CN101995994A - 传感装置、驱动传感元件的方法以及电子单元 - Google Patents

Abstract

本发明披露了传感装置、驱动传感元件的方法以及电子单元。其中，每个传感元件均包括串联连接的第一二极管元件和第二二极管元件以及传感器驱动部，第二二极管元件的负极连接第一二极管元件的正极。传感器驱动部通过在固定负极电压的条件下改变栅极电压来控制第一二极管元件的导通-截止状态，通过在固定正极电压的条件下改变栅极电压来控制第二二极管元件的导通-截止状态。在保持Vg2(off)＜Vp2＜Vg2(on)的关系的情况下，传感器驱动部驱动第二二极管元件，并且在第二二极管元件从截止至导通的转变中，保持Vg2(on)＜Vg2(od)的关系，通过向栅极暂时施加栅极电压Vg2(od)，过驱动第二二极管元件。Vp2、Vg2(on)和Vg2(off)分别为第二二极管元件的正极电压、导通状态的栅极电压以及截止状态的栅极电压。

Description

传感装置、驱动传感元件的方法以及电子单元

相关申请的交叉参考

本申请包含于2009年8月19日向日本专利局提交的日本在先专利申请JP 2009-190110中公开的相关主题，其全部内容结合于此作为参考。

技术领域

本发明涉及一种使用传感元件检测接近物体(proximity object)的位置等的传感装置，一种驱动应用于这种传感装置的传感元件的方法，一种包括传感功能(输入功能)和显示功能的显示装置以及一种包括这种显示装置的电子单元。

背景技术

存在已知的检测触摸或靠近显示装置的显示表面的物体的位置的技术。在这样的技术中，存在具有触摸面板的显示装置，其是典型的和普遍的。

存在各种类型的触摸面板，其中，一种检测电容值的类型通常被广泛使用。这种类型的触摸面板被配置为当手指触摸触摸面板时，通过捕获面板的表面电荷上的变化来检测物体的位置等。从而，使用这样的触摸面板可使用户进行直观的操作。

此外，公开号为2004-127727和2006-276223的日本未审查专利申请均提出了一种包括显示部(显示图像拾取面板)的显示装置，该显示部具有显示图像的显示功能和使物体成像(检测)的图像拾取功能(检测、传感功能)。

发明内容

例如，当存在诸如类似于手指的物体接近显示图像拾取面板的动作时，若使用公开号为2004-127727的日本未审查专利申请中描述的显示装置，则可通过使用从显示图像拾取面板发出并且然后从物体反射的光，基于拾取的图像来检测物体的位置。从而，这个显示装置的使用使得可以以简单的结构检测物体位置等，而无需在显示图像拾取面板上额外地设置诸如触摸面板的组件。

然而，当如上所述使用从物体反射的光时，存在这样的情况，即，其中，由诸如外部光(环境光)、光接收元件特性改变等的因素导致问题。具体地，存在这样的情况，其中，因为接收的光的强度根据外部光的亮度而改变，从而难以基于拾取的图像检测物体位置等。还存在这样的情况，即，其中，因为诸如光接收元件的特性变化的因素变成固定噪声，从而难以基于拾取的图像检测物体位置等。

因此，在公开号为2006-276223的日本未审查专利申请中，通过获取发光状态下获得的图像(通过使用从物体反射的光而获得的图像)和光消失状态下获得的图像之间的差值来消除上述的外部光或固定噪声的影响。

更具体地，例如，如图32A中所示，当入射外部光(环境光)L0较强时，在背光105开启的状态下，接收光输出电压Von101如图32B中所示。换言之，在显示区域101的除了手指f触摸的部分以外的任意部分中，根据环境光L0的亮度，接收光输出电压Von101为电压值Va。此外，在显示区域101中手指f触摸的部分处，对应于用来从当时触摸该部分的物体(手指f)表面反射来自背光105的照射光的反射率，接收光输出电压Von101降为电压值Vb。相反，在由手指f接触的部分之外的部分，在背光105关闭的状态下的接受光输出电压Voff101为根据环境光L0的电压值Va，但在由手指f接触的部分，外部光L0处于被遮挡的状态，因此，接受光输出电压Voff101为处于极低电平的电压值Vc。

此外，如图33A中所示，在入射环境光L0较弱(几乎不存在)的状态下，在背光105开启的状态下，接收光输出电压Von201如图33B中所示。换言之，在显示区域101的除了手指f触摸的部分以外的任意部分中，因为没有环境光L0，从而接收光输出电压Von201为处于极低水平的电压值Vc。此外，在显示区域101中手指f触摸的部分处，对应于用来从当时触摸该部分的物体(手指f)表面反射来自背光105的照射的反射率，接收光输出电压Von201增至电压值Vb。相反，在背光105关闭的状态下，在手指f触摸的部分以及未触摸的部分中，接收光输出电压Voff201保持不变，处于极低电平的电压值Vc。

因此，在显示区域101中未被手指f触摸的部分处，就有环境光L0时和无环境光L0时的接收光输出电压来说，存在非常大的差异。相反，在显示区域101中由手指f触摸的部分处，不管环境光L0存在或不存在，在背光105开启时的电压值Vb以及背光105关闭时的电压值Vc均大致保持相同。因此，通过检测背光105开启时的电压和背光105关闭时的电压之间的差值，可确定具有不低于某水平的差值(例如电压Vb和电压Vc之间的差值)的部分是存在物体靠近等的部分。例如，可以想象，可在不受环境光或固定噪声的影响的情况下检测物体的位置等，就像图34中所示的差值图像C。

然而，在通过使用差值图像C检测物体的方法中，例如如图34中所示，提供了用于两个图像(背光关闭时获得的图像(图像A)和背光开启时获得的图像(图像B))的帧存储器等，这增加了组件成本。

如上所述，根据现有技术，难以在降低生产成本的同时在不依赖使用条件的情况下稳定地检测触摸或靠近面板的物体。因此，这些技术具有改进的空间。

因此，期望提供(例如)一种方法：设置传感元件，其包括用于充电的第一光电二极管、用于放电的第二光电二极管以及电容元件；执行第一光电二极管和第二光电二极管的交替导通-截止控制；以分时的方式，与导通-截止控制同步地向接近物体发出用于检测的照射光。在该方法中，当照射光入射到接近物体时，根据照射光引起的反射光量和环境光量的总和，充电用电荷经由第一光电二极管存储在电容元件中。另一方面，当未发出照射光时，根据环境光量，放电用电荷经由第二光电二极管从电容元件中释放。通过重复这样的充电和放电操作，基于扣除了表示环境光的分量、仅表示从接近物体反射的光的分量的电荷存储在电容元件中。根据基于仅表示反射光的分量的电荷的信号作为传感元件的检测信号被提取。这样，可在不受环境光影响的情况下获得关于接近物体的信息。在该方法中，理论上，是在已去除了环境光之后获得检测信号的，因此不需要上述的用于两个图像的帧存储器，单个帧存储器就足够了。

当使用这样的具有用以充电的第一光电二极管和用以放电的第二光电二极管的传感元件时，如果作为二极管的响应特性在充电操作时和放电操作时存在差异，则难以充分地扣除表示环境光的分量。结果存在无法达到满意的检测的可能。为了实现稳定的检测操作，期望进行控制，以抑制两个二极管之间的响应特性的差异。

基于上述内容，期望提供能够进行稳定检测操作的一种传感装置，一种驱动传感元件的方法，一种具有输入功能的显示装置以及一种电子单元。

根据本发明的一种实施方式，提供了一种传感装置，包括：一个或多个传感元件，每个传感元件均具有第一二极管元件和第二二极管元件，第一二极管元件和第二二极管元件均具有正极、负极和栅极，第二二极管元件以第二二极管元件的负极连接至第一二极管元件的正极的方式串联至第一二极管元件；以及传感器驱动部，配置为通过在固定负极电压的条件下改变栅极电压来控制第一二极管元件的导通-截止状态，通过在固定正极电压的条件下改变栅极电压来控制第二二极管元件的导通-截止状态，从而驱动传感元件。传感器驱动部在保持由下述条件(1)表示的电位关系的同时驱动第二二极管元件，并在第二二极管元件从截止状态向启动状态的转变中，在保持由下述条件(1A)表示的电位关系的同时，通过向栅极暂时施加栅极电压Vg2(od)而在第二二极管元件上执行过驱动(overdrive)，其中，Vp2、Vg2(on)和Vg2(off)分别表示第二二极管元件的正极电压、导通状态的栅极电压以及截止状态的栅极电压。

Vg2(off)＜Vp2＜Vg2(on)…(1)

Vg2(on)＜Vg2(od)…(1A)

此外，传感器驱动部在保持由下述条件(2)表示的电位关系的同时驱动第一二极管元件，并在第一二极管元件从截止状态向导通状态的转变中，在保持由下述条件(2A)表示的电位关系的同时，通过向栅极暂时施加栅极电压Vg1(od)而在第一二极管元件上执行过驱动，其中，Vp1、Vg1(on)和Vg1(off)分别表示第一二极管元件的负极电压、导通状态的栅极电压以及截止状态的栅极电压。

Vg1(on)＜Vn1＜Vg1(off)…(2)

Vg1(od)＜Vg1(on)…(2A)

根据本发明的该实施方式的传感装置可进一步包括照射光源，被控制为与第一二极管元件和第二二极管元件的导通-截止状态同步地进行开启或关闭，并向靠近传感元件的接近物体发出用于检测的照射光；以及信号处理部，基于传感元件获取的检测信号，获得包括接近物体的位置、形状以及尺寸中的至少一个的物体信息。

顺便提及，“接近物体”不限于该词的文字含义，而是指：例如，在通过在一个平面内以矩阵形式设置两个或以上传感元件形成传感面板的情况下，处于与传感面板接触的状态中的物体。

根据本发明的一种实施方式，提供了一种驱动传感元件的方法，包括以下步骤：提供一个或多个传感元件，每个传感元件均具有第一二极管元件和第二二极管元件，第一二极管元件和第二二极管元件均具有正极、负极和栅极，第二二极管元件以第二二极管元件的负极连接至第一二极管元件的正极的方式串联至第一二极管元件；通过在固定负极电压的条件下改变栅极电压来控制第一二极管元件的导通-截止状态，通过在固定正极电压的条件下改变栅极电压来控制第二二极管元件的导通-截止状态，从而驱动传感元件。在保持由下述条件(1)表示的电位关系的同时驱动第二二极管元件，并在第二二极管元件从截止状态向导通状态的转变中，保持由下述条件(1A)表示的电位关系的同时，通过向栅极暂时施加栅极电压Vg2(od)而对第二二极管元件执行过驱动，其中，Vp2、Vg2(on)和Vg2(off)分别表示第二二极管元件的正极电压、导通状态的栅极电压以及截止状态的栅极电压。

Vg2(off)＜Vp2＜Vg2(on)…(1)

Vg2(on)＜Vg2(od)…(1A)

根据本发明的一种实施方式，提供了一种具有输入功能的显示装置，包括：显示面板，该显示面板包括多个显示像素和多个传感元件，每个传感元件均包括第一二极管元件和第二二极管元件，第一二极管元件和第二二极管元件均具有正极、负极和栅极，第二二极管元件以第二二极管元件的负极连接至第一二极管元件的正极的方式串联至第一二极管元件；显示像素驱动部，驱动显示像素；以及传感器驱动部，被配置为通过在固定负极电压的条件下改变栅极电压来控制第一二极管元件的导通-截止状态，通过在固定正极电压的条件下改变栅极电压来控制第二二极管元件的导通-截止状态，从而驱动传感元件。此外，在多个传感元件的每一个上执行与上述传感装置的传感器驱动部执行的驱动控制相似的驱动控制。

根据本发明的一种实施方式，提供了一种包括上述的具有输入功能的显示装置的电子单元。

在根据本发明的实施方式的传感装置、驱动传感元件的方法、具有输入功能的显示装置或者电子单元中，通过使用不同的电压来分别驱动和控制传感元件的第一二极管元件和第二二极管元件。对于第一二极管元件，通过在固定负极电压的条件下改变栅极电压来控制导通-截止状态。对于第二二极管元件，通过在固定正极电压的条件下改变栅极电压来控制导通-截止状态。各栅极电压被适当地控制在抑制两个二极管元件之间的响应特性差异的预定电压条件下。

在根据本发明的实施方式的传感装置、驱动传感元件的方法、具有输入功能的显示装置或者电子单元中，当控制了传感元件中的两个二极管元件的导通-截止状态时，施加适当的抑制二极管元件之间的响应特性差异的栅极电压，从而可在抑制两个二极管元件之间的响应特性差异的同时，执行稳定的检测操作。

以下描述更全面地展示本发明的其他以及进一步的目的、特征和优点。

附图说明

图1为示出根据本发明实施方式的具有输入功能的显示装置的结构实例的框图；

图2为示出图1中所示的I/O显示面板的结构实例的框图；

图3为示出图2中所示的显示区域(感测区域)中的像素布置的实例的平面图；

图4为示出图3中所示的像素布置中的传感元件(图像拾取像素)和信号线之间的连接关系的实例的示意性平面图；

图5为示出图1中所示的显示装置中的传感元件的结构实例的电路图；

图6A和图6B为用于说明传感元件内二极管元件中的导通操作范围和截止操作范围的示图；

图7A～图7C为用于说明传感元件内二极管元件中的导通操作范围和截止操作范围的示图；

图8为示出图1中所示的显示装置中的接近物体检测处理(图像拾取操作)的实例的时序波形图；

图9为用于说明图8中所示的接近物体检测处理中充电操作的电路图；

图10为用于说明图8中所示的接近物体检测处理中放电操作的电路图；

图11A和图11B为分别示出了当两个二极管元件运行在理想状态时获得的存储节点的电压波形以及当考虑了两个二极管元件之间的响应特性差异时获得的存储节点的实际电压波形的波形图；

图12A和图12B为分别示出了施加于第一二极管元件的电压值的实例以及施加于第二二极管元件的电压值的实例的示图；

图13为示出在第一二极管元件中流过的正极电流Ip和在第二二极管元件中流过的负极电流In之间的比较的特性图；

图14A和图14B为分别示出在不存在过驱动的情况下对二极管元件进行导通-截止操作时在第一二极管元件的导通-截止控制中的操作点和在第二二极管元件的导通-截止控制中的操作点的说明图；

图15A和图15B为分别示出在存在过驱动的情况下对二极管元件进行导通-截止操作时在第一二极管元件的导通-截止控制中的操作点和在第二二极管元件的导通-截止控制中的操作点的说明图；

图16A～图16C为分别示出了在不存在过驱动的情况下施加于第一二极管元件的电压值的实例、在存在过驱动的情况下施加于第一二极管元件的电压值的第一实例以及在存在过驱动的情况下施加于第一二极管元件的电压值的第二实例的波形图；

图17A～图17C为分别示出在不存在过驱动的情况下施加于第二二极管元件的电压值的实例、在存在过驱动的情况下施加于第二二极管元件的电压值的第一实例以及在存在过驱动的情况下施加于第二二极管元件的电压值的第二实例的波形图；

图18A和图18B为分别示出当互相比较图16A～图16C中的驱动实例时在第一二极管元件中流过的正极电流Ip以及当互相比较图17A～图17C中的驱动实例时在第二二极管元件中流过的负极电流In；

图19为示出用于仿真的传感元件的结构的电路图；

图20为示出当图19中描述的电路在不存在过驱动的情况下运行时，各部分的操作电压的实例的波形图；

图21为示出当图19中描述的电路在存在过驱动的情况下运行时各部分的操作电压的实例的波形图；

图22为示出了图20中所示的存储电压Vm0和图21中所示的存储电压Vm1在这些电压被放大后它们之间的比较的波形图；

图23A和图23B为分别示出通过使用图1中所示的显示装置中接近物体检测处理的结果来执行应用程序的第一实例和第二实例的说明图；

图24为示出通过使用接近物体检测处理的结果来执行应用程序的第三实例的说明图；

图25为示出通过使用接近物体检测处理的结果来执行应用程序的第四实例的说明图；

图26为示出通过使用接近物体检测处理的结果来执行应用程序的第五实例的说明图；

图27为图1中所示的显示装置的第一应用实例的外观透视图；

图28A和图28B分别为从正面和背面看去时第二应用实例的外观透视图；

图29为第三应用实例的外观透视图；

图30为第四应用实例的外观透视图；

图31A～图31G为示出第五应用实例的示图，即，图31A和图31B分别为在打开状态中的正视图和侧视图，图31C～图31G分别为在关闭状态中的正视图、左视图、右视图、俯视图以及仰视图；

图32A和图32B为示出现有技术中通过具有输入功能的显示装置检测接近物体的方法的实例的特性图；

图33A和图33B为示出现有技术中通过具有输入功能的显示装置检测接近物体的方法的另一实例的特性图；以及

图34示出用于说明现有技术中通过使用差值图像来检测接近物体的方法的照片。

具体实施方式

以下将参考附图详细描述本发明的实施方式。

[具有输入功能的显示装置的整体结构]

图1示出根据本发明的实施方式的具有输入功能的显示装置(显示图像拾取装置)的整体结构的实例。该显示装置包括I/O显示面板20、背光15、显示驱动电路12、光接收驱动电路(light-receiving drive circuit)13、图像处理部14以及应用程序执行部11。

I/O显示面板20为(例如)液晶显示(LCD)面板。I/O显示面板20包括如图3中所示的布置为矩阵形式的多个显示像素31RGB(随后将描述)，并且具有在行序第操作这些显示像素的同时基于图像数据来显示诸如图形和字符的预定图像的功能(显示功能)。I/O显示面板20进一步包括如图3中所示的布置为矩阵形式的图像拾取像素的传感元件33(随后将描述)，并且具有通过检测触摸或靠近面板表面的物体(接近物体)的图像拾取功能(检测功能、图像拾取功能)。

背光15为用于在I/O显示面板20中显示和检测的光源，并且包括(例如)设置的多个发光二极管。背光15由显示驱动电路12驱动和控制，能够基于与I/O显示面板20的操作时序同步的以预定时序高速地进行开启-关闭(发光和不发光)操作，这将在后文进行描述。

显示驱动电路12为驱动I/O显示面板20的显示像素31RGB的电路(执行行序显示操作驱动)，从而基于显示数据在I/O显示面板20上显示图像。显示驱动电路12还执行背光15的开启-关闭(发光和不发光)控制。

光接收驱动电路13是驱动I/O显示面板20的电路(执行行序图像拾取操作的驱动)，从而从I/O显示面板20的各传感元件(图像拾取像素)33获取检测信号(图像拾取信号)(从而对物体进行检测或成像)。来自各传感元件33的检测信号(图像拾取信号)(例如)以帧为单位存储在帧存储器13A中，并作为检测图像(拾取图像)输出至图像处理部14。

图像处理部14基于从光接收驱动电路13输出的拾取图像执行预定图像处理(算法处理)。作为执行图像处理的结果，图像处理部14检测并获得(例如)关于向I/O显示面板20靠近等的物体的物体信息(位置坐标数据、与物体的形状和尺寸相关的数据等)。

基于由图像处理部14获得的检测结果，应用程序执行部11根据应用软件的预定程序(piece)来执行处理。作为这种处理的实例，存在这样的处理，即，将检测的物体的位置坐标包含在将要显示在I/O显示面板20上的显示数据中。顺便提及，将应用程序执行部11产生的显示数据提供给显示驱动电路12。

[I/O显示面板20的结构实例]

图2示出了I/O显示面板20的结构实例。I/O显示面板20包括显示区域(感测区域)21，显示H驱动器22，显示V驱动器23、传感器读出H驱动器25以及传感器V驱动器24。

图1和图2中的光接收驱动电路13、传感器V驱动器24和传感器读出H驱动器25组成本发明的“用于驱动传感元件的装置”的具体实例。显示驱动电路12、显示H驱动器22以及显示V驱动器23组成本发明的“用于驱动显示像素的装置”的具体实例。I/O显示面板20是本发明的“显示面板”的具体实例。背光15是本发明的“照射光源”的具体实例。光接收驱动电路13和图像处理部14组成本发明的“用于处理信号的装置”的具体实例。

显示区域(感测区域)21是调制来自背光15的光并发出调制的光作为照射光(在下文中称作包括显示光和由(例如)红外光源(未示出)发出的用于检测的照射光的光)的区域。显示区域(感测区域)21也是对触摸或靠近该区域的物体进行检测(成像)的区域。在显示区域(感测区域)21中，以矩阵形式设置了显示像素31RGB(例如液晶显示元件)和传感元件33(将在随后描述)。

基于用于驱动显示的显示信号和由显示驱动电路12提供的控制时钟，显示H驱动器22与显示V驱动器23一起行序驱动显示区域21中的显示像素31RGB。

根据光接收驱动电路13的驱动控制，传感器读出H驱动器25同传感器V驱动器24一起行序驱动感测区域21内的作为图像拾取像素的传感元件33，并获得检测信号(图像拾取信号)。光接收驱动电路13被配置为当背光15向接近物体发出照射光时执行驱动控制，以根据照射光引起的反射光量以及环境光(外部光)量的总和在传感元件33中存储用于充电的电荷。而且，光接收驱动电路13被配置为当背光15不发射照射光时实施驱动控制，以根据环境光量从传感元件33释放用于放电的电荷。传感器读出H驱动器25被配置为通过这些驱动控制将从传感元件33获得的检测信号(图像拾取信号)输出至光接收驱动电路13。

图3详细示出显示区域(感测区域)21中各像素的结构实例。例如，如图3中所示，显示区域21的像素31包括显示像素31RGB、用作图像拾取像素的传感元件33以及其内形成有用于传感元件33的配线的配线部32。每个显示像素31RGB包括红色(R)的显示像素31R、绿色(G)的显示像素31G以及蓝色(B)的显示像素31B。显示像素31RGB、传感元件33以及配线部32在显示区域(感测区域)21上以矩阵形式设置。此外，传感元件33和用于驱动传感元件33的配线部32被设置为彼此周期性隔开。由于这种设置，包括配线部32和传感元件33的感测区域相对于显示像素31RGB极难识别，并且显示像素31RGB中开口率的减小被抑制至最低。另外，当配线部32设置在对显示像素31RGB的开口没有影响的区域(例如，由黑底遮蔽光的区域，或反射区域)中时，可在不降低显示质量的情况下设置光接收电路。顺便提及，例如，如图4中所示，复位信号线Reset_1～Reset_n以及读出信号线Read_1～Read_n沿水平线方向连接至每个传感元件33。

[传感元件33的结构实例]

例如，如图5中所示，传感元件33包括第一二极管元件PD1、第二二极管元件PD2、用作电容元件的电容器C1、第一晶体管Tr1、第二晶体管Tr2以及第三晶体管Tr3。

第一二极管元件PD1和第二二极管元件PD2均为根据入射光量产生电荷的光电转换元件。具体来说，第一二极管元件PD1根据入射光量产生充电用电荷，第二二极管元件PD2根据入射光量产生放电用电荷。第一二极管元件PD1和第二二极管元件PD2均为(例如)PIN光电二极管。PIN光电二极管具有p型半导体区、n型半导体区以及在p型半导体区和n型半导体区之间形成的本征半导体区(i区)。第一二极管元件PD1具有正极、负极以及栅极。同样，第二二极管元件PD2具有正极、负极以及栅极。当第一二极管元件PD1和第二二极管元件PD2均为PIN光电二极管时，将正极连接至p型半导体区，将负极连接至n型半导体区。

当第一二极管元件PD1的正极连接至第二二极管元件PD2的负极时，第一二极管元件PD1和第二二极管元件PD2彼此串联。电容器C1的一端连接至第一二极管元件PD1和第二二极管元件PD2之间的连接点P1。电容器C1的另一端连接至电源VDD。

第一晶体管Tr1～第三晶体管Tr3均包括(例如)薄膜晶体管(TFT)等。第一晶体管Tr1的栅极连接至复位信号线Reset(参见图4)，而第一晶体管Tr1的源极连接至复位电压源Vrst。第一晶体管Tr1的漏极、第二晶体管Tr2的栅极同电容器C1的一端一起连接至第一二极管元件PD1和第二二极管元件PD2之间的连接点P1。第二晶体管Tr2的源极同电容器C1的另一端一起连接至电源VDD。第二晶体管Tr2的漏极连接至第三晶体管Tr3的漏极。第三晶体管Tr3的栅极连接至读取信号线Read，第三晶体管Tr3的源极连接至读出线41。传感元件33中，复位电源Vrst设置为可使电容器C1中存储的所有电荷被释放的电压(复位电压)。

在传感元件33中，在负极电压Vn1固定的情况下，通过改变栅极电压Vg1来控制第一二极管元件PD1的导通-截止状态。在正极电压Vp2固定的情况下，通过改变栅极电压Vg2来控制第二二极管元件PD2的导通-截止状态。传感元件33中，当第一二极管元件PD1处于导通状态并且第二二极管元件PD2处于截止状态时，第一二极管元件PD1中产生的充电用电荷存储在电容器C1中。相反地，当第二二极管元件PD2处于导通状态并且第一二极管元件PD1处于截止状态时，第二二极管元件PD2中产生的放电用电荷从电容器C1释放。光接收驱动电路13单独地控制第一二极管元件PD1和第二二极管元件PD2中的每一个的导通-截止状态，从而交替执行这样的存储操作和放电操作。

[显示装置的操作]

首先，将概要描述由该显示装置进行的图像显示操作和物体检测操作(图像拾取操作)。

在该显示装置中，基于应用程序执行部11供给的显示数据，显示驱动电路12产生显示用驱动信号。基于这个驱动信号，对I/O显示面板20进行行序驱动，从而对图像进行显示。此时，背光15也由显示驱动电路12所驱动，从而与I/O显示面板20同步地执行开启和关闭操作。

当有物体(诸如手指的接近物体)触摸或靠近I/O显示面板20时，通过由光接收驱动电路13进行行序图像拾取驱动，从而由I/O显示面板20中的传感元件(图像拾取像素)33检测(成像)物体。将来自各传感元件33的检测信号(图像拾取信号)从I/O显示面板20供给至光接收驱动电路13。光接收驱动电路13将传感元件33的检测信号累积至一帧，并将存储的检测信号作为拾取图像输出至图像处理部14。

图像处理部14通过执行基于这个拾取图像的预定图像处理(算法处理)，获得关于触摸或靠近I/O显示面板20的物体的物体信息(诸如位置坐标数据，与物体的形状和尺寸有关的数据)。例如，执行用以确定光接收驱动电路13中产生的一帧拾取图像的重心的算法处理，从而识别接触(靠近)中心。之后，从图像处理部14向应用程序执行部11输出对接近物体进行检测的结果。应用程序执行部11执行将在后文中描述的应用程序。

接着，将参考图8～图10描述由这个显示装置进行的检测操作(图像拾取操作)。图8的(A)部分～(F)部分使用时序波形示出由这个显示装置执行的检测操作(在传感元件33中的一个的检测或图像拾取操作)的实例。图8的(A)部分示出读取信号电压V(Read)的时序波形的实例，而(B)部分示出复位信号电压V(Reset)的时序波形的实例。图8的(C)部分示出传感元件33的第一二极管元件PD1中栅极电压Vg1的时序波形(实质上表示第一二极管元件PD1的导通-截止状态的时序波形)的实例，图8的(D)部分示出第二二极管元件PD2中栅极电压Vg2的时序波形(实质上表示第二二极管元件PD2的导通-截止状态的时序波形)的实例。图8的(E)部分示出传感元件33中连接点(存储节点)P1处的电位(存储电位)的时序波形的实例，而图8的(F)部分示出读出线41中的电位(读出电位)V41的时序波形的实例。

图8的(A)部分和(B)部分分别示出的读取信号电压V(Read)和复位信号电压V(Reset)因行序操作而处于H(高)状态。在I/O显示面板20中，在各水平线上的传感元件33处，从复位信号电压V(Reset)进入H状态时的时间开始至读取信号电压V(Read)进入H状态时的时间为止的这段时间为一条水平线的曝光时间段。在此曝光时间段，如图8的(C)部分和(D)部分中所示，与各传感元件33中的第一二极管元件PD1和第二二极管元件PD2的导通-截止状态同步，背光15交替地在开启状态(发光)和关闭状态(不发光)之间切换。更具体的，当背光15处于开启状态时，第一二极管元件PD1处于导通状态，而第二二极管元件PD2处于截止状态。另一方面，当背光15处于关闭状态时，第一二极管元件PD1处于截止状态，而第二二极管元件PD2处于导通状态。

例如，当复位信号电压V(Reset)在时刻t10处于H状态时，传感元件33中的第一晶体管Tr1处于导通状态，从而连接点P1处的电位VP1(存储电位)被复位为任意设定的复位电压Vrst。

对于从时刻t11至时刻t12的下一时序周期，背光15处于开启状态。此时，第一二极管元件PD1处于导通状态，第二二极管元件PD2处于截止状态，从而执行在电容器C1中存储充电用电荷的存储操作(充电操作)。结果，根据反射光Lon(为从背光15发射的并从接近物体反射的照射光)的量和外部光(环境光)L0的量的总和，充电用电荷经由图9中所示的充电电流I11的路径被存储在电容器C1中，从而存储电位VP1上升。

在从时刻t12至时刻t13的下一时序周期，背光15处于关闭状态。此时，第一二极管元件PD1处于截止状态，第二二极管元件PD2处于导通状态，从而执行从电容器C1释放放电用电荷的释放操作(放电操作)。结果，根据外部光(环境光)L0的量，放电用电荷经过图10中所示的放电电流112的路径从电容器C1被释放，从而存储电位VP1下降。

之后，在时刻t14之前(曝光时间段期间)，在存储充电用电荷的存储操作和释放放电用电荷的释放操作之间切换多次。之后，那段时间内存储在电容器C1中的电荷被作为检测信号(图像拾取信号)读出。具体地，在时刻t14，读取信号电压V(Read)进入H状态，从而传感元件33的第三晶体管Tr3进入导通状态。之后，在从时刻t15至时刻t16时间段期间，从读出线41读取存储电位VP1的电压。这样，在存储充电用电荷的存储操作和释放放电用电荷的释放操作之间切换多次后，检测信号被读出，从而曝光时间变长，使得如图8的(E)部分中所示的检测信号的信号分量(存储电位VP1)增大。此外，此处获得的图像拾取信号的值为模拟值，因此在光接收驱动电路13中对图像拾取信号进行A/D(模/数)转换。顺便提及，之后，在时刻t16，复位信号电压V(Reset)进入H状态，从而重复与从时刻t10至时刻t16实施的操作相同的操作。

这样，在本实施方式中的接近物体检测处理中，当来自背光15的照射光发射至接近物体时，充电用电荷根据照射光引起的反射光量和环境光(外部光)L0的量的总和而存储在各传感元件33中。另一方面，当未发出照射光时，放电用电荷根据环境光L0的量而从各传感元件33释放。结果，从各传感元件33获得检测信号(图像拾取信号)。而且，图像处理部14通过使用基于从各传感元件33获得的图像拾取信号的拾取图像，获得包括接近物体的位置、形状以及尺寸中的至少一个的物体信息。结果，将环境光L0引起的分量从获得自各传感元件33的图像拾取信号中扣除，从而可在不受环境光影响的情况下获得关于接近物体的物体信息。

此外，因为基于存储充电用电荷的存储操作和释放放电用电荷的释放操作从各传感元件33获得图像拾取信号，因此用于在光接收驱动电路13中基于图像拾取信号产生拾取图像的帧存储器13A可以比现有技术中的少。例如，图34中所示的现有技术具有用于两个图像(即，当背光关闭时获得的图像(图像A)和当背光开启时获得的图像(图像B))的帧存储器。相反，根据本实施方式的显示装置具有用于仅一帧的图像存储器。从而可在不依赖于使用条件的情况下稳定地检测物体，同时降低生产成本。

并且，基于在存储充电用电荷的存储操作和释放放电用电荷的释放操作之间切换多次后获取的图像拾取信号来获得物体信息，从而可使曝光时间延长。因此，可通过增加图像拾取信号的信号分量(存储电位VP1)来改善灵敏度，并且同时可自由设定曝光时间，从而可提高信噪比。

顺便提及，在本实施方式的接近物体检测处理中，不仅可获得关于单个接近物体的物体信息，同样还可获得关于两个以上同时置于I/O显示面板20的显示区域21附近的接近物体的物体信息。

[控制二极管元件PD1和PD2的导通-截至二状态的详细描述]

传感元件33中的第一二极管元件PD1和第二二极管元件PD2在结构上是相同的。然而，第一二极管元件PD1和第二二极管元件PD2在分别施加于栅极、负极以及正极上的电压之间的关系方面彼此不同，从而对第一二极管元件PD1和第二二极管元件PD2的各自的导通-截止状态进行不同地控制。

如图6A中所示，分别假设第一二极管元件PD1和第二二极管元件PD2中的每一个的正极电压、负极电压以及栅极电压为Vp、Vn和Vg，并且假设从负极流向正极的光电流为Inp。此时，第一二极管元件PD1和第二二极管元件PD2的I-V曲线被表示为(例如)如图6B中所示。当Vg变化时，Vp＜Vg＜Vn的电压范围为导通操作范围α，在该范围内，第一二极管元件PD1和第二二极管元件PD2均处于导通状态。顺便提及，严格来说，导通操作范围α的上限和下限根据诸如半导体层中的掺杂量的条件而与Vn和Vp不同。而在本实施方式中，为了简化描述，假设上限和下限分别为Vn和Vp。在这种情况下，Vn＜Vg的电压范围是第一截止操作范围β1，在该范围内，第一二极管元件PD1和第二二极管元件PD2均处于截止状态。Vg＜Vp的电压范围为第二截止操作范围β2，在该范围内，第一二极管元件PD1和第二二极管元件PD2均处于截止状态。通过使用这样的特性，改变负极和栅极间的电位关系或者正极和栅极间的电位关系，从而可在不同的电压范围中对第一二极管元件PD1和第二二极管元件PD2进行开关控制。

更具体地，电压范围设定为(例如)如图7C中所示。这里，如图7A中所示，假设第一二极管元件PD1的正极电压、负极电压以及栅极电压分别为Vp1、Vn1和Vg1，同样，假设第二二极管元件PD2的正极电压、负极电压以及栅极电压分别为Vp2、Vn2和Vg2。如图7B中所示，施加其中电压Vg11和电压Vg12交替变化的矩形波作为第一二极管元件PD1的栅极电压Vg1。同样的，施加其中电压Vg21和电压Vg22交替变化的矩形波作为第二二极管元件PD2的栅极电压Vg2。

对于第一二极管元件PD1，通过其中负极电压Vn1固定不变的状态下改变栅极电压Vg1来控制导通-截止状态。此时，如图7C中的电压范围P41中所示，交替地施加在导通操作范围α中的电压和第一截止操作范围β1中的电压作为栅极电压Vg1。换言之，通过使用导通操作范围α和第一截止操作范围β1来控制第一二极管元件PD1的导通-截止状态。当假设图7B和图7C中所示的电压Vg11为在第一二极管元件PD1的截止状态中的栅极电压Vg1(off)，并且假设图7B和图7C中所示的电压Vg12为在第一二极管元件PD1的导通状态中的栅极电压Vg1(on)时，则基于满足如下所示条件(2)的电位关系来驱动第一二极管元件PD1。

Vg1(on)＜Vn1＜Vg1(off)…(2)

对于第二二极管元件PD2，通过正极电压Vp2固定不变的状态下改变栅极电压Vg2来控制开关状态。此时，如在图7C中的电压范围P42中所示，交替地施加导通操作范围α中的电压和第二截止操作范围β2中的电压作为栅极电压Vg2。换言之，通过使用导通操作范围α和第二截止操作范围β2来控制第二二极管元件PD2的导通-截止状态。当假设图7B和图7C中所示的电压Vg21为在第二二极管元件PD2的导通状态中的栅极电压Vg2(on)，并且假设图7B和图7C中所示的电压Vg22为在第二二极管元件PD2的截止状态中的栅极电压Vg2(off)时，则基于满足如下所示条件(1)的电位关系驱动第二二极管元件PD2。

Vg2(off)＜Vp2＜Vg2(on)…(1)

[过驱动操作]

如上所述，根据本实施方式，在传感元件33中，在不同的电压范围对第一二极管元件PD1和第二二极管元件PD2进行导通-截止控制，并且充电操作和放电操作交替重复，从而检测到接近物体。在这种情况下，如将在下面进行描述的，当第一二极管元件PD1和第二二极管元件PD2之间存在响应特性(瞬态响应)上的差异时，难以进行满意的检测操作。为了改善这样的情形，期望在驱动第一二极管元件PD1和第二二极管元件PD2时采用过驱动(overdrive)。

首先，将参考图11A～图14B描述不采用过驱动时出现的不利情况。图11A示出当传感元件33中的第一二极管元件PD1和第二二极管元件PD2运行于理想状态时获得的存储节点(图5中的连接点P1)的电压波形。顺便提及，图11A示出当不存在来自接近物体的反射光Lon时的电压波形。在本实施方式的接近物体检测处理中，如图9所示，当背光15向接近物体发出照射光时，充电用电荷根据照射光引起的反射光Lon的量和环境光(外部光)L0的量的总和而存储在传感元件33中。相反，如图10中所示，当未发出照射光时，放电用电荷根据环境光L0的量从传感元件33释放。从而，在充电操作和放电操作完成后的状态中扣除环境光L0引起的分量，从而仅检测根据来自接近物体的反射光Lon的电压作为差值。因此，当没有反射光Lon时，在充电操作和放电操作完成一次后的状态下获得的作为差值的电压理论上为0。在这种情况下，理论上来说，存储节点的电压理想地为如图11A中所示的波形，在该该波形中，充电操作引起的充电量和放电操作引起的放电量相等。

相反，图11B示出在考虑第一二极管元件PD1和第二二极管元件PD2之间的响应特性差异时存储节点的实际电压波形。类似图11A，图11B示出当没有照射光引起的反射光Lon时的电压波形。尽管没有反射光Lon，当重复进行充电操作和放电操作时，引起存储节点处的充电，从而电压逐步增大。这意味着第一二极管元件PD1的充电能力优于第二二极管元件PD2的放电能力，且总体上在存储节点处发生充电。这样的状态导致传感元件33的故障，这是所不希望的。

这里，将会讨论为何会引起第一二极管元件PD1和第二二极管元件PD2之间充放电能力的差异。图13示出在第一二极管元件PD1中流过的正极电流Ip和在第二二极管元件PD2中流过的负极电流In之间的比较。图13示出当基于在图12A和图12B中所示的电压值驱动第一二极管元件PD1和第二二极管元件PD2时，每个元件的特性。换言之，对于第一二极管元件PD1，如图12A中所示，假设正极电压Vp1为0，假设负极电压Vn1为固定电压3V，假设导通时的栅极电压Vg1(on)为2V，假设截止时的栅极电压Vg1(off)为5V。对于第二二极管元件PD2，如图12B所示，假设负极电压Vn2为0，假设正极电压Vp2为固定电压-3V，假设导通时的栅极电压Vg2(on)为-2V，假设截止时的栅极电压Vg2(off)为-5V。

从图13明显看出，在第一二极管元件PD1中流过的正极电流Ip比在第二二极管元件PD2中流过的负极电流In饱和得更快(电流时间常数更小)。从而，第一二极管元件PD1的充电能力大于第二二极管元件PD2的放电能力。

图14A示出当第一二极管元件PD1受到图12A中所示的电压状态下的导通-截止控制时每一元件的导通和截止操作点。图14A示出第一二极管元件PD1的I-V曲线。正如参考图7C进行的描述，第一二极管元件PD1的导通时的栅极电压Vg1(on)、截止时的栅极电压Vg1(off)以及为固定电压的负极电压Vn1之间基于以下条件(2)彼此相关。

Vg1(on)＜Vn1＜Vg1(off)…(2)

在这种情况下，在第一二极管元件PD1处，将满足上述条件(2)的关系式中的电压Vg1(off)在截止时施加到栅电极，以便在沟道(在PIN光电二极管的情况下主要在i区)中收集电子，从而光载流子终止。在导通时，将满足上述条件(2)的关系式中的电压Vg1(on)施加于栅极，以使沟道耗尽，这产生了光载流子被有效提取的状态。

图14B示出当第二二极管元件PD2受到图12B中所示的电压状态下的导通-截止控制时每一元件的导通和截止操作点。图14B示出第二二极管元件PD2的I-V曲线。正如参考图7C进行的描述，第二二极管元件PD2的导通时的栅极电压Vg2(on)、截止时的栅极电压Vg2(off)以及为固定电压的正极电压Vp2之间基于以下条件(1)彼此相关。

Vg2(off)＜Vp2＜Vg2(on)…(1)

在这种情况下，在第二二极管元件PD2处，将满足上述条件(1)的关系式中的电压Vg2(off)在截止时施加于栅极，以在沟道(在PIN光电二极管的情形中，主要在i区域中)处收集正的空穴，从而光载流子终止。在导通时，将满足上述条件(1)的关系中的电压Vg2(on)施加于栅极，以使沟道耗尽，这产生了光载流子被有效提取的状态。

这样，以不同的电压范围对第一二极管元件PD1和第二二极管元件PD2进行导通-截止控制，从而在截止时收集的载流子不同。换言之，第一二极管元件PD1将电子作为载流子，而第二二极管元件PD2将空穴作为载流子。相反地，当从截止状态向导通状态切换时，有如下所示的关系。

(沟道耗尽前的时间)＝(截止时收集的载流子终止前的时间)

因此，因为在截止时收集的载流子类型不同，从而耗尽前的时间不同，产生了从截止状态到导通状态的响应特性的差异。

上述不利情况可通过执行图15A和图15B所示的过驱动来处理。

图15A示出当第一二极管元件PD1受到在图12A所示的电压状态下的导通-截止控制并经受过驱动时每一元件的导通和截止操作点。图15A示出第一二极管元件PD1的I-V曲线。当从截止状态向导通状态转换时，通过向第一二极管元件PD1的栅极暂时施加满足如下所示条件(2A)的电位关系中的栅极电压Vg1(od)而执行第一二极管元件PD1的过驱动。

Vg1(od)＜Vg1(on)…(2A)

更具体地，当例如在图12A所示的电压状态下实施导通-截止控制时，期望过驱动时施加的栅极电压Vg1(od)在(例如)0V附近。此外，假设导通状态和截止状态之间的切换以几十微秒的周期实施，则过驱动的持续时间优选地为大约1μs～10μs，更优选地为大约4μs～6μs。顺便提及，第一二极管元件PD1的导通操作范围内的特性根据诸如半导体层中的掺杂的条件而变化。根据元件的操作范围，适当地设定过驱动时适于用作栅极电压Vg1(od)的电压值。

在这种情况下，在第一二极管元件PD1中，在截止时，将满足上述条件(2)的关系式中的电压Vg1(off)施加于栅极上，以在沟道处(在PIN光电二极管的情形中，主要在i区域中)收集电子，从而光载流子终止。随后，施加满足上述条件(2A)的关系式中的电压Vg1(od)作为过驱动电压，从而沟道中收集的电子终止(产生了电子不易聚集的状态)。施加过驱动电压之后，在导通时，将满足上述条件(2)的关系式中的电压Vg1(on)被施加于栅极，以使沟道耗尽，这产生了光载流子被有效提取的状态。

图15B示出当第二二极管元件PD2受到在图12B中所示的电压状态下的导通-截止控制并经受过驱动时每一元件的导通-截止操作点。图15B示出第二二极管元件PD2的I-V曲线。当从截止状态向导通状态转换时，通过向第二二极管元件PD2的栅极暂时施加满足下述条件(1A)的电位关系的栅极电压Vg2(od)而进行第二二极管元件PD2的过驱动。

Vg2(on)＜Vg2(od)…(1A)

更具体地，当例如在图12B中所示的电压状态下实施导通-截止控制时，期望过驱动时施加的栅极电压Vg2(od)在(例如)0V附近。此外，假设导通状态和截止状态之间的切换以几十微秒的周期实施，则过驱动的持续时间优选地为大约1μs～10μs，更优选地为大约4μs～6μs。顺便提及，第二二极管元件PD2的导通操作范围的特性根据诸如半导体层中的掺杂的条件而变化。根据元件的操作范围，适当地设定过驱动时适于用作栅极电压Vg2(od)的电压值。

在这种情况下，在第二二极管元件PD2中，在截止时，将满足上述条件(1)的关系中的电压Vg2(off)施加于栅极上，以在沟道中(在PIN光电二极管的情形中，主要在i区域中)收集正的空穴，从而光载流子终止。随后，施加满足上述条件(1A)的关系式中的电压Vg2(od)作为过驱动电压，从而沟道中收集的正的空穴终止(产生空穴不易聚集的状态)。施加过驱动电压之后，将满足上述条件(1)的关系式中的电压Vg2(on)施加于栅极，以使沟道耗尽，这产生其中光载流子被有效提取的状态。

这样，通过在从截止状态向导通状态转换时进行过驱动，产生了终止载流子(电子或正的空穴)的时间。通过这样做，减小了沟道耗尽前的时间常数。结果，从截止状态向导通状态转换时的响应特性得到改善。

顺便提及，放电侧(第二二极管元件PD2)上的响应特性次于充电侧(第一二极管元件PD1)上的响应特性(具有比充电侧更大的时间常数)，因此，期望至少对第二二极管元件PD2进行过驱动。

[过驱动的具体实例]

图16A～图16C示出当发生从截止状态向导通状态的转换时施加于第一二极管元件PD1的电压值的具体实例。具体地，图16A示出未执行过驱动的实例。此外，图16B示出执行过驱动的第一实例，而图16C示出执行过驱动的第二实例。在图16A中所示的驱动实例中，类似于图12A中所示的电压状态，假设正极电压Vp1为0，假设负极电压Vn1为3V，假设导通时的栅极电压Vg1(on)为2V，假设截止时的栅极电压Vg1(off)为5V。在图16B中所示的过驱动的第一实例中，当存在从截止状态向导通状态的转换时，施加0V的栅极电压Vg1(od)。在图16C中所示的过驱动的第二实例中，当存在从截止状态向导通状态的转换时，施加-0.5V的栅极电压Vg1(od)。

图17A～图17C示出当发生从截止状态向导通状态的转换时施加于第二二极管元件PD2的电压值的具体实例。具体地，图17A示出未执行过驱动的实例，图17B示出执行过驱动的第一实例，图17C示出执行过驱动的第二实例。在图17A中所示的驱动实例中，类似于图12B中所示的电压状态，假设正极电压Vp2为-3V，假设负极电压Vn2为0V，假设导通时的栅极电压Vg2(on)为-2V，假设截止时的栅极电压Vg2(off)为-5V。在图17B中所示的过驱动的第一实例中，当存在从截止状态向导通状态的转换时，施加0V的栅极电压Vg2(od)。在图17C中所示的过驱动的第二实例中，当存在从截止状态向导通状态的转换时，施加0.5V的栅极电压Vg2(od)。

图18A示出当互相比较图16A～16C中的驱动实例时在第一二极管元件PD1中流过的正极电流Ip。图18A中，“无OD”表示的曲线对应于图16A中的驱动实例，“OD1”表示的曲线对应于图16B中过驱动的第一实例，“OD2”表示的曲线对应于图16C中过驱动的第二实例。

图18B示出当互相比较图17A～17C中的驱动实例时在第二二极管元件PD2中流过的负极电流In。图18B中，“无OD”表示的曲线对应于图17A中的驱动实例，“OD1”表示的曲线对应于图17B中过驱动的第一实例，“OD2”表示的曲线对应于图17C中过驱动的第二实例。

从图18A和图18B可显而易见，在第一二极管元件PD1和第二二极管元件PD2二者中，执行过驱动时的电流饱和速度高于(电流时间常数小于)不执行过驱动时的电流饱和速度。通过使用该特性，适当地调节在执行过驱动时所施加的栅极电压Vg1(od)和Vg2(od)，以抑制第一二极管元件PD1和第二二极管元件PD2在响应特性(瞬态响应)方面的差异，从而可使两者特性一致。当使充电操作和放电操作时用作二极管的响应特性保持一致时，在采用图5中所示的传感元件33的情形中，可充分地扣除由环境光L0引起的分量，从而可进行满意的信号检测。

这里，图16A～图17C中所示的驱动实例以及图18A和图18B中所示的电流特性是当第一二极管元件PD1和第二二极管元件PD2均被认为是单个元件时的驱动实例以及特性。因此，随后，以下将描述在第一二极管元件PD1和第二二极管元件PD2彼此连接的状态下的驱动实例。

图19示出第一二极管元件PD1和第二二极管元件PD2彼此连接的电路的实例。图20和图21示出表示在图19中的电路构造中的第一二极管元件PD1和第二二极管元件PD2之间的连接点(存储节点)P1处的存储电压Vm的波形的仿真。具体地，图20示出当在未过驱动的情况下驱动图19中所示的电路时的存储电压Vm(Vm0)，而图21示出当对图19中所示的电路进行过驱动时的存储电压Vm(Vm1)。图21中，施加0V作为过驱动的栅极电压Vg1(od)和Vg2(od)。

图22示出图20中所示的存储电压Vm0的波形和图21中所示的存储电压Vm1的波形被放大时，两者之间的比较。在图19的电路中，第一二极管元件PD1处和第二二极管元件PD2处均产生耦合电容Cm。在图20和图21中，存储电压Vm0和Vm1看起来均为由高电平和低电平构成的简单的矩形波形。但实际上，在表示耦合电容Cm的矩形波上，叠加有如图11A和图11B中所示的充电和放电波形。此外，类似于参考图11A和图11B所描述的情况，这个被叠加的充电和放电波形是在没有来自接近物体的反射光时的波形。从图22可显而易见，在表示图20中的驱动实例的存储电压Vm0的波形中，类似图11B中所示的情形，当重复进行充电操作和放电操作时，在存储节点处发生充电，导致电压逐步增大。相反，在表示图21中的过驱动情况下的存储电压Vm1的波形中，波形接近图11A中所示的理想的充电和放电波形的电压被叠加，从而电压值保持稳定。

这样，在根据本实施方式的具有输入功能的显示装置中，当控制第一二极管元件PD1和第二二极管元件PD2的每一个的导通-截止状态时，施加可抑制二极管元件之间响应特性方面的差异的适当的栅极电压。因此，可抑制第一二极管元件PD1和第二二极管元件PD2之间响应特性的差异，从而执行稳定的检测操作。

[执行应用程序的实例]

接下来，参考图23A～图26，描述由应用程序执行部11执行应用程序的一些实例，其中使用了由上述的接近物体检测处理检测到的物体的位置信息等。

图23A中所示的第一实例是这样的实例，在该实例中指尖61触摸I/O显示面板20的表面，触摸点轨迹作为绘线(drawn line)611显示在表面上。

图23B中所示的第二实例是其中识别使用手形的姿势的实例。具体地，触摸(或接近)I/O显示面板20的手62的形状被识别出，识别出的手形被显示为显示物体，显示物体的移动621被用来执行一些处理。

图24中所示的第三实例是这样的实例，即，其中蜷起的手63A变为张开的手63B，由I/O显示面板20执行各个手的接触或接近的图像识别，并执行基于图像识别的处理。通过基于图像识别的处理，可给出诸如放大的指示。另外，因为可给出这样的指示，例如当I/O显示面板20连接个人电脑时，通过在个人电脑上的切换命令的操作而进行的输入可替换为通过图像识别而进行的输入，从而可更自然地输入指示。

图25中所示的第四实例是其中准备了两个I/O显示面板20并且通过一些传输装置使它们彼此连接的实例。在这个结构中，通过检测对一个I/O显示面板20的接触或靠近而获得的图像可传输至另一I/O显示面板20，之后由该另一I/O显示面板进行显示，并且操作各自的I/O显示面板20的用户可互相通讯。例如，如图25中所示，可执行这样的处理，即，使得I/O显示面板20中的一个通过图像识别获得手65的形状的图像，并将获得的图像传输至另一I/O显示面板20，以使该另一I/O显示面板显示与手65的形状一致的手的形状642。还可执行这样的处理，即，诸如，使得作为手64触摸的结果而显示在另一I/O显示面板20上的轨迹641传输至一个I/O显示面板20，并由这一个I/O显示面板进行显示。这样，绘制的状态被作为移动图像传输，手写的文字或图形被传送至对方，这产生了I/O显示面板20成为新型通讯工具的可能性。例如，I/O显示面板20可应用于便携电话的显示面板。顺便提及，虽然图25示出准备了两个I/O显示面板20的实例，但可通过用传输装置将三个以上的I/O显示面板20彼此连接来执行相似处理。

此外，如图26的第五例中所示，通过使毛笔66触摸I/O显示面板20表面，从而使用该毛笔在I/O显示面板20的表面上书写文字，毛笔66触摸的点作为图像661显示在I/O显示面板20上，从而通过书写毛笔的手写输入成为可能。在这种情况下，即使是毛笔微弱的触摸，也可识别和实现。在过去的手写识别情况下，例如，通过在数字转换器的一部分中的电场检测来实现专用笔的倾斜。而在本实例中，检测由真实的毛笔触碰的表面，从而以更真实的感觉输入信息。

<模块和应用实例>

接下来，参考图27～图31G描述具有上述输入功能的显示装置的应用实例。这个显示装置可应用于将外部输入的视频信号或者内部生成的视频信号显示为静止或移动图像的各种领域中的电子单元。例如，显示装置可应用于诸如电视接收机、数码照相机、个人笔记本电脑、诸如便携电话的便携终端装置以及摄像机的电子单元。

(应用实例1)

图27示出作为电子单元的第一实例的电视接收机的外观视图。这个电视接收机具有(例如)包括正面面板511和滤波玻璃512的视频显示屏幕部510。上述的具有输入功能的显示装置可应用于这个电视接收机的视频显示屏幕部510。

(应用实例2)

图28A和图28B是用作电子单元的第二实例的数字照相机的外观视图。这个数字照相机包括(例如)闪光发光部521、显示部522、菜单开关523以及快门释放按钮524。上述的具有输入功能的显示装置可应用于此数码照相机的显示部522。

(应用实例3)

图29是用作电子单元的第三实例的笔记本电脑的外观视图。这个笔记本电脑包括(例如)主体531、用于输入字符等的键盘532以及显示图像的显示部533。上述的具有输入功能的显示装置可应用于这个笔记本电脑的显示部533。

(应用实例4)

图30是作为电子单元的第四实例的摄像机的外部视图。这个摄像机包括(例如)主体541、设置在主体541的正面以拍摄对象的图像的透镜542、在拍摄时使用的开始/停止开关543以及显示部544。上述的具有输入功能的显示装置可应用于这个摄像机的显示部544。

(应用实例5)

图31A～图31G是用作电子单元的第五实例的便携电话的外观视图。该便携电话包括(例如)上部壳体710、下部壳体720、使上部壳体710和下部壳体720彼此连接的连接部(铰接部)731、显示器740、副显示器750、图片灯760以及照相机770。上述的具有输入功能的显示装置可应用于这个便携电话的显示器740或副显示器750。

<其他实施方式>

可以以各种方式修改和实现本发明，而不限于上述实施方式和应用实例。

例如，以上通过将具有液晶显示面板(设置有背光15)的I/O显示面板20的实例作为实施例描述了实施方式等，但用于显示的背光也可作为检测用光，或者可设置专用于检测的光。而且，当设置了检测用光时，优选使用波长范围在可见光范围以外的光(例如红外线)。

此外，以上通过将在背光15的单个开启时间段或关闭时间段内对一条线的传感元件33进行复位操作和读出操作的情况(以高频率进行开启和关闭背光的操作的实例)作为实例描述了实施方式等，但本发明不限于这种情况。换言之，例如，在背光15的单个开启时间段或关闭时间段内，可对两条或以上线的传感元件33进行复位操作和读出操作(以低频率进行开启和关闭背光的操作)。

并且，以上通过采用具有输入功能的显示装置来描述实施方式等，该显示装置具有包括显示像素31RGB和传感元件33的显示面板(I/O显示面板20)，但本发明也可应用于除这个显示装置以外的任何装置。例如，代替I/O显示面板20，可设置传感面板，在该传感面板中，在单个平面内以矩阵形式仅设置传感元件33而不设置显示像素31RGB。

所属领域的技术人员应当理解，可根据设计需要或其他因素进行各种修改、组合、子组合以及改变，这均在附加的权利要求或等同替换的范围内。

Claims (9)

1.一种传感装置，包括：

一个或多个传感元件，每个所述传感元件包括第一二极管元件和第二二极管元件，所述第一二极管元件和所述第二二极管元件均具有正极、负极和栅极，所述第二二极管元件以所述第二二极管元件的所述负极连接至所述第一二极管元件的所述正极的方式串联至所述第一二极管元件；以及

传感器驱动部，被配置为通过在固定负极电压的条件下改变栅极电压来控制所述第一二极管元件的导通-截止状态，通过在固定正极电压的条件下改变栅极电压来控制所述第二二极管元件的导通-截止状态，从而驱动所述传感元件，

其中，所述传感器驱动部在保持由下述条件(1)表示的电位关系的同时驱动所述第二二极管元件，并在所述第二二极管元件从截止状态向导通状态的转变中，在保持由下述条件(1A)表示的电位关系的同时，通过向所述栅极暂时施加栅极电压Vg2(od)而在所述第二二极管元件上执行过驱动，其中，Vp2、Vg2(on)和Vg2(off)分别表示所述第二二极管元件的所述正极电压、所述导通状态的栅极电压以及所述截止状态的栅极电压，

Vg2(off)＜Vp2＜Vg2(on)…(1)

Vg2(on)＜Vg2(od)…(1A)。

2.根据权利要求1所述的传感装置，其中，

所述传感器驱动部在保持由下述条件(2)表示的电位关系的同时驱动所述第一二极管元件，并在所述第一二极管元件从截止状态向导通状态的转变中，在保持由下述条件(2A)表示的电位关系的同时，通过向所述栅极暂时施加栅极电压Vg1(od)而在所述第一二极管元件上执行过驱动，其中，Vn1、Vg1(on)和Vg1(off)分别表示所述第一二极管元件的所述负极电压、所述导通状态的栅极电压以及所述截止状态的栅极电压，

Vg1(on)＜Vn1＜Vg1(off)…(2)

Vg1(od)＜Vg1(on)…(2A)。

3.根据权利要求1所述的传感装置，其中，

所述传感元件进一步包括连接至所述第一二极管元件和所述第二二极管元件的连接点的电容元件，

所述第一二极管元件和所述第二二极管元件均根据入射光的量产生电荷，并且

所述传感器驱动部对所述第一二极管元件和所述第二二极管元件单独执行导通-截止控制，从而当所述第一二极管元件进入所述导通状态并且所述第二二极管元件进入所述截止状态时，所述第一二极管元件产生的所述电荷存储在所述电容元件中，而当所述第二二极管元件进入所述导通状态并且所述第一二极管元件进入所述截止状态时，所述第二二极管元件产生的所述电荷从所述电容元件释放。

4.根据权利要求3所述的传感装置，进一步包括：

照射光源，被控制为与所述第一二极管元件和所述第二二极管元件的导通-截止状态同步地进行开启或关闭，并向靠近所述传感元件的接近物体发出用于检测的照射光；以及

信号处理部，基于从所述传感元件获取的检测信号，获得包括所述接近物体的位置、形状以及尺寸中的至少一个的物体信息，

其中，所述传感器驱动部控制所述第一二极管元件和所述第二二极管元件的导通-截止状态，从而当所述照射光源发出照射光时，根据外部光量和源自照射光的反射光量的总和，在所述电容元件中存储所述电荷，并且当未从所述照射光源发出照射光时，根据外部光量从所述电容元件释放所述电荷。

5.根据权利要求1所述的传感装置，其中，所述第一二极管元件和所述第二二极管元件均为PIN光电二极管，所述PIN光电二极管包括连接至所述正极的p型半导体区、连接至所述负极的n型半导体区以及形成在所述p型半导体区和所述n型半导体区之间的本征半导体区。

6.一种驱动传感元件的方法，包括以下步骤：

提供一个或多个传感元件，每个所述传感元件包括第一二极管元件和第二二极管元件，所述第一二极管元件和所述第二二极管元件均具有正极、负极和栅极，所述第二二极管元件以所述第二二极管元件的所述负极连接至所述第一二极管元件的所述正极的方式串联至所述第一二极管元件；以及

通过在固定负极电压的条件下改变栅极电压来控制所述第一二极管元件的导通-截止状态，通过在固定正极电压的条件下改变栅极电压来控制所述第二二极管元件的导通-截止状态，从而驱动所述传感元件；

其中，在保持由下述条件(1)表示的电位关系的同时，驱动所述第二二极管元件，并在所述第二二极管元件从截止状态向导通状态的转变中，在保持由下述条件(1A)表示的电位关系的同时，通过向所述栅极暂时施加栅极电压Vg2(od)而对所述第二二极管元件执行过驱动，其中，Vp2、Vg2(on)和Vg2(off)分别表示所述第二二极管元件的所述正极电压、所述导通状态的栅极电压以及所述截止状态的栅极电压，

Vg2(off)＜Vp2＜Vg2(on)…(1)

Vg2(on)＜Vg2(od)…(1A)。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，

在保持由下述条件(2)表示的电位关系的同时，驱动所述第一二极管元件，并在所述第一二极管元件从截止状态向导通状态的转变中，在保持由下述条件(2A)表示的电位关系的同时，通过向所述栅极暂时施加栅极电压Vg1(od)而对所述第一二极管元件执行过驱动，其中，Vn1、Vg1(on)和Vg1(off)分别表示所述第一二极管元件的所述负极电压、所述导通状态的栅极电压以及所述截止状态的栅极电压，

Vg1(on)＜Vn1＜Vg1(off)…(2)

Vg1(od)＜Vg1(on)…(2A)。

8.一种具有输入功能的显示装置，所述显示装置包括：

显示面板，包括多个显示像素和多个传感元件，每个所述传感元件包括第一二极管元件和第二二极管元件，所述第一二极管元件和所述第二二极管元件均具有正极、负极和栅极，所述第二二极管元件以所述第二二极管元件的所述负极连接至所述第一二极管元件的所述正极的方式串联至所述第一二极管元件；

显示像素驱动部，驱动所述显示像素；以及

传感器驱动部，被配置为通过在固定负极电压的条件下改变栅极电压来控制所述第一二极管元件的导通-截止状态，通过在固定正极电压的条件下改变栅极电压来控制所述第二二极管元件的导通状态，从而驱动所述传感元件，

其中，所述传感器驱动部在保持由下述条件(1)表示的电位关系的同时驱动所述第二二极管元件，并在所述第二二极管元件从截止状态向导通状态的转变中，在保持由下述条件(1A)表示的电位关系的同时，通过向栅极暂时施加栅极电压Vg2(od)而在所述第二二极管元件上执行过驱动，其中，Vp2、Vg2(on)和Vg2(off)分别表示所述第二二极管元件的所述正极电压、所述导通状态的栅极电压以及所述截止状态的栅极电压，

Vg2(off)＜Vp2＜Vg2(on)…(1)

Vg2(on)＜Vg2(od)…(1A)。

9.一种包括具有输入功能的显示装置的电子单元，所述显示装置包括：

显示面板，包括多个显示像素和多个传感元件，每个所述传感元件包括第一二极管元件和第二二极管元件，所述第一二极管元件和所述第二二极管元件均具有正极、负极和栅极，所述第二二极管元件以所述第二二极管元件的所述负极连接至所述第一二极管元件的所述正极的方式串联至所述第一二极管元件；

显示像素驱动部，驱动所述显示像素；以及

传感器驱动部，被配置为通过在固定负极电压的条件下改变栅极电压来控制所述第一二极管元件的导通-截止状态，通过在固定正极电压的条件下改变栅极电压来控制所述第二二极管元件的导通-截止状态，从而驱动所述传感元件，

其中，所述传感器驱动部在保持由下述条件(1)表示的电位关系的同时驱动所述第二二极管元件，并在所述第二二极管元件从截止状态向导通状态的转变中，在保持由下述条件(1A)表示的电位关系的同时，通过向栅极暂时施加栅极电压Vg2(od)而在所述第二二极管元件上执行过驱动，其中，Vp2、Vg2(on)和Vg2(off)分别表示所述第二二极管元件的所述正极电压、所述导通状态的栅极电压以及所述截止状态的栅极电压，

Vg2(off)＜Vp2＜Vg2(on)…(1)

Vg2(on)＜Vg2(od)…(1A)。

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