CN101636643B - 显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种在像素内具有光检测元件，在显示装置的工作中能够自动校正光传感器信号的显示装置。传感器行驱动器(5)具有：通过向像素区域(1)的光传感器供给第一模式的传感器驱动信号，向信号处理电路(8)输出与光传感器的受光量相应的光传感器信号的第一工作模式；通过供给第二模式的传感器驱动信号，取得与光传感器检测出黑电平的情况相当的校正用的第一光传感器信号电平的第二工作模式；和通过供给第三模式的传感器驱动信号，取得与光传感器检测出白电平的情况相当的校正用的第二光传感器信号电平的第三工作模式。信号处理电路(8)，使用所述第一和第二光传感器信号电平，对第一工作模式时的光传感器信号进行校正。

Description

显示装置
技术领域
本发明涉及在像素内具有光电二极管等光检测元件的显示装置，特别是，涉及在显示装置的工作中能够自动校正(calibration)光传感器信号的显示装置。
背景技术
历来，提案有通过在像素内设置例如光电二极管等光检测元件，能够获取接近显示器的物体的图像的带图像获取功能的显示装置。这样的带图像获取功能的显示装置预计作为双方向通信用显示装置、带触摸式面板的显示装置被利用。
在现有的带图像获取功能的显示装置中，在有源矩阵基板上通过半导体工艺形成信号线和扫描线、TFT(Thin Film Transistor：薄膜晶体管)、像素电极等公知的结构要素时，同时在像素内制作光电二极管。这样的现有的带图像获取功能的显示装置在日本特开2006-3857号公报、和“A Touch Panel Function Integrated LCD Including LTPS A/DConverter”，T.Nakamura等，SID 05DIGEST，pp1054-1055，2005等中被公开。
但是，光电二极管等光检测元件的输出一般为低电平，因此通过放大器放大后向信号处理电路输出。因此，直至光检测元件的输出最终作为光传感器信号被输出为止，在面板内的放大器等电路中包含固有的偏置量(offset)。因此，相对于光传感器信号，为了调整这些偏置量、增益，需要进行校正。
为了进行偏置量和增益的校正，必须分别取得光传感器检测出黑电平的情况下的光传感器信号、和光传感器检测出白电平的情况下的光传感器信号。对于前者的黑电平的光传感器信号的取得，已知有被称为所谓的双取样方式，即在复位动作之后，立刻施加读出信号的方式。但是，对于后者的白电平的光传感器信号的取得，需要在光传感器前放置例如白色的纸等的作业。从而，在显示装置的通常的工作中，未能自动校正光传感器信号的偏置量、增益。
发明内容
本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供一种在像素内具有光检测元件的显示装置，特别是在显示装置的工作中能够自动校正光传感器信号的显示装置。
本发明涉及的显示装置，为了解决上述课题，是具备有源矩阵基板的显示装置，其特征在于，包括：设置在上述有源矩阵基板的像素区域的光传感器；与上述光传感器连接的传感器驱动配线；通过上述传感器驱动配线向上述光传感器供给传感器驱动信号的传感器驱动电路；根据上述传感器驱动信号，将从上述光传感器读出的传感器输出放大，并作为光传感器信号输出的放大器电路；和对从上述放大器电路输出的光传感器信号进行处理的信号处理电路，上述传感器驱动电路，作为工作模式具有：通过向上述光传感器供给第一模式的传感器驱动信号，向上述信号处理电路输出与光传感器的受光量相应的光传感器信号的第一工作模式；通过向上述光传感器供给第二模式的传感器驱动信号，取得与光传感器检测出黑电平的情况相当的校正用的第一光传感器信号电平的第二工作模式；和通过向上述光传感器供给第三模式的传感器驱动信号，取得与光传感器检测出白电平的情况相当的校正用的第二光传感器信号电平的第三工作模式，在上述信号处理电路中，使用上述第一光传感器信号电平和第二光传感器信号电平，对上述第一工作模式时的光传感器信号进行校正。
根据本发明，能够提供一种在像素内具有光检测元件的显示装置，特别是在显示装置的工作中能够自动校正光传感器的显示装置。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式的显示装置的概要结构的框图。
图2是表示本发明的一个实施方式的显示装置中的一个像素的结构的等效电路图。
图3是分别表示复位信号和读出信号的波形的时序图。
图4是表示本发明的一个实施方式的显示装置的传感器驱动定时的时序图。
图5是表示传感器像素读出电路的内部结构的电路图。
图6是表示读出信号、传感器输出、和传感器像素读出电路的输出的关系的波形图。
图7是表示表示传感器列放大器的结构例的电路图。
图8是表示第一实施方式的显示装置的第一～第三工作模式的各自的复位信号和读出信号的模式的一个例子的波形图。
图9(a)是图8所示的第二工作模式的VINT的波形图。图9(b)是图8所示的第三工作模式的VINT的波形图。
图10是表示第一实施方式的显示装置的第一～第三工作模式的各自的复位信号和读出信号的模式的另一个例子的波形图。
图11(a)是图10所示的第二工作模式的VINT的波形图。图11(b)是图10所示的第三工作模式的VINT的波形图。
图12是表示第二实施方式的显示装置的第一～第三工作模式的各自的复位信号和读出信号的模式的一个例子的波形图。
图13(a)是第二实施方式的显示装置的第二工作模式的VINT的波形图，图13(b)是第三工作模式的VINT的波形图。
图14是表示作为本发明的实施方式的显示装置的一个变形例，光传感器的配线VDD和OUT与源极配线COL分别设置的结构的等效电路图。
具体实施方式
本发明的一个实施方式的显示装置，是具备有源矩阵基板的显示装置，其特征在于，包括：设置在上述有源矩阵基板的像素区域的光传感器；与上述光传感器连接的传感器驱动配线；通过上述传感器驱动配线向上述光传感器供给传感器驱动信号的传感器驱动电路；根据上述传感器驱动信号，将从上述光传感器读出的传感器输出放大，并作为光传感器信号输出的放大器电路；和对从上述放大器电路输出的光传感器信号进行处理的信号处理电路，上述传感器驱动电路，作为工作模式具有：通过向上述光传感器供给第一模式的传感器驱动信号，向上述信号处理电路输出与光传感器的受光量相应的光传感器信号的第一工作模式；通过向上述光传感器供给第二模式的传感器驱动信号，取得与光传感器检测出黑电平的情况相当的校正用的第一光传感器信号电平的第二工作模式；和通过向上述光传感器供给第三模式的传感器驱动信号，取得与光传感器检测出白电平的情况相当的校正用的第二光传感器信号电平的第三工作模式，在上述信号处理电路中，使用上述第一光传感器信号电平和第二光传感器信号电平，对上述第一工作模式时的光传感器信号进行校正。
根据该结构，在显示装置的工作中，通过将传感器信号切换成第二模式或第三模式，取得与光传感器检测出黑电平的情况相当的校正用的第一光传感器信号电平和与光传感器检测出白电平的情况相当的校正用的第二光传感器信号电平，使用这些校正用的信号电平，能够对第一工作模式时的光传感器信号进行校正。由此，能够提供在显示装置的工作中能够自动校正光传感器信号的显示装置。
在上述结构中，优选上述传感器驱动配线包括与上述光传感器连接的复位信号配线和与上述光传感器连接的读出信号配线，上述传感器驱动信号包括：通过上述复位信号配线向上述光传感器供给的复位信号、和通过上述读出信号配线向上述光传感器供给的读出信号。
在上述结构中，进一步优选在上述第一工作模式中，上述传感器驱动电路向上述光传感器供给复位信号，在经过规定时间后供给读出信号，由此向上述信号处理电路输出与上述规定时间内的光传感器的受光量相应的光传感器信号，在上述第二工作模式中，上述传感器驱动电路在向上述光传感器开始供给复位信号后，供给读出信号，由此取得校正用的第一光传感器信号电平，在上述第三工作模式中，上述传感器驱动电路在向上述光传感器开始供给复位信号后，供给与第一工作模式中的读出信号相比振幅小的读出信号，由此取得校正用的第二光传感器信号电平。
另外，在上述结构中，第三工作模式中的“与第一工作模式中的读出信号相比振幅小的读出信号”也包括读出信号的振幅为零的情况。根据上述结构，传感器驱动电路通过第二工作模式和第三工作模式分别取得校正用的第一光传感器信号电平和第二传感器信号电平。在第二工作模式中，通过在开始复位信号的供给之后供给读出信号，作为校正用的第一光传感器信号电平，取得光传感器的充电初始电平的光传感器信号，即黑电平的偏置量。此外，在第三工作模式中，在开始复位信号的供给之后，供给与第一工作模式中的读出信号相比振幅小的读出信号，由此取得在有助于传感器输出的读出的各种电路元件和放大器电路中固有的偏置量。因而，信号处理电路使用第一光传感器信号电平和第二光传感器信号电平对第一工作模式时的光传感器信号进行校正，由此在显示装置的工作中能够自动校正光传感器信号。
上述结构的显示装置，在上述第二工作模式中，优选上述传感器驱动电路在复位信号的供给开始后且在复位信号的供给结束前开始上述读出信号的供给。此外，在上述第三工作模式中，优选上述传感器驱动电路在复位信号的供给开始后且在复位信号的供给结束前开始上述读出信号的供给。根据这些结构，复位信号和读出信号的供给期间重叠，由此存在缩短传感器驱动信号的供给期间，不对显示用信号的供给期间造成影响而能够取得校正用的光信号电平的优点。
或者，上述结构的显示装置，在上述第二工作模式中，也可以采用如下结构，上述传感器驱动电路在复位信号的供给开始后且在复位信号的供给结束后开始上述读出信号的供给。此外，在上述第三工作模式中，也可以采用如下结构，上述传感器驱动电路在复位信号的供给开始后且在复位信号的供给结束后开始上述读出信号的供给。根据这些结构，存在不会受到光传感器内的开关晶体管的ON状态的寄生电容的影响，能够取得高精度的校正用的光信号电平的优点。
上述显示装置可以采用上述第三工作模式中的读出信号的振幅为零的结构，也可以采用上述第三工作模式中的读出信号的振幅为读出上述光传感器的饱和时的传感器输出的值。在采用后者的情况下，优选上述光传感器包括一个光电二极管和与上述光电二极管的阴极连接的电容器，上述第三工作模式中的读出信号的振幅ΔVRWS.WHITE通过以下数学式求得。
ΔVRWS.WHITE＝(VRWS.H-VRWS.L)+(VF-ΔVRST)·CT/CINT+ΔVRST·CPD/CINT
ΔVRST＝VRST.H-VRST.L
另外，VRWS.H是第一工作模式中的读出信号的高电平电位，VRWS.L是第一工作模式中的读出信号的低电平电位，VF是上述光电二极管的正向电压，VRST.H是复位信号的高电平电位，VRST.L是复位信号的低电平电位，CT是上述光电二极管和电容器的连接点的电容，CPD是上述光电二极管的电容，CINT是上述电容器的电容。
本发明能够适用于上述光传感器具有一个传感器开关元件的显示装置。此外，本发明的显示装置优选还包括与上述有源矩阵基板相对的相对基板、和夹持在上述有源矩阵基板与相对基板之间的液晶。
以下参照附图对本发明的更详细的实施方式进行说明。另外，以下的实施方式表示将本发明的显示装置设为液晶显示装置而加以实施时的结构例，但是本发明的显示装置并不限定于液晶显示装置，能够适用于使用有源矩阵基板的任意的显示装置。而且，本发明的显示装置被假定作为通过具有图像获取功能，对接近画面的物体进行检测而进行输入操作的带触摸式面板的显示装置；具备显示功能和摄像功能的双方向通信用显示装置等加以利用。
此外，以下所参照的各个附图，为了便于说明，仅简略表示本发明的实施方式的结构部件中的为了说明本发明而必需的主要部件。因此，本发明的显示装置能够具备在本说明书所参照的各图中未被表示的任意的结构部件。此外，各附图中的部件的尺寸并未如实地表示实际的结构部件的尺寸和各部件的尺寸比率等。
[第一实施方式]
首先，参照图1和图2，对本发明的第一实施方式的液晶显示装置所具备的有源矩阵基板的结构进行说明。
图1是表示本发明的一个实施方式的液晶显示装置所具备的有源矩阵基板100的概要结构的框图。如图1所示，有源矩阵基板100在玻璃基板上至少设置有像素区域1、显示器栅极驱动器2、显示器源极驱动器3、传感器列(column)驱动器4、传感器行(row)驱动器5、缓冲放大器6、FPC连接器7。此外，用于处理由像素区域1内的光检测元件(后述)获取的图像信号的信号处理电路8通过上述FPC连接器7和FPC9与有源矩阵基板100连接。
而且，有源矩阵基板100上的上述结构部件通过半导体工艺在玻璃基板上还能够一体化形成。或者，也可以采用通过例如COG(Chip OnGlass)技术等将上述的结构部件中的放大器、驱动器等安装在玻璃基板上的结构。或者，也可以考虑将在图1中在有源矩阵基板100上所示的上述的结构部件中的至少一部分安装在FPC9上。有源矩阵基板100与在整个面上形成有相对电极的相对基板(未图示)贴合，在其间隙中封入液晶材料。
像素区域1是为了显示图像而形成有多个像素的区域。在本实施方式中，在像素区域1中的各像素内设置有用于获取图像的光传感器。图2是表示有源矩阵基板100的像素区域1中的像素与光传感器的配置的等效电路图。在图2的例子中，1个像素由R(红)、G(绿)、B(蓝)3色的图像元素形成，在由该3个图像元素构成的1个像素内设置有1个光传感器。像素区域1具有以M行×N列的矩阵状配置的像素，和相同地以M行×N列的矩阵状配置的光传感器。而且，如上所述，图像元素数为M×3N。
因此，如图2所示，像素区域1具有以矩阵状配置的栅极线GL和源极线COL作为像素用的配线。栅极线GL与显示器栅极驱动器2连接。源极线COL与显示器源极驱动器3连接。其中，栅极线GL在像素区域1内设置有M行。以下，在需要区别说明各个栅极线GL的情况下，如GLi(i＝1～M)这样记述。另一方面，如上所述，源极线COL为了向1个像素内的3个图像元素分别供给图像数据，针对每1像素各设置有3条。在需要区别说明各个源极线COL的情况下，如COLrj、COLgj、COLbj(j＝1～N)这样记述。
在栅极线GL与源极线COL的交点处，作为像素用的开关元件，设置有薄膜晶体管(TFT)M1。而且，在图2中，将设置在红色、绿色、蓝色的各个图像元素上的薄膜晶体管M1记述为M1r、M1g、M1b。薄膜晶体管M1的栅极电极与栅极线GL连接，源极电极与源极线COL连接，漏极电极与未图示的像素电极连接。由此，如图2所示，在薄膜晶体管M1的漏极电极与相对电极(VCOM)之间形成液晶电容LC。此外，在漏极电极与TFTCOM之间形成辅助电容LS。
在图2中，通过与1条栅极线GLi和1条源极线COLrj的交点连接的薄膜晶体管M1r而驱动的图像元素，通过以与该图像元素对应的方式设置有红色的彩色滤光片，并经源极线COLrj从显示器源极驱动器3被供给红色的图像数据，由此作为红色的图像元素发挥作用。此外，通过与栅极线GLi和源极线COLgj的交点连接的薄膜晶体管M1g而驱动的图像元素，通过以与该图像元素对应的方式设置有绿色的彩色滤光片，并经源极线COLgj从显示器源极驱动器3被供给绿色的图像数据，由此作为绿色的图像元素发挥作用。进一步，通过与栅极线GLi和源极线COLbj的交点连接的薄膜晶体管M1b而驱动的图像元素，通过以与该图像元素对应的方式设置有蓝色的彩色滤光片，并经源极线COLbj从显示器源极驱动器3被供给蓝色的图像数据，由此作为蓝色的图像元素发挥作用。
再有，在图2的例子中，光传感器在像素区域1中以针对1个像素(3个图像元素)设置1个的比例设置。但是，像素与光传感器的配置比例不限于该例，为任意。例如，可以针对一个图像元素配置1个光传感器，也可以针对多个像素配置1个光传感器。
如图2所示，光传感器由作为光检测元件的光电二极管D1、电容器C1、晶体管M2构成。在图2的例子中，源极线COLr兼作用于从传感器列驱动器4向光传感器供给定电压VDD的配线VDD。此外，源极线COLg兼作传感器输出用的配线OUT。
在光电二极管D1的阳极连接有用于供给复位信号的配线RST。在光电二极管D1的阴极连接有电容器C1的一个电极和晶体管M2的栅极。晶体管M2的漏极与配线VDD连接，源极与配线OUT连接。在图2中，将光电二极管D1的阴极、电容器C1的一个电极和晶体管M2的栅极的连接点记述为INT。电容器C1的另一个电极与用于供给读出信号的配线RWS连接。配线RST、RWS与传感器行驱动器5连接。因为这些配线RST、RWS在每一行均被设置，所以，以下，在需要区别各配线的情况下，如RSTi、RWSi(i＝1～M)这样记述。
传感器行驱动器5以规定的时间间隔trow依次选择图2所示的配线RSTi和RWSi的组。由此，在像素区域1中依次选择要读出信号电荷的光传感器的行(row)。
而且，如图2所示，在配线OUT的端部连接有绝缘栅型场效应晶体管M3的漏极。此外，在该晶体管M3的漏极连接有输出配线SOUT，晶体管M3的漏极的电位VSOUT作为来自光传感器的输出信号被输出至传感器列驱动器4。晶体管M3的源极与配线VSS连接。晶体管M3的栅极通过参照电压配线VB与参照电压电源(未图示)连接。
此处，参照图3，对来自像素区域1的传感器输出的读出进行说明。图3是分别表示从配线RST向光传感器供给的复位信号和从配线RWS被供给的读出信号的波形的时序图。如图3所示，复位信号的高电平VRST.H是0V，低电平VRST.L是-4V。在此例子中，复位信号的高电平VRST.H与Vss相等。此外，读出信号的高电平VRWS.H是8V，低电平VRWS.L是0V。在此例子中，读出信号的高电平VRWS.H与VDD相等，低电平VRWS.L与VSS相等。
首先，从传感器行驱动器5向配线RST供给的复位信号从低电平(-4V)上升成为高电平(0V)时，光电二极管D1成为正向偏压，连接点INT的电位VINT由以下的数学式(1)表示。
VINT＝VRST.H-VF-ΔVRST·CPD/CT    ……(1)
在数学式(1)中，VRST.H是复位信号的高电平0V，VF是光电二极管D1的正向电压，ΔVRST是复位信号的脉冲的高度(VRST.H-VRST.L)，CPD是光电二极管D1的电容。CT是连接点INT的总电容，是电容器C1的电容CINT、光电二极管D1的电容CPD、晶体管M2的电容CTFT的总和。因为这时的VINT低于晶体管M2的阈值电压，所以晶体管M2在复位期间成为非导通状态。
接着，由于复位信号返回至低电平VRST.L，光电流的积分期间(tINT)开始。在积分期间，与射入光电二极管D1的入射光量成比例的光电流流入电容器C1，使电容器C1放电。由此，积分期间结束时的连接点INT的电位VINT由以下的数学式(2)表示。
VINT＝VRST.H-VF-ΔVRST·CPD/CT-IPHOTO·tINT/CT    ……(2)
在数学式(2)中，IPHOTO是光电二极管D1的光电流，tINT是积分期间的长度。因为即使在积分期间，VINT也低于晶体管M2的阈值电压，所以晶体管M2成为非导通状态。
当积分期间结束时，如图3所示，读出信号RWS上升，由此，读出期间开始。此处，对于电容器C1发生电荷注入。其结果是，连接点INT的电位VINT由以下的数学式(3)表示。
VINT＝VRST.H-VF-IPHOTO·tINT/CT+ΔVRWS·CINT/CT    ……(3)
ΔVRWS是读出信号的脉冲的高度(VRWS.H-VRWS.L)，由此，连接点INT的电位VINT高于晶体管M2的阈值电压，因此，晶体管M2成为导通状态，在各列中与设置在配线OUT的端部的偏压晶体管M3一起作为源极跟随放大器发挥作用。即，来自晶体管M3的漏极的来自输出配线SOUT的输出信号电压与积分期间的光电二极管D1的光电流的积分值相当。
如上所述，作为一个循环周期性地进行复位脉冲的初始化、积分期间的光电流的积分、和读出期间的传感器输出的读出的工作是本实施方式的显示装置的第一工作模式。
在本实施方式中，如上所述，将源极线COLr、COLg、COLb作为光传感器用的配线VDD、OUT、VSS共用，因此，如图4所示，必须区别通过源极线COLr、COLg、COLb输入显示用的图像数据信号的定时和读出传感器输出的定时。在图4的例子中，在水平扫描期间中显示用图像数据信号的输入结束后，利用水平消隐期间等，通过第一工作模式进行传感器输出的读出。
如图1所示，传感器列传感器4包括：传感器像素读出电路41、传感器列放大器42、和传感器列扫描电路43。在传感器像素读出电路41上连接有从像素区域1输出传感器输出VSOUT的配线SOUT(参照图2)。在图1中，将通过配线SOUTj(j＝1～N)输出的传感器输出记述为VSOUTj。传感器像素读出电路41向传感器列放大器42输出传感器输出VSOUTj的峰值维持电压VSj。传感器列放大器42内置有与像素区域1的N列的光传感器分别对应的N个列放大器，在各个列放大器放大峰值维持电压VSj(j＝1～N)，作为VCOUT向缓冲放大器6输出。传感器列扫描电路43为了向缓冲放大器6的输出依次连接传感器列放大器42的列放大器，向传感器列放大器42输出列选择信号CSj(j＝1～N)。
此处，参照图5和图6，对从像素区域1读出传感器输出VSOUT后的传感器列驱动器4和缓冲放大器6的工作进行说明。图5是表示传感器像素读出电路41的内部结构的电路图。图6是表示读出信号VRWS、传感器输出VSOUT、和传感器像素读出电路的输出VS的关系的波形图。如上所述，当读出信号成为高电平VRWS.H时，晶体管M2导通，由此，通过晶体管M2、M3形成源极跟随放大器，传感器输出VSOUT被蓄积在传感器读出电路41的取样电容器CSAM中。由此，在读出信号成为低电平VRWS.L后，在该行的选择期间(trow)中，从传感器像素读出电路41向传感器列放大器42输出的输出电压VS如图6所示，被保持在与传感器输出VSOUT的峰值相等的电平。
接着，参照图7对传感器列放大器42的工作进说明。如图7所示，各列的输出电压VSj(j＝1～N)从传感器像素读出电路41被输入传感器列放大器42的N个列放大器。如图7所示，各列放大器由晶体管M6、M7构成。通过传感器列扫描电路43生成的列选择信号CSj在一个行的选择期间(trow)中，相对于N列的各个列依次成为ON，由此，仅传感器列放大器42中的N个列放大器中的任一个的晶体管M6成为ON，通过该晶体管M6，各列的输出电压VSj(j＝1～N)中的任一个作为来自传感器列放大器42的输出VCOUT被输出。缓冲放大器6进一步放大从传感器列放大器42输出的VCOUT，作为面板输出(光传感器信号)Vout被输出至信号处理电路8。
其中，传感器列扫描电路43也可以如上所述每一列地对光传感器的列进行扫描，但是不限于此，也可以采用对光传感器的列进行隔行扫描的结构。此外，传感器列扫描电路43例如也可以作为4相等多相驱动扫描电路形成。
采用以上的结构，本实施方式的显示装置通过第一工作模式获得与在像素区域1中形成在每个像素上的光电二极管D1的受光量相应的面板输出VOUT。面板输出VOUT被发送至信号处理电路8并被进行A/D转换，作为面板输出数据存储在存储器(未图示)中。即，在该存储器中，存储与像素区域1的像素数(光传感器数)为相同数的面板输出数据。在信号处理电路8中，利用存储在存储器中的面板输出数据，进行图像获取、触摸区域的检测等各种信号处理。而且，在本实施方式中，虽然在信号处理电路8的存储器中存储与像素区域1的像素数(光传感器数)为相同数的面板输出数据，但由于存储器容量等的制约，不一定需要存储与像素数为相同数的面板输出数据。
而且，本实施方式的显示装置除了具有读出像素区域1中的每个像素的光传感器信号的第一工作模式以外，还具有：为了获得面板输出的校正用的第一面板输出VBlack，在令复位信号为高电平后令读出信号为高电平的第二工作模式；和为了获得面板输出的校正用的第二面板输出VWhite，将读出信号保持在低电平，以规定的时间间隔仅供给复位信号的第三工作模式。校正用的第一面板输出VBlack是像素内的光传感器的充电初始电平，作为黑电平的偏置值被使用。校正用的第二面板输出VWhite作为传感器列放大器、缓冲放大器等的偏置值被使用。
第一～第三工作模式中，复位信号和读出信号的模式相互不同。图8是表示第一～第三工作模式的各自的复位信号和读出信号的模式的一个例子的波形图。图10是表示第一～第三工作模式的各自的复位信号和读出信号的模式的另一个例子的波形图。如图8和图10所示，在第一工作模式中，在从传感器行驱动器5向配线RWS供给的读出信号成为高电平后，向配线RST供给的复位信号成为高电平。在图8的例子中，在第一工作模式中，在读出信号为高电平的期间(读出信号成为低电平之前)，复位信号上升为高电平。在图10的例子中，在读出信号从高电平切换为低电平后，复位信号上升为高电平。
在第二工作模式中，复位信号成为高电平的定时与读出信号成为高电平的定时与第一工作模式的情况相反。即，如图8所示，在第二工作模式中，在复位信号成为高电平后，读出信号成为高电平。换言之，在第一工作模式中复位信号成为高电平的定时，令在第二工作模式中读出信号为高电平，在第一工作模式中读出信号成为高电平的定时，在第二工作模式中令复位信号为高电平。此外，在图8的例子中，在第一工作模式和第二工作模式中，复位信号的供给期间(复位信号为高电平的期间)和读出信号的供给期间(读出信号为高电平的期间)重合，能够使传感器驱动信号的总的供给时间短。再有，如后所述，因为这些传感器驱动信号的供给在显示的消隐期间进行，所以当如上所述，传感器驱动信号的总的供给时间较短时，存在在消隐期间短的图示(diagram)的显示装置中也能够应用本发明的优点。
图9(a)是图8所示的第二工作模式中的VINT的波形图，图9(b)是图8所示的第三工作模式中的VINT的波形图。如图8和图9(a)所示，在第二工作模式中，在时刻t1复位信号成为高电平的时刻，VINT的值为复位信号的高电平的电位(VRST.H)。之后，通过读出信号成为高电平，VINT的值上升至VB1。
其中，VB1的值由以下的数学式(4)表示。
VB1＝ΔVRWS·CINT/CT    ……(4)
ΔVRWS是读出信号的脉冲的高度(VRWS.H-VRWS.L)。因为该电位VINT高于晶体管M2的阈值电压，所以晶体管M2为导通状态，从光传感器读出传感器输出VSOUT，能获得与它相应的面板输出VOUT。但是，因为光电二极管D1自身具有寄生电容，所以如图9(a)所示，与该寄生电容量相应地，在复位信号的供给后该寄生电容被充电，VINT的电位下降至VB2。从该电位下降后的传感器输出VB2获得的面板输出VOUT的值作为面板输出的校正用的第一面板输出VBlack被使用。
在图8和图9(b)所示的第三工作模式中，复位信号的定时和电平与第一工作模式相同，但读出信号总为低电平。由此，在第三工作模式时，因为连接点INT的电位VINT低于晶体管M2的阈值电压，所以晶体管M2始终断开。从而，在第三工作模式时，从缓冲放大器6输出的面板输出VOUT不包括来自像素区域1的光传感器的传感器输出，为仅反映由传感器像素读出电路41、传感器列放大器42、和缓冲放大器6等产生的偏置量的值。这时的面板输出VOUT的值作为面板输出的校正用的第二面板输出VWhite被使用。
此外，在图8的传感器驱动信号模式中，在第一和第二工作模式中，读出信号为高电平的期间与复位信号为高电平的期间重叠，作为传感器驱动信号模式的另一示例，有图10所示的模式。
在图10的例子中，在第一和第二工作模式中，读出信号为高电平的期间与复位信号为高电平的期间不重叠。即，在第一工作模式中，在读出信号从高电平切换为低电平之后，复位信号上升至高电平。在第二工作模式中，在复位信号从高电平切换为低电平之后，读出信号上升至高电平。在图10的示例中，在第三工作模式中，复位信号成为高电平的定时与第一工作模式相同。
在图10所示的第二工作模式中，从复位信号由高电平切换为低电平的时刻起至时刻t2的期间，因为读出信号还未成为高电平，所以如图11(a)所示，VINT的电位从复位电平(VRST.H)，根据对光电二极管D1的寄生电容的充电而下降。在此期间，因为VINT的电位低于晶体管M2的阈值电压，所以晶体管M2断开。然后，通过在时刻t2读出信号成为高电平，与光传感器的黑电平相当的传感器输出VB3被读出，基于该传感器输出VB3的面板输出VOUT的值作为面板输出的校正用的第一面板输出VBlack被使用。
而且，图8和图10所示的第一工作模式～第三工作模式的传感器驱动信号模式在任一个模式均由相互独立的帧所使用，因此，能够任意组合各模式的模式并加以执行。例如，也可以组合使用图8所示的第一工作模式的传感器驱动信号模式和图10所示的第二、第三工作模式的传感器信号模式，或组合使用图8所示的第一、第三工作模式的传感器驱动信号模式和图10所示的第二工作模式的传感器驱动信号模式。
再有，关于图8所示的第二工作模式的传感器驱动信号模式和图10所示的第二工作模式的传感器驱动信号模式，虽然通过这些信号模式获得的VINT的转变模式如图9(a)和图11(a)所示那样相互不同，但是仅仅由光电二极管的寄生电容引起的VINT的电压下降是在开始读出信号的供给之前或之后产生这一点不同，因此，光电二极管D1的寄生电容对通过这些信号模式的各个获得的VBlack的影响的大小没有差异。
但是，关于图8所示的第二工作模式的传感器驱动信号模式和图10所示的第二工作模式的传感器驱动信号模式，光传感器内的开关晶体管(即晶体管M2)的寄生电容对通过这些信号模式的各个获得的VBlack的精度造成的影响的大小相互不同。其理由如下所述。
图8的第二工作模式中，由于在复位信号和读出信号的供给期间有重叠，因此如图9(a)所示，在时刻t2的之前的电压下降时，晶体管M2为ON状态。从而，通过该工作模式获得的VBlack的值(即，图9(a)所示的VB2)受到晶体管M2的ON状态下的寄生电容的影响。另一方面，在图10的第二工作模式中，由于在复位信号和读出信号的供给期间无重叠，因此如图11(a)所示，在时刻t2的之前的电压下降时，晶体管M2成为OFF状态。从而，通过该工作模式获得的VBlack的值(即，图11(a)所示的VB3)受到晶体管M2的OFF状态下的寄生电容的影响。关于晶体管，因为OFF状态的寄生电容小于ON状态的寄生电容，所以图11(a)所示的时刻t2之前的VINT的电压下降量小于图9(a)所示的时刻t2之前的VINT的电压下降量。从而，图9(a)所示的VB2与图11(a)所示的VB3相比，电压电平变低。在图8的第一工作模式和第三工作模式获得的面板输出与图8的第二工作模式同样受到晶体管M2的OFF状态下的寄生电容的影响。此外，在图10的第一工作模式和第三工作模式获得的面板输出也受到晶体管M2的OFF状态下的寄生电容的影响。从而，在图8的第二工作模式获得的VBlack的值(即图9(a)所示的VB2)在受到晶体管M2的ON状态下的寄生电容的影响这方面包含与在图8的第三工作模式获得的VWhite的值、在图10的第二工作模式获得的VBlack的值(即图11(a)所示的VB3)、在图10的第三工作模式获得的VWhite的值不同性质的误差原因。从而，从校正用数据的精度的观点出发，为了获得VBlack的值，能够说，与图8的第二工作模式的传感器驱动信号模式相比，图10的第二工作模式的传感器驱动信号模式更优选。
此外，通过上述第二工作模式和第三工作模式被进行传感器驱动的帧优选在通过第一工作模式被进行传感器驱动的帧之间以规定的间隔插入。即，如参照图4所说明的那样，第一工作模式的传感器驱动利用显示器的水平消隐期间等进行。从而，例如能够考虑在垂直消隐期间、设置在像素区域的上下的1行或多行的伪行(伪row)的水平扫描期间，插入被进行第二工作模式或第三工作模式的传感器驱动的帧。其中，第二工作模式和第三工作模式也可在连续的2个帧中被执行，但是也可在不连续的帧中被执行。此外，关于第三工作模式，因为没有必要获得每个像素的传感器输出，所以能够取得任意的行(row)的1行的量的面板输出即可。
在此，对信号处理电路8使用校正用的第一面板输出VBlack和校正用的第二面板输出VWhite对在第一工作模式中得到的光传感器信号进行的校正处理进行说明。该校正处理使用以下的数学式(5)对每个像素进行。即，如果将某像素的面板输出在信号处理电路8中A/D转换后的亮度数据设为R，则校正后的亮度数据R’为，
R’＝L×(R-B)/(W-B)……(5)
其中，L是亮度数据的灰度等级数，只要信号处理电路8的A/D转换器的输出为8位，则L＝256。B是将校正用的第一面板输出VBlack进行A/D转换而得到的亮度数据。W是将校正用的第二面板输出VWhite进行A/D转换而得到的亮度数据。
如上所述，在本实施方式的显示装置中，通过适当插入由第二工作模式和第三工作模式被进行传感器驱动的帧，取得校正用的第一面板输出VBlack和校正用的第二面板输出VWhite，信号处理电路8基于这些输出对由第一工作模式得到的光传感器信号进行校正。由此，在显示装置的工作中能够自动校正光传感器信号。
[第二实施方式]
以下对本发明的第二实施方式的显示装置进行说明。另外，对具有与在上述第一个实施方式中说明的结构同样的功能的结构，标注相同的参照符号，并省略其详细说明。
图12是表示第二实施方式的显示装置的第一～第三工作模式的各自的复位信号和读出信号的模式的波形图。图13(a)和图13(b)是表示第二工作模式和第三工作模式的各自的连接点INT的电位VINT的转变的波形图。
在第一实施方式的显示装置中，在第三工作模式中，读出信号总被维持在低电平。与此相对，如图12所示，第二实施方式的显示装置在第三工作模式中，在复位信号成为高电平之后，施加与通常的读出信号相比振幅小的读出脉冲。在其它方面，第二实施方式的显示装置的结构和工作与第一实施方式的显示装置相同。即，如图12所示，在第二实施方式的显示装置中，第一工作模式和第二工作模式中的复位信号和读出信号的波形与第一实施方式的图10所示的模式相同。从而，图13(a)所示的第二工作模式中的连接点INT的电位VINT的转变与图11(a)相同。
本实施方式的第二工作模式中的读出信号的振幅ΔVRWS.BLACK和第三工作模式中的读出信号的振幅ΔVRWS.WHITE分别由以下的数学式(6)、(7)表示。
ΔVRWS.Black＝VRWS.H-VRWS.L    ……(6)
ΔVRWS.WHITE＝(VRWS.H-VRWS.L)+(VF-ΔVRST)·CT/CINT+ΔVRST·CPD/CINT                  ……(7)
其中，ΔVRWS.WHITE的值在显示装置的制造工序的最终阶段，根据以下的(1)～(3)的次序被设定。
(1)首先，以第一工作模式驱动显示装置的光传感器，同时相对于像素区域1照射该显示装置的规格内的最高照度等级的光，取得此状态下的面板输出VOUT。即，此处取得的VOUT是白电平饱和时(即，光传感器的电容输出的偏移量已饱和的状态)的面板输出。
(2)其次，以第三工作模式驱动光传感器，同时取得校正用的第二面板输出VWhite。然后，调整ΔVRWS.WHITE的电平，使得这时的面板输出VWhite的值变得与在上述的(1)取得的面板输出相等。
(3)最后，将在上述的(2)调整后的ΔVRWS.WHITE的值记录在传感器行驱动器5能够参照的EEPROM等存储器中。
再有，在逻辑上，能够通过以下的数学式表示ΔVRWS.WHITE的值。首先，在第三工作模式中，如图12和图13(b)所示那样，在复位脉冲之后施加读出脉冲的情况下的连接点INT的电位VINT由下述的数学式(8)表示。
VINT＝VRST.H-VF-ΔVRST·CPD/CT+ΔVRWS.WHITE·CINT/CT  ……(8)
此处，在第一工作模式中，在传感器输出为饱和电平(白)的情况下，连接点INT的电位VINT由下述的数学式(9)表示。
VINT＝VRST.L-(VRWS.H-VRWS.L)·CINT/CT    ……(9)
从而，在第三工作模式中，为了获得与白的饱和电平相当的面板输出VOUT，以使得数学式(8)的VINT和数学式(9)的VINT的值相互相等的方式决定ΔVRWS.WHITE即可。从而，通过以下的数学式(10)，能够获得与ΔVRWS.WHITE相关的上述的数学式(7)。
VRST.H-VF-ΔVRST·CPD/CT+ΔVRWS.WHITE·CINT/CT＝VRST.L+(VRWS.H-VRWS.L)·CINT/CT    ……(10)
在第二工作模式中，读出信号为高电平时的连接点INT的电位VINT由下述的数学式(11)表示。因为该电位VINT高于晶体管M2的阈值电压，所以晶体管M2为导通状态，能够获得与来自光传感器的传感器输出VSOUT相应的面板输出VOUT。这时的面板输出VOUT的值被用作面板输出的校正用的第一面板输出VBlack。
VINT＝VRST.H-VF-ΔVRST·CPD/CT+ΔVRWS.BLACK·CINT/CT……(11)
此外，在第三工作模式中，读出信号成为高电平时的连接点INT的电位VINT由上述的数学式(8)表示。因为数学式(8)的电位VINT也高于晶体管M2的阈值电压，所以晶体管M2为导通状态，能够获得与来自光传感器的传感器输出VSOUT相应的面板输出VOUT。这时的面板输出VOUT的值被用作面板输出的校正用的第二面板输出VWhite。
利用这样在第二工作模式和第三工作模式中获得的VBlack和VWhite，信号处理电路8与第一实施方式同样地对在第一工作模式中获得的光传感器信号进行校正。如上所述，即使在本实施方式的显示装置中，在显示装置的工作中也能够自动校正光传感器信号。
再有，第一实施方式的第三工作模式与第二实施方式的第三工作模式的不同之处如下所述。即，在第一实施方式的第三工作模式中，读出信号始终为低电平，因此，晶体管M2保持非导通状态不变，面板输出VOUT的值成为完全不反映光电二极管D1的受光状态，仅表示由光电二极管D1以外的电路元件引起的偏置量的值。另一方面，在第二实施方式的第三工作模式中，在复位脉冲之后施加具有比零大且比第一工作模式、第二工作模式中的读出信号的振幅小的振幅ΔVRWS.WHITE的读出脉冲。如上所述，该ΔVRWS.WHITE的值以能够获得与在第一工作模式中来自光传感器的传感器输出为白的饱和电平的情况下的面板输出VOUT相当的VWhite的方式被决定。从而，根据第二实施方式，因为能够利用与白的饱和电平相当的VWhite进行光传感器信号的校正，所以在不仅能够校正偏置量，而且能够正确地校正增益这一点也具有比第一实施方式有利的效果。
以上，对本发明的第一和第二实施方式进行了说明，但本发明不仅限于上述的各实施方式，能够在发明的范围内进行种种变更。
例如，在第一和第二实施方式中，举例了与光传感器连接的配线VDD和OUT与源极配线COL被共用的结构。采用该结构，有像素开口率高的优点。但是，如图14所示，即使采用将光传感器用的配线VDD、OUT与源极配线COL分别设置的结构，通过进行与上述的实施方式相同的传感器驱动，也能够获得能够在显示装置的工作中自动校正光传感器信号这样的与上述第一和第二实施方式相同的效果。
产业上的可利用性
本发明作为在像素内具有光传感器的带图像获取功能的显示装置，特别是，作为在显示装置的工作中能够校正面板输出的显示装置，能够应用于产业上。

Claims (10)

1.一种显示装置，其具备有源矩阵基板，其特征在于，包括：
在所述有源矩阵基板的像素区域设置的光传感器；
与所述光传感器连接的传感器驱动配线；
通过所述传感器驱动配线向所述光传感器供给传感器驱动信号的传感器驱动电路；
根据所述传感器驱动信号，将从所述光传感器读出的传感器输出放大，并作为光传感器信号输出的放大器电路；和
对从所述放大器电路输出的光传感器信号进行处理的信号处理电路，
所述传感器驱动电路，作为工作模式具有：
通过向所述光传感器供给第一模式的传感器驱动信号，向所述信号处理电路输出与光传感器的受光量相应的光传感器信号的第一工作模式；
通过向所述光传感器供给第二模式的传感器驱动信号，取得与光传感器检测出黑电平的情况相当的校正用的第一光传感器信号电平的第二工作模式；和
通过向所述光传感器供给第三模式的传感器驱动信号，取得与光传感器检测出白电平的情况相当的校正用的第二光传感器信号电平的第三工作模式，
在所述信号处理电路中，使用所述第一光传感器信号电平和第二光传感器信号电平，对所述第一工作模式时的光传感器信号进行校正，
所述传感器驱动配线包括与所述光传感器连接的复位信号配线和与所述光传感器连接的读出信号配线，
所述传感器驱动信号包括：通过所述复位信号配线向所述光传感器供给的复位信号、和通过所述读出信号配线向所述光传感器供给的读出信号，
在所述第一工作模式中，所述传感器驱动电路向所述光传感器供给复位信号，在经过规定时间后供给读出信号，由此向所述信号处理电路输出与所述规定时间内的光传感器的受光量相应的光传感器信号，
在所述第二工作模式中，所述传感器驱动电路在向所述光传感器开始供给复位信号后，供给读出信号，由此取得校正用的第一光传感器信号电平，
在所述第三工作模式中，所述传感器驱动电路在向所述光传感器开始供给复位信号后，供给与第一工作模式中的读出信号相比振幅小的读出信号，由此取得校正用的第二光传感器信号电平。
2.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于：
在所述第二工作模式中，所述传感器驱动电路在复位信号的供给开始后且在复位信号的供给结束前开始所述读出信号的供给。
3.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于：
在所述第三工作模式中，所述传感器驱动电路在复位信号的供给开始后且在复位信号的供给结束前开始所述读出信号的供给。
4.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于：
在所述第二工作模式中，所述传感器驱动电路在复位信号的供给开始后且在复位信号的供给结束后开始所述读出信号的供给。
5.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于：
在所述第三工作模式中，所述传感器驱动电路在复位信号的供给开始后且在复位信号的供给结束后开始所述读出信号的供给。
6.如权利要求1～5中任一项所述的显示装置，其特征在于：
所述第三工作模式中的读出信号的振幅为零。
7.如权利要求1～5中任一项所述的显示装置，其特征在于：
所述第三工作模式中的读出信号的振幅是读出与所述光传感器的电容输出的偏移量饱和的状态相当的传感器输出的值。
8.如权利要求7所述的显示装置，其特征在于：
所述光传感器包括1个光电二极管和与所述光电二极管的阴极连接的电容器，
所述第三工作模式中的读出信号的振幅ΔVRWS.WHITE通过以下的数学式求取：
ΔVRWS.WHITE＝(VRWS.H-VRWS.L)+(VF-ΔVRST)·CT/CINT
               +ΔVRST·CPD/CINT
ΔVRST＝VRST.H-VRST.L
其中，VRWS.H是第一工作模式中的读出信号的高电平电位，VRWS.L是第一工作模式中的读出信号的低电平电位，VF是所述光电二极管的正向电压，VRST.H是复位信号的高电平电位，VRST.L是复位信号的低电平电位，CT是所述光电二极管与电容器的连接点的电容，CPD是所述光电二极管的电容，CINT是所述电容器的电容。
9.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于：
所述光传感器具有1个传感器用开关元件。
10.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，还包括：
与所述有源矩阵基板相对的相对基板；和
夹持在所述有源矩阵基板与相对基板之间的液晶。
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