JP3999887B2 - Light detection digitizing method - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は光を媒介として位置を検出する光検知デジタイザに関し、特に表示パネルに組み込み可能な光検知デジタイザに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来からPSD素子と呼ばれる半導体位置検出器が開発されている。これは広い面積を有するpn接合面に対して細い入射光ビームを照射し、その照射された箇所での光電流を複数方向に分流し、それらを計測することにより、入射光ビームの照射位置を検出するという技術である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
一方、近年では表示機能を有するパネルとペン入力パネルとが兼用されるタイプが開発されており、従来から各種方式のペン入力パネルと、表示パネルとを単に重ね合わせた、いわゆる「ハイブリッド方式」が採用されている。しかし、PSD素子を表示パネル(例えば液晶表示パネル)の全面に貼り付けると、コストの上昇を招くという問題点がある。
【0004】
一方、表示機能を有するパネルとペン入力パネルとを一体としたタイプも開発されているが、これは例えばペン入力パネルと入力ペンとの静電結合を利用しており、入力ペンとペン入力パネルとの間を接続するコードが必要であるという問題点がある。
【0005】
そこで本発明は、液晶表示パネルに組み込み可能で、入力ペンとペン入力パネルとの間を接続するコードが不要な、光検知型のデジタイザを実現する技術を提供する。
【0006】
【課題を解決するための手段】
この発明のうち請求項1にかかるものは、複数の第1の走査線と、前記第1の走査線の各々に交わる複数の第2の走査線と、前記第1の走査線と前記第2の走査線との交点近傍に備えられ、前記交点を成す前記第1の走査線と前記第2の走査線との間に接続された液晶表示素子とを有する液晶表示パネルの光検知デジタイジング方法であって、隣接する前記第1の走査線の間に接続された光検知素子とトランジスタとの直列接続体を備え、前記トランジスタの制御電極は前記第2の走査線に接続され、前記第2の走査線が活性化される際に前記直列接続体に一方の前記第1の走査線から信号が入力され、隣接する他方の前記第1の走査線から信号が検知されることを特徴とする
【0007】
この発明のうち請求項2にかかるものは、請求項1記載の光検知デジタイジング方法であって、光検知は液晶表示パネルの表示期間と異なる期間に行われることを特徴とする
【0008】
この発明のうち請求項3にかかるものは、請求項1又は請求項2記載の光検知デジタイジング方法であって、前記光検知素子はn型非晶質シリコン、i型非晶質シリコン、n型非晶質シリコンが直列に接続される構成を有することを特徴とする
【0017】
この発明のうち請求項にかかるものは、複数の第1の走査線と、前記第1の走査線の各々に交わる複数の第2の走査線と、前記第1の走査線と前記第2の走査線との交点近傍に備えられ、前記交点を成す前記第1の走査線と前記第2の走査線との間に接続された液晶表示セルとを有する液晶表示パネルの光検知デジタイジング方法であって、前記液晶表示セルの各々は、前記第1の走査線に接続されたゲートと、前記第2の走査線に接続された第1の電流電極と、第2の電流電極とを含み光が到達する位置に配置されたトランジスタと、前記トランジスタの前記第2の電流電極に接続された第1の画素電極と、液晶体と、前記第1の画素電極と共に前記液晶体を挟む第2の画素電極とを有、各々の前記液晶表示セルの前記第2の画素電極に共通に交流信号を与え、前記第1及び第2の走査線から前記交流信号の交流波形を有する前記トランジスタのリーク電流信号を検出する、光検知デジタイジング方法である。
この発明のうち請求項6にかかるものは、請求項5記載の光検知デジタイジング方法であって、光検知は液晶表示パネルの表示期間と異なる期間に行われることを特徴とする。
【0018】
【発明の実施の形態】
A.光検知型デジタイザの基本的構成:
液晶表示パネルは、一般に液晶表示セルがマトリックス状に配置されている。従って、液晶表示パネルに光検知型デジタイザを組み込むためには、光検知素子もマトリックス状に配列させることが望ましい。本節では、液晶表示パネルに組み込み可能な、マトリックス状に配置された光検知素子を有する光検知型デジタイザについて説明する。
【0019】
図1は本節及び次節において説明される光検知型デジタイザの構成を模式的に示す平面図である。列走査線X1〜X5が行走査線Y1〜Y5の各々と交差しており、その行走査線Yiと列走査線Xjとの交点には光検知素子Sijが設けられている(i=1〜5,j=1〜5)。行走査線Y1〜Y5は線順次にパルス電圧発生回路701によってパルス状の電位が印加され(以下「行走査線が活性化される」との表現も併用する)、検知回路702によって列走査線X1〜X5に流れる電流が検知される。
【0020】
光検知素子Sijとしては単結晶、あるいは非単結晶(非晶質、多結晶を含む)pn接合を有する半導体、非単結晶半導体が採用される。例えば半導体としてシリコンを採用することができる。この場合には光検知素子Sijに入射させる光はその波長が0.4〜1.2μmであることが効率上望ましい。また、その照度は100ルクス以上であることが望ましい。また、非晶質シリコンには燐、ボロンを含まないことが特性上望ましい。
【0021】
そしてpn接合を有する半導体で光検知素子Sijを形成する場合には、その接合面が光の入力方向に対してほぼ垂直であることが効率上も精度上も望ましい。また、pn接合には逆バイアスを印加することが望ましい。
【0022】
実施の形態1.
図2に本実施の形態にかかる光検知型デジタイザの具体的構成を部分的に示す。同図(a)は平面図であり、同図(b)は同図(a)における切断線B1−B1における断面図である。
【0023】
光検知型デジタイザは少なくとも表面が絶縁性の基板101を有しており、その上面に列走査線X1〜X5及び光検知素子S11〜S55が設けられる(図2ではこれらの一部のみが示されている)。光検知素子S11〜S55の各々の一辺は列走査線X1〜X5のいずれか一つと隣接して電気的に接続されている。光検知素子S11〜S55のうち、列走査線X1〜X5と隣接する辺と対向する辺は、行走査線Y1〜Y5から列走査線X1〜X5と平行に延びた突出部を頂いている。列走査線X1〜X5及び光検知素子S11〜S55は行走査線Y1〜Y5の頂面を除き、例えばSiO2で形成される透光性の絶縁膜102で覆われる。更に、透光性の絶縁膜102と行走査線Y1〜Y5とは例えばSiO2で形成される透光性の保護膜103で覆われる。
【0024】
光検知素子S11〜S55のうち、列走査線X1〜X5と隣接する辺、及び行走査線Y1〜Y5の突出部を頂く辺の近傍は、それぞれ列走査線X1〜X5及び行走査線Y1〜Y5との電気的接続を良好にするため、不純物濃度を高めることが望ましい。同図(c)は同図(b)と同じ位置の断面図を示しており、不純物濃度が高められた箇所を梨地ハッチングで模式的に示している。
【0025】
このような構成を有する光検知型デジタイザにおいて、例えば図1の○で示された領域にライトペンで光を入力する場合、つまり透光型の動作について説明する。図3はライトペン700によって光L1が入射する様子を示す断面図である。又、図4は光検知デジタイザの透光型の動作を示すタイミングチャートである。
【0026】
行走査線Y1〜Y5はパルス電圧発生回路701によって線順次にパルス電圧を受け、その度に列走査線X1〜X5に流れる電流が検知回路702によって検出される。光検知素子S33は光L1を受けるので、他の光検知素子よりも多くの光電流が流れる。よって行走査線Y3が活性化した際に列走査線X3に流れる電流が他の場合に列走査線X1〜X5に流れる電流よりも多くなる。従って光検知素子S33の近傍に光が照射されたことが、即ちライトペン700の位置が検知できることになる。
【0027】
図5に光検知型デジタイザの他の具体的構成を示す。同図(a)は平面図であり、同図(b)は同図(a)における切断線B2−B2における断面図である。図5に示された構造は、図2に示された構造に対し、光検知素子Sijの各々の上面(光検知素子Sijと絶縁膜102との境界)に光フィルタFLijを追加した構造を有している。光フィルタFLijの特性を、ライトペン700の照射する光の波長近傍のみ透過させるように設定することにより、外光の影響を受けることが抑制され、より正確な光検知が可能となる。勿論、図2(c)に示されるように光検知素子S11〜S55の一部の不純物濃度を高めることもできる。
【0028】
実施の形態2.
図2に示された構成は、光検知素子S11〜S55を遮光して位置検出を行う場合、即ち遮光型の動作を行わせることもできる。例えば図1の○で示された領域を遮光させ、対応する光検知素子S33についての光電流を減少させることができるからである。
【0029】
しかし、液晶表示パネルに対して光検知デジタイザを組み込む場合には、入力ペンの操作性から、液晶表示パネルよりも操作者に近い側に光検知デジタイザを配置しなければならない。従って光検知デジタイザは液晶表示パネルの表示光、つまり裏面からの透過光、あるいは表示面からの入射した光の反射光を透過させなければならない。このような要求に応えるためには、基板101として透光性の基板101aを採用する必要がある。
【0030】
図6に本実施の形態にかかる光検知型デジタイザの具体的構成を部分的に示す。同図(a)は平面図であり、同図(b)は同図(a)における切断線B3−B3における断面図である。図6に示された光検知型デジタイザは、図2に示された光検知型デジタイザに対し、基板101を透光性かつ絶縁性の基板101aに置換し、光検知素子Sijの各々の下面(光検知素子Sijと基板101aとの境界)に遮光膜SHijを追加して介在させた構造を有している。勿論、当該光検知型デジタイザにおいても、図2(c)に示されるように光検知素子S11〜S55の一部の不純物濃度を高めることもできる。
【0031】
図7は遮光ペン703によって外光LGを遮光する様子を示す断面図である。又、図8は光検知デジタイザの遮光型の動作を示すタイミングチャートである。
【0032】
光検知素子Sijの上面側(保護膜103側)からの外光LGを遮光ペン703を用いて、例えば光検知素子S33の上方で遮光することにより、これに対応する光電流のみが減少するので、遮光ペン703の位置を検出することができる。しかも遮光膜SHijを設けているので、基板101aが透光性であっても液晶表示パネルの表示光が光検知素子Sijに下面から照射されることが抑制でき、誤検知や、精度劣化を回避することができる。
【0033】
勿論、図6に示された光検知型デジタイザにおいて、透過型の動作をさせることもできる。その場合には光検知素子Sijを光フィルタFLijで上方から、遮光膜SHijで下方から、それぞれ挟む構造としてもよい。
【0034】
上記に示された例では、保護膜103側からライトペン700もしくは遮光ペン703により光検知素子Sijを作動させた場合を示した。この場合、透過型の動作をさせる場合には基板101a側からバックライトを照射することになる。しかし勿論、保護膜103側からバックライトを照射し、基板101a側からライトペン700もしくは遮光ペン703により光検知素子Sijを作動させてもよい。この場合には、遮光膜SHijは光検知素子Sijに対して保護膜103側に設けられ、光フィルタFLijは光検知素子Sijに対して基板101a側に設けられる事は言うまでもない。
【0035】
B.光検知型デジタイザの液晶表示パネルへの組み込み:
本節では、前節に示された態様を基本とした光検知型デジタイザを、液晶表示パネルの表示面側に組み込んだ場合の種々の態様について示す。
【0036】
実施の形態3.
図9は本実施の形態にかかる光検知型デジタイザの具体的構成を部分的に示す。図9に示された構成は、図2に示された構成の下に、ダイレクトマトリックス型であり、また表示面からの外光を反射させて表示を視認する反射型の液晶表示パネルを設けて得られる。液晶表示パネルの画素の各々に対応させ、光検知型デジタイザの光検知素子が設けられている。
【0037】
同図(a)は平面図であり、同図(b),(c)はそれぞれ同図(a)における切断線B4−B4,C4−C4における断面図である。但し、同図(a)においては液晶体LCより下方の構造は、図面の繁雑を避けるために示していない。但し、液晶体LCの表示面側に設けられる第1の画素電極Faijは破線で示している。また、同図(b),(c)において液晶を画素毎に区画するスペーサも省略している。このような図面の簡略化は以下の実施の形態の説明においても行われる。
【0038】
図2に示された構成と比較すると、絶縁膜102は光検知素子Sij及び列走査線Xjの下面の下にも設けられており、これらと第1の画素電極Faijとの絶縁が採られている。つまり、図6に示された構成の、遮光性基板101aとしても絶縁膜102が機能している。また、光検知素子Sijは、第1の画素電極Faijよりも小さく設計され、光検知素子Sijが液晶表示を妨げる程度を抑制している。
【0039】
第1の画素電極Faijは例えばITO等の透明電極である。第1の画素電極Faijの下方には、第1の画素電極Faijと対向し、第1の画素電極Faijと共に液晶素子LCを挟んで電圧を印加するための第2の画素電極Fbijが設けられている。第2の画素電極Fbijは例えばアルミ、銀等を含む金属で形成され、表示面からの外光を反射させる機能をも備えている。
【0040】
一方、列走査線Gbjが少なくとも表面が絶縁性の基板201上に設けられ、基板201と共に絶縁膜202で覆われており、局所的な貫通孔によって第2の画素電極Fbijと電気的に接続される。第1の画素電極Faijは行走査線Gaiに接触して電気的に接続される。ここでは反射型の液晶表示パネルが例示されているので、基板201及び絶縁膜202が透光性である必要はない。
【0041】
このように、液晶表示パネルと光検知デジタイザとを一体化することにより、液晶表示とペン入力パネルとしての機能を併有することができる。
【0042】
そして液晶表示用の行走査線Gai及び列走査線Gbjが、光検知用の行走査線Yi及び列走査線Xjとは別途に設けられるので、液晶表示パネルを駆動するタイミングとは別途に光検知デジタイザを駆動することができる。
【0043】
しかも、光検知用の行走査線Yi及び列走査線Xjは液晶表示用の行走査線Gai及び列走査線Gbjの上方にそれぞれ設けられるので、光検知デジタイザの為のこれらの走査線が液晶表示の視認性を悪化させにくい。
【0044】
その上、表示面より遠い側から順に、光検知用の行走査線Yi、光検知用の列走査線Xj、液晶表示用の行走査線Gai、液晶表示用の列走査線Gbjと配置されている。従って、光検知用の行走査線Yiと液晶表示用の行走査線Gaiとの間には光検知用の列走査線Xjが、光検知用の列走査線Xjと液晶表示用の列走査線Gbjとの間には液晶表示用の行走査線Gaiが、それぞれ介在しているので、2種の行走査線同士、2種の列走査線同士の干渉を抑制することができる。
【0045】
勿論、図5に示される構造と同様に、光検知素子Sijの上面に光フィルタFLijを設けることができる。図10はそのような変形を示す断面図であり、図9(b)の示す箇所に相当する断面図である。かかる変形において、図9(c)の示す箇所に相当する断面図は図9(c)と同様に現れる。
【0046】
また、図6に示される構造と同様に、光検知素子Sijの下面に遮光膜SHijを設けることもできる。図11はそのような変形を示し、同図(a)は平面図、同図(b),(c)は同図(a)の切断線B5−B5,C5−C5のそれぞれにおける断面図である。更に、光検知素子Sijの上面に光フィルタFLijを設けることができる。図12はそのような変形を示す断面図であり、図11(b)の示す箇所に相当する断面図である。
【0047】
実施の形態4.
図2に示された構成の下に、ダイレクトマトリックス型ではないが、2端子型のアクティブマトリックス型の液晶表示パネルを設けることができる。図13はそのような構成を示す断面図であり、図9(c)の示す箇所に相当する断面図である。かかる構成において、図9(b)の示す箇所に相当する断面図は図9(b)と同様に現れる。第2の画素電極Fbijと列走査線Gbjとの間に非線形素子NLijが設けられている点のみ、図9に示された構造と異なっている。
【0048】
或いは、図2に示された構成の下に、3端子型のアクティブマトリックス型の液晶表示パネルを設けることができる。図14はそのような変形を示す断面図であり、同図(a),(b)は、それぞれ図9(b)(c)の示す箇所に相当する断面図である。
【0049】
図9に示された構造と比較すると、以下の点で異なっている。まず第1の画素電極Faijが連続した画素電極Faに置換されている。よって図9(a)において破線で示された第1の画素電極Faijの形状は、本実施の形態において第2の画素電極Fbijの形状として現れることになる。
【0050】
また、第2の画素電極Fbijと列走査線Gbjとの間にトランジスタQijの一対の電流電極が接続される。そして第2の画素電極Fbijと列走査線GbjとトランジスタQijの下方には絶縁膜203を介して行走査線Gaiが敷設されており、これは図示されない断面において絶縁膜203を貫通してトランジスタQijの制御電極と接続される。行走査線Gaiは基板201上に設けられる。ここでは反射型の液晶表示パネルが例示されているので、基板201及び絶縁膜202と同様、絶縁膜203が透光性である必要はない。
【0051】
かかる構造においても、光検知用の行走査線Yiと液晶表示用の行走査線Gaiとの間には光検知用の列走査線Xj、画素電極Fa及び液晶表示用の列走査線Gbjが、光検知用の列走査線Xjと液晶表示用の列走査線Gbjとの間には画素電極Faが、それぞれ介在しているので、2種の行走査線同士、2種の列走査線同士の干渉を抑制することができる。
【0052】
なお、必ずしも画素電極Faは単一の連結体として形成されなくても良い。例えば行走査線Yiの延びる方向においてのみ連続しており、同図(b)に画素電極Faとして現れる箇所に金属配線を敷設し、これと画素電極Faが接続されていてもよい。
【0053】
勿論、光検知素子Sijの上面に光フィルタFLijを、あるいは下面に遮光膜SHijを設けることもできる。
【0054】
実施の形態5.
図15は本実施の形態にかかる光検知型デジタイザの具体的構成を部分的に示す。図15に示された構成は、図2に示された構成の下に、ダイレクトマトリックス型であり、また表示面とは反対側から与えられる外光を透過させて表示を視認する透過型の液晶表示パネルを設けて得られる。液晶表示パネルの画素の各々に対して、光検知型デジタイザの光検知素子が設けられている。
【0055】
同図(a),(b)は、それぞれ図9(b)(c)の示す箇所に相当する断面図であり、平面図は図9(a)と同様に現れる。
【0056】
図9に示された構成と比較すると、透光性は不問であった基板201の代わりに例えばガラスで形成される透光性かつ絶縁性の基板302が用いられており、透光性は不問であった絶縁膜202の代わりに透光性の絶縁膜303が用いられている。そして第2の画素電極Fbijも透明電極で形成されている。
【0057】
かかる構成は、反射型であるか透光型であるかの相違はあるものの、図9に示された構成と同様の効果を有する。
【0058】
図16(a),(b)は本実施の形態の変形を示す断面図であり、それぞれ図15(a),(b)に対応している。図16に示された構成は、図15に示された構成において、第2の画素電極Fbijが液晶表示用の列走査線Gbjを兼ねており、従って絶縁膜303が不要となって透光性かつ絶縁性の基板301上に設けられている点で異なっている。かかる構成も図15と同様の効果を有する。
【0059】
実施の形態6.
透光型の光検知型デジタイザにおいても2端子型のアクティブマトリックス型の液晶表示パネルを設けることができる。図17はそのような構成を示す断面図であり、図15(c)に相当する断面図である。図17に示された構成は、図13において示された基板201及び絶縁膜203をそれぞれ透光性の基板302及び透光性の絶縁膜303に置換した構造となっている。
【0060】
また、3端子型のアクティブマトリックス型の液晶表示パネルを設けることもできる。図18はそのような変形を示す断面図である。図18に示された構成は、同図(a),(b)は、それぞれ図15(a)(b)に相当する断面図であり、図14において示された基板201及び絶縁膜202,203をそれぞれ透光性かつ絶縁性の基板302及び透光性の絶縁膜304,303に置換した構造となっている。
【0061】
実施の形態5,6で示された、透光性の液晶表示パネルに組み込まれた光検知デジタイザにおいても、光検知素子Sijの上面に光フィルタFLijを設けたり、下面に遮光膜SHijを設けることができることは言うまでもない。
【0062】
実施の形態7.
図19は本実施の形態の構成を示す断面図であり、同図(a),(b)はそれぞれ図9(b),(c)に対応している。
【0063】
本実施の形態ではカラー表示を行う、反射型かつダイレクトマトリックス型の液晶表示パネルにおいて光検知デジタイザを組み込んでいる。カラー表示を行う液晶表示パネルでは、液晶表示セルは画素毎に表示を行うが、液晶表示セルに対向して複数種の色フィルタが設けられる。画素毎の表示を行うため、一つの第1の画素電極Fa32に対して、3つの第2の画素電極Fb32,Fb33,Fb34が一組となって対向している。そして第1の画素電極Fa32を介して第2の画素電極Fb32,Fb33,Fb34にそれぞれ対向する、赤透過光フィルター107、緑透過光フィルター108、青透過光フィルター106がそれぞれ保護膜103と絶縁膜102の間に設けられている。赤透過光フィルター107、緑透過光フィルター108、青透過光フィルター106の間にはブラックマスク110が挟まれている。また水平走査電極Y3の上部にはブラックマスク110が設けられており、異なるフィルター間での表示光の分離が行われる。
【0064】
赤透過光フィルター107は光検知素子S32を介して第2の画素電極Fb32に対向して設けられており、光検知素子S32が赤い光を効率よく受けるようになっている。これは光検知素子をアモルファスシリコンで形成した場合、光電流の強度は近赤外の波長に敏感であるからである。このような構成においては、液晶表示用の列走査線Gbjに対して光検知用の列走査線Xjの数はほぼ1/3となる。
【0065】
このようにカラー表示を行う液晶表示パネルにおいて光検知デジタイザを組み込む場合には、光フィルターFLijを別途に形成する必要がなく、感度が良好となる波長の光を簡易な構成で光検知素子に与えることができ、外光の影響を抑制して正確な位置検出を行うことができる。
【0066】
実施の形態8.
実施の形態3〜7では、各画素に対応して離散的に光検知素子Sijを設けた場合について説明されたが、連続して光検知素子を延設しても良い。
【0067】
図20は本実施の形態にかかる光検知デジタイザの構成を示す平面図であり、図21及び図22はそれぞれ図20に示された切断線Z1−Z1,Z2−Z2における断面図である。ここでは反射型の液晶表示パネルにおいて、pn接合を有して格子状に配置された光検知グリッドDETを設けた場合を示している。
【0068】
少なくとも表面が絶縁性の基板601上に薄膜トランジスタ(TFT)Tijが設けられ、そのゲートとしてゲート線Gjからの突出部が機能し、ソースはソース線Siに、ドレインは外光を反射する画素電極Eijに、それぞれ接続されている。但し、図20において画素電極Eijが最も紙面手前側に位置するにも拘らず、隠れ線による図面の繁雑を避けるために画素電極Eijは2点鎖線で示されており、これよりも紙面後方側に位置するソース線SiやトランジスタTijは実線で表示している。
【0069】
絶縁性の基板601上に電極ELEを下地とし、p型非単結晶シリコン618、n型非単結晶シリコン617がこの順に積層されている。p型非単結晶シリコン618、n型非単結晶シリコン617は光検知グリッドDETを構成し、PSD素子と同様にして光検出を行う。ソース線Si、ゲート線Gj、トランジスタTij、電極ELE及び光検知グリッドDETは透光性の絶縁膜602によって覆われている。
【0070】
絶縁膜602には画素電極Eijが載置され、その上には液晶体LC、透明電極Fa、透光性の保護膜603がこの順に積層されている。画素電極Eijは液晶体LCを駆動する機能のみならず、表示面(保護膜603側)から入射する光を反射する機能をも有している。光検知グリッドDETはゲート線Gjが延びる方向に関しては隣接する液晶表示セルの画素電極Eij,E(i+1)jの間において、またソース線Siが延びる方向に関してはゲート線Gj+1と画素電極Eij,E(i+1)jとの間において、絶縁膜602、液晶LC、透明電極Faを介して外光を受け得る。通常の反射型液晶表示パネルでは絶縁膜602の透光性は不問であるが、本実施の形態では光検知グリッドDETへ外光が届く必要性から、絶縁膜602は透光性が要求される。他の液晶表示セルについても同様の構成が設けられる。
【0071】
このように格子状に構成された光検知グリッドDETに対し、その格子全体の周囲に端子を設ければ、PSD素子と同じ原理で、光が入射された位置を検出することができる。また、格子状ではなくても、一方向、例えばゲート線あるいはソース線が延びる方向にのみ光検知グリッドDETを複数平行に敷設しても、それらの方向に沿っての光検知は可能である。
【0072】
実施の形態9.
実施の形態9において用いられた光検知グリッドDETは、透光型の液晶表示パネルにおいて適用することもできる。図23は本実施の形態にかかる光検知デジタイザの構成を示す部分的に破断された平面図であり、図24は図23に示された切断線Z−Zにおける断面図である。
【0073】
実施の形態9に示された構成とは光検知グリッドDETが及びゲート線Gjの下方に隠れて設けられている点、及び基板601が透光性かつ絶縁性の基板601aに置換されている点、光検知グリッドDETよりも電極ELEがソース線Siに近い側に設けられている点、トランジスタTijの上方において、液晶体LCと透明電極Faとの間で遮光膜604aが設けられている点で異なっている。そしてバックライトBLは保護膜603側から与えられる一方、ライトペンからの入射光L3は基板601a側から与えられる。つまり、液晶の表示面は基板601a側になり、背面が保護膜603側になる。
【0074】
このような構成においては光検知グリッドDET、トランジスタTijが液晶表示を邪魔しない。換言すれば、光検知グリッドDETがソース線Si及びゲート線Gjの下方に隠れていない場合と比較して、液晶表示の面積の減少は抑制される。遮光膜604aのトランジスタTijに対する遮光機能と同様に、ソース線Si及びゲート線Gjが光検知グリッドDETに対する遮光機能を果たしている。
【0075】
そして電極ELEは光検知グリッドDETに対してソース線Si側に設けられ、入射光L3が基板601a側から光検知グリッドDETに到達するのを妨げない配置がなされている。
【0076】
C.表示用走査線を共用する光検知デジタイザ:
前節では、表示用走査線(Gai,Gbj)と独立に光検知用走査線(Yi,Xj)を備えた光検知デジタイザを説明したが、本節では、表示用走査線を光検知用の走査にも用いる技術を説明する。
【0077】
実施の形態10.
図25は本実施の形態にかかる光検知デジタイジング方法に供される、光検知デジタイザの構成を概念的に示す平面図である。本実施の形態で示される光検知デジタイザは3端子型のアクティブマトリックス型の液晶表示パネルに通常備えられる、液晶を駆動するためのトランジスタを光検知に兼用する。
【0078】
液晶表示パネルにおいては複数のソースと複数のゲート線とが互いに交差して設けられる。そして例えばソース線Siとゲート線Gjの交点近傍には画素セルMijが設けられる。画素セルMijにおいてトランジスタTijのソース、ドレイン、ゲートは、それぞれソース線Si、画素電極Eij、ゲート線Gjに接続されている。画素電極Eijの上方(図面において紙面手前側)には、図示されない液晶体が、更にその上方には図示されない透明電極が第2の画素電極として、画素電極Eijと共に液晶体を挟んで配置される。他の画素セルについても同様である。透明電極には、図示されない共通配線により全ての画素セルにおいて共通の電位が与えられ、画素電極Eijと共に液晶に電圧を印加する。
【0079】
図26は画素セルMijの電気的な等価回路を示す回路図である。但し、トランジスタTijのドレインに接続される蓄積容量Cijは図25では示していない。液晶Nijは液晶体を含み、トランジスタTijのドレインに接続された側に画素電極Eijが設けられ、共通配線COMに接続された側に透明電極が配置される。
【0080】
液晶表示を行うための表示期間においては共通配線COMには所定の固定電位が与えられる一方、線順次にゲート線Gjが活性化し、ソース電極Siに表示信号が与えられ、液晶Nijに電圧が印加されて表示が行われる。
【0081】
一方、光検知を行うための光検知期間においては、共通配線COMには交流信号、例えばパルス波を入力する。そしてゲート線Gjとソース線Siの電位を測定する。共通配線COMに与えられた交流信号は、透明電極及び液晶Nijを通過してトランジスタTijのドレインに与えられる。よってトランジスタTijに光が照射されているか否かは、ゲート線Gjとソース線Siの電位に共通配線COMに与えた交流信号に基づく交流波形が大きく反映されているか否かを以て判断することができる。光が照射されていればトランジスタTijの光励起によるリークが増大するからである。
【0082】
なお、共通配線COMに与える交流信号は、商用周波数の影響によるノイズを回避するため、商用周波数の3倍高調波以上の周波数、例えば180Hz以上の周波数を有することが望ましい。
【0083】
上記のように表示期間と光検知期間とでは共通配線COM、ゲート線Gj及びソース線Siの果たす機能が異なるため、両期間は交互に設けられる。図27は光検知期間TAと表示期間TBの関係を示す模式図である。期間TCは光検知期間TAと表示期間TBとの合計である。
【0084】
通常の3端子アクティブマトリックス液晶表示パネルでは1フレームに例えば1/60秒が充当されている。そこで本実施の形態では例えば1/2〜1秒に1回、1フレーム分の表示を間引いて、光検知動作に充当させる。具体的には光検知期間TAは1/60秒に設定され、表示期間TBは39/60秒に設定され、期間TCは2/3秒毎に繰り返される。
【0085】
あるいは、液晶表示動作は、1フレームにおいてブランキング期間という実際には表示を行わない期間が存在する。そこで、このブランキング期間を光検知期間TAに充当してもよい。この場合、例えば光検知期間TAは1/6000秒に、表示期間TBは99/6000秒に、期間TCは1フレーム分の1/60秒に設定される。
【0086】
図28は透過型の液晶表示パネルにおける構造を示しており、図25の切断線B6−B6における断面を示している。例えばガラスからなる透光性基板601a上にゲート線Gjが設けられ、ゲート線Gjはゲート絶縁膜501で覆われている。i型半導体層502がゲート絶縁膜501上に設けられ、更にその両端にはn型半導体層503,504が設けられている。そしてn型半導体層503,504にはそれぞれソース線Si及びドレイン線DRijが接続されている。即ちボトムゲート型のTFTとしてトランジスタTijが構成される。画素電極Eijはドレイン線DRijを介してトランジスタTijに接続される。
【0087】
これらトランジスタTij、ゲート線Gj、ソース線Si及びドレイン線DRijは透光性の絶縁膜602で覆われており、透光性の絶縁膜602上には液晶体LCが設けられている。液晶体LCの上には更に透明電極Fa及び透光性の保護膜603が形成されるが、液晶表示に際してトランジスタTijは不要であるので、液晶体LCと透明電極Faとの間であってトランジスタTijの上方には遮光膜604aが設けられている。遮光膜604aが存在しても、図示される光L2のように、ライトペンから与えられた光は液晶体LC内を反射して伝搬し、トランジスタTijのボディに到達する。
【0088】
図29は反射型の液晶表示パネルにおける構造を示しており、図28に対応する断面を示している。図28に示された構造に対し、透光性の基板601aは透光性が不問である基板601に置換される。勿論、基板601aを採用しても良い。
【0089】
トランジスタTij、ゲート線Gj、ソース線Si、ドレイン線DRij、及び透光性の絶縁膜602からなる構成は図28に示された構成とほぼ同様であるが、画素電極Eijは絶縁膜602の上に設けられており、その材質は外光を反射するためにアルミ、銀を含む金属が採用されている。また、遮光膜604aは設けられず、絶縁膜602と液晶体LCとの間であってソース線Siの上方には遮光膜604bが設けられている。遮光膜604bの代わりに、その位置には画素電極Eijを延設してもよい。
【0090】
通常の反射型の液晶表示パネルでは、トランジスタTijの上を全て画素電極Eijで覆っても良く、また絶縁膜602は透光性である必要はない。しかし、本実施の形態ではTijのボディにライトペンからの光L2を入射させるために、画素電極Eijを一部切り欠き、あるいは遮光膜604bと画素電極Eijとの間に隙間を設け、かつ絶縁膜602を透光性とする。
【0091】
実施の形態11.
本実施の形態では液晶表示セルにおいて別途に光検知素子を設け、これに対する検出用の配線を、液晶表示のためのゲート線及びソース線で兼用する構成を示す。
【0092】
図30は本実施の形態にかかる光検知デジタイザの構成を概念的に示す平面図である。本実施の形態で示される光検知デジタイザは3端子型のアクティブマトリックス型の液晶表示パネルにおいて実現される。
【0093】
図25と同様にして、図30においても液晶や、共通に接続される透明電極は省略している。画素セルMijにおいてトランジスタTijのソース、ドレイン、ゲートは、それぞれソース線Si、画素電極Eij、ゲート線Gjに接続されている。その一方、画素セルMijにおいて画素電極Eijに近接して設けられるトランジスタQijは、そのソース、ドレイン、ゲートが、それぞれソース線Si、光検知素子Dijの一端、ゲート線Gj+1に接続される。光検知素子Dijの他端は、隣接するソース線Si+1に接続される。つまり光検知素子DijとトランジスタQijの直列接続体が、隣接するソース線Si,Si+1の間に接続される。他のセルについても同様である。
【0094】
但し、L本のゲート線G1,G2,…,GLがこの順に設けられている場合には、画素セルMiLにはトランジスタTiLや光検知素子DiLは設けなくてもよい。これに接続されるゲート線は液晶表示に用いられるゲート線と兼用できないからである。また、K本のソース線S1,S2,…,SKがこの順に設けられている場合には、画素セルMKjにはトランジスタTKjや光検知素子DKjは設けなくてもよい。これに接続されるソース線は液晶表示に用いられるソース線と兼用できないからである。勿論、これらの素子を設け、別途にゲート線やソース線を設けてもよい。
【0095】
図31は図30に示された構成の電気的等価回路を示す回路図である。共通配線COMは液晶Nijの一方の電極となる透明電極に共通に接続されている。このような構成において、液晶表示を行うための表示は実施の形態10に示された動作で実現される。
【0096】
光検知を行うための光検知期間においても、ゲート線を線順次に活性化させる。そしてソース線は一つ置きに、例えばソース線Si,Si+2に、パルスが入力される。そして一つ置きのソース線Si+1,Si+3からパルスを検出する。一方、光検知素子は光を受けて抵抗値が変化したり、電流を励起したりするので、例えばソース線Si+1からパルスが検出された場合には、光検知素子Dij,D(i+1)jのいずれかに光が照射されたことを検知できる。同一のゲート線が活性化している際にパルスを入力するソース線と、パルスを検知するソース線とを交互に入れ換えることにより、照射された光の位置は光検知素子からの信号を測定して画素の大きさの分解能で検知できる。
【0097】
実施の形態10と同様に、表示期間と光検知期間とではソース線Siの果たす機能が異なるため、両期間は交互に設けられる。そこで本実施の形態では例えば1/2〜1秒に1回、1フレーム分の表示を間引いて、光検知動作に充当させる。具体的には光検知期間TAは1/60秒に設定され、表示期間TBは39/60秒に設定され、期間TCは2/3秒毎に繰り返される。
【0098】
図32は光検知素子Qijの具体的構成を例示する断面図である。表面が絶縁性の基板610上に、n型非晶質シリコン614,615、及びこれらに挟まれたi型非晶質シリコン613が設けられている。そしてn型非晶質シリコン614,615にはそれぞれ電極611,612が接続されている。実施の形態10において示されたトランジスタTijと同様に、i型非晶質シリコン613に光が照射された場合に光励起が生じ、光の検出が行われる。
【0099】
図33は光検知素子Qijの他の具体的構成を例示する断面図である。表面が絶縁性の基板610上に、n型の非単結晶シリコン617と、非単結晶シリコン617の一部を覆うp型非単結晶シリコン618とが設けられる。そして非単結晶シリコン617,618にはそれぞれ電極611,612が接続されている。非単結晶シリコン617,618の境界において形成されるpn接合で光励起が生じ、光の検出が行われる。
【0100】
図32及び図33のいずれの構造においても、電極611,612は一方がソース線Si+1に接続され、一方がトランジスタQijを介してソース線Siに接続される。
【0101】
【発明の効果】
この発明のうち請求項1にかかる光検知デジタイジング方法によれば、液晶表示パネル用の第1及び第2の走査線を利用して、光検知素子からの信号を検出することができる。
【0102】
この発明のうち請求項2にかかる光検知デジタイジング方法によれば、液晶表示パネルにおける液晶表示素子の動作と光検知デジタイザの動作を独立して行うことができる。
【0112】
この発明のうち請求項にかかる光検知デジタイジング方法によれば、3端子型のアクティブマトリックス型の液晶表示パネルに備えられるトランジスタは、その光励起電流によるリーク電流を測定して、光検知素子として兼用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態1及び実施の形態2の構成を模式的に示す平面図である。
【図2】 本発明の実施の形態1の構成を示す平面図及び断面図である。
【図3】 本発明の実施の形態1の動作を示す断面図である。
【図4】 本発明の実施の形態1の動作を示すタイミングチャートである。
【図5】 本発明の実施の形態1の他の構成を示す平面図及び断面図である。
【図6】 本発明の実施の形態2の構成を示す平面図及び断面図である。
【図7】 本発明の実施の形態2の動作を示す断面図である。
【図8】 本発明の実施の形態2の動作を示すタイミングチャートである。
【図9】 本発明の実施の形態3の構成を示す平面図及び断面図である。
【図10】 本発明の実施の形態3の変形を示す断面図である。
【図11】 本発明の実施の形態3の他の変形を示す平面図及び断面図である。
【図12】 本発明の実施の形態3の更に他の変形を示す断面図である。
【図13】 本発明の実施の形態4の構成を示す断面図である。
【図14】 本発明の実施の形態4の変形を示す断面図である。
【図15】 本発明の実施の形態5の構成を示す断面図である。
【図16】 本発明の実施の形態5の変形を示す断面図である。
【図17】 本発明の実施の形態6の構成を示す断面図である。
【図18】 本発明の実施の形態6の変形を示す断面図である。
【図19】 本発明の実施の形態7の構成を示す断面図である。
【図20】 本発明の実施の形態8の構成を示す平面図である。
【図21】 本発明の実施の形態8の構成を示す断面図である。
【図22】 本発明の実施の形態8の構成を示す断面図である。
【図23】 本発明の実施の形態9の構成を示す平面図である。
【図24】 本発明の実施の形態9の構成を示す断面図である。
【図25】 本発明の実施の形態10の構成を示す平面図である。
【図26】 本発明の実施の形態10の等価回路を示す回路図である。
【図27】 本発明の実施の形態10の動作を示す模式図である。
【図28】 本発明の実施の形態10の構成を示す断面図である。
【図29】 本発明の実施の形態10の他の構成を示す断面図である。
【図30】 本発明の実施の形態11の構成を示す平面図である。
【図31】 本発明の実施の形態11の等価回路を示す回路図である。
【図32】 本発明の実施の形態11の構成を示す断面図である。
【図33】 本発明の実施の形態11の他の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
S11〜S55,Dij 光検知素子、X1〜X5 列走査線、Y1〜Y5 行走査線、FLij(i=1〜5,j=1〜5) 光フィルタ、SHij 遮光膜、Faij 第1の画素電極、Fbij 第2の画素電極、Gaij 液晶表示用の行走査線、Gbij 液晶表示用の列走査線、LC 液晶体、Nij 非線形素子、Qij,Tij トランジスタ、Si ,Si+1 ソース線、Gj ,Gj+1 ゲート線、DET 光検知グリッド、Eij 画素電極、106 青透過光フィルタ、107 赤透過光フィルタ、108 緑透過光フィルタ、700 ライトペン、703 遮光ペン。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a light detection digitizer that detects a position through light, and more particularly to a light detection digitizer that can be incorporated into a display panel.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a semiconductor position detector called a PSD element has been developed. This irradiates a thin incident light beam to a pn junction surface having a large area, diverts a photocurrent at the irradiated portion in a plurality of directions, and measures them to determine the irradiation position of the incident light beam. It is a technology of detecting.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
On the other hand, in recent years, a type that combines a panel having a display function and a pen input panel has been developed. Conventionally, a so-called “hybrid method” in which various types of pen input panels and display panels are simply overlapped has been developed. It has been adopted. However, when the PSD element is attached to the entire surface of a display panel (for example, a liquid crystal display panel), there is a problem that the cost increases.
[0004]
On the other hand, a type in which a panel having a display function and a pen input panel are integrated has been developed, which uses, for example, electrostatic coupling between the pen input panel and the input pen, and the input pen and the pen input panel. There is a problem that a cord is required to connect between.
[0005]
Therefore, the present invention provides a technique for realizing a light detection type digitizer that can be incorporated in a liquid crystal display panel and does not require a cord for connecting an input pen and a pen input panel.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
  According to a first aspect of the present invention, a plurality of first scanning lines, a plurality of second scanning lines intersecting with each of the first scanning lines, the first scanning lines, and the second scanning lines are provided. Provided in the vicinity of the intersection with the first scanning line and connected between the first scanning line and the second scanning line forming the intersection.A light detection digitizing method for a liquid crystal display panel having a liquid crystal display element, comprising: a series connection body of a light detection element and a transistor connected between the adjacent first scanning lines; The electrode is connected to the second scanning line, and when the second scanning line is activated, a signal is input from one of the first scanning lines to the series connection body, and the adjacent second one is A signal is detected from one scanning line.
[0007]
  According to a second aspect of the present invention, the optical detection digitizing according to the first aspect is provided.Jing methodBecauseThe light detection is performed in a period different from the display period of the liquid crystal display panel..
[0008]
  According to claim 3 of the present invention,Claim 1 orThe light detection digitizer according to claim 2.Jing methodBecauseThe photodetecting element has a configuration in which n-type amorphous silicon, i-type amorphous silicon, and n-type amorphous silicon are connected in series..
[0017]
  Claim of the invention5According to the present invention, a plurality of first scanning lines, a plurality of second scanning lines intersecting each of the first scanning lines, and a vicinity of an intersection of the first scanning line and the second scanning line A liquid crystal display cell connected between the first scan line and the second scan line forming the intersection;A light detection digitizing method for a liquid crystal display panel comprising:Each of the liquid crystal display cells includes a gate connected to the first scan line, a first current electrode connected to the second scan line, and a second current electrode.Placed at the position where only light reachesA transistor; a first pixel electrode connected to the second current electrode of the transistor; a liquid crystal body; and a second pixel electrode sandwiching the liquid crystal body together with the first pixel electrode.ShiA common AC signal is applied to the second pixel electrode of each liquid crystal display cell, and the first and second scanning lines are used.Leakage current of the transistor having an AC waveform of the AC signalA light detection digitizing method for detecting a signal.
A sixth aspect of the present invention is the light detection digitizing method according to the fifth aspect, wherein the light detection is performed in a period different from the display period of the liquid crystal display panel.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A. Basic configuration of a light detection digitizer:
Liquid crystal display panels generally have liquid crystal display cells arranged in a matrix. Therefore, in order to incorporate the light detection type digitizer into the liquid crystal display panel, it is desirable to arrange the light detection elements in a matrix. In this section, a light detection type digitizer having light detection elements arranged in a matrix that can be incorporated into a liquid crystal display panel will be described.
[0019]
FIG. 1 is a plan view schematically showing the configuration of the light detection type digitizer described in this section and the next section. The column scanning lines X1 to X5 intersect with each of the row scanning lines Y1 to Y5, and a light detection element Sij is provided at the intersection of the row scanning line Yi and the column scanning line Xj (i = 1 to 1). 5, j = 1-5). The row scanning lines Y1 to Y5 are sequentially applied with a pulsed potential by the pulse voltage generation circuit 701 (hereinafter also referred to as “the row scanning line is activated”), and the detection circuit 702 uses the column scanning line. A current flowing through X1 to X5 is detected.
[0020]
As the light sensing element Sij, a single crystal, a semiconductor having a non-single crystal (including amorphous or polycrystalline) pn junction, or a non-single crystal semiconductor is employed. For example, silicon can be used as the semiconductor. In this case, it is desirable in terms of efficiency that the light incident on the light detection element Sij has a wavelength of 0.4 to 1.2 μm. The illuminance is desirably 100 lux or more. In addition, it is desirable in terms of characteristics that amorphous silicon does not contain phosphorus or boron.
[0021]
When the photodetecting element Sij is formed of a semiconductor having a pn junction, it is desirable in terms of efficiency and accuracy that the junction surface is substantially perpendicular to the light input direction. It is desirable to apply a reverse bias to the pn junction.
[0022]
Embodiment 1 FIG.
FIG. 2 partially shows a specific configuration of the light detection type digitizer according to the present exemplary embodiment. FIG. 4A is a plan view, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along a cutting line B1-B1 in FIG.
[0023]
The light detection type digitizer has a substrate 101 having an insulating surface at least on its surface, and column scanning lines X1 to X5 and light detection elements S11 to S55 are provided on the upper surface (FIG. 2 shows only a part of them). ing). One side of each of the light detection elements S11 to S55 is electrically connected adjacent to any one of the column scanning lines X1 to X5. Of the light detection elements S11 to S55, the side facing the side adjacent to the column scanning lines X1 to X5 has a protruding portion extending in parallel with the column scanning lines X1 to X5 from the row scanning lines Y1 to Y5. The column scanning lines X1 to X5 and the light detection elements S11 to S55 are, for example, SiO except for the top surfaces of the row scanning lines Y1 to Y5.2It is covered with a light-transmitting insulating film 102 formed in (1). Further, the light-transmitting insulating film 102 and the row scanning lines Y1 to Y5 are made of, for example, SiO.2It is covered with a translucent protective film 103 formed in (1).
[0024]
Among the photodetecting elements S11 to S55, the side adjacent to the column scanning lines X1 to X5 and the vicinity of the side where the protruding portions of the row scanning lines Y1 to Y5 are located are the column scanning lines X1 to X5 and the row scanning lines Y1 to Y1, respectively. In order to improve the electrical connection with Y5, it is desirable to increase the impurity concentration. FIG. 4C shows a cross-sectional view at the same position as FIG. 2B, and schematically shows the portion where the impurity concentration is increased by satin hatching.
[0025]
In the light detection type digitizer having such a configuration, for example, a case where light is input with a light pen into a region indicated by a circle in FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view showing how the light L1 is incident by the light pen 700. As shown in FIG. FIG. 4 is a timing chart showing the translucent operation of the light detection digitizer.
[0026]
The row scanning lines Y1 to Y5 receive a pulse voltage line-sequentially by the pulse voltage generation circuit 701, and the current flowing through the column scanning lines X1 to X5 is detected by the detection circuit 702 each time. Since the light detection element S33 receives the light L1, a larger amount of photocurrent flows than other light detection elements. Therefore, when the row scanning line Y3 is activated, the current flowing through the column scanning line X3 is larger than the current flowing through the column scanning lines X1 to X5 in other cases. Therefore, it is possible to detect that the light is irradiated in the vicinity of the light detection element S33, that is, the position of the light pen 700.
[0027]
FIG. 5 shows another specific configuration of the light detection type digitizer. The figure (a) is a top view, The figure (b) is sectional drawing in the cutting line B2-B2 in the figure (a). The structure shown in FIG. 5 is different from the structure shown in FIG. 2 in that an optical filter FLij is added to each upper surface of the light detection element Sij (the boundary between the light detection element Sij and the insulating film 102). is doing. By setting the characteristics of the optical filter FLij so that only the vicinity of the wavelength of the light irradiated by the light pen 700 is transmitted, it is possible to suppress the influence of external light and to detect light more accurately. Of course, as shown in FIG. 2C, the impurity concentration of a part of the photodetecting elements S11 to S55 can be increased.
[0028]
Embodiment 2. FIG.
The configuration shown in FIG. 2 can also perform a light-shielding type operation when the light detection elements S11 to S55 are shielded and position detection is performed. This is because, for example, the region indicated by a circle in FIG.
[0029]
However, when the light detection digitizer is incorporated into the liquid crystal display panel, the light detection digitizer must be disposed closer to the operator than the liquid crystal display panel because of the operability of the input pen. Therefore, the light detection digitizer must transmit the display light of the liquid crystal display panel, that is, the transmitted light from the back surface or the reflected light of the incident light from the display surface. In order to meet such a requirement, it is necessary to employ a light-transmitting substrate 101 a as the substrate 101.
[0030]
FIG. 6 partially shows a specific configuration of the light detection type digitizer according to the present exemplary embodiment. The figure (a) is a top view, The figure (b) is sectional drawing in the cutting line B3-B3 in the figure (a). The light detection type digitizer shown in FIG. 6 is different from the light detection type digitizer shown in FIG. 2 in that the substrate 101 is replaced with a light-transmitting and insulating substrate 101a, and the bottom surface of each of the light detection elements Sij ( It has a structure in which a light shielding film SHij is additionally provided at the boundary between the light detection element Sij and the substrate 101a. Of course, also in the light detection type digitizer, the impurity concentration of a part of the light detection elements S11 to S55 can be increased as shown in FIG.
[0031]
FIG. 7 is a cross-sectional view showing how the external light LG is shielded by the light-shielding pen 703. FIG. 8 is a timing chart showing the light shielding type operation of the light detection digitizer.
[0032]
Since the external light LG from the upper surface side (protective film 103 side) of the light detection element Sij is shielded by using the light blocking pen 703, for example, above the light detection element S33, only the corresponding photocurrent is reduced. The position of the light shielding pen 703 can be detected. In addition, since the light shielding film SHij is provided, even if the substrate 101a is translucent, it is possible to prevent the display light of the liquid crystal display panel from being irradiated to the light detection element Sij from the lower surface, thereby avoiding false detection and accuracy deterioration. can do.
[0033]
Of course, the light detection type digitizer shown in FIG. 6 can be operated in a transmissive manner. In that case, the light detection element Sij may be sandwiched from above by the optical filter FLij and from below by the light shielding film SHij.
[0034]
In the example shown above, the case where the light detection element Sij is operated by the light pen 700 or the light shielding pen 703 from the protective film 103 side is shown. In this case, when a transmissive operation is performed, the backlight is irradiated from the substrate 101a side. However, of course, the backlight may be irradiated from the protective film 103 side, and the light detection element Sij may be operated by the light pen 700 or the light shielding pen 703 from the substrate 101a side. In this case, it goes without saying that the light shielding film SHij is provided on the protective film 103 side with respect to the light detection element Sij, and the optical filter FLij is provided on the substrate 101a side with respect to the light detection element Sij.
[0035]
B. Incorporating a light detection digitizer into a liquid crystal display panel:
In this section, various modes when the light detection type digitizer based on the mode shown in the previous section is incorporated on the display surface side of the liquid crystal display panel will be described.
[0036]
Embodiment 3 FIG.
FIG. 9 partially shows a specific configuration of the light detection type digitizer according to the present exemplary embodiment. The configuration shown in FIG. 9 is a direct matrix type below the configuration shown in FIG. 2, and a reflective liquid crystal display panel that reflects external light from the display surface to visually recognize the display is provided. can get. A light detection element of a light detection type digitizer is provided corresponding to each pixel of the liquid crystal display panel.
[0037]
FIG. 4A is a plan view, and FIGS. 2B and 2C are cross-sectional views taken along cutting lines B4-B4 and C4-C4 in FIG. 1A, respectively. However, in FIG. 6A, the structure below the liquid crystal LC is not shown in order to avoid complication of the drawing. However, the first pixel electrode Faij provided on the display surface side of the liquid crystal LC is indicated by a broken line. Further, in FIGS. 5B and 5C, spacers for partitioning the liquid crystal for each pixel are also omitted. Such simplification of the drawings is also performed in the following description of embodiments.
[0038]
Compared with the configuration shown in FIG. 2, the insulating film 102 is also provided below the lower surfaces of the photodetecting elements Sij and the column scanning lines Xj, and these are insulated from the first pixel electrodes Faij. Yes. That is, the insulating film 102 also functions as the light-shielding substrate 101a having the configuration shown in FIG. The light detection element Sij is designed to be smaller than the first pixel electrode Faij, and suppresses the extent to which the light detection element Sij hinders liquid crystal display.
[0039]
The first pixel electrode Faij is a transparent electrode such as ITO. Below the first pixel electrode Faij, a second pixel electrode Fbij is provided opposite to the first pixel electrode Faij and for applying a voltage across the liquid crystal element LC together with the first pixel electrode Faij. Yes. The second pixel electrode Fbij is formed of a metal including, for example, aluminum or silver and has a function of reflecting external light from the display surface.
[0040]
On the other hand, at least the surface of the column scanning line Gbj is provided on the insulating substrate 201 and is covered with the insulating film 202 together with the substrate 201, and is electrically connected to the second pixel electrode Fbij through a local through hole. The The first pixel electrode Faij is in contact with and electrically connected to the row scanning line Gai. Here, since a reflective liquid crystal display panel is illustrated, the substrate 201 and the insulating film 202 do not need to be translucent.
[0041]
In this way, by integrating the liquid crystal display panel and the light detection digitizer, it is possible to have both functions as a liquid crystal display and a pen input panel.
[0042]
The row scanning lines Gai and the column scanning lines Gbj for liquid crystal display are provided separately from the row scanning lines Yi and column scanning lines Xj for light detection, so that the light detection is performed separately from the timing for driving the liquid crystal display panel. The digitizer can be driven.
[0043]
Moreover, since the row scanning lines Yi and the column scanning lines Xj for light detection are respectively provided above the row scanning lines Gai and the column scanning lines Gbj for liquid crystal display, these scanning lines for the light detection digitizer are displayed on the liquid crystal display. It is hard to deteriorate visibility.
[0044]
In addition, a row scanning line Yi for light detection, a column scanning line Xj for light detection, a row scanning line Gai for liquid crystal display, and a column scanning line Gbj for liquid crystal display are arranged in order from the side farther from the display surface. Yes. Therefore, the column scan line Xj for light detection is between the row scan line Yi for light detection and the row scan line Gai for liquid crystal display, and the column scan line Xj for light detection and the column scan line for liquid crystal display. Since the liquid crystal display row scanning lines Gai are interposed between Gbj, interference between the two types of row scanning lines and between the two types of column scanning lines can be suppressed.
[0045]
Of course, similarly to the structure shown in FIG. 5, an optical filter FLij can be provided on the upper surface of the light detection element Sij. FIG. 10 is a cross-sectional view showing such a modification, and is a cross-sectional view corresponding to the portion shown in FIG. In such a modification, a cross-sectional view corresponding to the portion shown in FIG. 9C appears in the same manner as FIG. 9C.
[0046]
Further, similarly to the structure shown in FIG. 6, a light shielding film SHij can be provided on the lower surface of the light detection element Sij. FIG. 11 shows such a modification. FIG. 11A is a plan view, and FIGS. 11B and 11C are cross-sectional views taken along cutting lines B5-B5 and C5-C5 in FIG. is there. Furthermore, an optical filter FLij can be provided on the upper surface of the light detection element Sij. FIG. 12 is a cross-sectional view showing such a modification, and is a cross-sectional view corresponding to the portion shown in FIG.
[0047]
Embodiment 4 FIG.
Under the configuration shown in FIG. 2, a two-terminal active matrix type liquid crystal display panel can be provided, although it is not a direct matrix type. FIG. 13 is a cross-sectional view showing such a configuration, and is a cross-sectional view corresponding to the portion shown in FIG. In such a configuration, a cross-sectional view corresponding to the portion shown in FIG. 9B appears in the same manner as in FIG. 9 is different from the structure shown in FIG. 9 only in that a nonlinear element NLij is provided between the second pixel electrode Fbij and the column scanning line Gbj.
[0048]
Alternatively, a three-terminal active matrix liquid crystal display panel can be provided under the structure shown in FIG. FIG. 14 is a cross-sectional view showing such a modification, and FIGS. 14A and 14B are cross-sectional views corresponding to the portions shown in FIGS. 9B and 9C, respectively.
[0049]
Compared to the structure shown in FIG. 9, the following points are different. First, the first pixel electrode Faij is replaced with a continuous pixel electrode Fa. Therefore, the shape of the first pixel electrode Faij indicated by the broken line in FIG. 9A appears as the shape of the second pixel electrode Fbij in the present embodiment.
[0050]
A pair of current electrodes of the transistor Qij is connected between the second pixel electrode Fbij and the column scan line Gbj. A row scanning line Gai is laid under the second pixel electrode Fbij, the column scanning line Gbj, and the transistor Qij through an insulating film 203, which penetrates through the insulating film 203 in a cross section (not shown) to form the transistor Qij. Connected to the control electrode. The row scanning line Gai is provided on the substrate 201. Here, a reflective liquid crystal display panel is illustrated, so that the insulating film 203 does not need to be light-transmitting, like the substrate 201 and the insulating film 202.
[0051]
Even in such a structure, the column scan line Xj for light detection, the pixel electrode Fa, and the column scan line Gbj for liquid crystal display are arranged between the row scan line Yi for light detection and the row scan line Gai for liquid crystal display. Since the pixel electrode Fa is interposed between the column scanning line Xj for light detection and the column scanning line Gbj for liquid crystal display, each of the two types of row scanning lines is between two types of column scanning lines. Interference can be suppressed.
[0052]
Note that the pixel electrode Fa is not necessarily formed as a single connected body. For example, it may be continuous only in the direction in which the row scanning line Yi extends, and a metal wiring may be laid at a position appearing as the pixel electrode Fa in FIG. 5B, and the pixel electrode Fa may be connected.
[0053]
Of course, the optical filter FLij can be provided on the upper surface of the light detection element Sij, or the light shielding film SHij can be provided on the lower surface.
[0054]
Embodiment 5 FIG.
FIG. 15 partially shows a specific configuration of the light detection type digitizer according to the present exemplary embodiment. The configuration shown in FIG. 15 is a direct matrix type below the configuration shown in FIG. 2, and a transmissive liquid crystal that allows the external light applied from the side opposite to the display surface to pass through to visually recognize the display. Obtained by providing a display panel. A light detection element of a light detection type digitizer is provided for each pixel of the liquid crystal display panel.
[0055]
FIGS. 9A and 9B are cross-sectional views corresponding to the portions shown in FIGS. 9B and 9C, and the plan view appears in the same manner as FIG. 9A.
[0056]
Compared with the configuration shown in FIG. 9, a light-transmitting and insulating substrate 302 made of glass, for example, is used instead of the substrate 201 whose light-transmitting property is not required. Instead of the insulating film 202, a light-transmitting insulating film 303 is used. The second pixel electrode Fbij is also formed of a transparent electrode.
[0057]
Such a configuration has the same effect as the configuration shown in FIG. 9, although there is a difference between the reflective type and the translucent type.
[0058]
FIGS. 16A and 16B are sectional views showing modifications of the present embodiment, and correspond to FIGS. 15A and 15B, respectively. In the configuration shown in FIG. 16, in the configuration shown in FIG. 15, the second pixel electrode Fbij also serves as the column scanning line Gbj for liquid crystal display. The difference is that the insulating substrate 301 is provided. Such a configuration also has the same effect as in FIG.
[0059]
Embodiment 6 FIG.
A two-terminal active matrix liquid crystal display panel can also be provided in a light-transmitting light detection type digitizer. FIG. 17 is a cross-sectional view showing such a configuration, and is a cross-sectional view corresponding to FIG. 17 has a structure in which the substrate 201 and the insulating film 203 shown in FIG. 13 are replaced with a light-transmitting substrate 302 and a light-transmitting insulating film 303, respectively.
[0060]
A three-terminal active matrix liquid crystal display panel can also be provided. FIG. 18 is a cross-sectional view showing such a modification. 18A and 18B are cross-sectional views corresponding to FIGS. 15A and 15B, respectively. The substrate 201 and the insulating film 202 shown in FIG. In this structure, 203 is replaced with a light-transmitting and insulating substrate 302 and light-transmitting insulating films 304 and 303, respectively.
[0061]
Also in the light detection digitizer incorporated in the light-transmitting liquid crystal display panel shown in the fifth and sixth embodiments, the light filter FLij is provided on the upper surface of the light detection element Sij, and the light-shielding film SHij is provided on the lower surface. Needless to say, you can.
[0062]
Embodiment 7 FIG.
FIG. 19 is a cross-sectional view showing the configuration of the present embodiment. FIGS. 19A and 19B correspond to FIGS. 9B and 9C, respectively.
[0063]
In this embodiment mode, a light detection digitizer is incorporated in a reflective and direct matrix type liquid crystal display panel which performs color display. In a liquid crystal display panel that performs color display, a liquid crystal display cell performs display for each pixel, and a plurality of types of color filters are provided to face the liquid crystal display cell. In order to perform display for each pixel, a pair of three second pixel electrodes Fb32, Fb33, and Fb34 are opposed to one first pixel electrode Fa32. Then, the red transmission light filter 107, the green transmission light filter 108, and the blue transmission light filter 106 that face the second pixel electrodes Fb32, Fb33, and Fb34 through the first pixel electrode Fa32, respectively, are a protective film 103 and an insulating film, respectively. 102. A black mask 110 is sandwiched between the red transmission light filter 107, the green transmission light filter 108, and the blue transmission light filter 106. Further, a black mask 110 is provided above the horizontal scanning electrode Y3, and display light is separated between different filters.
[0064]
The red transmitted light filter 107 is provided to face the second pixel electrode Fb32 via the light detection element S32, so that the light detection element S32 efficiently receives red light. This is because when the photodetecting element is made of amorphous silicon, the intensity of the photocurrent is sensitive to the near infrared wavelength. In such a configuration, the number of column scanning lines Xj for light detection is approximately 1/3 of the column scanning lines Gbj for liquid crystal display.
[0065]
When a light detection digitizer is incorporated in a liquid crystal display panel that performs color display in this manner, it is not necessary to separately form a light filter FLij, and light having a wavelength with good sensitivity is given to the light detection element with a simple configuration. Therefore, accurate position detection can be performed while suppressing the influence of external light.
[0066]
Embodiment 8 FIG.
In the third to seventh embodiments, the case where the light detection elements Sij are discretely provided corresponding to each pixel has been described. However, the light detection elements may be continuously extended.
[0067]
20 is a plan view showing the configuration of the light detection digitizer according to the present embodiment, and FIGS. 21 and 22 are cross-sectional views taken along the cutting lines Z1-Z1 and Z2-Z2 shown in FIG. 20, respectively. Here, a case is shown in which a light detection grid DET having a pn junction and arranged in a grid is provided in a reflective liquid crystal display panel.
[0068]
A thin film transistor (TFT) T on a substrate 601 having an insulating surface at leastijAnd a gate line G as a gate thereof.jThe projecting part from is functioning, and the source is the source line SiThe drain is a pixel electrode E that reflects external light.ijAre connected to each other. However, in FIG. 20, the pixel electrode EijIn order to avoid complication of the drawing due to hidden lines, though the pixel electrode E is positioned closest to the paper surface, the pixel electrode EijIs indicated by a two-dot chain line, and the source line S located on the rear side of the drawing with respect to this is shown in FIG.iAnd transistor TijIs shown as a solid line.
[0069]
A p-type non-single crystal silicon 618 and an n-type non-single crystal silicon 617 are stacked in this order on an insulating substrate 601 with the electrode ELE as a base. The p-type non-single-crystal silicon 618 and the n-type non-single-crystal silicon 617 constitute a light detection grid DET and perform light detection in the same manner as the PSD element. Source line Si, Gate line Gj, Transistor TijThe electrode ELE and the light detection grid DET are covered with a light-transmitting insulating film 602.
[0070]
The insulating film 602 has a pixel electrode EijThe liquid crystal body LC, the transparent electrode Fa, and the translucent protective film 603 are laminated in this order. Pixel electrode EijHas a function of reflecting light incident from the display surface (the protective film 603 side) as well as a function of driving the liquid crystal LC. Photodetection grid DET is gate line GjAs for the extending direction of the pixel electrode E of the adjacent liquid crystal display cellij, E(i + 1) jBetween the source lines SiAs for the extending direction of the gate line Gj + 1And pixel electrode Eij, E(i + 1) jIn between, external light can be received through the insulating film 602, the liquid crystal LC, and the transparent electrode Fa. In a normal reflective liquid crystal display panel, the light-transmitting property of the insulating film 602 is not a problem. However, in this embodiment, the light-transmitting property of the insulating film 602 is required because external light needs to reach the light detection grid DET. . The same configuration is provided for other liquid crystal display cells.
[0071]
If a terminal is provided around the entire grating for the light detection grid DET configured in this manner, the position where light is incident can be detected based on the same principle as the PSD element. Even if the light detection grids DET are laid in parallel only in one direction, for example, the direction in which the gate lines or the source lines extend, even if they are not in a lattice shape, light detection along these directions is possible.
[0072]
Embodiment 9 FIG.
The light detection grid DET used in Embodiment 9 can also be applied to a translucent liquid crystal display panel. FIG. 23 is a partially broken plan view showing the configuration of the light detection digitizer according to the present embodiment, and FIG. 24 is a cross-sectional view taken along the cutting line ZZ shown in FIG.
[0073]
The configuration shown in the ninth embodiment is that the light detection grid DET and the gate line GjThe electrode ELE is located on the source line S more than the light detection grid DET, the point that the substrate 601 is replaced with a light-transmitting and insulating substrate 601a.iTransistor TijIs different in that a light shielding film 604a is provided between the liquid crystal LC and the transparent electrode Fa. The backlight BL is given from the protective film 603 side, while the incident light L3 from the light pen is given from the substrate 601a side. That is, the display surface of the liquid crystal is on the substrate 601a side, and the back surface is on the protective film 603 side.
[0074]
In such a configuration, the light detection grid DET, the transistor TijDoes not disturb the LCD display. In other words, the light detection grid DET is connected to the source line S.iAnd gate line GjCompared with the case where the area is not hidden below, a decrease in the area of the liquid crystal display is suppressed. Transistor T of light shielding film 604aijAs with the light shielding function for the source line SiAnd gate line GjFulfills the light blocking function for the light detection grid DET.
[0075]
The electrode ELE has a source line S with respect to the light detection grid DET.iAn arrangement is provided that is provided on the side and does not prevent the incident light L3 from reaching the light detection grid DET from the substrate 601a side.
[0076]
C. Photodetector digitizer sharing display scan line:
In the previous section, the light detection digitizer provided with the light detection scanning lines (Yi, Xj) independently of the display scanning lines (Gai, Gbj) has been described. However, in this section, the display scanning lines are used for light detection scanning. The technology used is also described.
[0077]
Embodiment 10 FIG.
FIG. 25 is a plan view conceptually showing the structure of the light detection digitizer used in the light detection digitizing method according to the present embodiment. The light detection digitizer shown in this embodiment also uses a transistor for driving liquid crystal, which is usually provided in a three-terminal active matrix liquid crystal display panel, for light detection.
[0078]
In the liquid crystal display panel, a plurality of sources and a plurality of gate lines are provided so as to cross each other. For example, the source line SiAnd gate line GjNear the intersection of the pixel cells MijIs provided. Pixel cell MijTransistor TijSource, drain and gate of the source line Si, Pixel electrode Eij, Gate line GjIt is connected to the. Pixel electrode EijA liquid crystal body (not shown) is located above (on the front side of the drawing in the drawing), and a transparent electrode (not shown) is further provided as a second pixel electrode above the pixel electrode E.ijIn addition, the liquid crystal body is disposed therebetween. The same applies to other pixel cells. The transparent electrode is given a common potential in all the pixel cells by a common wiring (not shown), and the pixel electrode EijAt the same time, a voltage is applied to the liquid crystal.
[0079]
FIG. 26 shows a pixel cell MijIt is a circuit diagram which shows an electrical equivalent circuit. However, transistor TijStorage capacitor C connected to the drain ofijIs not shown in FIG. Liquid crystal NijIncludes a liquid crystal body and transistor TijOn the side connected to the drain of the pixel electrode EijAnd a transparent electrode is disposed on the side connected to the common wiring line COM.
[0080]
In a display period for performing liquid crystal display, a predetermined fixed potential is applied to the common wiring line COM, while the gate lines G are sequentially lined up.jIs activated and the source electrode SiA display signal is applied to the liquid crystal NijA voltage is applied to the display to display.
[0081]
On the other hand, in the light detection period for performing light detection, an AC signal, for example, a pulse wave is input to the common wiring COM. And gate line GjAnd source line SiMeasure the potential. The AC signal applied to the common wiring line COM is a transparent electrode and a liquid crystal NijThrough the transistor TijGiven to the drain. Thus transistor TijWhether or not light is irradiated to the gate line GjAnd source line SiIt is possible to determine whether or not the AC waveform based on the AC signal applied to the common wiring COM is largely reflected in the potential. Transistor T if exposed to lightijThis is because leakage due to photoexcitation increases.
[0082]
Note that the AC signal applied to the common wiring COM desirably has a frequency that is three times higher than the commercial frequency, for example, a frequency that is 180 Hz or higher, in order to avoid noise due to the influence of the commercial frequency.
[0083]
As described above, the common line COM and the gate line G are used in the display period and the light detection period.jAnd source line SiSince the functions performed by are different, both periods are provided alternately. FIG. 27 is a schematic diagram showing the relationship between the light detection period TA and the display period TB. The period TC is the sum of the light detection period TA and the display period TB.
[0084]
In a normal three-terminal active matrix liquid crystal display panel, for example, 1/60 second is allocated to one frame. Therefore, in this embodiment, for example, the display for one frame is thinned out once every 1/2 to 1 second, and is applied to the light detection operation. Specifically, the light detection period TA is set to 1/60 seconds, the display period TB is set to 39/60 seconds, and the period TC is repeated every 2/3 seconds.
[0085]
Alternatively, the liquid crystal display operation includes a blanking period in one frame during which no display is actually performed. Therefore, this blanking period may be applied to the light detection period TA. In this case, for example, the light detection period TA is set to 1/6000 seconds, the display period TB is set to 99/6000 seconds, and the period TC is set to 1/60 seconds for one frame.
[0086]
FIG. 28 shows a structure of a transmissive liquid crystal display panel, and shows a cross section taken along the section line B6-B6 of FIG. For example, the gate line G is formed on a translucent substrate 601a made of glass.jAnd the gate line GjIs covered with a gate insulating film 501. An i-type semiconductor layer 502 is provided on the gate insulating film 501, and n-type semiconductor layers 503 and 504 are provided at both ends thereof. The n-type semiconductor layers 503 and 504 have source lines S respectively.iAnd drain line DRijIs connected. That is, the transistor T as a bottom gate type TFT.ijIs configured. Pixel electrode EijIs the drain line DRijThrough the transistor TijConnected to.
[0087]
These transistors Tij, Gate line Gj, Source line SiAnd drain line DRijIs covered with a light-transmitting insulating film 602, and a liquid crystal body LC is provided over the light-transmitting insulating film 602. A transparent electrode Fa and a translucent protective film 603 are further formed on the liquid crystal body LC.ijIs unnecessary, so that the transistor T between the liquid crystal LC and the transparent electrode FaijA light shielding film 604a is provided above the light shielding layer. Even if the light shielding film 604a exists, the light provided from the light pen reflects and propagates in the liquid crystal LC as in the illustrated light L2, and the transistor TijTo reach the body.
[0088]
FIG. 29 shows a structure of a reflective liquid crystal display panel, and shows a cross section corresponding to FIG. In contrast to the structure shown in FIG. 28, the light-transmitting substrate 601a is replaced with a substrate 601 whose light-transmitting property does not matter. Of course, the substrate 601a may be employed.
[0089]
Transistor Tij, Gate line Gj, Source line Si, Drain line DRij, And the transparent insulating film 602 is substantially the same as the configuration shown in FIG.ijIs provided on the insulating film 602 and is made of a metal such as aluminum or silver to reflect external light. Further, the light shielding film 604a is not provided, and the source line S is provided between the insulating film 602 and the liquid crystal LC.iA light-shielding film 604b is provided above. Instead of the light shielding film 604b, the pixel electrode E is located at the position.ijMay be extended.
[0090]
In a normal reflective liquid crystal display panel, the transistor TijAll over the pixel electrode EijThe insulating film 602 is not necessarily light-transmitting. However, in this embodiment, TijIn order to make the light L2 from the light pen enter the body of the pixel electrode E,ijIs partially cut off, or the light shielding film 604b and the pixel electrode EijA gap is provided between the insulating film 602 and the insulating film 602.
[0091]
Embodiment 11 FIG.
In this embodiment mode, a structure in which a light detection element is separately provided in a liquid crystal display cell and a detection wiring for the cell line is also used as a gate line and a source line for liquid crystal display is shown.
[0092]
FIG. 30 is a plan view conceptually showing the structure of the light detection digitizer according to the present embodiment. The light detection digitizer shown in this embodiment mode is realized in a three-terminal active matrix liquid crystal display panel.
[0093]
Similarly to FIG. 25, the liquid crystal and the commonly connected transparent electrodes are also omitted in FIG. Pixel cell MijTransistor TijSource, drain and gate of the source line Si, Pixel electrode Eij, Gate line GjIt is connected to the. On the other hand, the pixel cell MijPixel electrode EijTransistor Q provided close toijThe source, drain and gate are respectively connected to the source line S.i, Light detection element DijOne end of the gate line Gj + 1Connected to. Photodetector DijIs connected to the adjacent source line S.i + 1Connected to. That is, the light detection element DijAnd transistor QijAre connected to the adjacent source line S.i, Si + 1Connected between. The same applies to other cells.
[0094]
However, L gate lines G1, G2, ..., GLAre provided in this order, the pixel cell MiLTransistor TiLAnd light detection element DiLMay not be provided. This is because the gate line connected to this cannot be used as the gate line used for liquid crystal display. In addition, K source lines S1, S2, ..., SKAre provided in this order, the pixel cell MKjTransistor TKjAnd light detection element DKjMay not be provided. This is because the source line connected to this cannot be used as the source line used for the liquid crystal display. Of course, these elements may be provided, and a gate line and a source line may be provided separately.
[0095]
FIG. 31 is a circuit diagram showing an electrical equivalent circuit of the configuration shown in FIG. Common wiring COM is liquid crystal NijAre connected in common to a transparent electrode serving as one of the electrodes. In such a configuration, a display for performing liquid crystal display is realized by the operation shown in the tenth embodiment.
[0096]
Also in the light detection period for performing light detection, the gate lines are activated line-sequentially. And every other source line, for example source line Si, Si + 2A pulse is input. And every other source line Si + 1, Si + 3To detect a pulse. On the other hand, the light detection element receives light and changes its resistance value or excites a current.i + 1If a pulse is detected from the light detection element Dij, D(i + 1) jIt can be detected that light has been irradiated to any of the above. When the same gate line is activated, the source line for inputting the pulse and the source line for detecting the pulse are alternately switched, so that the position of the irradiated light is measured by the signal from the light detecting element. It can be detected with pixel size resolution.
[0097]
As in the tenth embodiment, the source line S is used in the display period and the light detection period.iSince the functions performed by are different, both periods are provided alternately. Therefore, in this embodiment, for example, the display for one frame is thinned out once every 1/2 to 1 second, and is applied to the light detection operation. Specifically, the light detection period TA is set to 1/60 seconds, the display period TB is set to 39/60 seconds, and the period TC is repeated every 2/3 seconds.
[0098]
FIG. 32 shows the light detecting element Q.ijIt is sectional drawing which illustrates the specific structure of. On a substrate 610 having an insulating surface, n-type amorphous silicon 614 and 615 and i-type amorphous silicon 613 sandwiched therebetween are provided. Electrodes 611 and 612 are connected to the n-type amorphous silicon 614 and 615, respectively. Transistor T shown in the tenth embodimentijSimilarly to the above, when the i-type amorphous silicon 613 is irradiated with light, photoexcitation occurs, and light is detected.
[0099]
FIG. 33 shows the light sensing element Q.ijIt is sectional drawing which illustrates other specific structures. An n-type non-single-crystal silicon 617 and a p-type non-single-crystal silicon 618 covering a part of the non-single-crystal silicon 617 are provided over a substrate 610 having an insulating surface. Electrodes 611 and 612 are connected to the non-single crystal silicon 617 and 618, respectively. Photoexcitation occurs at the pn junction formed at the boundary between the non-single crystal silicon 617 and 618, and light is detected.
[0100]
In either structure of FIGS. 32 and 33, one of the electrodes 611 and 612 is the source line S.i + 1One of which is connected to transistor QijThrough the source line SiConnected to.
[0101]
【The invention's effect】
  The optical detection digitizing according to claim 1 of the present invention.Jing methodAccording toUsing the first and second scanning lines for the liquid crystal display panel, a signal from the light detection element can be detected.it can.
[0102]
  Of this invention, the optical detection digitizing according to claim 2Jing methodAccording to the above, the operation of the liquid crystal display element and the operation of the light detection digitizer in the liquid crystal display panel are performed independently.UrineYou can.
[0112]
  Claim of the invention5According to the photodetecting digitizing method, the transistor provided in the three-terminal type active matrix liquid crystal display panel can also be used as a photodetecting element by measuring the leakage current due to the photoexcitation current.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view schematically showing a configuration of a first embodiment and a second embodiment of the present invention.
2A and 2B are a plan view and a cross-sectional view showing the configuration of Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the operation of the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a timing chart showing the operation of the first embodiment of the present invention.
5A and 5B are a plan view and a cross-sectional view showing another configuration of the first embodiment of the present invention.
6A and 6B are a plan view and a cross-sectional view showing a configuration of Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the operation of the second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a timing chart showing the operation of the second embodiment of the present invention.
FIGS. 9A and 9B are a plan view and a cross-sectional view showing a configuration of Embodiment 3 of the present invention. FIGS.
FIG. 10 is a sectional view showing a modification of the third embodiment of the present invention.
FIGS. 11A and 11B are a plan view and a cross-sectional view showing another modification of the third embodiment of the present invention. FIGS.
FIG. 12 is a sectional view showing still another modification of the third embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a cross-sectional view showing a configuration of a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a sectional view showing a modification of the fourth embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a sectional view showing the configuration of the fifth embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a sectional view showing a modification of the fifth embodiment of the present invention.
FIG. 17 is a cross-sectional view showing a configuration of a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a sectional view showing a modification of the sixth embodiment of the present invention.
FIG. 19 is a cross-sectional view showing a configuration of a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 20 is a plan view showing the configuration of the eighth embodiment of the present invention.
FIG. 21 is a cross-sectional view showing a configuration of an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 22 is a cross-sectional view showing a configuration of an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 23 is a plan view showing the configuration of the ninth embodiment of the present invention.
FIG. 24 is a sectional view showing the structure of the ninth embodiment of the present invention.
FIG. 25 is a plan view showing the configuration of the tenth embodiment of the present invention.
FIG. 26 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of the tenth embodiment of the present invention.
FIG. 27 is a schematic diagram showing the operation of the tenth embodiment of the present invention.
FIG. 28 is a sectional view showing the structure of the tenth embodiment of the present invention.
FIG. 29 is a cross-sectional view showing another configuration of the tenth embodiment of the present invention.
FIG. 30 is a plan view showing the configuration of the eleventh embodiment of the present invention.
FIG. 31 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of an eleventh embodiment of the present invention.
FIG. 32 is a sectional view showing the structure of the eleventh embodiment of the present invention.
FIG. 33 is a sectional view showing another structure of the eleventh embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
S11-S55, Dij  Photodetector, X1-X5 column scan line, Y1-Y5 row scan line, FLij(I = 1-5, j = 1-5) Optical filter, SHij  Light shielding film, Faij  First pixel electrode, Fbij  Second pixel electrode, Gaij  Row scanning line for liquid crystal display, Gbij  Column scanning line for liquid crystal display, LC liquid crystal, Nij  Nonlinear element, Qij, Tij  Transistor, Si, Si + 1  Source line, Gj, Gj + 1  Gate line, DET light detection grid, Eij  Pixel electrode, 106 Blue transmission light filter, 107 Red transmission light filter, 108 Green transmission light filter, 700 Light pen, 703 Light shielding pen.

Claims (6)

複数の第1の走査線と、
前記第1の走査線の各々に交わる複数の第2の走査線と、
前記第1の走査線と前記第2の走査線との交点近傍に備えられ、前記交点を成す前記第1の走査線と前記第2の走査線との間に接続された液晶表示素子と
を有する液晶表示パネルの光検知デジタイジング方法であって、
隣接する前記第1の走査線の間に接続された光検知素子とトランジスタとの直列接続体を備え、
前記トランジスタの制御電極は前記第2の走査線に接続され、
前記第2の走査線が活性化される際に前記直列接続体に一方の前記第1の走査線から信号が入力され、隣接する他方の前記第1の走査線から信号が検知されることを特徴とする、光検知デジタイジング方法
A plurality of first scan lines;
A plurality of second scan lines intersecting each of the first scan lines;
A liquid crystal display element provided near the intersection of the first scanning line and the second scanning line, and connected between the first scanning line and the second scanning line forming the intersection ;
A light detection digitizing method for a liquid crystal display panel comprising:
A series connection body of a photodetecting element and a transistor connected between the adjacent first scanning lines;
A control electrode of the transistor is connected to the second scan line;
When the second scanning line is activated, a signal is input from one of the first scanning lines to the serial connection body, and a signal is detected from the other adjacent first scanning line. you wherein the light sensing digitizer managing method.
光検知は液晶表示パネルの表示期間と異なる期間に行われることを特徴とする請求項1に記載の光検知デジタイジング方法 The light detection digitizing method according to claim 1, wherein the light detection is performed in a period different from a display period of the liquid crystal display panel . 前記光検知素子はn型非晶質シリコン、i型非晶質シリコン、n型非晶質シリコンが直列に接続される構成を有することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の光検知デジタイジング方法 3. The light according to claim 1, wherein the light detection element has a configuration in which n-type amorphous silicon, i-type amorphous silicon, and n-type amorphous silicon are connected in series. Detection digitizing method . 前記光検知素子はpn接合を有することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の光検知デジタイジング方法 Light sensing digitizing method according to claim 1 or claim 2 wherein the optical sensing element is characterized by having a pn junction. 複数の第1の走査線と、A plurality of first scan lines;
前記第1の走査線の各々に交わる複数の第2の走査線と、  A plurality of second scan lines intersecting each of the first scan lines;
前記第1の走査線と前記第2の走査線との交点近傍に備えられ、前記交点を成す前記第1の走査線と前記第2の走査線との間に接続された液晶表示セルと  A liquid crystal display cell provided near an intersection of the first scan line and the second scan line and connected between the first scan line and the second scan line forming the intersection;
を有する液晶表示パネルの光検知デジタイジング方法であって、A light detection digitizing method for a liquid crystal display panel comprising:
前記液晶表示セルの各々は、  Each of the liquid crystal display cells
前記第1の走査線に接続されたゲートと、前記第2の走査線に接続された第1の電流電極と、第2の電流電極とを含み光が到達する位置に配置されたトランジスタと、  A transistor including a gate connected to the first scan line, a first current electrode connected to the second scan line, and a second current electrode, and disposed at a position where light reaches;
前記トランジスタの前記第2の電流電極に接続された第1の画素電極と、  A first pixel electrode connected to the second current electrode of the transistor;
液晶体と、  Liquid crystal,
前記第1の画素電極と共に前記液晶体を挟む第2の画素電極と  A second pixel electrode sandwiching the liquid crystal body together with the first pixel electrode;
を有し、Have
各々の前記液晶表示セルの前記第2の画素電極に共通に交流信号を与え、前記第1及び第2の走査線から前記交流信号の交流波形を有する前記トランジスタのリーク電流信号を検出する、光検知デジタイジング方法。  An optical signal that is commonly applied to the second pixel electrode of each of the liquid crystal display cells, and detects a leakage current signal of the transistor having an alternating waveform of the alternating signal from the first and second scanning lines; Detection digitizing method.
光検知は液晶表示パネルの表示期間と異なる期間に行われることを特徴とする請求項5に記載の光検知デジタイジング方法 6. The light detection digitizing method according to claim 5, wherein the light detection is performed in a period different from a display period of the liquid crystal display panel .
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