CN1612200A - 显示装置 - Google Patents

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Abstract

一种显示装置，可以具备排列设置有信号线和扫描线的具有图像获取功能的像素阵列部、驱动信号线的信号线驱动电路、驱动扫描线的栅极线驱动电路、将图像获取结果串行输出的串行信号输出电路。像素阵列部可以具有纵横配置的多个像素电路，各个像素电路可以具有显示用的像素TFT和图像获取用的图像获取传感器。由于在栅极线驱动电路内仅设置一个移位寄存器，并且能够生成出作为移位寄存器的输出信号的、依据移位脉冲对像素电路实施控制用的三种控制信号，所以能够使得栅极线驱动电路的结构简单化，在降低了电力消耗的同时还能够减少阵列基板的边框面积。

Description

显示装置
发明背景
发明领域
本发明涉及具备图象获取功能的显示装置
相关技术
液晶显示装置具备成列设置有信号线、扫描线以及像素TFT的阵列基板，和驱动信号线以及扫描线用的驱动电路。随着近来集成电路技术的发展进步，将驱动电路的一部分形成在阵列基板上的处理技术正在实用化。采用这种方式，能够使得液晶显示装置整体轻薄，而且短小，使其作为便携式电话和笔记本型电脑等的各种便携式机器的显示装置得到广泛的应用。
而且，一种在阵列基板上配置有用于进行图象获取的附着型面积传感器(光电变换元件)而具备图象获取功能的显示装置的技术方案也已经被公开(比如，可参照日本特开2001-292276号公报和日本特开2001-339640号公报)。
这种具备图象获取功能的在先的显示装置，可以通过使与光电变换元件连接的电容器的电荷量相应光电变换元件中的受光量产生变化的方法，检测电容器的两端电压，进行图象获取。
最近，随着将像素TFT和驱动电路通过多晶硅(poly silicon)处理方式形成在同一个玻璃基板上的技术的进步，使得采用将上述光电变换元件也通过多晶硅处理形成的方式，能够将其容易的形成在各个像素内。
将显示元件和光电变换元件内装在显示装置的像素内时，将使得用于控制显示元件和光电变换元件的控制线的数量增加而开口率降低。另外，控制线数量的增多还将使得进行控制线传送的控制电路的面积也会增大，由此增加会阵列基板的边框面积。
发明简述
本发明是用于解决上述问题的发明，其目的在于提供一种即使将光电变换元件内装在像素内，也不会降低开口率，还能减小边框的显示装置。
根据本发明的一种形式构成的显示装置可以具有：
分别设置在纵横排列设置信号线和扫描线的各个交点附近形成的像素的内部的显示元件；
相对多个像素按一个比例设置的，分别对各个被写入体的预定范围实施成像的多个成像电路；
驱动扫描线的扫描线驱动电路；
驱动信号线的信号线驱动电路；
按照是否将像素电压供给对应的信号线的方式进行切换控制的像素电压供给控制电路；
以及按照是否将在每个信号线上变更电压电平用的预充电电压供给对应的信号线的方式进行切换控制的预充电电压供给控制电路。
而且，根据本发明的一种形式构成的显示装置可以具备：
分别设置在纵横排列设置信号线和扫描线的各个交点附近形成的像素的内部的显示元件；
分别对各个被写入体的预定范围实施成像的多个成像电路；
对前述显示元件的开关实施切换控制的第一控制线；
以及驱动扫描线的扫描线驱动电路；
而且前述成像电路具有：
将外部输入信号变换成电子信号的传感器元件；
将传感器元件的电子信号从像素处输出的传感器电路；
以及用于控制前述传感器电路的动作用的至少一条第二控制线；
前述扫描线驱动电路具有：
含有将具有预定脉冲宽度的脉冲信号按照与像素显示周期相匹配的方式进行移位的多段型寄存器电路的移位寄存器；
以及基于前述移位寄存器的输出信号，控制前述多条控制线的信号电平的供给控制电路。
另外，根据本发明的一种形式构成的显示装置可以具备：
分别设置在纵横排列设置信号线和扫描线的各个交点附近形成的像素的内部的显示元件；
分别对各个被写入体的预定范围实施成像的多个成像电路；
对前述成像电路的输出电平实施变换用的电平转换电路；
以及将前述电平转换电路变换后的信号变换成串行信号的串行/并行变换电路；
而且前述电平转换电路具有：
对和前述成像电路的输出电压与基准电压进行比较的结果为较大或较小相对应的电压实施输出的高速读取部；
以及对前述成像电路的输出电压在不进行电平变换的条件下实施输出的低消耗电力部。
另外，根据本发明的一种形式构成的显示装置可以具备：
分别设置在纵横排列设置信号线和扫描线的各个交点附近形成的像素的内部的显示元件；
以及分别对各个被写入体的预定范围实施成像的多个成像电路；
而且前述多个成像电路分别具有：
进行光电变换的光电变换元件；
存储通过前述光电变换元件进行光电变换得到的电荷的电容器；
按照是否在前述电容器中存储初始电荷的方式进行切换的预充电电路；
放大前述电容器的两端电压的放大电路；
以及按照是否将前述放大电路的输出信号供给到信号线的方式进行切换的输出控制电路；
而且前述放大电路由将前述电容器的两端电压进行反向放大的反相器构成。
另外，根据本发明的一种形式构成的显示装置可以具备：
分别设置在纵横排列设置信号线和扫描线的各个交点附近形成的像素的内部的显示元件；
分别对各个被写入体的预定范围实施成像的多个成像电路；
以及与前述显示元件连接的存储像素电荷用的辅助电容；
而且前述成像电路具有：
进行光电变换的光电变换元件；
存储通过前述光电变换元件进行光电变换得到的电荷的电容器；
按照是否在前述电容器中存储初始电荷的方式进行切换的预充电电路；
放大前述电容器的两端电压的放大电路；
按照是否将前述放大电路的输出信号供给到信号线的方式进行切换的输出控制电路；
以及将与前述放大电路的输出信号或者前述放大电路内的内部信号对应的电荷，按照使其周期性的存储在前述辅助电容中的方式实施控制用的存储控制电路。
另外，根据本发明的一种形式的显示装置可以具备：
分别设置在纵横排列设置信号线和扫描线的各个交点附近形成的像素的内部的显示元件；
以及分别对各个被写入体的预定范围实施成像的多个成像电路；
而且前述成像电路具备：
进行光电变换的光电变换元件；
存储通过前述光电变换元件进行光电变换得到的电荷的电容器；
按照是否在前述电容器中存储初始电荷的方式进行切换的预充电电路；
以及放大前述电容器的两端电压的放大电路；
而且前述放大电路的输出供给到相邻的像素。
附图说明
图1是示出本发明的显示装置的大致构成的一个实例用的示意性方块图。
图2是示出像素电路5的内部构成的一个实例用的示意性电路图。
图3是表示如图2所示的像素电路5的示意性平面设计图。
图4是示出如图1所示的栅极线驱动电路3的内部结构的一个实例用的示意性电路图。
图5是示出电平转换器13的内部构成的一个实例用的示意性电路图。
图6是示出信号均分电路15的内部构成的一个实例用的示意性电路图。
图7是表示如图6所示的信号均分电路15的输入输出信号的示意性逻辑图。
图8是示出H切换电路16的内部构成的一个实例用的示意性电路图。
图9是示出如图1所示的信号线驱动电路2的内部构成的一个实例用的示意性方块图。
图10是与图9对应的示意性电路图。
图11是示出信号线驱动电路2的信号线写入顺序的示意性时序图。
图12是示出模拟开关35的一端上所供给的预充电电压VPRC_R、VPRC_G、VPRC_B和模拟开关35的控制端子PRC_R、PRC_G、PRC_B间的逻辑关系用的示意图。
图13是在光电二极管PD的下方通过形成布线用金属层的方法，形成用同样的金属构成的遮光层44的场合用的示意性平面设计图。
图14是表示沿图13中的A-A’线剖开时的示意性截面图。
图15是表示在阵列基板的边框部分上形成布线层的示意图。
图16是表示沿图15中的A-A’线剖开时的示意性截面图。
图17是与图15的设计图对应的示意性电路图。
图18是从图17中省略了NMOS晶体管51时的示意性电路图。
图19是在图17的电路中增加了NMOS晶体管NT5时的示意性电路图。
图20是表示使得成像数据向画面的下侧方向依次传送的图像获取传感器7的周边部分的示意性电路图。
图21是示出如图1所示的串行信号输出电路4的内部构成的一个实例用的示意性方块图。
图22是示出P/S变换器61的内部构成的一个实例用的示意性方块图。
图23是示出电平转换器64的内部构成的一个实例用的示意性电路图。
图24是示出ENAB电路62的内部构成的一个实例用的示意性电路图。
图25是示出输出缓冲器63的内部构成的一个实例用的示意性电路图。
图26是示出P/S变换器61内的锁存电路的内部构成的一个实例用的示意性电路图。
图27是示出P/S变换器61内的S/R电路的内部构成的一个实例用的示意性电路图。
图28是表示如图1所示的显示装置的动作用的示意性时序图。
图29是表示与图28连续的动作用的示意性时序图。
图30是示出本发明的显示装置的数据和信号的流动方式用的示意图。
图31是示出像素电路的变形例的示意性电路图。
发明详述
图1是示出本发明的显示装置的大致构成的一个实例用的示意性方块图，且表示的是阵列基板上的一种构成形式。如图1所示的显示装置可以具备排列设置有信号线和扫描线并具有图像获取功能的像素阵列部1，驱动信号线用的信号线驱动电路2，驱动扫描线用的栅极线驱动电路3，对图像获取结果实施串行输出的串行信号输出电路4。这些电路可以采用比如多晶硅TFT，形成在玻璃构成的阵列基板上。
像素阵列部1具有纵横配置的多个像素电路5，各个像素电路5具有显示用的像素TFT和图像获取用的图像获取传感器。
图2是示出像素电路5的内部构成的一个实例用的示意性电路图，每个像素都设置有这样的电路。如图2所示的像素电路5具有用栅极线驱动的一端与信号线连接的像素TFT6，与像素TFT6的另一端连接的辅助电容Cs以及液晶电容LC，图像获取用的光电二极管PD，存储与用光电二极管PD获取的图像对应的电荷用的传感器电容C1，与传感器电容C1的一端连接的放大器AMP，用控制线SFB实施驱动的、对是否将放大器AMP的输出信号供给到信号线进行变换的晶体管NT1，以及用控制线CRT实施驱动的预充电用的晶体管NT2。
传感器电容C1，放大器AMP以及晶体管NT1、NT2构成为图像获取传感器。
图3是表示如图2所示的像素电路5用的示意性平面设计图。如图3所示，可以按照蓝色像素、绿色像素以及红色像素的顺序进行配置，使这三种颜色的像素共用一个图像获取传感器7。而且，也可以为每一种颜色设置一个图像获取传感器7，或是对应多个三种颜色的像素设置一个图像获取传感器。
图4是表示如图1所示的栅极线驱动电路3的内部构成的一个实例用的示意性电路图。如图4所示的栅极线驱动电路3可以具有移位寄存器11，与移位寄存器11的各段的输出端子连接的NAND门12，与NAND门12的输出端子连接的电平转换器13，与电平转换器13的输出端子连接的NOR门14，与NOR门14的输出端子连接的信号均分电路(MS)15，以及按照全部栅极线是否设置为高电平的方式进行切换的H切换电路(MUX)16。
电平转换器13可以将移位寄存器11的输出电压5/0V变换为10/-5V。图5是示出电平转换器13的内部构成的一个实例用的示意性电路图。如图5所示的电平转换器13具有交叉连接着的PMOS晶体管Q1、Q2，在PMOS晶体管Q1的漏极端子和接地端子之间纵向连接着的PMOS晶体管Q3以及NMOS晶体管Q4，在PMOS晶体管Q2的漏极端子和接地端子之间纵向连接着的PMOS晶体管Q5以及NMOS晶体管Q6，构成使输入信号IN翻转的反相器用的PMOS晶体管Q7以及NMOS晶体管Q8，在两个电源端子YGVDD、YGVSS之间纵向连接着的PMOS晶体管Q9、NMOS晶体管Q10以及NMOS晶体管Q11，和在电源端子YGVDD、YGVSS之间同样纵向连接着的PMOS晶体管Q12、NMOS晶体管Q13以及NMOS晶体管Q14。
输入信号IN输入到PMOS晶体管Q3和NMOS晶体管Q4的两个栅极端子处，通过PMOS晶体管Q7和NMOS晶体管Q8翻转的输入信号IN的翻转信号，输入到PMOS晶体管Q5和NMOS晶体管Q6的两个栅极端子处。PMOS晶体管Q5和NMOS晶体管Q6的连接点A处的信号输入到PMOS晶体管Q1的栅极端子处，PMOS晶体管Q3和NMOS晶体管Q4的连接点B处的信号输入到PMOS晶体管Q2的栅极端子处。
信号均分电路15生成出如图3所示的像素电路5内的控制信号GATE、CRT、SFB。图6是示出信号均分电路15的内部构成的一个实例用的示意性电路图。如图6所示的信号均分电路15具有输出控制信号GATE的三输入型NOR门21，输出控制信号CRT的三输入型NOR门22，以及输出控制信号SFB的三输入型NOR门23。
图7是表示如图6所示的信号均分电路15的输入输出信号用的示意性逻辑图。如该图所示，可以相应于来自外部的控制信号MOD、SEL间的逻辑关系，将NOR门14的输出INPUT切换为控制信号GATE、CRT、SFB中的某一个。
图8是示出H切换电路16的内部构成的一个实例用的示意性电路图。如图8所示的H切换电路16由NOR门24和反相器25构成。如果由NOR门24的一端输入的控制信号MUX被设置为高电平的话，所有的栅极线都将被设置为高电平。
图9是示出如图1所示的信号线驱动电路2的内部构成的一个实例用的示意性方块图。如图9所示的信号线驱动电路2具有输出由初始脉冲移位得到的移位脉冲的移位寄存器31，供给用图中未示出的DAC进行D/A变换得到的模拟像素电压用的、每种颜色8条总共24条的视频总线32，对向与视频总线32上的模拟像素电压对应的信号线进行信号供给与否的切换实施控制用的影像数据切换控制电路33，以及对向与预定的预充电电压对应的信号线进行信号供给与否的切换实施控制用的预充电电路34。
其中DAC是一种将数字像素数据变换成适于液晶驱动的模拟电压用的电路，能够通过低温多晶硅TFT技术形成在玻璃基板上，也可以形成为相对玻璃基板独立的单独的IC芯片。本实施例中的DAC的输出电压范围比如是从0.5V到4.5V。施加在对置基板的透明公共电极上的对置电压Vcom具有极性，比如说为0V(正极性)或者5V(负极性)。该对置电压Vcom是用于驱动通常的扭转向列型液晶的标准电压。DAC的输出电压的范围通常比供给DAC的电源电压范围(Vdd、GND)小0.2-0.5V左右。
图10是示出实现如图9所示的信号线驱动电路2的一个实例用的示意性电路图。与影像数据切换控制电路33的输出对应的预充电电路34的输出接“或”。红色用的预充电电路34进行对与预充电电压VPRC_R对应的信号线实施信号供给与否的切换控制。绿色用的预充电电路34进行对与预充电电压VPRC_G对应的信号线实施信号供给与否的切换控制。蓝色用的预充电电路34进行对与预充电电压VPRC_B对应的信号线实施信号供给与否的切换控制。
在这儿，将相对每个颜色不同的预充电电压供给到对应的信号线的特征是在先技术中没有的特征。在先技术中的液晶显示装置的信号线预充电电路一般是将一种电压供给至所有的信号线。
相对8个像素的红、绿和蓝色用的影像数据切换控制电路33同时进行整体的开关动作。比如说如图10所示，先将移位寄存器31的1段的输出信号通过缓冲电路连接到8像素R1-R8、G1-G8和B1-B8的影像数据切换控制电路33的控制端子上，使这些影像数据切换控制电路33同时进行开关动作。
图11是示出信号线驱动电路2的信号线写入顺序用的示意性时序图。如图11所示，在首先将R1-R8、G1-G8和B1-B8的像素数据写入到对应的信号线之后，再按照将R9-R16、G9-G16和B9-B16的像素数据写入到对应的信号线的方式进行依次处理，最后将R297-R320、G297-G320和B297-B320的像素数据写入在对应的信号线。换句话说就是，按每8个像素在同一周期中进行朝向信号线的写入。之后是空白周期，在此空白周期内进行公共电压的极性翻转。随后，重复进行同样的动作。
图12是示出预充电电路34内的模拟开关35的一端上所供给的预充电电压VPRC_R、VPRC_G、VPRC_B，和此模拟开关35的控制端子PRC_R、PRC_G、PRC_B间的逻辑关系用的示意图。
如图12所示，常规的显示周期p1在Vcom和Vcs的极性翻转的时候，仅使模拟开关35短期导通，使所有的信号线预充电到中间电位2.5V。通过这样的方式，在极性翻转的时候能够防止信号线电位因与对置基板的透明电极之间的耦合而导致显著的变动。成像前显示设定周期p2、p3用于将公共电极电位设定为0V，将所有的信号线预充电为0V，同时将所有行的栅极线Gate1-240设置为H电平。采用这种方式，可以使画面整体呈白显示。由于公共电极电位和像素电极电位都为0V，所以施加在液晶层上的电压为0V，从而可以获得比常规显示时的白色透过率还要高的透过率，有利于成像用光束的利用效率。这里是以使用常白模式的扭转向列型液晶的场合为例进行说明的。对于为常黑模式的场合以及使用其他液晶材料显示模式的场合，也可以通过从预充电电路施加位于常规显示时的DAC的输出范围之外的电压的方法，得到比常规显示时更高的亮度。
实施常规显示时，比如说相对于Vcom＝0V，像素电压为0.8V、向液晶层施加的电压为0.8V，所以从严密的角度说损失了少量透过率。这是由DAC的输出范围的制约导致的。这意味着在成像前的显示设定，不采用DAC而是使用预充电电路是比较有利的。
为了能够仅仅读取成像对象物的特定颜色的成分(比如红色部分)，可以使绿色信号线和蓝色信号线的预充电电压为5V。采用这种方式，将能够将显示设定为红色。红色的色度比常规显示的场合更高。除了提高红色的亮度之外，还可以使绿色像素的亮度和蓝色像素的亮度比通常情况下低。通过从预充电电路施加位于常规显示的DAC的输出范围之外的电压的方法，能够进行比常规显示的颜色再现范围更广的红色显示。在背光装置的光束成分之中，主要为红色的成分到达成像对象，并使相应的反射光入射到光传感器。其他部分被液晶单元遮断。成像周期(预充电/曝光/数据输出周期)p4用于分别将预充电电压VPRC_R、VPRC_G、VPRC_B设定为预定的电压(对于图12所示的场合，分别为5V、0V、4V)。
采用这种方式，可以在成像周期内对预充电电压VPRC_R、VPRC_G、VPRC_B按照每种颜色进行分别设定，从而可以提高成像图像的图像质量。
在进行光电变换的光电二极管PD的下方处，还设置有遮光层用来防止来自背光装置的光入射到光电二极管PD。该遮光层可以用树脂等形成，还可以通过形成布线用金属层的工序，用金属层形成。
图13示出了在光电二极管PD的下方处，通过形成布线用金属层的工序，形成用同样的金属构成的遮光层44的场合用的示意性平面设计图。图14是表示沿图13中的A-A’线剖开时的示意性截面图。在图14中，阵列基板41具备形成在栅极绝缘膜42上的钝化膜43，形成在钝化膜43上面处的遮光层44，以及形成在遮光层44上面处的透明树脂45，光电二极管PD形成在栅极绝缘膜42内。
遮光层44可以和布线用金属层通过同样的工序形成，布线用金属层(以下也称为布线层)46可以如图15所示，形成在阵列基板的边框部分上。沿图15中的A-A’线剖开时的示意性截面图如图16所示。正如图16所示，布线层46具有两层构造，从而可以低阻抗化。
如图13所示，通过利用布线层46形成遮光层44的方式，将能够在同一个工序中形成布线层46和遮光层44，从而能够使制造过程简单化。
图17是示出用于实现如图15所示的设计图的一个实例用的示意性电路图。如图17所示，在存储用光电二极管PD中进行光电变换得到的电荷的传感器电容C1的后段，设置有由2段的反相器构成的放大器AMP。而且，也可以省略构成该放大器AMP内前段的反相器用的NMOS晶体管51。
图18是示出从图17中省略了NMOS晶体管51的实例用的示意性电路图。在图18所示的电路中，传感器电容C1预充电有诸如对应于5V电压的电荷，在此状态下光电二极管PD开始实施图像获取。在入射到光电二极管PD的光束较少的场合，传感器电容C1的存储电荷不会产生放电(漏电)。对于该场合，由反相器构成的放大器AMP的输出成为低电平。此后，控制信号SFB、CRT成为高电平，晶体管NT1、NT2导通，并使PMOS晶体管52导通。采用这种方式，可以将电源电压JVDD施加在传感器电容C1的两端，进行传感器电容C1的刷新。
在另一方面，对于入射到光电二极管PD的光束较多的场合，传感器电容C1将产生放电，使得传感器电容C1的两端电压降低。因此，使得由反相器构成的放大器AMP的输出成为高电平(比如为4V)。
对于读取传感器电容C1的存储电荷的场合，可以使晶体管NT1、NT3导通，将对应传感器电容C1的存储电容的信号供给到信号线。
图19是在图17的电路中增加NMOS晶体管NT5的示意性电路图。该NMOS晶体管NT5根据控制信号JPOL实施控制，一端与像素TFT6和晶体管NT2、NT3之间的连接节点连接，另一端与放大器AMP内的反相器IV1、IV2之间的连接节点A连接。
通过设置NMOS晶体管NT5的方式，可以在常规显示的时候也能利用放大器AMP实施像素电压的保持，从而能够降低持续实施静止画面显示时的电力消耗。
在图19所示的电路中，辅助电容Cs的电压为0V(正极性)的时候，可以通过导通晶体管NT1和晶体管6的方式，将放大器AMP的输出电压写入辅助电容Cs。对于辅助电容Cs的电压为5V(负极性)的时候，可以通过导通晶体管NT5和晶体管6的方式，将放大器AMP的输出电压写入辅助电容Cs。
采用这种构成形式，可以通过设置有晶体管NT5的方式，在预定周期内从放大器AMP向辅助电容Cs进行逆极性写入。如果未设置晶体管NT5的话，一般仅能够通过放大器AMP的输出极性实施数据写入，在对液晶层持续实施同一极性写入时，会导致液晶分子的劣化，引起可靠性方面的问题。通过设置晶体管NT5的方式，能够避免这样的问题出现。
上述的图像获取传感器7，如果将进行图像获取用的成像数据供给到信号线，将增大信号线的驱动负载，而且由于将成像数据写入信号线的时间也很短，在增大画面尺寸、提高分辨率方面会遇到困难。因此在这儿，不采用将成像数据供给信号线的方式，而是将成像数据在相邻的像素之间依次进行传送。
图20是示出将成像数据按照画面的下侧方向依次进行传送的图像获取传感器7的周边部分构成的一个实例用的示意性电路图，表示的是从下到上传送成像数据的一个实例。而且，成像数据的传送方向不限于朝向下侧方向，朝向上侧方向和左右方向也可以。
图20所示的电路是按照在图17所示的电路中，省略了反相器和晶体管的方式构成的。反相器的输出信号供给至相邻像素的晶体管间的连接节点处。
在图20所示的电路中，由于不是将成像数据供给到负载比较大的信号线处，而是供给到负载比较小的相邻像素处，所以不必在传感器电容C1的后段上为每个像素都设置放大器AMP，从而能够减少晶体管的数量。而且，由于负载比较小，所以能够高速的传输成像数据，还能够减少电力消耗。
图21是示出如图1所示的串行信号输出电路4的内部构成的一个实例用的示意性方块图。如图21所示的串行信号输出电路4具有多个P/S变换器61，通过阵列基板之外对数据位置实施检测用的ENAB电路62，以及输出缓冲器63。
各个P/S变换器61与320条信号线连接，向这些信号线串行输出成像数据。
图22是示出P/S变换器61的内部构成的一个实例用的示意性方块图。如图22所示的P/S变换器61具有电平转换器64，与电平转换器64的输出端连接的锁存电路65，与锁存电路65的输出端连接的开关66，以及与开关66的后段连接的移位寄存器67。
图23是示出电平转换器64的内部构成的一个实例用的示意性电路图。如图23所示的电平转换器具有在输入端子in和输出端子out之间串行连接着的开关71、电容器C2、反相器72、开关73、反相器74以及开关75，连接在输入输出端子间的开关76，与反相器74的输入输出端子连接的开关77，连接在开关71和电容C2的连接路径和电源端子VTP之间的开关78，以及连接在开关73和反相器74之间的连接路径和接地端子之间的开关79。
电平转换器64在进行高速读取的场合和进行低消耗电力读取的场合的动作是不同的。对于诸如进行彩色图像获取的场合等等的、进行图像获取时的数据量比较多的场合，选择高速读取的方式，对于诸如进行黑白图像的获取的场合等等的、进行图像获取时的数据量比较少的场合，选择低消耗电力读取的方式。
对于实施高速读取的场合，可以首先将控制信号TPC设置为高电平，将控制信号THU设定为低电平。采用这种方式，可以使电平转换器64的电容量通过电容器C2实施预充电。然后，将控制信号TPC设置为低电平，将控制信号THU设定为低电平。采用这种方式，可以根据输入到电平转换器64的信号线电压是否比电源电压VTP(＝4V)高的方式，输出高电平或者低电平的信号。采用这种方式，在实施高速读取的时候，即使信号线的电位变化量比较小，由于通过电平转换器64能够变换出具有0V或5V的振幅差比较大的电压，所以也可以进行高速读取。
对于实施低消耗电力读取的场合，可以首先将控制信号TPC设置为高电平，将控制信号THU设定为高电平。采用这种方式，可以绕开电平转换器64将信号线电压原样输出。对于该场合，在信号线的电位没有产生0V或5V这样比较大的变化时不能实施读取，所以读取的速度比较慢。但是由于在反相器等上没有施加中间电压，所以可使得消耗电力比较小。图中虽未示出，在低消耗电力读取的时候，朝向电平转换器的反相器72和反相器74的电力供应可以被隔断。
而且，在实施常规显示的时候，可以将控制信号TPC设置为高电平，将控制信号THU设定为低电平。对于该场合，将没有任何输出。
图24是示出如图21所示的串行信号输出电路4内的ENAB电路62的内部构成的一个实例用的示意性电路图。如图24所示的ENAB电路62具有串行连接的反相器81、82，移位寄存器83以及输出缓冲器84。
图25是示出如图24所示的ENAB电路62内的输出电路4内的输出缓冲器63的内部构成的一个实例用的示意性电路图。如图25所示的输出缓冲器63由偶数段的反相器构成。
图26是示出如图24所示的ENAB电路62内的P/S变换器61内的锁存电路的内部构成的一个实例用的示意性电路图。如图26所示的锁存电路由时序反相器(clocked inverter)和反相器构成。
图27是示出如图26所示的P/S变换器61内的S/R电路的内部构成的一个实例用的示意性电路图。如图27所示的S/R电路由时序反相器(clocked inverter)和反相器构成。
图28和图29是表示如图1所示的显示装置用的示意性动作时序图。图28所示的周期p1表示的是常规显示周期的动作时序，图28所示的周期p2和图29所示的周期p3表示的是成像前的显示设定周期的动作时序，图29所示的周期p4表示的是图像获取周期(预充电/曝光/数据输出周期)的动作时序。为了说明方便，图28所示的周期p2和图29所示的周期p3为对同一周期的重复记载。
下面，首先对常规显示周期p1时的动作进行说明。在常规显示周期p1中，将如图4所示的控制信号MUX、MOD、SEL分别设定为L、H、H。采用这种方式，可以将移位寄存器11的移位脉冲以行为单位依次输出到栅极线Gate1-240，将信号线电位(0.5V-4.5V)按行依次存储到辅助电容Cs中。
下面，对成像前显示设定周期p2、p3时的动作进行说明。在成像前显示设定周期p2、p3中，将如图4所示的控制信号MUX、MOD、SEL分别设定为H、H、H。采用这种方式，可以使所有栅极线处于高电位，将信号线电位(0V至5V)按全部像素同时存储到辅助电容Cs中。
下面，对图像获取周期p4时的动作进行说明。图29所示的时刻t1-t2和时刻t3-t4分别示出了预充电周期，和曝光以及成像数据输出周期。在预充电周期中，将控制信号MUX、MOD、SEL分别设定为L、H、L。采用这种方式，可以依次驱动控制线CRT1-240，按行向电容C1写入预充电电压(5V)。在曝光以及成像数据输出周期中，将控制信号MUX、MOD分别设定为L、L，将控制信号SEL交替设置为H和L。在控制信号SEL设置为H的时候，控制信号SFB按行成为H，从而使像素内的放大器AMP和信号线连接，将读取的结果从像素传送到串行信号输出电路4。在控制信号SEL为L的时候、信号线预充电到5V，以使得由源极跟随器构成的像素内的放大器能够进行合适的动作。
图30是示出本实施例的显示装置的数据和信号的流动方式用的示意图。阵列基板90通过接口部(I/F2)91与内装在存储器处的ASIC92连接，该ASIC92通过接口部(I/F1)93与主机PC94连接。存储器内装的ASIC92具有SRAM95和处理电路96。存储器内装的ASIC92还可以是FPGA。
主机PC94相对存储器内装的ASIC92，传送出显示用的影像数据和影像各种设定更新指令。来自主机PC94的显示数据存储在SRAM95中，影像各种设定更新指令存储在处理电路96中。SRAM95中存储的影像数据通过接口部91传输到阵列基板90。处理电路96通过接口部91将显示/成像用控制信号传输到阵列基板90。通过阵列基板90成像的成像数据，通过接口部91传输到SRAM95。处理电路96对SRAM95中存储的影像数据和成像数据进行图像处理运算。图像处理运算后的处理图像数据，通过接口部93从SRAM95传输到主机PC94。
处理电路96进行的图像处理，可以通过硬件和软件的任何一个中进行。可以从显示装置向存储器内装ASIC92传输大量的成像数据，也可以仅将经过图像处理之后的图像数据从存储器内装的ASIC92传输到主机PC94。
从图30可以知道，由于在存储器内装ASIC92和阵列基板90之间传输接受的各种控制信号、影像信号和成像数据的任何一个均不通过CPU总线，不依赖于CPU总线的混合情况，因此能够减轻CPU的处理负担。
由于通过CPU总线进行的传输，仅是处理图像数据收集和影像各种设定更新指令，所以可以较为缓慢的进行传输。由于每进行一次成像，都是在ASIC的内部进行重新排列和加法运算处理的，所以能够大幅度缩短图像处理时间。由于CPU总线的速度也可以比较缓慢，所以可以降低整个系统的成本。
采用这种方式，本实施形式在栅极线驱动电路33内仅设置有一个移位寄存器11，并且能够生成出作为该移位寄存器11的输出信号的、依据移位脉冲对控制像素电路5实施控制用的三种控制信号GATE、CRT、SFB，所以可以使得栅极线驱动电路33的构成简单化，在降低消耗电力的同时还能够减少阵列基板的边框面积。
而且，在信号线驱动电路2内设置有对信号线进行预充电的预充电电路34，该预充电电路34能够对各个信号线按照每个颜色不同的预充电电压实施预充电，所以能够设定出获取图像用的最合适的预充电电压。
而且，像素电路还可以如图31那样设置。采用从图2中去掉JVSS线，将绿色信号线作为传感器和电容C1的地线的技术解决方案。这样的话无需接地线专用的布线，也能够实现高开口率而且能够节约背光装置的电力消耗。在图31所示的电路中，当输出数据时可以预先将绿色信号线预充电为0V。将预充电电路按照不同的颜色设置，就能实现这种操作。
上述的实施例虽然是用在像素内设置光传感器的技术解决方案作为例子进行说明的，但是本发明不限于光传感器，同样也适用于具有能够通过诸如电容传感器等的其它传感器实施朝向显示器表面的外部输入，并且能够通过像素内的传感器电路将其变换成电子信号的输入功能的各种内装型显示器。
上述的实施例是以将成像对象(文件、照片、名片)置于显示面上、进行该图像的读取的技术解决方案为例进行说明的。然而，本发明还能够应用于能够[对手指接触的位置实施检测]和[对光笔(笔尖发光的指示用笔)指示的位置实施检测]的、具有内装触摸板功能的显示装置，或者具有内装数字转换器功能的显示装置。

Claims (18)

1.一种显示装置，其特征在于，包括
分别设置在纵横排列设置的信号线和扫描线的各个交点附近形成的像素的内部的显示元件；
相对多个像素按一个比例设置的、分别对各个被写入体的预定范围实施成像的多个成像电路；
驱动扫描线的扫描线驱动电路；
驱动信号线的信号线驱动电路；
按照是否将像素电压供给对应的信号线的方式进行切换控制的像素电压供给控制电路；以及
按照是否将在每个信号线上变更电压电平的预充电电压供给对应的信号线的方式进行切换控制的预充电电压供给控制电路。
2.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，
所述成像电路的接地端子与特定的信号线连接，
预充电电压供给控制电路在所述成像电路输出成像数据的时候，向所述特定的信号线供给预定的电压。
3.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，
所述预充电电压供给控制电路在常规显示中，向与极性翻转的时间周期相对应的信号线供给各种颜色共通的电压电平的预充电电压，在图像获取的时候向对应的信号线供给与各个信号线相应的预充电电压。
4.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，
所述预充电电压供给控制电路在常规显示期间中，向所有的信号线供给由中间电位构成的预充电电压，在直到图像获取前向与预定的颜色对应的信号线供给使像素亮度比常规显示期间高的预充电电压，在图像获取时向对应的信号线供给与各个信号线对应的预充电电压。
5.如权利要求3所述的显示装置，其特征在于，
所述预充电电压供给控制电路直到图像获取前，向与预定颜色对应的信号线供给比常规显示期间的像素的颜色再现范围更广的预充电电压。
6.一种显示装置，其特征在于，包括
分别设置在纵横排列设置信号线和扫描线的各个交点附近形成的像素的内部的显示元件；
分别对各个被写入体的预定范围实施成像的多个成像电路；
对所述显示元件的开关实施切换控制的第一控制线；以及
驱动扫描线的扫描线驱动电路，
所述成像电路具有：
将外部输入信号变换成电子信号的传感器元件；
将传感器元件的电子信号从像素处输出的传感器电路；以及
用于控制所述传感器电路的动作用的至少一条第二控制线，
所述扫描线驱动电路具有：
含有将具有预定脉冲宽度的脉冲信号按照与像素显示周期相匹配的方式进行移位的多段型寄存器电路的移位寄存器；以及
基于所述移位寄存器的输出信号，控制所述多条控制线的信号电平的供给控制电路。
7.如权利要求6所述的显示装置，其特征在于，
所述传感器元件是光电变换元件，
所述传感器电路具有：
放大传感器信号的放大电路；
按照是否将所述放大电路的输出供给到检测线的方式进行切换的输出控制晶体管；
将所述放大电路的输入初始化的预充电晶体管；
对所述输出控制晶体管的开关进行切换控制的第二控制线；以及
对所述预充电晶体管的开关进行切换控制的第三控制线，
所述扫描线驱动电路具有基于所述移位寄存器的输出信号，控制所述第一、第二和第三控制线之中的至少两个信号电平的供给控制电路。
8.如权利要求6所述的显示装置，其特征在于，
还包括变换所述多段的寄存器电路的输出电平的电平转换器电路，
所述供给控制电路基于从外部供给的控制信号间的逻辑关系，将所述电平转换器电路的输出信号供给到对应的所述第一、第二或者第三控制线。
9.如权利要求6所述的显示装置，其特征在于，
所述成像电路以构成一个像素的蓝色、绿色和红色的三个所述显示元件为单位，一个个地设置。
10.一种显示装置，其特征在于，包括
分别设置在纵横排列设置信号线和扫描线的各个交点附近形成的像素的内部的显示元件；
分别对各个被写入体的预定范围实施成像的多个成像电路；
对所述成像电路的输出电平实施变换用的电平转换电路；以及
将所述电平转换电路变换后的信号变换成串行信号的串行/并行变换电路，
所述电平转换电路具有：
对和所述成像电路的输出电压与基准电压进行比较的结果为较大或较小相对应的电压实施输出的高速读取部；以及
对所述成像电路的输出电压在不进行电平变换的条件下实施输出的低消耗电力部。
11.如权利要求10所述的显示装置，其特征在于，
所述电平转换器电路在进行彩色图像成像的场合使所述高速读取部进行动作，在进行黑白图像成像的场合使所述低电力消耗部进行动作。
12.如权利要求10所述的显示装置，其特征在于，
所述电平转换器电路在从所述成像电路输出的成像数据的数据量超过预定的基准量的场合下使所述高速读取部进行动作，在不到所述基准量的场合下使所述低电力消耗部进行动作。
13.一种显示装置，包括分别设置在纵横排列设置信号线和扫描线的各个交点附近形成的像素的内部的显示元件；以及进行对各个主体的预定范围的成像的多个成像电路，其特征在于，
而且所述多个成像电路分别具有：
进行光电变换的光电变换元件；
存储通过所述光电变换元件进行光电变换得到的电荷的电容器；
按照是否在所述电容器中存储初始电荷的方式进行切换的预充电电路；
放大所述电容器的两端电压的放大电路；以及
按照是否将所述放大电路的输出信号供给到信号线的方式进行切换的输出控制电路，
所述放大电路由将所述电容器的两端电压进行反向放大的反相器构成。
14.如权利要求13所述的显示装置，其特征在于，
对于所述光电变换元件的入射光超过预定量的场合，所述电容器的存储电荷放电以使所述放大电路的输出翻转；
所述预充电电路对于所述光电变换元件的入射光不到所述预定量的场合，进行对所述电容器的电荷存储。
15.一种显示装置，其特征在于，包括
分别设置在纵横排列设置信号线和扫描线的各个交点附近形成的像素的内部的显示元件；
分别对各个被写入体的预定范围实施成像的多个成像电路；以及
与所述显示元件连接的存储像素电荷用的辅助电容，
所述成像电路具有：
进行光电变换的光电变换元件；
存储通过所述光电变换元件进行光电变换得到的电荷的电容器；
按照是否在所述电容器中存储初始电荷的方式进行切换的预充电电路；
放大所述电容器的两端电压的放大电路；
按照是否将所述放大电路的输出信号供给到信号线的方式进行切换的输出控制电路；以及
将与所述放大电路的输出信号或者所述放大电路内的内部信号对应的电荷，按照使其周期性的存储在所述辅助电容中的方式实施控制用的存储控制电路。
16.如权利要求15所述的显示装置，其特征在于，
所述存储控制电路在预定周期中和所述辅助电容的存储电荷一起将逆极性电荷供给到所述辅助电容。
17.一种显示装置，其特征在于，包括
分别设置在纵横排列设置信号线和扫描线的各个交点附近形成的像素的内部的显示元件；以及
分别对各个被写入体的预定范围实施成像的多个成像电路，
所述成像电路具有：
进行光电变换的光电变换元件；
存储通过所述光电变换元件进行光电变换得到的电荷的电容器；
按照是否在所述电容器中存储初始电荷的方式进行切换的预充电电路；以及
放大所述电容器的两端电压的放大电路，
所述放大电路的输出供给到相邻的像素。
18.一种显示装置，其特征在于，包括
分别设置在纵横排列设置信号线和扫描线的各个交点附近形成的像素的内部的显示元件；以及
对应多个像素按一个比例设置的，分别对外部输入的电子信号实施变换的多个成像电路，
通过信号线在预定的时间中将预定的电压供给到所述成像电路的输入端子，
通过信号线在预定的时间中将预定的电压供给到所述成像电路的接地端子，
所述成像电路在预定的时间通过信号线将信号输出。
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