CN102232210A - 带光强度传感器的液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的液晶显示装置所具备的液晶面板(20)具有通过探测面板表面上的图像来对从外部输入的位置进行检测的区域传感器功能。该液晶面板(20)具有多个对接受的光的强度进行探测的光传感元件(30)。在液晶面板(20)中具备:光强度传感器部(50),其包括配置于液晶面板(20)的显示区域(20a)的最外周部分的光传感元件(30),对该装置所放置的环境下的光的强度进行检测;以及可见光传感器(31A)和红外光传感器(31B),其包括除构成光强度传感器部(50)的光传感元件以外的光传感元件,通过由各光传感元件探测面板表面上的图像来对从外部输入的位置进行检测。由此,能将光传感元件的一部分用作光强度传感器来测定更正确的光强度。

Description

带光强度传感器的液晶显示装置
技术领域
本发明涉及内置光传感元件、将该光传感元件用作光强度传感器的带区域传感器的液晶显示装置。
背景技术
液晶显示装置所代表的平板型显示装置具有薄型轻量、低消耗功率的特征,而且,面向彩色化、高精细化、动态图像应对的显示性能的提高的技术开发正在进行。因此,当前被组装到便携电话、PDA、DVD播放器、移动游戏设备、笔记本PC、PC监视器、TV等广泛的电子设备中。
专利文献1以液晶显示装置的视觉识别性提高、低消耗功率化为目的提出了一种根据外界光的亮度(周围条件)控制背光源的亮度的液晶显示装置。该液晶显示装置为了测定外界光的亮度而在液晶显示装置的显示部的前表面安装有照度传感器。
这样的具备照度传感器的液晶显示装置能针对使用环境的亮度变化实现良好的视觉识别性和低消耗功率化的两全,所以对多拿出到室外使用的设备、需要电池驱动的移动设备(便携电话、PDA、移动游戏设备等)尤其有用。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本公开专利公报“特开昭62-34132号公报(1987年2月14日公开)”
专利文献2:日本公开专利公报“特开2006-18219号公报(2006年1月19日公开)”
发明内容
发明要解决的问题
然而,在液晶显示装置中开发出一种触摸面板一体型液晶显示装置,其具备当用输入用的笔触摸面板表面时能检测其触摸位置的触摸面板(区域传感器)功能。
作为该触摸面板一体型液晶显示装置,近年来,按图像显示区域内的每个像素(或者按多个像素为单位)具备光电二极管、光电晶体管等光传感元件的液晶显示装置的开发正在进行(例如,参照专利文献2)。这样按像素来内置光传感元件,由此能用通常的液晶显示装置实现区域传感器的功能(具体为扫描仪功能、触摸面板功能等)。也就是说,上述光传感元件起到区域传感器的功能,由此能实现触摸面板(或者扫描仪)一体型显示装置。
在内置有这样的光传感元件的带区域传感器的液晶显示装置中,例如,也能根据周围的环境照度进行区域传感器的感光灵敏度的控制。在该情况下,对内置有光传感元件的液晶显示装置安装专利文献1所记载的照度传感器,由此该液晶显示装置能测定环境照度,能进行与所测定的照度相应的传感器灵敏度的切换。
但是,这样的外带的照度传感器与设于液晶显示装置的显示区域的光传感元件的分光灵敏度特性、阈值、感光灵敏度等传感器特性不同,因此会产生如下问题:无法对光传感元件反映正确的照度。另外,外带的照度传感器和液晶显示装置内的光传感元件是以各自不同的设计和工艺形成的。因此,在将外带的照度传感器(或光强度传感器)使用于液晶显示装置内的光传感元件的输出值估计的情况下,由于生产偏差的影响,也会产生如下问题:无法基于利用外带的照度传感器得到的数据来正确地估计液晶显示装置内的光传感元件的输出。
另外,在远离显示区域的场所配置照度传感器的情况下也产生同样的问题。而且,即使是在靠近显示区域的场所设有照度传感器的情况,但在照度传感器仅配置于所限定的一区域的情况下,当人的手等在显示画面上触摸时,由于在照度传感器上偶然存在手,照度传感器将比实际的环境照度低的值作为环境照度错误地输出。
除此之外,由于设置外带的照度传感器(或者光强度传感器),也具有成为装置的小型化、薄型化障碍的问题。另外,由于设置外带的部件,也关系到成本上升。
本发明是鉴于上述问题而完成的,其目的在于:在内置光传感元件的带区域传感器的液晶显示装置中,将该光传感元件用作光强度传感器来测定更正确的光强度。
用于解决问题的方案
为了解决上述问题,本发明的液晶显示装置的特征在于,具备在有源矩阵基板与相对基板之间配置有液晶层的液晶面板,该液晶面板具有通过探测面板表面上的图像来对从外部输入的位置进行检测的区域传感器功能,上述液晶面板具有多个对接受的光的强度进行探测的光传感元件,具备:光强度传感器部,其包括配置于上述液晶面板的显示区域的最外周部分的上述光传感元件,对该液晶显示装置所放置的环境下的光的强度进行检测;以及区域传感器部,其包括除构成上述光强度传感器部的光传感元件以外的光传感元件,通过由各光传感元件探测面板表面上的图像来对从外部输入的位置进行检测,构成上述光强度传感器部的光传感元件和构成上述区域传感器部的光传感元件是利用相同制造工序在上述有源矩阵基板上形成的,并且构成上述光强度传感器部的光传感元件与构成上述区域传感器部的光传感元件相比,其感光灵敏度降低规定比例。
在本发明的带区域传感器功能的液晶显示装置中,将设于液晶面板的光传感元件中配置于显示区域的最外周部分的光传感元件用作光强度传感器。这样,在本发明的液晶显示装置中,为了实现区域传感器功能,将形成于液晶面板内的光传感元件中配置于显示区域的最外周部分的光传感元件用作光强度传感器用的传感元件。
因此,能利用相同制造工序形成光强度传感器用的光传感元件和区域传感器用的光传感元件。也就是说,在本发明的液晶显示装置中,光强度传感器用的光传感元件和区域传感器用的光传感元件是利用相同制造工序在有源矩阵基板上形成的。由此,能使光强度传感器用的光传感元件的特性与区域传感器用的光传感元件的特性一致,所以能使区域传感器用的光传感元件正确地反映利用光强度传感器得到的环境光强度。也就是说,能估计区域传感器相对于环境光的正确输出。
另外,与设置外带的光强度传感器的情况相比,能减少部件个数,所以能实现装置的小型化、薄型化以及轻量化,并且也关系到制造成本的降低。
另外,通过将显示区域的外周区域作为光强度传感器,与仅在显示区域的一部分区域(点区域)设置光强度传感器的情况相比,能得到更正确的环境光强度。
而且,在本发明的液晶显示装置中,使用作光强度传感器的光传感元件的感光灵敏度比用作区域传感器的光传感元件的感光灵敏度降低规定比例。由此,与用作区域传感器的光传感元件相比,传感器输出在更高的光强度中饱和。并且,通过调节使感光灵敏度降低的比例,能得到在想要测定的光强度范围中不饱和的光传感元件,并且能使区域传感器正确地反映所测定的光强度。
在本发明的液晶显示装置中,优选上述光强度传感器部具有多个光传感元件,基于各光传感元件探测出的光的强度的平均值得到上述环境光的强度。
根据上述结构,因为将由配置于显示区域的最外周部分的多个光传感元件探测的检测值的平均值作为测定值,所以能得到更正确的环境光强度。例如,在显示区域的最外周部分的一部分存在手等障碍物的情况下,也能通过取与配置于其它场所的光传感元件的平均值来减小实际的环境光强度与测定光强度的误差。
在本发明的液晶显示装置中,优选上述光强度传感器部对该液晶显示装置所放置的环境下的红外线强度进行检测。
根据上述结构,能实现可对环境下的红外线强度进行检测的液晶显示装置。
在本发明的液晶显示装置中,优选构成上述光强度传感器部的光传感元件的从上述液晶面板的面板表面侧观察的开口率比构成上述区域传感器部的光传感元件的上述开口率小规定比例。
在此,光传感元件的从上述液晶面板的面板表面侧观察的开口率是指:在从面板表面侧观察光传感元件的情况下,在光传感元件的整个受光面上未被遮光的面积的比例。
根据上述结构,与构成区域传感器部的光传感元件的感光灵敏度相比,能使构成光强度传感器部的光传感元件的感光灵敏度降低规定比例。
在本发明的液晶显示装置中,优选构成上述光强度传感器部的光传感元件包括在该光传感元件上设有遮光部的光传感元件和在该光传感元件上未设置遮光部的光传感元件。
根据上述结构,与构成区域传感器部的光传感元件的感光灵敏度相比,能使构成光强度传感器部的光传感元件的感光灵敏度降低规定比例(具体为(未设置遮光部的光传感元件的个数)/(构成光强度传感器部的光传感元件的总个数))。
在上述的液晶显示装置中,优选设有上述遮光部的光传感元件的个数和未设置上述遮光部的光传感元件的个数成为(n1-1)∶1(在此,n1为大于等于2的整数)的比例。
根据上述结构,与构成区域传感器部的光传感元件的感光灵敏度相比,能使构成光强度传感器部的光传感元件的感光灵敏度降低1/n1
在本发明的液晶显示装置中,优选在构成上述光强度传感器部的光传感元件上设有减光滤光片,该减光滤光片使从上述液晶面板的表面射入的光减少规定比例。
根据上述结构,与构成区域传感器部的光传感元件的感光灵敏度相比,能使构成光强度传感器部的光传感元件的感光灵敏度降低规定比例。
本发明的液晶显示装置优选还具备用于驱动上述光传感元件的驱动电路,构成上述光强度传感器部的光传感元件包括连接到上述驱动电路的光传感元件和未连接到上述驱动电路的光传感元件。
根据上述结构,未连接到驱动电路的光传感元件不发挥光强度传感器的功能,仅连接到驱动电路的光传感元件作为光强度传感器执行功能。由此,与构成区域传感器部的光传感元件的感光灵敏度相比,能使构成光强度传感器部的光传感元件的感光灵敏度降低规定比例(具体为(连接到驱动电路的光传感元件的个数)/(构成光强度传感器部的光传感元件的总个数))。
在上述的液晶显示装置中,优选未连接到上述驱动电路的光传感元件的个数和欲连接到上述驱动电路的光传感元件的个数成为(n2-1)∶1(在此,n2为大于等于2的整数)的比例。
根据上述结构,与构成区域传感器部的光传感元件的感光灵敏度相比,能使构成光强度传感器部的光传感元件的感光灵敏度降低1/n2
上述的液晶显示装置优选具备驱动电路,该驱动电路基于利用上述光强度传感器部得到的光的强度对构成上述区域传感器部的光传感元件的传感时间进行变更。
根据上述结构,能根据利用光强度传感器部得到的光的强度(即,环境光的强度)控制构成区域传感器部的光传感元件的传感时间。因此,能在区域传感器部中实现更正确的位置检测。
发明效果
在本发明的液晶显示装置中,上述液晶面板具有多个对接受的光的强度进行探测的光传感元件,该液晶显示装置具备:光强度传感器部,其包括配置于上述液晶面板的显示区域的最外周部分的上述光传感元件,对该液晶显示装置所放置的环境下的光的强度进行检测;以及区域传感器部,其包括除构成上述光强度传感器部的光传感元件以外的光传感元件,各光传感元件通过探测面板表面上的图像来对从外部输入的位置进行检测,构成上述光强度传感器部的光传感元件和构成上述区域传感器部的光传感元件是利用相同的制造工序在上述有源矩阵基板上形成的,并且构成上述光强度传感器部的光传感元件与构成上述区域传感器部的光传感元件相比,其感光灵敏度降低规定比例。
因此,根据本发明,在内置光传感元件的带区域传感器的液晶显示装置中,能将该光传感元件用作光强度传感器来测定更正确的光强度。由此,能估计区域传感器对环境光的正确输出。
附图说明
图1是示出图2所示的液晶显示装置所具备的液晶面板中的各传感器的结构的平面图。
图2是示出本发明的第1实施方式的液晶显示装置的结构的示意图。
图3是示出设于图1所示的液晶面板上的传感器A(可见光传感器)的结构的示意图。
图4是示出设于图1所示的液晶面板中的传感器B(红外光传感器)的结构的示意图。
图5的(a)是示出图3所示的可见光传感器中的X-X’部分的结构的截面图,(b)是示出图4所示的红外光传感器中的Y-Y’部分的结构的截面图,(c)是示出图3所示的可见光传感器和图4所示的红外光传感器中的Z-Z’部分的结构的截面图。
图6是用于对图1所示的液晶面板的结构进行说明的示意图。
图7的(a)是示出图6所示的液晶面板20的传感器A的分光灵敏度(不同波长的传感器输出)的坐标图,(b)是示出图6所示的液晶面板20的传感器B的分光灵敏度(不同波长的传感器输出)的坐标图。
图8是示出设于图1所示的液晶面板上的光强度传感器的结构的示意图。
图9的(a)~(d)是示出设于图1所示的液晶面板中的光强度传感器的结构例的示意图。
图10是示出构成可见光传感器的光传感元件和构成光强度传感器的光传感元件相对于周围照度的传感器输出特性的坐标图。
图11的(a)是示出使用传感器A的情况下的识别图像的示意图,(b)是示出使用传感器B的情况下的识别图像的示意图。
图12的(a)是示出利用传感器A进行探测的情况下合适的对象照度范围的示意图,(b)是示出利用传感器B进行探测的情况下合适的对象照度范围的示意图,(c)是示出使用传感器A和传感器B两者进行探测的情况下的对象照度范围的示意图。
图13的(a)是示出传感器A和传感器B交错地配置成格状的液晶面板的结构例的示意图,(b)是示出传感器A和传感器B按1列1列交替地配置的液晶面板的结构例的示意图。
图14是示出传感器A和传感器B交错地配置成格状的液晶面板的结构例的示意图。
图15是示出本发明的第2实施方式的液晶显示装置的结构的示意图。
具体实施方式
[实施方式1]
当基于图1~图14对本发明的一个实施方式进行说明时则如下所述。此外,本发明并不限定于此。
在本实施方式中,对具备区域传感器功能(具体为触摸面板功能)的触摸面板一体型液晶显示装置进行说明。
首先,一边参照图2一边说明本实施方式的触摸面板一体型液晶显示装置的结构。图2所示的触摸面板一体型液晶显示装置100(也单称为液晶显示装置100)具有如下触摸面板功能:通过由按每个像素设置的光传感元件探测显示面板表面的图像来检测输入位置。
如图2所示,本实施方式的触摸面板一体型液晶显示装置100具备:液晶面板20;以及背光源10,其设于液晶面板20的背面侧,对该液晶面板照射光。
液晶面板20具备:多个像素排列为矩阵状的有源矩阵基板21;以及相对基板22,其以与该有源矩阵基板21相对的方式配置,而且液晶面板20具有在这2个基板之间夹持着作为显示介质的液晶层23的构造。此外,在本实施方式中,液晶面板20的显示模式没有特别限定,能应用TN模式、IPS模式、VA模式等所有显示模式。
另外,在液晶面板20的外侧以隔着液晶面板20的方式分别设有表侧偏光板40a和里侧偏光板40b。
各偏光板40a和40b发挥起偏镜的作用。例如,在被封入液晶层中的液晶材料为垂直取向型的情况下,将表侧偏光板40a的偏振方向和里侧偏光板40b的偏振方向配置成处于相互正交尼科尔的关系,由此能实现常黑显示模式的液晶显示装置。
在有源矩阵基板21中设有用于驱动各像素的作为开关元件的TFT(未图示)、取向膜(未图示)、可见光传感器31A(区域传感器部)、红外光传感器31B(区域传感器部)以及光强度传感器50。可见光传感器31A、红外光传感器31B以及光强度传感器50构成为包括设于各像素区域的光传感元件30。
另外,虽然没有图示,但是在相对基板22中形成有彩色滤光片层、相对电极以及取向膜等。彩色滤光片层包括具有红(R)、绿(G)、蓝(B)各颜色的着色部和黑矩阵。
如上所述,在本实施方式的触摸面板一体型液晶显示装置100中,在各像素区域设有光传感元件30,由此形成了可见光传感器31A和红外光传感器31B。该可见光传感器31A和红外光传感器31B分别探测面板表面上的图像,由此实现对从外部输入的位置进行检测的区域传感器。并且,在手指、输入笔接触了液晶面板20的表面(检测对象面100a)的特定位置的情况下,光传感元件30能读取该位置,对装置输入信息或者执行作为目的的动作。这样,在本实施方式的液晶显示装置100中,能利用光传感元件30实现触摸面板功能。
光传感元件30由光电二极管或者光电晶体管形成,使与接受的光的强度相应的电流流过,由此探测受光量。TFT和光传感元件30可以是利用大致相同的工艺在有源矩阵基板21上以单片形成的。也就是说,光传感元件30的一部分构成构件可以与TFT的一部分构成构件同时形成。这样的光传感元件的形成方法能以现有公知的光传感元件内置型的液晶显示装置的制造方法为基准来进行。
光强度传感器(光强度传感器部)50对液晶显示装置100所放置的环境照度进行测定。在本实施方式中,作为构成光强度传感器50的光传感元件,使用了与构成区域传感器的光传感元件30相同的结构的光传感元件30。也就是说,构成光强度传感器50的光传感元件30和构成区域传感器的光传感元件30是利用相同设计和工艺(制造工序)在有源矩阵基板21上形成的。关于光强度传感器50的具体结构如后述。
此外,所谓光强度是指每单位面积所照射的光的累计辐射强度或者单位面积受到的光束(这也称为照度)。因此,所谓光强度传感器是指对每单位面积所照射的光的累计辐射强度或照度进行探测的传感器。并且,所谓红外线强度是指每单位面积所照射的光(例如,λ=800~1000nm)的累计辐射强度。
背光源10对液晶面板20照射光,但在本实施方式中,背光源10除白色光外还对液晶面板20照射红外光。这样的照射包含红外光的光的背光源能以公知方法实现。
另外,在图2中虽然未示出,但在本发明的液晶显示装置中,也可以在有源矩阵基板21和相对基板22的外侧分别设有表侧相位差板和里侧相位差板作为光学补偿元件。
另外,在图2中示出对液晶面板20进行显示驱动的液晶驱动电路60和用于驱动区域传感器和光强度传感器50的传感器控制部70。关于传感器控制部70,也示出其内部构成。此外,关于本实施方式的液晶驱动电路的结构,也能应用现有公知的结构。
如图2所示,在传感器控制部70内设有时序产生电路71、传感器驱动电路(驱动电路)72、区域传感器读出电路73、坐标提取电路74、接口电路75、光强度传感器读出电路76以及光强度测定部77。此外,在图2中,方便起见表示出2个传感器驱动电路72,但实际上在传感器控制部70内设置1个传感器驱动电路72。
时序产生电路71产生时序信号,该时序信号用于控制各电路的动作使其同步。
传感器驱动电路72提供电源,该电源用于驱动构成区域传感器的各光传感元件30和构成光强度传感器50的各光传感元件30。
区域传感器读出电路73从光传感元件30接收受光信号,根据所得到的电流值计算受光量,该光传感元件30使根据受光量不同而值不同的电流流过。
坐标提取电路74基于由区域传感器读出电路73计算的各光传感元件30的受光量,计算触摸到液晶面板的表面(检测对象面100a)的手指的坐标。
接口电路75将在坐标提取电路74中计算的手指坐标信息(位置信息)向液晶显示装置100的外部输出。液晶显示装置100通过该接口电路75与PC等连接。
光强度传感器读出电路76从光强度传感器50内所包含的光传感元件30接收受光信号,根据所得到的电流值计算受光量。
光强度测定部77基于由光强度传感器读出电路76计算的光传感元件30的受光量计算装置所放置的环境的光强度(具体为红外线的强度、照度(亮度)等)。在此,基于所得到的环境光的强度,坐标提取电路74决定是提取可见光传感器31A所包含的来自光传感元件30的受光信号还是提取红外光传感器31B所包含的来自光传感元件30的受光信号。由此,能根据周围的环境光强度适当地区分使用可见光传感器31A和红外光传感器31B。
液晶显示装置100具有上述的结构,由此在手指或输入笔触摸了装置表面(检测对象面100a)的情况下,形成于液晶面板20内的光传感元件30捕捉手指或输入笔作为图像,由此能检测输入位置。
接下来,对设于液晶面板20中的各传感器(可见光传感器31A、红外光传感器31B以及光强度传感器50)的结构进行说明。在以下说明中,将可见光传感器31A设为传感器A,将红外光传感器31B设为传感器B。
图1示意性地示出液晶面板20的显示区域(有源区域)20a内的各传感器的结构。在图1中虽然未示出液晶面板20内的具体结构,但在液晶面板20内以相互交叉的方式配置有多条数据信号线和多条栅极信号线,在各交叉部的附近通过TFT配置着像素电极。另外,在设于液晶面板20内的相对基板22中的彩色滤光片层,在与各像素电极相对的位置形成有红(R)、绿(G)或蓝(B)的着色部,由此分别得到红色的像素电极、绿色的像素电极、蓝色的像素电极。一个像素包括由R的像素电极、G的像素电极以及B的像素电极构成的3个像素电极。由此,在液晶面板20内,多个像素纵横地配置成矩阵状。
如图1所示,在本实施方式的液晶面板20中,设置于配置在显示区域20a内的最外周区域的各像素中的光传感元件30被用作光强度传感器50。
另外,对显示区域20a内的除最外周区域以外的各像素也设置光传感元件30,这些各光传感元件构成传感器A或者传感器B中的任一方。如图1所示,传感器A和传感器B沿着各像素的配置纵横地配置成矩阵状。而且,在本实施方式中,传感器A和传感器B相互交错地配置成格状。
在图3中示出传感器A的更具体结构。另外,在图4中示出传感器B的更具体结构。如这些图所示,在1单位的传感器A内和1单位的传感器B内分别包含由4像素×4像素构成的共计16个像素。此外,如上所述,一个像素包括R、G、B的3个像素电极。
如图3所示,在传感器A内包括多个光传感元件30,但分为对接受的可见光的强度进行探测的光传感元件30a和用于进行该光传感元件30a的温度补偿的暗电流补偿用的光传感元件30c这2种。
另外,如图4所示,在传感器B内包括多个光传感元件,但分为对接受的红外光的强度进行探测的光传感元件30b和用于进行该光传感元件30b的温度补偿的暗电流补偿用的光传感元件30c这2种。
在此,暗电流补偿用的光传感元件30c是为了实现精度更高的传感器、为了对根据温度等外在因素而变化的光传感器的检测特性进行补偿而设置的校正用传感器。暗电流补偿用的光传感元件30c能使用现有公知的方法形成。传感器A所包含的光传感元件30c和传感器B所包含的光传感元件30c具有相同结构。
图5的(a)~(c)分别示出光传感元件30a、光传感元件30b、光传感元件30c的截面结构。图5(a)示出图3的可见光传感器31A中的X-X’部分的截面结构,图5(b)示出图4的红外光传感器31B中的Y-Y’部分的截面结构,图5(c)示出可见光传感器31A和红外光传感器31B中的Z-Z’部分的截面结构。
图5(a)所示的光传感元件30a具有形成于有源矩阵基板21上的光传感元件30。关于用于探测可见光的强度的光传感元件30a的结构,能应用与设于现有的触摸面板一体型液晶显示装置中的光传感元件同样的结构。
图5(b)所示的光传感元件30b与光传感元件30a同样,具有形成于有源矩阵基板21上的光传感元件30。并且,在光传感元件30b中,在相对基板22侧的与配置有光传感元件30的区域对应的位置设有遮挡可见光的光学滤光片25。光学滤光片25具有形成彩色滤光片层的着色部的红色的彩色滤光片25R和蓝色的彩色滤光片25B的层叠构造。由此,能遮挡射入光传感元件30的光成分中的可见光成分。
此外,在本实施方式中,如图5(a)所示,在配置有光传感元件30a的区域的相对基板22上也设有与设于光传感元件30b上的光学滤光片25相同结构的光学滤光片25,在光传感元件30b的正上方部分设有用于使光(全波长区域的光)透射的开口部25c。这样,通过在传感器A上也设置光学滤光片25,能防止在具有传感器A的像素与具有传感器B的像素之间显示的视觉效果不同。
在此,在将基板上的各层的层叠方向的光传感元件30和光学滤光片25的距离设为d1的情况下,优选沿着基板表面的方向的光传感元件30的端部和光学滤光片25的端部(开口部25c的端部)的距离d2大于等于以下的值。
d2=d1+α。
在此,上述α为光传感元件30和光学滤光片25的成品尺寸公差加上有源矩阵基板21和相对基板22的贴合公差后的值(距离)。由此,在传感器A中能可靠地防止如下情况:从面板表面观察,光传感元件30和光学滤光片25重叠配置。
图5(c)所示的光传感元件30c与光传感元件30a同样,具有形成在有源矩阵基板21上的光传感元件30。但是,在光传感元件30c中,作为与光传感元件30a不同的结构,在相对基板22侧的与配置有光传感元件30的区域对应的位置设有遮挡光的黑矩阵27。由此,从由光传感元件30c得到的光伏电流中排除了由光的强度引起的光伏电流,能对除光的强度以外的因素(例如,温度等)引起的光伏电流进行探测。并且,从光传感元件30a和光传感元件30b的检测值中分别减去光传感元件30c的检测值,由此能进行光传感元件30a和光传感元件30b的校正。
如上所述,在本实施方式的液晶面板20中,通过是否在与现有同样结构的光传感元件30上设置光学滤光片25(换言之,是否在形成于光传感元件30上的光学滤光片25中设置开口部25c),也能分别实现2种传感器A和传感器B。关于这方面,一边参照图6和图7一边进行说明。
在图6中示出将设有传感器A的液晶面板20c和光学滤光片构造26组合来实现本实施方式的液晶面板的例子。此外,图6的右上段所示的坐标图是示出传感器A的分光灵敏度(按各波长区别的传感器输出)的坐标图,右中段所示的坐标图是示出设于光学滤光片构造26上的可见光遮挡部26a的分光透射率(按波长区别的光的透射率)的坐标图。
图6所示的液晶面板20c具有上述的传感器A(可见光传感器)纵横地配置成矩阵状的结构。在此,如右上段的坐标图所示,传感器A在从可见光到红外光的全波长区域中具有某种程度的灵敏度。
另外,图6所示的光学滤光片构造26具有可见光遮挡部26a和可见光透射部26b交错地配置成格状的结构。
在图6的右中段的坐标图中示出光学滤光片构造26的可见光遮挡部26a中的分光透射率。如该坐标图所示,可见光遮挡部26a遮挡可见光(即,小于等于780nm的波长)。作为可见光遮挡部26a的原材料,只要具有遮挡可见光(即,小于等于780nm的波长)、使红外光透射的特性即可,无论什么材料都能使用。
作为可见光遮挡部26a的构造的具体例,如上述的光学滤光片25那样,可列举将红色的彩色滤光片和蓝色的彩色滤光片层叠而成的结构。通过组合红色和蓝色的彩色滤光片,能可靠地遮挡可见光。另外,除此之外,也具有如下优点:能将光学滤光片构造26组装到设于液晶面板20的相对基板22中的彩色滤光片层。
在光学滤光片构造26的可见光透射部26b,在与传感器A的光传感元件30a的受光部对应的位置形成有开口部。由此,在光传感元件30a的受光部射入全波长区域的光。此外,可见光透射部26b的除开口部以外的区域由RB滤光片(将R彩色滤光片和B彩色滤光片层叠的光学滤光片)形成。
在图14中示意性地示出传感器A和传感器B交替配置的构造,该传感器A在光学滤光片25中形成有开口部25c,该传感器B形成有不具有开口部的光学滤光片25。
在上述的液晶面板20c中插入上述的光学滤光片构造26,由此,如图6所示,能得到传感器A和传感器B交错地配置成格状的液晶面板20。在图7(a)中示出图6所示的液晶面板20的传感器A的分光灵敏度,在图7(b)中示出图6所示的液晶面板20的传感器B的分光灵敏度。
如图7(a)所示,可知:传感器A针对可见区域和红外区域的波长进行反应,能对包含可见光和红外光两者的光的强度进行探测。另外,如图7(b)所示,传感器B仅对红外区域的波长进行反应,能探测红外光的强度。
通过上述结构,液晶面板20能由传感器A和传感器B这2种光传感器分别探测面板表面上的图像。也就是说,在液晶面板20中,能以如下2种方法进行输入位置的检测:使用传感器A的触摸面板功能的输入位置的检测;以及使用传感器B的触摸面板功能的输入位置的检测。
接下来,对设于液晶面板20中的另一个传感器、即光强度传感器50进行说明。
如图1所示,在本实施方式的液晶面板20中,在显示区域的最外周区域配置有光强度传感器50。也就是说,光强度传感器50包括形成在位于在显示区域内纵横地配置成矩阵状的像素的最外周的各像素内的光传感元件30。并且,光强度传感器50以包围配置成矩阵状的传感器A和传感器B的周围的方式配置。
这样,在本实施方式中,由配置于显示区域的最外周区域的多个光传感元件30构成了光强度传感器50,取从构成光强度传感器50的测定光强度用的各光传感元件30d得到的受光量的平均值,计算该平均值作为环境光的强度。
另外,构成本实施方式的光强度传感器50的光传感元件30d的感光灵敏度与设于显示区域内的结构可见光传感器31A的光传感元件30a的感光灵敏度相比,其感光灵敏度降低规定比例。也就是说,构成光强度传感器50的光传感元件30d的感光灵敏度与设于显示区域内的结构可见光传感器31A的光传感元件30a的感光灵敏度(或者,构成红外光传感器31B的光传感元件30b的感光灵敏度)相比,成为1/n(在此,n为大于1的任意数)。由此,使光强度传感器50的输出比可见光传感器31A低,在比在可见光传感器31A中输出饱和时的照度高的照度下,使得传感器输出饱和。由此,在想要测定的照度范围中传感器输出不会饱和,能正确地测定宽范围的环境照度(参照图10)。
在图8中示出光强度传感器50的更具体结构。在图8中示出图1所示的光强度传感器50的用虚线包围的部分的更具体结构。如图8所示,在图1的虚线所示的部分分别包括由4像素×4像素构成的共计16个像素。此外,如上所述,一个像素包括R、G、B3个像素电极。
如图8所示,在光强度传感器50内包括多个光传感元件30,但分为对接受的光的强度进行探测的光传感元件30d和用于进行该光传感元件30d的温度补偿的暗电流补偿用的光传感元件30c这2种。暗电流补偿用的光传感元件30c具有与传感器A和传感器B所包含的光传感元件30c相同的结构。
另外,在本实施方式中,如图8所示,在构成光强度传感器50的光传感元件30上设有光学滤光片25。也就是说,光强度传感器50除了用于使其感光灵敏度降低规定比例的结构,成为与红外光传感器31B(传感器B)同样的结构。
通过该结构,光强度传感器50能探测红外光的强度(从外部照射的光所包含的红外线的强度)。光强度传感器50的基本构成与图4和图5(b)所示的红外光传感器31B相同。但是,光强度传感器50与红外光传感器31B相比,其感光灵敏度降低了规定比例。
根据上述结构,能根据液晶显示装置100所放置的环境下的红外线强度进行区域传感器的切换。
此外,在本发明中,光强度传感器50不限定于上述的结构。作为其它例子,光强度传感器50也可以为探测可见光强度的传感器(即,照度传感器)。
该情况下的光强度传感器的基本构成与图3和图5(a)所示的可见光传感器31A相同。但是,光强度传感器A与可见光传感器31A相比,其感光灵敏度降低了规定比例。
根据上述结构,能根据液晶显示装置100所放置的环境下的照度进行区域传感器的切换。
在图9(a)~(d)中示出构成光强度传感器50的光传感元件30d的结构例。如图9(a)~(d)所示,光传感元件30d连接到对位于显示区域内的最外周区域的各像素设置的TFT63的漏极电极。此外,在图9(a)~(d)中也示出连接到TFT63的栅极信号线61和数据信号线62。
图9(a)所示的光强度传感器5为在n1个(在此,n1为大于等于2的整数)光传感元件30d中仅1个光传感元件30d接受外界光的结构。因此,如图所示,在n1个光传感元件30d中在(n1-1)个光传感元件30d上设有遮光构件51,在1个光传感元件30d上的遮光构件51中形成有开口部51a。
由此,构成光强度传感器50的光传感元件30d的从面板表面100a侧观察的开口率比构成可见光传感器30A的光传感元件30a的从面板表面100a侧观察的开口率小规定比例(具体为1/n1)。在此,光传感元件的从面板表面侧观察的开口率是指:在从面板表面侧观察光传感元件的情况下,相对于光传感元件的整个受光面的面积未被遮光的面积的比例。此外,在光强度传感器50为红外光传感器的情况下,光传感元件的从面板表面侧观察的开口率是指:在从面板表面侧观察光传感元件的情况下,相对于光传感元件的整个受光面的面积未遮挡红外线的面积的比例。
通过这样的结构,与未设置遮光构件的情况相比,能使构成光强度传感器50的多个光传感元件30d在整体上接受的光量为1/n1。因此,能使光强度传感器50的感光灵敏度为可见光传感器31A的感光灵敏度(或者红外光传感器31B的感光灵敏度)的1/n1
此外,作为遮光构件51的材料,能适当利用不透射光的原材料。作为遮光构件51的材料,具体可列举金属材料、黑色树脂等。例如,遮光构件51能使用碳黑形成,该碳黑构成形成于相对基板22中的彩色滤光片层。在该情况下,只要在彩色滤光片层的形成工序中,在与构成光强度传感器50的光传感元件30d中规定数量的光传感元件30d对应的区域使碳黑图案化使得碳黑位于该区域即可。另外,在可靠地遮挡全波长区域的光这方面,优选使用金属材料作为遮光构件。此外,在光强度传感器50为红外光传感器的情况下,希望遮光构件能对红外光完全遮光。
图9(b)所示的光强度传感器50为如下结构:在n2个(在此,n2为大于等于2的整数)光传感元件30d中仅1个光传感元件30d通过用于驱动该传感元件的配线(即,数据信号线62)与传感器驱动电路72连接。也就是说,在(n2-1)个光传感元件30d中,如图9(b)的A所示,TFT63的源极电极侧的配线与数据信号线分开。未连接到传感器驱动电路72的光传感元件30d不发挥光强度传感器的功能,所以在上述结构中,n2个元件中仅1个发挥光强度传感器的功能。
通过上述的结构,与所有光传感元件30d与数据信号线62连接的情况相比,能使构成光强度传感器50的多个光传感元件30d在整体上探测的光量为1/n2。因此,能使光强度传感器50的感光灵敏度为可见光传感器31A的感光灵敏度(或者,红外光传感器31B的感光灵敏度)的1/n2
另外,作为使光强度传感器的感光灵敏度为1/n2的结构的其它例子,也能为如下结构:使构成光强度传感器50的光传感元件30d的个数自身减少(也就是说,不形成未连接到驱动电路的光传感元件)。但是,在这样不形成未连接到驱动电路的光传感元件的情况下,需要在光传感元件的制造工艺中的所有工序中在形成光传感元件的像素区域与未形成光传感元件的像素区域之间变更掩模。与此相对,不将光传感元件连接到驱动电路的结构仅通过变更配线的掩模就能实现,所以具有变更设计时的成本廉价的优点。
图9(c)所示的光强度传感器50为如下结构:在构成光强度传感器50的各光传感元件30d上设置减光滤光片54,该减光滤光片54使透射光量(从面板表面100a射入的光量)减少到1/n(在此,n为大于1的任意数)。通过这样的结构,与未设置减光滤光片54的情况相比,能使构成光强度传感器50的各光传感元件30d接受的光量为1/n。因此,能使光强度传感器50的感光灵敏度为可见光传感器31A的感光灵敏度(或者,红外光传感器31B的感光灵敏度)的1/n。
作为这样的减光滤光片54能使用宽频带的ND滤光片。所谓ND滤光片为使分光透射率同样地下降的滤光片,有吸光型、反射型、复合型等。
图9(d)所示的光强度传感器50为在构成光强度传感器50的各光传感元件30d上设有遮光构件55的结构。在该遮光构件55中形成有开口部55a,该开口部55a具有光传感元件30d的受光部面积的1/n(在此,n为大于1的任意数)的面积。通过这样的结构,与未设置遮光构件55的情况相比,能使构成光强度传感器50的各光传感元件30d接受的光量为1/n。因此,能使光强度传感器50的感光灵敏度为可见光传感器31A的感光灵敏度的1/n。此外,作为遮光构件55的材料,能适当利用不透射光的原材料。另外,作为遮光构件55的材料,能利用与遮光构件51相同的材料。
如上所述,在本实施方式中,将相对于构成区域传感器的光传感元件使灵敏度降低规定比例的光传感元件设为光强度传感器用的光传感元件。针对构成可见光传感器31A的光传感元件30a和构成光强度传感器50的光传感元件30d,在图10中示出了相对于周围的环境照度的传感器输出特性的一例。例如,在周围的照度最大成为10万勒克斯的环境下使用液晶显示装置的情况下,如该图所示,想要测定的照度范围成为0~10万勒克斯。此时,如图10所示,构成可见光传感器31A的光传感元件30a的传感器输出特性在比10万勒克斯暗的图中A的照度下饱和。与此相对,如图10所示,感光灵敏度比光传感元件30a降低了规定比例的光强度传感器50用的光传感元件30d的输出特性在比10万勒克斯亮的图中B的照度下饱和。因此,在使用光传感元件30d的光强度传感器50中,能在0~10万勒克斯的照度范围中正确地测定环境照度。
并且,在本实施方式中,关于除了用遮光构件等使感光灵敏度降低这一点以外的光传感元件自身的构造(即,构成光传感元件的光电二极管、光电晶体管等的构造),在区域传感器用的光传感元件(例如,光传感元件30a、30b等)和光强度传感器用的光传感元件30中设为相同结构。也就是说,构成光强度传感器50的光传感元件30和构成区域传感器的光传感元件30为利用相同的设计和工艺(制造工序)在有源矩阵基板21上形成的。
因此,能使光强度传感器的传感器特性和区域传感器(可见光传感器和红外光传感器)的传感器特性一致。由此,能估计区域传感器对环境光的正确输出。另外,与设有外带的光强度传感器的情况相比能减少部件个数,所以能实现装置的小型化、薄型化以及轻量化,并且也关系到制造成本的降低。
根据上述结构,使光强度传感器用的光传感元件的感光灵敏度降低规定比例,由此能正确地测定较大范围的环境照度。另外,因为能使光强度传感器的传感器特性与显示区域内的用作区域传感器的光传感元件相同,所以能使区域传感器用的光传感元件正确地反映利用光强度传感器得到的环境光的强度。
另外,在仅在显示区域的一部分区域(点区域)设有光强度传感器的情况下,如果光强度传感器在用手指等触摸了面板表面时手掌等位于光强度传感器上的话,则由光强度传感器所探测的光强度有可能成为比实际的环境光强度低的值。但是,如果将显示区域的最外周区域设为光强度传感器,与仅在显示区域的一部分区域设有光强度传感器的情况相比,光强度传感器接受的光被手掌等遮住的比例减少,所以能得到更正确的环境照度。另外,当在显示区域内配置光强度传感器时,该光强度传感器部成为黑点而在显示图像内被视觉识别,但如上所述,通过在显示区域的最外周配置光强度传感器,能实现不对显示图像施加影响的照度传感器。
接下来,对在本实施方式的液晶显示装置100中进行输入位置检测的方法进行说明。
在本实施方式的液晶显示装置100中,根据由光强度传感器50所检测的照度,进行是使用可见光传感器31A(传感器A)进行位置检测还是使用红外光传感器31B(传感器B)进行位置检测的切换。该传感器的切换能着眼于如下方面来决定:在特定的照度范围中,在使用了哪种传感器的情况下能进行更正确的位置检测。
在此,说明对传感器A和传感器B各自来说擅长的照度范围(能进行正确的位置检测的照度范围)和不擅长的照度范围(在位置检测中能产生误差的照度范围)。
在图11(a)和图11(b)中示出了在使用传感器A的情况和使用传感器B的情况下在传感器控制部70中如何进行触摸到面板表面的部分的识别。图11(a)为使用传感器A的情况,图11(b)为使用传感器B的情况。
在使用传感器A的情况下,如图11(a)所示,手指等触摸的部分T1与其它部分相比成为暗的图像。这是因为:在触摸的部分外界光被遮住,所以光传感元件30a的受光量比其它区域的光传感元件30a少。与此相对,在使用传感器B的情况下,如图11(b)所示,触摸的部分T2与其它部分相比成为亮的图像。这是因为:从液晶显示装置100的背光源10照射了包含红外光的光,在触摸的部分,红外光被接触到面板表面的手指等反射,与此相对,在未触摸的部分,红外光向液晶面板的外部露出(参照图2)。
并且,由于传感器A具有上述的特性,利用传感器A进行位置检测时的合适的照度范围如图12(a)所示,成为比较亮的1万勒克斯(lx)~10万勒克斯(lx)。这是因为:在暗的环境下利用可见光难以察觉触摸部分和未触摸部分的区别。并且,尤其在液晶面板20中进行白显示等亮的图像显示,在手指等触摸了该亮的图像显示区域的情况下,触摸部分也被传感器A识别为亮的图像,所以容易产生误识别。
另一方面,由于传感器B具有上述的特性,利用传感器B进行位置检测时的合适的照度范围如图12(b)所示。如该图所示,在外界光为荧光灯的照射光的情况下,能在所有照度范围(具体为0~10万勒克斯(lx))中进行良好的位置检测。这是因为:由于荧光灯不包含红外光,所以能不受环境光强度影响地进行位置检测。另外,在外界光为太阳光的情况下,比较暗的0~1万勒克斯(lx)成为合适的照度范围。这是因为:由于太阳光包含红外光,所以在太阳光强度的情况下,红外光的强度变高,在未触摸部分的光传感元件30b中也探测到红外光。
在用红外线强度表示利用传感器B进行位置检测时的合适光强度范围的情况下,如果液晶显示装置100所放置的环境的红外线的强度为1.00~1.80mW/cm2的范围内的值以下,则能进行良好的位置检测。此处的红外线的强度是指波长为800~1000nm的光的累计辐射强度。
因此,在本实施方式的液晶显示装置100中,例如按图12(c)所示那样划分传感器A和传感器B各自的对象照度范围,能根据由光强度传感器50所探测的环境照度存在于哪个对象照度范围来进行要使用的传感器的切换。在图12(c)所示的例子中,在照度为大于等于0勒克斯(lx)不足1万勒克斯(lx)的范围内的情况下,利用传感器B进行位置检测,在照度为大于等于1万勒克斯(lx)小于等于10万勒克斯(lx)的范围内的情况下,利用传感器A进行位置检测。
另外,作为其它的切换方法,能根据液晶显示装置100所放置的环境的红外线强度是否大于等于规定值来进行要使用的传感器的切换。在此,优选上述规定值为1.00~1.80mW/cm2的范围内的值。
在进行这样的传感器切换的情况下,在图2所示的传感器控制部70中按照以下进行处理。
首先,以由光强度传感器50所探测的信息为基础,利用光强度传感器读出电路76和光强度测定部77计算环境光强度。与此同时,在区域传感器读出电路73中读取由传感器A和传感器B所探测的位置信息。利用区域传感器读出电路73得到的传感器A和传感器B的位置信息被发送到坐标提取电路74(传感器切换部)。
在坐标提取电路74中,基于从光强度测定部77发送的环境光强度的信息,决定使用由传感器A所探测的位置信息和由传感器B所探测的位置信息中的哪个进行位置检测。以下,对使用探测照度的光强度传感器50进行区域传感器的切换的情况和使用探测红外光强度的光强度传感器50进行区域传感器的切换的情况中的各个情况进行说明。
(1)使用探测照度的光强度传感器50的情况。
在坐标提取电路74中,基于从光强度测定部77发送的环境照度(环境光强度)的信息,在所发送的环境照度为例如大于等于1万勒克斯的情况下,如图11(a)所示,将在白色区域内中用黑色得到的区域(T1)识别为输入位置。另一方面,在从光强度测定部77发送的环境照度为例如不足1万勒克斯的情况下,如图11(b)所示,将在暗的区域内以白色示出的区域(T2)识别为输入位置。
这样,在坐标提取电路74中,根据环境照度是否大于等于阈值(例如,1万勒克斯)使输入位置的检测方法不同。并且,在环境光强度大于等于阈值的情况下,将利用传感器A得到的信息用作位置信息来检测输入位置,在环境照度不足阈值的情况下,将利用传感器B得到的信息用作位置信息来检测输入位置。
(2)使用探测红外光强度的光强度传感器50的情况
在坐标提取电路74中,基于从光强度测定部77发送的红外线强度(环境光强度)的信息,在所发送的红外线强度大于等于规定值(例如1.40mW/cm2)的情况下,如图11(a)所示,将在白色区域内中以黑色得到的区域(T1)识别为输入位置。另一方面,在从光强度测定部77发送的环境照度不足规定值(例如1.40mW/cm2)的情况下,如图11(b)所示,将在暗的区域内以白色示出的区域(T2)识别为输入位置。
这样,在坐标提取电路74中,根据环境下的红外线强度是否大于等于阈值而使输入位置的检测的方法不同。并且,在环境下的红外线强度大于等于阈值的情况下,将利用传感器A得到的信息用作位置信息来检测输入位置,在环境下的红外线强度不足阈值的情况下,将利用传感器B得到的信息用作位置信息来检测输入位置。
此外,作为上述的红外线强度的规定值(阈值),例如选择1.00~1.80mW/cm2范围内的值较合适。
在坐标提取电路74中得到的位置信息通过接口电路75向外部输出。
如上所述,在本实施方式的液晶显示装置100中,坐标提取电路74能根据环境光强度变更输入位置的检测方法。因此,能利用1个坐标提取电路进行来自2种传感器的位置检测而不用分别设置传感器A用的坐标提取电路和传感器B用的坐标提取电路。由此,能减少电路规模,并且也能减少信息的处理量。
如上所述,在本实施方式的液晶显示装置100中,能分别使用探测可见光的传感器A和探测红外光的传感器B这2种传感器进行位置检测。由此,能根据各自擅长的照度范围或者红外光的强度范围区分使用各传感器,与仅使用感光灵敏度不同的2种传感器的区域传感器相比,能在更宽范围的环境光强度下进行正确的位置检测。
而且,在本实施方式的液晶显示装置100中,根据环境光强度来切换坐标提取方法,由此基于来自任一方的传感器的探测信息进行触摸位置的坐标提取。因此,能以1个坐标提取电路进行来自2种传感器的坐标提取。
在上述的实施方式中,列举传感器A和传感器B交错地配置成格状的结构为例进行了说明,但本发明未必限定于这样的结构。传感器A和传感器B也可以随机地配置,并且传感器A和传感器B也可以按1列1列交替地配置。
但是,从能将由于具备2种光传感器而导致的解析度降低抑制为最小限度这一点出发,优选如本实施方式那样传感器A和传感器B交错地配置成格状。
关于这一点,一边参照图13(a)、图13(b)一边说明。图13(a)为传感器A和传感器B交错地配置成格状的例子,图13(b)为传感器A和传感器B按1列1列交替地配置的例子。
例如,设仅将传感器A纵横地配置成矩阵状的情况下的传感器A的解析度为60dpi(点/英寸),如图13(a)所示,在2种传感器(传感器A和传感器B)配置成格状的情况下,横向(x方向)和纵向(y方向)的解析度均成为
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与此相对,如图13(b)所示,在使2种传感器(传感器A和传感器B)按1列1列交替地配置的情况下,横向(x方向)的解析度仍为60dpi,另一方面,纵向(y方向)的解析度成为1/2×60=30dpi。在该情况下,导致整体上的解析度成为解析度小的纵向的解析度。另外,在纵向和横向产生解析度的差别。
这样,通过将传感器A和传感器B配置成格状,在光传感器总数相同的情况下,与仅由1种光传感器构成的区域传感器的解析度相比,能将由于具备2种光传感器所引起的解析度降低抑制为最小限度。
另外,在上述的实施方式中,列举了按一个像素设置光传感元件的结构为例,但在本发明中,光传感元件也可以不必按一个像素设置。另外,在本发明中,也可以为如下结构:按构成一个像素的R、G、B的像素电极中的任一个像素电极具备光传感元件。
此外,在本实施方式中,作为带区域传感器的液晶显示装置,列举构成为包括如下2种要探测的光的波长区域相互不同的传感器的液晶显示装置为例进行了说明:可见光传感器,其包括接受可见光的光传感元件;以及红外光传感器,其包括接受红外光的光传感元件,但本发明不限定于此。作为除此以外的结构,能列举构成为包括感光灵敏度不同的2种传感器的带区域传感器的液晶显示装置。
另外,在本实施方式中,为了根据环境光强度进行多种光传感元件的切换而利用了光强度传感器,但本发明的利用可能性不限定于此。作为设于本发明的液晶显示装置中的光强度传感器的其它利用方法,可列举与周围的环境光强度相应的光传感元件的传感时间(探测时间)的控制、或者与周围的环境光强度相应的背光源的控制等。在以下的实施方式2中,作为本发明的其它例子,对能根据周围的环境光强度控制光传感元件的传感时间(探测时间)的液晶显示装置进行说明。
[实施方式2]
在图15中示出本发明的第2实施方式的触摸面板一体型液晶显示装置200(也单称为液晶显示装置200)的结构。图15所示的液晶显示装置200具有如下触摸面板功能:通过由按每个像素设置的光传感元件探测显示面板表面的图像来检测输入位置。如图15所示,本实施方式的触摸面板一体型液晶显示装置200具备:液晶面板120;以及背光源10a,其设于液晶面板120的背面侧,对该液晶面板照射光。
关于液晶面板120的结构,与在实施方式1中说明的液晶显示装置100内的液晶面板20的结构大致相同。因此,在此仅对与液晶面板20不同的方面进行说明。
另外,背光源10a在仅照射白色光这方面与实施方式1的背光源10不同,但关于背光源10a的结构,能应用与一般的液晶显示装置的背光源同样的结构。
在上述的实施方式1中,在液晶面板20中形成有可见光传感器31A和红外光传感器31B,这2种传感器分别对面板表面上的图像进行探测,由此实现了对从外部输入的位置进行检测的区域传感器。与此相对,本实施方式2的液晶面板120仅用可见光传感器31A实现了区域传感器部。也就是说,设于液晶面板120中的多个可见光传感器31A分别对面板表面上的图像进行探测,由此在手指、输入笔接触到液晶面板120表面(检测对象面200a)的特定位置的情况下,光传感元件30读取该位置,能对装置输入信息或执行作为目的的动作。
另外,在本实施方式2的液晶面板120中设有光强度传感器50,该光强度传感器50用于对液晶显示装置200所放置的环境的照度进行测定。在本实施方式中,作为构成光强度传感器50的光传感元件,也使用与构成区域传感器的光传感元件30相同结构的光传感元件30。另外,与实施方式1同样,在液晶面板120中,对各像素设置的光传感元件30被用作光强度传感器50,各像素配置于显示区域20a内的最外周区域。关于光强度传感器50的具体结构,因为与实施方式1相同,所以省略其说明。
另外,如图15所示,在液晶显示装置200中设有对液晶面板20进行显示驱动的液晶驱动电路60以及用于驱动区域传感器的传感器控制部70a。
如图15所示,在传感器控制部70a内设有时序产生电路71、传感器驱动电路72a、区域传感器读出电路73、坐标提取电路74以及接口电路75。
时序产生电路71产生时序信号,该时序信号用于控制各电路的动作使其同步。
传感器驱动电路72a提供电源,该电源用于驱动构成可见光传感器31A的光传感元件30。
区域传感器读出电路73从光传感元件30接收受光信号,根据所得到的电流值计算受光量,该光传感元件30使根据受光量不同而值不同的电流流过。
坐标提取电路74基于由区域传感器读出电路73计算的各光传感元件30的受光量,计算对液晶面板的表面(检测对象面200a)触摸的手指的坐标。
接口电路75将在坐标提取电路74中计算的手指的坐标信息(位置信息)向液晶显示装置200的外部输出。液晶显示装置200通过该接口电路75与PC等连接。
液晶显示装置200由于具有上述的结构,在手指或输入笔触摸了装置表面(检测对象面200a)的情况下,形成于液晶面板20内的光传感元件30捕捉手指或输入笔作为图像,由此能检测输入位置。
另外,在传感器控制部70a内,作为与照度传感器50的控制相关的结构,也设有光强度传感器读出电路76和光强度测定部77。另外,上述的传感器驱动电路(驱动电路)72a也发挥用于驱动构成光强度传感器50的各光传感元件30d的电路的功能。
光强度传感器读出电路76从光强度传感器50内所包含的光传感元件30接收受光信号,计算受光量。
光强度测定部77基于由光强度传感器读出电路76计算的光传感元件30的受光量,计算装置所放置的环境的光的强度。在此得到的环境光的强度信息向传感器驱动电路72a发送。
在具有上述结构的液晶显示装置200中,根据环境光的强度对构成可见光传感器31A的光传感元件30a的传感时间进行控制。具体地,基于在光强度测定部77中得到的环境光的强度,传感器驱动电路72a进行构成可见光传感器31A的光传感元件30a的驱动控制,控制该光传感元件30a传感时间(探测时间)。由此,能进行如下控制:例如,在装置放置于亮的环境下的情况下使光传感元件的传感时间缩短,在装置放置于暗的环境下的情况下使光传感元件的传感时间延长。换言之,当利用光强度传感器得到的环境光的强度更高时,能进行如下控制:与利用该光强度传感器得到的环境光的强度更低时相比使可见光传感器31A内的光传感元件的传感时间更短;当利用光强度传感器得到的环境光的强度更低时,能进行如下控制:与利用该光强度传感器得到的环境光的强度更高时相比使可见光传感器31A内的光传感元件的传感时间更长。
这样,在本实施方式的液晶显示装置200中,根据环境光的强度对构成区域传感器的光传感元件的传感时间进行控制,由此实现了更正确的位置检测。
此外,设于本实施方式的液晶显示装置200中的光强度传感器50不但可以探测红外线的强度,而且可以探测环境下的照度。在光强度传感器50为探测红外线强度的传感器的情况下,如在实施方式1中说明的那样,能应用在光传感元件30上设有光学滤光片25的结构。另外,在光强度传感器50为探测环境下的照度的传感器的情况下,能应用不在光传感元件30上设置光学滤光片25的结构、或者在光传感元件30上的光学滤光片25中设置开口部25c的结构等。
本发明并不限定于上述的各实施方式,能在权利要求所示的范围内进行种种变更。即,在权利要求所示的范围内适当变更后的技术手段或者将在其它实施方式中说明的技术手段组合得到的实施方式也包含于本发明的技术范围中。
工业上的可利用性
如果使用本发明的液晶显示装置,则能利用设于装置内的光传感元件正确地测定周围的环境照度。因此,本发明的液晶显示装置能应用于基于环境照度进行装置内的驱动电路的控制的液晶显示装置。
附图标记说明
10   背光源
10a  背光源
20   液晶面板
21   有源矩阵基板
22   相对基板
23   液晶层
25   光学滤光片
25B  蓝色的彩色滤光片
25R  红色的彩色滤光片
25c  开口部
26   光学滤光片构造
30   光传感元件
30a  (可见光传感器的)光传感元件
30b  (红外光传感器的)光传感元件
30d  (光强度传感器的)光传感元件
31A  可见光传感器(区域传感器部)
31B  红外光传感器(区域传感器部)
40a  表侧偏光板
40b   里侧偏光板
50    光强度传感器(光强度传感器部)
51    遮光构件(遮光部)
54    减光滤光片
55    遮光构件
70    传感器控制部
70a   传感器控制部
100   触摸面板一体型液晶显示装置(液晶显示装置)
100a  面板表面(检测对象面)
120   液晶面板
200   触摸面板一体型液晶显示装置(液晶显示装置)
200a  面板表面(检测对象面)

Claims (10)

1.一种液晶显示装置,其特征在于:
具备在有源矩阵基板与相对基板之间配置有液晶层的液晶面板,该液晶面板具有通过探测面板表面上的图像来对从外部输入的位置进行检测的区域传感器功能,
上述液晶面板具有多个对接受的光的强度进行探测的光传感元件,
上述液晶显示装置具备:
光强度传感器部,其包括配置于上述液晶面板的显示区域的最外周部分的上述光传感元件,对该液晶显示装置所放置的环境下的光的强度进行检测;以及
区域传感器部,其包括除构成上述光强度传感器部的光传感元件以外的光传感元件,通过由各光传感元件探测面板表面上的图像来对从外部输入的位置进行检测,
构成上述光强度传感器部的光传感元件和构成上述区域传感器部的光传感元件是利用相同制造工序在上述有源矩阵基板上形成的,并且,
构成上述光强度传感器部的光传感元件与构成上述区域传感器部的光传感元件相比,其感光灵敏度降低规定比例。
2.根据权利要求1所述的液晶显示装置,其特征在于:
上述光强度传感器部具有多个光传感元件,基于各光传感元件探测的光的强度的平均值得到上述环境光的强度。
3.根据权利要求1或2所述的液晶显示装置,其特征在于:
上述光强度传感器部对该液晶显示装置所放置的环境下的红外线强度进行检测。
4.根据权利要求1~3中的任一项所述的液晶显示装置,其特征在于:
构成上述光强度传感器部的光传感元件的从上述液晶面板的面板表面侧观察的开口率比构成上述区域传感器部的光传感元件的上述开口率小规定比例。
5.根据权利要求4所述的液晶显示装置,其特征在于:
构成上述光强度传感器部的光传感元件包括在该光传感元件上设有遮光部的光传感元件和在该光传感元件上未设置遮光部的光传感元件。
6.根据权利要求5所述的液晶显示装置,其特征在于:
设有上述遮光部的光传感元件的个数和未设置上述遮光部的光传感元件的个数成为(n1-1)∶1的比例,在此,n1为大于等于2的整数。
7.根据权利要求1~3中的任一项所述的液晶显示装置,其特征在于:
在构成上述光强度传感器部的光传感元件上设有减光滤光片,该减光滤光片使从上述液晶面板的表面射入的光减少规定比例。
8.根据权利要求1~3中的任一项所述的液晶显示装置,其特征在于:
还具备用于驱动上述光传感元件的驱动电路,
构成上述光强度传感器部的光传感元件包括连接到上述驱动电路的光传感元件和未连接到上述驱动电路的光传感元件。
9.根据权利要求8所述的液晶显示装置,其特征在于:
未连接到上述驱动电路的光传感元件的个数和连接到上述驱动电路的光传感元件的个数成为(n2-1)∶1的比例,在此,n2为大于等于2的整数。
10.根据权利要求1~9中的任一项所述的液晶显示装置,其特征在于:
具备驱动电路,该驱动电路基于利用上述光强度传感器部得到的光的强度对构成上述区域传感器部的光传感元件的传感时间进行变更。
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