CN101971126B - 带光传感器的显示装置及其驱动方法 - Google Patents

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Abstract

传感器内置液晶面板(11)在像素阵列(17)内包含在行方向和列方向上配置的多个像素(1)和多个光传感器(2)。光传感器(2)与隔1行的像素(1)对应(例如与第偶数行的像素(1)对应)而设置。面板驱动电路(16)进行单线反转驱动，并且从光传感器(2)读出与受光量相应的信号。光传感器(2)的输出受显示数据的影响而在相同方向上发生变化，因此能够防止在基于光传感器(2)的输出的图像中产生由于写入到像素电路3的电压的极性切换而导致的条纹状的噪声。

Description

带光传感器的显示装置及其驱动方法
技术领域
本发明涉及显示装置，特别涉及在显示面板中设有多个光传感器的显示装置。
背景技术
近几年，正在普及能够通过手指、笔等触碰屏幕来进行操作的电子设备。此外，作为检测显示屏幕内的触摸位置的方法，已知有在显示面板中设置多个光传感器并利用光传感器来感知手指等接近屏幕时所出现的影像的方法。检测影像的方法在外光的照度低(周围暗)时，在由光传感器而得到的图像内难以区分影像和背景，有时会无法正确地检测触摸位置。因此，关于具备背光源的显示装置，还已知利用光传感器来感知背光源的光照射到手指时的反射像的方法。
此外，如果将基于光传感器的输出的图像(下面称为扫描图像)原样输出，则能够将显示装置用作图像输入装置。例如，在将设有多个光传感器的液晶面板用作手机的显示屏的情况下，在液晶面板的表面放上名片，给予图像输入指示，由此能够将名片的图像经由液晶面板而存入手机。
关于在显示面板中设有多个光传感器的显示装置，以往已知如下的技术。在专利文件1中，记载了一种平面显示装置：将显示区域分隔成多个处理块，在每个处理块中设置多个光传感器，测量并存储各处理块内的光传感器的特性，将基于存储的特性的预充电信号供给光传感器。另外，在专利文件2中，记载了一种显示装置：对像素电极交替施加正极性电压和负极性电压，基于与从正极性电压的施加状态变化成负极性电压的施加状态的像素电极相邻配置的受光元件的接收信号，检测接触或者接近显示面的状态。
专利文件1：日本特开2007-102154号公报
专利文件2：日本特开2007-47991号公报
发明内容
发明要解决的问题
在如上所述的带光传感器的显示装置中，在设置在显示面板中的像素电路与光传感器之间产生了耦合电容，因此会产生在扫描图像中映现显示图像的现象。因此，必要时要进行从扫描图像去除映现的显示图像的处理。
然而，显示图像的映现程度依赖于写入像素电路的电压的极性。因此，在带光传感器的显示装置中，有时会产生由于写入像素电路的电压的极性的影响而导致在扫描图像中产生噪声。例如在进行单线反转驱动的带光传感器的液晶显示装置中，映现程度是以每条线为单位而发生变化的，因此在扫描图像中会产生单线宽度的条纹状的噪声。图16是表示包含条纹状的噪声的扫描图像的例子的图。图16所示的扫描图像是在显示文字A的状态下获得的图像，包含手指的影像。在该扫描图像中，产生了文字A的映现和条纹状的噪声。
参照图17，说明产生条纹状的噪声的原因。图17是表示液晶面板的一部分的电路图。在图17中，像素电路91和光传感器92被配置在像素阵列内，传感器输出放大器93被设置在像素阵列外。像素电路91和光传感器92在像素阵列内靠近配置，因此会在像素电路91内的节点X(TFT(Thin Film Transistor：薄膜晶体管)94与液晶电容95的连接点)与光传感器92内的节点Y(电容器96、光电二极管97以及传感器前置放大器98的连接点)之间产生耦合电容90。
当进行单线反转驱动时，例如，第奇数行的像素电路91内的节点X被写入正极性电压，第偶数行的像素电路91内的节点X被写入负极性电压。在节点X、Y之间存在耦合电容90，因此节点Y的电压在节点X被写入正极性电压时升高，而在节点X被写入负极性电压时降低。因此，节点Y的电压在与第奇数行的像素电路91对应的光传感器92中升高，而在与第偶数行的像素电路91对应的光传感器92中降低。另外，也存在节点Y的电压在与第奇数行的像素电路91对应的光传感器92中降低而在与第偶数行的像素电路91对应的光传感器92中升高的情况。这样，节点Y的电压升高的行和节点Y的电压降低的行在像素阵列内交替出现，因此在扫描图像中产生单线宽度的条纹状的噪声。
在基于包含这种条纹状的噪声的扫描图像来检测触摸位置的情况下，触摸位置的检测精度会下降。另外，在使用显示装置来输入图像的情况下，只能输入包含噪声的图像。同样的现象也会在进行点反转驱动的带光传感器的液晶显示装置中产生。
由此，本发明的目的在于提供一种防止在扫描图像中产生由于写入电压的极性切换而导致的噪声的显示装置。
用于解决问题的方案
本发明的第1方案是具备多个光传感器的显示装置，其特征在于：
具备：
显示面板，其包含在行方向和列方向上排列配置的多个像素和多个光传感器；和
驱动电路，其进行将与显示数据相应的电压写入上述像素内的像素电路的动作和从上述光传感器读出与受光量相应的信号的动作，
当将上述像素按配置位置分成第1组和第2组时，上述光传感器的全部与上述第1组像素对应而设置，
上述驱动电路在上述第1组像素与上述第2组像素之间切换写入上述像素电路的电压的极性，从与上述第1组像素对应的光传感器读出上述信号。
本发明的第2方案基于本发明的第1方案，其特征在于：
当按照配置顺序将上述像素的行按每规定数目分成第1类行和第2类行时，上述光传感器的全部与上述第1类行内的像素对应而设置，
上述驱动电路在上述第1类行内的像素与上述第2类行内的像素之间切换写入上述像素电路的电压的极性，从与上述第1类行内的像素对应的光传感器读出上述信号。
本发明的第3方案基于本发明的第2方案，其特征在于：
上述光传感器的全部与隔1行的上述像素对应而设置，
上述驱动电路按每1行切换写入上述像素电路的电压的极性，从与隔1行的上述像素对应的光传感器读出上述信号。
本发明的第4方案基于本发明的第2方案，其特征在于：
上述光传感器与上述第1类行内的全部像素对应而设置。
本发明的第5方案基于本发明的第2方案，其特征在于：
上述光传感器与上述第1类行内的像素中的、在行方向上隔着规定数目的像素对应而设置。
本发明的第6方案基于本发明的第2方案，其特征在于：
上述光传感器的全部都与上述第1类行内的像素对应而设置。
本发明的第7方案基于本发明的第1方案，其特征在于：
当将上述像素的位置方格状地分成第1位置和第2位置时，上述光传感器的全部与位于上述第1位置的像素对应而设置，
上述驱动电路在位于上述第1位置的像素与位于上述第2位置的像素之间切换写入上述像素电路的电压的极性，从与位于上述第1位置的像素对应的光传感器读出上述信号。
本发明的第8方案基于本发明的第7方案，其特征在于：
上述光传感器与位于上述第1位置的全部像素对应而设置。
本发明的第9方案基于本发明的第7方案，其特征在于：
上述光传感器的全部与位于上述第1位置的像素对应而设置。
本发明的第10方案是显示装置的驱动方法，其中，上述显示装置具备包含在行方向和列方向上排列配置的多个像素和多个光传感器的显示面板和驱动上述显示面板的驱动电路，当将上述像素按配置位置分成第1组和第2组时，上述光传感器的全部与上述第1组像素对应而设置，
所述显示装置的驱动方法具备以下步骤：使用上述驱动电路在上述第1组像素与上述第2组像素之间切换极性，并且将与显示数据相应的电压写入上述像素内的像素电路；和
使用上述驱动电路从与上述第1组像素对应的光传感器读出与受光量相应的信号。
发明效果
根据本发明的第1方案或者第10方案，第1组像素内的像素电路被写入相同极性的电压，并从与第1组像素对应的光传感器读出信号，因此光传感器的输出受到显示数据的影响而在相同方向上发生变化。因此，能够防止在基于光传感器的输出的扫描图像中产生由于写入像素电路的电压的极性切换而导致的噪声。因此，能够基于扫描图像高精度地检测触摸位置，输入抑制了噪声的图像。另外，通过与一部分像素对应来设置光传感器，能够削减显示装置的电路数量。
根据本发明的第2方案，第1类行内的像素的像素电路被写入相同极性的电压，并从与第1类行内的像素对应的光传感器读出信号，因此光传感器的输出受到显示数据的影响而在相同方向上发生变化。因此，在进行以规定数目的线为单位的线反转驱动的显示装置中，能够得到不包含由于写入电压的极性切换而导致的规定数目线宽度的条纹状的噪声的扫描图像。
根据本发明的第3方案，在进行单线反转驱动的显示装置中，能够得到不包含由于写入电压的极性切换而导致的单线宽度的条纹状的噪声的扫描图像。
根据本发明的第4方案，通过与第1组行内的全部像素对应来设置光传感器，能够得到具有与显示面板相同行方向的像素数的、不包含由于写入电压的极性切换而导致的条纹状的噪声的扫描图像。
根据本发明的第5方案，通过与第1组行内的一部分像素对应来设置光传感器，能够削减显示装置的电路数量。
根据本发明的第6方案，通过与第1组行内的像素对应来设置全部光传感器，能够得到基于全部光传感器的输出的、不包含由于写入电压的极性切换而导致的条纹状的噪声的扫描图像。
根据本发明的第7方案，位于第1位置的像素的像素电路被写入相同极性的电压，并从与位于第1位置的像素对应的光传感器读出信号，因此光传感器的输出受到显示数据的影响而在相同方向上发生变化。因此，在进行点反转驱动的显示装置中，能够得到不包含由于写入电压的极性切换而导致的噪声的扫描图像。
根据本发明的第8方案，通过在与位于与方格的一方颜色相同的位置的全部像素对应来设置光传感器，能够得到具有显示面板的一半像素数的、不包含由于写入电压的极性切换而导致的噪声的扫描图像。
根据本发明的第9方案，通过与位于与方格的一方颜色相同的位置的像素对应来设置全部光传感器，能够得到基于全部光传感器的输出的、不包含由于写入电压的极性切换而导致的噪声的扫描图像。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施方式的液晶显示装置的结构的框图。
图2是表示图1所示的装置的液晶面板的详细结构的框图。
图3是表示图1所示的装置的液晶面板中的光传感器的配置位置的图。
图4是表示图1所示的装置的动作的图。
图5是图1所示的装置的时序图。
图6是表示图1所示的装置的液晶面板的截面与背光源的配置位置的图。
图7A是表示图1所示的装置中的检测影像的方法的原理的图。
图7B是表示图1所示的装置中的检测反射像的方法的原理的图。
图8A是表示由图1所示的装置得到的、包含手指影像的扫描图像的例子的图。
图8B是表示由图1所示的装置得到的、包含手指影像和指腹的反射像的其他扫描图像的例子的图。
图9是表示本发明的第1实施方式的变形例的液晶显示装置的液晶面板中的光传感器的配置位置的图。
图10是表示本发明的第2实施方式的液晶显示装置的液晶面板中的光传感器的配置位置的第1例的图。
图11是表示本发明的第2实施方式的液晶显示装置的液晶面板中的光传感器的配置位置的第2例的图。
图12是表示本发明的第2实施方式的液晶显示装置的液晶面板中的光传感器的配置位置的第3例的图。
图13是表示本发明的第2实施方式的液晶显示装置的液晶面板中的光传感器的配置位置的第4例的图。
图14是表示本发明的第2实施方式的液晶显示装置的液晶面板中的光传感器的配置位置的第5例的图。
图15是表示本发明的第2实施方式的液晶显示装置的液晶面板中的光传感器的配置位置的第6例的图。
图16是表示包含条纹状的噪声的扫描图像的例子的图。
图17是表示液晶面板的一部分的电路图。
附图标记说明：
1：像素；2：光传感器；3：像素电路；10：液晶显示装置；11：传感器内置液晶面板；12：显示数据处理部；13：A/D转换器；14：传感器数据处理部；15：背光源；16：面板驱动电路；17、18、61～66：像素阵列；24：光电二极管；51：外光；52：背光源的光；53：对象物。
具体实施方式
(第1实施方式)
图1是表示本发明的第1实施方式的液晶显示装置的结构的框图。图1所示的液晶显示装置10具备传感器内置液晶面板11、显示数据处理部12、A/D转换器13、传感器数据处理部14以及背光源15。传感器内置液晶面板11(下面称为液晶面板11)包含面板驱动电路16和像素阵列17，像素阵列17包含二维状地配置的多个像素1和多个光传感器2。各像素1包含与红色、绿色以及蓝色对应的3个像素电路。下面，将m记载为2以上的偶数，将n记载为2以上的整数，将m/2记载为s。
对液晶显示装置10从外部输入显示数据D1。显示数据处理部12对显示数据D1必要时进行颜色校正处理、帧率变换处理等，输出显示数据D2。面板驱动电路16对液晶面板11的像素1内的像素电路写入与显示数据D2相应的电压。由此，液晶面板11显示基于显示数据D2的图像。
背光源15基于从背光源电源电路(未图示)供给的电源电压，对液晶面板11的背面照射光(背光源的光)。背光源15由例如白色LED(Light Emitting Diode：发光二极管)构成。此外，背光源15的结构可以是任意的，也可以组合红色、绿色以及蓝色LED或者采用冷阴极管(CCFL：Cold Cathode Fluorescent Lamp)来构成背光源15。
面板驱动电路16除了进行对像素1内的像素电路写入电压的动作之外，还进行从光传感器2读出与受光量相应的电压的动作。光传感器2的输出信号作为传感器输出信号SS被输出到液晶面板11的外部。A/D转换器13将模拟的传感器输出信号SS转换为数字信号。传感器数据处理部14基于从A/D转换器13输出的数字信号，生成数字图像(扫描图像)。该扫描图像有时会包含位于液晶面板11的表面附近的应该检测出的物体(例如，手指、笔等。下面称为对象物)的像。传感器数据处理部14对扫描图像进行用于检测对象物的图像识别处理，求出扫描图像内的对象物的位置，输出表示触摸位置的坐标数据Co。或者，传感器数据处理部14也可以将扫描图像原样输出到液晶显示装置10的外部。
图2是表示液晶面板11的详细结构的框图。如图2所示，像素阵列17具备m根扫描信号线G1～Gm、3n根数据信号线SR1～SRn、SG1～SGn、SB1～SBn以及(m×3n)个像素电路3。在此基础上，像素阵列17具备(s×n)个光传感器2、s根传感器读出线RWt(t为2以上m以下的偶数)以及s根传感器复位线RSt。液晶面板11采用多晶硅形成。
扫描信号线G1～Gm互相平行地配置。数据信号线SR1～SRn、SG1～SGn、SB1～SBn与扫描信号线G1～Gm正交地相互平行配置。传感器读出线RWt和传感器复位线RSt与扫描信号线G1～Gm平行地配置。
像素电路3在扫描信号线G1～Gm与数据信号线SR1～SRn、SG1～SGn、SB1～SBn的交点附近各设有1个。像素电路3在列方向(在图2中为纵方向)各设有m个，在行方向(在图2中为横方向)各设有3n个，整体二维状地配置。像素电路3根据设置了何种颜色的滤色器而被分类成R像素电路3r、G像素电路3g以及B像素电路3b。这3类像素电路按照R、G、B的顺序在行方向上排列配置，3个形成1个像素1。这样，液晶面板11包含配置在行方向和列方向上的(m×n)个像素1。
像素电路3包含TFT21和液晶电容22。TFT21的栅极端子连接扫描信号线Gi(i为1以上m以下的整数)，源极端子连接数据信号线SRj、SGj、SBj(j为1以上n以下的整数)的任意一根，漏极端子连接液晶电容22的一方电极。对液晶电容22的另一方电极施加公共电极电压。下面，将连接G像素电路3g的数据信号线SG1～SGn称为G数据信号线，将连接B像素电路3b的数据信号线SB1～SBn称为B数据信号线。此外，像素电路3也可以包含辅助电容。
像素电路3的光透射率(子像素的亮度)由写入像素电路3的电压决定。为了对连接扫描信号线Gi与数据信号线SXj(X为R、G、B的任意一个)的像素电路3写入某一电压，可以对扫描信号线Gi施加高电平电压(使TFT21处于导通状态的电压)并对数据信号线SXj施加应写入的电压。通过将与显示数据D2相应的电压写入像素电路3，能够将子像素的亮度设定在所期望的水平。
图3是表示液晶面板11中的光传感器2的配置位置的图。如上所述，在液晶面板11的像素阵列17中，配置有(m×n)个像素1和(s×n)个光传感器2。像素阵列17内的光传感器2的个数为像素1的个数的一半。如图3所示，光传感器2与像素阵列17内的第偶数行的全部像素1对应而分别设有1个。这样，光传感器2与隔1行的像素1对应而设置。另外，全部光传感器2与第偶数行的像素1对应而设置。
再次参照图2，光传感器2包含电容器23、光电二极管24以及传感器前置放大器25。电容器23的一方电极连接光电二极管24的阴极端子(下面将其连接点称为节点P)。电容器23的另一方电极连接传感器读出线RWt，光电二极管24的阳极端子连接传感器复位线RSt。传感器前置放大器25由栅极端子连接节点P、漏极端子连接B数据信号线SBj、源极端子连接G数据信号线SGj的TFT构成。
为了利用连接到传感器读出线RWt、B数据信号线SBj等的光传感器2来检测光量，可以对传感器读出线RWt和传感器复位线RSt施加规定电压并对B数据信号线SBj施加电源电压VDD。在对传感器读出线RWt和传感器复位线RSt施加了规定电压后，对光电二极管24入射光，此时与入射光量相应的电流流过光电二极管24，节点P的电压降低了流过的电流所对应的量。通过在该定时对传感器读出线RWt施加高电压来提升节点P的电压，并在将传感器前置放大器25的栅极电压置为阈值以上的基础上对B数据信号线SBj施加电源电压VDD，此时节点P的电压被传感器前置放大器25放大，对G数据信号线SGj输出放大后的电压。因此，能够基于G数据信号线SGj的电压，求出由光传感器2检测出的光量。
在像素阵列17的周围设有扫描信号线驱动电路31、数据信号线驱动电路32、传感器行驱动电路33、p个(p为1以上n以下的整数)传感器输出放大器34以及多个开关35～38。扫描信号线驱动电路31、数据信号线驱动电路32以及传感器行驱动电路33相当于图1中的面板驱动电路16。这些电路进行对像素1内的像素电路3写入信号(与显示数据相应的电压信号)的动作和从光传感器2读出信号(与受光量相应的电压信号)的动作。此时，数据信号线驱动电路32进行每帧以及每1条线地切换写入像素电路3的电压的极性的帧反转/单线反转驱动。单线反转驱动能够在第奇数行的像素1与第偶数行的像素1之间切换写入像素电路3的电压的极性。
数据信号线驱动电路32与3n根数据信号线对应而具有3n个输出端子。在G数据信号线SG1～SGn和与其对应的n个输出端子之间各设有1个开关35，在B数据信号线SB1～SBn和与其对应的n个输出端子之间各设有1个开关36。G数据信号线SG1～SGn每p根被分成一组，在组内第k(k为1以上p以下的整数)根G数据信号线与第k个传感器输出放大器34的输入端子之间各设有1个开关37。在B数据信号线SB1～SBn与电源电压VDD之间各设有1个开关38。图2所包含的开关35～38的个数均为n个。
图4是表示液晶显示装置10的动作的图。在图4中，在像素阵列17内画出的矩形示出像素1，阴影部分的矩形示出第偶数行的像素1(具有对应的光传感器2的像素1)。另外，在矩形内记载的文字示出写入像素1内的像素电路3的电压的极性。
面板驱动电路16与第奇数帧时间或第偶数帧时间相应而进行不同的动作。在第奇数帧时间中，面板驱动电路16对第奇数行的像素1内的像素电路3写入正极性电压并对第偶数行的像素1内的像素电路3写入负极性电压。在第奇数帧时间中，面板驱动电路16还进行从像素阵列17内的光传感器2读出的动作。光传感器2与隔1行的像素1对应而设置，因此面板驱动电路16可以进行从与隔1行的像素1对应的光传感器2的读出。
在第偶数帧时间中，面板驱动电路16对第奇数行的像素1内的像素电路3写入负极性电压，对第偶数行的像素1内的像素电路3写入正极性电压。在第偶数帧时间中，面板驱动电路16不进行从像素阵列17内的光传感器2的读出。
当进行写入时，开关35、36处于导通状态，开关37、38处于截止状态，扫描信号线驱动电路31和数据信号线驱动电路32工作。扫描信号线驱动电路31根据定时控制信号C1，从扫描信号线G1～Gm中在每一条线的时间选择1根扫描信号线，对选择的扫描信号线施加高电平电压，对其余的扫描信号线施加低电平电压。数据信号线驱动电路32基于从显示数据处理部12输出的显示数据DR、DG、DB，按照线顺序方式来驱动数据信号线SR1～SRn、SG1～SGn、SB1～SBn。更为详细地，数据信号线驱动电路32至少分别存储显示数据DR、DG、DB各1行的量，将在每1条线时间与1行的量的显示数据相应的电压施加到数据信号线SR1～SRn、S G1～SGn、SB1～SBn。此外，数据信号线驱动电路32也可以按照点顺序方式来驱动数据信号线SR1～SRn、SG1～SGn、SB1～SBn。
当进行读出时，开关35、36处于截止状态，开关38处于导通状态，开关37处于按照G数据信号线SG1～SGn每组按顺序连接到传感器输出放大器34的输入端子的方式来分时导通的状态，传感器行驱动电路33和传感器输出放大器34工作。传感器行驱动电路33根据定时控制信号C2，从传感器读出线RWt和传感器复位线RSt中在每1条线的时间分别选择1根信号线，对选择的传感器读出线和传感器复位线施加规定的读出用电压和复位用电压，对除此之外的信号线施加与选择时不同的电压。传感器输出放大器34放大由开关37选择的电压，作为传感器输出信号SS1～SSp来输出。
图5是液晶显示装置10的时序图。如图5所示，垂直同步信号VSYNC每1帧时间变为高电平。在第奇数帧时间中，在各线时间的前半部，扫描信号线Gi的电压变为高电平，开关35、36处于导通状态，对数据信号线SR1～SRn、SG1～SGn、SB1～SBn施加应该写入连接扫描信号线Gi的3n个像素电路3的电压。另外，在第奇数帧时间中，在各偶数线时间的后半部，开关38处于导通状态，开关37处于分时导通状态。因此，B数据信号线SB1～SBn被固定地施加电源电压VDD，G数据信号线SG1～SGn分时连接传感器输出放大器34的输入端子。
在第偶数帧时间中，与第奇数帧时间相同，在各线时间的前半部，扫描信号线Gi的电压变为高电平，开关35、36处于导通状态，数据信号线SR1～SRn、SG1～SGn、SB1～SBn被施加应该写入连接扫描信号线Gi的3n个像素电路3的电压。另一方面，在第偶数帧时间中，不进行从光传感器2的读出。
图6是表示液晶面板11的截面与背光源15的配置位置的图。液晶面板11具有在2个玻璃基板41a、41b之间夹入液晶层42的构造。在一方玻璃基板41a上设有遮光膜43、3色滤色器44r、44g、44b以及对置电极45等，在另一方玻璃基板41b上设有像素电极46、数据信号线47以及光传感器2等。在玻璃基板41a、41b的对置面上设有取向膜48，在另一面上设有偏光板49。液晶面板11的2个面中的玻璃基板41a侧的面为表面，玻璃基板41b侧的面为背面。背光源15设置在液晶面板11的背面侧。在图6的示例中，光传感器2所包含的光电二极管24设置在设置了蓝色滤色器44的像素电极46的附近。
在检测显示屏幕内的触摸位置时，液晶显示装置10使用检测影像的方法和检测反射像(或者影像和反射像两者)的方法中的任一种。图7A是表示检测影像的方法的原理的图，图7B是表示检测反射像的方法的原理的图。在检测影像的方法(图7A)中，包含光电二极管24的光传感器2检测透过玻璃基板41a、液晶层42等的外光51。此时，当手指等对象物53位于液晶面板11的表面附近时，应该入射到光传感器2的外光51被对象物53遮住。因此，能够使用光传感器2来检测外光51所产生的对象物53的影像。
在检测反射像的方法(图7B)中，包含光电二极管24的光传感器2检测背光源的光52的反射光。更为详细地，从背光源15射出的背光源的光52透过液晶面板11从液晶面板11的表面到达外部。此时，当对象物53位于液晶面板11的表面附近时，背光源的光52由对象物53反射。例如，人的指腹会很好地反射光。背光源的光52的反射光透过玻璃基板41a、液晶层42等入射到光传感器2。因此，能够使用光传感器2来检测背光源的光52所产生的对象物53的反射像。
此外，如果并用上述两种方法，能够检测影像和反射像两者。即，能够使用光传感器2来同时检测外光51所产生的对象物53的影像和背光源的光52所产生的对象物53的反射像。
图8A和图8B是表示包含手指的像的扫描图像的例子的图。图8A所示的扫描图像包含手指的影像，图8B所示的扫描图像包含手指的影像和指腹的反射像。传感器数据处理部14对这种扫描图像进行图像识别处理，输出表示触摸位置的坐标数据Co，或者将扫描图像原样输出到液晶显示装置10的外部。
下面，说明本实施方式的液晶显示装置10的效果。如参照图16和图17所进行的说明，在进行单线反转驱动的现有的带光传感器的液晶显示装置中，存在由于写入像素电路的电压的极性的影响而导致在扫描图像中产生条纹状的噪声的问题。
与此相对，在本实施方式的液晶显示装置10中，光传感器2与第偶数行的像素1对应而设置，数据信号线驱动电路32进行单线反转驱动。此外，从光传感器2的读出是在第奇数帧时间的偶数线时间的后半部进行的，在前一个偶数线时间的前半部，第偶数行的像素1内的像素电路3被写入负极性电压。
在这样的液晶显示装置10中，在第偶数行的像素1内的像素电路3被写入相同极性的电压(此处为负极性电压)后，从与第偶数行的像素1对应的光传感器2读出与受光量相应的信号，因此光传感器2的输出受到显示数据的影响而在相同方向上发生变化(此处为降低)。因此，根据本实施方式的液晶显示装置10，能够防止在基于光传感器2的输出的扫描图像中产生由于写入像素电路3的电压的极性切换而导致的条纹状的噪声。由此，能够基于扫描图像高精度地检测触摸位置，输入抑制了噪声的图像。此外，通过与一部分像素1对应来设置光传感器2，能够削减液晶显示装置10的电路数量。
此外，根据液晶显示装置10，能够在进行单线反转驱动的液晶显示装置中得到不包含单线宽度的条纹状的噪声的扫描图像。另外，通过与第偶数行的全部像素1对应来设置光传感器2，能够得到与液晶面板11具有相同行方向的像素数的、不包含条纹状的噪声的扫描图像。另外，通过与第偶数行的像素1对应来设置全部光传感器2，能够得到基于全部光传感器2的输出的、不包含条纹状的噪声的扫描图像。
此外，在图3所示的像素阵列17中，采用了与第偶数行的全部像素1对应来设置光传感器2的结构，但是作为替代，也可以如图9所示的像素阵列18那样，与第奇数行的全部像素1对应来设置光传感器2。该情况下，在液晶面板上设有与光传感器2的配置位置相应的传感器读出线和传感器复位线。具备包含像素阵列18的液晶面板的液晶显示装置与液晶显示装置10进行相同的工作，发挥相同的效果。
(第2实施方式)
本发明的第2实施方式的液晶显示装置与第1实施方式的液晶显示装置10具有相同的结构，进行相同的工作。在本实施方式的液晶显示装置中，光传感器2的配置位置与液晶显示装置10不同，在液晶面板上设有与光传感器2的配置位置相应的传感器读出线和传感器复位线。下面，就本实施方式的液晶显示装置所包含的液晶面板中的光传感器2的配置位置，说明第1～第6例。
图10是表示光传感器2的配置位置的第1例的图。在图10所示的例子中，光传感器2与像素阵列61内的第1行和第偶数行的全部像素1对应而设置。在具备包含像素阵列61的液晶面板的液晶显示装置中，进行帧反转/单线反转驱动。另外，从光传感器2的读出是针对与第偶数行的像素1对应的光传感器2而进行的。因此，无需为了与第1行的像素1对应的光传感器2而设置传感器读出线和传感器复位线。
图11是表示光传感器2的配置位置的第2例的图。在图11所示的例子中，光传感器2与像素阵列62内的第奇数行的全部像素1和第偶数行的两端的像素1对应而设置。在具备包含像素阵列62的液晶面板的液晶显示装置中，进行帧反转/单线反转驱动。另外，从光传感器2的读出是针对与第奇数行的像素1对应的光传感器2而进行的。因此，无需为了与第偶数行的像素1对应的光传感器2而设置传感器读出线和传感器复位线。
图12是表示光传感器2的配置位置的第3例的图。在图12所示的例子中，光传感器2与像素阵列63内的第偶数行并且是行内的第偶数个像素1对应而设置。在具备包含像素阵列63的液晶面板的液晶显示装置中，进行帧反转/单线反转驱动。另外，从光传感器2的读出是针对与第偶数行并且是行内的第偶数个像素1对应的光传感器2而进行的。因此，无需为了与第奇数行的像素1对应的光传感器2而设置传感器读出线和传感器复位线，无需对第奇数个绿色数据信号线SGj和蓝色数据信号线SBj设置开关37、38。
图13是表示光传感器2的配置位置的第4例的图。在图13所示的例子中，光传感器2与像素阵列64内的第奇数行并且是行内的第奇数个像素1对应而设置。在具备包含像素阵列64的液晶面板的液晶显示装置中，进行帧反转/单线反转驱动。另外，从光传感器2的读出是针对与第奇数行并且是行内的第奇数个像素1对应的光传感器2而进行的。因此，无需为了与第偶数行的像素1对应的光传感器2而设置传感器读出线和传感器复位线，无需对第偶数个绿色数据信号线SGj和蓝色数据信号线SBj设置开关37、38。
如图12和图13所示，通过与在行方向上隔1个的像素1对应而设置光传感器2，能够削减液晶显示装置的电路数量。此外，也可以相对于行内的像素1来空开更大的间隔而设置光传感器2。例如，也可以与在行方向上隔2个的像素对应(即，以3个像素中取1个像素的比例)而设置光传感器2。由此，能够进一步削减液晶显示装置的电路数量。
图14是表示光传感器2的配置位置的第5例的图。在图14所示的例子中，光传感器2与像素阵列65内的第(4a-1)行和第4a行(a为1以上m/4以下的整数)的全部像素1对应而设置。在具备包含像素阵列65的液晶面板的液晶显示装置中，面板驱动电路进行每帧和每双线地切换写入像素电路的电压的极性的帧反转/双线反转驱动，进行从与隔2行的像素1对应的光传感器2的读出。此外，在进行双线反转驱动的液晶显示装置中，也可以与像素阵列内的第(4a-3)行和第(4a-2)行的全部像素1对应而设置光传感器2。
在具备包含像素阵列61、63的液晶面板的液晶显示装置中，第偶数行的像素1内的像素电路被写入相同极性的电压。另外，在具备包含像素阵列62、64的液晶面板的液晶显示装置中，第奇数行的像素1内的像素电路被写入相同极性的电压，在具备包含像素阵列65的液晶面板的液晶显示装置中，第(4a-1)行和第4a行的像素1内的像素电路被写入相同极性的电压。在这些液晶显示装置中，均进行从与包含被写入相同极性的电压的像素电路的像素1对应的光传感器2的读出。因此，根据这些液晶显示装置，与第1实施方式的液晶显示装置10相同，能够防止在扫描图像中产生由于写入像素电路的电压的极性切换而导致的条纹状的噪声。另外，能够提高触摸位置的检测精度，抑制输入图像的噪声，削减液晶显示装置的电路数量。
图15是表示光传感器2的配置位置的第6例的图。在图15所示的例子中，当将像素1的位置分成方格状的两份时，光传感器2与位于其中一方位置的像素对应而设置。具体地，光传感器2与像素阵列66内的第奇数行并且是行内的第奇数个像素1和第偶数行并且是行内的第偶数个的像素1对应而设置。在具备包含像素阵列66的液晶面板的液晶显示装置中，进行每帧、每线以及每像素地切换写入像素电路的电压的极性的帧反转/点反转驱动。另外，从光传感器2的读出是针对与第奇数行并且是行内的第奇数个像素1和第偶数行并且是行内的第偶数个像素1对应的光传感器2而进行的。
在具备包含像素阵列66的液晶面板的液晶显示装置中，第奇数行并且是行内的第奇数个像素1和第偶数行并且是行内的第偶数个像素1内的像素电路被写入相同极性的电压，进行从与包含被写入相同极性的电压的像素电路的像素1对应的光传感器2的读出。因此，根据这种液晶显示装置，与第1实施方式的液晶显示装置10相同，能够防止在扫描图像中产生由于写入像素电路的电压的极性切换而导致的噪声。另外，能够提高触摸位置的检测精度，抑制输入图像的噪声，削减液晶显示装置的电路数量。
此外，通过与位于与方格的一方的颜色相同的位置的全部像素1对应而设置光传感器2，能够得到具有液晶面板的一半像素数的、不包含由于写入电压的极性切换而导致的噪声的扫描图像。另外，通过与位于与方格的一方的颜色相同的位置的像素1对应而设置全部光传感器2，能够得到基于全部光传感器2的输出的、不包含由于写入电压的极性切换而导致的噪声的扫描图像。
此外，关于本发明的各实施方式的液晶显示装置，能够构成光传感器2的配置位置不同的各种变形例。一般地，为了构成进行q为1以上的整数的q线反转驱动(即，每q条线地切换写入像素电路的电压的极性)的液晶显示装置，也可以与隔q行的像素对应而设置光传感器。更为详细地，可以设置如下的面板驱动电路：当将像素的行按照配置顺序每q行地分成第1组和第2组时，与第1组的行内的像素对应而设置光传感器的全部或者大部分，在第1组的行内的像素与第2组的行内的像素之间切换写入像素电路的电压的极性，从与第1组的行内的像素对应的光传感器读出与受光量相应的信号。
此外，也可以将如上所述的光传感器2的配置特征在不违反其性质的范围之内任意地组合来求出新的配置并将光传感器2配置在所求出的位置。此外，也可以对没有对应的光传感器2的像素1设置按照不对受光部入射光的方式来构成的光传感器(下面称为遮光传感器)。在液晶面板内除了设置光传感器2之外还设置遮光传感器，在液晶面板外比较光传感器2的输出和遮光传感器的输出，由此能够进行温度补偿。另外，也能够采取上述方法构成液晶显示装置以外的显示装置。根据这些变形例的显示装置(包含液晶显示装置)，与本发明的各实施方式的液晶显示装置相同，也能够防止在基于光传感器输出的扫面图像中产生由于写入像素电路的电压的极性切换而导致的条纹状的噪声。
工业上的可利用性
本发明的带光传感器的显示装置具有能够防止在扫描图像中产生由于写入电压的极性切换而导致的噪声的特征，因此能够利用于液晶显示装置等各种显示装置。

Claims (8)

1.一种显示装置，其具备多个光传感器，其特征在于：
具备：
显示面板，其包含在行方向和列方向上排列配置的多个像素和多个光传感器；和
驱动电路，其进行将与显示数据相应的电压写入上述像素内的像素电路的动作和从上述光传感器读出与受光量相应的信号的动作，
当将上述像素按配置位置分成第1组和第2组时，上述光传感器的全部与上述第1组像素对应而设置，
上述驱动电路在上述第1组像素与上述第2组像素之间切换写入上述像素电路的电压的极性，从与上述第1组像素对应的光传感器读出上述信号。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于：
当按照配置顺序将上述像素的行按每规定数目分成第1类行和第2类行时，上述光传感器的全部与上述第1类行内的像素对应而设置，
上述驱动电路在上述第1类行内的像素与上述第2类行内的像素之间切换写入上述像素电路的电压的极性，从与上述第1类行内的像素对应的光传感器读出上述信号。
3.根据权利要求2所述的显示装置，其特征在于：
上述光传感器的全部与隔1行的上述像素对应而设置，
上述驱动电路按每1行切换写入上述像素电路的电压的极性，从与隔1行的上述像素对应的光传感器读出上述信号。
4.根据权利要求2所述的显示装置，其特征在于：
上述光传感器与上述第1类行内的全部像素对应而设置。
5.根据权利要求2所述的显示装置，其特征在于：
上述光传感器与上述第1类行内的像素中的、在行方向上隔着规定数目的像素对应而设置。
6.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于：
当将上述像素的位置方格状地分成第1位置和第2位置时，上述光传感器的全部与位于上述第1位置的像素对应而设置，
上述驱动电路在位于上述第1位置的像素与位于上述第2位置的像素之间切换写入上述像素电路的电压的极性，从与位于上述第1位置的像素对应的光传感器读出上述信号。
7.根据权利要求6所述的显示装置，其特征在于：
上述光传感器与位于上述第1位置的全部像素对应而设置。
8.一种显示装置的驱动方法，其中，上述显示装置具备包含在行方向和列方向上排列配置的多个像素和多个光传感器的显示面板和驱动上述显示面板的驱动电路，当将上述像素按配置位置分成第1组和第2组时，上述光传感器的全部与上述第1组像素对应而设置，
所述显示装置的驱动方法具备以下步骤：
使用上述驱动电路在上述第1组像素与上述第2组像素之间切换极性，并且将与显示数据相应的电压写入上述像素内的像素电路；和
使用上述驱动电路从与上述第1组像素对应的光传感器读出与受光量相应的信号。
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