CN101464588B - 显示器和电子设备 - Google Patents

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Abstract

本文披露了一种显示器和电子设备，其中，该显示器包括：至少一个显示单元，具有显示电路；至少一个光接收单元，包括光接收元件；发光部，使光照射到显示表面的侧面；以及偏光板，放置在显示器中相对于其中放置发光部的区域和其中形成显示单元和光接收单元的区域的前侧上，其中，在位于相对于光接收单元的前侧上、并且处于发光部的发射光学路径和朝向光接收单元的反射光学路径中的一个中的一位置处放置有相差板。

Description

显示器和电子设备
相关申请的交叉参考
本发明包含于2007年12月18日向日本专利局提交的日本专利申请JP 2007-326176的主题，其全部内容结合于此作为参考。
技术领域
本发明涉及一种在显示像素部中或者在其楣梁式框架(architrave-like frame)上设置有发光元件的显示器。
背景技术
已经提出了几种本身设置有坐标输入功能的显示装置的技术。
具体地说，例如，已知压敏型触摸板系统的显示装置(参见日本专利公开第2002-149085和2002-41244号)，电磁感应型触摸板系统的显示装置(参见日本专利公开第Hei 11-134105号)等。
但是，设置有这种如上所述的坐标输入功能的显示装置很难减小尺寸，并且成本高于普通显示装置。
为了解决这些问题，已经大力开发了每个像素均设置有光接收元件以及通过检测在光接收元件上的入射光来指定在显示装置中的坐标的显示装置(参见日本专利公开第2004-318067和2004-318819号)。
同设置有坐标输入功能的显示装置比较，设置有光接收元件从而能够在显示装置中输入坐标的显示装置能够有利地降低尺寸和成本，并且还具有能够多点坐标输入和区域输入的优点。
近来，在每个像素中同样具有光学传感器元件的液晶显示装置的开发正在进行中。例如，利用设置在每个像素中的光学传感器元件，能够利用普通的液晶模块结构来实现扫描功能和触摸板功能。
例如，在每个像素中均设置光学传感器的具有触摸板功能的LCD(液晶显示装置)模块已经在2007年SID的第24次会议(Session 24 of SID 2007)中进行了报告和演示。
将来，这种在液晶显示装置中集成光学传感器元件的技术对于显示装置的用户界面是必不可少的，并且是一种很有发展前途的技术。
发明内容
同时，近些年，利用诸如丙烯酸树脂板和玻璃基板这样的透明基板保护LCD面从而达到强度或设计上的改进的行为已经在数码相机和移动电话中见到。
但是，当丙烯酸树脂板被放置在集成光学传感器的LCD上的时候，在丙烯酸树脂板上产生的反射光将构成噪声，由此降低了光学传感器的灵敏度。
为了解决这个问题，可以使丙烯酸树脂板经过抗反射处理，从而可以减少噪声量。
然而，根据此方法，已经在丙烯酸树脂板的两个侧面上制造了用于抗反射处理的膜，从而导致成本增加。另外，当通过使用薄膜硅(Si)来制造光学传感器时，传感器的灵敏度在光的较短波长侧上较高，从而用于防止较短波长侧上的光反射的膜必须被制造在丙烯酸树脂板上。
这样不仅导致由于进一步增加构成抗反射膜的层数而带来的成本增加，而且导致丙烯酸树脂板上的反射光在环境光入射的情况下变得微红，从而损坏图片质量。
另外，抗反射膜中的反射率存在离差(dispersion)，从而导致传感器的S/N(信噪比)的离差。
此外，除了仅来自丙烯酸树脂板的反射之外，在LCD的最表面上将出现背光光(从背光发射的光)的反射，且所反射的光将入射到传感器上，从而降低了传感器的S/N。
因此，需要一种显示器和电子设备以能够消除从显示器的最表面或放置在前侧上的保护覆层产生的反射光，可以降低噪声的影响，并且可以提高光接收系统的S/N。
根据本发明的第一观点，提供了一种显示器，包括：至少一个显示单元，具有显示电路；至少一个光接收单元，包括光接收元件；发光部，使光照射到显示表面侧；以及偏光板，置于在显示器中相对于其中放置发光部的区域和其中形成显示单元和光接收单元的区域的前侧上，其中，在位于相对于光接收单元的前侧上、并且处于发光部的发射光学路径和朝向光接收单元的反射光学路径中的一个中的一位置处放置有相差板。
优选地，相差板形成在偏光板与空气层的界面处。
优选地，相差板发射从偏光板产生的光，作为圆偏振光。
优选地，显示器还包括放置在相对于偏光板的更前侧上的保护透明基板，且相差板放置在位于相对于光接收单元的前侧上、并且处于发光部的发射光学路径与朝向光接收单元的反射光学路径中的一个中的一位置处。
优选地，在偏光板和保护透明基板之间设置空气层，并且相差板形成在偏光板与空气层的界面处。
优选地，在刚刚提及的显示器中，相差板发射从偏光板产生的光，作为圆偏振光。
优选地，在偏光板和保护透明基板之间放置具有大于1的折射率的填充层，并且相差板形成在保护透明基板与空气层的界面上。
优选地，相差板的表面已经过硬涂层处理。
根据本发明的第二观点，提供了一种显示器，包括：至少一个显示单元，具有显示电路；至少一个光接收单元，包括光接收元件；背光，以预定亮度来照射显示表面；第一透明基板，设置有显示单元和光接收元件；第二透明基板，被放置为与第一透明基板相对；液晶层，放置在第一透明基板和第二透明基板之间；第一偏光板，形成在第一透明基板与背光相对的表面上；以及第二偏光板，形成在第二透明基板的前侧上，其中，在位于相对于光接收单元的前侧上、并且处于背光的发射光学路径和朝向光接收单元的反射光学路径中的一个中的一位置处放置有相差板。
根据本发明的第三观点，提供了一种包括显示器的电子设备，该显示器包括：至少一个显示单元，具有显示电路；至少一个光接收单元，包括光接收元件；发光部，使光照射到显示表面的侧面；以及偏光板，放置在显示器中相对于其中放置发光部的区域和其中形成显示单元和光接收单元的区域的前侧上，其中，在位于相对于光接收单元的前侧上、并且处于发光部的发射光学路径和朝向光接收单元的反射光学路径中的一个中的一位置处放置有相差板。
根据本发明的第四观点，提供了一种包括显示器的电子设备，该显示器包括：至少一个显示单元，具有显示电路；至少一个光接收单元，包括光接收元件；背光，以预定亮度照射显示表面；第一透明基板，设置有显示单元和光接收元件；第二透明基板，被放置为与第一透明基板相对；液晶层，放置在第一透明基板和第二透明基板之间；第一偏光板，形成在第一透明基板与背光相对的表面上；以及第二偏光板，形成在第二透明基板的前侧上，其中，在位于相对于光接收单元的前侧上、并且处于背光的发射光学路径与朝向光接收单元的反射光学路径中的一个中的一位置处放置有相差板。
根据本发明，例如，来自偏光板的光(出射光)透射过相差板，以成为右旋圆偏振光(或左旋圆偏振光)。此光在保护透明基板的前侧和背面表面处发生表面反射。反射光处于左旋圆偏振光(或右旋圆偏振光)的状态。此反射光再次透射过相差板，以成为具有相对于线性偏振出射光具有90°倾角的线性偏振光。
这确保被保护透明基板反射的光被偏光板吸收。
另外，被诸如手指的待检测目标反射的光经过偏振的抵消，从而使得光的振动方向基本上是随机的。因此，从手指反射的光即使在通过最表面上的保护透明基板和相差板之后仍然具有随机的振动方向。随后，基本上一半的光被偏光板吸收，而剩余光能够入射到光接收单元的光接收元件上。
根据本发明的实施例，可以消除来自显示器的最表面和来自放置在其前侧上的保护覆层的反射光。因此，可以降低噪声的影响，并且可以提高光接收系统的S/N。
附图说明
图1是示出了根据本发明的一个实施例的液晶显示器的配置实例的框图；
图2是示出了根据本发明的一个实施例的显示单元和光接收单元的配置实例的电路图；
图3是用于检测从背光发射并被反射的光的系统的示意图；
图4是根据本发明的光接收单元部件的简化截面图；
图5是示出了其中通过使用TFT(薄膜晶体管)来形成光接收单元的光学传感器(光接收元件)的配置实例的截面图；
图6是用于示出背光光在不具有任何相差板的普通LCD模块中的反射方案的示图；
图7是用于示出背光光在具有根据本发明的相差板的LCD模块中的反射方案的示图；
图8是示出了在具有根据本发明的相差板的LCD模块中，从显示器方向观察时，第二偏光板(前侧偏光板)的吸收轴和相差板的滞后轴(lagging axis)的方向的示图；
图9A～9C是示出了通过相差板的粘合来提高S/N的示图；
图10是示出了取决于相差板的存在或不存的噪声量的测量结果的示图；
图11是示出了其中在LCD模块和透明保护覆层之间放置包括透明树脂的填充层以消除界面上的反射的实施例的第一修改实例的示图；
图12是示出了其中在LCD模块和透明保护覆层之间放置包括透明树脂的填充层以消除界面上的反射的实施例的第二修改实例的示图；
图13示出了即使在不使用透明保护覆层的情况下仍能够消除由于LCD的最表面上的反射带来的噪声；
图14是示出了平坦型模块形状的实例的示意图；
图15是应用本实施例的电视机的透视图；
图16A和图16B是应用本实施例的数码照相机的透视图；
图17是应用本实施例的笔记本大小的个人计算机的透视图；
图18是应用本实施例的摄像机的透视图；
图19A～19G示出了应用本实施例的便携式终端装置(例如，移动电话)；
图20是示出了根据本发明的一个实施例的显示器和成像设备的配置的框图；
图21是示出了图20所示的I/O显示面板的配置实例的框图；
图22是示出了每个像素的配置实例的电路图；
图23是用于示出在每个像素和传感器读取H驱动器之间的连接关系的电路图；以及
图24是用于示出在背光的开/关状态和显示条件之间的关系的时序图。
具体实施方式
现在，以下将参考附图来描述本发明的实施例。
以下，首先，为了便于理解，将描述具有基于每个显示像素的光接收元件的液晶图像显示器的基本配置和功能，且随后将描述与特定结构有关的实施例。
图1是示出了根据本发明的一个实施例的液晶显示器的配置实例的框图。
图2是示出了根据本实施例的显示单元和光接收单元的基本配置实例的电路图。图2中，显示单元和光接收单元表现为相邻。
如图1所示，液晶图像显示器1包括有效像素区域部2、垂直驱动电路(VDRV)3、水平驱动电路(HDRV)4、光接收控制电路(RCTL)5和光接收信号处理电路(RSPRC)6。
有效像素区域部2中已排列包括形成了显示像素的显示电路210的多个显示单元21。
此外，光接收单元22排列在有效像素区域部2或与其相邻的区域中。关于光接收单元22的排列，可以为多个像素配置一个光接收单元，或者可以为像素中的每个RGB配置一个光接收单元，或者可以为每个像素配置一个光接收单元。
无需特别注意关于在应用本发明的情况下的显示器中的光接收元件的布置。因此，具有了因而应用于其中结合有光接收单元的显示器的本发明，可以在随后的处理步骤中使用具有极小噪声影响的光接收信号，并且可以在执行光接收(成像)的同时防止显示侧信号与成像侧信号相混合。
在本实施例中，基本上，在显示器中的前侧(上部)上放置作为保护覆层的透明基板，而使至少一个相差板粘合至(例如)显示器的最表面(前侧)的用于照射显示表面的发光部(光发射元件或背光)的发射光学路径和反射光学路径中的任一个中的位置处，从而确保可以改进来自上部透明基板(保护覆层)和空气之间的界面的反射光并提高传感器的S/N。
稍后将详细描述这个装置结构。
如图2所示，每个显示单元21中的显示电路210具有薄膜晶体管(TFT)211、具有连接至TFT 211的漏电极(或源电极)的像素电极的液晶单元(212)和具有连接至TFT 211的漏电极的一个电极的保持电容(Cs)213。
对于显示单元21中的每一个，沿像素排列方向按行布置扫描线(栅极线)7-1～7-m，而沿像素排列方向按列布置信号线8-1～8-n。
显示单元21的TFT 211的栅电极连接至按行的扫描线(栅极线)7-1～7-m中的同一条。此外，显示单元21的TFT 211的源电极(或漏电极)连接至按列的显示信号线8-1～8-n中的同一条。
在图2的配置中，扫描线7-1～7-m连接至垂直驱动电路3，且由垂直驱动电路3来驱动。
此外，与显示单元21对应布置的显示信号线8-1～8-n连接至水平驱动电路4，且由水平驱动电路4来驱动。
另外，在一般的液晶显示器中，独立地布置像素保持电容配线(Cs)9-1～9-m，且在像素保持电容配线(Cs)9-1～9-m和连接电极之间形成保持电容213。
在每个像素部分20的显示单元21中，液晶单元212的相对电极和/或保持电容213的其他电极施加有预定DC电压来作为通过公共配线的公共电压VCOM。
或者，可选地，每个显示单元21中的液晶单元212的相对电极和/或保持电容213的其他电极施加有公共电压VCOM，其中，公共电压VCOM的极性按水平扫描周期(1H)发生反转。
此外，在有效像素区域部2中，与光接收单元22相对应地布置光接收信号线10。
光接收信号线10连接至光接收信号处理电路6以将在光接收控制电路5的控制下读取到的信号转移到光接收信号处理电路6。
施加有垂直启动信号VST、垂直时钟信号VCK和使能信号ENB，垂直驱动电路3执行垂直方向(列方向)的按一个场周期的扫描处理，从而按行连续选择连接至扫描线7-1～7-m的显示单元21。
更具体地，当将扫描脉冲SP1从垂直驱动电路3提供给扫描线7-1时，第一行中的列中的像素被选择，而当将扫描脉冲SP2提供给扫描线7-2时，第二行中的列中的像素被选择。随后，类似地，扫描脉冲SP3、…、SPm被连续提供给扫描线7-3、…、7-m。
施加有用于命令水平扫描的开始的水平启动脉冲HST和由时钟发生器(未示出)生成的将作为水平扫描的基准的互为反相的水平时钟HCK，水平驱动电路4生成采样脉冲，响应于所生成的采样脉冲来连续采样输入的图像数据R(红色)、G(绿色)和B(蓝色)，并向显示信号线8-1～8-n提供采样后的数据作为待写入显示单元21的数据信号。
此外，对光接收单元22，沿像素阵列方向布置第一光接收单元控制线(重置信号线)11和第二光接收单元控制线(读取信号线)12。
另外，光接收单元22连接至电源电位VDD和参考电位VSS。
如图2所示，本实施例中的光接收单元22具有光接收元件221、重置TFT 222、放大TFT 223、选择(读取)TFT 224、光接收信号存储电容(电容器)225和节点ND221。
通过使用TFT、二极管等来形成光接收元件221。
此外，光接收单元22的读取电路220(230)具有重置TFT 222、放大TFT 223、选择(读取)TFT 224、电容器225和节点ND221。
光接收元件221连接在电源电位VDD和节点ND221之间。重置TFT 222通过使用(例如)n沟道晶体管形成，且其源极连接至参考电位VSS(例如，地面GND)而其漏极连接至节点ND221。另外，重置TFT 222的栅电极连接至配线在对应行中的第一光接收单元控制线11。
在放大TFT 223中，栅极连接至节点ND221，且漏极连接至电源电位VDD，且源极连接至选择TFT 224的漏极。在选择TFT 224中，栅极连接至第二光接收信号控制线12，且源极连接至配线在相应列中的光接收信号线10。
放大TFT 223和选择TFT 224构成所谓的源极跟随器。因此，电源连接至光接收信号线10。在本实施例中，例如，电源形成在光接收信号处理电路6中。
另外，电容器(光接收信号存储电容)225连接在节点ND221和参考电位VSS之间。
第一光接收单元控制线11和第二接收信号配线12连接至光接收控制电路5。
光接收控制电路5以预定定时将重置脉冲RST施加在第一光接收单元控制线11上。
这导致每个光接收单元22的重置TFT 222在预定周期被保持为导通，且节点ND221被重置。换句话说，光接收单元22这样操作以使连接至(例如)节点ND221的光接收信号存储电容中的电荷被放电，从而使节点ND221的电位被设置为参考电压，而光接收单元22被置为初始状态。
当在此条件下通过光接收元件221接收预定量的光时，光接收元件221变为导电，从而节点ND221的电位升高，且电荷被存储在电容器(光接收信号存储电容)225中。
在此实例中，通过光接收控制电路5以高电平将读取信号RD施加到第二光接收单元控制线12上，从而使选择TFT 224保持导通状态。这导致积累在电容器225中的电荷被放大TFT 223放大成电信号，且通过选择TFT 224将被放大的信号作为光接收信号输出到光接收信号配线10。
随后，将通过光接收信号配线10转移的信号输入到光接收信号处理电路6。
光接收信号处理电路6通过(例如)处理在由光接收单元22产生的信号和由单独配置的参考单元(未示出)产生的信号之间的差异信号来执行噪声去除处理。在执行了噪声去除处理之后，光接收信号处理电路6将信号输出到在随后用于响应于输入至光接收单元22的接收信号来控制预定功能部的阶段的信号处理系统(未示出)。
顺带地，在本实施例中，将描述其中通过利用由背光光在待检测目标(如图3所示)上的反射产生的反射光来实现接触面板图像传感器等的检测系统来作为实例。
在本实施例中，结合如上配置的提供输入功能类型显示器的光学传感器具有以下的基本配置，其中，在显示器中的前侧(上部)上放置作为保护覆层的透明基板，且至少一个相差板粘合到(例如)显示器的最表面(前侧)的背光的发射光学路径和反射光学路径中的任一个中的位置处，从而确保可以消除来自上部透明基板(保护覆层)和空气之间的界面的反射光和提高传感器的S/N。
此外，粘合到显示器的最表面的相差板的表面经过硬涂层处理。
当通过从上部(前侧)投射光来使用具有其中至少一个相差板粘合到显示器的最表面(前侧)的配置的显示器时，无论偏振方向如何，仍然还可以使用沿某一方向偏振的线性偏振光。
另外，当作为保护覆层的上部(前侧)透明基板和显示器的前侧之间的间隙填充有折射率大于1的物质(填充层)时，相差板粘合到被配置作为保护覆层的透明基板的最表面。
在此情况下，同样，当通过从上部(前侧)投射光来使用显示器时，无论偏振方向如何，仍然还可以使用沿某一方向偏振的线性偏振光。
现在，以下将描述液晶显示器(LCD)模块的特定装置结构。
图4是根据本实施例的光接收单元部件的简化截面图。
如图4所示，光接收单元22形成在通过使用透明绝缘基板(例如，玻璃基板)形成的TFT基板23的基板表面231侧上。如上所述，光接收单元22包括读取电路和光接收元件(光学传感器)221。
在通过使用相对透明绝缘基板(例如，玻璃基板)形成的TFT基板23和相对基板24之间密封液晶层25。此外，例如，在TFT基板23的底表面232侧上放置背光26。
此外，背面(下侧)上的第一偏光板27形成在TFT基板23的底表面232上，而前侧(上侧)上的第二偏光板28形成在相对基板24的前表面241上。
相差板29形成在前侧(上侧)上的第二偏光板28的前侧上。
此外，在相差板29的前侧上放置透明保护覆层(前侧透明基板)31，其间具有空气层30。
例如，通过使用LTPS(低温多晶硅)形成光接收元件(光学传感器221)等。除了LTPS之外，还可以使用μ-Si和非晶Si。此外，例如，光接收元件的结构可以为PN结、PIN结、PDN(光敏掺杂层：P-掺杂-N)结等。另外，该配置可以为顶栅型或底栅型。
图5是示出了其中通过使用TFT形成光接收单元中的光学传感器(光接收元件)的配置实例的截面图。
在TFT基板23(透明绝缘基板，例如，玻璃基板)上形成覆盖有栅极绝缘膜301的栅电极302。例如，通过溅射等形成金属(诸如钼(Mo)和钽(Ta))或其合金的膜的方法来形成栅电极。
在栅极绝缘膜301上，形成半导体膜(沟道形成区域)303、半导体膜303的相对侧上的一对n-扩散层(LDD区域)304、305和半导体膜303的相对侧上的一对n+扩散层306、307(源极和漏极区域)。另外，形成层间绝缘膜308，以覆盖栅极绝缘膜301、半导体膜(沟道形成区域)303、n-扩散层(LDD区域)304、305和n+扩散层306、307(源极和漏极区域)；另外，形成层间绝缘膜309，以覆盖层间绝缘膜308。例如，层间绝缘膜309由SiN、SiO2等形成。
源电极311通过形成在层间绝缘膜308、309中的接触孔310a连接至一侧上的n+扩散层306，而漏电极312通过形成在层间绝缘膜308、309中的接触孔310b连接至另一侧上的n+扩散层307。
例如，通过铝(Al)的图样化来形成源电极311和漏电极312。
在层间绝缘膜308、源电极311、漏电极312和层间绝缘膜309上形成平坦化膜313。
随后，在平坦化膜313上形成液晶层25。
在此配置中，在背光光导向TFT的沟道区域的光学路径上形成底栅型TFT的栅电极。因此，TFT栅电极具有截取来自背光26的光的功能，且因此具有减少噪声光的功能。
虽然在此示出了利用TFT的漏光效果作为光学传感器的实例，但是光学传感器并不限于多晶硅TFT，且其概念适用于呈现与上述相同效果的其他装置配置，例如非晶硅TFT、PIN、PN…。
现在，以下将讨论消除了从上述装置中的透明保护覆层和空气之间的界面产生的反射光的功能。
图6示出了不具有相差板的普通LCD模块中背光光的反射的机制。
图7说明根据本发明的具有相差板的LCD模块中背光光的反射的机制。
图8是示出了在具有根据本实施例的相差板的LCD模块中从显示器方向观察的第二偏光板(前侧偏光板)的吸收轴和相差板的滞后轴的方向的示图。
顺带地，为了便于理解，用相同符号表示图6的装置和图7的装置中的相同组件。
在普通LCD模块中，来自背光26的光被第一偏光板27转换为沿某一方向振动的通过液晶层25的线性偏振光。在此实例中，液晶层25中的相差随施加在液晶层25上的电压而变化。
这导致产生了透射过液晶层25的光被第二偏光板28吸收的情况和不发生吸收的情况，从而可以实现显示。
当通过透明保护覆层31时，在透明保护覆层31的上和下表面上使透射过第二偏光板28的光部分反射向LCD侧。由TFT阵列基板23上的光接收单元22的光接收元件(光学传感器)221接收因而被反射的光，从而降低了传感器的S/N。
为了解决这个问题，如本实施例，可以将相差板29粘合到LCD模块的最表面(第二偏光板28的前侧)，从而可以防止从透明保护覆层31的表面的反射。
进行以下实验。
对于λ＝550nm的光，将粘合相差板29的相差设为113nm。
通过使用薄膜多晶硅已制造此实验中使用的传感器，且因此传感器在较短波长侧具有较高传感器灵敏度。
作为背光，使用每个均由蓝色(在λ＝450nm具有峰值)LED和黄色LED构成的白色LED。
此处使用的传感器具有在背光光的蓝色光的频谱的灵敏度。因此，通过将相差板29的相差设置为113nm以消除在蓝色LED的反射，可以最大地减少反射，从而可以提高传感器的S/N。
对于在粘合相差板的过程中的定向，进行粘合以使包括在第二偏光板28的吸收轴和相差板29的滞后轴之间的角度为45°(当此角度为135°时取得相同的效果)。顺带地，为了进一步提高S/N，使用λ/4板与λ/2的组合，这样的效果将始终与某一波长带中的λ/4板的相同。
现在，参考图7，以下将描述当将相差板粘合到LCD模块的最表面时实现的传感器S/N的提高的方案。
来自第二偏光板28的光(出射光)在通过粘合到第二偏光板28的相差板29时被转换为右旋圆偏振光(或左旋圆偏振光)。所得光在LCD的最表面和透明保护覆层31的前侧和背面表面上被表面反射。因此被反射的光处于左旋圆偏振光(或右旋圆偏振光)的状态。被反射的光再次透射过相差板29，以变为相对线性极化出射光倾斜90°的线性偏振光。
这确保被透明保护覆层31反射的光被第二偏光板28吸收。
另外，由诸如手指的待检测目标反射的光经历偏振的抵消，从而使光的振动方向基本上随机。因此，从手指反射的光即使在通过最表面上的保护透明盖板31和相差板29之后仍具有随机振动方向。随后，第二偏光板28吸收基本上一半的光，而剩余光能够入射到光接收单元的光接收元件(光学传感器221)上。
图9A～9C示出了通过相差板29的粘合来提高S/N。在图9A～9C中，左侧对应于不存在相差板的情况，而右侧对应于存在相差板的情况。
从图中清楚看出，当存在相差板时，S/N得以提高。
图10是示出了取决于相差板的存在或不存在的噪声量的测量结果的示图。
如从图10清楚看出，当存在相差板时，噪声量明显减少。
<第一修改实例>
图11是示出了其中在LCD模块和透明保护覆层之间放置包括透明树脂的填充层以消除界面上的反射的实施例的第一修改实例的示图。
在此实例中，在透明保护覆层31的背面表面和第二偏光板28的前侧表面之间放置了包括折射率大于1的透明树脂的填充层32来替代空气层30。另外，相差板29A放置在透明保护覆层31的前侧上。
在此情况下，LCD的最表面上的第二偏光板和透明树脂之间的折射率差以及透明保护覆层和透明树脂之间的折射率差很小以致于在界面上的反射并不明显。
在此情况下，在透明保护覆层的最表面和空气之间的界面上最明显地出现界面反射。
因此，将相差板29A粘合到透明保护覆层31的最表面，以将S/N提高到最大。
<第二修改实例>
图12是示出了其中在LCD模块和透明保护覆层之间放置包括透明树脂的填充层以消除界面上的反射的实施例的第二修改实例的示图。
在此实例中，透明保护覆层31B具有相差板的特征。这样就可以减少组成元件的数目。
在上述两种形式的任一个中，放置相差板以提供最表面，这被认为会导致LCD模块的强度降低。
为了解决此问题，使相差板的正表面经过硬涂层处理，以提高对破坏(marring)的抵抗力。
如上所述，根据本实施例，显示器包括每个均具有显示电路210的多个显示单元21和每个均具有光接收元件221的光接收单元22。此外，显示器具有以预定亮度照射显示表面的背光26、放置为与背光26相对并设置有单元电路和光接收元件的第一透明基板(TFT基板)23、放置为与TFT基板23相对的第二透明基板(相对基板)24以及放置在TFT基板23和相对基板24之间的液晶层25，在面对背光26的TFT基板23的表面上形成第二偏光板28，且在相对基板24的前侧上放置透明保护覆层31。另外，显示器具有形成在第二偏光板28与空气层30的界面处的相差板29，或者，可选地，具有折射率大于1且被排列以替代空气层的填充层32，并且在透明保护覆层31与前侧上的空气层的界面上形成相差板29A。由于此配置，可以获得以下效果。
相差板29与结合了光学传感器的提供输入功能型的显示器的最表面的粘合能够消除从最表面反射的反射光，从而可以提高光学传感器的S/N。
相差板29与结合了光学传感器的提供输入功能型的显示器的最表面的粘合能够消除从前侧上的透明保护覆层反射的反射光，从而可以提高S/N。
在通过用折射率不小于1的树脂(液体或固体)等粘合来密封结合了光学传感器的提高输入功能型的显示器和透明保护覆层的上部之间的间隙的情况下，相差板与透明保护覆层的最表面的粘合能够消除在透明保护覆层和空气之间的界面处反射的反射光，从而可以提高S/N。
相差板粘合到其最表面的结合了光学传感器的提供输入功能型的显示器允许使用沿某一方向极化的线性偏振光，与极化的方向无关。
在以上描述中，使用了透明保护覆层的情况已被作为实例。
然而，应注意，本发明还可以适用于如图13所示的不使用透明保护覆层的情况，且在该情况下，可以消除可能会在LCD的最表面上产生的反射噪声。
图13所示的实例具有通过从图4的配置实例中省略透明保护覆层获得的配置。
在前侧(下侧)上的第二偏光板28与其前侧上的空气层30的界面处形成相差板29。换句话说，相差板29的前侧表面构成LCD的最表面。
作为圆偏光板的相差板29的功能、背光光的反射的方案等基本上与图4的情况相同，从而在此省略其详细描述。
顺带地，虽然在本实施例中未提及光的波长，但是该实施例适用于任何波长区域。具体地，该实施例适用于光的红外区域以及可见光区域。同样，对于红外区域(波长为700nm或更大)中的光，可以获得与上述同样的效果。
根据本发明的实施例的显示器包括如图14所示的平坦模块形的那些显示器。
例如，在绝缘基板422上提供像素阵列部，其中，每个均包括液晶元件、薄膜晶体管、薄膜电容器、光接收元件等的像素以矩阵形式堆叠，且放置粘合剂以包围像素阵列部(像素矩阵部)，且粘合玻璃等的相对基板，以获得显示模块。
如果需要，那么透明相对基板423可以设置有滤色器、保护膜、光截取膜等。例如，显示模块可以具有FPC(软性印刷电路)作为连接器CNT，以将信号等从外部输入/输出到像素阵列且反之亦然。
根据上述本发明的实施例的显示器适用于将输入到电子设备的图片信号或在电子设备中产生的图片信号显示为图像或图片的任何领域中所示的各种电子设备中的显示器，例如诸如数码照相机的便携式终端装置(移动设备)、笔记本大小的个人计算机、移动电话等、桌上型个人计算机、摄像机等，如图15～19G所示。
现在，以下将描述应用本发明的实施例的电子设备的实例。
图15是可应用本实施例的电视机的透视图.
根据本应用实例的电视机500包括由前面板520、滤光玻璃530等构成的图片显示部510，且通过使用根据本实施例的显示器作为其图片显示屏幕部510来制造。
图16A和图16B是可应用本实施例的数码照相机的透视图，其中图16A是从前侧看的透视图，且图16B是从后侧看的透视图。
根据本实施例的数码照相机500A包括闪发光部511、显示部512、菜单开关513、快门按钮514等，且通过使用根据本实施例的显示器作为其显示部512来制造。
图17是可应用本实施例的笔记本大小的个人计算机的透视图。
根据本应用实例的笔记本大小的个人计算机500B包括主体521、输入字符等的键盘522、用于显示图像的显示部523等，且通过使用根据本实施例的显示器作为其显示部523来制造。
图18是可应用本实施例的摄像机的透视图。
根据本应用实例的摄像机500C包括主体531、设置在面向前方一侧上的目标拍摄透镜532、拍摄开始/停止开关533、显示部534等，且通过使用根据本实施例的显示器作为其显示部534来制造。
图19A～19G示出了可应用本实施例的便携式终端装置(例如，移动电话)，其中，图19A是移动电话在其打开状态的正视图，图19B是移动电话在其打开状态的侧视图，图19C是移动电话在其关闭状态的正视图，图19D是左视图，图19E是右视图，图19F是顶视图，且图19G是底视图。
根据本应用实例的移动电话500D包括上外壳541、下外壳542、连接部(在此，铰链部)543、显示器544、子显示器545、图片光546、照相机547等，且通过使用根据本实施例的显示器作为其显示器544和/或子显示器545来制造。
此外，根据本实施例的显示器可以适用于以下显示和成像设备。另外，显示和成像设备可以适用于上述各种电子设备。
图20是示出了显示和成像设备的一般配置的框图。
显示和成像设备1000包括I/O显示面板2000、背光1500、显示器驱动电路1200、光接收驱动电路1300、图像处理部1400和应用程序执行部1100。
I/O显示面板2000包括液晶面板(LCD(液晶显示器))，其中，多个像素以矩阵图样排列在整个表面上，具有基于显示数据来显示诸如手指和字符的预定图像同时执行行连续操作的功能(显示功能)，且具有如稍后将描述的将与I/O显示面板2000接触或靠近I/O显示面板2000的目标成像的功能(成像功能)。
另外，背光1500是用于I/O显示面板2000的光源，包括多个发光二极管，且如稍后将描述被设计成以与I/O显示面板2000的操作时序同步的时序来执行高速开/关操作。
显示器驱动电路1200是用于驱动I/O显示面板2000以在I/O显示面板2000上显示基于显示数据的图像(以执行显示操作)的电路(用于驱动线连续操作的电路)。
光接收驱动电路1300是用于驱动I/O显示面板2000以在I/O显示面板2000中获得光接收数据(以将目标成像)的电路(用于驱动线连续操作的电路)。顺带地，例如，每个像素上的图像接收数据在被作为成像图片输出到图像处理部14之前，被逐帧存储在帧存储器1300A中。
图像处理电路1400基于从光接收驱动电路1300输出的成像图片来执行预定图像处理(算术处理)，且检测和获取关于接触或靠近I/O显示面板2000的目标的信息(位置坐标数据、关于目标的形状和/或大小的数据等)。顺带地，稍后将描述检测处理的细节。
应用程序执行部1100根据预定应用软件基于图像处理部1400的检测结果来运行程序，且其实例包括其中在待显示在I/O显示面板2000上的显示数据中含有所检测目标的位置坐标的执行部。
顺带地，在应用程序执行部1100中产生的显示数据提供给显示器驱动电路1200。
现在，以下将参考图21来描述I/O显示面板2000的详细配置实例。I/O显示面板2000具有显示器区域(传感器区域)2100、显示器H驱动器2200、显示器V驱动器2300、传感器读取H驱动器2500和传感器V驱动器2400。
显示器区域(传感器区域)2100是用于发射通过调节来自背光1500的光获得的显示光并将接触或靠近该区域的目标成像的区域，且在各个矩阵图样中的区域中排列作为发光元件的液晶元件(显示元件)和稍后将描述的光接收元件(成像元件)。
显示器H驱动器2200连同显示器V驱动器2300，基于从显示器驱动电路1200提供用于显示驱动的显示信号和控制时钟，发驱动显示器区域2100中的像素的液晶元件。
传感器读取H驱动器2500连同传感器V驱动器2400操作以通过逐行驱动传感器区域2100中的像素的光接收元件来获取光接收信号。
现在，以下将参考图22来描述显示器区域2100中的每个像素的详细配置实例。图22所示的像素3100包括液晶元件(显示元件)和光接收元件。
具体地，在显示元件侧上，在沿水平方向延伸的栅电极3100h和沿垂直方向延伸的漏电极3100i之间的相交处上放置由薄膜晶体管(TFT)等构成的开关元件3100a，且在开关元件3100a和相对电极之间放置含有液晶的像素电极3100b。
开关元件3100a基于通过栅电极3100h提供的驱动信号来执行开/关操作。当开关元件3100a处于开状态时，基于通过漏电极3100i提供的显示信号来向像素电极3100b施加像素电压，从而设置显示状态。
另外，在与显示元件相对的光接收元件侧上，放置由(例如)光二极管等构成的光接收传感器3100c，并向其提供电源电压VDD。
此外，重置开关3100d和电容器3100e连接至光接收传感器3100c，且在重置开关3100d进行重置的同时，在电容器3100e中积累与所接收的光量相对应的电荷。
在重置开关3100d打开时，通过缓冲放大器3100f向信号输出电极3100j提供积累的电荷，并将其输出到外部。此外，重置开关3100d的开/关状态由重置电极3100k提供的信号来控制，而读取开关3100g的开/关状态由读取控制电极3100m提供的信号来控制。
现在，以下将参考图23来描述显示器区域2100中的每个像素和读取H驱动器2500之间的连接关系。在显示器区域2100中，并列配置红色(R)像素3100、绿色(G)像素3200和蓝色(B)像素3300。
积累在连接至每个像素的光发射传感器3100c、3200c、3300c的电容器中的电荷被各个缓冲放大器3100f、3200f、3300f来放大，且在读取开关3100g、3200g、3300g开时，被信号输出电极提供给传感器读取H驱动器2500。
顺带地，恒定电流源4100a、4100b、4100c分别连接至信号输出电极，且通过传感器读取H驱动器2500以良好灵敏度来检测与所接收的光量相对应的信号。
首先，将描述显示和成像设备的基本操作，具体地，图像显示操作和目标成像操作。
在此显示器中，基于从应用程序执行部1100施加的显示数据，在显示器驱动电路1200中产生显示器驱动信号，且I/O显示面板2000被该驱动信号驱动以执行逐行显示，从而显示图像。
在此实例中，背光1500同样由显示器驱动电路1200驱动，以执行与I/O显示面板2000的开/关操作。
在此，参考图24，将描述背光1500的开/关状态和I/O显示面板2000的显示状态之间的关系。图24中，时间为横坐标轴，且像素的光接收元件在被扫描用于成像的行的垂直方向上的位置为纵坐标轴。
首先，在以(例如)1/60秒的帧周期进行图像显示的情况下，使背光1500在每个帧周期的前半周期(1/120秒)保持关(保持关状态)，从而不进行显示。另外，对于每个帧周期的后一半周期，使背光1500保持开(保持开状态)，从而向像素提供显示信号，并且显示关于每个帧周期的图像。
因此，每个帧周期的前半周期是其中从I/O显示面板2000不发射显示光的无光周期；另外，每个帧周期的后半周期是从I/O显示面板2000发射显示光的有光周期。
在此，当存储接触或靠近与I/O显示面板2000的目标(例如，指尖等)时，I/O显示面板2000中的像素的光接收元件通过无光周期和由光周期中光接收驱动电路1300的逐行光接收驱动来对目标进行成像，且来自光接收元件的光接收信号被提供给光接收驱动电路1300。在光接收驱动电路1300中，积累来自像素的量与一个帧对应的光接收信号，以将其作为成像图片输出到图像处理部1400。
随后，在图像处理部1400中，基于成像图片进行预定的图像处理(算术处理)，从而检测到关于接触或靠近I/O显示面板2000的目标的信息(位置坐标数据、关于目标的形状和大小的数据等)。
例如，通过确定在无光周期(关周期)中成像的图片和有光周期(开周期)中成像的图片之间的差异，可以在有光周期中去除外部光并基于从背光1500发射并被接触或靠近I/O显示面板2000的目标反射的光来获得图片信息。从图片信号，提取并数字化达到或超出预定阈值的数据，随后进行图像处理以确定重心的坐标等，从而可以获得关于接触或靠近I/O显示面板2000的目标的信息。
另外，在其中从背光1500输出用于检测的红外光连同可见光的情况下，可以采用其中红外光组件打开和关闭而可见光组件通常打开的方法。
本发明的实施例不仅可以应用于LCD，而且还可以应用于诸如有机EL显示器和电子纸(E-纸)的显示器。
本领域的技术人员应理解，根据设计要求和其他因素，可以有多种修改、组合、再组合和改进，均应包含在随附权利要求或等同物的范围之内。

Claims (24)

1.一种显示器，包括：
至少一个显示单元，具有显示电路；
至少一个光接收单元，包括光接收元件；
发光部，使光照射到显示表面侧；以及
偏光板，置于在所述显示器中相对于其中放置所述发光部的区域和其中形成所述显示单元和所述光接收单元的区域的前侧上，
其中，在位于相对于所述偏光板的所述前侧上、并且处于所述发光部的发射光学路径和朝向所述光接收单元的反射光学路径中的每一个中的一位置处放置有相差板。
2.根据权利要求1所述的显示器，
其中，所述相差板形成在所述偏光板与空气层的界面处。
3.根据权利要求2所述的显示器，
其中，所述相差板发射从所述偏光板产生的光，作为圆偏振光。
4.根据权利要求2所述的显示器，
其中，所述相差板的表面已经过硬涂层处理。
5.根据权利要求1所述的显示器，
还包括：放置在相对于所述偏光板的更前侧上的保护透明基板，
其中，所述相差板放置在位于相对于所述偏光板的所述前侧上、并且处于所述发光部的发射光学路径和朝向所述光接收单元的反射光学路径中的每一个中的一位置处。
6.根据权利要求5所述的显示器，
其中，所述偏光板和所述保护透明基板之间设置有空气层，以及
所述相差板形成在所述偏光板与所述空气层的界面处。
7.根据权利要求6所述的显示器，
其中，所述相差板发射从所述偏光板产生的光，作为圆偏振光。
8.根据权利要求6所述的显示器，
其中，所述相差板的表面已经过硬涂层处理。
9.根据权利要求1所述的显示器，
其中，在所述偏光板和所述保护透明基板之间放置具有大于1的折射率的填充层，以及
所述相差板形成在所述保护透明基板与空气层的界面处。
10.根据权利要求9所述的显示器，
其中，所述相差板的表面已经过硬涂层处理。
11.一种显示器，包括：
至少一个显示单元，具有显示电路；
至少一个光接收单元，包括光接收元件；
背光，用于以预定亮度照射显示表面；
第一透明基板，设置有所述显示单元和所述光接收元件；
第二透明基板，被放置为与所述第一透明基板相对；
液晶层，放置在所述第一透明基板和所述第二透明基板之间；
第一偏光板，形成在所述第一透明基板与所述背光相对的表面上；以及
第二偏光板，形成在所述第二透明基板的前侧上，
其中，在位于相对于所述第二偏光板的所述前侧上、并且处于所述背光的发射光学路径和朝向所述光接收单元的反射光学路径中的每一个中的一位置处放置有相差板。
12.根据权利要求11所述的显示器，
其中，所述相差板形成在所述第二偏光板与空气层的界面处。
13.根据权利要求12所述的显示器，
其中，所述相差板发射从所述第二偏光板产生的光，作为圆偏振光。
14.根据权利要求12所述的显示器，
其中，所述相差板的表面已经过硬涂层处理。
15.根据权利要求11所述的显示器，
还包括：在相对于所述第二偏光板的更前侧上的保护透明基板，
其中，所述相差板放置在位于相对于所述第二偏光板的所述前侧上、并且处于所述背光的发射光学路径和朝向所述光接收单元的反射光学路径中的每一个中的一位置处。
16.根据权利要求15所述的显示器，
其中，所述第二偏光板和所述保护透明基板之间设置有空气层，以及
所述相差板形成在所述第二偏光板与所述空气层的界面处。
17.根据权利要求16所述的显示器，
其中，所述相差板发射从所述第二偏光板产生的光，作为圆偏振光。
18.根据权利要求16所述的显示器，
其中，所述相差板的表面已经过硬涂层处理。
19.根据权利要求11所述的显示器，
其中，所述第二偏光板和所述保护透明基板之间放置有具有大于1的折射率的填充层，以及
所述相差板形成在所述保护透明基板与所述空气层的界面处。
20.根据权利要求19所述的显示器，
其中，所述相差板的表面已经过硬涂层处理。
21.一种具有显示器的电子设备，
所述显示器包括：
至少一个显示单元，具有显示电路；
至少一个光接收单元，包括光接收元件；
发光部，使光照射到显示表面侧；以及
偏光板，置于在所述显示器中相对于其中放置所述发光部的区域和其中形成所述显示单元和所述光接收单元的区域的前侧上，
其中，在位于相对于所述偏光板的所述前侧上、并且处于所述发光部的发射光学路径和朝向所述光接收单元的反射光学路径中的每一个中的一位置处放置有相差板。
22.根据权利要求21所述的电子设备，
其中，所述显示器还包括：放置在相对于所述偏光板的更前侧上的保护透明基板，以及
所述相差板放置在位于相对于所述偏光板的所述前侧上、并且处于所述发光部的发射光学路径和朝向所述光接收单元的反射光学路径中的每一个中的一位置处。
23.一种具有显示器的电子设备，
所述显示器包括：
至少一个显示单元，具有显示电路；
至少一个光接收单元，包括光接收元件；
背光，用于以预定亮度照射显示表面；
第一透明基板，设置有所述显示单元和所述光接收元件；
第二透明基板，被放置为与所述第一透明基板相对；
液晶层，放置在所述第一透明基板和所述第二透明基板之间；
第一偏光板，形成在所述第一透明基板与所述背光相对的表面上；以及
第二偏光板，形成在所述第二透明基板的前侧上，
其中，在位于相对于所述第二偏光板的所述前侧上、并且处于所述背光的发射光学路径和朝向所述光接收单元的反射光学路径中的每一个中的一位置处放置有相差板。
24.根据权利要求23所述的电子设备，
其中，所述显示器还包括：放置在相对于所述第二偏光板的更前侧上的保护透明基板，以及
所述相差板放置在位于相对于所述第二偏光板的所述前侧上、并且处于所述背光的发射光学路径与朝向所述光接收单元的反射光学路径中的每一个中的一位置处。
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