CN102067072A - 显示装置和显示装置的驱动方法 - Google Patents

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Abstract

矩阵型显示装置具备设置于显示区域并输出与照射光的强度对应的信号的光传感器(54)、构成将上述信号作为栅极输入的源极跟随器的n沟道型TFT(52)以及通过检测TFT(52)的源极跟随器输出来进行上述照射光的强度的检测的光强度检测单元，对TFT(52)的漏极输入第1脉冲信号(Vpulse2)，所述第1脉冲信号(Vpulse2)具有在上述信号输入到TFT(52)的栅极的状态下从低电平上升到高电平的第1脉冲。

Description

显示装置和显示装置的驱动方法
技术领域
本发明涉及在显示区域具备光传感器的显示装置。
背景技术
有在液晶显示装置的像素电路中具备光传感器的结构，试着应用于指纹认证、触摸面板。
图6表示专利文献1所记载的这种显示装置具备的显示区域的结构和驱动该显示区域的电路块。
在显示区域中，构成阵列的像素18除了包括液晶电容CLC、辅助电容C2、TFTM4等的显示电路之外，还具备传感器电路10。传感器电路10具备n沟道型放大器TFTM1、光传感器D1以及电容C1。
在显示电路中，TFTM4的栅极与栅极线GL连接，TFTM4的源极与数据线6’连接。液晶电容CLC形成于与TFTM4的漏极连接的像素电极和施加共用电压VCOM的共用电极之间。辅助电容C2形成于像素电极与共用配线TFTCOM之间。
栅极线GL以及共用配线TFTCOM由栅极驱动器15驱动，数据线6’由源极驱动器14驱动。
在传感器电路10中，光传感器D1的阴极和电容C1的一端相互连接，放大器TFTM1的栅极与光传感器D1和电容C1的连接点连接。放大器TFTM1的漏极与数据线6’连接，放大器TFTM1的源极与传感器输出配线6连接。数据线6’在设置于数据信号的写入期间外的传感器驱动期间，通过未图示的开关由传感器读出驱动器17驱动，传感器输出配线6的电压由传感器读出驱动器17读取。
光传感器D1的阳极与重置配线RST连接，电容C1的另一端与行选择配线RS连接。重置配线RST以及行选择配线RS由传感器行驱动器16驱动。
图7表示具体地构成上述传感器电路10的情况的详细电路结构。放大器TFTM1的漏极与数据线6’连接，在传感器驱动期间由传感器读出驱动器17施加电压Vdd。放大器TFTM1的源极对传感器输出配线6输出传感器输出电压Vout。在放大器TFTM1的栅极与漏极之间形成电容Cagd，在放大器TFTM1的栅极与源极之间形成电容Cags。
光传感器D1由TFT101的二极管连接而构成，具有由TFT101的栅极和漏极相互连接而成的阳极A和包括TFT101的源极的阴极K。阳极A由重置配线RST施加电压Vrst。在阳极A与阴极K之间，即TFT101的栅极与源极之间，形成电容Cdgs。
电容C1具有电容值Cst，电压Vpulse1从行选择配线RS施加到上述另一端。
将放大器TFTM1的栅极、光传感器D1的阴极以及电容C1的一端的连接点称为节点NetA。
下面，利用图8，说明上述结构的传感器电路10的动作。
在传感器驱动期间，数据线6’从源极驱动器14断开而与传感器读出驱动器17连接。在传感器驱动期间的初始的时刻t1，通过将从传感器行驱动器16对重置配线RST施加的电压Vrst置为高电平(在此为0V)，光传感器D1正向导通，节点NetA的电位VnetA变成高电平(在此为0V)。另外，此时，将从传感器行驱动器16对行选择配线RS施加的电压Vpulse1置为低电平(在此为0V)。从传感器读出驱动器17对数据线6’施加的电压Vdd设定为作为直流电压的15V。
下面，在时刻t2，传感器行驱动器16将电压Vrst置为低电平(在此为-10V)。此时，在光传感器D1中，阳极A这一方相比于阴极K电位要低，因此呈反向偏置的状态。
从时刻t2开始，充电期间T1开始。在充电期间T1，对节点NetA进行与照射光传感器D1的照射光的强度对应的充电。当对光传感器D1照射光时，从阴极K流过阳极A的泄漏电流根据照射光的强度而变化。在亮部泄漏电流大，因此阳极A即电位VnetA急剧减小，在暗部泄漏电流小，因此电位VnetA缓慢减小。
在充电期间T1结束的时刻t3，传感器行驱动器16将电压Vpulse1置为高电平(在此为20V)。这样，电位VnetA由于电容C1的电容耦合而从负电位上扬到正电位，亮部与暗部的电位差得以保持。此时，放大器TFTM1导通，但是电位VnetA即放大器TFTM1的栅极电位也会由于通过电容Cagd以及电容Cags的电容耦合的自举效应而上扬。因此，放大器TFTM1从源极输出比没有自举效应的情况要高的输出电压Vout。从时刻t3开始，传感器输出的输出期间T2开始。
当将全部电容值Ctotal设为
Ctotal＝Cdgs+Cst+Cagd+Cags
(其中，右边的各电容值用电容名称代替)、
α＝Cst/Ctotal时，
电压Vpulse1导致的电位VnetA的升压量ΔvnetA变成：
ΔVnetA＝α×Vpulse1p-p。
其中，Vpulse1p-p是Vpulse1的峰到峰的电压，在上述例子中是20V。
输出电压Vout是与电位VnetA对应的电压，因此通过在输出期间T2由传感器读出驱动器17读出输出电压Vout，能够检测光传感器D1的传感器输出，即照射光传感器D1的照射光的强度。
在输出期间T2结束的时刻t4，传感器行驱动器16将电压Vpulse1置为低电平(在此为0V)，结束传感器驱动期间。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开WO2007/145347号公报(公开日2007年12月21日)
专利文献2：日本特开2005-217708号公报(公开日2005年8月11日)
专利文献3：日本特开平11-26740号公报(公开日1999年1月29日)
发明内容
发明要解决的问题
然而，在上述现有的传感器电路10中，当在输出期间T2检测光传感器D2的传感器输出时，输出电压Vout成为对传感器输出配线6、AD变换电路的输入部中的保持电容器等处于放大器TFTM1的源极的下游侧的负载进行充电之后而得到的电压。因此，实际上，如图9所示，输出电压Vout按照某个时间常数上升，输出期间T2的输出电压Vout的最终值是作为在亮部和暗部有多大程度的不同即亮暗的差而检测出的。但是，放大器TFTM1是作为源极跟随器来进行动作的，输出电压Vout的输出期间T2的最终值的最大值是Vout＝VnetA-Vth≤Vdd(Vth是放大器TFTM1的阈值电压)，能够在亮部与暗部之间得到的输出电压Vout的最终值的差是有限度的。在目前，该最终值的差小，因此无法充分识别亮暗。
另外，随着显示装置的高清晰化，能够分配给每个或者每行传感器电路10的传感器驱动期间非常短，因此不得不将输出期间T2设定成比作为源极跟随器而动作的放大器TFTM1从导通状态变为截止状态的时间点更靠跟前的、满足Vout＜VnetA-Vth的非常短的期间。其结果，亮暗的差变得越发难以识别。
但是在想要采用非晶硅来制造显示面板的情况下，在采用了非晶硅的TFT中阈值电压Vth大而迁移率小，因此放大器TFTM1的放大能力与采用多晶硅的情况相比要小，因此为了消除该亮暗识别难的情况，需要通过在放大器TFTM1的输出时提高电位VnetA来确保大的输出电流，即需要确保传感器输出大的动态范围。另外，在采用多晶硅的情况下，若要得到更大的动态范围，则也需要同样地提高电位VnetA。
为了提高电位VnetA，可以考虑：1)增大电压Vpulse1的峰到峰电压Vpulse1p-p；2)增大电容C1的电容值Cst；3)增大电压Vdd；以及4)增大放大器TFTM1的沟道宽度W等方法。但是，以上方法有如下缺点等：在1)的方法中，需要使传感器行驱动器16等供给电压Vpulse1的IC高耐压化从而导致成本上升，在2)的方法中，电容C1的占有面积増加从而像素的开口率减小，在3)的方法中，需要使传感器读出驱动器17等供给电压Vdd的IC高耐压化从而导致成本上升以及消耗电流的増大，在4)的方法中，放大器TFTM1的占有面积増加从而像素的开口率减小。
这样，在像素中具备光传感器的现有的显示装置中，有当想要扩大传感器输出的动态范围时会导致传感器用电源电压的上升、像素的开口率的降低的问题。
本发明是鉴于上述现有的问题而完成的，其目的在于实现不会导致在显示区域具备光传感器的传感器用电源电压的上升、像素的开口率的降低而能够扩大传感器输出的动态范围的显示装置和显示装置的驱动方法。
用于解决问题的方案
为了解决上述问题，本发明的显示装置是矩阵型的显示装置，具备设置于显示区域并输出与照射光的强度对应的信号的光传感器、构成将上述信号作为栅极输入的源极跟随器的n沟道型TFT以及通过检测上述TFT的源极跟随器输出来进行上述照射光的强度的检测的光强度检测单元，其特征在于：对上述TFT的漏极输入第1脉冲信号，所述第1脉冲信号具有在上述信号输入到上述TFT的栅极的状态下从低电平上升到高电平的第1脉冲。
根据上述发明，在光传感器输出的信号输入到TFT的栅极的状态下，对TFT的漏极施加第1脉冲信号的第1脉冲，此时TFT的栅极、漏极间的电容耦合导致栅极电位上升，并且变成导通状态的TFT的栅极、源极间的电容耦合导致栅极电位进一步上升。因此，TFT的栅极电位上升到比现有的大，变成与该栅极电位对应的电位的源极跟随器输出也变成比现有的高的电位。
由此，源极跟随器输出即光传感器输出的动态范围被扩大，能够使照射光传感器的照射光的亮暗的差被光强度检测单元与现有的相比较大地检测出。另外，为了该动态范围的扩大，无需使光传感器的传感器用电源电压上升或者进行用于使栅极电位上升的元件大小的扩大等。
由此，发挥如下效果：能够实现不会导致在显示区域具备的光传感器的传感器用电源电压的上升、像素的开口率的降低而能够扩大传感器输出的动态范围的显示装置。
为了解决上述问题，本发明的显示装置的特征在于：具备与上述栅极连接的电容，对上述电容的与上述栅极所连接的一侧相反的一侧的一端输入第2脉冲信号，所述第2脉冲信号具有在上述第1脉冲的上升定时之前从低电平上升到高电平并且在上述第1脉冲的上升定时之后从高电平下降到低电平的第2脉冲。
根据上述发明，发挥如下效果：在第1脉冲的上升之前将第2脉冲信号的第2脉冲通过电容施加到TFT的栅极，能够预先使栅极电位上升，因此当对TFT的漏极施加第1脉冲时，能够使栅极电位非常大地上升。
为了解决上述问题，本发明的显示装置的特征在于：上述第2脉冲在上述第1脉冲的下降定时之后从高电平下降到低电平。
根据上述发明，发挥如下效果：能够在整个第1脉冲期间进行源极跟随器输出的检测，因此能够仅以第1脉冲期间的定时为基准来容易地设定源极跟随器输出的检测期间。
为了解决上述问题，本发明的显示装置的特征在于：上述第1脉冲的高电平的电位和上述第2脉冲的高电平的电位彼此相等。
根据上述发明，发挥如下效果：能够利用相同电源供给第1脉冲以及第2脉冲这两方的高电平，因此能够避免使电源部的结构变得复杂。
为了解决上述问题，本发明的显示装置的特征在于：在上述第1脉冲的结束时间点和上述第2脉冲的结束时间点中的早的一方的定时，上述源极跟随器输出的电位低于从上述TFT的栅极电位减去上述TFT的阈值电压的量而得到的电位。
根据上述发明，发挥如下效果：当源极跟随器输出的输出期间是达不到源极跟随器输出将TFT置为截止状态的电位这样的短期间时，能够通过源极跟随器输出的动态范围的扩大来容易地进行亮暗的识别，因此能够实现高清晰以及高速驱动的光检测。
为了解决上述问题，本发明的显示装置的特征在于：上述光传感器以及上述TFT是按每个像素行来设置的。
根据上述发明，发挥如下效果：光传感器以及TFT是按每个像素行来设置的，以顺序扫描来进行各像素行的光检测，该情况下，即使各扫描期间短从而源极跟随器输出的输出期间变短，也能够通过源极跟随器输出的动态范围的扩大来容易地进行亮暗的识别，因此能够实现高清晰以及高速驱动的光检测。
为了解决上述问题，本发明的显示装置的特征在于：上述显示区域是采用非晶硅来形成的。
根据上述发明，发挥如下效果：即使由于采用非晶硅来构成TFT而TFT的放大能力降低，也能够通过源极跟随器输出的动态范围的扩大来容易地进行亮暗的识别。
为了解决上述问题，本发明的显示装置的特征在于：生成上述第1脉冲信号的电路是以COG(Chip On Glass：玻璃上芯片)的形态实装到上述显示区域的。
根据上述发明，发挥如下效果：在生成为了COG实装而利用的第1脉冲信号的电路中，能够应用电源电压没有变更的现有构造的IC芯片，因此能够抑制成本。
为了解决上述问题，本发明的显示装置的特征在于：上述光传感器是连接成二极管的晶体管，上述光传感器的阴极与上述TFT的栅极连接。
根据上述发明，发挥如下效果：从光传感器的阴极流向阳极的泄漏电流根据照射光的强度而变化，因此能够从与该泄漏电流对应的TFT的栅极电位推导出源极跟随器输出。
为了解决上述问题，本发明的显示装置的特征在于：上述显示区域将液晶用于显示元件。
根据上述发明，发挥如下效果：在具备光传感器的液晶显示装置中通过源极跟随器输出的动态范围的扩大能够容易地进行亮暗的识别。
为了解决上述问题，本发明的显示装置的驱动方法是对矩阵型的显示装置进行驱动的显示装置的驱动方法，所述矩阵型的显示装置具备设置于显示区域并输出与照射光的强度对应的信号的光传感器、构成将上述信号作为栅极输入的源极跟随器的n沟道型TFT以及通过检测上述TFT的源极跟随器输出来进行上述照射光的强度的检测的光强度检测单元，上述显示装置的驱动方法的特征在于：对上述TFT的漏极输入第1脉冲信号，所述第1脉冲信号具有在上述信号输入到上述TFT的栅极的状态下从低电平上升到高电平的第1脉冲。
根据上述发明，在光传感器的输出的信号输入到TFT的栅极的状态下，对TFT的漏极施加第1脉冲信号的第1脉冲，此时TFT的栅极、漏极间的电容耦合导致栅极电位上升，并且变成导通状态的TFT的栅极、源极间的电容耦合导致栅极电位进一步上升。因此，TFT的栅极电位上升到比现有的大，变成与该栅极电位对应的电位的源极跟随器输出也变成比现有的高的电位。
由此，源极跟随器输出即光传感器输出的动态范围被扩大，能够使照射光传感器的照射光的亮暗的差被光强度检测单元与现有的相比较大地检测出。另外，为了该动态范围的扩大，无需使光传感器的传感器用电源电压上升或者进行用于使栅极电位上升的元件大小的扩大等。
由此，发挥如下效果：能够实现不会导致在显示区域具备的光传感器的传感器用电源电压的上升、像素的开口率的降低而能够扩大传感器输出的动态范围的显示装置的驱动方法。
为了解决上述问题，本发明的显示装置的驱动方法的特征在于：对上述栅极通过电容输入第2脉冲信号，所述第2脉冲信号具有在上述第1脉冲的上升定时之前从低电平上升到高电平并且在上述第1脉冲的上升定时之后从高电平下降到低电平的第2脉冲。
根据上述发明，发挥以下效果：在第1脉冲的上升之前将第2脉冲信号的第2脉冲通过电容施加到TFT的栅极，能够预先使栅极电位上升，因此当对TFT的漏极施加第1脉冲时，能够使栅极电位非常大地上升。
为了解决上述问题，本发明的显示装置的驱动方法的特征在于：上述第2脉冲在上述第1脉冲的下降定时之后从高电平下降到低电平。
根据上述发明，发挥以下效果：能够在整个第1脉冲期间进行源极跟随器输出的检测，因此能够仅以第1脉冲期间的定时为基准来容易地设定源极跟随器输出的检测期间。
为了解决上述问题，本发明的显示装置的驱动方法的特征在于：上述第1脉冲的高电平的电位和上述第2脉冲的高电平的电位彼此相等。
根据上述发明，发挥以下效果：能够利用相同电源供给第1脉冲以及第2脉冲这两方的高电平，因此能够避免使电源部的结构变得复杂。
为了解决上述问题，本发明的显示装置的驱动方法的特征在于：设定上述第1脉冲的脉冲期间，使在上述第1脉冲的结束时间点和上述第2脉冲的结束时间点中的早的一方的定时，上述源极跟随器输出的电位低于从上述TFT的栅极电位减去上述TFT的阈值电压的量而得到的电位。
根据上述发明，发挥以下效果：当源极跟随器输出的输出期间是达不到源极跟随器输出将TFT置为截止状态的电位这样的短期间时，能够通过源极跟随器输出的动态范围的扩大来容易地进行亮暗的识别，因此能够实现高清晰以及高速驱动的光检测。
发明效果
如上所述，本发明的显示装置是矩阵型的显示装置，具备设置于显示区域并输出与照射光的强度对应的信号的光传感器、构成将上述信号作为栅极输入的源极跟随器的n沟道型TFT以及通过检测上述TFT的源极跟随器输出来进行上述照射光的强度的检测的光强度检测单元，对上述TFT的漏极输入第1脉冲信号，所述第1脉冲信号具有在上述信号输入到上述TFT的栅极的状态下从低电平上升到高电平的第1脉冲。
由此，发挥如下效果：能够实现不会导致在显示区域具备的光传感器的传感器用电源电压的上升、像素的开口率的降低而能够扩大传感器输出的动态范围的显示装置。
如上所述，本发明的显示装置的驱动方法是对矩阵型的显示装置进行驱动的显示装置的驱动方法，所述矩阵型的显示装置具备设置于显示区域并输出与照射光的强度对应的信号的光传感器、构成将上述信号作为栅极输入的源极跟随器的n沟道型TFT以及通过检测上述TFT的源极跟随器输出来进行上述照射光的强度的检测的光强度检测单元，对上述TFT的漏极输入第1脉冲信号，所述第1脉冲信号具有在上述信号输入到上述TFT的栅极的状态下从低电平上升到高电平的第1脉冲。
由此，发挥如下效果：能够实现不会导致在显示区域具备的光传感器的传感器用电源电压的上升、像素的开口率的降低而能够扩大传感器输出的动态范围的显示装置的驱动方法。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的图，是说明传感器电路的图，(a)是表示传感器电路的结构的电路图，(b)是表示(a)的传感器电路的动作的定时图。
图2是表示图1的传感器电路的动作的详细情况的各电压以及电位的波形图。
图3是与现有的进行比较来表示图2的波形的一部分的波形图。
图4是表示本发明的实施方式的图，是表示显示装置的结构的框图。
图5是表示图4的显示装置具备的显示面板的结构的电路框图。
图6是表示现有技术的图，是表示具备光传感器的显示装置的结构的电路框图。
图7是表示现有技术的图，是表示传感器电路的结构的电路图。
图8是表示图7的传感器电路的动作的定时图。
图9是表示图7的传感器电路的动作的详细情况的各电压以及电位的波形图。
具体实施方式
基于图1至图5说明本发明的一个实施方式，内容如下。
图4表示本实施方式的液晶显示装置1(显示装置)的结构。
液晶显示装置1是有源矩阵型的显示装置，具备显示面板2以及宿主控制器3。
显示面板2具备显示/传感器区域2a、源极驱动器4(数据信号线驱动电路)、栅极扫描电路5(扫描信号线驱动电路)以及传感器扫描电路6。显示/传感器区域2a是在显示面板2中采用非晶硅、多晶硅、CG(Continuous Grain：连续晶界结晶)硅、微晶硅等制作的区域，矩阵状地具备后述的图5所示的像素和传感器电路SC。源极驱动器4是将LSI芯片直接实装在显示面板2上而成的，采用所谓的COG(Chip On Glass：玻璃上芯片)的形态。源极驱动器4在显示/传感器区域2a中将像素用的数据信号输出到数据信号线，并且处理来自传感器电路的输出。栅极扫描电路5将对显示/传感器区域2a的像素写入数据信号所用的扫描信号输出到扫描信号线。传感器扫描电路6供给显示/传感器区域2a的传感器电路所需的电压。
宿主控制器3是在显示面板2的外部设置的控制基板，将供给源极驱动器4的显示数据、供给栅极扫描电路5的时钟信号、起始脉冲等、供给传感器扫描电路6的时钟信号、起始脉冲以及电源电压等供给源极驱动器4。供给栅极扫描电路5以及传感器扫描电路6的上述供给信号以及供给电压是通过源极驱动器4供给的。
图5表示显示/传感器区域2a和源极驱动器4的连接关系。
在显示/传感器区域2a中，R图像元素PIXR、G图像元素PIXG、B的图像元素PIXB成为1组而构成各像素，各像素分别具备一个传感器电路SC。在各像素中，对图像元素PIXR、图像元素PIXG、图像元素PIXB在1个水平期间内分时驱动。各图像元素在扫描信号线GL与数据信号线SL(对于R是SLR，对于G是SLG，对于B是SLB)的交叉点形成，是由作为选择元件的TFT51对液晶电容CL写入数据信号的结构。数据信号线SLR通过开关SWR、数据信号线SLG通过开关SWG、数据信号线SLB通过开关SWB分别与源极驱动器4的相同端子P连接。此外，作为图像元素的颜色的种类，不限于上述RGB这3种颜色，可以是任意种类的颜色。
传感器电路SC配置成在相对于开关SWR、SWG、SWB而与上述端子P相反的一侧的区域连接到上述图像元素，具备n沟道型放大器TFT(TFT)52、电容53以及光传感器54。放大器TFT52与图6的放大器TFTM1、电容53与图6的电容C1以及光传感器54与图6的光传感器D1分别是相同的结构。放大器TFT52的漏极端子与数据信号线SLG连接，放大器TFT52的源极端子与数据信号线SLB连接。电容53与光传感器54以光传感器54的阴极侧作为相互的连接点而并联连接，作为该连接点的节点NetA与放大器TFT52的栅极连接。电容53的另一端通过按每个像素行设置的行选择线RS，另外，光传感器54的阳极通过按每个像素行设置的重置配线RST，分别与传感器扫描电路6连接。各像素行的行选择线RS连接到该像素行的全部电容53的上述另一端。各像素行的重置配线RST连接到该像素行的全部光传感器54的阳极。另外，数据信号线SLG的与端子P侧相反的一侧的一端通过开关SWS与电源V0连接。
在源极驱动器4中，源极输入输出电路47的输出分别与端子P连接。源极输出电路47具备由运算放大器式的电压跟随器形成的缓冲器47a和开关部47b成为一组一组的各级，各级与一个上述端子P连接。缓冲器47a的输入与DA变换电路46的输出连接，缓冲器47a的输出与端子P连接。开关部47b是切换将AD变换电路45的输入与端子P连接还是将其从端子P切断的电路。DA变换电路46使用在DA变换电路46中专用的电源以及GND，AD变换电路45使用在AD变换电路45中专用的电源以及GND。
在显示/传感器区域2a中进行利用图像元素的显示的显示期间，接通缓冲器47a的电源，开关部47b将AD变换电路45的输入从端子P切断。由此，将RGB的各源极输出(数据信号)Vd以时间序列供给显示/传感器区域2a。在显示/传感器区域2a侧，开关SWR、SWG、SWB顺序交替地处于导通状态，对数据信号线SLR、SLG、SLB顺序输出源极输出Vd来在图像元素PIXR、PIXG、PIXB中进行显示。另外，此时，开关SWS变成截止状态。
在显示/传感器区域2a中，在利用背光源或者外光的光照射来进行光强度的检测的传感器驱动期间，开关SWR、SWG、SWB变成截止状态，开关SWS变成导通状态来将数据信号线SLG与电源V0连接。另外，事前从传感器扫描电路6利用光传感器54的正向将电容53充电成规定电压，由此在光强度的检测期间，将放大器TFT52的栅极置为与光传感器54受到照射的光的强度对应的电压。由此，数据信号线SLB变成与检测到的光的强度对应的电压，因此将开关SWB置为导通状态来使数据信号线SLB与源极驱动器4的端子P连接。
此时，在源极驱动器4侧，缓冲器47a的电源被切断而缓冲器47a的输出被高阻抗化，并且开关部47b使AD变换电路45的输入与端子P连接。由此，作为传感器电路SC的模拟输出的传感器电压Vs被输入到AD变换电路45。AD变换电路45将输入的传感器电压Vs变换成数字数据。该数字数据在后续的处理电路中用作光强度的检测结果。
这样，源极驱动器4发挥检测照射光传感器54的照射光的强度的光强度检测单元的功能。
下面，利用图1，说明上述结构的液晶显示装置1的传感器电路SC的详细结构以及动作。
图1的(a)表示传感器电路SC的详细电路结构。对放大器TFT52的漏极在传感器驱动期间从电源V0通过开关SWS以及数据信号线SLG输入电压(第1脉冲信号)Vpulse2。放大器TFT52的源极对成为传感器输出配线的数据信号线SLB输出传感器输出电压Vout。在放大器TFT52的栅极与漏极之间形成电容Cagd，在放大器TFT52的栅极与源极之间形成电容Cags。
光传感器54由TFT(晶体管)11连接成二极管而构成，具有由TFT11的栅极与漏极相互连接而成的阳极A和包括TFT11的源极的阴极K。阳极A由重置配线RST施加电压Vrst。在阳极A与阴极K之间、即TFT11的栅极与源极之间形成电容Cdgs。
电容53具有电容值Cst，行选择配线RS侧的一端由行选择配线RS输入电压(第2脉冲信号)Vpulse1。
下面，利用图1的(b)，说明上述结构的传感器电路SC的动作。
在传感器驱动期间，数据信号线SLG由于开关SWG变成截止状态而从源极驱动器4断开，数据信号线SLB由于开关SWB变成导通状态而与源极驱动器4连接。并且在源极驱动器4中，端子P通过开关部47b与AD变换电路45的输入连接。在传感器驱动期间的初始时刻t1，将从传感器扫描电路6施加到重置配线RST的电压Vrst变成高电平(在此为0V)，由此，光传感器54正向导通，节点NetA的电位VnetA变成高电平(在此为0V)。另外，此时，从传感器扫描电路6施加到行选择配线RS的电压Vpulse1变成低电平(在此为0V)。从电源V0施加到数据信号线SLG的电压Vpulse2变成低电平(在此为0V)。
下面，在时刻t2，传感器扫描电路6将电压Vrst置为低电平(在此为-10V)。此时，光传感器54由于阳极A这一方与阴极K相比电位低，因此处于反向偏置状态。
从时刻t2起，充电期间T1开始。在充电期间T1，对节点NetA进行与照射光传感器54的照射光的强度对应的充电。当对光传感器54照射光时，从阴极K流向阳极A的泄漏电流根据照射光的强度而变化。在亮部泄漏电流大，因此阴极K的电位即电位VnetA急剧减小，在暗部泄漏电流小，因此电位VnetA缓慢减小。在该充电期间T1的电位VnetA成为与照射光传感器54的照射光的强度对应的信号。
在充电期间T1结束的时刻t3，传感器扫描电路6将电压Vpulse1置为高电平(在此为20V)。这样，电位VnetA由于电容53的电容耦合而从负电位上扬到正电位。此时，亮部与暗部的电位差得以保持，但是电压Vpulse2是低电平，因此在放大器TFT52中尚未流过电流。
下面，在时刻t3之后的时刻t4，电源V0的电压Vpulse2为高电平(在此为20V)。由此，放大器TFT52导通，但是电位VnetA即放大器TFT52的栅极电位由于通过电容Cagd以及电容Cags的电容耦合的自举效应而进一步地大幅度上扬。利用对该放大器TFT52的漏极输入电压Vpulse2的脉冲所产生的升压，使得电位VnetA与对放大器TFT52的漏极常时施加一定电压的情况相比要高。因此，放大器TFT52从源极输出比现有的要高的输出电压Vout。但是，Vout≤(Vpulse2的高电平)，因此在期间T2被设定成放大器TFT52变成截止状态为止的时间以上的情况下，电位VnetA得到在VnetA≤(Vpulse2的高电平)+Vth的范围内使输出电压Vout与现有的相比要高的效果，因此得到使输出电压Vout的明暗的差与现有的相比要大的效果。在期间T2被设定成与放大器TFT52变成截止状态为止的时间要短的情况下，将电位VnetA设定成VnetA＞(Vpulse2的高电平)+Vth时，在期间T2的中途输出电压Vout饱和成与Vpulse2的高电平接近的值，但是输出电压Vout的变化速度与现有的相比要大，因此得到在饱和为止的期间使输出电压Vout的明暗的差与现有的相比要大的效果。从时刻t4起，传感器输出的输出期间T2开始。
将全部电容值Ctotal设为
Ctotal＝Cdgs+Cst+Cagd+Cags
(其中，右边的各电容值用电容名称代替)、
α＝Cst/Ctotal
β＝Cagd/Ctotal时，
电压Vpulse1导致的电位VnetA的升压量ΔV1netA变成：
ΔV1netA＝α×Vpulse1p-p，
电压Vpulse2导致的电位VnetA的升压量ΔV2netA变成：
ΔV2netA＝β×Vpulse2p-p。
其中，Vpulse1p-p是Vpulse1的峰到峰电压，Vpulse2p-p是Vpulse2的峰到峰电压，在上述例子中，两方均是20V。
由此，电压Vpulse 1以及电压Vpulse2导致的电位VnetA的全部升压量ΔvallnetA变成：
ΔVallnetA＝ΔV1netA+ΔV2netA。
在此，ΔV1netA和现有的上述ΔvnetA由于电压Vpulse1的脉冲上升的定时(＝时刻t3)中的放大器TFT的漏极施加电压的不同而相互有些不同，但是大致是相同的。因此，ΔvallnetA与现有的上述ΔvnetA相比，大致大出ΔV2netA的量。其结果，成为与电位VnetA对应的电压的输出电压Vout与现有的相比要大。
在输出期间T2，通过利用源极驱动器4读出输出电压Vout，能够检测光传感器54的传感器输出，即照射光传感器54的照射光的强度。输出电压Vout的动态范围扩大，因此AD变换电路45的输入动态范围扩大，AD变换电路45能够高分解地读取明暗的差。
在输出期间T2结束的时刻t5，电源V0的电压Vpulse2变成低电平(在此为0V)，接着在时刻t6，从传感器扫描电路6施加的电压Vpulse1变成低电平(在此为0V)，传感器驱动期间结束。
此外，在上述传感器电路SC的驱动中，在从时刻t3到时刻t6为止的期间，电压Vpulse1的脉冲(第2脉冲)通过电容53施加到节点NetA即放大器TFT52的栅极，在输出期间T2，电压Vpulse2的脉冲(第1脉冲)施加到放大器TFT52的漏极。
图2表示输出期间T2的各电压、电位的具体的波形的例子。
电位VnetA在期间T2逐渐增加但是大致是一定的，输出电压Vout根据从放大器TFT52的源极到下游侧的负载对应的时间常数持续上升。
在图3中将电位VnetA以及输出电压Vout的波形与本实施方式的(图2的波形)和现有的(图9的波形)合并到一起来表示。以虚线表示的现有的电位VnetA在输出期间T2升压到大约11.02V，与此相对，以实线表示的本实施方式的电位VnetA在期间T1的结束时一下升压到大约10.71V，之后在输出期间T2进一步升压2.54V的量达到大约13.25V。由此，本实施方式的电位VnetA与现有的相比高出大约2.23V。
并且，在输出期间T2的结束时间点的现有的输出电压Vout是0.86V，与此相对，本实施方式的输出电压Vout与现有的相比高出0.40V的量，为1.26V。
这样，在本实施方式中，在输出期间T2，对放大器TFT52的漏极施加的脉冲所产生的电位VnetA的升压效应与对漏极常时施加一定电压的情况的自举效应相比要大，因此能够使电位VnetA的电位与现有的相比要高。因此，能够使输出电压Vout的明暗的差也高出对应的量。另外，即使仅对放大器TFT52的漏极施加电压Vpulse2的脉冲，也能够得到电位VnetA的大的升压，但是如上述例子所示，通过对节点NetA预先通过电容53施加电压Vpulse1的脉冲，能够进行2阶段的升压来使节点NetA非常大地升压。
此外，在上述例子中，将电压Vpulse1的脉冲的下降定时设定成在电压Vpulse2的脉冲的下降定时之后，但是不限于此，也可以将电压Vpulse1的脉冲的下降定时设定成在电压Vpulse2的脉冲的上升定时之后，并在电压Vpulse2的脉冲的下降定时之前。该情况下，输出期间T2是从电压Vpulse2的脉冲的上升定时到电压Vpulse1的下降定时为止，在该期间之间检测输出电压Vout即可。
此外，在传感器电路SC中，电容Cdgs、Cst、Cagd以及Cags均可以采用寄生电容，也可以使电极对置来故意形成电容。为了使全部升压量ΔvallnetA变大，使α以及β变大即可，但是例如为了使β变大而使Cagd变大，则Ctotal变大，相反地α会变小，因此优选各电容值平衡地设定。
另外，在上述例子中，能够使电压Vpulse1的高电平和电压Vpulse2的高电平与现有的电压Vpulse1相等来构成电源电压没有变更的与现有的相同结构的电源部以及IC，并且减少电源电压的种类，从而电源部的结构不会变得复杂。但是，使电压Vpulse1的高电平和电压Vpulse2的高电平的一方或者两方变得更高，也能够使全部升压量ΔvallnetA变大。该情况下，优选考虑电压Vpulse1的高电平以及电压Vpulse2的高电平和各电容值的全部平衡。
特别地，根据显示装置的产品规格的不同，能够使用的电容以及电压会发生变化，因此优选按照与此对应来使全部升压量ΔVallnetA变得最大的方式来进行设计。
如上所述，根据本实施方式，放大器TFT52的源极跟随器输出、即光传感器输出的动态范围扩大，能够使照射光传感器54的照射光的明暗的差与现有的相比较大地检测出。另外，为了该动态范围的扩大，无需使光传感器54的传感器用电源电压上升或者进行用于使栅极电位上升的元件大小的扩大等。
由此，能够实现不会导致在显示区域所具备的光传感器的传感器用电源电压的上升、像素的开口率的降低而能够扩大传感器输出的动态范围的显示装置。
有上述效果，即有能够增大放大器TFT52的输出电流的效果，相反地，也能够得到可按增大输出电压Vout的量来缩短输出期间T2的效果。另外，相反地，也能够得到可按增大输出电压Vout的量，使电容53的电容值Cst变小从而使电容53的占有面积减小，使像素的开口率増大的效果。另外，相反地，也能够得到可按能够增大放大器TFT52的输出电流的量，使放大器TFT52的沟道宽度变小从而使放大器TFT52的占有面积减小，增大像素的开口率的效果。另外，相反地，也能够得到在进行2阶段的升压的情况下使电压Vpulse1、Vpulse2的峰到峰电压变小从而能够使用耐压小的IC并且能够使成本降低的效果。
本发明不限于上述实施方式，能够在权利要求所示的范围进行各种变更。即，对在权利要求所示的范围进行适当变更的技术方案进行组合而得到的实施方式也包括在本发明的技术范围中。
工业上的可利用性
本发明能够很好地使用于具备利用光传感器的指纹认证、触摸面板的显示装置。
附图标记说明
1：液晶显示装置(显示装置)；4：源极驱动器(光强度检测单元)；11：TFT(晶体管)；52：TFT；53：电容；54：光传感器；Vout：输出电压(源极跟随器输出)；Vpulse1：电压(第2脉冲信号)；Vpulse2：电压(第1脉冲信号)。

Claims (15)

1.一种显示装置，是矩阵型的显示装置，具备设置于显示区域并输出与照射光的强度对应的信号的光传感器、构成将上述信号作为栅极输入的源极跟随器的n沟道型TFT以及通过检测上述TFT的源极跟随器输出来进行上述照射光的强度的检测的光强度检测单元，其特征在于：
对上述TFT的漏极输入第1脉冲信号，所述第1脉冲信号具有在上述信号输入到上述TFT的栅极的状态下从低电平上升到高电平的第1脉冲。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于：
具备与上述栅极连接的电容，对上述电容的与上述栅极所连接的一侧相反的一侧的一端输入第2脉冲信号，所述第2脉冲信号具有在上述第1脉冲的上升定时之前从低电平上升到高电平并且在上述第1脉冲的上升定时之后从高电平下降到低电平的第2脉冲。
3.根据权利要求2所述的显示装置，其特征在于：
上述第2脉冲在上述第1脉冲的下降定时之后从高电平下降到低电平。
4.根据权利要求2或者3所述的显示装置，其特征在于：
上述第1脉冲的高电平的电位和上述第2脉冲的高电平的电位彼此相等。
5.根据权利要求2～4中的任一项所述的显示装置，其特征在于：
在上述第1脉冲的结束时间点和上述第2脉冲的结束时间点中的早的一方的定时，上述源极跟随器输出的电位低于从上述TFT的栅极电位减去上述TFT的阈值电压的量而得到的电位。
6.根据权利要求1～5中的任一项所述的显示装置，其特征在于：
上述光传感器以及上述TFT是按每个像素行来设置的。
7.根据权利要求1～6中的任一项所述的显示装置，其特征在于：
上述显示区域是采用非晶硅来形成的。
8.根据权利要求1～7中的任一项所述的显示装置，其特征在于：
生成上述第1脉冲信号的电路是以COG(Chip On Glass：玻璃上芯片)的形态实装到上述显示区域的。
9.根据权利要求1～8中的任一项所述的显示装置，其特征在于：
上述光传感器是连接成二极管的晶体管，上述光传感器的阴极与上述TFT的栅极连接。
10.根据权利要求1～9中的任一项所述的显示装置，其特征在于：
上述显示区域将液晶用于显示元件。
11.一种显示装置的驱动方法，是对矩阵型的显示装置进行驱动的显示装置的驱动方法，所述矩阵型的显示装置具备设置于显示区域并输出与照射光的强度对应的信号的光传感器、构成将上述信号作为栅极输入的源极跟随器的n沟道型TFT以及通过检测上述TFT的源极跟随器输出来进行上述照射光的强度的检测的光强度检测单元，上述显示装置的驱动方法的特征在于：
对上述TFT的漏极输入第1脉冲信号，所述第1脉冲信号具有在上述信号输入到上述TFT的栅极的状态下从低电平上升到高电平的第1脉冲。
12.根据权利要求11所述的显示装置的驱动方法，其特征在于：
对上述栅极通过电容输入第2脉冲信号，所述第2脉冲信号具有在上述第1脉冲的上升定时之前从低电平上升到高电平并且在上述第1脉冲的上升定时之后从高电平下降到低电平的第2脉冲。
13.根据权利要求12所述的显示装置的驱动方法，其特征在于：
上述第2脉冲在上述第1脉冲的下降定时之后从高电平下降到低电平。
14.根据权利要求12或者13所述的显示装置的驱动方法，其特征在于：
上述第1脉冲的高电平的电位和上述第2脉冲的高电平的电位彼此相等。
15.根据权利要求12～14中的任一项所述的显示装置的驱动方法，其特征在于：
设定上述第1脉冲的脉冲期间，使在上述第1脉冲的结束时间点和上述第2脉冲的结束时间点中的早的一方的定时，上述源极跟随器输出的电位低于从上述TFT的栅极电位减去上述TFT的阈值电压的量而得到的电位。
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