的特徵在於，在本發明的第三方面中，上述顯示面板為由連續晶界結晶矽形成的液晶面板，上述固定數據為表示藍色圖像的數據。本發明的第六方面的特徵在於，在本發明的第一方面中，還具備圖像識別處理部，該圖像識別處理部對基於從上述光傳感器讀出的信號的 掃描圖像，進行用於檢測上述掃描圖像中所包含的對象物的圖像識別處理。本發明的第七方面的特徵在於，在本發明的第六方面中，還具備向上述顯示面板的背面照射光的背光源，上述圖像識別處理部至少檢測上述對象物的反射像。本發明的第八方面的特徵在於，在本發明的第一方面中，上述顯示數據切換部包括在設置在上述驅動電路的前段的圖像處理部中。本發明的第九方面的特徵在於，在本發明的第一方面中，
上述顯示數據切換部包括在上述驅動電路中。本發明的第十方面是包括具備二維配置的多個像素電路和多個光傳感器的顯示 面板的顯示裝置的驅動方法，其特徵在於，包括將對應於顯示數據的信號寫入上述像素電路的步驟；將對應於受光量的信號從上述光傳感器讀出的步驟；和將在讀出前使用的顯示數據切換為適於圖像輸入的固定數據的步驟。本發明的第十一方面是具有圖像顯示功能和圖像輸入功能的裝置，其特徵在於，其具備顯示裝置和顯示控制部，上述顯示裝置包括具備二維配置的多個像素電路和多個光傳感器的顯示面板；和進行將對應於從上述顯示控制部被賦予的顯示數據的信號寫入上述像素電路的 動作和將對應於受光量的信號從上述光傳感器讀出的動作的驅動電路，上述顯示控制部，在向上述顯示裝置賦予圖像輸入指示時，賦予適於圖像輸入的 固定數據作為上述顯示數據。根據本發明的第一方面、第十方面或第十一方面，讀出前的顯示數據被切換為固 定數據，使用光傳感器的圖像輸入在顯示基於固定數據的圖像後進行。顯示基於固定數據
4的圖像時，顯示面板的光透過率或顯示裝置所包含的像素電路和信號線等的狀態，不會受 到以前的顯示圖像的影響。因此，通過使用固定數據，以單色圖像或大量包含光傳感器的受 光靈敏度高的顏色成分的圖像等的方式，顯示適於圖像輸入的圖像，其後進行圖像輸入，由 此排除顯示圖像的影響，能夠不管顯示圖像如何都以高精度進行圖像輸入，能夠輸出所得 到的圖像，基於該圖像以高精度進行觸摸位置檢測。根據本發明的第二方面，使用光傳感器的圖像輸入，在顯示單色圖像後進行。顯示 單色圖像時，顯示面板的光透過率和顯示裝置所包含的像素電路和信號線等的狀態均勻。 因此，通過使用固定數據在顯示單色圖像後進行圖像輸入，能夠排除顯示圖像的影響，並且 使顯示裝置的內部狀態一致，能夠以高精度進行圖像輸入和觸摸位置檢測。根據本發明的第三方面，使用光傳感器的圖像輸入，在顯示大量包含光傳感器的 受光靈敏度高的顏色的成分的單色圖像後進行。在顯示具有這樣的特性的單色圖像後進行 圖像輸入時，光傳感器以高的受光靈敏度進行動作。因此，能夠排除顯示圖像的影響，使顯 示圖像的內部狀態一致，並且提高光傳感器的受光靈敏度，以高精度進行圖像輸入和觸摸 位置檢測。根據本發明的第四方面，通過使用表示白色圖像的數據作為固定數據，能夠排除 顯示圖像的影響，使顯示圖像的內部狀態一致，並且提高光傳感器的受光靈敏度，以高精度 進行圖像輸入和觸摸位置檢測。根據本發明的第五方面，在具備多個光傳感器的液晶面板由CG矽形成的情況下， 光傳感器的受光靈敏度在藍色光時變高，因此，使用表示藍色圖像的數據作為固定數據，能 夠排除顯示圖像的影響，使顯示圖像的內部狀態一致，並且提高光傳感器的受光靈敏度，以 高精度進行圖像輸入和觸摸位置檢測。根據本發明的第六方面，通過對掃描圖像進行圖像識別處理，能夠在顯示裝置中 檢測掃描圖像所包含的對象物。根據本發明的第七方面，檢測對象物的反射像時，掃描圖像變暗，觸摸位置的檢測 精度下降的問題變得顯著，即使這樣的時候，使用固定數據在顯示適於圖像輸入的圖像後 進行圖像輸入，也能夠排除顯示數據的影響，不管顯示圖像如何都能夠以高精度進行圖像 輸入和觸摸位置檢測。根據本發明的第八方面，通過由設置在驅動電路的前段的圖像處理部將讀出前的 顯示數據切換為固定數據，能夠使用固定數據在顯示適於圖像輸入的圖像後進行圖像輸 入。由此，能夠排除顯示數據的影響，不管顯示圖像如何都能夠以高精度進行圖像輸入和觸 摸位置檢測。根據本發明的第九方面，通過將驅動電路讀出前的顯示數據切換為固定數據，能 夠使用固定數據在顯示適於圖像輸入的圖像後進行圖像輸入。由此，能夠排除顯示數據的 影響，不管顯示圖像如何都能夠以高精度進行圖像輸入和觸摸位置檢測。


圖1為表示本發明第一實施方式的液晶顯示裝置的結構的框圖。圖2為表示圖1所示的裝置的液晶面板的詳細結構的框圖。圖3為表示圖1所示的裝置的液晶面板的截面和背光源的配置位置的圖。
圖4A為表示圖1所示的裝置中檢測影像的方法的原理的圖。圖4B為表示圖1所示的裝置中檢測反射像的方法的原理的圖。圖5A為表示包括手指的影像的掃描圖像的例子的圖。圖5B為表示包括手指的影像和手指的指腹的反射像的掃描圖像的例子的圖。圖6為表示圖1所示的裝置的輸出控制信號為高電平時的動作的流程圖。圖7為表示圖1所示的裝置的輸出控制信號為低電平時的動作的流程圖。圖8為表示匯總圖1所示的裝置的動作的表。圖9為圖1所示的裝置的時序圖。圖10為表示本發明第二實施方式的液晶顯示裝置的結構的框圖。圖11為表示本發明第三實施方式的名片讀取裝置的結構的框圖。圖12為表示圖11所示的裝置的動作的流程圖。圖13為表示本發明第四實施方式的名片讀取裝置的結構的框圖。符號說明1像素電路2光傳感器6光電二極體10,20,71液晶顯示裝置11,21內置傳感器的液晶面板12、22、72圖像處理部13A/D 轉換器14背光源電源電路15背光源16幀存儲器17、27面板驅動電路18像素陣列31掃描信號線驅動電路32數據信號線驅動電路33傳感器行驅動電路34傳感器輸出放大器35 38 開關51外部光52背光源光53對象物60、70名片讀取裝置61、73顯示控制部62CPU64、74名片讀取程序
具體實施例方式(第一實施方式)圖1為表示本發明的第一實施方式的液晶顯示裝置的結構的框圖。圖1所示的液 晶顯示裝置10具備內置傳感器的液晶面板11、圖像處理部12、A/D轉換部13、背光源電源 電路14和背光源15。圖像處理部12包括幀存儲器16。內置傳感器的液晶面板11 (以下， 稱為液晶面板11)包括面板驅動電路17和像素陣列18，像素陣列18包括二維配置的多個 像素電路和多個光傳感器(後面詳述)。液晶顯示裝置10除圖像顯示功能外還具有觸摸位 置檢測功能和圖像輸入功能。從外部向液晶顯示裝置10輸入顯示數據Dl和輸出控制信號0C。圖像處理部12 使用幀存儲器16對顯示數據Dl進行幀率轉換處理，求得顯示數據D2。接著，圖像處理部 12對顯示數據D2進行顯示數據切換處理(後面詳述)，輸出顯示數據D3。面板驅動電路 17向液晶面板11的像素電路寫入對應於顯示數據D3的電壓。由此，在液晶面板11上顯示 基於顯示數據D3的圖像。背光源15，例如由白色LED (Light Emitting Diode 發光二極體)構成，向液晶面 板11的背面照射光(背光源光)。背光源電源電路14依照從圖像處理部12輸出的背光源 控制信號BC，切換是否向背光源15供給電源電壓。以下，背光源電源電路14在背光源控制 信號BC為高電平時供給電源電壓，在背光源控制信號BC為低電平時不供給電源電壓。背 光源15，在背光源控制信號BC為高電平的期間點亮，在背光源控制信號BC為低電平的期間 熄滅。此外，背光源15的結構可以任意，組合紅色、綠色和藍色LED，或者由冷陰極管(CCFL ColdCathode Fluorescent Lamp)構成背光源 15 都可以。面板驅動電路17除進行向液晶面板11的像素電路寫入電壓的動作外，還進行讀 取對應於來自液晶面板11的光傳感器的受光量的電壓的動作。光傳感器的輸出信號作為 傳感器輸出信號SS輸出到液晶面板11的外部。A/D轉換器13將模擬的傳感器輸出信號 SS轉換成數位訊號。圖像處理部12基於從A/D轉換器13輸出的數位訊號生成數字圖像 (以下稱為掃描圖像)。該掃描圖像包括液晶面板11的表面附近存在的應該檢測到的物體 (例如手指或筆等。以下稱為對象物)的像。圖像處理部12在輸出控制信號OC為高電平 時，進行用於對掃描圖像檢測對象物的圖像識別處理，求得掃描圖像內的對象物的位置，輸 出表示觸摸位置的坐標數據Co。另一方面，輸出控制信號OC為低電平時，圖像處理部12不 進行識別處理，按原樣將掃描圖像作為攝像數據SD輸出。液晶顯示裝置10，在各幀時間，進行顯示基於顯示數據D2的圖像的動作和輸入掃 描圖像的動作的任一個。以下，將進行圖像顯示的幀時間記為「顯示期間」，將進行圖像輸入 的幀時間記為「傳感期間」。此外，液晶顯示裝置10，對應於輸出控制信號0C，在各幀時間中 切換進行圖像顯示和圖像輸入的任一個。以下，液晶顯示裝置10，在輸出控制信號OC為高 電平時，每一幀時間交替進行圖像顯示和圖像輸入，在輸出控制信號OC為低電平時，在所 有的幀時間進行圖像輸入。圖2是表示液晶面板11的詳細結構的框圖。如圖2所示，像素陣列18具備:m根掃 描信號線Gl Gm、3n根數據信號線SRl SRn、SGl SGn、SBl SBnJP (mX3n)個像素電路 1。除此之外，像素陣列18具備(mXn)個光傳感器2、m根傳感器讀出線RWl RWm和m根傳 感器復位線RSl RSm。液晶面板11使用CG(ContinuousGrain 連續晶界結晶)矽形成。
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掃描信號線Gl Gm相互平行配置，數據信號線SRl SRruSGl SGruSBl SBn 以與掃描信號線Gl Gm正交的方式相互平行配置。傳感器讀出線RWl RWm和傳感器復 位線RSl RSm與掃描信號線Gl Gm平行配置。像素電路1在掃描信號線Gl Gm和數據信號線SRl SRn、SGl SGn、SBl SBn的交點附近各設置有1個。像素電路1在列方向(圖2為縱方向)各設置有m個、在行 方向(圖2為橫方向)各設置有3η個，作為整體配置為二維狀。像素電路1根據設置哪種 顏色的彩色濾光片，分類為R像素電路Ir、G像素電路Ig和B像素電路lb。3種像素電路 lr、lg、lb在行方向排列配置，由3個形成1個像素。像素電路1包括TFT (Thin Film Transistor 薄膜電晶體)3和液晶電容4。TFT3 的柵極端子與掃描信號線Gi (i為1以上m以下的整數)連接，源極端子與數據信號線SRj、 SGj、SBj (j為1以上η以下的整數)的任一個連接，漏極端子與液晶電容4的1個電極連 接。向液晶電容4的另一個電極施加共同電極電壓。以下，將與G像素電路Ig連接的數據 信號線SGl SGn稱為G數據信號線，將與B像素電路Ib連接的數據信號線SBl SBn稱 為B數據信號線。此外，像素電路1也可以包括輔助電容。像素電路1的光透過率(子像素的亮度)由寫入像素電路1的電壓決定。為了向 與掃描信號線Gi和數據信號線SXj (X為R、G、B的任一個)連接的像素電路1寫入某電壓， 向掃描信號線Gi施加高電平電壓(使TFT3為導通狀態的電壓)，向數據信號線SXj施加應 寫入的電壓即可。通過將對應於顯示數據D3的電壓寫入像素電路1，能夠將子像素的亮度 設定在期望的電平。光傳感器2包括電容器5、光電二極體6和傳感器前置放大器7，在每個像素中設 置。電容器5的一個電極與光電二極體6的陰極端子連接(以下稱該連接點為節點P)。電 容器5的另一個電極與傳感器讀出線RWi連接，光電二極體6的陽極端子與傳感器復位線 RSi連接。傳感器前置放大器7的柵極端子與節點P連接，漏極端子與B數據信號線SBj連 接，源極端子與G數據信號線SGj連接，由此構成TFT。為了用與傳感器讀出線RWi或B數據信號線SBj等連接的光傳感器2檢測光量， 向傳感器讀出線RWi和傳感器復位線RSi施加規定電壓，向B數據信號線SBj施加電源電 壓VDD即可。向傳感器讀出線RWi和傳感器復位線RSi施加規定的電壓後，向光電二極體 6入射光時，與入射光量相對應的電流流過光電二極體6，節點P的電壓只降低相當於流過 的電流的量。向B數據信號線SBj施加電源電壓VDD時，節點P的電壓由傳感器前置放大 器7放大，向G數據信號線SGj輸出放大後的電壓。因此，基於G數據信號線SGj的電壓， 能夠求出在光傳感器2檢測到的光量。在像素陣列18的周邊，設置有掃描信號線驅動電路31、數據信號線驅動電路32、 傳感器行驅動電路33、ρ個(ρ為1以上η以下的整數)傳感器輸出放大器34和多個開關 35 38。掃描信號線驅動電路31、數據信號線驅動電路32和傳感器行驅動電路33，與圖 1中的面板驅動電路17相當。數據信號線驅動電路32對應於3η根數據信號線具有3η個輸出端子。在G數據 信號線SGl SGn和與其對應的η個輸出端子之間各設置有1個開關35，在B數據信號線 SBl SBn和與其對應的η個輸出端子之間各設置有1個開關36。G數據信號線SGl SGn 每P根為一組，在組內，在第k個(k為1以上ρ以下的整數)G數據信號線與第k個傳感器
8輸出放大器34的輸出端子之間各設置有1個開關37。B數據信號線SBl SBn均與開關 38的一端連接，向開關38的另一端施加電源電壓VDD。圖2中包括的開關35 37個數為 η個，開關38個數為1個。液晶顯示裝置10中，1幀時間被分割為向像素電路1寫入信號(對應於顯示數 據等的電壓信號)的前半部；和從光傳感器2讀出信號(對應於受光量的電壓信號)的後 半部。圖2所示的電路，對應於顯示期間或傳感期間、以及對應於前半部或後半部，進行不 同的動作。(參照後述圖9)。掃描信號線驅動電路31和數據信號線驅動電路32，在顯示期間的前半部和傳感 期間的前半部動作。此時，開關35、36為接通(on)狀態，開關37、38為斷開(off)狀態。 掃描信號線驅動電路31，根據定時控制信號Cl，每1行時間從掃描信號線Gl Gm中選擇 1根掃描信號線，向選擇的掃描信號線施加高電平電壓，向其餘的掃描信號線施加低電平電 壓。數據信號線驅動電路32，基於從圖像處理部12輸出的顯示數據DR、DG、DB，按線順序 方式驅動數據信號線SRl SRn、SGl SGn、SBl SBn。更詳細來說，數據信號線驅動電 路32，至少每1行存儲顯示數據DR、DG、DB，按每1行時間向數據信號線SRl SRruSGl SGruSBl SBn施加對應於1行的顯示數據的電壓。其中，數據信號線驅動電路32，也可以 按點順序方式驅動數據信號線SRl SRn、SGl SGn、SBl SBn。另一方面，傳感器驅動電路33和傳感器輸出放大器34，在傳感期間的後半部動 作。此時，開關35、36為斷開狀態，開關38為接通狀態。開關37以使G數據信號線SGl SGn按每組依次與傳感器輸出放大器34的輸入端子連接的方式分時成為接通狀態。傳感器 行驅動電路33，根據定時控制信號C2，每1行時間從傳感器讀出線RWl RWm和傳感器復 位線RSl RSm中選擇1根信號線，向選擇的傳感器讀出線和傳感器復位線施加規定讀出 用電壓和復位用電壓，向它們以外的信號線施加與選擇時不同的電壓。傳感器輸出放大器 34對由開關37選擇的電壓進行放大，作為傳感器輸出信號SSl SSp輸出。圖3是表示液晶面板11的截面和背光源15的配置位置的圖。液晶面板11具有 在2塊玻璃基板41a、41b之間夾入液晶層42的結構。在一個玻璃基板41a上設置有3色 的彩色濾光片43r、43g、43b、遮光膜44、相對電極45等。在另一個玻璃基板41b上設置有 像素電極46、數據信號線47、光傳感器2等。如圖3所示，光傳感器2包括的光電二極體6 設置在設有藍色彩色濾光片43b的像素電極46的附近(理由後述)。在玻璃基板41a、41b 的相對面上設置有取向膜48，在另一面上設置有偏光板49。液晶面板11的2塊的面中，玻 璃基板41a側的面為表面，玻璃基板41b側的面為背面。背光源15設置在液晶面板11的 背面側。液晶顯示裝置10，在檢測顯示畫面內的觸摸位置時，使用檢測影像的方法和檢測 反射像(或者，影像和反射像兩者)的方法的任一種。圖4A為表示檢測影像的方法的原理 的圖，圖4B為表示檢測反射像的方法的原理的圖。檢測影像的方法(圖4A)中，包括光電二 極管6的光傳感器2，檢測透過玻璃基板41a、液晶層42等的外部光51。此時，若手指等對 象物53在液晶面板11的表面附近，應入射光傳感器2的外部光51被對象物53阻擋。因 此，使用光傳感器2，能夠檢測外部光51產生的對象物53的影像。檢測反射像的方法(圖4B)中，包括光電二極體6的光傳感器2，檢測背光源光52 的反射光。更詳細的來說，從背光源15射出的背光源光52，透過液晶面板11，從液晶面板
911的表面到外部。此時，若對象物53在液晶面板11的表面附近，背光源光52在對象物53 反射。例如，人的手指腹很好地將光反射。背光源光52的反射光，透過玻璃基板41a、液晶 層42等，入射光傳感器2。因此，使用光傳感器2，能夠檢測背光源光52產生的對象物53 的反射像。此外，並用上述2種方法，能夠檢測影像和反射像兩者。即，使用光傳感器2，能夠 同時檢測外部光51產生的對象物53的影像的和背光源光52產生的對象物53的反射像。圖5A和圖5B，為表示包括手指的像的掃描圖像的例子。圖5A所示的掃描圖像包 括手指的影像，圖5B所示的掃描圖像包括手指的影像和手指腹的反射像。圖像處理部12， 對這樣的掃描圖像進行圖像識別處理，輸出表示觸摸位置的坐標數據Co，或按原樣將掃描 圖像作為攝像數據SD輸出。液晶面板11由CG矽構成的情況下，光電二極體6的受光靈敏度，藍色光高於紅色 光和綠色光。因此容易接受藍色光，所以光電二極體6，如圖3所示，設置在對應於藍色彩色 濾光片43b的像素電極46附近。通過將光電二極體6配置在容易接受受光靈敏度高的顏 色的光的位置，光電二極體6檢測到的光量變多，能夠提高光傳感器2的受光靈敏度。以下，詳細說明圖像處理部12。圖像處理部12，如圖1所示，進行幀率轉換處理、 顯示數據切換處理、動作模式選擇處理、背光源控制處理、掃描圖像生成處理和圖像識別處 理，作為顯示數據切換部和圖像識別處理部發揮作用。圖像處理部12，根據需要，使用幀存儲器16，進行使顯示數據Dl的幀率與在液晶 面板11的驅動中使用的幀率一致的處理(幀率轉換處理)。例如，顯示數據Dl的幀率為 30幀/秒，且在液晶面板11的驅動中使用的幀率為60幀/秒的情況下，圖像處理部12將 顯示數據Dl暫時寫入幀存儲器16，以寫入時的2倍速度從幀存儲器16讀出顯示數據。由 此，得到具有顯示數據Dl的2倍的幀率的顯示數據D2。此外，在顯示數據Dl的幀率與在液 晶面板11的驅動中使用的幀率最初一致的情況下，圖像處理部12不進行幀率轉換處理。此外，在圖像處理部12進行將在面板驅動電路17讀出前使用的顯示數據切換為 適於圖像輸入的固定數據Df的處理(顯示數據切換處理)。如上所述，面板驅動電路17，在 顯示期間的前半部和傳感期間的前半部進行向像素電路1的寫入，在傳感期間的後半部進 行從光傳感器2的讀出。與此對應，圖像處理部12，在顯示期間的前半部，作為顯示數據D3 輸出幀率轉換後的顯示數據D2，在傳感期間的前半部，作為顯示數據D3輸出固定數據Df。在此，固定數據Df是適於圖像輸入而預先決定的固定的數據(不依賴於顯示數據 Dl的數據)。固定數據Df，例如，優選使用表示單色圖像的數據，特別優選使用大量包含光 傳感器2的受光靈敏度高的顏色的成分的、表示單色圖像的數據。具體來說，表示白色圖像 的數據能夠作為固定數據Df使用。此外，液晶面板11由CG矽構成的情況下，光電二極體 6的受光靈敏度在藍色光時高，因此，能夠使用表示藍色圖像的數據作為固定數據Df。此外，圖像處理器12，進行選擇檢測對象物的影像的模式(以下稱為影像模式)、 或檢測對象物的反射像(或者影像和反射像兩者)的模式(以下稱為反射像模式)的處理 (動作模式選擇處理)。例如，圖像處理部12，在照度傳感器(未圖示)檢測到的外部光的 照度在所定闕值以上時選擇影像模式，其以外時選擇反射像模式。此外，圖像處理部12，對應於是否將顯示數據切換為固定數據，為影像模式還是反 射模式，進行控制背光源15的處理(背光源控制處理)。具體來說，圖像處理部12，在顯示期間和反射像模式的傳感期間，將背光源控制信號BC控制為高電平，使背光源15點亮，在 影像模式的傳感期間，將背光源控制信號BC控制為低電平，使背光源15熄滅。此外，圖像處理部12，基於A/D轉換器13輸出的數位訊號進行生成掃描圖像的處 理(掃描圖像生成處理)。此外，圖像處理部12，進行用於對於掃描圖像檢測對象物的圖像 識別處理，輸出表示對象物的位置的坐標數據Co。在影像模式中檢測對象物影像，在反射像 模式中檢測對象物的反射像(或者影像和反射像兩者)。此外，輸出控制信號OC為低電平 時，圖像處理部12不進行圖像識別處理，按原樣輸出掃描圖像作為攝像數據SD。圖6為表示輸出控制信號OC為高電平時的液晶顯示裝置10的動作的流程圖。如 上所述，輸出控制信號OC為高電平時，液晶顯示裝置10按每1幀時間交替進行圖像顯示和 圖像輸入。圖6所示的步驟中，步驟SlOl S103在顯示期間的前半部進行，步驟S105 S107在傳感期間的前半部進行，步驟S108 S109在傳感期間的後半部進行。圖像處理部12，首先將背光源控制信號BC控制為高電平，使背光源15點亮(步驟 S101)。接著，圖像處理部12，對面板驅動電路17輸出幀率轉換後的顯示數據D2作為顯示 數據D3 (步驟S102)。面板驅動電路17，向像素電路1寫入對應於顯示數據D3的電壓(步 驟S103)。由此，液晶面板11上顯示基於顯示數據D2的圖像。接著，圖像處理部12，從影像模式和反射像模式中選擇動作模式(步驟S104)，對 應於選擇的動作模式控制背光源15(步驟S105)。步驟S105中，背光源控制信號BC在影 像模式中成為低電平(表示熄滅)，在反射像模式中成為高電平(表示點亮)。接著，圖像 處理部12，對面板驅動電路17輸出固定數據Df作為顯示數據D3(步驟S106)。面板驅動 電路17，向像素電路1寫入對應於固定數據Df的電壓(步驟S107)。由此，在液晶面板11 上，顯示基於固定數據Df的圖像(例如，白色圖像或藍色圖像)。接著，圖像處理部12，從光傳感器2讀出對應於受光量的電壓(步驟S108)。接著， A/D轉換器13，將從液晶面板11輸出的模擬的傳感器輸出信號SS轉換為數位訊號(步驟 S109)。接著，圖像處理部12，基於步驟S109求得的數位訊號，生成掃描圖像(步驟S110)。 接著，圖像處理部12，對在步驟SllO中生成的掃描圖像進行圖像識別處理，求得在掃描圖 像內的對象物的位置(步驟S111)。接著，圖像處理部12，向液晶顯示裝置10的外部輸出 表示觸摸位置的坐標數據Co (步驟S112)。圖7為表示輸出控制信號OC為低電平時的液晶顯示裝置10的動作的流程圖。如 上所述，輸出控制信號OC為低電平時，液晶顯示裝置10，在所有的幀時間進行圖像輸入。如 圖7所示，液晶顯示裝置10，在步驟S121 S127進行與步驟S104 SllO (圖6)相同的 動作。圖像處理部12，接著步驟S127，將在步驟S127生成的掃描圖像按原樣作為攝像數據 SD輸出(步驟S128)。總結液晶顯示裝置10的動作，如圖8所示。其中，在圖8中，將顯示基於顯示數據 D2的圖像記載為「圖像顯示」，將顯示基於固定數據Df的圖像記載為「固定顯示」。圖9為輸出控制信號OC為高電平時的液晶顯示裝置10的時序圖。如圖9所示， 垂直同步信號VSYNC按每1幀時間成為高電平，各幀時間交替為顯示期間和傳感期間。傳 感信號SC，在幀時間的前半部成為低電平信號，在後半部成為高電平信號。在此，固定數據 Df為表示白色圖像的數據，在傳感期間中背光源15熄滅。在顯示期間的前半部，開關35、36為接通(On)狀態，數據信號線SRl SRruSGl SGn, SBl SBn均與數據信號線驅動電路32連接。在該前半部，首先掃描信號線Gl的電 壓成為高電平，然後，掃描信號線G2的電壓成為高電平，此後，掃描信號線G3 Gm的電壓 依次成為高電平。掃描信號線Gi的電壓為高電平的期間，向數據信號線SRl SRruSGl SGruSBl SBn施加應該寫入與掃描信號線Gi連接的3η個像素電路1的電壓(對應於顯 示數據D2的電壓)。在顯示期間的後半部，傳感器行驅動電路33不動作。因此，在該後半部，不向傳感 器讀出線RWl RWm和傳感器復位線RSl RSm施加讀出用電壓和復位用電壓。在傳感期間的前半部，掃描信號線Gl Gm的電壓與顯示期間的前半部同樣變化， 向數據信號線SRl SRruSGl SGruSB 1 SBn施加對應於表示白色圖像的數據的電壓。在傳感期間的後半部，開關38成為接通狀態，開關37分時成為接通狀態。因此， 固定向B數據信號線SB 1 SBn施加電源電壓VDD，G數據信號線SGl SGn分時與傳感 器輸出放大器34的輸入端子連接。在該後半部，首先選擇傳感器讀出線RWl和傳感器復位 線RS1，接著選擇傳感器讀出線RW2和傳感器復位線RS2，其以後依次按照一組一組的順序 選擇傳感器讀出線RW3 RWn和傳感器復位線RS3 RSm。向所選擇的傳感器讀出線和傳 感器復位線分別施加讀出用電壓和復位用電壓。在選擇傳感器讀出線RWi和傳感器復位線 RSi的期間，向G數據信號線SGl SGn輸出對應於與傳感器讀出線RWi連接的η個光傳感 器2檢測到的光量的電壓。背光源控制信號BC在顯示期間成為高電平，在傳感期間成為低電平。因此，背光 源15，在顯示期間點亮，在傳感期間熄滅。此外，在輸出控制信號OC為低電平時的時序圖 中，只圖9所示的傳感期間的信號波形反覆出現。以下，說明本實施方式的液晶顯示裝置10的效果。液晶顯示裝置10中，面板驅動 電路17讀出之前使用的顯示數據(傳感期間的前半部的顯示數據)被切換為固定數據Df， 使用光傳感器2的圖像輸入在顯示基於固定數據Df的圖像後進行。顯示基於固定數據Df 的圖像時，液晶面板11的光透過率、液晶顯示裝置10所包括的像素電路1、信號線等的狀態 不會受到以前的顯示圖像的影響。因此，使用固定數據Df，顯示適於圖像輸入的圖像，其後 進行圖像輸入，由此能夠排除顯示圖像的影響，不論顯示圖像如何，都能夠以高精度進行圖 像輸入，能夠輸出得到的掃描圖像、基於掃描圖像以高精度進行觸摸位置檢測。特別是，使用表示單色圖像的數據作為固定數據的情況下，顯示單色圖像時，液晶 面板11的光透過率和液晶顯示裝置10所包括的像素電路1、信號線等的狀態均勻。因此， 顯示單色圖像後進行圖像輸入，能夠排除顯示圖像的影響，並且使液晶顯示裝置10的內部 狀態一致，以高精度進行圖像輸入和觸摸位置檢測。此外，使用表示大量包含光傳感器2的受光靈敏度高的顏色的成分的單色圖像的 數據作為固定數據的情況下，在圖像顯示後進行圖像輸入時，光傳感器2以高的受光靈敏 度動作。因此，能夠排除顯示圖像的影響，使顯示圖像的內部狀態一致，並且提高光傳感器 2的受光靈敏度，以高精度進行圖像輸入和觸摸位置檢測。具體來說，如果使用表示白色圖 像的數據作為固定數據，能夠得到上述效果。並且，在液晶面板11由CG矽形成的情況下， 光傳感器2的受光靈敏度在藍色光時變高，因此，使用表示藍色圖像的數據作為固定數據， 能夠得到上述效果。此外，圖像處理部12對掃描圖像進行圖像識別處理，能夠在液晶顯示裝置10中檢
12測掃描圖像所含的對象物(手指等)。此外，檢測對象物的反射像時，掃描圖像變暗，觸摸位 置的檢測精度降低的問題顯著，即使如此，通過使用固定數據Df，在顯示適於輸入的圖像後 進行圖像輸入，也能夠排除顯示數據的影響，不論顯示圖像如何，都能以高精度進行圖像輸 入和觸摸位置檢測。液晶顯示裝置10中，顯示數據切換處理在面板驅動電路17的前端設 置的圖像處理部12中進行。此外，關於本實施方式的液晶顯示裝置10，能夠構成各種變形例。以上說明中，液 晶顯示裝置10，根據輸出控制信號0C，對是交替進行圖像顯示和圖像輸入，還是只連續進 行圖像輸入進行切換，但進行圖像輸入的定時和頻率也可以任意決定。例如，液晶顯示裝置 在輸出控制信號OC為高電平時，可以以3 1的比例進行圖像顯示和圖像輸入，在輸出控 制信號OC為低電平時，可以交替進行圖像顯示和圖像輸入。此外，液晶顯示裝置，可以自行 決定進行圖像輸入的定時，也可以在從外部接受到圖像輸入指示時進行圖像輸入。此外，圖像處理部12也可以進行圖8所示以外的背光源控制。例如，圖像處理部在 傳感期間的後半部使背光源點亮也可以，不進行背光源控制也可以。此外，圖像處理部不進 行動作模式選擇處理，只進行影像模式的處理和反射像模式的處理中的任一種也可以。圖 像處理部也可以將幀率轉換處理和顯示數據切換處理作為1個處理進行。此外，圖像處理 部也可以預先具有多個固定數據，根據狀況切換固定數據。例如，圖像處理部在影像模式中 使用適於檢測影像的固定數據，在反射像模式中使用適於檢測反射像的固定數據。此外，液晶顯示裝置10中，一體形成面板驅動電路17和液晶面板11，但面板驅動 電路17的全部或一部分設置在液晶面板的外部也可以。此外，液晶面板11按每個像素設 置有光傳感器2，但是也可以按每多個像素設置光傳感器2，或按每個子像素設置光傳感器 2。此外，在液晶面板11由其他半導體構成的情況下，光電二極體6的受光靈敏度，例如綠 色光與紅色光或藍色光相比變高。因此，在這種情況下，將藍色替換為綠色構成同樣的液晶 顯示裝置即可。此外，光電二極體6的受光靈敏度在紅色光比綠色光或藍色光高的情況下， 將藍色替換為紅色構成同樣的液晶顯示裝置即可。這些變形例的液晶顯示裝置，也與本實 施方式的液晶顯示裝置10具有同樣的效果。(第二實施方式)圖10為表示本發明第二實施方式的液晶顯示裝置的結構的框圖。圖10所示的液 晶顯示裝置20具備內置傳感器的液晶面板21、圖像處理部22、A/D轉換器13、背光源電源 電路14和背光源15。內置傳感器的液晶面板21(以下，稱為液晶面板21)包括面板驅動電 路27和像素陣列18。以下各實施方式中，對於各實施方式的構成要素中與已述的實施方式 相同的構成要素，賦予相同的參照符號，省略說明。圖像處理部22與第一實施方式的圖像處理部12同樣，進行幀率轉換處理、動作模 式選擇處理、背光源控制處理、掃描圖像生成處理和圖像識別處理，但代替顯示數據切換處 理而進行切換判定處理。更詳細地說，圖像處理部22對面板驅動電路27輸出幀率轉換後 的顯示數據D2，並且輸出表示是否將顯示數據切換為固定數據的切換控制信號CC。切換控 制信號CC，例如，在顯示期間成為低電平，在傳感期間成為高電平。面板驅動電路27是在第一實施方式的面板驅動電路17上追加了顯示數據切換功 能的面板驅動電路。更詳細來說，面板驅動電路27與面板驅動電路17同樣，進行向液晶面 板21的像素電路寫入對應於顯示數據D2的電壓的動作、和從液晶面板21的光傳感器讀出對應於受光量的電壓的動作。但是，面板驅動電路27，在切換控制信號CC為高電平時，不是 向液晶面板21的像素電路寫入顯示數據D2，而是寫入與適於圖像輸入的固定數據Df對應 的電壓。因此，在傳感期間的前半部，在液晶面板21上顯示基於固定數據Df的圖像(例如 白色圖像或藍色圖像)。本實施方式的液晶顯示裝置20中，顯示數據切換處理在面板驅動電路27進行，面 板驅動電路27作為顯示數據切換部發揮作用。如此構成的液晶顯示裝置20中，在面板驅 動電路17讀出前使用的顯示數據(傳感期間的前半部的顯示數據)也被切換為固定數據 Df，使用光傳感器2的圖像輸入在顯示基於固定數據Df的圖像後進行。因此，根據本實施 方式的液晶顯示裝置20，與第一實施方式的液晶顯示裝置10同樣，不論顯示圖像如何，都 能夠以高精度進行圖像輸入和觸摸位置檢測。此外，本實施方式也與第一實施方式同樣，能 夠構成各種變形例。(第三實施方式)對於第三實施方式，說明第一和第二實施方式的液晶顯示裝置的利用方式的一個 例子。圖11為表示本發明的第三實施方式的名片讀取裝置的結構的框圖。圖11所示的名 片讀取裝置60具備第一實施方式的液晶顯示裝置10和顯示控制部61。顯示控制部61為液晶顯示裝置10的控制部，包括CPU62和主存儲器63。主存儲 器63存儲名片讀取程序64，CPU62執行主存儲器63上的名片讀取程序64。這樣構成的顯 示控制部61對液晶顯示裝置10輸出顯示數據Dl和輸出控制信號0C，並且對從液晶顯示裝 置10輸出的坐標數據Co和攝像數據SD進行規定的處理。圖12為表示名片讀取裝置60的動作的流程圖。名片讀取裝置60首先顯示初始 畫面(步驟S201)。在步驟201中，顯示控制部61對液晶顯示裝置10輸出初始畫面數據和 高電平的輸出控制信號0C。液晶顯示裝置10基於初始畫面數據，在液晶面板11上顯示初 始畫面。初始畫面包括例如「請放置名片」等消息。利用者確認初始畫面後，將應讀取的名 片放置在覆蓋液晶面板11的像素列陣18的位置(以下，稱為讀取位置)。接著，名片讀取裝置60檢測名片是否已被放置(步驟S202)。名片被放置在讀取 位置時，由圖像處理部12生成的掃描圖像中出現表示名片已被放置在液晶面板上的特徵。 液晶顯示裝置10檢測到在掃描圖像中出現該特徵時，將該意思通知給顯示控制部61。顯示 控制部61接受到該通知時進行以後的處理。接著，名片讀取裝置60顯示基於固定數據的圖像(步驟S203)。在步驟S203中， 顯示檢測部61對液晶顯示裝置10輸出低電平的輸出控制信號0C。輸出控制信號OC為低 電平的期間，所有的幀時間成為傳感期間，圖像處理部12向液晶面板11的像素電路寫入與 適於圖像輸入的固定數據Df相應的電壓。因此，在各幀時間的前半部，在液晶面板11上顯 示基於固定數據Df的圖像(例如白色圖像或藍色圖像)。接著，名片讀取裝置60讀取名片圖像(步驟S204)。步驟S204中，輸出控制信號 OC仍然為低電平。液晶顯示裝置10基於從像素陣列18讀出的信號生成掃描圖像，並將生 成的掃描圖像作為攝像數據SD輸出。顯示控制部61將從液晶顯示裝置10輸出的攝像數 據SD作為名片圖像數據進行處理。接著，名片讀取裝置60顯示名片圖像(步驟S205)。步驟S205中，顯示控制部61 對液晶顯示裝置10輸出名片圖像數據和高電平的輸出控制信號0C。液晶顯示裝置10基於
14名片圖像數據在液晶面板11上顯示名片圖像。利用者觀看名片圖像，確認名片是否被正確 讀取。如上所示，根據本實施方式的名片讀取裝置60，在液晶顯示裝置10中，在面板驅 動電路17讀出前使用的顯示數據被切換為固定數據Df，使用光傳感器2的圖像輸入在顯示 基於固定數據Df的圖像後進行。這樣使用固定數據Df顯示適於圖像輸入的圖像，其後進 行圖像輸入，能夠排除顯示圖像的影響，不論顯示圖像如何，都能以高精度輸入名片圖像。此外，上述方法中，除名片讀取裝置以外，還能夠構成具有圖像顯示功能和圖像輸 入功能的任意的裝置。例如，能夠構成QR(QuickResponse 快速響應)碼讀取裝置、指紋認 證裝置等。此外，也可以代替第一實施方式的液晶顯示裝置10，使用第二實施方式的液晶顯 示裝置20、或者第一和第二實施方式的變形例的液晶顯示裝置。這些裝置也起到與本實施 方式的名片讀取裝置60同樣的效果。(第四實施方式)對於第四實施方式，說明以別的結構實現與第三實施方式同樣的名片讀取裝置的 方法。圖13為表示本發明的第四實施方式的名片讀取裝置的結構的框圖。圖13所示的名 片讀取裝置70具備液晶顯示裝置71和顯示控制部73。液晶顯示裝置71是在第一實施方式液晶顯示裝置10中將圖像處理部12置換為 圖像處理部72的裝置。圖像處理部72是從圖像處理部12刪除了顯示數據切換處理的圖 像處理部。圖像處理部72對顯示數據Dl進行與圖像處理部12同樣的幀率轉換處理，對面 板驅動電路17輸出所得到的顯示數據D2。顯示控制部73與第三實施方式的顯示控制部61同樣，包括CPU62和主存儲器63。 但是，CPU62執行與第三實施方式的名片讀取程序64不同的名片讀取程序74。名片讀取裝置70與第三實施方式的名片讀取裝置60同樣，進行圖12所示的動 作。但是，在步驟S203中，顯示控制部73對液晶顯示裝置71輸出低電平的輸出控制信號 0C,並且賦予固定數據Df作為顯示數據Dl。S卩，顯示數據部73在向液晶顯示裝置71賦予 圖像輸入指示時，賦予適於圖像輸入的固定數據Df作為顯示數據D1。因此，在圖像輸入指 示被賦予的期間，在液晶顯示裝置71的液晶面板11上顯示基於固定數據Df的圖像(例如 白色圖像或藍色圖像)。如上所示，根據本實施方式的名片讀取裝置70，顯示控制部73在向液晶顯示裝置 71賦予圖像輸入指示時，賦予適於圖像輸入的固定數據Df作為顯示數據D1。因此，在液晶 顯示裝置71中，在面板驅動電路17讀出前使用的顯示數據為固定數據Df，使用光傳感器2 的圖像輸入在顯示基於固定數據Df的圖像後進行。這樣使用固定數據Df顯示適於圖像輸 入的圖像，其後進行圖像輸入，由此能夠排除顯示圖像的影響，不論顯示圖像如何，都能以 高精度輸入名片圖像。此外，本實施方式也與第三實施方式同樣，能夠構成各種變形例。如上所示，根據本發明的液晶顯示裝置，使用固定數據顯示適於圖像輸入的圖像， 其後進行圖像輸入，由此能夠排除顯示圖像的影響，不論顯示圖像如何，都以高精度進行圖 像輸入和觸摸位置檢測。此外，也能夠用上述方法構成液晶顯示裝置以外的顯示裝置。產業上的可利用性本發明的顯示裝置具有不論顯示圖像如何都能以高精度進行圖像輸入和觸摸位 置檢測的特徵，因此能夠在以液晶顯示裝置為首的各種顯示裝置中加以利用。
1權利要求
一種顯示裝置，其具備多個光傳感器，其特徵在於，包括具備二維配置的多個像素電路和多個光傳感器的顯示面板；進行將對應於顯示數據的信號寫入所述像素電路的動作和將對應於受光量的信號從所述光傳感器讀出的動作的驅動電路；和將在所述驅動電路讀出之前使用的顯示數據切換為適於圖像輸入的固定數據的顯示數據切換部。
2.如權利要求1所述的顯示裝置，其特徵在於 所述固定數據為表示單色圖像的數據。
3.如權利要求2所述的顯示裝置，其特徵在於所述固定數據為大量包含所述光傳感器的受光靈敏度高的顏色成分的表示單色圖像 的數據。
4.如權利要求3所述的顯示裝置，其特徵在於 所述固定數據為表示白色圖像的數據。
5.如權利要求3所述的顯示裝置，其特徵在於 所述顯示面板為由連續晶界結晶矽形成的液晶面板， 所述固定數據為表示藍色圖像的數據。
6.如權利要求1所述的顯示裝置，其特徵在於還具備圖像識別處理部，所述圖像識別處理部對基於從所述光傳感器讀出的信號的掃 描圖像，進行用於檢測所述掃描圖像中所包含的對象物的圖像識別處理。
7.如權利要求6所述的顯示裝置，其特徵在於 還具備向所述顯示面板的背面照射光的背光源， 所述圖像識別處理部至少檢測所述對象物的反射像。
8.如權利要求1所述的顯示裝置，其特徵在於所述顯示數據切換部包括在設置在所述驅動電路的前段的圖像處理部中。
9.如權利要求1所述的顯示裝置，其特徵在於 所述顯示數據切換部包括在所述驅動電路中。
10.一種顯示裝置的驅動方法，所述顯示裝置包括具備二維配置的多個像素電路和 多個光傳感器的顯示面板，所述驅動方法的特徵在於，包括將對應於顯示數據的信號寫入所述像素電路的步驟；將對應於受光量的信號從所述光傳感器讀出的步驟；和將在讀出前使用的顯示數據切換為適於圖像輸入的固定數據的步驟。
11.一種裝置，其具有圖像顯示功能和圖像輸入功能，其特徵在於 其具備顯示裝置和顯示控制部，所述顯示裝置包括具備二維配置的多個像素電路和多個光傳感器的顯示面板；和 進行將對應於從所述顯示控制部被賦予的顯示數據的信號寫入所述像素電路的動作 和將對應於受光量的信號從所述光傳感器讀出的動作的驅動電路，所述顯示控制部，在向所述顯示裝置賦予圖像輸入指示時，賦予適於圖像輸入的固定 數據作為所述顯示數據。
全文摘要
本發明涉及在顯示面板上設置有多個光傳感器的顯示裝置。內置傳感器的液晶面板(11)，在像素陣列(18)內具備二維配置的多個像素電路和多個光傳感器。面板驅動電路(17)向像素電路寫入對應於顯示數據D3的信號，從光傳感器讀出對應於受光量的信號。圖像處理部(12)將在面板驅動電路(17)讀出前使用的顯示數據切換為適於圖像輸入的固定數據。固定數據使用白色圖像數據或藍色圖像數據。根據本發明，使用固定數據顯示適於圖像輸入的圖像後進行圖像輸入，能夠排除顯示圖像的影響，不管顯示圖像如何都能夠以高精度進行圖像輸入和觸摸位置檢測。本發明的顯示裝置能夠在液晶顯示裝置中利用。
文檔編號G09F9/00GK101952768SQ20098010594
公開日2011年1月19日 申請日期2009年2月19日 優先權日2008年2月21日
發明者久保田章敬, 植畑正樹, 藤岡章純 申請人:夏普株式會社