CN102612677B - 显示装置和半导体器件 - Google Patents

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Abstract

一个目的是提供一种甚至当物体没有与显示面板相接触时也能够检测物体的位置和运动的显示装置。显示装置包括提供有光电传感器的显示面板。当物体正接近显示面板时，显示装置使用光电检测器来检测以使得环境光被物体阻挡的方式投射在显示面板之上的物体的阴影。检测阴影的位置或运动，使得检测物体的位置或运动。甚至当物体没有与显示面板相接触时也能够操作检测。

Description

显示装置和半导体器件
技术领域
技术领域涉及显示装置和半导体器件，并且还涉及其驱动方法和制造方法。
背景技术
近年来，提供有触摸传感器的显示面板已经引起重视。触摸传感器按照工作原理来分类为电阻触摸传感器、电容触摸传感器、光学触摸传感器等。待检测物体(例如笔或手指)触摸显示装置，由此能够将数据输入到显示装置。
给出通过提供有捕捉图像的接触区域传感器而配备有图像捕捉功能的显示装置，作为其中包含光学触摸传感器的装置的示例(例如参见专利文献1)。
另外，已经提出用于采用设置在不一定具有显示面板的装置、例如指纹认证装置中的触摸传感器的个人认证的技术。
[参考文献]
[专利文献1]日本专利申请公开No.2001-292276
发明内容
在提供有上述触摸传感器的显示面板(又称作输入部分)中，显示面板的表面持续由物体触摸。因此，显示面板容易弄脏，并且具有显示质量退化的可能性。另外，对显示面板要求适当的机械强度。此外还存在的问题在于，例如，当显示面板的表面较硬时，显示面板的用户易于疲劳。没有提供显示面板的装置也具有问题；即，例如，由物体触摸的部分(又称作输入部分)易于变脏。
鉴于上述问题，一个目的是，装置有可能甚至当物体没有与输入部分相接触时也检测物体的位置和运动。
另外，一个目的是，装置有可能在物体与输入部分相接触时以及当物体没有与输入部分相接触时均检测物体。
按照本发明的一个实施例，半导体器件包括其中设置了光电传感器的输入部分，并且使用光电传感器来检测当物体接近输入部分的同时阻挡环境光的时候投射在输入部分之上的阴影。物体的位置或运动使用物体的阴影来检测。注意，半导体器件可以是提供有显示面板的装置(又称作显示装置)，或者可以是没有提供显示面板的装置。
另外，按照本发明的另一个实施例，显示装置包括其中设置了光电传感器的显示面板，并且当物体接近显示面板时使用光电传感器来检测从显示面板发射并且从物体反射的光。也就是说，物体的位置或运动使用从物体所反射的光来检测。
通过这类结构，甚至当物体没有与输入部分(显示面板)相接触时，也能够检测物体。
另外，按照本发明的另一个实施例，具有检测非接触物体的功能的显示装置包括：显示面板，其中包括光电传感器的像素设置成矩阵；以及图像处理部分。光电传感器包括用于检测投射在显示面板之上的物体的阴影的单元，并且图像处理部分包括用于使用物体的阴影的位置来检测物体的位置的单元以及用于使用阴影的运动来检测物体的运动的单元。
另外，按照本发明的另一个实施例，具有检测非接触物体的功能的显示装置包括：显示面板，其中包括光电传感器的像素设置成矩阵；以及图像处理部分。光电传感器包括用于检测投射在显示面板之上的物体的阴影的单元，并且图像处理部分包括用于使用物体的阴影的位置来检测物体的位置的单元以及用于使用阴影的运动来检测物体的运动的单元。在用于检测物体的位置的单元中，显示面板分为多个区域，并且将包括检测物体的阴影的最大数量的像素的区域的位置数据识别 为物体的位置数据。
另外，按照本发明的另一个实施例，具有检测非接触物体的功能的显示装置包括：显示面板，其中包括光电传感器的像素设置成矩阵；以及图像处理部分。光电传感器包括用于检测投射在显示面板之上的物体的阴影的单元，并且图像处理部分包括用于使用物体的阴影的位置来检测物体的位置的单元以及用于使用阴影的运动来检测物体的运动的单元。在用于检测物体的位置的单元中，显示面板分为多个区域，并且将包括检测物体的阴影的最大数量的像素的区域的位置数据识别为物体的位置数据。在用于检测物体的运动的单元中，连续得到位置数据，并且比较连续得到的位置数据，使得检测物体的运动。
另外，按照本发明的另一个实施例，具有检测非接触物体的功能的显示装置包括：显示面板，包括其中包括第一光电传感器的像素设置成矩阵的光电检测部分以及其中包括第二光电传感器的像素设置成矩阵的区域传感器；以及图像处理部分。第一光电传感器包括用于检测投射在显示面板之上的物体的阴影的单元，并且图像处理部分包括用于使用物体的阴影的位置来检测物体的位置的单元以及用于使用阴影的运动来检测物体的运动的单元。
另外，按照本发明的另一个实施例，具有检测非接触物体的功能的显示装置包括：显示面板，包括其中包括第一光电传感器的像素设置成矩阵的光电检测部分以及其中包括第二光电传感器的像素设置成矩阵的区域传感器；以及图像处理部分。第一光电传感器包括用于检测投射在显示面板之上的物体的阴影的单元，并且图像处理部分包括用于使用物体的阴影的位置来检测物体的位置的单元以及用于使用阴影的运动来检测物体的运动的单元。在用于检测物体的位置的单元中，显示面板分为多个区域，并且将包括检测物体的阴影的最大数量的像素的区域的位置数据识别为物体的位置数据。
另外，按照本发明的另一个实施例，具有检测非接触物体的功能的显示装置包括：显示面板，包括其中包括第一光电传感器的像素设 置成矩阵的光电检测部分以及其中包括第二光电传感器的像素设置成矩阵的区域传感器；以及图像处理部分。第一光电传感器包括用于检测投射在显示面板之上的物体的阴影的单元，并且图像处理部分包括用于使用物体的阴影的位置来检测物体的位置的单元以及用于使用阴影的运动来检测物体的运动的单元。在用于检测物体的位置的单元中，显示面板分为多个区域，并且将包括检测物体的阴影的最大数量的像素的区域的位置数据识别为物体的位置数据。在用于检测物体的运动的单元中，连续得到位置数据，并且比较连续得到的位置数据，使得检测物体的运动。
另外，按照本发明的另一个实施例，显示装置包括：显示面板，包括其中包括红外光传感器的像素设置成矩阵的光电检测部分以及其中包括可见光传感器的像素设置成矩阵的区域传感器。光电检测部分包括用于在物体没有与显示面板相接触时检测从显示面板发射并且从物体反射的光的单元。区域传感器包括用于在物体与显示面板相接触时检测从显示面板发射并且从物体反射的光的单元。
另外，第二光电传感器的数量可多于第一光电传感器的数量。
另外，第二光电传感器可设置在第一光电传感器周围。
能够检测非接触物体，使得物体不太频繁地接触输入部分(显示面板)；因此，能够防止显示质量退化。
另外，检测非接触物体的功能以及检测触摸物体的功能能够根据应用来适当地使用。
附图说明
图1示出显示面板的结构。
图2示出显示面板的结构。
图3示出显示面板的结构。
图4是时序图。
图5示出显示面板的结构。
图6是显示面板的截面图。
图7是显示面板的截面图。
图8示出显示面板的结构。
图9A至图9D各示出电子装置的示例。
图10示出图像处理。
图11A和图11B示出图像处理。
图12是显示面板的截面图。
图13示出电子装置的示例。
具体实施方式
下面参照附图详细描述实施例。但是，由于以下所述的实施例能够通过许多不同的模式来实现，所以本领域的技术人员易于理解，能够进行各种变更和修改，而没有背离本发明的精神和范围。因此，本发明不应当被理解为局限于以下实施例的描述。注意，在用于描述实施例的所有附图中，相同部分或者具有相似功能的部分在不同附图中通过相同参考标号来表示，并且省略重复描述。
(实施例1)
在这个实施例中，描述显示面板的一个示例。
图1是显示面板的结构的示例。显示面板100包括像素电路101、显示元件控制电路102和光电传感器控制电路103。像素电路101包括设置成行和列的矩阵的多个像素104。像素104的每个包括显示元件105和光电传感器106。注意，光电二极管106可设置在像素104外部。此外，光电传感器106的数量可不同于显示元件105的数量。
显示元件105的每个包括薄膜晶体管(TFT)、存储电容器、液晶元件等。薄膜晶体管具有控制将电荷注入存储电容器或者从存储电容器释放电荷的功能。存储电容器具有保持与施加到液晶元件的电压对应的电荷的功能。液晶元件提供有电压，并且控制是否透射光；因此显示灰度级。光源(背光源)从液晶显示装置的背面发射的光用于 经过液晶元件的光。
注意，以上描述了在显示元件105的每个中包括液晶元件的情况；但是，可改为包括诸如发光元件之类的其它元件。发光元件是其中亮度由电流或电压来控制的元件；具体来说，给出发光二极管、OLED(有机发光二极管)等。
光电传感器106包括具有在接收光时生成电信号的功能的元件(又称作光电检测器)以及薄膜晶体管。光电二极管等能够用作光电检测器。注意，光电传感器106接收的光是从显示装置内部(例如背光源)发射并且由物体反射的光、由物体发射的诸如环境光之类的光、从物体本身发射的光或者其中诸如环境光之类的光被物体阻挡的部分(阴影)。
显示元件控制电路102控制显示元件105，并且包括：显示元件驱动器电路107，通过诸如视频数据信号线之类的信号线(又称作源极信号线)将信号输入到显示元件105；以及显示元件驱动器电路108，通过扫描线(又称作栅极信号线)将信号输入到显示元件105。例如，扫描线与其连接的显示元件驱动器电路108具有选择设置在特定行的像素中包含的显示元件105的功能。信号线与其连接的显示元件驱动器电路107具有将给定电位施加到显示元件驱动器电路108选取的显示元件105的功能。注意，在由连接到扫描线的显示元件驱动器电路108对其施加高电位的显示元件中薄膜晶体管处于导通状态，使得提供从连接到信号线的显示元件驱动器电路107所提供的电荷。
光电传感器控制电路103控制光电传感器106，并且包括：光电传感器读出电路109，诸如光电传感器输出信号线和光电传感器参考信号线之类的信号线与其连接；以及光电传感器驱动器电路110，扫描线与其连接。连接到扫描线的光电传感器驱动器电路110具有选择设置在特定行的像素中包含的光电传感器106并且执行复位操作和选择操作的功能，下面进行描述。连接到信号线的光电传感器读出电路109具有提取所选光电传感器106的输出信号的功能。注意，连接到 信号线的光电传感器读出电路109能够具有一种结构，其中作为模拟信号的光电传感器的输出信号由运算放大器作为模拟信号提取到显示面板外部；或者具有一种结构，其中输出由A/D转换器电路转换成数字信号，并且然后提取到显示面板外部。
参照图2来描述像素104的电路图。像素104包括：显示元件105，其中包括晶体管201、存储电容器202和液晶元件203；以及光电传感器106，其中包括光电二极管204、晶体管205和晶体管206。
晶体管201的栅极电连接到栅极信号线207，晶体管201的源极和漏极其中之一电连接到视频数据信号线210，而晶体管201的源极和漏极中的另一个电连接到存储电容器202的一个电极和液晶元件203的一个电极。存储电容器202的另一个电极和液晶元件203的另一个电极各保持在特定电位。液晶元件203包括一对电极以及设置在该对电极之间的液晶层。
当电位“H(高)”施加到栅极信号线207时，晶体管201将视频数据信号线210的电位提供给存储电容器202和液晶元件203。存储电容器202保持所提供电位。液晶元件203按照所提供电位来改变透光率。
光电二极管204的一个电极电连接到光电二极管复位信号线208，而光电二极管204的另一个电极电连接到晶体管205的栅极。晶体管205的源极和漏极其中之一电连接到光电传感器参考信号线212，而晶体管205的源极和漏极中的另一个电连接到晶体管206的源极和漏极其中之一。晶体管206的栅极电连接到栅极信号线209，而晶体管206的源极和漏极中的另一个电连接到光电传感器输出信号线211。
接下来参照图3来描述光电传感器读出电路109的结构。图3中，一列像素的光电传感器读出电路300包括p沟道晶体管301和存储电容器302。此外，光电传感器读出电路300包括用于该列像素的光电传感器输出信号线211和预充电信号线303。
在光电传感器读出电路300中，光电传感器输出信号线211的电 位在像素中的光电传感器的操作之前设置在参考电位。图3中，通过将预充电信号线303的电位设置在电位“L(低)”，光电传感器输出信号线211的电位能够设置成作为参考电位的高电位。注意，当光电传感器输出信号线211的寄生电容较高时，不一定设置存储电容器302。注意，参考电位为低电位的结构是可接受的。在那种情况下，使用n沟道晶体管，并且预充电信号线303的电位设置在电位“H”，由此光电传感器输出信号线211的电位能够设置成作为参考电位的低电位。
接下来，参照图4的时序图来描述显示面板的光电传感器的读出操作。图4中，信号401至404分别对应于图2中的光电二极管复位信号线208的电位、晶体管206的栅极与其连接的栅极信号线209的电位、晶体管205的栅极与其连接的栅极信号线213的电位以及光电传感器输出信号线211的电位。此外，信号405对应于图3中的预充电信号线303的电位。
在时刻A，当光电二极管复位信号线208的电位(信号401)设置在“H”(复位操作)时，使光电二极管204进入电导通，并且晶体管205的栅极与其连接的栅极信号线213的电位(信号403)变为“H”。此外，当预充电信号线303的电位(信号405)设置在“L”时，光电传感器输出信号线211的电位(信号404)预充电到“H”。
在时刻B，当光电二极管复位信号线208的电位(信号401)设置在“L”(累计操作)时，晶体管205的栅极与其连接的栅极信号线213的电位(信号403)因光电二极管204的截止态电流(off-state current)而开始降低。截止态电流在光电二极管204被照射时增加；因此，晶体管205的栅极与其连接的栅极信号线213的电位(信号403)按照用以照射光电二极管204的光量而改变。也就是说，晶体管205的源极与漏极之间的电流改变。
在时刻C，当栅极信号线209的电位(信号402)设置在“H”(选择操作)时，使晶体管206进入电导通，并且光电传感器参考信号线212和光电传感器输出信号线211通过晶体管205和晶体管206处于 导通。然后，光电传感器输出信号线211的电位(信号404)开始降低。注意，在时刻C之前，预充电信号线303的电位(信号405)设置在“H”，并且光电传感器输出信号线211的预充电完成。在这里，光电传感器输出信号线211的电位(信号404)降低的速度取决于晶体管205的源极与漏极之间的电流。也就是说，光电传感器输出信号线211的电位按照用以照射光电二极管204的光量而改变。
在时刻D，当栅极信号线209的电位(信号402)设置在“L”时，晶体管206截止，并且光电传感器输出信号线211的电位(信号404)自时刻D开始具有常数值。在这里，常数值取决于用以照射光电二极管204的光量。因此，用以照射光电二极管204的光量能够通过得到光电传感器输出信号线211的电位的值来找出。
从按照上述方式所得到的用以照射光电二极管204的光量，能够确定环境光是入射到光电二极管204还是非接触物体阻止环境光入射到光电二极管204，即，环境光被阻挡的部分变成阴影。
图5示出使用物体的阴影来检测非接触物体的运动的显示面板系统500。显示面板系统500包括显示面板100、控制电路501、图像处理电路502以及存储图像数据的存储器装置503。控制电路501生成用于驱动显示面板的各种定时信号。图像处理电路502对光电传感器所得到的阴影的成像数据执行算术处理，并且检测阴影的运动。此外，图像处理电路502将后续图像处理中需要的图像数据存储在存储器装置503中，以及在需要时读出存储器装置503中存储的数据并且对其执行算术处理。
参照图10来描述由图像处理电路502所执行的图像处理的具体方法的一个示例。图10中，示出包括12×12像素的显示区。
图像处理按如下所述执行：1)从通过捕捉物体的阴影所得到的数据(又称作成像数据)来提取物体的位置；2)从连续捕捉的物体的位置数据来检测物体的运动；3)响应物体的运动而进行处理；等等。
首先描述一种从通过捕捉物体的阴影所得到的数据来提取物体的 位置的方法(1)。正如框在图10中采用粗线来标记，显示区分为四个区域：例如区域2001、区域2002、区域2003和区域2004。在各区域中，计算识别为物体的阴影的部分与区域的比率。更具体来说，当各像素中的光电传感器所得到的光量低于给定阈值时，将该像素识别为被物体遮蔽。
然后，其中其上投射了阴影的像素与所有像素的比率是区域2001至2004中最高的区域被提取作为物体的位置。图10中，其上投射了阴影的像素采用斜线来标记。各区域中的被遮蔽像素的比率如下：区域2001中，比率为25/36；区域2002中为12/36；区域2003中为3/36；以及区域2004中为6/36。其上投射了阴影的像素的比率在区域2001中是最高的；因此，将区域2001识别为物体的位置，并且得到其位置数据。
注意，显示区分为更多区域，由此能够更准确地提取位置。
接下来描述一种用于从连续捕捉的物体的位置数据来检测物体的运动的方法(2)。例如，连续得到位置数据，并且然后将目标位置数据与目标位置数据之前和之后所得到的位置数据进行比较，由此能够找出物体的运动。具体来说，当上一个位置数据为右而这一次的位置数据为左，则物体能够检测为从右到左移动。此外，在更准确地提取位置的情况下，除了物体移动的方向之外，还能够检测诸如运动速度之类的更准确运动。
随后描述一种用于响应物体的运动而执行处理的方法(3)。作为处理的一个示例，能够给出用于响应物体的运动而控制显示的处理。具体来说，能够给出其中当用户从右到左移动物体时再现运动图像的处理、其中当用户从上到下移动物体时停止再现运动图像的处理等。然后，产生信号(输入数据)以用于响应物体的运动而执行处理，由此执行处理。
作为处理的另一个示例，能够给出其中物体的运动路径识别为字母或图画的处理。也就是说，由物体所写入/绘制的字母或图画能够识 别为信号(输入数据)。另外，响应物体的运动，可读出预设字母或图画。
有效的是，光电传感器的灵敏度是按照光量可变的。在图2或图3所示的结构中，例如，施加到光电传感器的电位(光电二极管复位信号线208的电位、栅极信号线209的电位、光电传感器参考信号线212的电位或者预充电信号线303的电位)改变，使得灵敏度是可变的。
因此，光电传感器的灵敏度是可变的，这引起灵敏度能够设置在与使用显示面板的环境(亮度等)对应的最佳值，并且能够易于识别非接触物体的阴影。此外，显示面板能够不仅用于检测非接触物体的阴影，而且还用作接触区域传感器。
通过上述结构，能够提供能够检测非接触物体并且输入数据的显示面板。
此外，除了检测物体的阴影的情况之外，上述图像处理还能够适用于检测从物体所反射的光的情况。在检测反射光的情况下，设置在物体朝其移动的位置处的光电传感器接收比其它位置要强的光。也就是说，显示区中接收更强光的区域使用上述图像处理来指定；因此，能够检验物体的位置、运动或形状。在这种情况下，图10中采用斜线来标记的像素接收从物体所反射的更强光。
另外，有效的是，检测非接触物体的第一光电传感器以及检测触摸物体的第二光电传感器设置在显示面板中。第二光电传感器用作接触区域传感器。通过这种结构，能够提供能够检测非接触物体、也能够检测触摸物体的显示面板。也就是说，能够根据显示面板的使用情况来适当地使用两种类型的检测功能。
包括第一光电传感器的像素以及包括第二光电传感器的像素在显示面板上设置成矩阵。优选的是，第二光电传感器的数量多于第一光电传感器的数量。要求用作接触区域传感器的第二光电传感器捕捉高分辨率图像；因此，第二光电传感器之间的距离(间距)较短，由此 分辨率能够较高。另一方面，充分的是，检测阴影的第一光电传感器能够确定物体的位置；因此，不要求第一光电传感器具有与用作接触区域传感器的第二光电传感器同样高的分辨率。也就是说，所设置的第二光电传感器之间的距离可比所设置的第一光电传感器之间的距离要短。
注意，其中设置了检测阴影的第一光电传感器的像素是其中没有设置用作接触区域传感器的第二光电传感器的像素。因此，用作接触区域传感器的第二光电传感器优选地设置在检测阴影的第一光电传感器周围的大约一至三个像素中，使得其中没有设置第二光电传感器的像素中的图像能够通过图像处理来恢复。
图11A中，示出其中设置了检测阴影的第一光电传感器以及用作接触区域传感器的第二光电传感器的像素的示例。图11A和图11B中，虽然1使用12×12像素，但是像素的数量并不局限于此。
图11A中，第一光电传感器设置在采用斜线所标记的像素中，而第二光电传感器设置在其它像素中。第一光电传感器和第二光电传感器在矩阵中设置成彼此相隔一段距离。由于上述原因，第二光电传感器的数量多于第一光电传感器的数量。
注意，第一光电传感器和第二光电传感器不一定设置在图11A所示的预定距离，而是可设置在如图11B所示的随机距离。在640×480像素用作更实用示例的情况下，当像素被分为包括10×10像素的100个像素的区域时，100个像素的一个像素提供有第一光电传感器，而99个像素提供有第二光传感器，这对于检测物体的阴影并且用作接触区域传感器的装置是充分有效的。但是，结构并不局限于此。所设置的第一光电传感器与第二光电传感器的比率可按照检测精度来确定。例如，第一光电传感器的数量和第二光电传感器的数量能够彼此相等。
注意，在检测阴影的第一光电传感器以及用作接触区域传感器的第二光电传感器中，有效的是单独设置施加到每个光电传感器的电位(例如图2或图3中的光电二极管复位信号线208的电位、栅极信号 线209的电位、光电传感器参考信号线212的电位或者预充电信号线303的电位)。此外，有效的是，对于每个光电传感器，光电二极管的大小或者光电传感器的电路结构逐个光电传感器改变。
另外，虽然在这个实施例中描述包括显示面板的装置，但是没有显示面板的装置可以是可接受的。在那种情况下，光电传感器设置在由物体触摸或接近的部分(又称作输入部分)，并且可按以上所述来设置图像处理部分等。
这个实施例能够适当地结合任意其它实施例或示例来实现。
(实施例2)
在这个实施例中，描述一种用于在使用从物体所反射的光的情况下提高光电传感器的检测精度的方法。
为了检测非接触物体，需要有效地检测从物体所反射的微光。具体来说，下面所述的结构是可接受的。
检测红外光的传感器(红外光传感器)作为光电传感器设置在显示面板中。然后，显示面板发射红外光，并且红外光传感器检测从物体所反射的光。例如，红外光传感器能够提供有光电检测器上的不同颜色(例如R(红色)和B(蓝色)或者R(红色)和G(绿色))的滤色器的叠层。通过这种结构，除了可见光之外的光(红外光)能够进入光电检测器。注意，滤色器还用作用于执行彩色显示的滤波器，由此能够减少工序的数量。此外，将除了可见光(白光)之外还发射红外光的光源添加到背光源，由此显示面板能够发射红外光。对于红外光，波长较长，并且散射量小于可见光；因此，检测精度能够易于提高。检测红外光的结构是有效的，特别是在物体是人的手指或手的情况下。
当红外光传感器和可见光传感器各使用不同材料来形成时，红外光传感器可使用吸收除了可见光之外的光(红外光)的材料来形成。例如，使用InGaAs、PbS、PbSe等等所形成的光电传感器有效地吸收红外光。
在实施例1所述的、其中检测非接触物体的第一光电传感器以及检测触摸物体的第二光电传感器设置于显示面板的结构中，红外光传感器用于第一光电传感器，而可见光传感器用于第二光电传感器。因此，检测非接触物体的功能以及作为接触区域传感器的功能的精度均能够得到提高。第一光电传感器(红外光传感器)和第二光电传感器(可见光传感器)能够按照与实施例1相似的方式来设置。
此外，能够采用实施例1中所述的图像处理。
这个实施例能够适当地结合任意其它实施例或示例来实现。
(实施例3)
图6示出显示面板的截面图的一个示例。在图6所示的显示面板中，光电二极管1002、晶体管1003、存储电容器1004和液晶元件1005设置在具有绝缘表面的衬底(TFT衬底)1001之上。
光电二极管1002和存储电容器1004能够在晶体管1003的制造工序中与形成晶体管1003同时形成。光电二极管1002是横向结pin二极管。光电二极管1002中包含的半导体膜1006包括具有p型导电性的区域(p层)、具有i型导电性的区域(i层)以及具有n型导电性的区域(n层)。注意，虽然在这个实施例中描述光电二极管1002是pin二极管的情况，但是光电二极管1002可以是pn二极管。赋予p型导电性的杂质以及赋予n型导电性的杂质能够添加到半导体膜1006的相应特定区域中，由此形成横向pin结或者横向pn结。
此外，通过蚀刻等(形成图案)来将TFT衬底1001之上形成的一个半导体膜处理成预期图案；因此，光电二极管1002的岛状半导体膜、晶体管1003的岛状半导体膜以及存储电容器1004的岛状半导体膜(下电极)在同一工序中形成。因此，制造工序的数量和成本能够降低。
注意，其中层叠p层、i层和n层的结构代替横向结光电二极管是可接受的。
液晶元件1005包括像素电极1007、液晶1008和对电极1009。像 素电极1007在TFT衬底1001之上形成，并且通过存储电容器1004和导电膜1010电连接到晶体管1003。此外，衬底(对衬底(counter substrate))1013提供有对电极(counter electrode)1009，并且液晶1008夹在像素电极1007与对电极1009之间。注意，虽然用于光电传感器的晶体管在图6中未示出，但是晶体管也能够在晶体管1003的制造工序中与形成晶体管1003同时地在TFT衬底1001之上形成。
像素电极1007与对电极1009之间的单元间隙(cell gap)可使用隔离件1016来控制。虽然单元间隙使用通过光刻有选择地形成并且在图6中具有圆柱形状的隔离件1016来控制，但是单元间隙备选地能够由分散在像素电极1007与对电极1009之间的球形隔离件来控制。
此外，TFT衬底1001与对衬底1013之间的液晶1008由密封材料包围。液晶1008可通过剂量器(dispenser)方法(微滴方法)或浸渍方法(抽吸(pumping)方法)来注入。
作为像素电极1007，可使用透光导电材料；例如，能够使用氧化铟锡(ITO)、包含氧化硅的氧化铟锡(ITSO)、有机铟、有机锡、氧化锌、包含氧化锌的氧化铟锌(IZO)、包含镓的氧化锌、氧化锡、包含氧化钨的氧化铟、包含氧化钨的氧化铟锌、包含氧化钛的氧化铟、包含氧化钛的氧化铟锡等。
另外，由于透射液晶元件1005在这个实施例中作为一个示例给出，所以上述透光导电材料也能够用于对电极1009连同像素电极1007。
取向膜1011设置在像素电极1007与液晶1008之间，并且取向膜1012设置在对电极1009与液晶1008之间。取向膜1011和取向膜1012可使用诸如聚酰亚胺或聚乙烯醇之类的有机树脂来形成。对取向膜1011的表面和取向膜1012的表面来执行诸如摩擦之类的取向处理，以便沿特定方向使液晶分子取向。摩擦能够按照如下方式来执行：在对取向膜施加压力的同时滚动包有尼龙布等的滚筒，使得沿特定方向摩擦取向膜的表面。注意，通过使用诸如氧化硅之类的无机材料，各 具有取向性质的取向膜1011和取向膜1012能够通过蒸镀方法直接形成，而无需执行取向处理。
此外，对衬底1013提供有能够透射特定波长范围之内的光的滤色器1014，以使得与液晶元件1005重叠。滤色器1014能够在其中分散着色剂的诸如丙烯酸基树脂之类的有机树脂涂敷到衬底1013之后通过光刻有选择地形成。备选地，滤色器1014能够在其中分散着色剂的聚酰亚胺基树脂涂敷到衬底1013之后通过蚀刻有选择地形成。备选地，滤色器1014能够通过诸如喷墨方法之类的微滴排放方法有选择地形成。
此外，对衬底1013提供有能够阻挡光的屏蔽膜1015，以使得覆盖光电二极管1002。屏蔽膜1015能够阻止经过对衬底1013并且进入显示面板的光直接到达光电二极管1002。另外，屏蔽膜1015能够防止因像素之中的液晶1008的取向的失调而引起的向错(disclination)被观察到。包含诸如碳黑或低氧化钛之类的黑着色剂的有机树脂能够用于屏蔽膜1015。备选地，铬膜能够用于屏蔽膜1015。
此外，起偏振片1017设置在其上形成了像素电极1007的TFT衬底1001的相对侧上，并且起偏振片1018设置在其上形成了对电极1009的对衬底1013的相对侧上。
除了TN(扭转向列)模式之外，液晶元件可包括还可包括VA(垂直取向)模式、OCB(光学补偿双折射)模式、IPS(共面转换)模式等。注意，虽然其中液晶1008夹在像素电极1007与对电极1009之间的液晶元件1005在这个实施例中描述为一个示例，但是本发明的一个实施例中的显示面板并不局限于这种结构。其中一对电极在TFT衬底1001侧上形成的液晶元件、如IPS液晶元件也可以是可接受的。
另外，其中光电二极管1002、晶体管1003和存储电容器1004使用薄半导体膜来形成的情况在这个实施例中描述为一个示例，但是单晶半导体衬底、SOI衬底等也可用于光电二极管1002、晶体管1003和存储电容器1004。
采用来自在对衬底1013侧上的背光源的光来照射显示面板。也就是说，来自背光源的光经过液晶元件1005，并且到达TFT衬底1001侧上的物体1021，如箭头1020所示。然后，从物体1021所反射的光入射到光电二极管1002，如箭头1022所示。
当检测到环境光时，显示面板采用来自TFT衬底1001侧的环境光来照射。环境光被物体1021阻挡，并且入射到光电二极管1002的光被阻挡。也就是说，光电二极管1002将检测物体的阴影。
如上所述的这种结构的显示面板能够通过检测物体的运动来输入数据。
另外，这个实施例的显示装置甚至当物体接近显示面板时也能够检测物体。该距离能够设置在三厘米或更短。这个实施例中的显示装置比提供有CCD图像传感器等的装置更为有效。
另外，在这个实施例的显示装置中，光电传感器(光电二极管1002)的光接收表面和显示面板(TFT衬底1001侧)的显示表面面向相同方向。因此，物体能够由显示面板来捕捉，并且这个实施例的显示装置比提供有CCD图像传感器等的装置更为有效。
这个实施例能够适当地结合任意其它实施例或示例来实现。
(实施例4)
图7示出与实施例3的显示面板不同的显示面板的截面图的示例。图7中，光电二极管1002提供有屏蔽膜2019。屏蔽膜2019使用与用作晶体管1003的栅电极的导电膜1019相同的材料与形成导电膜1019同时形成。光电二极管1002中包含的屏蔽膜能够防止来自背光源的光直接进入光接收部分。相应地，只能够有效地检测从物体所反射的光。
此外，当形成具有p型导电性的区域(p层)和形成具有n型导电性的区域(p层)时，屏蔽膜2019用作掩模，由此能够按照自调整(self-alignment)方式来添加杂质。这在制造小光电二极管、降低像素大小以及改进孔径比中是有效的。
这种结构的显示面板还能够通过按照与实施例3相似的方式检测 物体的运动来输入数据。
注意，虽然在图7中使用横向结光电二极管，但是其中层叠p层、i层和n层的结构是可接受的。
注意，下面与实施例3相似：显示面板的其它结构，入射到光电二极管1002的光，物体与显示面板之间的距离，以及光电传感器的光接收表面和显示面板的显示表面的方向。
这个实施例能够适当地结合任意其它实施例或示例来实现。
(实施例5)
图12示出与实施例3的显示面板和实施例4的显示面板不同的显示面板的截面图的示例。图12所示的显示面板与图6和图7所示的显示面板的不同之处在于，采用来自在TFT衬底1001侧上的背光源的光来照射显示面板。也就是说，来自背光源的光经过液晶元件1005，并且到达对衬底1013侧上的物体1021，如箭头2020所示。然后，如箭头2022所示从物体1021所反射的光进入光电二极管1002。在这种情况下，例如开口可在光电二极管1002上方的屏蔽膜1015中形成，使得从物体1021所反射的光能够入射到光电二极管1002上。
在这个实施例中，屏蔽膜2015设置在光电二极管1002之下。屏蔽膜2015能够防止来自背光源的经过TFT衬底1001并且进入显示面板的光直接到达光电二极管1002；因此，能够提供能够捕捉高分辨率图像的显示面板。包含诸如碳黑或低氧化钛之类的黑着色剂的有机树脂能够用于屏蔽膜2015。备选地，铬膜能够用于屏蔽膜2015。
当使用光电二极管1002来检测红外光时，透射红外光的滤色器1014可设置在光电二极管1002之上。在这种情况下，滤色器按照使得不同颜色的滤色器优选地层叠在光电二极管1002之上的方式来形成。
注意，虽然在图12中使用横向结光电二极管，但是其中层叠p层、i层和n层的结构是可接受的。
此外，当检测到环境光时，显示面板采用来自TFT衬底1013侧 的环境光来照射。环境光被物体1021阻挡，并且入射到光电二极管1002的光被阻挡。也就是说，光电二极管1002将检测物体的阴影。
下面与实施例3相似：物体与显示面板之间的距离，以及光电传感器的光接收表面和显示面板的显示表面的方向。光电传感器的光接收表面面向与显示面板的显示表面(朝对衬底1013)相同的方向；因此，显示面板能够捕捉物体。
这个实施例能够适当地结合任意其它实施例或示例来实现。
[示例1]
在本发明的这个示例中，描述显示面板中的面板和光源的设置。图8是示出按照本发明的一个实施例的显示面板的结构的透视图的示例。图8所示的显示面板包括：面板1601，其中包括液晶元件、光电二极管、薄膜晶体管等的像素在一对衬底之间形成；第一扩散板1602；棱镜片1603；第二扩散板1604；导光板1605；反射镜板1606；包括多个光源1607的背光源1608；以及电路板1609。
面板1601、第一扩散板1602、棱镜片1603、第二扩散板1604、导光板1605和反射镜板1606按照该顺序来层叠。光源1607设置在导光板1605的端部。来自光源1607、在导光板1605中扩散的光由第一扩散板1602、棱镜片1603和第二扩散板1604从对衬底侧均匀地发射到面板1601。
注意，虽然在这个示例中使用第一扩散板1602和第二扩散板1604，但是扩散板的数量并不局限于此。扩散板的数量可以是1个，或者可以是3个或更多。一个或多个扩散板是可接受的，只要它设置在导光板1605与面板1601之间。因此，扩散板可以仅设置在比棱镜片1603更接近面板1601的一侧上，或者可以仅设置在比棱镜片1603更接近导光板1605的一侧上。
此外，棱镜片1603的截面的形状并不局限于如图8所示的锯齿形状，而可以是能够收集来自面板1601之上的导光板1605的光的形状。
电路板1609提供有用于生成或处理将要输入到面板1601的各种 信号的电路、用于处理将要从面板1601输出的各种信号的电路等。另外，电路板1609和面板1601经由图8的柔性印刷电路(FPC)1611相互连接。注意，上述电路可通过玻璃上芯片(COG)方法连接到面板1601，或者上述电路的一部分可通过膜上芯片(COF)方法连接到FPC 1611。
图8示出一个示例，其中用于控制光源1607的驱动的控制电路设置在电路板1609中，并且控制电路和光源1607经由FPC 1610相互连接。注意，上述控制电路可在面板1601中形成；在那种情况下，面板1601和光源1607经由FPC等相互连接。
注意，虽然图8示出其中光源1607设置在导光板1605的端部的边缘光类型(edge-light type)光源，但是按照本发明的一个实施例的显示面板可以是其中光源1607直接设置在面板1601下面的直接类型(direct type)光源。
例如，当作为物体的手指1612从TFT衬底侧接近面板1601时，来自背光源1608的经过面板1601的光的一部分从手指1612反射，并且再次入射到面板1601上。光源1607按照使得相同颜色的光源同时接通的方式依次接通，并且然后使用每一种颜色的光源来捕捉物体，以便得到每一种颜色的成像数据。因此，能够得到作为对象的手指1612的着色成像数据。
这个示例能够适当地结合任意其它实施例或示例来实现。
[示例2]
按照本发明的一个实施例的显示面板的特征在于，显示面板能够通过检测非接触物体的运动来输入数据。因此，由于作为组件所添加的显示面板，使用按照本发明的一个实施例的显示面板的电子装置能够配备有更高性能应用。按照本发明的一个实施例的显示面板能够包含在显示装置、膝上型个人计算机和提供有记录介质的图像再现装置(通常为再现记录介质、如DVD(数字多功能光盘)的内容并且包括用于显示再现图像的显示器的装置)中。除了上述示例之外，作为能 够包括按照本发明的一个实施例的显示面板的电子装置，能够给出移动电话、便携游戏控制台、便携信息终端、电子书阅读器、摄像机、数码照相机、眼镜式显示器(头戴式显示器)、导航系统、音频再现装置(例如汽车音频组件和数字音频播放器)、复印机、传真机、打印机、多功能打印机、自动柜员机(ATM)、售货机等。这些电子装置的具体示例如图9A至图9D所示。
图9A示出包括壳体5001、显示部分5002、支承5003等的显示装置。按照本发明的一个实施例的显示面板能够用于显示部分5002。按照本发明的一个实施例的用于显示部分5002的显示面板能够使得有可能提供一种能够得到高分辨率的成像数据并且能够配备有更高性能应用的显示装置。注意，该显示装置在其范畴内包括用于显示信息的所有显示装置，例如用于个人计算机的显示装置、用于接收电视广播的显示装置以及用于广告的显示装置。
图9B示出包括壳体5101、显示部分5102、开关5103、操作按键5104、红外线端口5105等的便携信息终端。按照本发明的一个实施例的显示面板能够用于显示部分5102。按照本发明的一个实施例的用于显示部分5102的显示面板能够使得有可能提供一种能够得到高分辨率的成像数据并且能够配备有更高性能应用的便携信息终端。
图9C示出包括壳体5201、显示部分5202、投币口5203、纸币投入口5204、磁卡插口5205、银行存折插口5206等的自动柜员机。按照本发明的一个实施例的显示面板能够用于显示部分5202。按照本发明的一个实施例的用于显示部分5202的显示面板能够使得有可能提供一种能够得到高分辨率的成像数据并且能够配备有更高性能应用的自动柜员机。使用按照本发明的一个实施例的显示面板的自动柜员机能够以更高准确性来读取将要用于生物测定认证的生物信息，例如指纹、脸部、手印、掌印、手纹图案或虹膜。因此，能够抑制在生物测定认证中作为待识别的人被识别为不同的人的比率的错误不匹配率以及作为不同的人被识别为待识别的人的比率的错误接受率。
图9D示出包括壳体5301、壳体5302、显示部分5303、显示部分5304、话筒5305、扬声器5306、操作按键5307、触控笔(stylus)5308等的便携游戏控制台。按照本发明的一个实施例的显示面板能够用于显示部分5303或者显示部分5304。按照本发明的一个实施例的用于显示部分5303或者显示部分5304的显示面板能够使得有可能提供一种能够得到高分辨率的成像数据并且能够配备有更高性能应用的便携游戏控制台。注意，虽然图9D所示的便携游戏控制台包括两个显示部分，即显示部分5303和显示部分5304，但是包含在便携游戏控制台中的显示部分的数量并不局限于此。
注意，本发明的一个实施例还能够适用于不一定提供有显示面板的装置，例如指纹认证装置。这种装置包括提供有光电传感器的输入部分。光电传感器能够检测物体触摸或接近输入部分。
这个示例能够适当地结合任意其它实施例或示例来实现。
[示例3]
在这个示例中，参照图13来描述电子装置的示例。
图13示出写入板(例如黑色板或白色板)。诸如按照本发明的一个实施例的显示面板之类的输入部分能够设置在主体9001的写入表面9101中。
在这里，能够采用标记笔(marker pen)等自由地写到写入表面9101的表面。
注意，当标记笔没有包含定色剂时，写入字母能够易于擦除。
此外，写入表面9101的表面可充分平滑，使得标记笔的墨易于擦除。
例如，当写入表面9101的表面是玻璃衬底等等时，平滑度是充分的。
此外，透明合成树脂片等可接合到写入表面9101的表面。
作为合成树脂，例如优选地使用丙烯酸等。在这种情况下，优选地使合成树脂片的表面是平滑的。
此外，甚至当写入表面9101显示图像时，图片或字母也能够在表面上绘制/写入。另外，图片或字母能够重叠在写入表面9101的所显示图像上。
另外，甚至在绘制/写入之后经过了时间时，也能够检测绘制/写入图片或字母，因为写入表面9101提供有光电传感器；而在写入表面改为提供有电阻触摸传感器、电容触摸传感器等等的情况下，图片或字母仅能够与绘制/写入图片或字母同时检测。
这个示例能够适当地结合任意其它实施例或示例来实现。
本申请基于2009年10月26日向日本专利局提交的序号为2009-245530的日本专利申请，通过引用将其完整内容结合于此。
参考标号说明
100：显示面板，101：像素电路，102：显示元件控制电路，103：光电传感器控制电路，104：像素，105：显示元件，106：光电传感器，107：显示元件驱动器电路，108：显示元件驱动器电路，109：光电传感器读出电路，110：光电传感器驱动器电路，201：晶体管，202：存储电容器，203：液晶元件，204：光电二极管，205：晶体管，206：晶体管，207：栅极信号线，208：光电二极管复位信号线，209：栅极信号线，210：视频数据信号线，211：光电传感器输出信号线，212：光电传感器参考信号线，213：栅极信号线，300：光电传感器读出电路，301：p沟道晶体管，302：存储电容器，303：预充电信号线，401：信号，402：信号，403：信号，404：信号，405：信号，1001：衬底，1002：光电二极管，1003：晶体管，1004：存储电容器，1005：液晶元件，1006：半导体膜，1007：像素电极，1008：液晶，1009：对电极，1010：导电膜，1011：取向膜，1012：取向膜，1013：衬底，1014：滤色器，1015：屏蔽膜，1016：隔离件，1017：起偏振片，1018：起偏振片，1019：导电膜，1020：箭头，1021：物体，1022：箭头，1601：面板，1602：第一散射片，1603：棱镜片，1604：第二散射片，1605：导光板，1606：反射片，1607：光源，1608：背光源，1609：电路板，1610：FPC，1611：FPC，1612：手指，2015：屏蔽膜，2019：屏蔽膜，2020：箭头，2022：箭头，5001：壳体，5002：显示部分，5003：支承，5101：壳体，5102：显示部分，5103：开关，5104：操作按键，5105：红外端口，5201：壳体，5202：显示部分，5203：投币口，5204：纸币投入口，5205：磁卡插口，5206：存折插口，5301：壳体，5302：壳体，5303：显示部分，5304：显示部分，5305：话筒，5306：扬声器，5307：操作按键，5308：触控笔，9001：主体，以及9101：写入表面。

Claims (10)

1.一种显示装置，包括：
显示面板，包括：
　　包括多个第一像素的光电检测器部分，所述多个第一像素各包括第一光电传感器；
　　包括多个第二像素的区域传感器部分，所述多个第二像素各包括第二光电传感器，所述区域传感器部分配置成捕捉第二物体的图像；和
　　第一屏蔽膜和第二屏蔽膜；以及
图像处理部分，操作地连接到所述显示面板，
其中，所述第一光电传感器配置成检测不与所述显示面板接触的第一物体的阴影，
其中，所述第二光电传感器配置成检测与所述显示面板接触的所述第二物体，
其中，所述图像处理部分能够使用由所述第一光电传感器得到的所述第一物体的阴影的数据来检测所述第一物体的位置，
其中，所述多个第二像素的数量大于所述多个第一像素的数量，
其中，所述第一光电传感器和所述第一屏蔽膜彼此重叠，
其中，所述第二光电传感器和所述第二屏蔽膜彼此重叠，并且
其中，选自所述多个第二像素的两个相邻第二像素之间的间距比选自所述多个第一像素的两个相邻第一像素之间的间距短。
2.如权利要求1所述的显示装置，
其中，所述图像处理部分能够通过使用由所述第一光电传感器得到的所述第一物体的阴影的所述数据来检测所述第一物体的运动。
3.如权利要求1所述的显示装置，
其中，所述多个第一像素设置在所述多个第二像素周围。
4.如权利要求1所述的显示装置，
其中，所述第一光电传感器是红外光传感器。
5.如权利要求1所述的显示装置，
其中，所述第二光电传感器是可见光传感器。
6.一种显示装置，包括：
包括多个区域的显示面板，所述多个区域各包括：
　　包括多个第一像素的光电检测器部分，所述多个第一像素各包括第一光电传感器；
　　包括多个第二像素的区域传感器部分，所述多个第二像素各包括第二光电传感器，所述区域传感器部分配置成捕捉第二物体的图像；和
　　第一屏蔽膜和第二屏蔽膜；以及
图像处理部分，操作地连接到所述显示面板，
其中，所述第一光电传感器配置成检测不与所述显示面板接触的第一物体的阴影，
其中，所述第二光电传感器配置成检测与所述显示面板接触的所述第二物体，
其中，所述图像处理部分能够识别所述多个区域中检测到比所述多个区域中其它区域更大数量的阴影的一个区域作为所述第一物体的位置，
其中，所述多个第二像素的数量大于所述多个第一像素的数量，
其中，所述第一光电传感器和所述第一屏蔽膜彼此重叠，
其中，所述第二光电传感器和所述第二屏蔽膜彼此重叠，并且
其中，选自所述多个第二像素的两个相邻第二像素之间的间距比选自所述多个第一像素的两个相邻第一像素之间的间距短。
7.如权利要求6所述的显示装置，
其中，所述图像处理部分能够通过使用由所述第一光电传感器得到的所述第一物体的位置的连续数据来检测所述第一物体的运动。
8.如权利要求6所述的显示装置，
其中，所述多个第一像素设置在所述多个第二像素周围。
9.如权利要求6所述的显示装置，其中，所述第一光电传感器是红外光传感器。
10.如权利要求6所述的显示装置，
其中，所述第二光电传感器是可见光传感器。
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