CN102317840A - 显示装置 - Google Patents

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CN102317840A
CN102317840A CN2009801202953A CN200980120295A CN102317840A CN 102317840 A CN102317840 A CN 102317840A CN 2009801202953 A CN2009801202953 A CN 2009801202953A CN 200980120295 A CN200980120295 A CN 200980120295A CN 102317840 A CN102317840 A CN 102317840A
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加藤浩巳
C·布朗
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Abstract

本发明提供一种每个传感器的偏差少的带光传感器的显示装置。在有源矩阵基板的像素区域设置有光传感器的显示装置中,上述光传感器包括:光检测元件(M4),其接收入射光;电容(C1),其一个电极与上述光检测元件(M4)连接,并存储来自上述光检测元件的输出电流;复位信号配线(RST),其向该光传感器供给复位信号;读出信号配线(RWS),其向该光传感器供给读出信号;和传感器开关元件(M2),其根据上述读出信号,读出在从供给上述复位信号起至供给上述读出信号为止的期间存储在上述电容(C1)的输出电流。使用光电晶体管作为光检测元件(M4)。

Description

显示装置
技术领域
本发明涉及具有光电二极管或光电晶体管等光检测元件的带光传感器的显示装置,特别涉及在像素区域内设置有光传感器的显示装置。
背景技术
历来,提案有例如通过在像素内设置有光电二极管等光检测元件,能够检测外光的明亮度、或取入接近显示器的物体的图像的带光传感器的显示装置。这样的带光传感器的显示装置被设想为作为双方向通信用显示装置、带触摸面板功能的显示装置使用。
在现有的带光传感器的显示装置中,在利用半导体工艺在有源矩阵基板形成信号线和扫描线、TFT(Thin Film Transistor:薄膜晶体管)、像素电极等公知的构成要素时,同时在有源矩阵基板上制作光电二极管等(参照专利文献1、非专利文献1)。
图12表示形成于有源矩阵基板上的现有的光传感器(专利文献2、3)的一个例子。图12所示的现有的光传感器包括光电二极管D1、电容器C2和晶体管M2。在光电二极管D1的阳极(anode)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(cathode)连接有电容器C2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。电容器C2的另一个电极与用于供给读出信号的配线RWS连接。
在该结构中,通过分别在规定的定时向配线RST供给复位信号、向配线RWS供给读出信号,能够获得与在光电二极管D1接收的光的量相应的传感器输出VPIX。在此,参照图13说明图12所示的现有的光传感器的动作。另外,将复位信号的低电平(例如-4V)表示为VRST.L,将复位信号的高电平(例如0V)表示为VRST.H,将读出信号的低电平(例如0V)表示为VRWS.L,将读出信号的高电平(例如8V)表示为VRWS.H
首先,当向配线RST供给高电平的复位信号VRST.H(图12中t=RST的时刻)时,光电二极管D1成为正向偏压,晶体管M2的栅极电位VINT能够由下述的式(1)表示。
VINT=VRST.H-VF       ……(1)
在式(1)中,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是电容器C2的电容、光电二极管D1的电容CPD和晶体管M2的电容CTFT的总和。此时的VINT比晶体管M2的阈值电压低,因此晶体管M2在复位期间处于非导通状态。
接着,复位信号返回低电平VRST.L,由此,光电流的积分期间(图13所示的VINT的期间)开始。在积分期间,与射向光电二极管D1的光入射量成比例的光电流流入电容器C2,使电容器C2放电。由此,积分期间结束时的晶体管M2的栅极电位VINT能够由下述的式(2)表示。
VINT=VRST.H-VF-ΔVRST·CPD/CT-IPHOTO·TINT/CT    ……(2)
在式(2)中,IPHOTO是光电二极管D1的光电流,TINT是积分期间的长度。在积分期间,VINT也比晶体管M2的阈值电压低,因此晶体管M2成为非导通状态。
当积分期间结束时,读出信号RWS在图13所示的t=RWS的时刻上升,由此,读出期间开始。另外,读出期间在读出信号RWS为高电平的期间继续。在此,对电容器C2注入电荷。其结果是,晶体管M2的栅极电位VINT能够由下述的式(3)表示。
VINT=VRST.H-VF-ΔVRST·CPD/CT-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,晶体管M2的栅极电位VINT变得比阈值电压高,因此,晶体管M2成为导通状态,与在各列设置于配线OUT的端部的偏压晶体管M3共同作为源输出放大器(source follower amplifier)发挥作用。即,来自晶体管M2的传感器输出电压VPIX与积分期间的光电二极管D1的光电流的积分值成比例。
另外,在图13中,以虚线表示的波形表示射入光电二极管D1的光较少的情况下的电位VINT的变化,以实线表示的波形表示在外光射入光电二极管D1的情况下的电位VINT的变化。图13的ΔV是与向光电二极管D1射入的光的量成比例的电位差。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2006-3857号公报
专利文献2:国际公开第2007/145346号小册子
专利文献3:国际公开第2007/145347号小册子
非专利文献
非专利文献:“A Touch Panel Function Integrated LCD IncludingLTPS A/D Converter”,T.Nakamura等,SID 05 DIGEST,pp1054-1055,2005
发明内容
另外,在上述现有的光传感器中作为光检测元件使用的光电二极管需要用于形成p沟道区域(p+)和n沟道区域(n+)的两个工艺。即,作为影响光电二极管的特性的重要参数的i层的宽度由n层和p层2层的形成工艺决定。因此,i层的宽度由于形成n层和p层时的光刻工艺中的移位偏差而受到双重影响。
本发明是鉴于上述的问题而完成的,其目的在于,提供一种通过使用光刻工艺中的特性偏差小的光电晶体管作为光检测元件,使得每个传感器的偏差少的带光传感器的显示装置。
为了解决上述问题,本发明的显示装置的特征在于:在有源矩阵基板的像素区域设置有光传感器,上述光传感器包括:光检测元件,其接收入射光;电容,其一个电极与上述光检测元件连接,存储来自上述光检测元件的输出电流;复位信号配线,其向该光传感器供给复位信号;读出信号配线,其向该光传感器供给读出信号;和传感器开关元件,其根据上述读出信号读出在从供给上述复位信号起至供给上述读出信号为止的期间存储在上述电容的输出电流,并且上述光检测元件是光电晶体管。
发明的效果
根据本发明,通过使用光刻工艺中的特性偏差小的光电晶体管作为光检测元件,能够提供每个传感器的偏差小的带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略结构的框图。
图2是表示本发明的第一实施方式的显示装置中一个像素的结构的等价电路图。
图3是第一实施方式的光传感器的输入信号(RST,RWS)的时序图。
图4是表示第一实施方式的光传感器的输入信号(RST,RWS)与VINT的关系的波形图。
图5是表示第一实施方式的显示装置的传感器驱动定时的时序图。
图6是表示传感器像素读出电路的内部结构的电路图。
图7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8是表示传感器列放大器的结构例的电路图。
图9是表示本发明的第二实施方式的显示装置中一个像素的结构的等价电路图。
图10是表示第一实施方式的光传感器的输入信号(RST,RWS)与VINT的关系的波形图。
图11是表示作为比较例在第一实施方式的结构中复位信号RST的电位下降不急剧的情况下的VINT的变化的波形图。
图12是表示现有的光传感器的结构例的等价电路图。
图13是对现有的光传感器施加复位信号RST和读出信号RWS的情况下的VINT的波形图。
附图标记的说明
1    像素区域
2    显示器栅极驱动器
3    显示器源极驱动器
4    传感器列(column)驱动器
41    传感器像素读出电路
42    传感器列放大器
43    传感器列扫描电路
5     传感器行(row)驱动器
6     缓冲放大器
7     FPC连接器
8     信号处理电路
9     FPC
100   有源矩阵基板
M2    薄膜晶体管(传感器开关元件)
M4    光电晶体管(光检测元件)
具体实施方式
(第一实施方式)
本发明的一个实施方式的显示装置是在有源矩阵基板的像素区域设置有光传感器的显示装置,上述光传感器包括:光检测元件,其接收入射光;电容,其一个电极与上述光检测元件连接,存储来自上述光检测元件的输出电流;复位信号配线,其向该光传感器供给复位信号;读出信号配线,其向该光传感器供给读出信号;和传感器开关元件,其根据上述读出信号读出在从供给上述复位信号起至供给上述读出信号为止的期间存储在上述电容的输出电流,并且上述光检测元件是光电晶体管。
在上述显示装置中,能够利用非晶硅TFT或微晶硅TFT实现光电晶体管。此外,在上述显示装置中能够由非晶硅TFT或微晶硅TFT构成上述传感器开关元件。通过这样由非晶硅TFT或微晶硅TFT形成光电晶体管和/或传感器开关元件,能够廉价地提供带光传感器的显示装置。
此外,上述光电晶体管也可以为栅极和源极与上述复位信号配线连接的结构。或者也可以构成为:在栅极连接有上述复位信号配线,在源极连接有在该晶体管成为断开状态后产生电位下降的第二复位信号配线。根据后者的结构,能够抑制由晶体管的双方向导电性引起的、在复位时发生的栅极电位的下降,能够提供动态范围广的光传感器。
进一步,上述显示装置还能够作为进一步包括与上述有源矩阵基板相对的对置基板和夹持在上述有源矩阵基板与对置基板之间的液晶的液晶显示装置适当地实施,但是,并不仅限于此。
以下,参照附图说明本发明的更具体的实施方式。另外,以下的实施方式表示在将本发明的显示装置作为液晶显示装置实施的情况下的结构例,但是,本发明的显示装置并不仅限于液晶显示装置,而能够适用于使用有源矩阵基板的任意的显示装置。另外,本发明的显示装置被设想为作为带触摸面板的显示装置、具备显示功能和摄像功能的双方向通信用显示装置等利用,其中,该带触摸面板的显示装置通过具有光传感器,能够检测接近画面的物体而进行输入操作。
此外,为了便于说明,以下参照的各附图是仅将在本发明的实施方式的构成部件中为了说明本发明而需要的主要部件进行简化表示的图。因此,本发明的显示装置能够包括在本说明书参照的各附图中未表示的任意的构成部件。此外,各附图中的部件的尺寸并不是忠实地表示实际的构成部件的尺寸和各部件的尺寸比例等的尺寸。
首先,参照图1和图2,说明本发明的第一实施方式的液晶显示装置具备的有源矩阵基板的结构。
图1是表示本发明的一个实施方式的液晶显示装置具备的有源矩阵基板100的概略结构的框图。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和FPC连接器7。此外,用于对由像素区域1内的光检测元件(后述)取入的图像信号进行处理的信号处理电路8,经上述FPC连接器7和FPC9与有源矩阵基板100连接。
另外,有源矩阵基板100上的上述构成部件也能够利用半导体工艺在玻璃基板上形成为单片。或者也可以利用例如COG(Chip OnGlass:玻璃基芯片)技术等将上述构成部件中的放大器、驱动器类安装在玻璃基板上。或者也能够考虑如下方式:在图1中表示在有源矩阵基板100上的上述构成部件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对置电极的对置基板(未图示)贴合,在其间隙封入液晶材料。
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取入图像的光传感器。图2是表示有源矩阵基板100的像素区域1中的像素和光传感器的配置的等价电路图。在图2的例子中,一个像素由R(红)、G(绿)、B(蓝)3种颜色的图像元素形成,在由该3个图像元素构成的1个像素内,设置有包括2个光电二极管D1、D2、电容器CINT和薄膜晶体管M2的1个光传感器。像素区域1具有配置为M行×N列的矩阵状的像素和同样配置为M行×N列的矩阵状的光传感器。另外,如上所述,图像元素数是M×3N。
因此,如图2所示,像素区域1具有配置为矩阵状的栅极线GL和源极线COL作为像素用配线。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。另外,栅极线GL在像素区域1内设置为M行。以下,在有必要对各个栅极线GL进行区别说明的情况下,标记为GLi(i=1~M)。另一方面,源极线COL为了如上述那样向1个像素内的3个图像元素分别供给图像数据,针对每个像素,各设置有3根。在有必要分别区别说明源极线COL的情况下,标记为COLrj、COLgj、COLbj(j=1~N)。
在栅极线GL与源极线COL的交点,作为像素用开关元件,设置有薄膜晶体管(TFT)M1。另外,在图2中,将在红色、绿色、蓝色各自的图像元素设置的薄膜晶体管M1标记为M1r、M1g、M1b。薄膜晶体管M1的栅极电极连接至栅极线GL、源极电极连接至源极线COL、漏极电极连接至未图示的像素电极。由此,如图2所示,在薄膜晶体管M1的漏极电极与对置电极(VCOM)之间形成有液晶电容LC。此外,在漏极电极与TFTCOM之间形成有辅助电容LS。
在图2中,由与1根栅极线GLi和1根源极线COLrj的交点连接的薄膜晶体管M1r驱动的图像元素以与该图像元素对应的方式设置有红色的彩色滤光片,并从显示器源极驱动器3经由源极线COLrj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,由与栅极线GLi和源极线COLgj的交点连接的薄膜晶体管M1g驱动的图像元素以与该图像元素对应的方式设置有绿色的彩色滤光片,并从显示器源极驱动器3经由源极线COLgj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,由与栅极线GLi和源极线COLbj的交点连接的薄膜晶体管M1b驱动的图像元素以与该图像元素对应的方式设置有蓝色的彩色滤光片,并从显示器源极驱动器3经由源极线COLbj供给蓝色的图像数据,由此作为蓝色的图像元素发挥作用。
在图2的例子中,源极线COLr兼作用于从传感器列驱动器4向光传感器供给一定电压VDD的配线VDD。此外,源极线COLg兼作传感器输出用的配线OUT。
另外,在图2的例子中,光传感器在像素区域1中以1个像素(3个图像元素)对1个光传感器的比例设置。但是,像素与光传感器的配置比例并不限于该例子,而是任意的。例如,既可以每1个图像元素配置1个光传感器,也可以对于多个像素配置1个光传感器。
如图2所示,光传感器包括作为光检测元件的光电晶体管(光电TFT)M4、电容器CINT和作为传感器开关元件的薄膜晶体管M2。其中,光电晶体管M4既可以是顶栅结构也可以是底栅结构。其中,在为底栅结构的情况下,栅极电极作为遮挡从背光源射向该光电晶体管M4的光的遮光层发挥作用,因此,在能够简化制造工艺方面有利。
光电晶体管M4的栅极和源极共同连接至复位配线RST。作为光电晶体管M4,并不仅限于高迁移率的多晶硅TFT,还能够使用非晶硅TFT或微晶硅TFT。另外,晶体管M2也能够利用非晶硅TFT或微晶硅TFT实现。因此,能够使用相同的材料同时地形成晶体管M2和光电晶体管M4。
使用光电晶体管M4作为光检测元件的优点如下。即,与需要形成p层和n层的光电二极管不同,光电晶体管M4仅形成1个半导体层(例如n沟道)即可。而且,决定光电晶体管的特性的作为重要参数的沟道宽度仅受到上述半导体层的形成工艺的精度或栅极宽度的精度影响。因此,光电晶体管与光电二极管相比由制造工艺的精度偏差引起的特性偏差少。其结果是,能够实现每个传感器的特性偏差少的、品质优良的带光传感器的显示装置。
晶体管M2的漏极与配线VDD连接,源极与配线OUT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1行设置,所以以下在需要区别各个配线的情况下,标记为RSTi、RWSi(i=1~M)。
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依次选择应该读出信号电荷的光传感器的行(row)。
另外,如图2所示,在配线OUT的端部连接有绝缘栅极型场效应晶体管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的栅极经由参照电压配线VB与参照电压电源(未图示)连接。
在此,参照图3和图4说明本实施方式的光传感器的动作。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供给的读出信号的波形的时序图。图4是表示第一实施方式的光传感器中的输入信号(RST、RWS)与VINT的关系的波形图。
在图3所示的例子中,复位信号的高电平VRST.H等于VSS。此外,读出信号的高电平VRWS.H等于VDD,低电平VRWS.L等于VSS
在本实施方式的光传感器中,在复位信号RST为高电平时,晶体管M2的栅极电极的电位VINT能够由下述的式(4)表示。
VINT=VRST.H-VT,M2-ΔVRST·CSENSOR/CT    ……(4)
在式(4)中,VT,M2是晶体管M2的阈值电压,ΔVRST是复位信号的脉冲高度(VRST.H-VRST.L),CSENSOR是光电晶体管M4的电容。CT是电容器C2的电容、光电晶体管M4的电容CSENSOR和晶体管M2的电容CTFT的总和。因为此时的VINT比晶体管M2的阈值电压低,所以晶体管M2在复位期间成为非导通状态。
接着,复位信号返回低电平VRST.L,由此,光电流的积分期间开始。在积分期间,与射向光电晶体管M4的光入射量成比例的光电流流入电容器C2,使电容器C2放电。由此,积分期间结束时的晶体管M2的栅极电位VINT能够由下述的式(5)表示。
VINT=VRST.H-VT,M2-ΔVRST·CSENSOR/CT
-IPHOTO·TINT/CT    ……(5)
在式(5)中,IPHOTO是光电晶体管M4的光电流,TINT是积分期间的长度。在积分期间VINT也比晶体管M2的阈值电压低,因此晶体管M2成为非导通状态。
当积分期间结束时,读出信号RWS上升,由此,读出期间开始。另外,读出期间在读出信号RWS为高电平的期间继续。在此,对电容器C2注入电荷。其结果是,晶体管M2的栅极电位VINT能够由下述的式(6)表示。
VINT=VRST.H-VT,M2-ΔVRST·CSENSOR/CT-IPHOTO·TINT/CT
+ΔVRWS·CINT/CT    ……(6)
ΔVRWS是读出信号的脉冲的高度(VRWS.H-VRWS.L)。由此,晶体管M2的栅极的电位VINT变得比阈值电压高,因此,晶体管M2成为导通状态,与在各列设置于配线OUT的端部的偏压晶体管M3共同作为源输出放大器发挥作用。即,来自晶体管M2的传感器输出电压VPIX与积分期间的光电晶体管M4的光电流的积分值成比例。
如上所述,通过周期地进行基于复位脉冲的初始化、积分期间的光电流积分和读出期间的传感器输出的读出,能够获得各像素的光传感器输出。
另外,在本实施方式中,如上所述将源极线COLr、COLg、COLb作为光传感器用配线VDD、OUT共用,因此,如图5所示,需要对经由源极线COLr、COLg、COLb输入显示用图像数据的定时和读出传感器输出的定时加以区别。在图5的例子中,在水平扫描期间显示用图像数据信号的输入结束后,利用水平消隐期等进行传感器输出的读出。
如图1所示,传感器列驱动器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,将由配线SOUTj(j=1~N)输出的传感器输出标记为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的峰值保持电压VSj。传感器列放大器42内置有与像素区域1的N列光传感器分别对应的N个列放大器,在各个列放大器将峰值保持电压VSj(j=1~N)放大,作为VCOUT向缓冲存储器6输出。传感器列扫描电路43为了将传感器列放大器42的列放大器依次连接至对缓冲存储器6的输出,向传感器列放大器42输出列选择信号CSj(j=1~N)。
在此,参照图6和图7说明从像素区域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的动作。图6是表示传感器像素读出电路41的内部结构的电路图。图7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,在读出信号为高电平VRWS.H时,晶体管M2导通,由此,由晶体管M2、M3形成源输出放大器,传感器输出VSOUT被存储在传感器像素读出电路41的试样电容器CSAM。由此,在读出信号变为低电平VRWS.L后,在该行的选择期间(trow)中,从传感器像素读出电路41输向传感器列放大器42的输出电压VS如图7所示那样保持为与传感器输出VSOUT的峰值相等的电平。
接着,参照图8说明传感器列放大器42的动作。如图8所示,从传感器像素读出电路41向传感器列放大器42的N个列放大器输入各列的输出电压VSj(j=1~N)。如图8所示,各列放大器包括晶体管M6、M7。由传感器列扫描电路43生成的列选择信号CSj在1个行选择期间(trow)中相对于N列的列的各个依次导通,由此,传感器列放大器42中的N个列放大器中仅任一个的晶体管M6导通,各列的输出电压VSj(j=1~N)中仅任一个通过该晶体管M6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,并作为面板输出(光传感器信号)VOUT向信号处理电路8输出。
另外,传感器列扫描电路43也可以如上所述那样逐列扫描光传感器的列,但是并不仅限于此,也可以采用隔行(interlace)扫描光传感器的列的结构。此外,传感器列扫描电路43例如也可以形成为4相等的多相驱动扫描电路。
根据上述的结构,本实施方式的显示装置获得与在像素区域1形成于每个像素的光电晶体管M4的受光量相对应的面板输出VOUT。面板输出VOUT被输送至信号处理电路8进行A/D变换,并作为面板输出数据存储在存储器(未图示)。即,在该存储器存储与像素区域1的像素数(光传感器数)相同数量的面板输出数据。在信号处理电路8使用存储在存储器的面板输出数据进行图像取入、触摸区域的检测等各种信号处理。另外,在本实施方式中,在信号处理电路8的存储器存储与像素区域1的像素数(光传感器数)相同数量的面板输出数据,但是由于存储器容量等的制约,并非必须存储与像素数相同数量的面板输出数据。
如上所述,根据本实施方式的显示装置,即使使用光电晶体管M4代替现有的光电二极管作为光传感器的光检测元件,也能够获得光传感器输出。此外,特别存在如下的优点:如果由非晶硅TFT或微晶硅TFT形成晶体管M2和光电晶体管M4,则与使用多晶硅的相比,能够更廉价地制造该显示装置。
(第二实施方式)
以下说明本发明的第二实施方式的显示装置。其中,对具有与上述第一实施方式中说明的结构相同的功能的结构,标记相同的参照附图标记,省略其详细的说明。
如图9所示,第二实施方式的显示装置在设置光电晶体管M5代替第一实施方式中说明的光电晶体管M4作为光传感器中的光检测元件这方面与第一实施方式不同。光电晶体管M5在栅极与复位配线RST连接这方面与光电晶体管M4相同,在源极与供给不同于复位信号RST的第二复位信号VRST的配线连接这方面与光电晶体管M4不同。
在此,参照图10和图11说明本实施方式的光传感器的动作。图10是表示施加在实施方式的光传感器上的各种信号与VINT的关系的波形图。图11是表示作为比较例在第一实施方式的结构中复位信号RST的电位下降不急剧的情况下的VINT的变化的波形图。
如图11所示,在第一实施方式的结构中复位信号RST的电位下降不急剧的情况下,晶体管M2的栅极电极的电位VINT在复位信号RST的电位下降期间下降相当的量(图11所示的ΔVBACK)。其理由在于,光电晶体管M4具有与光电二极管不同的双方向导通性。在这种情况下,发生如下问题:像素的动态范围与上述ΔVBACK的下降的量相应地减少,较少的光量即饱和。
在本实施方式的结构中,为了改善该问题,如上所述那样向光电晶体管M5的栅极和源极分别施加另外的复位信号RST、VRST。如图10所示,从复位信号RST完全变为低电平,即从光电晶体管M5切换为断开状态起,施加于光电晶体管M5的源极的第二复位信号VRST的电位开始下降。由此,比较图10和图11可知,在图10所示的本实施方式的结构中,不会产生在图11观察到的电位VINT的下降(ΔVBACK),能够实现动态范围广的光传感器。
以上对本发明的第一实施方式和第二实施方式进行了说明,但是本发明并不仅限于上述各实施方式,能够在发明的范围内进行各种变更。
例如,在第一实施方式和第二实施方式中例示了与光传感器连接的配线VDD、OUT和源极配线SL共用的结构。根据该结构,具有像素开口率高的优点。但是,也可以采用将光传感器用配线VDD、OUT和源极配线SL分别设置的结构。
产业上的可利用性
本发明能够作为在有源矩阵基板的像素区域内具有光传感器的显示装置在产业上进行利用。

Claims (6)

1.一种显示装置,其特征在于:
在有源矩阵基板的像素区域设置有光传感器,
所述光传感器包括:
光检测元件,其接收入射光;
电容,其一个电极与所述光检测元件连接,并存储来自所述光检测元件的输出电流;
复位信号配线,其向该光传感器供给复位信号;
读出信号配线,其向该光传感器供给读出信号;和
传感器开关元件,其根据所述读出信号读出在从供给所述复位信号起至供给所述读出信号为止的期间存储在所述电容的输出电流,
所述光检测元件是光电晶体管。
2.如权利要求1所述的显示装置,其特征在于:
所述光检测元件是非晶硅TFT或微晶硅TFT。
3.如权利要求1或2所述的显示装置,其特征在于:
所述传感器开关元件是非晶硅TFT或微晶硅TFT。
4.如权利要求1至3中任一项所述的显示装置,其特征在于:
所述光电晶体管的栅极和源极与所述复位信号配线连接。
5.如权利要求1至3中任一项所述的显示装置,其特征在于:
在所述光电晶体管的栅极连接有所述复位信号配线,在该光电晶体管的源极连接有在该光电晶体管成为断开状态后产生电位下降的第二复位信号配线。
6.如权利要求1至5中任一项所述的显示装置,其特征在于,还包括:
与所述有源矩阵基板相对的对置基板;和
夹持在所述有源矩阵基板与对置基板之间的液晶。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109407357A (zh) * 2017-08-16 2019-03-01 乐金显示有限公司 包括光电传感器单元的显示面板和使用其的显示装置

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI414977B (zh) * 2010-05-18 2013-11-11 Au Optronics Corp 觸控偵測方法及具有內嵌式觸控面板之平面顯示器
US8519397B2 (en) * 2010-12-10 2013-08-27 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Photoelectric conversion element, photoelectric conversion circuit, and display device
KR102021908B1 (ko) 2011-05-03 2019-09-18 삼성전자주식회사 광터치 스크린 장치 및 그 구동 방법
KR101906971B1 (ko) 2012-09-27 2018-10-11 삼성전자주식회사 하이브리드 터치 패널, 하이브리드 터치 스크린 장치 및 이의 구동 방법
DE102013226633A1 (de) * 2013-12-19 2015-06-25 BSH Hausgeräte GmbH Anzeige-Bedienfeld mit moduliertem Licht
CN103777422B (zh) * 2013-12-27 2018-04-10 深圳市华星光电技术有限公司 液晶面板及其驱动方法、液晶显示器
CN104200784B (zh) 2014-07-24 2017-07-28 京东方科技集团股份有限公司 像素驱动电路及其驱动方法、阵列基板、透反式显示装置
TWI692045B (zh) * 2019-08-13 2020-04-21 大陸商集創北方(深圳)科技有限公司 觸控檢測模式切換方法、觸控顯示驅動整合晶片及資訊處理裝置
JP7315452B2 (ja) * 2019-12-20 2023-07-26 株式会社ジャパンディスプレイ 光センサ装置

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9108226D0 (en) * 1991-04-17 1991-06-05 Philips Electronic Associated Optical touch input device
JPH0611690A (ja) * 1992-06-26 1994-01-21 Rohm Co Ltd 液晶表示装置
JP4737956B2 (ja) 2003-08-25 2011-08-03 東芝モバイルディスプレイ株式会社 表示装置および光電変換素子
JP4521176B2 (ja) * 2003-10-31 2010-08-11 東芝モバイルディスプレイ株式会社 表示装置
JP2006079589A (ja) * 2004-08-05 2006-03-23 Sanyo Electric Co Ltd タッチパネル
KR20060062164A (ko) * 2004-12-03 2006-06-12 삼성전자주식회사 광센서를 내장하는 표시 장치
JP4667079B2 (ja) * 2005-03-07 2011-04-06 シャープ株式会社 表示装置
JP4510738B2 (ja) * 2005-09-28 2010-07-28 株式会社 日立ディスプレイズ 表示装置
JP2008102418A (ja) * 2006-10-20 2008-05-01 Toshiba Matsushita Display Technology Co Ltd 表示装置
US20070182723A1 (en) * 2006-01-31 2007-08-09 Toshiba Matsushita Display Technology Co., Ltd. Display device
JP2007304245A (ja) * 2006-05-10 2007-11-22 Sony Corp 液晶表示装置
JP2007310628A (ja) * 2006-05-18 2007-11-29 Hitachi Displays Ltd 画像表示装置
GB2439118A (en) * 2006-06-12 2007-12-19 Sharp Kk Image sensor and display
GB2439098A (en) * 2006-06-12 2007-12-19 Sharp Kk Image sensor and display
US8269746B2 (en) * 2006-11-27 2012-09-18 Microsoft Corporation Communication with a touch screen

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109407357A (zh) * 2017-08-16 2019-03-01 乐金显示有限公司 包括光电传感器单元的显示面板和使用其的显示装置
CN109407357B (zh) * 2017-08-16 2022-04-26 乐金显示有限公司 包括光电传感器单元的显示面板和使用其的显示装置

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RU2473937C2 (ru) 2013-01-27

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