專利名稱：顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種顯示裝置，該顯示裝置具有顯示表面并可以在該顯示表 面上顯示諸如圖像、字符等的信息。本發(fā)明特別涉及一種顯示裝置，該顯示 裝置配置成能夠探測接觸或靠近顯示表面的目標(biāo)。
背景技術(shù)：
液晶顯示裝置、有機(jī)EL (電致發(fā)光)顯示裝置和使用電泳的顯示裝置 是已知的能夠顯示諸如圖像、字符等的信息的顯示裝置。
隨著顯示裝置厚度的減小，期望顯示裝置變成多功能的，結(jié)合顯示視頻 和文字信息等的原始功能以及向其輸入用戶指示等的輸入裝置等的功能。已 知探測用戶手指或記錄筆(稱作觸摸筆等)接觸或靠近顯示表面的顯示裝置 是滿足該期望的顯示裝置。
接觸探測可以通過電阻膜型或電容型觸摸面板來執(zhí)行。具有添加到諸如 液晶面板等的顯示面板的顯示表面?zhèn)鹊挠|摸面板的顯示裝置是已知的。
然而，觸摸面板的添加對于減小顯示面板的厚度是不利的，并且是成本 增加的一個因素。特別是，除非用一定程度的力按壓屏幕，電阻膜型觸摸面 板不能探測電阻值的改變，因此顯示表面被扭曲。另外，電阻膜型觸摸面板 原則上執(zhí)行單點(diǎn)探測，從而限制了其使用。
已知通過在顯示面板中包括用于指示位置探測的光接收元件而具有光 學(xué)位置探測功能的顯示裝置為不需要觸摸面板的指示位置探測系統(tǒng)(參看曰 本專利申請公開No. 2005-275644和日本專利申請公開No. 2006-301864,以 下分別稱作專利文獻(xiàn)1和2)。
通過光接收元件來探測外來光的陰影的系統(tǒng)廣泛用在光學(xué)位置探測中。
另一方面，專利文獻(xiàn)2中描述的顯示裝置在液晶(或有機(jī)EL)顯示面 板內(nèi)包括對非可見光具有敏感性的光接收元件(以下稱作光傳感器)。在液 晶顯示面板的情況中，背光設(shè)置在液晶顯示面板的一個主平面(背)側(cè)。來 自背光的光包括可見光成分和非可見光成分。來自背光的光在經(jīng)過液晶顯示
5面板時根據(jù)輸入視頻信號在液晶層中受到調(diào)制，隨后從另一主平面(前或顯 示表面)發(fā)射。通過調(diào)制發(fā)射的光(出射光)的可見光成分來顯示預(yù)定圖像。 當(dāng)有目標(biāo)(即人的手指、記錄筆等，以下稱作被探測物)接觸或靠近液 晶顯示面板的顯示表面?zhèn)葧r， 一部分發(fā)射的光被被探測物反射，并隨后作為 反射光被導(dǎo)向光傳感器側(cè)。光傳感器探測來自被探測物的反射光的特別是非 可見光成分。提供可見光阻擋(非可見光選擇)濾光器以對應(yīng)于設(shè)置光傳感 器的區(qū)域，并且在此區(qū)域中透射光沒有受到根據(jù)視頻信號的調(diào)制。因此，可
測物的位置和尺寸可以通過規(guī)則地(分散地及二維地)布置大量的光傳感器 來探測。
有機(jī)EL顯示裝置不需要背光。在有機(jī)EL顯示裝置中像素自身發(fā)光。 在此情況中，非可見光發(fā)射元件和光接收元件在面板的顯示區(qū)內(nèi)按預(yù)定間隔 布置。探測被探測物的方法本身類似于上述液晶顯示裝置。來自發(fā)光元件的 非可見光被被探測物反射。通過分散地并二維地布置的多個光接收元件來探 測此時反射光的量之間的差別，從而探測被探測物的位置和尺寸。
專利文獻(xiàn)l中描述的顯示裝置對于每個像素包括在分隔液晶層的間隔物 (spacer)的背光側(cè)的光傳感器。像素內(nèi)的設(shè)置光傳感器的區(qū)域之外的區(qū)域 包括，配置成設(shè)置對可見光敏感的光接收元件(以下稱作可見光傳感器)的 區(qū)域，以及可以改變施加到液晶層的電壓從而根據(jù)視頻信號來調(diào)制透射光的 區(qū)域(該區(qū)域以下被稱作光調(diào)制區(qū)域)。
專利文獻(xiàn)1中描述的顯示裝置配置成能夠探測被諸如人的手指、記錄筆 等被探測物反射的光的可見光成分和非可見光成分。
根據(jù)專利文獻(xiàn)1和2中描述的技術(shù)，使用非可見光來執(zhí)行目標(biāo)探測，非 可見光對于人眼是不可見的從而不影響顯示的視頻。因此，在如黑屏顯示中 從背側(cè)透射到前側(cè)的可見光的透射光的量基本接近零的情況中，即使非可見 光透射到前側(cè)也不影響顯示。因此即使在黑顯示的時候也可以探測被探測 物。不論周圍是暗還是亮都可以探測目標(biāo)。
S. Klein et al. Journal of Applied Physics 98, 24卯5， (2005) [非專利文獻(xiàn)2]
K. H. Jim et al. Physical Review B 66, 15301， (2002)

發(fā)明內(nèi)容
然而，例如，盡管專利文獻(xiàn)1和2中描述的顯示裝置為處理分配功率并 執(zhí)行用于信息顯示的操作，但是在用于背光等的照明電源被關(guān)閉以后，不能 進(jìn)行通過手指、記錄筆等的信息輸入或指示操作。例如，在具有照明部分的 透光型或反光型顯示裝置的情況中，照明電源可能意外關(guān)閉而使顯示裝置在 完全黑暗的環(huán)境中使用。在此情況中，如果在照明電源關(guān)閉之后，通過手指、 記錄筆等的信息輸入或指示操作還能進(jìn)行一段時間，則會很方便。
另外，用在移動裝置等中的顯示裝置可能會在預(yù)定的時間內(nèi)不進(jìn)行操作 時改變到節(jié)電模式，并可能自動關(guān)閉照明電源。在此情況中，當(dāng)用戶期望恢 復(fù)操作時，該用戶觸摸顯示表面上的位置以取消節(jié)電模式，隨后恢復(fù)操作。
然而，當(dāng)在完全黑暗的環(huán)境中關(guān)閉照明電源時，觸摸顯示表面上的位置 的操作需要通過感覺來進(jìn)行，因此可用性差。
另一方面，發(fā)射型顯示裝置會引起這樣的不便當(dāng)該顯示裝置在黑暗環(huán)
境中以很低的發(fā)光強(qiáng)度使用的過程中忽然被移動到明亮的環(huán)境中時，會瞬時 變得難以看清屏幕，從而被迫停止諸如信息輸入、指示等的操作。這種不便 對透光型和反光型顯示裝置都是常見的。
本發(fā)明提出一種新的顯示裝置，該顯示裝置即使在周圍環(huán)境亮度和顯示 表面亮度之間的對應(yīng)忽然改變時，也能夠通過手指、記錄筆等(被探測物) 來進(jìn)行信息輸入和指示。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例(第一實(shí)施例)的顯示裝置包括顯示部分，具有顯 示表面，并能夠在顯示表面上顯示信息；以及光存儲部分，能夠接收包括可 見光的入射光，吸收入射光的一部分，并將入射光的該部分輸出為包括非可 見光的余輝(afterglow);其中光傳感器設(shè)置在顯示部分內(nèi)，光傳感器配置 成基于從光存儲部分輸出的光的非可見光成分來探測顯示表面一側(cè)的被探 測物。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例(第二實(shí)施例)，在根據(jù)第一實(shí)施例的顯示裝 置中，光存儲部分設(shè)置在顯示部分內(nèi)。
在根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例(第三實(shí)施例)的顯示裝置中，除了上述第二 實(shí)施例，此外，顯示部分包括照明部分，配置成產(chǎn)生包括可見光的照明光； 光存儲部分，由光存儲材料形成，并能夠吸收照明光的一部分、將除照明光的吸收的部分之外的余下的照明光輸出、并將照明光的吸收的部分輸出為包 括非可見光的余輝；光調(diào)制部分，配置成接收從光存^[渚部分入射到光調(diào)制部
分上的輸出光，根據(jù)輸入信號來調(diào)制入射的輸出光，并發(fā)射調(diào)制的輸出光； 顯示表面，將具有通過光調(diào)制部分的調(diào)制而添加到輸出光的信息的輸出光發(fā) 射到外部；以及光傳感器，配置成探測來自反射光的非可見光，反射光是由 被顯示表面?zhèn)鹊谋惶綔y物反射的輸出光產(chǎn)生的。
在根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例(第四實(shí)施例)的顯示裝置中，除了上述第三 實(shí)施例，此外，照明部分包括光源以及配置成將來自光源的光轉(zhuǎn)換成平面狀 的照明光的光導(dǎo)板，照明部分設(shè)置在顯示部分的顯示表面?zhèn)鹊南喾磦?cè)，并且 光存儲部分形成在照明部分的 一側(cè)和光調(diào)制部分之間。
在根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例(第五實(shí)施例)的顯示裝置中，除了上述第二 實(shí)施例，此外，顯示部分包括顯示表面；光存儲部分，由光存儲材料形成， 并能夠吸收從顯示表面入射到光存儲部分的外來光的一部分、將剩余的外來 光輸出、并將外來光的吸收的部分輸出為包括非可見光的余輝；反射表面， 用于反射來自光存儲部分的輸出光，以將輸出光從顯示表面發(fā)射到外部；光 調(diào)制部分，配置成在來自光存儲部分的輸出光被反射表面反射并從顯示表面 發(fā)射的中途的光路中根據(jù)輸入信號來調(diào)制該輸出光；以及光傳感器，配置成 探測來自反射光的非可見光，反射光是由來自光存儲部分的被顯示表面?zhèn)鹊?被探測物反射的輸出光產(chǎn)生的。
在根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例(第六實(shí)施例)的顯示裝置中，除了上述第二 實(shí)施例，此外，在顯示部分中，從顯示表面觀察，配置成設(shè)置像素的多個像 素區(qū)和配置成設(shè)置光傳感器的多個傳感器區(qū)規(guī)則地確定，并且光存儲部分形 成在像素區(qū)的每個中。
在根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例(第七實(shí)施例)的顯示裝置中，除了上述第六 實(shí)施例，此外，非可見光是紅外光，光傳感器是對紅外光具有敏感性的紅外 光傳感器，并且光存儲部分通過使紅光透射濾光器包含光存儲材料而形成。
在根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例(第八實(shí)施例)的顯示裝置中，除了上述第二 實(shí)施例，此外，在顯示部分中，從顯示表面觀察，配置成設(shè)置像素的多個像 素區(qū)和配置成設(shè)置光傳感器的多個傳感器區(qū)規(guī)則地確定，并且光存儲部分形 成在傳感器區(qū)的每個中。
除了上述第一實(shí)施例，此外，根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例(第九實(shí)施例)的顯示裝置包括作為附件的記錄筆，該記錄筆在包括筆尖的區(qū)域中具有光存儲 部分。
在根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例(第十實(shí)施例)的顯示裝置中，除了上述第九
實(shí)施例，此外，顯示部分包括照明部分，配置成產(chǎn)生包括可見光的照明光； 光調(diào)制部分，配置成接收入射到光調(diào)制部分上的照明光，根據(jù)輸入信號來調(diào) 制入射的照明光，并發(fā)射調(diào)制的照明光；以及顯示表面，用于將被光調(diào)制部 分調(diào)制的照明光發(fā)射到外部。
根據(jù)前述第一到第十實(shí)施例，顯示裝置具有光存儲部分。例如，當(dāng)包括 紫外到可見光的光入射到光存儲部分上時，光存儲部分可以例如吸收包括紫 外到可見光的入射光的一部分并暫時保留入射光的該部分。剩余的入射光按 原樣發(fā)射。吸收的光變成包括非可見光的余輝。即，即使在光能供給停止之 后，余輝也可以在一段時間內(nèi)從光存儲部分輸出。
被探測物可以基于來自光存儲部分的輸出光來探測。
例如，當(dāng)被探測物接觸或靠近配置成顯示信息的顯示部分的顯示表面?zhèn)?時，來自光存儲部分的輸出光輸入到顯示部分內(nèi)的光傳感器中。入射到光傳 感器上的輸出光包括非可見光成分。光傳感器基于該非可見光成分來探測被 探測物。
光存儲部分具有光存儲功能，因此即使在光入射停止以后也能在一段時 間內(nèi)輸出光(通常是"熒光"或者"磷光"，以下將會稱作"余輝，，)。該余 輝包括非可見光。因此，即使在光能供給停止以后，探測被探測物的位置、 尺寸等在一定時間內(nèi)也可以被光傳感器探測。
另外，因?yàn)橛衼碜怨獯鎯Σ糠值挠噍x，所以即使在光能供給停止以后， 例如在照明電源關(guān)閉以后，光存儲部分仍發(fā)光以對人眼可見。該光可以用作 照明顯示部分的照明光。
光存儲部分提供在顯示部分內(nèi)(第二實(shí)施例)或者記錄筆內(nèi)(第九實(shí)施例)。
在第二實(shí)施例中，顯示部分包括照明部分、光存儲部分、光調(diào)制部分、 顯示表面和光傳感器(第三實(shí)施例)。在本實(shí)施例中，光存儲部分用于基于 來自照明部分的照明光而將非可見光供給到光傳感器，并還用于照明部分的 輔助光源。因此即使在停止對照明部分的電源之后，也能在一段時間內(nèi)探測 被探測物的位置、尺寸等并顯示信息。作為第三實(shí)施例的布置的具體實(shí)例，第四實(shí)施例展現(xiàn)了布置的實(shí)例，其 中照明部分起到背光的作用。在此情況中，光存儲部分形成在照明部分的光 導(dǎo)板的發(fā)光表面和光調(diào)制部分之間。這樣，光存儲部分接收平面狀的照明光。 當(dāng)照明部分點(diǎn)亮?xí)r，光存儲部分存儲照明光的一部分，并將其他光供給為要 在顯示部分側(cè)調(diào)制的光。在關(guān)閉對照明部分的電源之后，來自光存儲部分的 光用作探測被探測物的位置、尺寸等的光以及輔助照明光。
另 一方面，稱作照明部分的前光設(shè)置(front light disposition )可以作為 第三實(shí)施例(第五實(shí)施例)的布置的另一個具體實(shí)例。在此情況中，顯示部 分包括顯示表面、光存儲部分、反射表面、光調(diào)制部分和光傳感器。是否提 供照明部分是任意決定的。由于光存儲材料存儲光的量是有限的，所以外來 光的 一部分被存儲以后，所有來自光存儲部分的輸出光被用作要調(diào)制的光。
到光調(diào)制部分的調(diào)制，從而向輸出光添加信息。因此，信息可以從顯示表面 顯示。同時，來自光存儲部分的輸出光中的非可見光成分用于被探測物的位 置、尺寸等的探測。
在前光設(shè)置中，反射表面可以位于光調(diào)制部分的背側(cè)，而光存儲部分和 顯示表面可以位于前側(cè)。因此外來光易于入射到光存儲部分。另外，光存儲 部分和光傳感器可以緊靠顯示表面設(shè)置。因此，即使輸出的非可見光的量小， 也能保證被探測物被光傳感器探測。
第六實(shí)施例和第八實(shí)施例展現(xiàn)了從顯示表面觀察的光存儲部分布置的 實(shí)例。第七實(shí)施例展現(xiàn)了這樣的具體實(shí)例，其中第六實(shí)施例中光存儲部分的 功能提供給所謂的濾色器。
第九實(shí)施例和第十實(shí)施例說明了光存儲部分形成在記錄筆筆尖的部分 的情況。
根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種顯示裝置，其使得即使在周圍環(huán)境亮度和顯 示表面亮度之間的對應(yīng)突然變化時也能夠?qū)崿F(xiàn)通過手指、記錄筆等(被探測 物)的信息輸入和指示。


圖1是根據(jù)本發(fā)明第 一 實(shí)施例的透射型液晶顯示裝置的總體構(gòu)造的示意圖2是圖1所示的構(gòu)造的分解透視圖3是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的液晶面板內(nèi)的驅(qū)動電路構(gòu)造實(shí)例的方塊
圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的黑矩陣圖案的實(shí)例的平面圖5A和5B涉及本發(fā)明的實(shí)施例，圖5A是光傳感器部分的平面圖，而
圖5B是對應(yīng)于圖5A的圖案的光傳感器部分的等效電路的示意圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的對應(yīng)像素的TFT陣列基板部分的平面圖； 圖7A和7B是示意性示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的PIN結(jié)構(gòu)(A )和PDN
結(jié)構(gòu)(B)的光電二極管的示意圖8是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的顯示裝置的示意性截面圖，該截面圖輔
助解釋IR光產(chǎn)生器；
圖9是根據(jù)第二實(shí)施例的顯示裝置的示意性截面圖，該截面圖輔助解釋
IR光產(chǎn)生器；
圖10是根據(jù)第三實(shí)施例的顯示裝置的示意性截面圖，該截面圖輔助解 釋IR光產(chǎn)生器；
圖11是根據(jù)第四實(shí)施例的顯示裝置的示意性截面圖，該截面圖輔助解 釋IR光產(chǎn)生器；
圖12是沒有應(yīng)用本發(fā)明的液晶顯示裝置中的對比實(shí)例的截面圖，該截 面圖示出與圖ll基本相同的部分；
圖13是根據(jù)第五實(shí)施例的顯示裝置的示意性截面圖，該截面圖輔助解 釋IR光產(chǎn)生器；
圖14是根據(jù)第六實(shí)施例的顯示裝置的示意性截面圖，該截面圖輔助解 釋IR光產(chǎn)生器；
圖15涉及本發(fā)明實(shí)施例的修改的第一實(shí)例，并且是示出接收的光數(shù)據(jù) 關(guān)于輸入光強(qiáng)度改變的示意圖；以及
圖16A和16B是示出在沒有應(yīng)用顯示區(qū)內(nèi)設(shè)置外來光傳感器的情況中 (A)以及在應(yīng)用顯示區(qū)內(nèi)設(shè)置外來光傳感器的設(shè)置的情況中(B)探測指 尖時的探測結(jié)果的示意圖。
具體實(shí)施例方式
通過將能夠通過紅外(IR)光來探測被探測物的位置、尺寸等的液晶顯示裝置作為實(shí)例，以下將參考附圖來描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。附帶提及， 盡管在本發(fā)明中被探測物的位置、尺寸等的探測是基于非可見光來執(zhí)行的， 實(shí)施例中將主要說明基于IR光的探測。被探測物的位置、尺寸等的探測也 可以基于IR光之外的非可見光來執(zhí)行，這將在之后描述。 <第一實(shí)施例>
本發(fā)明涉及一種具有背光的透射型液晶顯示裝置。 圖1是透射型液晶顯示裝置的總體構(gòu)造的示意圖。
圖1中所示的液晶顯示裝置100包括作為"顯示部分"的液晶面板200、 作為"照明部分"的背光300、數(shù)據(jù)處理部分400和光存儲部分60。
液晶顯示裝置100的特征之一是液晶顯示裝置100具有光存儲部分60。 光存儲部分60是光致發(fā)光構(gòu)件，其在材料內(nèi)存儲光并即使在光能供給停止 以后仍繼續(xù)發(fā)光，即發(fā)射"余輝"。
光存儲部分60形成為能夠接收入射到光存儲部分60上的例如包括紫外 光到可見光的光，吸收一部分入射光，并輸出包括可見光和非可見光的"余 輝"。盡管光存儲部分60可以按分散的方式設(shè)置在液晶面板200內(nèi)，圖1中 的光存儲部分60形成為例如與其他構(gòu)造分隔開的片狀構(gòu)造。在圖1的實(shí)例 中，光存儲部分60形成在液晶面板200和背光300之間。光存儲部分60可 以形成在液晶面板200中，或者可以形成在背光300中。
后面將會描述用于光存儲的材料，在該材料中光存儲部分60從入射光 產(chǎn)生"余輝"，以及光存儲部分60的更詳細(xì)的作用和效果。
如圖l所示，液晶面板200包括TFT陣列基板201、稱作"對向基板" 的濾色器基板(以下稱作CF基板)202、以及液晶層203。以液晶層203為 中心，在液晶面板200的厚度方向的背光300側(cè)將被稱作"一個表面?zhèn)?或 "背側(cè)"，而與該一個表面?zhèn)认喾吹囊粋?cè)將被稱作"另一表面?zhèn)?或"前側(cè)"。
TFT陣列基板201和CF基板202以一段間隔彼此面對。液晶層203形 成為夾設(shè)在TFT陣列基板201和CF基板202之間。雖然未在圖1中具體示 出，用于將液晶層203中液晶分子的排列方向配向的一對配向膜形成為將液 晶 層203夾在之間。
濾色器204形成在液晶層203側(cè)的CF基板202的表面中。
第 一偏振器206和第二偏振器207在液晶面板200的兩側(cè)彼此面對設(shè)置。 第一偏振器206設(shè)置在TFT陣列基板201的背側(cè)。第二偏振器207設(shè)置在CF基板202的前側(cè)。
如圖1所示，具有"光傳感器"的光傳感器部分1設(shè)置在TFT陣列基板 201的面向液晶層203的另一表面?zhèn)?。將在以后詳?xì)描述，光傳感器部分1 包括作為"光傳感器"的光接收元件以及光接收元件的讀出電路(readout circuit )。
光傳感器部分1形成為向液晶面板200內(nèi)提供稱作觸摸面板的功能。當(dāng) 從顯示表面200A側(cè)(前側(cè))觀察液晶面板200時，光傳感器部分1身見則地 布置在有效顯示區(qū)PA內(nèi)。
圖1示出液晶面板200的包括以矩陣形式布置在有效顯示區(qū)PA中的光 傳感器部分l的部分。在圖1中，多個光傳感器部分l (僅示出五個光傳感 器部分1 )以相等的間隔布置。出于位置探測的目的，在一個方向上的光傳 感器部分1的數(shù)目需要比五足夠大。圖1中光傳感器部分1的數(shù)目減小到五 是為了圖示方便。當(dāng)位置探測的功能限制在有效顯示區(qū)PA的一部分時，光 傳感器部分1規(guī)則地布置在該限制的顯示區(qū)中。
如圖1所示的從顯示表面200A的有效顯示區(qū)PA觀察，液晶面板200 的其中形成光傳感器部分1的區(qū)域?qū)⒈欢x為"傳感器區(qū)(PA2)",而液晶 面板200的其他區(qū)將被定義為"像素區(qū)(PA1)"。附帶提及，這些區(qū)是包括 面板厚度方向的三維區(qū)域。
像素區(qū)(PA1)是像素布置區(qū)，其中例如為每個像素分配多種顏色諸如 紅(R)、綠(G)和藍(lán)(B)。顏色的分配由與像素相對的濾色器的透射波長 特性確定。
雖然在圖1中未示出，像素電極和公共電極(也稱作對向電極)形成在 像素布置區(qū)(像素區(qū)(PA1 ))中。像素電極和公共電極由透明電極材料形成。 在TFT陣列基板201的另 一表面?zhèn)?液晶層側(cè))且在像素電極的液晶層側(cè)的 相反側(cè)形成所有像素公用的公共電極以與的像素電極相對。可選地，像素電 極可以形成在TFT陣列基板201的該另 一表面?zhèn)?，而公共電極可以形成為位 于CF基板202側(cè)的為所有像素公用的電極，在像素電極和公共電極之間插 入液晶層203。
雖然在圖1中未示出，在根據(jù)像素構(gòu)造的像素布置區(qū)中還形成，輔助位 于像素電極和對向電極之間的液晶電容的輔助電容、用于根據(jù)輸入視頻信號 的電位來控制施加到像素電極的電位的開關(guān)元件等。"光調(diào)制部分"的一種模式形成為包括像素電極、對向電極、液晶層203
以及輔助電容和開關(guān)元件。
設(shè)想由多個的各自對應(yīng)多種顏色中一種的像素形成的單元是"像素單 元"，則光傳感器部分1的布置密度當(dāng)光傳感器部分1與像素單元的比率為
1:1時為最大。在本實(shí)施例中，光傳感器部分1的布置密度可以是上述最大 值，也可以較小。
背光300設(shè)置在TFT陣列基板201的背側(cè)。背光300面向液晶面板200 的背側(cè)，并向液晶面板200的有效顯示區(qū)PA發(fā)射照明光。
圖1所示的背光300具有光源301和光導(dǎo)板302,光導(dǎo)板302通過將光 源301發(fā)射的光漫射來將光源301發(fā)射的光轉(zhuǎn)換成平面光。根據(jù)光源301關(guān) 于光導(dǎo)板302的設(shè)置位置，背光300包括直接背光和側(cè)背光。然而，在此情 況中示出側(cè)背光。
光源301設(shè)置在液晶面板200的背部并且在沿液晶面板200背部的方向 的一側(cè)或兩側(cè)。換言之，從顯示表面200A (前側(cè))觀察，光源301沿液晶 面板200的一個邊或兩個相反的邊設(shè)置。然而，背光301可以沿液晶面板200 的三個或更多個邊設(shè)置。
光源301例如由冷陰極管燈形成。具體地，光源301通過磷光體將由玻 璃管內(nèi)低壓汞蒸氣中的弧光放電產(chǎn)生的紫外線轉(zhuǎn)換成可見光，并照射可見 光。附帶提及，光源301并不限于冷陰極管燈，而是也可以由例如LED或 EL元件形成。
在此情況中，光源301由LED形成。圖1示出諸如白LED等的可見光 源301a和IR光源301b沿兩個相對側(cè)布置的情況。
導(dǎo)光板302例如由半透明丙烯酸板形成。光導(dǎo)板302沿表面(在沿液晶 面板200背部的方向上/人一側(cè)到另一側(cè))引導(dǎo)來自光源301的光并影響光的 總的反射。光導(dǎo)板302的背部例如提供有圖中未示出的點(diǎn)圖案(多個突起部 分)，該點(diǎn)圖案與光導(dǎo)板302 —體地形成或者由不同于光導(dǎo)板302的構(gòu)件形 成。引導(dǎo)的光被該點(diǎn)圖案散射，并發(fā)射到液晶面板200。附帶提及，用于反 射光的反射片可以提供在光導(dǎo)板302的背側(cè)，而漫射片或棱鏡片可以提供在 光導(dǎo)板302的前側(cè)。
由于背光300具有以上構(gòu)造，背光300用基本均勻的平面光照射液晶面 板200的有效顯示區(qū)PA的整個表面。
14<液晶顯示裝置的組裝>
圖2是圖1所示的構(gòu)造的分解透視圖。
像素電路、傳感器讀出電路等形成在液晶面板200的TFT陣列基板201 的另一表面?zhèn)?，其后在相同表面上形成配向膜和間隔物(未示出)。濾色器 204 (參看圖1 )和配向膜(未示出)形成在CF基板202的一個表面?zhèn)?。?個基板彼此層疊從而使其上形成濾色器204和配向膜的表面?zhèn)让嫦騎FT陣列 基板201的另一表面?zhèn)取Ｆ浜?，液晶密封在相對的基板之間的由間隔物形成 的空間中。第一偏振器206設(shè)置在TFT陣列基板201的一個表面?zhèn)取５诙?振器207設(shè)置在CF基板202的另 一表面?zhèn)取?br> 電路板17通過連接器18電連接到液晶面板200。多個IC等預(yù)先安裝在 電路板17上，例如，這些IC將用于在液晶面板200上顯示圖像的電信號輸 出到液晶面板200，或者將用于探測顯示表面200A上的用戶操作的電信號 從液晶面板200輸入到這些IC。這些IC包括控制部分(CPU)。為電路板 17提供柔性板16,柔性板16用于連接到其中安裝液晶顯示裝置100的裝置 的母板。
<液晶面板的電路構(gòu)造>
圖3是示出液晶面板內(nèi)的驅(qū)動電路構(gòu)造實(shí)例的方塊圖。
如圖3所示，液晶面板200具有其中像素(PIX)以矩陣形式布置的顯 示部分10。顯示部分10是包括面板厚度方向的液晶面板200的三維部分。
同樣如圖1所示，有圍繞有效顯示區(qū)PA的外圍區(qū)CA。外圍區(qū)CA指除 TFT陣列基板201的有效顯示區(qū)PA之外的其他區(qū)域。如圖3所示，在外圍 區(qū)CA中形成由幾個功能塊表示的驅(qū)動電路，包括總體與有效顯示區(qū)PA內(nèi) 的TFT —起形成的TFT。
作為驅(qū)動電路，液晶面板200具有垂直驅(qū)動器(V.DRV.) 11、顯示驅(qū)動
器(D-DRV.) 12、傳感器驅(qū)動器(S-DRV.) 13、選擇開關(guān)陣列(SEL.SW.)
14和DC/DC轉(zhuǎn)換器(DC/DC.CNV.) 15。
垂直驅(qū)動器11是具有移位寄存器等的功能的電路，其在垂直方向掃描 在水平方向布置的不同的控制線以選擇像素線。
顯示驅(qū)動器12是具有例如以下功能的電路對視頻信號的數(shù)據(jù)電位取
樣、產(chǎn)生數(shù)據(jù)信號幅度、以及釋放數(shù)據(jù)信號幅度到由列方向的像素公用的信號線。傳感器驅(qū)動器13是這樣的電路，其為像素布置區(qū)內(nèi)以預(yù)定密度分散布 置的光傳感器部分1與垂直驅(qū)動器11類似地掃描控制線，并且與控制線的 掃描同步地收集來自光傳感器部分1的傳感器輸出(探測數(shù)據(jù))。
開關(guān)陣列14由多個TFT形成。開關(guān)陣列14是控制顯示驅(qū)動器12的數(shù) 據(jù)信號幅度的釋放并且控制來自顯示部分10的傳感器輸出的電路。
DC/DC轉(zhuǎn)換器15是從輸入電源電壓產(chǎn)生用以驅(qū)動液晶面板200所須電 位的不同直流電壓的電3各。
顯示驅(qū)動器12和傳感器驅(qū)動器13的輸入和輸出信號以及在液晶顯示面 板200的內(nèi)部和外部之間的其他的信號的交換是通過設(shè)置到液晶面板200的 柔性板16 (參看圖2 )來執(zhí)行的。
附帶提及，液晶驅(qū)動IC (對應(yīng)顯示驅(qū)動器12)、用于驅(qū)動傳感器并讀取 傳感器輸出的IC (對應(yīng)傳感器驅(qū)動器13等)以及圖像處理IC可以SOG安 裝在液晶面板200內(nèi)。用于驅(qū)動傳感器并讀取傳感器輸出的IC和圖像處理 IC可以集成為一個IC。在此情況中，在IC之間的上述輸入和輸出信號等的 交換通過液晶面板200內(nèi)的SOG安裝端子來執(zhí)行。
除了圖3所示的電路，例如用于產(chǎn)生時鐘信號或外部輸入的構(gòu)造也包括 在驅(qū)動電路中。
<像素和光傳感器部分之間組合的實(shí)例>
如上所述，像素和光傳感器部分規(guī)則地布置在有效顯示區(qū)PA內(nèi)。盡管 布置規(guī)則是任意的，也期望將多個像素和一個光傳感器部分組合成一組，并 在有效顯示區(qū)PA內(nèi)以矩陣形式布置這樣的組。
以下將描述其中三個像素R、 G和B以及一個光傳感器部分1形成一組 的布置實(shí)例。
圖1所示的濾色器204從平面圖中看其尺寸基本對應(yīng)于像素(PIX)。濾 色器204具有濾光器和黑矩陣，濾光器選擇性地透射各波長區(qū)R、 G和B, 黑矩陣遮擋濾光器的外圍(所有邊界部分)并具有固定的寬度以避免混色 (color mixture )。
圖4示出黑矩陣圖案的實(shí)例。
圖4所示的黑矩陣21K根據(jù)黑矩陣21K的圖案形成四個開口。三種顏 色的濾光器設(shè)置在四個開口中的三個像素開口 XA中。
更具體地，紅濾光器21R、綠濾光器21G和藍(lán)濾光器21B依次布置在一個方向。紅濾光器21R和綠濾光器21G通過具有固定寬度的黑矩陣21K 而彼此分離，綠濾光器21G和藍(lán)濾光器21B通過具有固定寬度的黑矩陣21K 而彼此分離。由于三個濾光器設(shè)置在相同的像素線上，所以三個濾光器具有 固定的高度(垂直方向尺寸)。
具有與像素(Pix)相同高度的光傳感器部分1設(shè)置在紅濾光器21R側(cè) 或藍(lán)濾光器21B側(cè)(在此情況中在紅濾光器21R側(cè))。圖4中，沒有濾光器 形成在光傳感器部分1中的黑矩陣的傳感器開口 SA。這是由于從諸如人的 手指等的被探測物反射的光需要穿過。當(dāng)反射光是IR光時，選擇性透射IR 光的IR濾光器可以設(shè)置在光傳感器部分1的開口。
附帶提及，黑矩陣21K不是必需的構(gòu)造。三種顏色的濾光器可以二維地 布置以彼此重疊，并且三種顏色的濾光器都彼此重疊的部分可以用作替代黑 矩陣21K的遮光層。
可以在傳感器開口 SA提供阻擋可見光并透射非可見光(IR光)的"黑 濾光器"。
<像素部分和光傳感器部分〉
圖5A是光傳感器部分1的平面圖的實(shí)例。圖5B示出對應(yīng)于圖5A的圖 案的光傳感器部分1的等效電路的實(shí)例。
圖5B示出的光傳感器部分1具有光電二極管PD和三個晶體管(在此 情況中是N溝道型TFT)。
三個晶體管是復(fù)位晶體管TS、放大晶體管TA和讀出晶體管TR。
光電二極管PD是"光傳感器"的實(shí)例。光電二極管PD具有連接到存 儲節(jié)點(diǎn)SN的陽極和連接到供給電源電壓VDD的線31 (該線以下將被稱作 VDD線)的陰極。以后將會描述，光電二極管PD具有PIN結(jié)構(gòu)或PDN結(jié) 構(gòu)，并具有通過絕緣膜施加電場到I (本征)區(qū)(PIN結(jié)構(gòu)的本征半導(dǎo)體區(qū)) 或D (摻雜)區(qū)(PDN結(jié)構(gòu)的N-區(qū))的控制柵極CG。光電二極管PD在反 向偏置狀態(tài)下使用，其結(jié)構(gòu)允許通過由控制柵極CG控制那時的耗盡程度來 優(yōu)化(通常是最大化)光電二極管PD的靈敏度。
復(fù)位晶體管TS具有連接到存儲節(jié)點(diǎn)SN的漏極、連接到供給參考電壓 VSS的線32 (該線以下被稱作VSS線)的源極、以及連接到供給復(fù)位信號 (RESET)的線33 (該線以下將被稱作復(fù)位線)的柵極。復(fù)位晶體管TS將 存儲節(jié)點(diǎn)SN從浮置狀態(tài)改變到連接到VSS線32的狀態(tài)，為存儲節(jié)點(diǎn)SN
17放電，從而將存儲節(jié)點(diǎn)SN的積累的電荷的量復(fù)位。
放大晶體管TA具有連接到VDD線31的漏極、通過讀出晶體管TR連 接到用于輸出探測電位Vdet(或探測電流Idet)的線35 (該線以下將被稱作 探測線)的源極、以及連接到存儲節(jié)點(diǎn)SN的柵極。
讀出晶體管TR具有連接到放大晶體管TA源極的漏極、連接到探測線 35的源極、以及連接到供給讀取控制信號(READ)的線34 (該線以下將#皮 稱作讀取控制線)的柵極。
放大晶體管TA具有這樣的功能，當(dāng)在光電二極管PD中產(chǎn)生的正電荷 積累在被復(fù)位之后重新處在浮置狀態(tài)的存儲節(jié)點(diǎn)SN時，放大晶體管TA將 在存儲節(jié)點(diǎn)SN積累的電荷(接收的光電位)的量放大。讀出晶體管TR控 制將由放大晶體管TA放大的接收的光電位釋放到探測線35的計時。在經(jīng)過 一定積累時間之后，激活讀取控制信號(READ)以導(dǎo)通讀出晶體管TR。這 樣，電壓施加到放大晶體管TA的源極和漏極，并且放大晶體管TA在那時 通過對應(yīng)柵極電位的電流。從而在探測線35中出現(xiàn)對應(yīng)于接收的光電位且 幅度增大的電位改變。該電位改變作為探測電位Vdet從探測線35輸出到光 傳感器部分l之外。可選地，其值根據(jù)接收的光電位而改變的探測電流Idet 從探測線35輸出到光傳感器部分1之外。
圖5A是在如圖2所示將TFT陣列基板201和CF基板202彼此層疊并 密封進(jìn)液晶之前的TFT陣列基板201的俯一見圖。
圖5B中所示的元件和節(jié)點(diǎn)在圖5A的圖案示意圖中由相同的附圖標(biāo)記 來識別，從而元件之間的電連接是清楚的。
VDD線31、 VSS線32和探測線35由例如鋁(Al)的布線層形成。復(fù) 位線33和讀耳又控制線34由柵極金屬(GM )例如鉬Mo形成。柵極金屬(GM ) 形成在低于鋁(Al)的布線層的層中。四個多晶硅(PS)層以彼此分離的狀 態(tài)設(shè)置為高于柵極金屬(GM)層且低于鋁(Al)層的層。復(fù)位晶體管TS、 讀出晶體管TR、放大晶體管TA和光電二極管PD都具有PS層。
在晶體管具有的晶體管結(jié)構(gòu)中，N型雜質(zhì)被引入PS層的交叉柵極金屬 (GM )的一個部分和另 一部分中以形成源才及和漏才及。
另一方面，在光電二極管PD中，P型雜質(zhì)和N型雜質(zhì)，即相反導(dǎo)電類 型的雜質(zhì)被引入由PS層形成的薄膜半導(dǎo)體層36的一個部分和另一部分中， 因此光電二極管PD具有二極管結(jié)構(gòu)。P型雜質(zhì)區(qū)形成存儲節(jié)點(diǎn)SN或光電二極管PD的陽極(A)區(qū)。N型雜質(zhì)區(qū)形成光電二極管PD的陰極(K)區(qū)， 并通過接觸(contact)連接到較高層中的VDD線31。
附帶提及，在圖5A的平面圖中，三個晶體管(TR、 TS和TA)所擁有 的光接收區(qū)(I區(qū)或D區(qū))的背光側(cè)被每個晶體管所擁有的電極遮擋住光。 然而，前側(cè)也需要遮擋住外來光。因此，在圖4所示的黑矩陣21K的平面圖 案中，例如，雖然在圖中未具體示出，傳感器開口 SA的一部分實(shí)際上由與 黑矩陣21K等相同的遮光材料來遮擋光。
由于類似的原因，像素(PIX)的開關(guān)元件SW的前側(cè)也遮擋光。
圖6是在FFS (邊緣場切換，F(xiàn)ringe Field Switching )系統(tǒng)的液晶的像素 (PIX )中的TFT陣列基板201的俯視圖。FFS系統(tǒng)的液晶也稱作"面內(nèi)切 換-Pro (In Plane Switching(IPS)-Pro )"系統(tǒng)的液晶。
圖6示出以TFT陣列基板201為基底而形成的像素電極40,各種布線， 開關(guān)元件SW,以及像素電極40、各種布線、開關(guān)元件SW的連接。
像素電極40由透明電極層(TE)形成，并具有多個狹縫。雖然在圖中 未具體示出，公共電極以面向像素電極40的方式形成在像素電極40之下。 公共電極由所有像素公用的透明電極層(TE)形成。
像素電極40通過接觸41連接到由鋁(Al)等形成在較低層中的內(nèi)部布 線42。內(nèi)部布線42連接到形成在由多晶硅(PS)形成的開關(guān)元件SW的薄 膜半導(dǎo)體層43中的源極和漏極之一。薄膜半導(dǎo)體層43的源極和漏極中另一 個與由鋁(Al)形成的信號線45連接。在比薄膜半導(dǎo)體層43更低的層中交 叉的垂直掃描線44由諸如鉬(Mo)等的柵極金屬(GM)形成，并設(shè)置在 與信號線45正交的方向。
附帶提及，CF基板202平放在具有圖6所示的各種圖案的TFT陣列基 板201之上(圖6中未示出的部分)，而液晶層203形成在該兩個基板之間 (參看圖1 )。另外，第一偏振器206和第二偏振器207設(shè)置在該兩個基板上。
此情況中的液晶層203由向列型液晶(nematic liquid crystal)形成。以 通過粘合劑緊密粘合到TFT陣列基板201和CF基板202的外表面的狀態(tài)提 供的第一偏振器206和第二偏振器207設(shè)置為正交尼科耳(crossedNicols ) 的狀態(tài)。
可用于信號線45和垂直掃描線44(柵極金屬(GM ))的材料包括鋁(Al )、 鉬(Mo )、鉻(Cr )、鴒(W )、鈦(Ti )、鉛(Pb )、它們的復(fù)合層(例如Ti/Al)或它們的合金層。
<光電二極管PD的結(jié)構(gòu)和光接收特性>
圖7A示出PIN結(jié)構(gòu)的光電二極管PD，而7B示出PDN結(jié)構(gòu)的光電二 極管PD。
在光電二極管PD的薄膜半導(dǎo)體層36中的具有光接收敏感性的區(qū)域在 PIN結(jié)構(gòu)(圖7A)中是沒有引入雜質(zhì)的I區(qū)，而在PDN結(jié)構(gòu)(圖7B)中是 以低濃度引入N型雜質(zhì)的D區(qū)(N-區(qū))。
當(dāng)如圖所示施加反向偏置到薄膜半導(dǎo)體層36時，例如，耗盡層在I區(qū) 或D區(qū)內(nèi)擴(kuò)展。執(zhí)行背柵極控制(通過控制柵極CG的電場控制)來促進(jìn)耗 盡。然而，在PIN結(jié)構(gòu)中發(fā)生從P+區(qū)的最大約10[idm]的耗盡。PDN結(jié)構(gòu)基 本耗盡整個D區(qū)，從而提供具有相應(yīng)較寬的有光接收敏感性的區(qū)域的優(yōu)點(diǎn)。
PIN結(jié)構(gòu)和PDN結(jié)構(gòu)都可以用在本實(shí)施例中。
作為此種結(jié)構(gòu)的位置傳感器的光電二極管PD設(shè)計為對非可見光例如紅 外光具有敏感性。期望光電二極管PD對紅外光具有高靈敏度。然而，當(dāng)光 電二極管PD對可見光和近紫外光具有高靈敏度時，期望光電二極管PD與 選擇性透射紅外光的IR濾光器結(jié)合使用。
非可見光例如包括紅外光或紫外光。附帶提及，根據(jù)國際照明協(xié)會(CIE: Commission Internationale de 1， Eclairage ),紫外光(這也是非可見光的實(shí)例) 和可見光之間的波長邊界是360[nm]到400[nm]，而可見光和紅外光之間的 波長邊界是760[nm]到830[nm]。然而實(shí)際上，等于或小于350[nm]的波長可 以認(rèn)為是紫外光，而等于或大于700[腿]的波長可以認(rèn)為是紅外光。在此情 況中，假設(shè)非可見光的波長范圍是350[nm]到700[nm]。然而在本實(shí)施例中， 非可見光的波長邊界可以任意限定在以上的360[nm]到400[nm]和760[nm] 到830[nm]的范圍內(nèi)。
當(dāng)紅外光(IR光)用作非可見光時，具有對IR光的敏感性的峰的光電 二極管PD的薄膜半導(dǎo)體層36 (圖7A和7B )期望由價帶和導(dǎo)帶之間的能帶 隙為l.l[eV]的晶態(tài)硅或多晶硅形成，l.l[eV]的能帶隙是比接收可見光的光 接收元件的能帶隙(例如1.6[eV])小的值。能帶隙Eg的最優(yōu)值由Eg = hv (h是普朗克常數(shù)，v= 1/入(X是光的波長))計算。
另一方面，當(dāng)薄膜半導(dǎo)體層36 (圖7A和7B)由非晶硅或微晶硅形成 時，這些半導(dǎo)體材料的能帶隙水平具有分布，因此這些半導(dǎo)體材料具有接收紅外光和紫外光的能力(敏感性)。因此，由這些半導(dǎo)體材料形成的光電二 極管PD具有不僅接收可見光而且接收紅外線和紫外線的非可見光的能力， 并因此可用作可見光和非可見光的光接收元件。
根據(jù)以上描述，適用于本實(shí)施例的光電二極管PD的薄膜半導(dǎo)體層36
由多晶硅、晶態(tài)硅、非晶硅或微晶硅形成。在任何情況中，在本實(shí)施例中用
于光電二極管PD的半導(dǎo)體材料期望被選擇和設(shè)計為比設(shè)計為接收可見光的 光電二極管具有更高的吸收系數(shù)。當(dāng)這樣的設(shè)計困難時，光電二極管PD可 以與IR選擇濾光器結(jié)合使用。 <光存儲和光存儲材料>
圖8是液晶顯示裝置IOO的示意性截面圖，該截面圖輔助解釋用于位置 探測的IR光產(chǎn)生器。
如圖8和圖1所示，例如，光致發(fā)光構(gòu)件(光存儲部分60)形成在背光 300和液晶面一反之間。
當(dāng)背光300點(diǎn)亮?xí)r，光存儲部分60吸收從背光300施加的背光的光的 紫外到可見光(例如，波長為250[nm]到780[nm])，并發(fā)射包括非可見光和 可見光的輸出光。在背光300關(guān)閉之后，光存儲部分60產(chǎn)生包括可見光和 IR光(大于780[nm])的余輝。該作用被稱作"光存儲"。
圖8示出余輝輸出的時間。該余輝包括非可見光成分或紅外光成分(IR )， 以及可見光成分(VL)。
根據(jù)形成光存儲部分60的光存儲材料，余輝的持續(xù)時間范圍從量級為 微秒的持續(xù)時間到幾十小時(大約一天)的長的持續(xù)時間。"余輝"的長的 持續(xù)時間的成分稱作"磷光"，其不同于持續(xù)時間在納秒量級的"熒光"。附 帶提及，"余輝"包括"磷光"就可以了，而余輝可以進(jìn)一步包括"熒光"。
光存儲部分60的光存儲效應(yīng)使得能夠減少圖1所示的IR光源301b的 數(shù)目，或者在某些情況中完全消除IR光源301b的需要。結(jié)果，可以實(shí)現(xiàn)成 本降低。
另外，由于余輝包括可見光成分(VL)，即使在黑暗中將背光300關(guān)閉， 可見光成分(VL)也從光存儲材料輸出，使得能夠供給用于顯示圖像和字 符的調(diào)制光。此外，可見光成分(VL)可以用作在探測被探測物的時候?qū)?手照亮的照明光。
從光存儲部分60輸出的紅外光成分(IR)是波長大于780[nm]的光且人眼對其不具有敏感性。包括硅作為薄膜半導(dǎo)體層36的主要成分的光電二極
管PD對在780[nm]到1100[nm]的波長區(qū)中的紅外光成分(IR)具有高靈壽文 度(獲得匹配)。因此，期望選擇材料等用于光存儲部分60,以使得余輝包 括波長大于780[nm]的光，更優(yōu)選波長為780[nm]到1100[nm]。
紅外光致發(fā)光材料諸如有機(jī)熒光(磷光)材料、無機(jī)磷光體、無機(jī)光存 儲材料等可以用作吸收背光或環(huán)境光(外來光)的紫外光到可見光(波長為 250[nm]到780[nm])并發(fā)射包括IR光的光(波長大于750[nm])的材料。
光存儲部分60可以如下形成為獨(dú)立的結(jié)構(gòu)或者有效地包括在另一結(jié)構(gòu)中。
(1 )光存儲部分60通過將光存儲材料制成板狀或者將多個片層疊為多 層來形成。
(2)上述紅外光致發(fā)光材料分散在熒光管背光中。
(3 ) IR光源301b自身由白LED形成，并且紅外光致發(fā)光材料置于被 玻璃等密封的封裝內(nèi)作為磷光體。
(4 )紅外光致發(fā)光材料分散在光導(dǎo)板302的材料內(nèi)。
(5)紅外光致發(fā)光材料在光導(dǎo)板302上被圖案化為漫射材料，或者漫 射片用紅外光致發(fā)光材料涂覆并隨后將該片層疊到光導(dǎo)板302上。圖案化或 片層疊可以在光導(dǎo)板302的發(fā)光表面的位置或者比作為與發(fā)射表面相對的表 面的反射表面更靠近光導(dǎo)板302的位置執(zhí)行。
(6 )紅外光致發(fā)光材料以亞微米級的顆粒分散到用于驅(qū)動的薄膜晶體 管的平坦化膜中。
諸如有機(jī)熒光材料、有機(jī)磷光材料、無機(jī)熒光材料、無機(jī)磷光材料等的 光存儲材料可以用作光致發(fā)光材料。在這些紅外光致發(fā)光材料當(dāng)中，無機(jī)光 存儲材料的耐熱性和耐光性優(yōu)異，并使得能夠在沒有光源驅(qū)動的長時間的黑 暗環(huán)境中實(shí)現(xiàn)位置探測。
通過向氧化鋁添加稀土元素等形成的硫化鋅型(ZnS:Cu)或者氧化物材 料可以用作無機(jī)光存儲材料。通過向氧化鋁添加稀土元素等形成的氧化物材 料是所期望的，這是因?yàn)橛噍x的長的持續(xù)時間。具體地，通過將稀土金屬結(jié) 合到鋁酸鍶而形成的LumiNova (專利商品名)長時間發(fā)射高亮度的光，因 此特別期望用作光存儲部分60的無機(jī)光存儲材料。
<操作>接下來將參考圖1到7B和圖8來描述液晶顯示裝置100的操作實(shí)例。 來自置于液晶面板200背側(cè)的背光300的照明光從光存儲部分60入射 到液晶面板200的內(nèi)部，依次經(jīng)過第一偏振器206、 TFT陣列基板201、液 晶層203、濾色器204、 CF基板202和第二偏振器207,隨后從前側(cè)向外部 發(fā)射。
照明光在通過的過程中受到偏振和調(diào)制，以改變偏振面、光強(qiáng)等。另外， 根據(jù)光存儲部分的實(shí)現(xiàn)形式，光存儲部分吸收部分照明光，并能夠在關(guān)閉照 明之后產(chǎn)生余輝。
在圖1和圖8的情況中，來自背光300的照明光通過光存儲部分60和 第一偏振器206入射到TFT陣列基板201上，并有效地經(jīng)過提供在光傳感器 部分1內(nèi)的開口。
如圖8所示，光電二極管PD形成在TFT陣列基板201上。光電二極管 PD的背光側(cè)被電極覆蓋，從而使得難以影響照明光的入射。從而，光通過 例如圖5A所示的光傳感器部分1內(nèi)的開口和圖6所示的像素(PIX)內(nèi)的 各布線之間的開口 ，而從TFT陣列基板201輸出。
從TFT陣列基板201輸出的光經(jīng)過液晶層203、濾色器204、 CF基板 202和第二偏振器207 (圖1 ),隨后從顯示表面200A輸出到外部以用于屏 幕顯示。
在通過的過程中，透射光在經(jīng)過第一偏振器206的時候在第一方向被偏 振。當(dāng)光經(jīng)過液晶層203內(nèi)部時，透射光的偏振方向由于液晶分子的光學(xué)各 向異性效應(yīng)而沿液晶的分子配向方向改變預(yù)定的角度。在經(jīng)過第二偏振器 207的時候，透射光在從第一方向偏移預(yù)定角度的第二方向被偏振。
通過根據(jù)輸入視頻信號的電位來控制施加到液晶層203的電場強(qiáng)度，在 三次偏振作用的過程中通過液晶層203的偏振光的方向?qū)γ總€像素獨(dú)立改 變。因此，經(jīng)過每個像素的光受到調(diào)制以根據(jù)視頻信號的電位來改變亮度， 并隨后從液晶面板200發(fā)射以用于預(yù)定的圖像顯示。
正如已經(jīng)描述的，液晶面板200具有用于顯示圖像的有效顯示區(qū)PA，
并具有布置在有效顯示區(qū)PA的像素區(qū)(PA1)中的多個像素。光傳感器部
分1設(shè)置在有效顯示區(qū)PA的傳感器區(qū)(PA2)中，包括光接收元件的光傳
感器部分1探測被探測物諸如人的手指、記錄筆等以實(shí)現(xiàn)稱作觸摸面板的功 臺匕
23經(jīng)過光傳感器部分1的光不像經(jīng)過像素的光那樣受到電信號的調(diào)制而按
原樣從液晶面板200的顯示表面200A發(fā)射。
有 一種情況例如根據(jù)在圖像顯示過程中根據(jù)請求的顯示內(nèi)容提示用戶
指示。在這種情況中，如圖8所示，用戶用手指(或記錄筆等)輕觸顯示屏泰。
當(dāng)諸如手指、記錄筆等被探測物接觸或靠近顯示屏幕時，從液晶面板200 發(fā)射的光被被探測物反射，隨后返回液晶面板200的內(nèi)部。該返回光(反射 光(RL))被液晶面板200內(nèi)的層界面和諸如布線等的反射體重復(fù)折射和反 射。因此，反射光通常傳播為在液晶面板200中展開。這樣，盡管依賴于被 探測物的尺寸，反射光到達(dá)多個光電二極管PD的至少之一。
當(dāng)反射光到達(dá)光電二極管PD的一部分入射到被施加預(yù)定反向偏置的光 電二極管PD上時，例如，該光電二極管PD執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換并隨后從陽極(A) 電極輸出電荷。這時的電荷量代表與接收的IR光的量成比例的接收的光數(shù) 據(jù)。接收的光數(shù)據(jù)(電荷量)從以上已經(jīng)描述的圖5B所示的讀出電路的探 測線35輸出為探測電位Vdet或探測電流Idet。
探測電位Vdet或探測電流Idet通過圖3所示的開關(guān)陣列14傳送到傳感 器驅(qū)動器13側(cè)。探測電位Vdet或探測電流Idet在傳感器驅(qū)動器13中被收 集為接收的光數(shù)據(jù)。此外，探測電位Vdet或探測電流Idet輸入到圖1所示 的數(shù)據(jù)處理部分400內(nèi)的位置探測部分402。對每個纟笨測電位Vdet或探測電 流Idet的行和列的成組的地址順次從液晶面板200側(cè)實(shí)時輸入到位置探測部 分402或控制部分401。這樣，用于被探測物的面板內(nèi)位置信息(探測電位 Vdet或探測電流Idet)與行和列直接地址信息相聯(lián)系，并隨后存儲在數(shù)據(jù)處 理部分400內(nèi)的圖中未示出的存儲器中。
通過基于存儲器內(nèi)的信息而將被探測物的位置信息和顯示信息彼此疊 加，液晶顯示裝置IOO可以確定"用戶使用手指、記錄筆等基于顯示信息作 出了指示"或者"用戶通過在顯示屏幕上移動記錄筆等輸入了預(yù)定信息"。 也就是說，液晶顯示裝置IOO可以通過沒有附加的觸摸面板的薄顯示面板來 實(shí)現(xiàn)與當(dāng)觸摸面板添加到液晶面板200時獲得的功能相似的功能。這樣的顯 示面板將稱為單元內(nèi)觸摸面板(in-cell touch panel )。
根據(jù)本實(shí)施例，即使如圖8所示當(dāng)背光的光關(guān)閉時，包括在余輝中的紅 外光成分(IR)也被被探測物(手指等)反射，并隨后入射到光電二極管PD上。因此可以探測被探測物的位置和尺寸。
余輝還包括可見光成分(VL)。因此，即使當(dāng)背光電源關(guān)閉時，具有液
晶層203作為其中心的光調(diào)制部分被微暗地照明，從而顯示圖像等是可見的。
這樣用戶就可以繼續(xù)用于操作申請等的指示輸入或由手指、記錄筆等的信息輸入。
即使背光電源沒有關(guān)閉，背光也可能用在黑暗的環(huán)境中并且背光的亮度 極低。這時，當(dāng)環(huán)境忽然變得明亮，可能由于背光缺乏亮度而難以看清圖像
直到眼睛適應(yīng)環(huán)境亮度。即使在這種情況中，從光存儲部分60輸出的可見 光成分(VL)成為輔助照明光以減輕看清圖像的難度。 <第二實(shí)施例>
本實(shí)施例涉及反射型液晶顯示裝置。
典型的反射型液晶面板不具有圖1中的背光300，而是具有設(shè)置在液晶 層203和顯示表面200A之間的照明部分(前光)。
圖9是根據(jù)本實(shí)施例的液晶顯示裝置的示意性截面圖，該截面圖輔助解 釋用于位置探測的IR光產(chǎn)生器。
圖9所示的液晶顯示裝置100A包括在反射型液晶面板的顯示表面200A 側(cè)的具有前光功能的光致發(fā)光構(gòu)件(光存儲部分60A)。另外，反射表面200B 提供在與顯示表面200A相反的一側(cè)。
光存儲部分60A通過使用如第一實(shí)施例中闡述的發(fā)射可見光和紅外光 的光存儲材料來形成。
如圖9所示，從光存儲部分60A發(fā)射的照明光包括可見光成分(VL) 和紅外光成分(IR)。照明光經(jīng)過CF基板202、液晶層203和TFT陣列基板 201，被反射表面200B反射，再次經(jīng)過相同路徑，經(jīng)過光存儲部分60A內(nèi) 部，隨后從顯示表面200A發(fā)射到外部。
照明光的可見光成分(VL)根據(jù)輸入信號在這樣的路徑的中間經(jīng)受調(diào) 制，從而將信息添加到可見光成分(VL)以用于顯示。
另一方面，照明光的紅外光成分(IR)經(jīng)過相似的路徑并從顯示表面 200A向外發(fā)出，然而當(dāng)諸如手指等的被探測物接觸或靠近顯示表面200A 時，反射紅外光成分(IR_R )被被探測物反射并返回。反射紅外光成分(IR_R) 從CF基板202入射，經(jīng)過液晶層203,隨后^皮光電二極管PD^妻收。從而能 如第 一 實(shí)施例 一 樣探測被探測物的位置和尺寸。
25與第 一實(shí)施例中 一樣，第二實(shí)施例的構(gòu)造也使得能夠在關(guān)閉照明光以后 實(shí)現(xiàn)位置探測。即，在本實(shí)施例中，即使當(dāng)還用作照明部分的光存儲部分60A 上的發(fā)光控制停止時，也可以通過即使在發(fā)光停止控制以后的余輝的紅外光 成分(IR)來探測被探測物的位置和尺寸。另外，如第一實(shí)施例一樣，第二 實(shí)施例提供便于在關(guān)閉照明以后繼續(xù)操作的優(yōu),泉以及減輕在環(huán)境亮度改變 的時候瞬時發(fā)生的看清顯示圖像困難的優(yōu),* 。
在圖8所示的第一實(shí)施例中，由于光存儲部分60和顯示表面200A之間 的構(gòu)件的吸收和反射，紅外光成分(IR)有相對大的損失。
另一方面，在第二實(shí)施例中，如圖9所示，光存儲部分60A設(shè)置為靠近 顯示表面200A，從而導(dǎo)致紅外光成分(IR)使用的高效率以及位置探測的 高的S/N比。
附帶提及，第二實(shí)施例中的光存儲部分60A也可以用作圖像顯示裝置表
的顯示表面的保護(hù)層材料中的狀態(tài)來使用。
當(dāng)前光的光量不足時，可以與光存儲部分60A分開提供照明部分(前 光)，并且來自光存儲部分60A的光可以用作照明部分的輔助照明光。
<第三實(shí)施例〉
圖10是根據(jù)本實(shí)施例的液晶顯示裝置的示意性截面圖，該截面圖輔助 解釋用于位置探測的IR光產(chǎn)生器。
在圖IO所示的液晶顯示裝置100B中，彼此分離的多個光存儲部分60B 被圖案化在液晶面板的CF基板202的濾色器側(cè)。CF基板202的其上形成光 存儲部分60B的表面可以是在圖10所示的液晶層203側(cè)的表面，或者可以 是顯示表面200A側(cè)的表面。
在本實(shí)施例中，光存儲部分60B可以僅設(shè)置在必須的位置。從而不僅可 能獲得與第一實(shí)施例類似的優(yōu)點(diǎn)，還可以改善位置探測的精度。
另外，例如，與濾色器結(jié)合使得設(shè)計能夠改善IR光探測的精度。
隨后要描述的第四實(shí)施例和第五實(shí)施例是第三實(shí)施例的更具體的實(shí)施例。
附帶提及，雖然在第三到第五實(shí)施例中照明部分是必需的，但光存儲部 分在關(guān)閉照明時起到筒單輔助光的作用。 <第四實(shí)施例>圖11是根據(jù)第四實(shí)施例的液晶顯示裝置的示意性截面圖，該截面圖輔 助解釋用于位置探測的IR光產(chǎn)生器。圖12是沒有應(yīng)用本發(fā)明的液晶顯示裝 置中的對比實(shí)例的截面圖，該截面圖示出與圖ll基本相同的部分。
圖12所示的對比實(shí)例具有阻擋可見光成分(VL)并透射包括反射紅外 光成分(IR_R )在內(nèi)的紅外線的IR透射濾光器(IRPF )。 IR透射濾光器(IRPF ) 形成在傳感器區(qū)(PA2)或光傳感器部分1中。例如當(dāng)黑矩陣21K具有圖4 所示的平面圖案時，IR透射濾光器(IRPF)設(shè)置在光傳感器部分1中的黑 矩陣21K的傳感器開口 SA內(nèi)。如圖12和圖4所示，紅濾光器21R、綠濾 光器21G和藍(lán)濾光器21B設(shè)置在IR透射濾光器(IRPF)周圍。這四種濾光 器和黑矩陣21K形成濾色器204。
圖11所示的根據(jù)本實(shí)施例的液晶顯示裝置IOOC具有光致發(fā)光構(gòu)件(光 存儲部分60C)來替代圖12所示的IR透射濾光器(IRPF),該光致發(fā)光構(gòu) 件能夠輸出包括紅外線的余輝。
由于當(dāng)可見光成分(VL)透射到光電二極管PD側(cè)時S/N比退化，本實(shí) 施例中的光存儲部分60C需要具有阻擋可見光成分(VL)的濾光器功能， 該濾光器功能類似于圖12中的IR透射濾光器(IRPF)。具體來說，期望光 存儲部分60C形成為雙層結(jié)構(gòu)，并在光電二極管PD側(cè)提供具有類似于IR 透射濾光器(IRPF)的可見光阻擋功能的層而另一層提供為具有光存儲功能。
然而，光存儲功能并不一定需要通過提供光存儲層來實(shí)現(xiàn)。光致發(fā)光材 料可以分散在阻擋可見光并透射紅外線的層中，或者該層的與顯示表面 200A側(cè)相反的表面可以用光致發(fā)光材料涂覆。
根據(jù)第四實(shí)施例，可以獲得與第一實(shí)施例類似的優(yōu)點(diǎn)，并通過在光電二
極管PD附近的必要位置對現(xiàn)有的濾色器204作小的改變來實(shí)現(xiàn)光存儲功能。 另外，許多紅外光致發(fā)光材料(紅外光存儲材料)都是有色的，這是因 為紅外光致發(fā)光材料吸收可見光。然而，由于紅外光致發(fā)光材料選擇性地設(shè) 置在阻擋可見光的區(qū)域中，所以可以避免面板的透射率減小。 <第五實(shí)施例>
圖13是根據(jù)第五實(shí)施例的液晶顯示裝置的示意性截面圖，該截面圖輔 助解釋用于位置探測的IR光產(chǎn)生器。
在圖12所示的結(jié)構(gòu)中的紅濾光器21R的位置，如圖13所示的液晶顯示 裝置100D具有結(jié)合紅濾光器21R的功能和光存儲功能的濾光器光存儲部分60D來替代紅濾光器21R。具體來說，光存儲功能可以通過將紅外光致發(fā)光 材料分散到常規(guī)的紅濾光器21R中來提供。
附帶提及，當(dāng)采用該構(gòu)造時，期望光致發(fā)光材料不在紅區(qū)中發(fā)射光。即， 期望光致發(fā)光材料不吸收紅區(qū)中的可見光成分(VL)而是透射紅區(qū)中的可 見光成分(VL),從而不損害用于紅色顯示的像素的功能。因此，期望濾光 器光存儲部分60D由吸收可見光的藍(lán)區(qū)和綠區(qū)的光致發(fā)光材料形成。從而可 以避免液晶面板透射率的減小。
為紅濾光器(圖12中的紅濾光器21R)提供光存儲功能以形成濾光器 光存儲部分60D的原因是紅濾光器材料在紅外區(qū)中具有高的透射率，因此透 射率特性可以易于控制，并可以增大余輝的反射紅外光成分(IR—R)的發(fā)光 效率，并因此可以提高位置探測的精度(S/N比)。然而，當(dāng)可以控制透射 率特性時，可以為綠濾光器21G或藍(lán)濾光器21B提供光存儲功能。
根據(jù)第五實(shí)施例，可以獲得與第一實(shí)施例類似的優(yōu)點(diǎn)，并通過在光電二 極管PD附近的必要位置對現(xiàn)有的濾色器204作小的改變來實(shí)現(xiàn)光存儲功能。
附帶提及，IR透射濾光器(IRPF)形成在傳感器區(qū)(PA2)中，因此阻 擋可見光的功能性足夠高。
<第六實(shí)施例>
圖14是根據(jù)第六實(shí)施例的液晶顯示裝置的示意性截面圖，該截面圖輔 助解釋用于位置探測的IR光產(chǎn)生器。
圖14所示的液晶顯示裝置IOOE具有作為附件的記錄筆101,記錄筆101
是被探測物。
提供在記錄筆101中的包括筆尖的區(qū)域中的光存儲部分60E由與第一實(shí) 施例中光存儲部分60相似的光存儲材料(光致發(fā)光材料)形成。當(dāng)用戶給 出響應(yīng)于顯示在液晶面板200上的請求的顯示內(nèi)容的指示時，或者輸入信息 時，以形成有光存儲部分60E的筆尖接觸或靠近液晶面板200的顯示表面 200A來使用記錄筆101。
液晶面板200包括用于探測非可見光(例如IR光)的光電二極管PD, 該光電二極管PD形成在TFT陣列基板201上。由于圖14示出液晶顯示裝 置的實(shí)例，液晶顯示裝置具有液晶層203和CF基板202，并另外需要照明 部分等。然而，當(dāng)顯示面板是例如發(fā)射型有機(jī)EL面板而不是液晶面板時， 照明部分不是必需的。本實(shí)施例提供與第一實(shí)施例類似的優(yōu)點(diǎn)。另外，即使在顯示面板內(nèi)不存 在諸如照明部分等的產(chǎn)生非可見光(在此情況中是IR光)的裝置，用于探 測(目標(biāo)探測)被探測物的位置、尺寸等的非可見光(IR光)從形成在筆尖
的光存儲部分60E通過顯示表面200A供給到顯示面板內(nèi)部。因此，在顯示 面板內(nèi)并不必須有用于目標(biāo)探測的光源，并且當(dāng)產(chǎn)生用于目標(biāo)探測的光時記 錄筆101不需要電源，從而整個顯示裝置的成本可以降低。
當(dāng)記錄筆101提供有光存儲部分60E時，記錄筆101的探測使用非可見 光的直接光(探測光)，而不使用產(chǎn)生在顯示面板內(nèi)的或者通過顯示面板內(nèi) 部輸出到外部的非可見光的反射。這樣，到達(dá)光電二極管PD的非可見光(探 測光)包括小量的雜散光成分，該雜散光成分是當(dāng)非可見光在顯示面板內(nèi)重 復(fù)反射時引起的。另外，光電二極管PD可以設(shè)置為靠近顯示表面200A。由 于該兩個原因，基于光電二極管PD的輸出的位置探測的精度很高。
根據(jù)本實(shí)施例的顯示裝置不限于以上描述，而可以進(jìn)行以下各種修改。
<修改的第一實(shí)例>
修改的第 一實(shí)例包括作為用于接收非可見光的光接收元件的光電二極 管PD,并探測包括可見光作為主要成分的外來光并根據(jù)探測結(jié)果來控制從 圖1所示的背光300輸出的光的強(qiáng)度。盡管以下將會描述圖1到8所示的第 一實(shí)施例的修改的實(shí)例，但是只要修改的第 一 實(shí)例具有諸如背光等的照明部 分，修改的第一實(shí)例也可應(yīng)用于其他實(shí)施例。
雖然未具體示出，構(gòu)造為探測外來光的外來光傳感器設(shè)置在圖l所示的
液晶面板200中的有效顯示區(qū)PA或外圍區(qū)CA中。外來光傳感器的布置位 置和數(shù)目是任意的。
當(dāng)外來光傳感器設(shè)置在有效顯示區(qū)PA內(nèi)時，外來光傳感器可以與用于 接收非可見光的光傳感器(光電二極管PD) —樣以矩陣形式布置。在此情 況中，每個外來光傳感器設(shè)置為與存在于外來光傳感器周圍的多個光傳感器 距離相等。例如，期望光電二極管PD和外來光傳感器在有效顯示區(qū)PA的 平面圖中形成方格(checkered)圖案。
如果不在方格圖案中，則外來光傳感器可以按等間隔布置。另外，外來 光傳感器可以布置在有效顯示區(qū)PA的四個角落，或者外來光傳感器可以在 靠近有效顯示區(qū)PA的至少一個外側(cè)的位置布置成線。因此，不限制外來光 傳感器的布置和數(shù)目。類似圖5A和5B的等效電路和平面圖案可以應(yīng)用于外來光傳感器的基
本構(gòu)造。然而，外來光傳感器的光電二極管可以包括例如與作為光傳感器的
光電二極管PD不同的材料用于薄膜半導(dǎo)體層。例如，期望外來光傳感器的
薄膜半導(dǎo)體層由能帶隙分布寬的非晶硅或微晶硅形成，從而外來光傳感器對
限定在350[nm]到700[nm]波長范圍中的可見光具有敏感性的峰值。例如， 能帶隙為1.6[eV]的材料可以用作外來光傳感器的薄膜半導(dǎo)體層。
附帶提及，正如已經(jīng)描述的，非晶硅或微晶硅可以用作非可見光傳感器 中光電二極管PD的薄膜半導(dǎo)體層的材料。形成為具有不同能帶隙并因此具 有不同紅外吸收特性的材料被用于這種情況中的光電二極管PD的薄膜半導(dǎo) 體層以及外來光傳感器的薄膜半導(dǎo)體層。然而，具有不同能帶隙并具有稍低 的敏感性的多晶硅或晶態(tài)硅可以用作可見光傳感器和光傳感器的薄膜半導(dǎo) 體層的材料。在這種情況中，波長敏感性可以賦予濾光器側(cè)。
圖1所示的數(shù)據(jù)處理部分400基于由外來光傳感器獲得的接收的光數(shù)據(jù) 來控制發(fā)射照明光的背光300的操作。受控制部分401控制的位置探測部分 402通過接收的光數(shù)據(jù)即電壓值(探測電位Vdet)或電流值(探測電流Idet) 來探測與外來光亮度成比例的信號幅度(積累的電荷量)?？刂撇糠?01基 于探測結(jié)果來調(diào)節(jié)液晶顯示裝置的背光300的發(fā)光強(qiáng)度。
這樣，當(dāng)由外來光傳感器獲得的接收的光數(shù)據(jù)表明接收的光具有高強(qiáng)度 時，控制背光300以施加較高強(qiáng)度的照明光。當(dāng)由外來光傳感器獲得的接收 的光數(shù)據(jù)表明接收的光具有低強(qiáng)度時，控制背光300以施加較低強(qiáng)度的照明 光。
通常，在外來光(特別是日光)進(jìn)入具有薄膜晶體管的像素開關(guān)的顯示 裝置的環(huán)境中，顯示裝置的對比度可能被顯示面板的表面層的反射降低，從 而可能不能很好地識別圖像。因此，從顯示面板自身發(fā)射到顯示面板表面外 部的光的亮度需要比顯示面板表面上的反射亮度高。因此，從背面照射顯示 面板的背光300的發(fā)光強(qiáng)度被控制為較高。
在外來光強(qiáng)度很低的黑暗等的條件下，被顯示面板表面反射的光不引起 圖像質(zhì)量下降(對比度降低)，因此需要降低背光300的發(fā)光強(qiáng)度。修改的 第一實(shí)例可以降低顯示裝置的表面亮度，從而減小背光300的功耗。
修改的第 一實(shí)例具有能夠根據(jù)外來光量的改變而適應(yīng)性地控制圖像質(zhì) 量的這種下降(對比度降低)以及減小功耗的優(yōu)點(diǎn)。圖15是示出接收的光數(shù)據(jù)關(guān)于輸入光強(qiáng)改變的示意圖，該圖是在修改
的第一實(shí)例中在外來光傳感器形成在有效顯示區(qū)PA中(應(yīng)用在顯示區(qū)內(nèi)的 設(shè)置)的情況中以及外來光傳感器形成在外圍區(qū)CA中(不應(yīng)用在顯示區(qū)內(nèi) 的設(shè)置)的情況中獲得的。圖15中，橫坐標(biāo)軸表示外來光的照度(illuminance) (單位勒克斯(lux))，而縱坐標(biāo)軸表示從外來光傳感器獲得的接收的光數(shù) 據(jù)的值轉(zhuǎn)換成的照度(單位[lx])。圖15中，實(shí)線是應(yīng)用在顯示區(qū)內(nèi)設(shè)置 外來光傳感器的情況中的曲線，而虛線是沒有應(yīng)用在顯示區(qū)內(nèi)設(shè)置外來光傳 感器的情況中的曲線。
如圖15所示，例如，當(dāng)入射1000卩x]的外來光時，在外來光傳感器形成 在外圍區(qū)CA中的情況中獲得對應(yīng)于大約100[k]照度的接收的光數(shù)據(jù)，而在 外來光傳感器形成在有效顯示區(qū)PA中的情況中獲得對應(yīng)于大約1000[lx]照 度的接收的光數(shù)據(jù)。因此，可以通過在有效顯示區(qū)PA中提供外來光傳感器 來獲得高強(qiáng)度的光。
因此，圖15示出外來光傳感器優(yōu)選設(shè)置在有效顯示區(qū)PA內(nèi)。
圖16A示出沒有應(yīng)用修改的第一實(shí)例的探測指尖時的屏幕，而圖16B 示出應(yīng)用修改的第 一 實(shí)例的探測指尖時的屏幕。
圖16A和16B所示的屏幕是這樣獲得的，通過將以矩陣形式細(xì)微地布 置的多個光傳感器部分各自的輸出轉(zhuǎn)換成探測(白)和非探測(黑)的點(diǎn)顯 示并將這些點(diǎn)顯示映射到屏幕上。
圖16A和16B也顯示出當(dāng)外來光傳感器設(shè)置在有效顯示區(qū)PA內(nèi)時探測 精度較高。
根據(jù)修改的第一實(shí)例，除了能夠根據(jù)外來光量的改變而適應(yīng)性地控制圖 像質(zhì)量下降(對比度降低)以及減小功耗的優(yōu)點(diǎn)之外，特別是當(dāng)有小量的環(huán) 境外來光時，避免了比所必需的更大量的背光300的光進(jìn)入液晶面板，從而 可以相應(yīng)地避免或抑制雜散可見光的發(fā)生。這帶來的優(yōu)點(diǎn)是，當(dāng)圖7A和7B 等示出的作為光傳感器的光電二極管PD不僅對非可見光(例如IR光)還對 可見光具有敏感性時，能夠改善位置探測的精度。
附帶提及，在修改的第一實(shí)例中，當(dāng)確定由外來光傳感器探測的外來光 強(qiáng)度有些高時，可以從光傳感器部分l的輸出和外來光傳感器的輸出來探測 阻擋外來光的被探測物的陰影，并且可以基于該探測結(jié)果來探測被探測物的 存在或不存在、位置或者尺寸。<修改的第二實(shí)例其他可修改的點(diǎn)>
盡管在對前述實(shí)施例及其修改的第一實(shí)例的描述中主要使用紅外線(IR
光)來作為非可見光，也可以使用紫外線來作為非可見光。
背光300不限于具有光源和光導(dǎo)構(gòu)件的背光，而可以是僅具有光源的背 光，例如具有二維地布置的多個LED的背光。另外，背光300不限于面光 源，而可以是線光源或點(diǎn)光源。光導(dǎo)構(gòu)件不限于板狀(光導(dǎo)板302),而可以 是例如長的長方體或立方體。
包括光電二極管PD，讀出電路的復(fù)位晶體管TS、放大晶體管TA和讀 出晶體管TR (圖5A和5B )及像素電路中的開關(guān)元件SW的所有TFT結(jié)構(gòu) 以及具有控制柵極CG的TFD (薄膜二極管)結(jié)構(gòu)都可以形成為頂柵極型。 在此情況中，期望至少TFD的光接收區(qū)(I區(qū)或D區(qū))的背側(cè)和TFT的溝 道形成區(qū)被遮光層覆蓋，從而來自背光300的直接光不進(jìn)入光接收區(qū)和溝道 形成區(qū)。
由圖4中的濾光器(21R、 21G和21B)所示的像素單元的構(gòu)造(布置 和顏色類型)以及對應(yīng)光傳感器部分的傳感器開口 SA對像素單元的鄰近的 位置關(guān)系不限于圖4所示的構(gòu)造和鄰近的位置關(guān)系。
<修改的第三實(shí)例>
前述實(shí)施例以及修改的第一和第二實(shí)例不限于液晶顯示裝置而是可以 廣泛應(yīng)用于諸如有機(jī)EL顯示裝置等的發(fā)射型顯示裝置、使用可用于電子紙 的電泳的顯示裝置等。
使用電泳的顯示裝置具有在像素電極和提供到對向基板(透明基板)的 公共電極之間的電子墨水。電子墨水是圖1中的液晶層2(B的替代品。電子 墨水具有包括懸浮在液體中的帶正電荷的白顆粒和帶負(fù)電荷的黑顆粒的多 個微膠嚢。通過利用移動到像素電極側(cè)和公共電極側(cè)的顆粒對于施加到像素 電極和公共電極之間的正電場和負(fù)電場而在白和黑之間轉(zhuǎn)化，并且從觀察者 來看當(dāng)大部分白顆粒移動到透明基板側(cè)時像素顯得明亮的事實(shí)，電泳使得能 夠根據(jù)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行像素的層次(gradation)顯示。因此，除了液晶層203
另一方面，有機(jī)EL顯示裝置不需要背光300。有機(jī)EL顯示裝置利用其 中層疊在顯示面板內(nèi)每個像素中的有機(jī)材料膜的以對應(yīng)于所施加電場的幅 度的亮度而自身發(fā)光的現(xiàn)象。因此，例如，期望通過層內(nèi)透鏡層形成聚光透鏡。另外，可以按基本相同的方式應(yīng)用前述實(shí)施例。 <將顯示裝置應(yīng)用到產(chǎn)品的實(shí)例>
實(shí)施例以及修改的第 一到第三實(shí)例可以用作以下各種產(chǎn)品中的用于顯 示字符和圖像的顯示部分。
具體來說，前述實(shí)施例以及修改的第一到第三實(shí)例例如可以應(yīng)用于電視 接收機(jī)，個人計算機(jī)等的監(jiān)視器裝置，具有視頻復(fù)制功能的移動裝置諸如移
動電話、游戲機(jī)、PDA等，攝影裝置諸如靜物照相機(jī)、視頻攝影機(jī)等，以及
車載裝置諸如汽車導(dǎo)航系統(tǒng)等。
根據(jù)前述實(shí)施例及其修改實(shí)例，可以獲得以下優(yōu)點(diǎn)。
使得不需要設(shè)置在顯示面板前側(cè)的具有兩層導(dǎo)電膜或薄玻璃的電阻型 或電容型觸摸面板。也就是說，可以實(shí)現(xiàn)顯示面板內(nèi)的具有觸摸面板功能的 "單元內(nèi)觸摸面板"。這樣，顯示裝置可以小型化，特別是減小厚度。
由于接收的光數(shù)據(jù)和探測的位置的地址成組地存儲在存儲器中，所以可 以同時探測多個分開的位置。另外，不僅可以探測被探測物的位置還可以探 測該被探測物的尺寸。
在提供照明部分的情況中，即使當(dāng)通過識別諸如手指、記錄筆等的被探 測物來輸入指示或信息時而照明被關(guān)閉以后，或者即使在節(jié)能模式中自動關(guān) 閉功能啟動以后，也可以在一段時間內(nèi)(最大約一天)探測被探測物。另夕卜， 由于可以由余輝提供照明，即使在黑暗中也不妨礙操作。
在提供照明部分的情況和不提供照明部分的情況中，都通過余輝的輔助 照明來避免或減輕當(dāng)環(huán)境亮度突然改變時的瞬時的看清屏幕的困難。
可以解決當(dāng)屏幕全黑顯示時不能探測手指或記錄筆的問題，而不需要增 加探測光的光源。
由于可以通過余輝進(jìn)行輔助照明，所以可以減小照明部分的成本。當(dāng)僅 限于在黑暗環(huán)境中使用時，照明部分自身變得不必要。
修改的第一實(shí)例使得基于可見光的外來光探測能夠在顯示裝置的顯示 區(qū)中進(jìn)行。當(dāng)外來光傳感器設(shè)置在有效顯示區(qū)內(nèi)時，與外來光傳感器設(shè)置在 顯示區(qū)之外的系統(tǒng)相比，可以更精確地測量顯示裝置的表面亮度，從而改善 對背光的發(fā)光強(qiáng)度的控制精度。
上述根據(jù)本發(fā)明的顯示裝置可以應(yīng)用于各種電子裝置的顯示裝置，即， 將輸入到其中的視頻信號或在其中產(chǎn)生的視頻信號顯示為圖像或視頻的所
33有領(lǐng)域的電子裝置，例如數(shù)碼相機(jī)、筆記本個人計算機(jī)、諸如移動電話等的 移動終端裝置、以及視頻攝影機(jī)。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在所附權(quán)利要求或其等同特征的范圍內(nèi)，可 以根據(jù)設(shè)計要求和其他因素來進(jìn)行各種修改、組合、子組合及替換。
本發(fā)明包含涉及于2007年12月5日向日本專利局提交的日本專利申請 JP 2007-315286的主題內(nèi)容，將其全部內(nèi)容引用結(jié)合于此。
權(quán)利要求
1. 一種顯示裝置，包括顯示部分，具有顯示表面，并能夠在所述顯示表面上顯示信息；以及光存儲部分，能夠接收包括可見光的入射光，吸收所述入射光的一部分，并將所述入射光的所述部分輸出為包括非可見光的余輝；其中光傳感器設(shè)置在所述顯示部分內(nèi)，所述光傳感器配置成基于來自所述光存儲部分的輸出光中的非可見光成分來探測所述顯示表面?zhèn)鹊谋惶綔y物。
2. 如權(quán)利要求1所述的顯示裝置， 其中所述光存儲部分設(shè)置在所述顯示部分內(nèi)。
3. 如權(quán)利要求2所述的顯示裝置， 其中所迷顯示部分包括照明部分，配置成產(chǎn)生包括可見光的照明光，所述光存儲部分，由光存儲材料形成，并能夠吸收所述照明光的一 部分、將除所述照明光的吸收的所述部分之外的剩余的所述照明光輸 出、并將所述照明光的吸收的所述部分輸出為包括非可見光的余輝，光調(diào)制部分，配置成接收從所述光存儲部分入射到所述光調(diào)制部分 的輸出光、根據(jù)輸入信號來調(diào)制入射的輸出光、并發(fā)射調(diào)制的輸出光，所述顯示表面，將具有通過所述光調(diào)制部分的調(diào)制而添加到所述輸 出光的所述信息的所述輸出光發(fā)射到外部，以及所述光傳感器，配置成探測來自反射光的非可見光，所述反射光是
4. 如權(quán)利要求3所述的顯示裝置， 其中所述照明部分包括光源，以及光導(dǎo)板，配置成將來自所述光源的光轉(zhuǎn)換成平面狀的所述照明光， 所述照明部分設(shè)置在所述顯示部分的顯示表面?zhèn)鹊南喾磦?cè)，并且所述光 存儲部分形成在所述照明部分的 一側(cè)和所述光調(diào)制部分之間。
5. 如權(quán)利要求2所述的顯示裝置， 其中所述顯示部分包括所述顯示表面，所述光存儲部分，由光存儲材料形成，并能夠吸收從所述顯示表面 入射到所述光存儲部分的外來光的一部分、將剩余的所述外來光輸出、反射表面，用于反射來自所述光存儲部分的輸出光，以將所述輸出 光從所述顯示表面發(fā)射到外部，光調(diào)制部分，配置成根據(jù)輸入信號在來自所述光存儲部分的所述輸所述輸出光，以及所述光傳感器，配置成探測來自反射光的非可見光，所述反射光是 由來自所述光存儲部分的輸出光被所述顯示表面?zhèn)鹊乃霰惶綔y物反 射而產(chǎn)生的。
6. 如權(quán)利要求2所述的顯示裝置，其中在所述顯示部分中，從所述顯示表面觀察，配置成設(shè)置像素的多個 像素區(qū)和配置成設(shè)置所述光傳感器的多個傳感器區(qū)規(guī)則地確定，并且 所述光存儲部分形成在所述像素區(qū)的每個中。
7. 如權(quán)利要求6所述的顯示裝置，其中所述非可見光是紅外光，所述光存儲部分通過使紅光透射濾光器包含光存儲材料而形成。
8. 如權(quán)利要求2所述的顯示裝置，其中在所述顯示部分中，從所述顯示表面觀察，配置成設(shè)置像素的多個 像素區(qū)和配置成設(shè)置所述光傳感器的多個傳感器區(qū)規(guī)則地確定，并且 所述光存儲部分形成在所述傳感器區(qū)的每個中。
9. 如權(quán)利要求1所述的顯示裝置，還包括作為附件的記錄筆，所述記錄筆在包括筆尖的區(qū)域中具有所述光存儲部為、
10.如權(quán)利要求9所述的顯示裝置， 其中所述顯示部分包括照明部分，配置成產(chǎn)生包括可見光的照明光，光調(diào)制部分，配置成接收入射到所述光調(diào)制部分上的所述照明光、根據(jù)輸入信號來調(diào)制入射的照明光，并發(fā)射調(diào)制的照明光，以及所述顯示表面，用于將被所述光調(diào)制部分調(diào)制的所述照明光發(fā)射到夕卜部。
11. 一種顯示裝置，包括顯示器，具有顯示表面，并能夠在所述顯示表面上顯示信息；以及 光存儲器，能夠接收包括可見光的入射光、吸收所述入射光的一部分、并將所述入射光的所述部分輸出為包括非可見光的余輝；其中光傳感器設(shè)置在所述顯示器內(nèi)，所述光傳感器配置成基于來自所述光存儲器的輸出光中的非可見光成分來探測所述顯示表面?zhèn)鹊谋惶綔y物。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種顯示裝置，包括顯示部分，具有顯示表面，并能夠在顯示表面上顯示信息；以及光存儲部分，能夠接收包括可見光的入射光，吸收入射光的一部分，并將該入射光的該部分輸出為包括非可見光的余輝；其中光傳感器設(shè)置在顯示部分內(nèi)，光傳感器配置成基于來自光存儲部分的輸出光中的非可見光成分來探測顯示表面?zhèn)鹊谋惶綔y物。
文檔編號G02F1/133GK101452136SQ20081018486
公開日2009年6月10日 申請日期2008年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月5日
發(fā)明者松井靖幸, 田中勉, 福永容子, 高間大輔 申請人:索尼株式會社