KR20110052494A - 반도체 장치 - Google Patents

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KR20110052494A
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요시유키 구로카와
다카유키 이케다
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가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
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Abstract

본 발명은, 포토센서에 의한 촬상(撮像) 기능을 갖는 표시 패널에 있어서, 각 화소에 형성된 포토센서의 특성 불균일에 기인하는 노이즈를 저감하고, 고정밀도의 촬상을 행하는 것을 목적으로 한다.
포토센서가 매트릭스 형상으로 배치된 표시 패널과, 화상 처리 회로를 갖고, 상기 포토센서는, 흑화상 및 피검출물의 화상을 촬상하고, 상기 화상 처리 회로는, 상기 흑화상의 화상 데이터 X, 및 상기 피검출물의 화상 데이터 Y를 사용하여, 화상 데이터 (Y-X)를 갖는 화상을 생성한다.

Description

반도체 장치{SEMICONDUCTOR DEVICE}
기술분야는, 표시 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다. 또한, 반도체 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.
최근, 포토센서를 갖는 표시 패널을 탑재한 표시 장치가 주목을 받고 있다.
피검출물이 표시 패널에 접촉 또는 접근할 때, 표시 패널에 조사되는 광량이 변화된다. 광량의 변화를 포토센서로 검출함으로써, 피검출물의 접촉 또는 접근을 검출할 수 있다.
이와 같은 표시 장치의 일례로서, 표시 패널에 밀착형 에어리어 센서(area sensor)를 배치함으로써, 촬상(撮像) 기능을 구비한 표시 장치를 들 수 있다(예를 들어, 특허 문헌 1 참조). 또한, 표시 패널을 갖지 않는 장치의 일례로서, 이미지 센서 등의 반도체 장치를 들 수 있다.
표시 장치에 있어서, 촬상은 다음과 같이 행해진다. 피검출물이 표시 패널에 접근 또는 접촉하면, 표시 패널로부터 피검출물에 광이 조사되고, 일부의 광이 피검출물에 의하여 반사된다. 표시 패널의 화소에는 포토센서가 형성되어 있고, 반사된 광을 검출하여 전기 신호로 변환하여 화상 데이터를 취득함으로써 화상이 생성된다.
고정밀도의 촬상을 행하기 위해서는, 표시 패널의 화소에 형성된 포토센서의 특성의 불균일에 기인하는 노이즈를 저감하는 것이 요구된다. 노이즈의 영향에 의하여 정상적인 화상을 생성할 수 없는 결함 화소가 존재하게 된다.
결함 화소의 화상 데이터를 보정하는 기술이 알려져 있다(예를 들어, 특허 문헌 2 참조).
특개2001-292276호 공보 특개2002-262132호 공보
특허 문헌 2에서는, 결함 화소의 인접 화소의 화상 데이터를 사용함으로써 정상적인 화상 데이터를 생성하고, 결함 화소의 화상 데이터를 보정한다. 따라서, 결함 화소가 넓은 범위로 존재하는 경우, 화상 데이터를 보정하는 것이 어렵다는 문제가 있었다.
상기 문제를 감안하여, 결함 화소의 인접 화소를 사용한 보정을 행하지 않아도, 화상 데이터의 노이즈를 저감하고, 고정밀도의 촬상을 행하는 것을 목적의 하나로 한다.
표시 패널의 화소에는 포토센서가 배치되어 있고, 보통의 화상을 촬상하기 전에, 미리 보정용의 화상을 촬상해 둔다. 그리고, 보통의 화상을 촬상했을 때, 보정용 화상을 사용하여 보정을 행함으로써, 노이즈를 저감한 화상을 생성한다. 노이즈를 갖는 화소는 결함 화소라고도 불린다.
포토센서는, 리셋 동작시에 소정의 신호를 입력함으로써 리셋된다. 보정용 화상은, 리셋 동작시에 입력되는 신호로부터 화상 데이터를 생성하여 촬상하여도 좋다. 리셋 동작시의 신호의 크기를 설정함으로써, 원하는 화상을 자동적으로 촬상할 수 있다.
보정용의 화상은, 1개 촬상하여 사용하여도 좋고, 복수 촬상하여 사용하여도 좋다.
본 발명의 일 형태는, 포토센서가 매트릭스 형상으로 배치된 표시 패널과, 화상 처리 회로를 갖고, 상기 포토센서는 흑(黑)화상, 및 피검출물의 화상을 촬상하고, 상기 화상 처리 회로는 상기 흑화상의 화상 데이터 X, 및 상기 피검출물의 화상의 화상 데이터 Y를 사용하여, 화상 데이터 (Y-X)를 갖는 화상을 생성하는 표시 장치이다.
본 발명의 다른 일 형태는, 포토센서가 매트릭스 형상으로 배치된 표시 패널과, 화상 처리 회로를 갖고, 상기 포토센서는 백(白)화상, 및 피검출물의 화상을 촬상하고, 상기 화상 처리 회로는 계조의 최대값을 MAX로 하고, 상기 백화상의 화상 데이터 X, 및 상기 피검출물의 화상의 화상 데이터 Y를 사용하여, 화상 데이터 (Y+(MAX-X))를 갖는 화상을 생성하는 표시 장치이다.
본 발명의 다른 일 형태는, 포토센서가 매트릭스 형상으로 배치된 표시 패널과, 화상 처리 회로를 갖고, 상기 포토센서는 흑화상, 백화상, 및 피검출물의 화상을 촬상하고, 상기 화상 처리 회로는 계조의 최대값을 MAX로 하고, 상기 흑화상의 화상 데이터 X, 상기 백화상의 화상 데이터 Y, 및 상기 피검출물의 화상의 화상 데이터 Z를 사용하여, 화상 데이터 (MAX×(Z-X)/(Y-X))를 갖는 화상을 생성하는 표시 장치이다.
또한, 포토센서에 있어서 촬상된 화상을 격납하기 위한 기억 장치를 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 흑화상 및 백화상은 보정용 화상이고, 포토센서의 리셋 동작시에 촬상되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하여, 고정밀도의 촬상이 가능한 표시 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 표시 장치의 구성을 설명하는 도면.
도 2는 표시 장치의 구성을 설명하는 도면.
도 3은 표시 장치의 구성을 설명하는 도면.
도 4는 타이밍 차트.
도 5는 표시 장치의 구성을 설명하는 도면.
도 6은 타이밍 차트.
도 7은 표시 장치의 단면도.
도 8은 표시 장치의 단면도.
도 9는 표시 장치의 구성을 도시하는 도면.
도 10a 내지 도 10d는 표시 장치를 사용한 전자 기기의 일례를 도시하는 도면.
도 11a 내지 도 11c는 화상 처리 방법의 일례를 도시하는 도면.
도 12는 표시 장치의 단면도.
도 13은 표시 장치를 사용한 전자 기기의 일례를 도시하는 도면.
이하에, 실시형태에 대하여, 도면을 사용하여 상세하게 설명한다. 그러나, 이하의 실시형태는 많은 다른 형태로 실시할 수 있고, 취지 및 그 범위에서 벗어남이 없이 그 형태 및 상세한 내용을 다양하게 변경할 수 있다는 것은 당업자라면 용이하게 이해할 수 있다. 따라서, 이하에 나타내는 실시형태의 기재 내용에 한정하여 해석되는 것이 아니다. 또한, 실시형태를 설명하기 위한 모든 도면에 있어서, 동일 부분 또는 같은 기능을 갖는 부분에는 동일한 부호를 붙이고, 그 반복 설명은 생략한다.
(실시형태 1)
본 실시형태에서는, 표시 장치에 대하여 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한다.
표시 패널의 구성에 대하여, 도 1을 참조하여 설명한다. 표시 패널(100)은, 화소 회로(101), 표시 소자 제어 회로(102) 및 포토센서(103)를 갖는다. 화소 회로(101)는 행렬(行列) 방향으로 매트릭스 형상으로 배치된 복수의 화소(104)를 갖는다. 각각의 화소(104)는 표시 소자(105)와 포토센서(106)를 갖는다. 또한, 포토센서(106)는 화소(104)의 밖에 형성하여도 좋다. 또한, 포토센서(106)의 개수는 표시 소자(105)의 개수와 달라도 좋다.
표시 소자(105)는, 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor : TFT), 유지 용량, 및 액정 소자 등을 갖는다. 박막 트랜지스터는, 유지 용량으로의 전하를 주입 또는 배출을 제어하는 기능을 갖는다. 유지 용량은, 액정 소자에 인가되는 전압에 상당하는 전하를 유지하는 기능을 갖는다. 액정 소자에 전압을 인가하고 광의 투과 또는 비투과를 제어함으로써, 계조 표시가 행해진다. 액정 소자를 투과하는 광은, 광원(백 라이트)에 의하여 액정 표시 장치의 이면으로부터 조사되는 광을 사용한다.
또한, 컬러 화상 표시를 행하는 방식으로써, 컬러 필터를 사용하는 방식, 소위 컬러 필터 방식이 있다. 이것은 액정층을 투과한 광이 컬러 필터를 통과함으로써, 특정의 색(예를 들어, 적색(R), 녹색(G), 청색(B))의 계조를 줄 수 있다. 여기서, 컬러 필터 방식을 사용하는 경우에, 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 중의 어느 색을 발광하는 기능을 갖는 화소(104)를 각각 R화소, G화소, B화소로 부르기로 한다.
또한, 컬러 화상 표시를 행하는 다른 방식으로써, 백 라이트를 특정의 색(예를 들어, 적색(R), 녹색(G), 청색(B))의 광원으로 구성하고 각 색을 순차적으로 점등하는 방식, 소위 필드 시퀀셜(field sequential) 방식이 있다. 필드 시퀀셜 방식에서는, 각 색의 광원이 점등되는 기간에, 액정층을 투과하는 광의 명암(明暗)을 만듦으로써 상기 색의 계조를 줄 수 있다.
또한, 표시 소자(105)가 액정 소자를 갖는 경우에 대하여 설명하였지만, 발광 소자 등의 다른 소자를 가져도 좋다. 발광 소자는 전류와 전압에 의하여 휘도가 제어되는 소자이고, 구체적으로는 발광 다이오드, OLED(Organic Light Emitting Diode) 등을 들 수 있다.
포토센서(106)는, 수광함으로써 전기 신호를 생성하는 기능을 갖는 소자(수광 소자라고도 함)와, 박막 트랜지스터를 갖는다. 수광 소자로서는, 포토 다이오드 등을 사용할 수 있다. 또한, 포토센서(106)가 수광하는 광은, 표시 장치의 내부(백 라이트 등)로부터 발생하여 피검출물로 반사된 것, 외광(外光) 등이 피검출물에 의하여 반사된 것, 피검출물 자체로부터 발생된 것, 또는 외광 등이 피검출물에 차단된 것(그림자)이다.
표시 소자 제어 회로(102)는, 표시 소자(105)를 제어하기 위한 회로이고, 비디오 데이터 신호선 등의 신호선(“소스 신호선”이라고도 부름)을 통하여 표시 소자(105)에 신호를 입력하는 표시 소자 구동 회로(107)와, 주사선(“게이트 신호선”이라고도 부름)을 통하여 표시 소자(105)에 신호를 입력하는 표시 소자 구동 회로(108)를 갖는다. 예를 들어, 주사선 측의 표시 소자 구동 회로(108)는, 특정의 행에 배치된 화소가 갖는 표시 소자를 선택하는 기능을 갖는다. 또한, 신호선 측의 표시 소자 구동 회로(107)는, 선택된 행의 화소가 갖는 표시 소자에 임의의 전위를 주는 기능을 갖는다. 또한, 주사선 측의 표시 소자 구동 회로(108)에 의하여 고전위를 인가된 표시 소자에 있어서는, 박막 트랜지스터가 도통 상태가 되고, 신호선 측의 표시 소자 구동 회로(107)에 의하여 주어지는 전하가 공급된다.
포토센서 제어 회로(103)는, 포토센서(106)를 제어하기 위한 회로이고, 포토센서 출력 신호선, 포토센서 기준 신호선 등의 신호선 측의 포토센서 판독 회로(109)와, 주사선 측의 포토센서 구동 회로(110)를 갖는다. 주사선 측의 포토센서 구동 회로(110)는, 특정의 행에 배치된 화소가 갖는 포토센서(106)에 대하여, 후술하는 리셋 동작과 선택 동작을 행하는 기능을 갖는다. 또한, 신호선 측의 포토센서 판독 회로(109)는, 선택된 행의 화소가 갖는 포토센서(106)의 출력 신호를 추출하는 기능을 갖는다. 또한, 신호선 측의 포토센서 판독 회로(109)는, 아날로그 신호인 포토센서의 출력을 OP 앰프를 사용하여 아날로그 신호인 채로 표시 패널 외부에 추출하는 구성이나, A/D 변환 회로를 사용하여 디지털 신호로 변환한 후에 표시 패널 외부에 추출하는 구성을 생각할 수 있다.
화소(104)의 회로도에 대하여 도 2를 사용하여 설명한다. 화소(104)는, 트랜지스터(201), 유지 용량(202) 및 액정 소자(203)를 갖는 표시 소자(105)와, 포토 다이오드(204), 트랜지스터(205) 및 트랜지스터(206)를 갖는 포토센서(106)를 갖는다.
트랜지스터(201)는, 게이트가 게이트 신호선(207)에, 소스 또는 드레인의 한쪽이 비디오 데이터 신호선(210)에, 소스 또는 드레인의 다른 쪽이 유지 용량(202)의 한쪽의 전극과 액정 소자(203)의 한쪽의 전극에 전기적으로 접속된다. 유지 용량(202)의 다른 쪽의 전극과 액정 소자(203)의 다른 쪽 전극은 일정한 전위로 유지된다. 액정 소자(203)는, 한 쌍의 전극과, 상기 한 쌍의 전극 사이에 액정층을 포함하는 소자이다.
트랜지스터(201)는, 게이트 신호선(207)에 “H”가 인가되면, 비디오 데이터 신호선(210)의 전위를 유지 용량(202)과 액정 소자(203)에 인가한다. 유지 용량(202)은, 인가된 전위를 유지한다. 액정 소자(203)는, 인가된 전위에 의하여, 광의 투과율을 변경한다.
포토 다이오드(204)는, 한쪽의 전극이 포토 다이오드 리셋 신호선(208)에, 다른 쪽의 전극이 트랜지스터(205)의 게이트에 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(205)는, 소스 또는 드레인의 한쪽이 포토센서 기준 신호선(212)에, 소스 또는 드레인의 다른 쪽이 트랜지스터(206)의 소스 또는 드레인의 한쪽에 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(206)는, 게이트가 게이트 신호선(209)에 전기적으로 접속되고, 소스 또는 드레인의 다른 쪽이 포토센서 출력 신호선(211)에 전기적으로 접속된다.
다음에, 포토센서 판독 회로(109)의 구성에 대하여, 도 3을 사용하여 설명한다. 도 3에 있어서, 화소 1열분의 포토센서 판독 회로(300)는, p형 트랜지스터(301), 유지 용량(302)을 갖는다. 또한, 포토센서 판독 회로(300)는, 상기 화소 1열분의 포토센서 출력 신호선(211), 프리차지 신호선(303)을 갖는다.
포토센서 판독 회로(300)에서는, 화소 내에 있어서의 포토센서의 동작에 앞서, 포토센서 출력 신호선(211)의 전위를 기준 전위로 설정한다. 도 3에서는, 프리차지 신호선(303)을 “L”로 함으로써, 포토센서 출력 신호선(211)을 기준 전위인 고전위로 설정할 수 있다. 또한, 유지 용량(302)은, 포토센서 출력 신호선(211)의 기생 용량이 큰 경우에는 특히 형성하지 않아도 좋다. 또한, 기준 전위는, 저전위로 하는 구성도 가능하다. 이 경우, n형 트랜지스터를 사용함으로써 프리차지 신호선(303)을 “H”로 함으로써, 포토센서 출력 신호선(211)을 기준 전위인 저전위로 설정할 수 있다.
다음에, 본 표시 패널에 있어서의 포토센서의 판독 동작에 대하여, 도 4의 타이밍 차트를 사용하여 설명한다. 도 4에 있어서, 신호(401) 내지 신호(404)는, 도 2에 있어서의 포토 다이오드 리셋 신호선(208), 트랜지스터(206)의 게이트가 접속된 게이트 신호선(209), 트랜지스터(205)의 게이트가 접속된 게이트 신호선(213), 포토센서 출력 신호선(211)의 전위에 상당한다. 또한, 신호(405)는 도 3에 있어서의 프리차지 신호선(303)의 전위에 상당한다.
시각 A에 있어서, 포토 다이오드 리셋 신호선(208)의 전위(신호(401))를 “H”로 하면(리셋 동작), 포토 다이오드(204)가 도통하여, 트랜지스터(205)의 게이트가 접속된 게이트 신호선(213)의 전위(신호선(403))가 “H”가 된다. 또한, 프리차지 신호선(303)의 전위(신호(405))를 “L”로 하면, 포토센서 출력 신호선(211)의 전위(신호(404))는 “H”로 프리차지된다.
시각 B에 있어서, 포토 다이오드 리셋 신호선(208)의 전위(신호(401))를 “L”로 하면(누적(累積) 동작), 포토 다이오드(204)의 오프 전류에 의하여 트랜지스터(205)의 게이트가 접속된 게이트 신호선(213)의 전위(신호(403))가 저하하기 시작한다. 포토 다이오드(204)는, 광이 조사되면 오프 전류가 증대하므로, 조사되는 광량에 따라 트랜지스터(205)의 게이트가 접속된 게이트 신호선(213)의 전위(신호(403))는 변화된다. 즉, 트랜지스터(205)의 소스와 드레인 사이의 전류가 변화된다.
시각 C에 있어서, 게이트 신호선(209)의 전위(신호(402))를 “H”로 하면(선택 동작), 트랜지스터(206)가 도통하고, 포토센서 기준 신호선(212)과 포토센서 출력 신호선(211)이 트랜지스터(205)와 트랜지스터(206)를 통하여 도통한다. 그러면, 포토센서 출력 신호선(211)의 전위(신호(404))는 저하된다. 또한, 시각 C 이전에 프리차지 신호선(303)의 전위(신호(405))는 “H”로 하고, 포토센서 출력 신호선(211)의 프리차지를 종료해 둔다. 여기서, 포토센서 출력 신호선(211)의 전위(신호(404))가 저하하는 속도는, 트랜지스터(205)의 소스와 드레인 사이의 전류에 의존한다. 즉, 포토 다이오드(204)에 조사되는 광량에 따라 변화된다.
시각 D에 있어서, 게이트 신호선(209)의 전위(신호(402))를 “L”로 하면, 트랜지스터(206)는 차단되고, 포토센서 출력 신호선(211)의 전위(신호(404))는 시각 D 이후, 일정값이 된다. 여기서, 일정값이 되는 값은, 포토 다이오드(204)에 조사되는 광량에 따라 변화된다. 따라서, 포토센서 출력 신호선(211)의 전위를 취득함으로써, 포토 다이오드(204)에 조사되는 광량을 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 개개의 포토센서의 동작은 리셋 동작, 누적 동작, 선택 동작을 반복함으로써 실현된다. 또한, 표시 패널의 모든 행 및 모든 열에 있어서의 화소의 포토센서에 대하여 상기 동작을 순차적으로 행하고, 그 때 얻어지는 포토센서 출력 신호선(211)의 전위를 순차적으로 취득함으로써, 촬상 화상을 생성할 수 있다.
또한, 각 화소에 형성된 포토센서는, 제조상의 불균일에 의하여 특성 불균일을 갖는다. 제조상의 불균일에는, 포토 다이오드의 광전류, 트랜지스터의 임계값이나 온 전류, 포토센서 출력 신호선의 배선 저항이나 기생 용량 등이 있다. 이들의 불균일에 의하여, 취득된 촬상 화상이 원래 흑화상이어야 되지만 흰 기를 띤 모양이 혼입되는 일이나, 반대로 원래 백화상이어야 되지만 검은 기를 띤 모양이 혼입되는 일이 일어난다. 또한, 신호선 측의 포토센서 판독 회로(109)에 OP 앰프나 A/D 변환 회로를 탑재하는 경우에는, 이들의 특성 불균일에 기인하여 촬상 화상에 줄무늬 형상의 모양이 혼입된다. 이들 노이즈에 의하여, 목적으로 하는 촬상 화상의 품질이 상하게 된다.
일반적으로는, 포토센서를 구성하는 포토 다이오드나 트랜지스터의 사이즈 확대, 신호 배선의 확폭(擴幅), 층간 절연막의 막 두께 증대 등에 의하여, 상기 제조상의 불균일을 경감할 수 있다. 또한, 포토센서에 불균일 보정 회로를 탑재하는 것도 생각할 수 있다. 그러나, 표시 패널에 있어서는 화소의 개구율을 확보할 필요가 있으므로, 포토 다이오드나 트랜지스터의 소자 사이즈 및 소자의 개수에 대해서는, 제한이 엄하기 때문에, 소자의 사이즈 확대나 신호 배선의 확폭, 보정 회로의 도입 등은 용이하지 않다. 또한, 층간 절연막의 막 두께 증대는, 제조 비용의 증가나 화소의 투과율의 저하를 초래하기 때문에, 용이하지 않다. 따라서, 다음과 같은 방법에 의한 촬상 화상의 품질 향상을 제안한다. 즉, 목적으로 하는 촬상을 행하기 전에 흑화상 또는 백화상의 적어도 한쪽을 촬상해 두고, 목적으로 하는 촬상에 대한 화상 보정에 사용한다. 흑화상 또는 백화상은, 검은 종이 또는 흰 종이를 표시 패널에 얹고, 이것을 촬상함으로써 용이하게 얻을 수 있다.
화상 보정의 구체적인 방법은, (1)흑화상을 촬상한 제 1 화상 데이터 X와, 촬상 화상인 제 2 화상 데이터 Y로부터 얻어지는 화상 데이터 (Y-X)를 제 3 화상 데이터로 하고, 이것을 목적의 촬상 화상으로 하는 방법, (2) 백화상을 촬상한 제 1 화상 데이터 X와, 촬상 화상인 제 2 화상 데이터 Y로부터 얻어지는 화상 데이터 (Y+(계조수-X))를 제 3 화상 데이터로 하고, 이것을 목적의 촬상 화상으로 하는 방법, (3)흑화상을 촬상한 제 1 화상 데이터 X와, 백화상을 촬상한 제 2 화상 데이터 Y와, 촬상 화상인 제 3 화상 데이터 Z에서, 제 1 화상 데이터 X와, 제 2 화상 데이터 Y를 각각 최소값, 최대값으로 하는 범위로 제 3 화상 데이터 Z를 선형 배분(線形配分)하여 얻어지는 화상 데이터 ((Z-X)/(Y-X)×(계조수))를 제 4 화상 데이터로 하여, 이것을 목적의 촬상 화상으로 하는 방법이다. 여기서, 화상 데이터 X(Y, Z)란 상기 화상에 있어서의 각 화소의 계조가 수치로 나타내어진 데이터(계조 데이터)를 가리킨다. 또한, 화상 데이터에 대한 사칙(四則)연산은, 화상 데이터의 각 화소의 계조 데이터 사이에서의 사칙연산을 행하는 것을 가리킨다. 예를 들어, 화상 데이터 (Y-X)란, 화상 데이터 X의 각 화소의 계조 데이터와 화상 데이터 Y의 각 화소의 계조 데이터의 차이를 각각 구하고, 이것을 각 화소의 계조 데이터로 하는 화상 데이터를 가리킨다. 또한, 계조 데이터는 밝을수록 값이 크다. 또한, 컬러 화상에 대해서는, 각 화소의 계조 데이터는 R, G, B의 계조값으로 구성되고, 사칙연산은 R, G, B 각각에 대하여 행하는 것을 가리킨다. 계조수란 촬상 화상의 계조수이고, 컬러 화상의 경우에는 R, G, B 각각의 계조수를 가리킨다.
(1)의 방법은, 예를 들어, 도 2에 도시한 포토센서(106)에 있어서, 트랜지스터(205)의 온 전류의 불균일이 큰 경우나, 포토 다이오드(204)의 암(暗)전류 또는 약광(弱光)에 있어서의 광전류의 불균일이 큰 경우 등, 흑화상에 노이즈가 나타나기 쉬운 제조상의 불균일에 대하여 유효하다. 또한, 흑화상 전체에서 노이즈가 나타나는 경우에는, 목적의 촬상 화상이 흰 기를 띤 화상이 된다. 따라서, 모든 화소 데이터에 대하여 일정값을 가산함으로써, 목적의 촬상 화상의 휘도를 조정할 수 있다. 또한, 컬러 화상의 경우에는, R, G, B 각각에 대하여 상이한 일정값을 가산하는 것이 유효하다.
(2)의 방법은, 예를 들어, 도 2에 도시한 포토센서(106)에 있어서, 트랜지스터(205)의 임계값의 불균일이 큰 경우나, 포토 다이오드(204)의 강광(强光)에 있어서의 광전류의 불균일이 큰 경우 등, 백화상에 노이즈가 나타나기 쉬운 제조상의 불균일에 대하여 유효하다. 또한, 백화상 전체에서 노이즈가 나타나는 경우에는, 목적의 촬상 화상이 검은 기를 띤 화상이 된다. 따라서, 모든 화소 데이터에 대하여 일정값을 감산함으로써, 목적의 촬상 화상의 휘도를 조정할 수 있다. 또한, 컬러 화상의 경우에는, R, G, B 각각에 대하여 상이한 일정값을 감산하는 것이 유효하다.
(3)의 방법은, (1), (2)의 방법을 더욱 실용화한 방법이고, 포토센서의 각종 불균일에 대해서 유효하다. 또한, 선형 배분이 아니라, 더 일반적으로 비선형 배분하는 것도 유효하다. 또한, 선형 배분이란, 피검출물의 화상 데이터(예를 들어 화상 데이터 Z) 의 변화에 대하여, 보정된 화상 데이터의 변화가 비례하는 것이다. 또한, 비선형 배분이란, 화상 데이터 Z의 변화에 대하여, 보정된 화상 데이터가 비례하지 않는 것이다.
또한, (1) 내지 (3)의 방법을 사용할 때에, 화상 데이터 X, 화상 데이터 Y, 화상 데이터 Z는 열잡음(熱雜音) 등에 기인하여 촬상 화상에 랜덤으로 생기는 노이즈(이하, 랜덤 노이즈)를 제거해 두는 것이 유효하다. 랜덤 노이즈를 제거하기 위해서는, 평활화 처리 등의 일반적인 화상 처리나, 연속적으로 촬상된 복수의 촬상 화상에 대하여 평균값이나 중앙값을 얻는 연산 처리 등이 유효하다.
도 5에 상기 보정을 행하는 표시 패널 시스템(500)을 도시한다. 여기서, 표시 패널 시스템(500)은 표시 패널(100), 제어 회로(501), 화상 처리 회로(502), 화상 데이터를 보존하는 기억 장치(503)를 갖는다. 제어 회로(501)는, 표시 패널(100)을 구동하기 위한 각종 타이밍 신호를 생성한다. 화상 처리 회로(502)는, 포토센서로 얻은 촬상 데이터로부터 상술한 바와 같은 연산 처리를 행하고, 화상 데이터를 생성한다. 또한, 이후의 화상 처리에 필요한 화상 데이터를 기억 장치(503)에 격납하고, 또한 필요에 따라 기억 장치(503)에 격납된 화상 데이터를 판독하고, 연산 처리를 행한다.
도 5에 도시하는 구성에 있어서, (1), (2)의 방법을 사용하는 경우, 기억 장치(503)에는 흑화상 데이터 또는 백화상 데이터의 한쪽만을 보존하면 좋기 때문에, 기억 장치(503)의 용량은 적어도 된다.
또한, 표시 패널(100)의 제조상의 불균일이 적은 경우에는, 흑화상 데이터 및 백화상 데이터에 있어서의 각 화소의 계조 데이터의 범위를 한정할 수 있다. 이 경우에는 계조 데이터의 범위를 지정하는 데이터를, 별도 준비한 기억 장치에 보존하고, 기억 장치(503)에는 한정된 범위의 계조 데이터만을 보존하는 구성으로 할 수 있다. 상기 (1) 내지 (3)의 방법에 있어서의 연산을 행할 때에는, 계조 데이터의 범위를 지정하는 데이터와 한정된 범위의 계조 데이터를 각각 기억 장치로부터 판독하고, 이들을 사용하여 화상 처리 회로(502)에서 연산을 행할 수 있다. 또한, 계조 데이터의 상위 비트, 하위 비트를 각각 계조 데이터의 범위를 지정하는 데이터, 한정된 범위의 계조 데이터로 할 수 있다. 이와 같은 구성으로 함으로써 기억 장치(503)의 용량을 삭감할 수 있기 때문에 유효하다.
다음에, (1), (2), (3)의 방법의 구체적인 예를 도 11a 내지 도 11c를 사용하여 설명한다.
도 11a 내지 도 11c에서는, 설명을 간단하게 하기 위하여 세로 3×가로 3의 9개의 화소의 예를 도시한다. 각 화소 내의 숫자는 화상 데이터를 나타낸다. 화소수는 이것에 한정되지 않는다.
(1)의 방법의 순서를 도 11a에 도시한다.
우선 흑화상을 촬상한 화상 데이터 X를 취득한다. 수치가 0인 화소는 검은 색이 이상하지 않게 촬상되고, 화소(2001)는 노이즈를 포함하는 것을 도시한다. 노이즈값은 4이고, 약간 흰 기를 띤 화상이 된다. 이 노이즈를 포함하는 흑화상 데이터 X는, 기억 장치에 격납된다.
다음에, 피검출물의 화상을 촬상한 화상 데이터 Y를 취득한다. 여기서, 화소(2001)는 노이즈값 4를 포함하고, 피검출물을 이상하지 않게 촬상할 수 없다. 이 피검출물의 화상 데이터 Y는 기억 장치(503)에 격납된다.
그리고, 화상 처리 회로(502)에 있어서 흑화상 데이터 X 및 피검출물의 화상 데이터 Y를 사용하여 화상 처리를 행하고, 화상 데이터 (Y-X)를 갖는 화상을 생성한다. 생성된 화상이 화소(2001)에 있어서 노이즈값 4가 제거된 이상하지 않은 촬상 화상이다. 상술한 바와 같이, 노이즈를 포함하는 화상을 보정할 수 있다.
(2)의 방법의 순서를 도 11b에 도시한다.
우선 백화상을 촬상한 화상 데이터 X를 취득한다. 수치 15의 화소는 백색이 이상하지 않게 촬상되고, 화소(2002)는 노이즈를 포함하는 것을 나타낸다. 노이즈값은 6이고, 약간 검은 기를 띤 화상이 된다. 이 노이즈를 포함하는 백화상 데이터 X는, 기억 장치(503)에 격납된다.
다음에, 피검출물의 화상을 촬상한 화상 데이터 Y를 취득한다. 여기서, 화소(2002)는 노이즈값 6을 포함하고, 피검출물을 이상하지 않게 촬상할 수 없다. 이 피검출물의 화상 데이터 Y는 기억 장치(503)에 격납된다.
그리고, 화상 처리 회로(502)에 있어서 백화상 데이터 X 및 피검출물의 화상 데이터 Y를 사용하여 화상 처리를 행하고, 화상 데이터 (Y+(MAX-X))를 갖는 화상을 생성한다. 생성된 화상이 화소(2002)에 있어서 노이즈값 6이 제거된 이상하지 않은 촬상 화상이다. 상술한 바와 같이, 노이즈를 포함하는 화상을 보정할 수 있다. MAX는 16계조의 최대값을 나타내고, 여기서는 MAX=15이다. 상술한 계조수는, 이 MAX와 동의(同義)이다.
(3)의 방법의 순서를 도 11c에 도시한다.
우선 흑화상을 촬상한 화상 데이터 X와, 백화상을 촬상한 화상 데이터 Y를 취득한다. 도 11a 및 도 11b와 마찬가지로, 흑화상은 화소(2003)에 있어서 흰 기를 띤 화상이 되고, 백화상은 화소(2003)에 있어서 검은 기를 띤 화상이 된다. 이들의 화상 데이터 X 및 화상 데이터 Y는, 기억 장치(503)에 격납된다.
다음에, 피검출물의 화상을 촬상한 화상 데이터 Z를 취득한다. 여기서, 화소(2003)는 노이즈값 4 및 노이즈값 6을 포함하고, 피검출물을 이상하지 않게 촬상할 수 없다. 이 피검출물의 화상 데이터 Z는 기억 장치(503)에 격납된다.
그리고, 화상 처리 회로(502)에 있어서 흑화상 데이터 X, 백화상 데이터 Y 및 피검출물의 화상 데이터 Z를 사용하여 화상 처리를 행하고, 화상 데이터 (MAX×(Z-X)/(Y-X))를 갖는 화상을 생성한다. 생성된 화상이, 노이즈값 4 및 노이즈값 6이 제거된 이상하지 않은 촬상 화상이다. 상술한 바와 같이, 노이즈를 포함하는 화상을 보정할 수 있다. (2)의 방법과 마찬가지로 MAX=15이다.
또한, 본 실시형태에서는 단색 화상을 사용하지만, R, G, B의 값으로 구성되는 컬러 화상을 사용하여도 좋다. 그 경우, R, G, B 각각에 대해서 상기 화상 처리를 행하면 좋다. 또한, RGB값을 HSV값(H : 색상, S : 채도, V : 명도)으로 변환하여 처리를 행하여도 좋다.
또한, 4 비트 표시(16 계조 표시)를 행하지만, 다른 비트수로 하여도 좋다.
상술한 바와 같은 형태로 함으로써, 고정밀도의 화상 촬상이 가능한 표시 패널을 제공할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 포토센서를 갖는 표시 장치에 대하여 설명하였지만, 포토센서를 갖는 반도체 장치에도 용이하게 응용할 수 있다. 즉, 본 실시형태에 있어서의 표시 장치로부터, 표시에 필요한 회로, 구체적으로는 표시 소자 제어 회로(102), 표시 소자(105)를 제거하여 반도체 장치를 구성할 수 있다. 상기 반도체 장치로서는, 이미지 센서를 예로 들 수 있다. 이와 같은 반도체 장치는, 포토센서가 형성된 입력부에 접촉 또는 접근하는 피검출물을, 상기와 같이 검출할 수 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태 또는 실시예와 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서는, 흑화상 또는 백화상의 촬상 방법에 대하여, 실시형태 1에서 설명한 방법과 다른 방법에 대하여, 도 6의 타이밍 차트를 사용하여 설명한다. 도 6의 타이밍 차트에 있어서, 신호(601), 신호(402), 신호(603), 신호(604)는, 도 2에 있어서의 포토 다이오드 리셋 신호선(208), 트랜지스터(206)의 게이트가 접속된 게이트 신호선(209), 트랜지스터(205)의 게이트가 접속된 게이트 신호선(213), 포토센서 출력 신호선(211)의 전위에 상당한다. 또한, 신호(405)는, 도 3에 있어서의 프리차지 신호선(303)의 전위에 상당한다. 이하, 도 4에 도시한 타이밍 차트와의 차이에 주목하여 설명한다.
시각 A에 있어서, 포토 다이오드 리셋 신호선(208)의 전위(신호(601))를 특정의 전위로 한다(리셋 동작). 여기서, 특정의 전위는, 흑화상을 촬상할 때는 도 4의 타이밍 차트에 있어서의 “H”와 같은 전위인 제 1 전위로 한다. 또한, 백화상을 촬상할 때는, 이상적으로는 도 2에 있어서의 트랜지스터(205)의 임계값에 포토 다이오드(204)의 순방향 전압 강하분을 가산한 전위인 제 2 전위로 한다. 더 현실적으로는, 포토 다이오드(204)가 도통할 수 있는 최소 전위를 제 2 전위로 한다. 이 때, 트랜지스터(205)의 게이트가 접속된 게이트 신호선(213)의 전위(신호(603))가 제 1 전위로부터 포토 다이오드(204)의 순방향 전압 강하분만큼 낮은 값이 된다. 또한, 프리차지 신호선(303)의 전위(신호(405))를 “L”로 하면, 포토센서 출력 신호선(211)의 전위(신호(604))는 “H”로 프리차지된다.
시각 B에 있어서, 포토 다이오드 리셋 신호선(208)의 전위(신호(601))는 시각 A인 채의 전위를 유지한다. 즉, 트랜지스터(205)의 게이트가 접속된 게이트 신호선(213)의 전위(신호(603))도 변화되지 않는다.
시각 C에 있어서, 게이트 신호선(209)의 전위(신호(402))를 “H”로 하면(선택 동작), 트랜지스터(206)가 도통하여, 포토센서 기준 신호선(212)과 포토센서 출력 신호선(211)이 트랜지스터(205)와 트랜지스터(206)를 통하여 도통한다. 그러면, 포토센서 출력 신호선(211)의 전위(신호(604))는 저하된다. 또한, 시각 C 이전에 프리차지 신호선(303)의 전위(신호(405))는 “H”로 하고, 포토센서 출력 신호선(211)의 프리차지를 종료해 둔다. 여기서, 포토센서 출력 신호선(211)의 전위(신호(604))가 저하되는 속도는, 트랜지스터(205)의 소스와 드레인 사이의 전류에 의존한다. 즉, 리셋 동작에 있어서, 포토 다이오드 리셋 신호선(208)에 인가된 전압에 따라 변화된다. 구체적으로는, 포토 다이오드 리셋 신호선(208)에 제 1 전위를 인가한 경우에는, 포토센서 출력 신호선(211)의 전위(신호(604))는 도 4의 타이밍 차트에서 포토 다이오드(204)에 조사되는 광량이 적은 경우, 즉 흑화상을 촬상한 경우와 같은 변화를 나타낸다. 또한, 포토 다이오드 리셋 신호선(208)에 제 2 전위를 인가한 경우에는, 포토센서 출력 신호선(211)의 전위(신호(604))는, 도 4의 타이밍 차트에서 포토 다이오드(204)에 조사되는 광량이 많은 경우와 같은 변화를 나타낸다. 즉, 백화상을 촬상한 경우와 같은 변화를 한다.
시각 D에 있어서, 게이트 신호선(209)의 전위(신호(402))를 “L”로 하면, 트랜지스터(206)가 차단되고, 포토센서 출력 신호선(211)의 전위(신호(604))는, 시각 D 이후, 일정값이 된다. 여기서, 일정값이 되는 값은, 리셋 동작에 있어서, 포토 다이오드 리셋 신호선(208)에 인가된 전압에 따라 변화된다. 따라서, 포토센서 출력 신호선(211)의 전위를 취득함으로써, 흑화상 또는 백화상을 촬상한 경우에 상당하는 촬상 데이터를 알 수 있다.
상술한 바와 같은 형태로 함으로써, 보정용의 흑화상 또는 백화상을 촬상할 때에, 검은 종이나 흰 종이를 표시 패널에 얹고 촬상하는 등의 과정을 생략하고, 고정밀도의 촬상이 가능한 표시 장치를 제공할 수 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태 또는 실시예와 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
(실시형태 3)
도 7에 표시 패널의 단면도의 일례를 도시한다. 도 7에 도시하는 표시 패널에서는, 절연 표면을 갖는 기판(TFT 기판; 1001) 위에, 포토 다이오드(1002), 트랜지스터(1003), 유지 용량(1004), 액정 소자(1005)가 형성되어 있다.
포토 다이오드(1002)와 유지 용량(1004)은, 트랜지스터(1003)를 제작하는 공정에 있어서, 트랜지스터(1003)와 함께 형성할 수 있다. 포토 다이오드(1002)는 가로형 접합 타입의 pin다이오드이고, 포토 다이오드(1002)가 갖는 반도체막(1006)은 p형의 도전성을 갖는 영역(p층)과, i형의 도전성을 갖는 영역(i층)과, n형의 도전성을 갖는 영역(n층)을 갖는다. 또한, 본 실시형태에서는, 포토 다이오드(1002)가 pin다이오드인 경우를 예시하지만, 포토 다이오드(1002)는 pn다이오드이어도 좋다. 가로형 접합 타입의 pin접합 또는 pn접합은, p형을 부여하는 불순물과, n형을 부여하는 불순물을 각각 반도체막(1006)의 특정의 영역에 첨가함으로써 형성할 수 있다.
또한, TFT 기판(1001) 위에 성막한 하나의 반도체막을 에칭 등에 의하여 원하는 형상으로 가공(패터닝)함으로써, 포토 다이오드(1002)의 섬 형상의 반도체막과, 트랜지스터(1003)의 섬 형상의 반도체막을 함께 형성할 수 있고, 보통의 패널 제작 공정에 추가하는 공정이 불필요하고, 비용을 저감할 수 있다.
액정 소자(1005)는, 화소 전극(1007)과, 액정(1008)과, 대향 전극(1009)을 갖는다. 화소 전극(1007)은, 기판(1001) 위에 형성되어 있고, 트랜지스터(1003)와, 유지 용량(1004)과, 도전막(1010)을 사이에 두고 전기적으로 접속된다. 또한, 대향 전극(1009)은 기판(대향 기판; 1013) 위에 형성되고, 화소 전극(1007)과 대향 전극(1009) 사이에 액정(1008)이 끼워진다. 또한, 본 실시형태에서는, 포토센서로 사용되는 트랜지스터에 대해서는 도시하지 않지만, 상기 트랜지스터도 트랜지스터(1003)를 제작하는 공정에 있어서, 트랜지스터(1003)와 함께 기판(TFT 기판; 1001) 위에 형성할 수 있다.
화소 전극(1007)과, 대향 전극(1009) 사이의 셀 갭은, 스페이서(1016)를 사용하여 제어할 수 있다. 도 7에서는, 포토리소그래피로 선택적으로 형성된 기둥 형상의 스페이서(1016)를 사용하여 셀 갭을 제어하지만, 구 형상의 스페이서를 화소 전극(1007)과 대향 전극(1009) 사이에 분산시킴으로써 셀 갭을 제어할 수도 있다.
또한, 액정(1008)은, 기판(TFT 기판; 1001)과 기판(대향 기판; 1013) 사이에 있어서, 밀봉재로 둘러싸여 있다. 액정(1008)의 주입은, 디스펜서 방식(적하 방식)을 사용하여도 좋고, 딥 방식(펌핑 방식)을 사용하여도 좋다.
화소 전극(1007)에는, 투광성을 갖는 도전성 재료, 예를 들어 인듐주석산화물(ITO), 산화실리콘을 포함하는 인듐주석산화물(ITSO), 유기인듐, 유기주석, 산화아연, 산화아연을 포함하는 인듐아연산화물(IZO(Indium Zinc Oxide)), 갈륨(Ga)을 포함하는 산화아연, 산화주석(SnO2), 산화텅스텐을 포함하는 인듐산화물, 산화텅스텐을 포함하는 인듐아연산화물, 산화티타늄을 포함하는 인듐산화물, 산화티타늄을 포함하는 인듐주석산화물 등을 사용할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 투과형의 액정 소자(1005)를 예로 들기 때문에, 화소 전극(1007)과 마찬가지로 대향 전극(1009)에도 상술한 투광성을 갖는 도전성 재료를 사용할 수 있다.
화소 전극(1007)과 액정(1008) 사이에는 배향막(1011)이, 대향 전극(1009)과 액정(1008) 사이에는 배향막(1012)이 각각 형성된다. 배향막(1011), 배향막(1012)은 폴리이미드, 폴리비닐알콜 등의 유기 수지를 사용하여 형성할 수 있고, 그 표면에는 러빙 등의, 액정 분자를 일정 방향으로 배열시키기 위한 배향 처리가 행해진다. 러빙은 배향막에 압력을 가하면서 나일론 등의 피륙을 감은 롤러를 회전시켜, 상기 배향막의 표면을 일정 방향으로 문지름으로써 행할 수 있다. 또한, 산화실리콘 등의 무기 재료를 사용하고, 배향 처리를 행하지 않고, 증착법으로 배향 특성을 갖는 배향막(1011), 배향막(1012)을 직접 형성할 수도 있다.
또한, 액정 소자(1005)와 겹치도록 특정의 파장 영역의 광을 투과시킬 수 있는 컬러 필터(1014)가 기판(대향 기판; 1013) 위에 형성된다. 컬러 필터(1014)는 안료를 분산시킨 아크릴계 수지 등의 유기 수지를 기판(1013) 위에 도포한 후, 포토리소그래피를 사용하여 선택적으로 형성할 수 있다. 또한, 안료를 분산시킨 폴리이미드계 수지를 기판(1013) 위에 도포한 후, 에칭을 사용하여 선택적으로 형성할 수도 있다. 또는, 잉크젯법 등의 액적 토출법을 사용함으로써, 선택적으로 컬러 필터(1014)를 형성할 수도 있다.
또한, 포토 다이오드(1002)와 겹치도록, 광을 차폐할 수 있는 차폐막(1015)이 기판(대향 기판; 1013) 위에 형성된다. 차폐막(1015)을 형성함으로써, 기판(대향 기판; 1013)을 투과하여 표시 패널 내에 입사된 백 라이트로부터의 광이 직접 포토 다이오드(1002)에 조사되는 것을 방지할 수 있는 것 외에, 화소간에 있어서의 액정(1008)의 배향의 흐트러짐에 기인하는 디스클리네이션(disclination)이 시인되는 것을 방지할 수 있다. 차폐막(1015)에는, 카본 블랙, 저차(低次)산화티타늄 등의 흑색 안료를 포함한 유기 수지를 사용할 수 있다. 또는, 크롬을 사용한 막으로 차폐막(1015)을 형성할 수도 있다.
또한, 기판(TFT 기판; 1001)의 화소 전극(1007)이 형성된 면과 반대 측의 면에 편광판(1017)을 형성하고, 기판(대향 기판; 1013)의 대향 전극(1009)이 형성된 면과 반대 측의 면에 편광판(1018)을 형성한다.
액정 소자는, TN(Twisted Nematic)형 이외에, VA(Vertical Alignment)형, OCB(Optically Compensated Birefringence)형, IPS(In－Plane Switching)형 등이어도 좋다. 또한, 본 실시형태에서는 화소 전극(1007)과 대향 전극(1009) 사이에 액정(1008)이 끼워진 구조의 액정 소자(1005)를 예로 들어 설명하였지만, 본 발명의 일 형태에 따른 표시 패널은 이 구성에 한정되지 않는다. IPS형과 같이, 한 쌍의 전극이 함께 기판(TFT 기판; 1001) 측에 형성된 액정 소자이어도 좋다.
또한, 본 실시형태에서는 포토 다이오드(1002), 트랜지스터(1003), 유지 용량(1004)에 박막의 반도체막을 사용하는 경우를 예로 들지만, 단결정 반도체 기판, SOI 기판 등을 사용하여 형성되어도 좋다.
본 실시형태에 나타내는 단면 구조에서는, 백 라이트로부터의 광은, 기판(대향 기판; 1013) 측으로부터 조사된다. 즉, 화살표(1020)로 도시하는 바와 같이 액정 소자(1005)를 통과하여, 기판(TFT 기판; 1001) 측에 있는 피검출물(1021)에 조사된다. 그리고, 피검출물(1021)에 있어서 반사된 화살표(1022)로 도시하는 광은, 포토 다이오드(1002)에 입사된다.
또한, 본 실시형태의 표시 장치는, 포토센서(포토 다이오드(1002))의 수광면의 방향과, 표시 패널의 표시면(기판(1001) 측)의 방향이 동일하다. 따라서, 표시 패널에 있어서, 피검출물을 촬상할 수 있고, CCD 이미지 센서 등을 형성한 경우와 비교하여 유효하다.
상술한 바와 같은 형태로 함으로써, 고정밀도의 화상 촬상이 가능한 표시 패널을 제공할 수 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태 또는 실시예와 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
(실시형태 4)
도 8에, 실시형태 3과 다른 표시 패널의 단면도의 일례를 도시한다. 도 8에 도시하는 표시 패널에서는, 포토 다이오드(1002)는 트랜지스터(1003)의 게이트 전극을 구성하는 도전막(1019)으로 차폐막(2019)을 구성하는 점이 도 7과 다르다. 포토 다이오드(1002)에 차폐막(2019)을 구성함으로써, 백 라이트의 광이 i형의 도전성을 갖는 영역(i층)에 직접 입사하는 것을 회피할 수 있고, 피검출물로부터의 반사광만을 효율 좋게 검출할 수 있다.
또한, 포토 다이오드(1002)를 가로형 접합 타입의 pin다이오드로 하는 경우에는, p형의 도전성을 갖는 영역(p층)과 n형의 도전성을 갖는 영역(n층)을 형성할 때에, 차폐막을 마스크로서 사용함으로써, 셀프 얼라인(self align)으로 형성할 수 있다. 이것은, 미세한 포토 다이오드를 제작할 때에 유효하고, 화소 사이즈의 축소나 개구율의 향상에 유효하다.
상술한 바와 같은 형태로 함으로써, 고정밀도의 화상 촬상이 가능한 표시 장치를 제공할 수 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태 또는 실시예와 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
(실시형태 5)
도 12에, 실시형태 3과 다른 표시 패널의 단면도의 다른 일례를 도시한다. 도 12에 도시하는 표시 패널에서는, 백 라이트로부터의 광이, 기판(TFT 기판; 1001) 측으로부터 조사되는 점에 있어서, 도 7과 다르다. 즉, 화살표(2020)로 도시하는 바와 같이 액정 소자(1005)를 통과하여, 기판(대향 기판; 1013) 측에 있는 피검출물(1021)에 조사된다. 그리고, 피검출물(1021)에 있어서 반사된 화살표(2022)로 도시하는 광은, 포토 다이오드(1002)에 입사된다. 이 경우, 포토 다이오드(1002)의 상부의 차폐막(1015)에 개구를 형성하는 등, 피검출물(1021)로 반사된 광이 포토 다이오드(1002)에 입사되도록 하면 좋다.
본 실시형태에서는, 포토 다이오드(1002)의 하부에 차폐막(2015)을 형성한다. 차폐막(2015)을 형성함으로써, 기판(TFT 기판; 1001)을 투과하여 표시 패널 내에 입사된 백 라이트로부터의 광이, 직접 포토 다이오드(1002)에 조사하는 것을 방지할 수 있고, 고정밀도의 화상 촬상이 가능한 표시 패널을 제공할 수 있다. 차폐막(2015)에는, 카본 블랙, 저차산화티타늄 등의 흑색 안료를 포함한 유기 수지를 사용할 수 있다. 또는, 크롬을 사용한 막으로 차폐막(2015)을 형성할 수도 있다.
또한, 본 실시형태의 표시 장치는, 포토센서(포토 다이오드(1002))의 수광면의 방향과, 표시 패널의 표시면(기판(1013) 측)의 방향이 동일하다. 따라서, 표시 패널에 있어서, 피검출물을 촬상할 수 있고, CCD 이미지 센서 등을 형성한 경우와 비교하여 유효하다.
본 실시형태는, 다른 실시형태 또는 실시예와 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
(실시형태 6)
포토센서를 갖는 표시 패널을 사용한 라이팅 보드(흑판, 화이트 보드 등)의 예를 나타낸다.
예를 들어, 도 13에 포토센서를 갖는 표시 패널을 도시한다.
표시 패널(9696)은, 포토센서와 표시 소자를 갖는다.
여기서, 표시 패널(9696)의 표면에는 마커(marker) 등을 사용하여 자유롭게 기재할 수 있다.
또한, 정착제(定着劑)가 포함되지 않는 마커 등을 사용하면 문자의 소거가 쉽다.
또한, 마커의 잉크를 쉽게 지우기 위하여 패널(9696)의 표면은 충분한 평활성을 가지면 좋다.
예를 들어, 표시 패널(9696)의 표면이 유리 기판 등이라면 평활성은 충분하다.
또한 표시 패널(9696)의 표면에 투명한 합성 수지 시트 등을 접합하여도 좋다.
합성 수지로서는, 예를 들어 아크릴 등을 사용하면 바람직하다. 이 경우, 합성 수지 시트의 표면을 평활하게 하면 바람직하다.
그리고, 표시 패널(9696)은 표시 소자를 갖기 때문에, 특정의 화상을 표시하는 것과 함께 패널(9696)의 표면에 마커로 문자를 기재할 수 있다.
또한 표시 패널(9696)은, 포토센서를 갖기 때문에, 프린터 등과 접속하면 마커로 기재한 문자를 판독하고 인쇄할 수도 있다.
또한, 표시 패널(9696)은, 포토센서와 표시 소자를 갖기 때문에, 화상을 표시시킨 상태로 표시 패널(9696) 표면에 마커로 문자, 도형 등을 기재함으로써, 포토센서로 판독한 마커의 궤적(軌跡)을 화상과 합성하여 비출 수도 있다.
또한, 저항막 방식, 정전 용량 방식 등의 센싱을 사용한 경우, 마커 등으로의 기입과 동시에만 센싱할 수 있다.
한편, 포토센서를 사용한 경우, 마커 등으로 기재한 후, 시간이 경과된 경우에도 언제든지 센싱이 가능한 점에서 우수하다.
본 실시형태는 다른 실시형태 또는 실시예와 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
(실시예 1)
본 실시예에서는, 본 발명의 표시 패널에 있어서의, 패널과 광원의 배치에 대하여 설명한다.
도 9는, 본 발명의 표시 패널의 구조를 도시하는 사시도의 일례이다. 도 9에 도시하는 표시 패널은, 한 쌍의 기판 사이에 액정 소자, 포토 다이오드, 박막 트랜지스터 등을 포함하는 화소가 형성된 패널(1601)과, 제 1 확산판(1602)과, 프리즘 시트(1603)와, 제 2 확산판(1604)과, 도광판(1605)과, 반사판(1606)과, 복수의 광원(1607)을 갖는 백 라이트(1608)와, 회로 기판(1609)을 갖는다.
패널(1601)과, 제 1 확산판(1602)과, 프리즘 시트(1603)와, 제 2 확산판(1604)과, 도광판(1605)과, 반사판(1606)은, 순차적으로 적층된다. 광원(1607)은 도광판(1605)의 단부에 형성되어 있고, 도광판(1605) 내부에 확산된 광원(1607)으로부터의 광은, 제 1 확산판(1602), 프리즘 시트(1603) 및 제 2 확산판(1604)에 의하여, 대향 기판 측으로부터 균일하게 패널(1601)에 조사된다.
또한, 본 실시예에서는 제 1 확산판(1602)과 제 2 확산판(1604)을 사용하지만, 확산판의 개수는 이것에 한정되지 않고, 단수이어도 좋고, 3개 이상이어도 좋다. 그리고, 확산판은 도광판(1605)과 패널(1601) 사이에 형성되면 좋다. 따라서, 프리즘 시트(1603)보다 패널(1601)에 가까운 측에만 확산판이 형성되어도 좋고, 프리즘 시트(1603)보다 도광판(1605)에 가까운 측에만 확산판이 형성되어도 좋다.
또한, 프리즘 시트(1603)의 단면은 도 9에 도시한 톱니 형상에 한정되지 않고, 도광판(1605)으로부터의 광을 패널(1601) 측에 집광할 수 있는 형상을 가지면 좋다.
회로 기판(1609)에는, 패널(1601)에 입력되는 각종 신호를 생성 또는 처리하는 회로, 패널(1601)로부터 출력되는 각종 신호를 처리하는 회로 등이 형성되어 있다. 그리고 도 9에서는, 회로 기판(1609)과 패널(1601)이 FPC(Flexible Printed Circuit; 1611)를 통하여 접속된다. 또한, 상기 회로는 COG(Chip ON Glass)법을 사용하여 패널(1601)에 접속되어도 좋고, 상기 회로의 일부가 FPC(1611)에 COF(Chip ON Film)법을 사용하여 접속되어도 좋다.
도 9에서는, 광원(1607)의 구동을 제어하는 제어계의 회로가 회로 기판(1609)에 형성되어 있고, 상기 제어계의 회로와 광원(1607)이 FPC(1610)를 통하여 접속되는 예를 도시한다. 다만, 상기 제어계의 회로는 패널(1601)에 형성되어도 좋고, 이 경우에는 패널(1601)과 광원(1607)이 FPC 등에 의하여 접속되도록 한다.
또한, 도 9는 패널(1601)의 단부에 광원(1607)을 배치하는 에지 라이트형의 광원을 예시하지만, 본 발명의 표시 패널은 광원(1607)이 패널(1601)의 직하에 배치되는 직하형이어도 좋다.
예를 들어, 피검출물인 손가락(1612)을 TFT 기판 측으로부터 패널(1601)에 접근시키면, 백 라이트(1608)로부터의 광이 패널(1601)을 통과하고, 그 일부가 손가락(1612)에 있어서 반사되고, 다시 패널(1601)에 입사된다. 각 색에 대응하는 광원(1607)을 순차적으로 점등시켜, 색마다에 촬상 데이터를 취득함으로써, 피검출물인 손가락(1612)의 컬러의 촬상 데이터를 얻을 수 있다.
본 실시예는, 다른 실시형태 또는 실시예와 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
(실시예 2)
본 발명의 일 형태에 따른 표시 패널은, 고정밀도의 촬상을 행할 수 있다는 특징을 갖는다. 따라서, 본 발명의 일 형태에 따른 표시 패널을 사용한 전자 기기는, 표시 패널을 그 구성 요소에 추가함으로써, 더욱 고기능의 애플리케이션(application)을 탑재할 수 있게 된다. 본 발명의 표시 패널은, 표시 장치, 노트형 퍼스널 컴퓨터, 기록 매체를 구비한 화상 재생 장치(대표적으로는 DVD : Digital Versatile Disc 등의 기록 매체를 재생하고, 그 화상을 표시할 수 있는 디스플레이를 갖는 장치)에 사용할 수 있다. 그 이외에, 본 발명의 일 형태에 따른 표시 패널을 사용할 수 있는 전자 기기로서, 휴대 전화기, 휴대형 게임기, 휴대 정보 단말, 전자 서적, 비디오 카메라, 디지털 스틸 카메라, 고글형 디스플레이(헤드 마운트 디스플레이), 내비게이션 시스템, 음향 재생 장치(카 오디오, 디지털 오디오 플레이어 등), 복사기, 팩시밀리, 프린터, 프린터 복합기, 현금 자동 입출금기(ATM), 자동 판매기 등을 들 수 있다. 이들 전자 기기의 구체적인 예를 도 10a 내지 도 10d에 도시한다.
도 10a는 표시 장치이고, 케이스(5001), 표시부(5002), 지지대(5003) 등을 갖는다. 본 발명의 일 형태에 따른 표시 패널은, 표시부(5002)에 사용할 수 있다. 표시부(5002)에 본 발명의 일 형태에 따른 표시 패널을 사용함으로써 고정밀도의 촬상을 행할 수 있고, 더욱 고기능의 애플리케이션이 탑재된 표시 장치를 제공할 수 있다. 또한, 표시 장치에는, 퍼스널 컴퓨터용, TV 방송 수신용, 광고 표시용 등 모든 정보 표시용 표시 장치가 포함된다.
도 10b는 휴대 정보 단말이고, 케이스(5101), 표시부(5102), 스위치(5103), 조작키(5104), 적외선 포트(5105) 등을 갖는다. 본 발명의 일 형태에 따른 표시 패널은 표시부(5102)에 사용할 수 있다. 표시부(5102)에 본 발명의 일 형태에 따른 표시 패널을 사용함으로써 고정밀도의 촬상을 행할 수 있고, 더욱 고기능의 애플리케이션이 탑재된 휴대 정보 단말을 제공할 수 있다.
도 10c는 현금 자동 입출금기이고, 케이스(5201), 표시부(5202), 경화 투입구(5203), 지폐 투입구(5204), 카드 투입구(5205), 통장 투입구(5206) 등을 갖는다. 본 발명의 일 형태에 따른 표시 패널은, 표시부(5202)에 사용할 수 있다. 표시부(5202)에 본 발명의 일 형태에 따른 표시 패널을 사용함으로써 고정밀도의 촬상을 행할 수 있고, 더욱 고기능의 애플리케이션이 탑재된 현금 자동 입출금기를 제공할 수 있다. 그리고, 본 발명의 일 형태에 따른 표시 패널을 사용한 현금 자동 입출금기는, 지문, 얼굴, 수형(手形), 장문(掌紋), 및 손의 정맥의 형상, 홍채(iris) 등의, 생체 인증에 사용되는 생체 정보의 판독을 더욱 고정밀도로 행할 수 있다. 따라서, 생체 인증에 있어서의, 본인임에도 불구하고 본인이 아니라고 잘못된 인식을 해 버리는 본인 거부율과, 타인임에도 불구하고 본인이라고 잘못된 인식을 해 버리는 타인 승낙(承諾)률을 낮게 억제할 수 있다.
도 10d는 휴대형 게임기이고, 케이스(5301), 케이스(5302), 표시부(5303), 표시부(5304), 마이크로폰(5305), 스피커(5306), 조작키(5307), 스타일러스(5308) 등을 갖는다. 본 발명의 일 형태에 따른 표시 패널은, 표시부(5303) 또는 표시부(5304)에 사용할 수 있다. 표시부(5303) 또는 표시부(5304)에 본 발명의 일 형태에 따른 표시 패널을 사용함으로써 고정밀도의 촬상을 행할 수 있고, 더욱 고기능의 애플리케이션이 탑재된 휴대형 게임기를 제공할 수 있다. 또한, 도 10d에 도시하는 휴대형 게임기는, 2개의 표시부(5303, 5304)를 갖지만, 휴대형 게임기가 갖는 표시부의 개수는, 이것에 한정되지 않는다.
본 실시예는 다른 실시형태 또는 실시예와 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
100:표시 패널 101:화소 회로
102:표시 소자 제어 회로 103:포토센서 제어 회로
104:화소 105:표시 소자
106:포토센서 107:표시 소자 구동 회로
108:표시 소자 구동 회로 109:포토센서 판독 회로
110:포토센서 구동 회로

Claims (20)

  1. 포토센서를 갖는 표시 패널과;
    상기 표시 패널에 기능적으로 접속된 화상 처리 회로를 포함하고,
    상기 포토센서는 흑(黑)화상과 피검출물의 화상을 촬상하기 위하여 설치되고,
    상기 화상 처리 회로는 화상 데이터(Y-X)를 생성하기 위하여 설치되고,
    X는 상기 흑화상의 데이터를 나타내고,
    Y는 상기 피검출물의 화상 데이터를 나타내는, 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 포토센서는 리셋 동작시에 상기 흑화상을 촬상하기 위하여 설치되는, 표시 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 흑화상과 상기 피검출물의 화상을 격납하기 위하여 설치되는 기억 장치를 더 포함하는, 표시 장치.
  4. 포토센서를 갖는 표시 패널과;
    상기 표시 패널에 기능적으로 접속된 화상 처리 회로를 포함하고,
    상기 포토센서는 백(白)화상과 피검출물의 화상을 촬상하기 위하여 설치되고,
    상기 화상 처리 회로는 화상 데이터(Y+(MAX-X))를 생성하기 위하여 설치되고,
    MAX는 계조의 최대값을 나타내고,
    X는 상기 백화상의 데이터를 나타내고,
    Y는 상기 피검출물의 화상 데이터를 나타내는, 표시 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 포토센서는 리셋 동작시에 상기 백화상을 촬상하기 위하여 설치되는, 표시 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 백화상과 상기 피검출물의 화상을 격납하기 위하여 설치되는 기억 장치를 더 포함하는, 표시 장치.
  7. 포토센서를 갖는 표시 패널과;
    상기 표시 패널에 기능적으로 접속된 화상 처리 회로를 포함하고,
    상기 포토센서는 흑화상, 백화상 및 피검출물의 화상을 촬상하기 위하여 설치되고,
    상기 화상 처리 회로는 화상 데이터(MAX×(Z-X)/(Y-X))를 생성하기 위하여 설치되고,
    MAX는 계조의 최대값을 나타내고,
    X는 상기 흑화상의 데이터를 나타내고,
    Y는 상기 백화상의 데이터를 나타내고,
    Z는 상기 피검출물의 화상 데이터를 나타내는, 표시 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 포토센서는 리셋 동작시에 상기 흑화상과 상기 백화상을 촬상하기 위하여 설치되는, 표시 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 피검출물의 화상, 상기 흑화상 및 상기 백화상을 격납하기 위하여 설치되는 기억 장치를 더 포함하는, 표시 장치.
  10. 포토센서를 갖는 입력부와;
    상기 입력부에 기능적으로 접속된 화상 처리 회로를 포함하고,
    상기 포토센서는 흑화상과 피검출물의 화상을 촬상하기 위하여 설치되고,
    상기 화상 처리 회로는 화상 데이터(Y-X)를 생성하기 위하여 설치되고,
    X는 상기 흑화상의 데이터를 나타내고,
    Y는 상기 피검출물의 화상 데이터를 나타내는, 반도체 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 포토센서는 리셋 동작시에 상기 흑화상을 촬상하기 위하여 설치되는, 반도체 장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 흑화상과 상기 피검출물의 화상을 격납하기 위하여 설치되는 기억 장치를 더 포함하는, 반도체 장치.
  13. 포토센서를 갖는 입력부와;
    상기 입력부에 기능적으로 접속된 화상 처리 회로를 포함하고,
    상기 포토센서는 백(白)화상과 피검출물의 화상을 촬상하기 위하여 설치되고,
    상기 화상 처리 회로는 화상 데이터(Y+(MAX-X))를 생성하기 위하여 설치되고,
    MAX는 계조의 최대값을 나타내고,
    X는 상기 백화상의 데이터를 나타내고,
    Y는 상기 피검출물의 화상 데이터를 나타내는, 반도체 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 포토센서는 리셋 동작시에 상기 백화상을 촬상하기 위하여 설치되는, 반도체 장치.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 백화상과 상기 피검출물의 화상을 격납하기 위하여 설치되는 기억 장치를 더 포함하는, 반도체 장치.
  16. 포토센서를 갖는 입력부와;
    상기 입력부에 기능적으로 접속된 화상 처리 회로를 포함하고,
    상기 포토센서는 흑화상, 백화상 및 피검출물의 화상을 촬상하기 위하여 설치되고,
    상기 화상 처리 회로는 화상 데이터(MAX×(Z-X)/(Y-X))를 생성하기 위하여 설치되고,
    MAX는 계조의 최대값을 나타내고,
    X는 상기 흑화상의 데이터를 나타내고,
    Y는 상기 백화상의 데이터를 나타내고,
    Z는 상기 피검출물의 화상 데이터를 나타내는, 반도체 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 포토센서는 리셋 동작시에 상기 흑화상과 상기 백화상을 촬상하기 위하여 설치되는, 반도체 장치.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 피검출물의 화상, 상기 흑화상 및 상기 백화상을 격납하기 위하여 설치되는 기억 장치를 더 포함하는, 반도체 장치.
  19. 포토센서로 흑화상과 피검출물의 화상을 촬상하는 단계와;
    상기 포토센서에 기능적으로 접속된 화상 처리 회로로 화상 데이터(Y-X)를 생성하는 단계를 포함하고,
    X는 상기 흑화상의 데이터를 나타내고,
    Y는 상기 피검출물의 화상 데이터를 나타내는, 반도체 장치의 구동 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    리셋 동작시에 상기 흑화상을 촬상하는 단계를 더 포함하는, 반도체 장치의 구동 방법.
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