JP2012083592A - Display device incorporating optical sensor - Google Patents

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Katsumi Matsumoto
克巳 松本
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Panasonic Liquid Crystal Display Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a display device incorporating an optical sensor that has improved detection sensitivity with a configuration in which the light incident to the optical sensor is only from a light source for the optical sensor.SOLUTION: The display device incorporating the optical sensor has a display panel with a plurality of pixels, at least one of the pixels having an optical sensor. The device includes a light source for visible light, for emitting visible light, and a light source for invisible light, for emitting invisible light. One frame period is composed of an image display period and a touch-position detecting period. An image is displayed on the display panel by turning off the light source for invisible light and turning on the light source for visible light during the image display period. A place on the display panel, which place has been touched by an observer, is detected by the optical sensor by turning off the light source for visible light and turning on the light source for invisible light during the touch-position detecting period.

Description

本発明は、光センサ内蔵表示装置に係わり、特に、光センサ用光源として、視感度以外の波長の光を照射する光源(例えば、赤外線、あるいは紫外線などの不可視光用の光源)を使用する光センサ内蔵表示装置に関する。   The present invention relates to a display device with a built-in optical sensor, and in particular, light that uses a light source that emits light of a wavelength other than the visibility (for example, a light source for invisible light such as infrared rays or ultraviolet rays) as a light source for optical sensors. The present invention relates to a sensor built-in display device.

現在、液晶表示パネルをディスプレイ部として使用する携帯電話機では様々な高付加価値機能を備えた製品が実用化されており、液晶表示パネル内に内蔵された光センサもその一つである。(下記特許文献1参照)
携帯電話機での光センサの用途としては、外光センサとして周囲の明るさを検知しバックライトの輝度を自動で調整する用途、あるいは、タッチパネルの代用として、観察者の指が、液晶表示パネルをタッチした位置を検出する用途など、その用途は多岐にわたっている。
At present, products having various high-value-added functions are put into practical use in mobile phones that use a liquid crystal display panel as a display unit, and an optical sensor built in the liquid crystal display panel is one of them. (See Patent Document 1 below)
As an application of the light sensor in the mobile phone, an external light sensor detects ambient brightness and automatically adjusts the brightness of the backlight. There are a wide variety of uses such as detecting the touched position.

特開2008−300630号公報JP 2008-300530 A

液晶表示パネル内に内蔵された光センサを用いたタッチパネルで問題となるのは、正規のタッチ入力と、外光による雑音入力とを、高い確度で識別することである。たとえば、液晶表示パネルをタッチした観察者の指からの反射光として、液晶表示装置のバックライト光の反射光を、液晶表示パネル内に内蔵されたセンサで捕らえる場合、使用環境によっては、タッチした指からの反射光か、外光かを識別できない場合(後検出)がありうる。
この識別の信頼性を上げるため、バックライトの明るさを意図的に変え、その強弱の情報を付加する方法も提案されているが、これは同時に表示画質への影響を考慮する必要が生じる。
これを回避するために、光センサ用光源として、視感度以外の波長の光を照射する光源(例えば、赤外線、あるいは紫外線などの不可視光用の光源)を使用し、その明るさを意図的に変え、その強弱の情報を付加する方法も提案されている。
しかしながら、光センサに入射される反射光には、バックライトからの光も混入することから、光センサの感度を、光センサ用光源から照射される光に調整する必要が生じるという問題点があった。
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、光センサへの入力光を、光センサ用光源のみとなし、検出感度を向上させた光センサ内蔵表示装置を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。
A problem with a touch panel using an optical sensor built in a liquid crystal display panel is identifying a regular touch input and a noise input due to external light with high accuracy. For example, when the reflected light of the backlight light of the liquid crystal display device is captured by the sensor built in the liquid crystal display panel as reflected light from the observer's finger touching the liquid crystal display panel, the touch may occur depending on the usage environment. There may be a case where it is not possible to distinguish between reflected light from the finger and external light (post-detection).
In order to increase the reliability of the identification, a method of intentionally changing the brightness of the backlight and adding information on the intensity of the backlight has been proposed, but at the same time, it is necessary to consider the influence on the display image quality.
In order to avoid this, a light source that emits light of a wavelength other than the visibility (for example, a light source for invisible light such as infrared rays or ultraviolet rays) is used as the light source for the optical sensor, and the brightness is intentionally set. There has also been proposed a method of changing and adding information of the strength.
However, the reflected light incident on the optical sensor also includes light from the backlight, and thus there is a problem that it is necessary to adjust the sensitivity of the optical sensor to the light emitted from the light source for the optical sensor. It was.
The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide light with only a light source for an optical sensor as input light to the optical sensor and improved detection sensitivity. The object is to provide a sensor built-in display device.
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。
(1)複数の画素を有する表示パネルを有し、前記複数の画素の中の少なくとも1つの画素は光センサを有する光センサ内蔵表示装置であって、可視光を照射する可視光用光源と、不可視光を照射する不可視光用光源とを有し、1フレーム期間は、画像表示期間と、タッチ位置検出期間とで構成され、前記画像表示期間内に、前記不可視光用高光源をオフ、前記可視光用光源をオンとして、前記表示パネルに画像を表示し、前記タッチ位置検出期間内に、前記可視光用光源をオフ、前記不可視光用光源をオンとして、前記光センサにより前記表示パネル上の観察者のタッチ位置を検出する。
(2)(1)において、前記可視光用光源は、第1の色の光を照射する第1光源と、第2の色の光を照射する第2光源と、第3の色の光を照射する第3光源とを有し、前記画像表示期間は、前記第2光源、および第3光源をオフ、前記第1光源をオンとして、前記表示パネルに第1の色の画像を表示する第1の画像表示期間と、前記第1光源、および第3光源をオフ、前記第2光源をオンとして、前記表示パネルに第2の色の画像を表示する第2の画像表示期間と、前記第1光源、および第2光源をオフ、前記第3光源をオンとして、前記表示パネルに第3の色の画像を表示する第3の画像表示期間とから成る。
(3)(1)または(2)において、前記表示パネルは、前記不可視光用光源からの不可視光が、液晶表示パネルの前記観察者と反対側の面から前記光センサに入射されるのを防止する遮光膜を有する。
(4)(1)ないし(3)の何れかにおいて、前記表示パネルは、バックライトを有する液晶表示パネルであり、前記可視光用光源、および、前記不可視光用光源は、前記バックライト内に配置される。
(5)(4)において、前記バックライトは、導光板を有し、前記可視光用光源、および、前記不可視光用光源は、前記導光板の少なくとも1つの側面に配置される。
(6)(1)ないし(5)の何れかにおいて、前記光センサは、ホトダイオードで構成されている。
Of the inventions disclosed in this application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.
(1) A display panel having a plurality of pixels, wherein at least one of the plurality of pixels is a photosensor built-in display device having a photosensor, and a visible light source that emits visible light; A light source for invisible light that emits invisible light, and one frame period includes an image display period and a touch position detection period, and the high light source for invisible light is turned off within the image display period, The visible light source is turned on, an image is displayed on the display panel, the visible light source is turned off, the invisible light source is turned on, and the light sensor is turned on the display panel within the touch position detection period. The touch position of the observer is detected.
(2) In (1), the visible light source is a first light source that emits light of a first color, a second light source that emits light of a second color, and light of a third color. A third light source for irradiating, and in the image display period, the second light source and the third light source are turned off, and the first light source is turned on, and a first color image is displayed on the display panel. A first image display period; a second image display period in which the first light source and the third light source are turned off; the second light source is turned on; and a second color image is displayed on the display panel; The first light source and the second light source are turned off, the third light source is turned on, and a third image display period in which an image of the third color is displayed on the display panel.
(3) In (1) or (2), the display panel is configured such that invisible light from the invisible light source is incident on the photosensor from a surface of the liquid crystal display panel opposite to the observer. It has a light shielding film to prevent.
(4) In any one of (1) to (3), the display panel is a liquid crystal display panel having a backlight, and the visible light source and the invisible light source are included in the backlight. Be placed.
(5) In (4), the backlight has a light guide plate, and the light source for visible light and the light source for invisible light are arranged on at least one side surface of the light guide plate.
(6) In any one of (1) to (5), the optical sensor is formed of a photodiode.

本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
本発明の光センサ内層表示装置によれば、光センサへの入力光を、光センサ用光源のみとなし、検出感度を向上させることが可能となる。
The effects obtained by the representative ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
According to the photosensor inner layer display device of the present invention, the input light to the photosensor is made only of the photosensor light source, and the detection sensitivity can be improved.

従来の液晶表示装置の概略構成を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows schematic structure of the conventional liquid crystal display device. 本発明の前提となる、1画素に光センサが組み込まれた光センサ内蔵液晶表示パネルの等価回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the equivalent circuit of the liquid crystal display panel with a built-in photosensor in which the photosensor was incorporated in 1 pixel used as the premise of this invention. 図2に示す光センサが組み込まれた1画素の断面構造を示す模式断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a cross-sectional structure of one pixel in which the photosensor shown in FIG. 2 is incorporated. 光センサが組み込まれた画素をアレイ状に配置した液晶表示パネルの等価回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the equivalent circuit of the liquid crystal display panel which has arrange | positioned the pixel incorporating an optical sensor in the array form. 図4に示す光センサ部及び読み出し回路部を抜き出して示す回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram illustrating the optical sensor unit and the readout circuit unit illustrated in FIG. 図5に示す回路の動作を説明するためのタイミングチャート図である。FIG. 6 is a timing chart for explaining the operation of the circuit shown in FIG. 5. 図2に示す光センサが組み込まれた1画素の、実際の断面構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the actual sectional structure of 1 pixel incorporating the optical sensor shown in FIG. 本発明の実施例1の光センサ内蔵液晶表示パネルの駆動方法を説明するためのタイミングチャートである。It is a timing chart for demonstrating the drive method of the liquid crystal display panel with an optical sensor of Example 1 of this invention. 本発明の実施例2の光センサ内蔵液晶表示パネルの駆動方法を説明するためのタイミングチャートである。It is a timing chart for demonstrating the drive method of the liquid crystal display panel with an optical sensor of Example 2 of this invention.

以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施例は、本発明の特許請求の範囲の解釈を限定するためのものではない。
[従来の液晶表示パネルの構成]
図1は、従来の携帯電話機用の液晶表示装置の概略構成を示す分解斜視図である。
図1に示すように、従来の液晶表示装置は、液晶表示パネル(LCD)と、前記液晶表示パネル(LCD)を照射するバックライト(B/L)とを備える。
バックライト(B/L)は、液晶表示パネル(LCD)の平面形状と同様の略矩形形状である導光板6と、この導光板6の一側面(入射面)に配置された白色発光ダイオード(光源)8と、導光板6の下面(液晶表示パネル(LCD)とは反対側の面)側に配置される反射シート7と、導光板6の上面(液晶表示パネル側の面)に配置される光学シート群5と、樹脂モールドフレーム(以下、単に、モールドという)10とを有する。光学シート群5は、例えば、下拡散シート、2枚のレンズシート、および上拡散シートから構成される。
また、液晶表示パネル(LCD)は、一対のガラス基板(2a,2b)と、ガラス基板2aの上面(表示面)に貼り付けられた上偏光板1と、ガラス基板2bの下面(バックライト側の面)に貼り付けられた下偏光板3とを有する。
ガラス基板2b上には、ドライバ等を構成する半導体チップ11が実装される。なお、ガラス基板2bには、半導体チップ11に制御信号などを供給するフレキシブル基板が実装されるが、図1では、当該フレキシブル基板の図示は省略している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
In all the drawings for explaining the embodiments, parts having the same functions are given the same reference numerals, and repeated explanation thereof is omitted. Also, the following examples are not intended to limit the interpretation of the scope of the claims of the present invention.
[Configuration of conventional LCD panel]
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of a conventional liquid crystal display device for a mobile phone.
As shown in FIG. 1, a conventional liquid crystal display device includes a liquid crystal display panel (LCD) and a backlight (B / L) that irradiates the liquid crystal display panel (LCD).
The backlight (B / L) includes a light guide plate 6 having a substantially rectangular shape similar to the planar shape of a liquid crystal display panel (LCD), and a white light emitting diode (disposed on one side surface (incident surface)) of the light guide plate 6. A light source) 8, a reflection sheet 7 disposed on the lower surface (surface opposite to the liquid crystal display panel (LCD)) side of the light guide plate 6, and an upper surface (surface on the liquid crystal display panel side) of the light guide plate 6. An optical sheet group 5 and a resin mold frame (hereinafter simply referred to as a mold) 10. The optical sheet group 5 includes, for example, a lower diffusion sheet, two lens sheets, and an upper diffusion sheet.
The liquid crystal display panel (LCD) includes a pair of glass substrates (2a, 2b), an upper polarizing plate 1 attached to the upper surface (display surface) of the glass substrate 2a, and a lower surface (backlight side) of the glass substrate 2b. And the lower polarizing plate 3 attached to the surface.
A semiconductor chip 11 constituting a driver or the like is mounted on the glass substrate 2b. A flexible substrate that supplies a control signal or the like to the semiconductor chip 11 is mounted on the glass substrate 2b, but the flexible substrate is not shown in FIG.

[本発明の前提となる光センサ内蔵液晶表示パネルの構成]
図2は、本発明の前提となる、1画素に光センサが組み込まれた光センサ内蔵液晶表示パネルの等価回路を示す回路図である。
図2に示すように、従来の1画素に光センサが組み込まれた液晶表示パネルは、液晶用の走査線(GL;ゲート線ともいう)と、映像線(DL;ドレイン線、あるいはソース線ともいう)と、液晶用の薄膜トランジスタ(Tr2)と、保持容量(C)の他に、光センサ(PS)と、センサ制御線(PSL;複数の場合有り)と、センサ出力線(OUT)を有する。センサ制御線(PSL)と、センサ出力線(OUT)は、液晶用の走査線(GL)や、映像線(DL)と共用することも可能な場合がある。
光センサ(PS)の出力は、液晶表示パネル外に出力され、外部のドライバ(液晶データ制御IC等)(DRV)へ入力される。これにより、光センサ(PS)の出力が、液晶データとして液晶表示パネル上に反映される。なお、図2、および後述する図4において、矢印FAは、液晶表示パネルの外側を示している。
図3は、図2に示す光センサが組み込まれた1画素の断面構造を示す模式断面図であり、図3(a)が、薄膜トランジスタ(Tr2)の断面構造を、図3(b)が光センサ(PS)の断面構造を示す。
図3において、Sはソース、Gはゲート、Dはドレイン、SMは半導体層、Kはカソード、Aはアノードである。光センサ(PS)は、例えば、PIN構造とされ、光に対する電流を発生する。また、バックライトからの光が入射されないように、光センサ(PS)の下側には遮光膜(BPS)が設けられる。
[Configuration of Liquid Crystal Display Panel with Built-in Photosensor as Premise of the Present Invention]
FIG. 2 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of a photosensor built-in liquid crystal display panel in which a photosensor is incorporated in one pixel, which is a premise of the present invention.
As shown in FIG. 2, a conventional liquid crystal display panel in which an optical sensor is incorporated in one pixel includes a liquid crystal scanning line (GL; also referred to as a gate line) and a video line (DL; a drain line or a source line). In addition to a thin film transistor (Tr2) for liquid crystal and a storage capacitor (C), it has a photosensor (PS), a sensor control line (PSL; there are a plurality of cases), and a sensor output line (OUT). . In some cases, the sensor control line (PSL) and the sensor output line (OUT) can be shared with the liquid crystal scanning line (GL) and the video line (DL).
The output of the optical sensor (PS) is output to the outside of the liquid crystal display panel and input to an external driver (liquid crystal data control IC or the like) (DRV). Thereby, the output of the photosensor (PS) is reflected on the liquid crystal display panel as liquid crystal data. In FIG. 2 and FIG. 4 described later, an arrow FA indicates the outside of the liquid crystal display panel.
3 is a schematic cross-sectional view showing a cross-sectional structure of one pixel in which the photosensor shown in FIG. 2 is incorporated. FIG. 3A shows a cross-sectional structure of a thin film transistor (Tr2), and FIG. The cross-sectional structure of a sensor (PS) is shown.
In FIG. 3, S is a source, G is a gate, D is a drain, SM is a semiconductor layer, K is a cathode, and A is an anode. The optical sensor (PS) has a PIN structure, for example, and generates a current for light. In addition, a light shielding film (BPS) is provided below the photosensor (PS) so that light from the backlight is not incident.

図4は、光センサが組み込まれた画素をアレイ状に配置した液晶表示パネルの等価回路を示す回路図である。
図4に示す光センサ(PS)は、ホトダイオード(D1)と、ホトダイオード(D1)の電流を電圧に変換する容量素子(C1)と、読み出し回路の薄膜トランジスタ(Tr1,Tr3)とで構成される。なお、薄膜トランジスタ(Tr3)ついては、共用として使うため1垂直読み出しラインに1つの構成となる。また、CLK1,CLK2はクロック線、Vbはバイアス線である。
図4の光センサ部及び読み出し回路部を抜き出すと図5の通りとなる。図5に示すように、Tr1とTr3の薄膜トランジスタは、ソースホロア回路を構成しており、容量素子(C1)の光に対する電圧変化をインピーダンス変換して、センサ出力(SOUT)として出力している。
また、図4に示す回路では、液晶用の走査線(GL)や、映像線(DL)を共用していないため、光センサ(PS)の動作は、液晶の表示と非同期で行う事ができる。
FIG. 4 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of a liquid crystal display panel in which pixels in which photosensors are incorporated are arranged in an array.
The photosensor (PS) shown in FIG. 4 includes a photodiode (D1), a capacitor element (C1) that converts a current of the photodiode (D1) into a voltage, and thin film transistors (Tr1, Tr3) of a readout circuit. Note that the thin film transistor (Tr3) has one configuration for one vertical readout line because it is used as a common use. CLK1 and CLK2 are clock lines, and Vb is a bias line.
FIG. 5 shows the optical sensor section and readout circuit section in FIG. As shown in FIG. 5, the thin film transistors Tr1 and Tr3 form a source follower circuit, and impedance change is performed on a voltage change with respect to the light of the capacitive element (C1), and the result is output as a sensor output (SOUT).
In the circuit shown in FIG. 4, since the liquid crystal scanning line (GL) and the video line (DL) are not shared, the operation of the optical sensor (PS) can be performed asynchronously with the liquid crystal display. .

図6は、図5に示す回路のタイミングチャートである、以下、図6を用いて、図5に示す回路の動作について説明する。
始めに、クロック線(CLK2)の電圧をHighレベル(以下、Hレベル)にして、容量素子(C1)に電荷を蓄積する。そして、クロック線(CLK2)の電圧がLowレベル(以下、Lレベル)となった時点から、光センサ(PS)の動作(受光によるセンス)が開始する。
ホトダイオード(D1)に光が照射されることにより、容量素子(C1)に蓄積された電荷が、クロック線(CLK2)へはき出され、結果として容量素子(C1)の電圧Voが下がる。これが、センサ動作時間により積分されて、照射光の変化が容量素子(C1)の電圧Voとして出力される。
次に、クロック線(CLK1)がHレベルの電圧となった時に、Tr1とTr3の薄膜トランジスタで構成されるソースホロア回路が動作を開始し、その時の容量素子(C1)の電圧Voがソースホロア回路を介してセンサ出力SOUTとなる。
よって、クロック線(CLK2)の電圧がLレベルとなってから、クロック線(CLK1)がHレベルとなる時点までがセンサ受光時間となる。
なお、図6の容量素子(C1)の電圧Vo、センサ出力(SOUT)の波線は、光が照射されない暗状態の時の出力となり、この差が照射光に対する電圧変化となる。
なお、図2に示す光センサが組み込まれた1画素の、実際の断面構造は、図7に示すような構造となる。即ち、ガラス基板などの基板(SUB1)上に光センサ等が作製されたTFT基板(T−SUB)と、ガラス基板などの基板(SUB2)上にカラーフィルタ等が作製されたカラーフィルタ基板(C−SUB)と、液晶層(LC)と、バックライト(B/L)とで構成される。
また、図7では図示を省略しているが、TFT基板(T−SUB)上には下偏光板(図1の3)が形成され、カラーフィルタ基板(C−SUB)上には上偏光板(図1の1)が形成される。
FIG. 6 is a timing chart of the circuit shown in FIG. 5. Hereinafter, the operation of the circuit shown in FIG. 5 will be described with reference to FIG.
First, the voltage of the clock line (CLK2) is set to a high level (hereinafter, H level), and charges are accumulated in the capacitor (C1). Then, the operation (sensing by light reception) of the photosensor (PS) starts from the time when the voltage of the clock line (CLK2) becomes the Low level (hereinafter, L level).
By irradiating the photodiode (D1) with light, charges accumulated in the capacitor (C1) are expelled to the clock line (CLK2), and as a result, the voltage Vo of the capacitor (C1) decreases. This is integrated by the sensor operating time, and the change in irradiation light is output as the voltage Vo of the capacitive element (C1).
Next, when the clock line (CLK1) becomes an H level voltage, the source follower circuit composed of the thin film transistors Tr1 and Tr3 starts to operate, and the voltage Vo of the capacitor (C1) at that time passes through the source follower circuit. Sensor output SOUT.
Therefore, the sensor light receiving time is from the time when the voltage of the clock line (CLK2) becomes L level to the time when the clock line (CLK1) becomes H level.
Note that the voltage Vo of the capacitive element (C1) and the wavy line of the sensor output (SOUT) in FIG. 6 are outputs in a dark state where no light is irradiated, and this difference is a voltage change with respect to the irradiated light.
The actual cross-sectional structure of one pixel in which the photosensor shown in FIG. 2 is incorporated is as shown in FIG. That is, a TFT substrate (T-SUB) in which an optical sensor or the like is produced on a substrate (SUB1) such as a glass substrate, and a color filter substrate (C in which a color filter or the like is produced on a substrate (SUB2) such as a glass substrate) -SUB), a liquid crystal layer (LC), and a backlight (B / L).
Although not shown in FIG. 7, a lower polarizing plate (3 in FIG. 1) is formed on the TFT substrate (T-SUB), and an upper polarizing plate is formed on the color filter substrate (C-SUB). (1 in FIG. 1) is formed.

[実施例1]
図8は、本発明の実施例1の光センサ内蔵液晶表示パネルの駆動方法を説明するためのタイミングチャートである。
本実施例の光センサ内蔵液晶表示パネル(LCD)は、光センサ(PS)用の光源として、視感度以外の波長の光を照射する光源(例えば、赤外線、あるいは紫外線などの不可視光用の光源)(LSP)を使用する。さらに、光センサ(PS)用の光源(LSP)の明るさを意図的に変え、その強弱の情報を付加し、正規のタッチ入力と外光による雑音入力との高い確度で識別することが可能である。
さらに、本実施例では、1フレーム期間を、液晶表示パネル(LCD)に画像を表示する画像表示期間(図8のB/LがONの期間)と、光センサ(PS)により液晶表示パネル(LCD)上の観察者のタッチ位置を検出するタッチ位置検出期間(図8のPSがONの期間)とに分割する。
即ち、本実施例では、画像表示期間内に、光センサ用光源(LSP)をオフ、バックライト(B/L)をオンとして、液晶表示パネル(LCD)に画像を表示し、タッチ位置検出期間内に、光センサ用光源(LSP)をオン、バックライト(B/L)をオフとして、光センサ(PS)により液晶表示パネル(LCD)上の観察者のタッチ位置を検出する。
このように、本願実施例では、液晶表示パネル(LCD)に画像を表示するためのバックライト(B/L)の点灯期間と、光センサ(PS)への入力となる光センサ用光源(LSP)の点灯時間とを時間的に分離する。
これにより、本実施例では、従来のように、バックライト(B/L)からの光が、光センサ(PS)への入力するのを防止して、光センサ(PS)への入力光を、センサ用光源(LSP)のみとすることがえきるので、検出感度を向上させることができる。
なお、本実施例において、バックライト(B/L)内に、図1に示す白色発光ダイオード8の他に、視感度以外の波長の光を照射する光源(例えば、赤外線、あるいは紫外線などの不可視光用の光源)(LSP)を配置する必要があるのは言うまでもない。
[Example 1]
FIG. 8 is a timing chart for explaining a driving method of the optical sensor built-in liquid crystal display panel according to the first embodiment of the present invention.
The optical sensor built-in liquid crystal display panel (LCD) of this embodiment is a light source for irradiating light with a wavelength other than the visibility as a light source for the optical sensor (PS) (for example, a light source for invisible light such as infrared rays or ultraviolet rays). ) (LSP). In addition, the brightness of the light source (LSP) for the optical sensor (PS) can be changed intentionally, and information on the intensity can be added to distinguish between regular touch input and noise input caused by external light with high accuracy. It is.
Further, in this embodiment, one frame period is divided into an image display period for displaying an image on a liquid crystal display panel (LCD) (period in which B / L in FIG. 8 is ON), and a liquid crystal display panel (PS) by an optical sensor (PS). This is divided into a touch position detection period (period in which PS in FIG. 8 is ON) for detecting the touch position of the observer on the LCD).
That is, in this embodiment, within the image display period, the light source for the optical sensor (LSP) is turned off, the backlight (B / L) is turned on, the image is displayed on the liquid crystal display panel (LCD), and the touch position detection period. The light source for light sensor (LSP) is turned on and the backlight (B / L) is turned off, and the touch position of the observer on the liquid crystal display panel (LCD) is detected by the light sensor (PS).
As described above, in this embodiment, the lighting period of the backlight (B / L) for displaying an image on the liquid crystal display panel (LCD) and the light source for light sensor (LSP) that is input to the light sensor (PS). ) Is separated in time from the lighting time.
As a result, in this embodiment, the light from the backlight (B / L) is prevented from being input to the photosensor (PS) and the input light to the photosensor (PS) is reduced as in the prior art. Since only the sensor light source (LSP) can be used, the detection sensitivity can be improved.
In this embodiment, in addition to the white light-emitting diode 8 shown in FIG. 1, a light source (for example, invisible such as infrared rays or ultraviolet rays) that emits light having a wavelength other than the visibility is used in the backlight (B / L). Needless to say, it is necessary to dispose a light source (LSP).

[実施例2]
図9は、本発明の実施例2の光センサ内蔵液晶表示パネルの駆動方法を説明するためのタイミングチャートである。
本実施例は、フィールドシーケンシャル方式の光センサ内蔵液晶表示パネルに、本発明を適用した実施例である。
本実施例の光センサ内蔵液晶表示パネル(LCD)では、前述の画像表示期間が、赤色の画像を表示する第1の期間(図9のB/L−RがONの期間)と、緑色の画像を表示する第2の期間(図9のB/L−GがONの期間)と、青色の画像を表示する第3の期間(図9のB/L−BがONの期間)とに3分割される。
即ち、本実施例では、第1の画像表示期間内に、光センサ用光源(LSP)をオフ、バックライト(B/L)から赤色(R)を照射し、液晶表示パネル(LCD)に赤色の画像を表示し、また、第2の画像表示期間内に、光センサ用光源(LSP)をオフ、バックライト(B/L)から緑色(G)を照射し、液晶表示パネル(LCD)に緑色の画像を表示し、また、第3の画像表示期間内に、光センサ用光源(LSP)をオフ、バックライト(B/L)から青色(B)を照射し、液晶表示パネル(LCD)に青色の画像を表示し、さらに、タッチ位置検出期間内に、光センサ用光源(LSP)をオン、バックライト(B/L)をオフとして、光センサ(PS)により液晶表示パネル(LCD)上の観察者のタッチ位置を検出する。
このように、本願実施例でも、液晶表示パネル(LCD)に画像を表示するためのバックライト(B/L)の点灯期間と、光センサ(PS)への入力となる光センサ用光源(LSP)の点灯時間とを時間的に分離する。
これにより、本実施例では、従来のように、バックライト(B/L)からの光が、光センサ(PS)への入力するのを防止して、光センサ(PS)への入力光を、センサ用光源(LSP)のみとすることが可能となるので、検出感度を向上させることができる。
[Example 2]
FIG. 9 is a timing chart for explaining a driving method of the optical sensor built-in liquid crystal display panel according to the second embodiment of the present invention.
The present embodiment is an embodiment in which the present invention is applied to a field sequential type photosensor built-in liquid crystal display panel.
In the photosensor built-in liquid crystal display panel (LCD) of the present embodiment, the above-described image display period is the first period during which a red image is displayed (period in which B / LR in FIG. 9 is ON), and the green display period. In a second period for displaying an image (period in which B / LG in FIG. 9 is ON) and a third period in which a blue image is displayed (period in which B / LB in FIG. 9 is ON). Divided into three.
That is, in this embodiment, the light source (LSP) for photosensors is turned off and red (R) is emitted from the backlight (B / L) within the first image display period, and the liquid crystal display panel (LCD) is red. In the second image display period, the light source for the optical sensor (LSP) is turned off, and the backlight (B / L) emits green (G) to the liquid crystal display panel (LCD). A green image is displayed, and the light source (LSP) for the optical sensor is turned off and blue (B) is emitted from the backlight (B / L) within the third image display period, and a liquid crystal display panel (LCD) In the touch position detection period, the light source for the optical sensor (LSP) is turned on, the backlight (B / L) is turned off, and the liquid crystal display panel (LCD) is displayed by the optical sensor (PS). The touch position of the upper observer is detected.
Thus, also in the present embodiment, the lighting period of the backlight (B / L) for displaying an image on the liquid crystal display panel (LCD) and the light source for light sensor (LSP) that is input to the light sensor (PS). ) Is separated in time from the lighting time.
As a result, in this embodiment, the light from the backlight (B / L) is prevented from being input to the photosensor (PS) and the input light to the photosensor (PS) is reduced as in the prior art. Since only the sensor light source (LSP) can be used, the detection sensitivity can be improved.

なお、本実施例において、バックライト(B/L)内に、図1に示す白色発光ダイオード8に代えて、赤色(R)を照射する赤色発光ダイオードと、緑色(G)を照射する緑色発光ダイオードと、青色(B)を照射する青色発光ダイオードと、視感度以外の波長の光を照射する光源(例えば、赤外線、あるいは紫外線などの不可視光用の光源)(LSP)を配置する必要があるのは言うまでもない。
さらに、前述の各実施例において、タッチ位置検出期間(図6に示すセンサ受光時間)が不足する場合には、センサ出力SOUTを、数フレームに亘って積分して検出感度を上げるようにしてもよい。
また、良く知られているように、フィールドシーケンシャル方式の光センサ内蔵液晶表示パネルでは、画素数が、例えば、1画素が、R・G・Bの3つのサブピクセルで構成される通常の液晶表示パネルの画素数の1/3となる。
なお、前述の説明では、本発明を、サイドエッジ型のバックライト(B/L)を有する携帯電話機用の光センサ内蔵液晶表示パネルに適用した実施例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明は、直下型のバックライト(B/L)を有する光センサ内蔵液晶表示パネルにも適用可能である。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
In this embodiment, in the backlight (B / L), instead of the white light emitting diode 8 shown in FIG. 1, a red light emitting diode that emits red (R) and a green light emitting that emits green (G). It is necessary to dispose a diode, a blue light emitting diode that irradiates blue (B), and a light source (for example, a light source for invisible light such as infrared rays or ultraviolet rays) (LSP) that emits light having a wavelength other than visibility. Needless to say.
Further, in each of the above-described embodiments, when the touch position detection period (sensor light receiving time shown in FIG. 6) is insufficient, the sensor output SOUT may be integrated over several frames to increase the detection sensitivity. Good.
As is well known, in a field sequential type liquid crystal display panel with a built-in photosensor, a normal liquid crystal display in which the number of pixels is composed of, for example, three sub-pixels of R, G, and B, for example. One third of the number of pixels of the panel.
In the above description, the embodiment in which the present invention is applied to a liquid crystal display panel with a built-in optical sensor for a mobile phone having a side edge type backlight (B / L) has been described. However, the present invention is not limited thereto. However, the present invention is also applicable to a photosensor built-in liquid crystal display panel having a direct type backlight (B / L).
As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the above embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Of course.

1 上偏光板
2a,2b,SUB1,SUB2 ガラス基板
3 下偏光板
5 光学シート群
6 導光板
7 反射シート
8 白色発光ダイオード(光源)
10 モールド
11 半導体チップ
GL 走査線(ゲート線)
DL 映像線(ドレイン線、あるいはソース線)
Tr1,Tr2,Tr3 薄膜トランジスタ
LC 液晶
C 保持容量
PS 光センサ
PSL センサ制御線
OUT センサ出力線
DRV ドライバ
S ソース
G ゲート
D ドレイン
SM 半導体層
K カソード
A アノード
BPS 遮光膜
D1 ホトダイオード
C1 容量素子
CLK1,CLK2 クロック線
Vb バイアス線
C−SUB カラーフィルタ基板
T−SUB TFT基板
B/L バックライト
LCD 液晶表示パネル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Upper polarizing plate 2a, 2b, SUB1, SUB2 Glass substrate 3 Lower polarizing plate 5 Optical sheet group 6 Light guide plate 7 Reflective sheet 8 White light emitting diode (light source)
10 Mold 11 Semiconductor chip GL Scan line (Gate line)
DL video line (drain line or source line)
Tr1, Tr2, Tr3 Thin film transistor LC Liquid crystal C Retention capacitance PS Photo sensor PSL Sensor control line OUT Sensor output line DRV driver S Source G Gate D Drain SM Semiconductor layer K Cathode A Anode BPS Light shielding film D1 Photo diode C1 Capacitance element CLK1, CLK2 Clock line Vb Bias line C-SUB Color filter substrate T-SUB TFT substrate B / L Backlight LCD Liquid crystal display panel

Claims (6)

複数の画素を有する表示パネルを有し、
前記複数の画素の中の少なくとも1つの画素は光センサを有する光センサ内蔵表示装置であって、
可視光を照射する可視光用光源と、
不可視光を照射する不可視光用光源とを有し、
1フレーム期間は、画像表示期間と、タッチ位置検出期間とで構成され、
前記画像表示期間内に、前記不可視光用高光源をオフ、前記可視光用光源をオンとして、前記表示パネルに画像を表示し、
前記タッチ位置検出期間内に、前記可視光用光源をオフ、前記不可視光用光源をオンとして、前記光センサにより前記表示パネル上の観察者のタッチ位置を検出することを特徴とする光センサ内蔵表示装置。
A display panel having a plurality of pixels;
At least one pixel of the plurality of pixels is a photosensor built-in display device having a photosensor,
A visible light source that emits visible light;
A light source for invisible light that emits invisible light,
One frame period is composed of an image display period and a touch position detection period.
Within the image display period, the high light source for invisible light is turned off, the light source for visible light is turned on, and an image is displayed on the display panel,
Built-in optical sensor, wherein the visible light source is turned off and the invisible light source is turned on within the touch position detection period, and the viewer's touch position on the display panel is detected by the optical sensor. Display device.
前記可視光用光源は、第1の色の光を照射する第1光源と、第2の色の光を照射する第2光源と、第3の色の光を照射する第3光源とを有し、
前記画像表示期間は、前記第2光源、および第3光源をオフ、前記第1光源をオンとして、前記表示パネルに第1の色の画像を表示する第1の画像表示期間と、前記第1光源、および第3光源をオフ、前記第2光源をオンとして、前記表示パネルに第2の色の画像を表示する第2の画像表示期間と、前記第1光源、および第2光源をオフ、前記第3光源をオンとして、前記表示パネルに第3の色の画像を表示する第3の画像表示期間とから成ることを特徴とする請求項1に記載の光センサ内蔵表示装置。
The visible light source includes a first light source that emits light of a first color, a second light source that emits light of a second color, and a third light source that emits light of a third color. And
The image display period includes a first image display period in which the second light source and the third light source are turned off, the first light source is turned on, and an image of a first color is displayed on the display panel. A light source and a third light source are turned off, the second light source is turned on, a second image display period for displaying an image of the second color on the display panel, and the first light source and the second light source are turned off, The display device with a built-in optical sensor according to claim 1, further comprising a third image display period in which the third light source is turned on and an image of a third color is displayed on the display panel.
前記表示パネルは、前記不可視光用光源からの不可視光が、液晶表示パネルの前記観察者と反対側の面から前記光センサに入射されるのを防止する遮光膜を有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の光センサ内蔵表示装置。   The display panel includes a light shielding film that prevents invisible light from the light source for invisible light from being incident on the photosensor from a surface opposite to the observer of the liquid crystal display panel. Item 3. The display device with a built-in optical sensor according to item 1 or item 2. 前記表示パネルは、バックライトを有する液晶表示パネルであり、
前記可視光用光源、および、前記不可視光用光源は、前記バックライト内に配置されることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の光センサ内蔵表示装置。
The display panel is a liquid crystal display panel having a backlight,
4. The display device with a built-in optical sensor according to claim 1, wherein the visible light source and the invisible light source are arranged in the backlight. 5.
前記バックライトは、導光板を有し、
前記可視光用光源、および、前記不可視光用光源は、前記導光板の少なくとも1つの側面に配置されることを特徴とする請求項4に記載の光センサ内蔵表示装置。
The backlight has a light guide plate,
The display device with a built-in optical sensor according to claim 4, wherein the light source for visible light and the light source for invisible light are disposed on at least one side surface of the light guide plate.
前記光センサは、ホトダイオードで構成されていることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の光センサ内蔵表示装置。   The display device with a built-in photosensor according to claim 1, wherein the photosensor is configured by a photodiode.
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